一种适用于光学flash三维成像雷达干扰的判决方法与流程

1.本发明属于工业领域，涉及一种适用于光学flash三维成像干扰的判决方法。


背景技术：

2.光学三维成像技术的基本原理是利用照射光学脉冲从探测场景中收集反射辐射线。光学的主动照射在白天或晚上的光照环境条件下完全独立，因此图像对比度在这方面具有较好的鲁棒性。
3.光学三维成像技术的优点在于：(1)采用光学作为照明光源，不依赖于环境光，可以很好的避免太阳光对探测系统的影响，实现全天时工作。(2)光学具有极好的方向性和极高的功率密度，因此可以扩大高精度成像系统的作用距离。(3)可直接获取目标的三维信息，而无需依赖目标特征，可以更好的适用于非合作目标成像。(4)利用距离信息，可以滤除光学干扰与杂波。但传统扫描式光学三维成像受成像速度制约，具有一定的局限性，焦平面阵列技术的应用则可以大幅提高成像的速度，使之达到可与被动成像技术相近的指标。
4.光学三维成像技术由于其独特的技术特点和优势在许多空间应用中具有极大的应用潜力。其高速高分辨率三维数据获取能力使其在自主交会对接、高分辨对地测绘、高速自主导航制导、自动登陆辅助\战术飞机上近程全天候的目标探测、分类、识别和跟踪。完成闭环火控任务：直升飞机或低空飞行器的障碍物回避和地形跟踪；巡航导弹上的光学雷达制导：目标和地形探测，目标分辨、识别和跟踪。地形跟随和障碍物回避，中段航路的位置修正，末段导引等应用领域具备独特的优势，为此类任务的成功实施提供了可靠有效的探测方式。同时应用于对可疑的物体和地区进行观察，例如被植被、伪装网、窗帘、百叶帘或有阴影的窗户遮住的区域。与可见光和近红外光不同，光学能够穿透建筑和车辆的窗户，可用于侦察和检测建筑物或汽车中是否有人。其他方面的应用包括地形测绘，如可以将树木、道路和建筑分类。现阶段在自动驾驶领域应用比较广且迫切。
5.光学三维成像技术分类：扫描与非扫描三维成像面阵雷达，光学flash三维成像雷达，结构光三维成像雷达以及三角法三维成像雷达。而其中光学flash三维成像雷达采用脉冲宽度的相位比重测量出距离，外界短时强光入射或者长时背景光直射进入flash成像雷达中计算出的距离误差较大，不能作为有效数据，因此需要通过某些方法手段实现距离误差的判决，以确保三维图像数据的有效性。
6.光学flash三维成像雷达工作核心计算距离如图1所示，光发射脉冲宽度为t0，相位脉冲时序1和相位脉冲时序2的脉冲宽度为t0，互相之间时间相差一个光发射脉冲宽度t0。假定相位脉冲时序1所采样回波光束能量为s0，相位脉冲时序2中所采样回波光束能量为s1，根据相光学flash三维成像雷达原理,如图1中的
③
和
④
的脉冲时序回波脉冲和发射脉冲之间的时间差得到目标与雷达之间的距离其中c是自由空间光速常量。从上面公式可以看出，背景光干扰会出现采样回波光束能量s0和s1的错误，进而影响成像的失效。因此需要有效手段对外界干扰的有效判决。
7.现有技术中，没有此种光flash成像雷达外界干扰的有效判决方法。


技术实现要素：

8.本发明解决的技术问题是：光学flash三维成像雷达往往为了追求探测成像距离更远，flash雷达积分时间远远大于脉冲宽度，且是多个脉冲的积累。脉冲光发射分为发光时间段和空闲段，光脉冲的空闲段虽处在积分时间中，但没有探测电荷没有积累，光脉冲发光时间段处在积分时间中，探测电荷是有效积累。因此在光脉冲发光时间段有杂光干扰会出现采样回波光束能量值错误，进而影响成像的失效。因此需要有效手段减小错误。
9.1、针对杂光影响成像的失效问题，采用单点探测光束接收信号，通过信号脉冲的上升沿和下降沿实现距离范围的计算，达到对成像失效图像的最小距离预估。
10.2、现阶段多台flash三维成像雷达互相的干扰识别或者定时背景杂光干扰问题，采用时间脉冲编码方法可以规避这些干扰。
11.本发明通过以下技术方案予以实现：空间光信号发射源、光学flash三维成像的相位脉冲雷达接收器，光学单点测距雷达接收器、单点测距雷达处理器、综合信号及输出；
12.一种适用于光学flash三维成像雷达干扰的判决方法，其特征在于包括如下步骤：
13.(1)工作开始启动，其中一路光学flash三维成像的相位脉冲雷达开机工作，另一路光学单点测距雷达开机工作。三维成像的相位脉冲雷达视场与单点测距雷达视场相同，发射光学源为同一源同时开始工作
14.(2)光学flash三维成像雷达获取到数据，根据光学flash三维成像雷达公式计算出三维图像。同时，光学单点测距雷达获取到数据，根据距离门选通法和脉冲上升沿及下降沿测量方法实现目标的距离范围界定。
15.(3)在单点测距雷达探测结果中，当探测的脉冲宽度小于发射脉冲宽度t0，此认为干扰，可反馈图像可输出，但图像的距离信息不真实，目标与雷达之间的距离没有存在碰撞的风险，当探测的脉冲宽度等于发射脉冲宽度的2倍，则认为此干扰强烈干扰，可以不输出三维图像，指示其他操作。当探测的脉冲宽度t介于上面两种情况之间，以输出图像距离有误，当以单点脉冲的距离范围作为目标与雷达之间距离的真实判定。返回步骤(2)，重复继续。
16.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
17.(1)本发明采用单点探测雷达接收宽视场信号，通过信号脉冲的上升沿和下降沿实现距离范围的计算，以及利用脉冲光测量逆测量距离范围及辅助以距离门选通实现干扰的辨识。解决光学flash三维成像雷达在长时间积累的过程中，容易受到外界干扰的问题。
18.(2)本发明采用时间脉冲编码方法，可以对多个成像雷达之间的干扰进行辨别。克服现有多台flash三维成像雷达之间的干扰问题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
20.图1是flash三维成像雷达时间序列示意图；
21.图2是本发明实施例提供的适用于光学flash三维成像干扰辨识系统框图；
22.图3是时间脉冲编码方法示意图；
23.图4是本发明的方法流程图。
24.附图中，图4是摘要附图。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
26.需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
27.如图2所示，该适用于光学flash三维成像干扰辨识系统，其特征在于包括：空间光信号发射源、光学flash三维成像雷达接收器，光学单点测距雷达接收器、单点测距雷达处理器、综合信号及输出设备。其中，空间光信号发射源是通过综合信号输出的脉冲光，光束经过时间脉冲编码和脉冲宽度设置，时间脉冲编码见图3中的
⑤
所示。脉冲宽度为t0，脉冲重复时间为t
r
(n
‑
1)t
0 (n＝1,2...8)，此处的n的值可以根据系统容量设计取值，此实施n＝8。通过这种时间脉冲编码，通过单点测距中的时间选通可以辨别目标的回波信号是否是干扰信号。光学flash三维成像雷达接收器是基于光学flash相位脉冲三维成像原理而实现的光能量接收，光电转换。光学单点测距雷达接收器是接收空间光信号发射源经空间目标反射回的光能量，进行光电探测及放大。单点测距雷达处理器是根据光学单点测距雷达接收器输出的脉冲信号，根据脉冲上升沿与发射的上升沿比较，得到目标与雷达最近距离。再根据脉冲下降沿及脉冲宽度判断目标的最远距离，这样便得到距离范围。综合信号及输出设备是接入flash三维成像数据和单点测距雷达处理器处理后的距离范围数据，flash三维成像雷达距离范围值与单点测距雷达距离范围值之间的比较。
28.本实施例本发明提供了一种适用于光学flash三维成像干扰的判决方法，针对杂光影响成像的失效问题，采用单点探测光束接收信号，通过信号脉冲的上升沿和下降沿实现距离范围的计算，达到对成像失效图像的最小距离预估。多台flash三维成像雷达互相的干扰识别或者定时背景杂光干扰问题，采用时间脉冲编码方法可以规避这些干扰。具体实施步骤如下：
29.(1)工作开始启动，如图2所示，空间光信号发射源根据综合信号及输出设备给定的时间脉冲编码时间序列没发射出脉冲光。时间脉冲编码方法如图3中的
⑤
所示，脉冲宽度为t0，脉冲间隔时间为t
r
，第1个脉冲起始为0，经过t
r
为第2个脉冲发射起始时间，经过t
r
t0为第3个脉冲发射起始时间，依次类推可以得到，第n个脉冲的起始时间t
r
(n
‑
2)t
0 (n＝2，3...8)此处的n的值可以根据系统容量设计取值，此实施n＝8，因此达到第9个脉冲起始时间为t
r
7t0，经过t
r
为第10个脉冲发射起始时间.如此就是脉冲编码重复。同理在图3中的
⑦
是时间编码的相位脉冲时间序列1，与时间编码的发射脉冲时间序列
⑤
相同，而图3中的
⑧
是时间编码的相位脉冲时间序列2，与时间编码的发射脉冲时间序列
⑤
时间相对延迟1个时间脉冲宽度t0，时间编码格式相同。图3中的
⑥
是时间编码的单点测距接收时间序列事宜，同样遵循着时间编码格式。
30.(2)光学flash三维成像雷达接收器是基于光学flash三维成像原理而实现的光能量接收，光电转换。光学单点测距雷达接收器是接收空间光信号发射源经空间目标反射回的光能量，进行光电探测及放大。根据相位脉冲flash三维成像雷达原理,如图1中的
③
和
④
的脉冲时序回波脉冲和发射脉冲之间的时间差得到目标与雷达之间的距离
31.(3)同时，如图2所示，光学单点测距雷达接收器获取到数据，根据脉冲实现目标的距离范围边界。
32.首先，距离门选取，距离门选取的距离l是以脉冲发射起始时间的脉冲宽度时间的光飞行距离，因此距离门对应的时间窗宽度是2t0＝4l/c。
33.其次，根据脉冲上升沿和下降沿测量方法以测量具体的目标与雷达的距离。假设光学单点测距雷达探测的脉冲宽度为t，杂光干扰时间为t，则可以结合杂光干扰得到以下鉴别关系式：
[0034][0035]
进行脉冲宽度的鉴别，当探测的脉冲宽度t小于发射脉冲宽度t0，此认为干扰，因此可以设定脉冲宽度t＝0，当探测的脉冲宽度t等于发射脉冲宽度的2倍，则认为此干扰强烈干扰。当探测的脉冲宽度t介于上面两种情况之间，此时可以根据脉冲上升沿与发射脉冲上升沿之间的时间差τ1，计算目标与雷达之间的最小距离l1＝0.5cτ1，根据探测脉冲下降沿与发射脉冲上升沿之间的时间差τ2，计算目标与雷达之间的最远距离l2＝0.5c(τ2‑
t0)。
[0036]
(4)如图2所示，通过综合处理与输出设备判决三维图像的干扰情况，当探测的脉冲宽度t小于发射脉冲宽度t0，此认为干扰，可三维图像输出，但图像的距离信息不真实，目标与雷达之间的距离没有存在碰撞的风险预判结论；当探测的脉冲宽度t等于发射脉冲宽度的2倍，则认为此干扰强烈干扰，可以不输出三维图像，指示其它操作。当探测的脉冲宽度t介于上面两种情况之间，以输出图像距离有误，当以单点脉冲的距离范围作为目标与雷达之间距离的真实判定。
[0037]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种适用于光学flash三维成像雷达干扰的判决方法，其特征在于包括如下步骤：(1)工作开始启动，其中一路光学flash三维成像雷达开机工作，另一路光学单点测距雷达开机工作；三维成像雷达视场与单点测距雷达视场相同，发射光学源开始发射脉冲光；(2)光学flash三维成像雷达获取到数据，根据光学flash三维成像雷达公式计算出三维图像，同时光学单点测距雷达获取到数据，根据距离门选通法和脉冲上升沿及下降沿测量方法实现目标的距离范围界定；(3)在单点测距雷达探测结果中，当探测的脉冲宽度小于发射脉冲宽度t0，此认为干扰，可反馈图像可输出，但图像的距离信息不真实，目标与雷达之间的距离没有存在碰撞的风险，当探测的脉冲宽度等于发射脉冲宽度的2倍，则认为此干扰强烈干扰，可以不输出三维图像，指示其他操作；当探测的脉冲宽度t介于上面两种情况之间，以输出图像距离有误，当以单点脉冲的距离范围作为目标与雷达之间距离的真实判定；返回步骤(2)，重复继续。
技术总结
本发明公开了一种适用于光学flash三维成像雷达干扰的判决方法，光学flash三维成像系统接收外强光干扰往往影响距离计算的精度，如此成像距离出现错误，虚警率增加。本发明可以对短时强光入射或者长时背景光直射进入Flash成像雷达中的干扰的判决，根据距离门选通法和脉冲上升沿及下降沿测量方法实现目标的距离范围界定，达到成像雷达与目标干扰预判。本方法简单可靠，可以降低flash三维成像雷达的虚警率。警率。警率。


技术研发人员：阎岩 张嘉仪 郭语涵 任文豪 赵鑫磊
受保护的技术使用者：陕西周源光子科技有限公司
技术研发日：2021.03.18
技术公布日：2021/6/29