本发明属于定位制导,涉及一种主被动激光引导定位方法、系统和装置。
背景技术:
1、激光制导是利用激光进行目标引导、搜寻的过程。其过程为:使用激光持续或断续地照射目标,并通过一组光电探测器接收指示激光信号来判断目标地方位、距离、等位置信息,从而改变自身的运动状态。根据激光的发射来源,可以分为主动式和被动式两种。主动式激光制导具有全套激光发射和接收系统,可以不依赖其他设备提供制导。被动式激光制导则仅具有激光接收装置,需要其他设备发射激光,为自身提供激光信号。
2、随着半导体、光学、激光加工技术的进步,激光制导装置逐渐向多功能的方向演变,并集成了激光雷达、边缘计算、人工智能等其他模块。
3、激光探测与测距系统简称激光雷达。它是一种新型的主动探测式传感器,通过测定传感器与目标物体之间的激光飞行时间和接受光的强度信息,从而呈现出目标物体精确的三维空间信息,近些年已然在军事、航天、民用等领域得到了广泛应用。从起初的单点激光测距仪到已及车载的扫描式激光雷达再到目前正在发展的全固态大面阵三维激光成像,激光探测设备经历了单通道探测,单点/多线列扫描探测到全固态大面阵flash主动式探测的演进,激光雷达也在探测距离、探测帧率、分辨率、体积、功耗、成本等多个方面得到极大的提升。
4、激光雷达系统主要由发射模块、接收模块和信号处理模块组成,其中接收模块为其关键核心部件之一,制约着整个系统的性能指标。接收器前端跨阻放大器电路主要用于处理光电检测器输出的电流信号,将电流信号放大为电压信号并传输给后级电路,其性能决定了回波信号获取的质量、回波信号时刻鉴别的精度、对干扰信号抑制能力等。
5、现有技术的缺陷和不足:
6、当前的激光制导装置仅具有主动或被动探测能力,且抗干扰能力不强,容易收到各种干扰,如:主动干扰、强光饱和式干扰和假目标模仿式干扰等。且主动制导和被动制导两种模式的界限很明确,两者难以互通。另外,激光制导功能较为单一,成像分辨率也较低,通常仅采用四象限探测器等探测器器件,仅提供大致方位信息,无法获得更精确的目标信息。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种主被动激光引导定位方法、系统和装置,本发明具有抗干扰能力强,能够实现主动制导和被动制导两种模式的灵活切换,能够准确的获取目标的方位信息。
2、为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
3、第一方面,本发明提供一种主被动激光引导定位方法,包括以下步骤:
4、获取接收到的激光信号的数字信号;
5、通过预设的随机编码产生至少一个卷积核;
6、将卷积核与数字信号进行卷积运算,生成与卷积核数量对应的卷积结果,当至少有一组卷积结果的置信度大于设定阈值时,即该卷积结果对应的激光信号为目标物反射的激光回波;
7、根据目标物反射的激光回波获取目标位置。
8、第二方面,本发明提供一种主被动激光引导定位系统,包括依次相连的信号获取模块、卷积核生成模块、卷积运算模块和位置获取模块,其中:
9、信号获取模块,用于获取接收到的激光信号的数字信号;
10、卷积核生成模块,用于通过预设的随机编码产生至少一个卷积核;
11、卷积运算模块,用于将卷积核与数字信号进行卷积运算,生成与卷积核数量对应的卷积结果,当至少有一组卷积结果的置信度大于设定阈值时,即该卷积结果对应的激光信号为目标物反射的激光回波;
12、位置获取模块,用于根据目标物反射的激光回波获取目标位置。
13、第三方面,本发明提供一种主被动激光引导定位装置,采用主被动激光引导定位方法进行目标定位,包括接收模块,接收模块连接计算与控制模块,计算与控制模块连接发射模块。
14、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
15、1、本发明方法通过获取接收到的激光信号的数字信号,接收到的激光信号能够是主动发射的脉冲信号或其他物体发射的脉冲信号而产生的,可实现主动和被动模式下灵活切换;通过预设的随机编码产生至少一个卷积核;将卷积核与通过单光子探测器接收到的数字信号进行卷积运算,生成与卷积核数量对应的卷积结果,当至少有一组卷积结果的置信度大于设定阈值时,即该卷积结果对应的激光信号为目标物反射的有效激光回波;根据目标物反射的激光回波获取目标位置,可以在主动目标识别模式下进行目标测距功能。
16、2、本发明可首先实用被动引导模式发现目标,当完成目标获取后,采用主动模式接管,从而降低其他引导设备的工作负荷。其次,本发明可以根据编码的方式实现不同的编码优先级,从而引导目标识别装置在同时引导的多个目标中,根据其对应优先级完成目标选择。本发明可以基于波长、编码等信息实现对于多目标的优先级判断。
17、3、本发明通过对主动发射的脉冲信号进行编码加密,有利于提高抗干扰能力。
18、4、本发明兼顾主动和被动引导模式,其中主动引导模式具有测量目标距离的能力。
19、5、本发明对于编码信号采取整段解调模式,可以提高信号解调速率,提高测速帧率。
1.一种主被动激光引导定位方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种主被动激光引导定位方法,其特征在于,所述接收到的激光信号若为其他物体发射的脉冲信号,则后续主动产生脉冲信号并经过脉冲信号发射装置进行主动发射。
3.根据权利要求1所述的一种主被动激光引导定位方法,其特征在于,所述接收到的激光信号若为主动发射的脉冲信号,则主动发射脉冲信号时先对脉冲信号进行编码加密。
4.根据权利要求3所述的一种主被动激光引导定位方法,其特征在于,所述对脉冲信号进行编码加密的方法具体如下:
5.根据权利要求3所述的一种主被动激光引导定位方法,其特征在于,所述对脉冲信号进行编码加密的方法具体如下:
6.根据权利要求1所述的一种主被动激光引导定位方法,其特征在于,所述根据目标物反射的激光回波获取目标位置的方法具体如下:
7.根据权利要求1所述的一种主被动激光引导定位方法,其特征在于,所述若目标物反射的激光回波为其他物体发射的脉冲信号而产生的,则获取目标的方位角、优先级和目标识别置信度,若需要主动对目标物进行定位,则通过优先级选择编码并根据方位角向目标物进行脉冲信号的主动发射。
8.一种用于实现权利要求1至7任一所述方法的主被动激光引导定位系统,其特征在于,包括依次相连的信号获取模块、卷积核生成模块、卷积运算模块和位置获取模块,其中:
9.一种主被动激光引导定位装置,采用权利要求1至7任一所述方法进行目标定位,其特征在于,包括接收模块(5),接收模块(5)连接计算与控制模块(10),计算与控制模块(10)连接发射模块(1)。
10.根据权利要求9所述的一种主被动激光引导定位装置,其特征在于,