本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種主動掃描探測隱蔽光電目標(biāo)的教學(xué)演示系統(tǒng)及演示方法，其中，系統(tǒng)包括：3D基座、數(shù)據(jù)采集卡、電源、中空反射鏡、CCD探測器、上位機(jī)、模擬隱蔽光電目標(biāo)，3D基座上設(shè)置有X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)、激光器、X方向振鏡以及Y軸方向振鏡，通過空心反射鏡解決了探測器與激光器的方向隨動問題，系統(tǒng)工作于紅光即可見光波段，掃描和探測過程更加直觀、便于課堂演示；整系統(tǒng)工作過程可實時控制，方便演示激光主動掃描和探測隱蔽光電目標(biāo)的任一步驟、全過程。全過程。全過程。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
主動掃描探測隱蔽光電目標(biāo)的教學(xué)演示系統(tǒng)及演示方法
[0001]本文件涉及隱蔽光電目標(biāo)探測
，尤其涉及一種主動掃描探測隱蔽光電目標(biāo)的教學(xué)演示系統(tǒng)及演示方法。
技術(shù)介紹
[0002]在現(xiàn)代戰(zhàn)爭、反恐、安保等各類場景中，各種火力打擊武器系統(tǒng)、狙擊手、竊視裝備等都配備了高性能、高倍率的光電瞄準(zhǔn)和觀察系統(tǒng)。在隱身、隱蔽技術(shù)的配合下，這些隱蔽的武器系統(tǒng)或設(shè)備直接威脅相關(guān)人員的生命或信息安全。因此，針對隱蔽的光電系統(tǒng)的探測逐漸成為研究的熱點，也逐漸成為高校光電類課程教學(xué)的重要組成部分。
[0003]目前，對隱蔽光電系統(tǒng)的偵察主要有兩種方式：一種是被動偵察，一種是主動偵察。被動探測技術(shù)主要是利用聲波探測或紅外探測。聲波探測是通過在一系列谷底位置上分散放置多個聲音探測器，通過探測武器的子彈、炮彈產(chǎn)生的聲波，對比多個探測器接收信號的時間間隔，反推發(fā)射位置。紅外探測是通過紅外熱像儀觀察記錄子彈、炮彈在出膛處及出膛后與大氣摩擦的熱輻射軌跡，從而反推算出彈丸的飛行軌跡的方法，探測到射擊或發(fā)射點的位置。被動探測技術(shù)已有很多成熟產(chǎn)品，如美國的反狙擊手“子彈定位”探測系統(tǒng)和“AN/AAR
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65”導(dǎo)彈熱紅外告警系統(tǒng)等。
[0004]主動探測技術(shù)主要是基于“貓眼效應(yīng)”對隱蔽光電目標(biāo)進(jìn)行探測。所謂“貓眼效應(yīng)”(cat
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eye effect)是貓的眼睛在夜間會發(fā)出綠色亮光的現(xiàn)象，這是因為，貓的眼底有一種特殊細(xì)胞，可構(gòu)成像鏡子一樣的反射層，將某一方向的入射光高效反射，而貓眼前端的晶狀體就像一面會聚透鏡，將貓眼底的反射光會聚并沿原路投射出去，從而使貓的眼睛看起來非常明亮。在主動探測時，各種光電目標(biāo)內(nèi)部光學(xué)系統(tǒng)焦平面上的各類反射部件(如分劃板、PIN管、光電倍增管、陰極射線管等)類似貓眼底的反射細(xì)胞層，會對入射的探測激光進(jìn)行反射，使探測激光被光學(xué)系統(tǒng)會聚后沿原光路發(fā)射回去，從而使光電目標(biāo)像“貓眼”一樣明亮，即比周圍漫反射目標(biāo)的回波信號強(qiáng)度高2～4個數(shù)量級，這樣，結(jié)合圖像處理算法就可以將隱蔽的光電目標(biāo)分辨出來，這就是基于“貓眼效應(yīng)”探測隱蔽光電目標(biāo)的原理。目前，國外已有多款激光主動探測裝備列裝部隊并投入實戰(zhàn)，如，法國研制的SLD系列狙擊手目標(biāo)激光探測設(shè)備、俄羅斯的PAPV便攜式激光對抗系統(tǒng)、加拿大的LAS
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1000狙擊手探測系統(tǒng)。國內(nèi)北京鼎電全安警用裝備器材有限公司推出了一款DDG
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CZ型車載反狙擊手激光主動探測系統(tǒng)等。
[0005]便攜式激光主動探測系統(tǒng)一般由近紅外激光器發(fā)射激光，在固定角度區(qū)域搜索存在“貓眼效應(yīng)”的光學(xué)目標(biāo)，由CCD對目標(biāo)的激光回波進(jìn)行探測，經(jīng)后續(xù)圖像處理后識別目標(biāo)，并通過顯示器進(jìn)行顯示(趙鵬浩，“基于“貓眼效應(yīng)”的反光電探測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)”，揚(yáng)州大學(xué)，碩士論文，2020年)。車載/大視場激光主動探測系統(tǒng)則需要在類似便攜式激光主動探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加三維轉(zhuǎn)臺，以擴(kuò)大視場或掃描范圍(“大視場激光主動探測系統(tǒng)實驗”，時光等，紅外與激光工程，第42卷第4期，2013，890
?
894)。在研制對空搜索激光雷達(dá)控制系統(tǒng)時提出，可結(jié)合適當(dāng)?shù)膾呙杓夹g(shù)對空中目標(biāo)進(jìn)行大范圍掃描和探測(宋子一，
“
對空搜索激光雷達(dá)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計”，西安電子科技大學(xué)，碩士論文，2019)。
[0006]便攜式激光主動探測系統(tǒng)不含自動掃描機(jī)構(gòu)，需手動掃描、調(diào)試時間長，且大多采用非可見光，難以在課堂有限時長內(nèi)直觀呈現(xiàn)激光主動搜索目標(biāo)的全過程。加裝三維轉(zhuǎn)臺的車載/大視場激光主動探測系統(tǒng)往往體積較大、價格昂貴，更適合科學(xué)研究或大型平臺武器系統(tǒng)，不方便課堂攜帶和非相關(guān)研究領(lǐng)域的老師快速搭建。而對空搜索激光雷達(dá)控制系統(tǒng)的專業(yè)性要求更高，不僅需要距離信息和同步技術(shù)，而且對掃描精度要求非常高，故，一般需配合價格昂貴的高精度激光測距模塊、進(jìn)口的雙振鏡掃描機(jī)構(gòu)及驅(qū)動電機(jī)，以及進(jìn)口的雪崩光電二極管等基礎(chǔ)元器件，因此，更加不適合普通教學(xué)演示系統(tǒng)的構(gòu)建和推廣。因此有必要提出一種適合普通教學(xué)演示的主動掃描探測隱蔽光電目標(biāo)的教學(xué)演示系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0007]本專利技術(shù)提供了一種主動掃描探測隱蔽光電目標(biāo)的教學(xué)演示系統(tǒng)及演示方法，旨在解決上述問題。
[0008]本專利技術(shù)提供了一種主動掃描探測隱蔽光電目標(biāo)的教學(xué)演示系統(tǒng)，包括：
[0009]3D基座、數(shù)據(jù)采集卡、電源、中空反射鏡、CCD探測器、上位機(jī)、模擬隱蔽光電目標(biāo)，所述3D基座上設(shè)置有X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)、激光器、X方向振鏡以及Y軸方向振鏡；
[0010]上位機(jī)，與數(shù)據(jù)采集卡和CCD探測器連接，用于向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)，接收CCD探測器發(fā)送的反射激光回波圖像并進(jìn)行分析；
[0011]數(shù)據(jù)采集卡，與上位機(jī)、X軸步進(jìn)電機(jī)以及Y軸步進(jìn)電機(jī)連接，用于接收上位機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給X軸步進(jìn)電機(jī)和Y軸步進(jìn)電機(jī)；
[0012]X軸步進(jìn)電機(jī)，與采集卡以及X軸方向振鏡連接，用于根據(jù)采集卡發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行X軸方向的轉(zhuǎn)動；
[0013]Y軸步進(jìn)電機(jī)，與采集卡以及Y軸方向振鏡連接，用于根據(jù)采集卡發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行Y軸方向的轉(zhuǎn)動；
[0014]激光器，與X軸方向步進(jìn)電機(jī)正對設(shè)置，用于通過激光器發(fā)射端口向所述模擬光電目標(biāo)發(fā)射激光；
[0015]中空反射鏡，設(shè)置在激光器發(fā)射端口的前端，并與激光傳輸方向呈45
°
角設(shè)置，用于反射模擬光電目標(biāo)的反射激光回波；
[0016]CCD探測器，與上位機(jī)通訊連接，設(shè)置在激光器上方，與激光器垂直放置，用于接收模擬光電目標(biāo)通過中空反射鏡反射回來的激光回波圖像，并將激光回波圖像傳送到上位機(jī)；
[0017]X軸方向振鏡，與X軸方向步進(jìn)電機(jī)連接，用于在X軸方向步進(jìn)電機(jī)的控制下按照所述電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，并將激光器發(fā)射的激光折射到Y(jié)軸方向振鏡上；
[0018]Y軸方向振鏡，與Y軸方向步進(jìn)電機(jī)連接，用于在Y軸方向步進(jìn)電機(jī)的控制下按照電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，并將X軸折射的激光折射到模擬光電目標(biāo)上；
[0019]模擬光電目標(biāo)，用于在激光器發(fā)射的激光的作用下產(chǎn)生反射激光回波；
[0020]電源，用于為X軸步進(jìn)電機(jī)和Y軸步進(jìn)電機(jī)提供電壓。
[0021]本專利技術(shù)提供了一種主動掃描探測隱蔽光電目標(biāo)的教學(xué)演示方法，包括：
[0022]S1、上位機(jī)向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)，數(shù)據(jù)采集卡接收上位機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)動
參數(shù)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給X軸步進(jìn)電機(jī)和Y軸步進(jìn)電機(jī)；
[0023]S2、X軸步進(jìn)電機(jī)根據(jù)采集卡發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行X軸方向的轉(zhuǎn)動；Y軸步進(jìn)電機(jī)根據(jù)采集卡發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行Y軸方向的轉(zhuǎn)動；
[0024]S3、激光器通過激光器發(fā)射端口發(fā)射激光，激光穿過空心反射鏡后依次照射到X軸方向振鏡和Y軸方向振鏡上，并在X軸步進(jìn)電機(jī)和Y軸步進(jìn)電機(jī)的帶動下將激光照射到隱蔽光電目標(biāo)所在的二維平面上；
[0025]S4、隱蔽光電目標(biāo)產(chǎn)生的激光本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種主動掃描探測隱蔽光電目標(biāo)的教學(xué)演示系統(tǒng)，其特征在于，包括：3D基座、數(shù)據(jù)采集卡、電源、中空反射鏡、CCD探測器、上位機(jī)、模擬隱蔽光電目標(biāo)，所述3D基座上設(shè)置有X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)、激光器、X方向振鏡以及Y軸方向振鏡；所述上位機(jī)，與所述數(shù)據(jù)采集卡和CCD探測器連接，用于向所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)，接收所述CCD探測器發(fā)送的反射激光回波圖像并進(jìn)行分析；所述數(shù)據(jù)采集卡，與所述上位機(jī)、X軸步進(jìn)電機(jī)以及Y軸步進(jìn)電機(jī)連接，用于接收所述上位機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述X軸步進(jìn)電機(jī)和Y軸步進(jìn)電機(jī)；所述X軸步進(jìn)電機(jī)，與所述采集卡以及X軸方向振鏡連接，用于根據(jù)所述采集卡發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行X軸方向的轉(zhuǎn)動；所述Y軸步進(jìn)電機(jī)，與所述采集卡以及Y軸方向振鏡連接，用于根據(jù)所述采集卡發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行Y軸方向的轉(zhuǎn)動；所述激光器，與所述X軸方向步進(jìn)電機(jī)正對設(shè)置，用于通過激光器發(fā)射端口向所述模擬光電目標(biāo)發(fā)射激光；所述中空反射鏡，設(shè)置在所述激光器發(fā)射端口的前端，并與所述激光傳輸方向呈45
°
角設(shè)置，用于反射所述模擬光電目標(biāo)的反射激光回波；所述CCD探測器，與所述上位機(jī)通訊連接，設(shè)置在所述激光器上方，與所述激光器垂直放置，用于接收所述模擬光電目標(biāo)通過所述中空反射鏡反射回來的激光回波圖像，并將所述激光回波圖像傳送到所述上位機(jī)；所述X軸方向振鏡，與所述X軸方向步進(jìn)電機(jī)連接，用于在X軸方向步進(jìn)電機(jī)的控制下按照所述電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，并將所述激光器發(fā)射的激光折射到Y(jié)軸方向振鏡上；所述Y軸方向振鏡，與所述Y軸方向步進(jìn)電機(jī)連接，用于在Y軸方向步進(jìn)電機(jī)的控制下按照所述電機(jī)轉(zhuǎn)動參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，并將所述X軸折射的激光折射到所述模擬光電目標(biāo)上；所述模擬光電目標(biāo)，用于在所述激光器發(fā)射的激光的作用下產(chǎn)生反射激光回波；所述電源，用于為所述X軸步進(jìn)電機(jī)和Y軸步進(jìn)電機(jī)提供電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述X軸步進(jìn)電機(jī)與Y軸步進(jìn)電機(jī)垂直設(shè)置在所述3D基座上，所述X軸步進(jìn)電機(jī)與Y軸步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸前端均設(shè)置為45
°
角的斜面，并將所述X軸方向振鏡設(shè)置在所述X軸步進(jìn)電機(jī)的斜面上，將所述Y軸方向振鏡設(shè)置在Y軸步進(jìn)電機(jī)的斜面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中空反射鏡具體包括：空心部分和平面部分，所述空心部分用于使所述激光器發(fā)射的激光直接照射在所述X軸方向振鏡上，所述平面部分用于將所述模擬光電目標(biāo)的反射激光回波向...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：殷建玲，李剛，周博睿，華文深，周冰，李莉，應(yīng)家駒，毛少娟，武東生，陳玉丹，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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