一種大尺寸目標(biāo)室內(nèi)激光散射特征的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號(hào)特征控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是光電特性研宄與試驗(yàn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 以下對(duì)本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)背景進(jìn)行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有 技術(shù)。
[0003] 大尺寸目標(biāo)的激光散射特性測(cè)量需要滿足一定的遠(yuǎn)場(chǎng)條件。遠(yuǎn)場(chǎng)的基本條件有兩 個(gè)：一是要求照射到目標(biāo)上的光是平行光，二是要求激光探測(cè)器接收的入射光是近似平行 光。對(duì)于尺寸超過Im的大型目標(biāo)，為了滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件，激光發(fā)射器和探測(cè)器到目標(biāo)的距離 較遠(yuǎn)，約為300m~1000m，在室內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的大尺寸目標(biāo)的激光散射特性測(cè)量均采用 外場(chǎng)測(cè)量方法。
[0004] 以激光散射截面（Laser radar cross section, LRCS)的單站測(cè)量方法為例，傳統(tǒng) 的大尺寸目標(biāo)的激光散射特性的測(cè)量方法如圖1所示，具體包括：1)將目標(biāo)4置于轉(zhuǎn)臺(tái)3 上；2)將激光發(fā)射器1和激光接收器2盡量靠近并同時(shí)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；3)激光發(fā)射器1發(fā)射激 光沿發(fā)射光路5照射到目標(biāo)4上，由于距離較遠(yuǎn)，照射到目標(biāo)4出的光信號(hào)近似為平行光； 目標(biāo)4反射回來的光信號(hào)沿接收光路6照射到激光接收器2 ;4)在測(cè)量控制計(jì)算機(jī)7的控 制下，激光接收器2接收目標(biāo)4反射回來的光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電壓值Vgg;5)測(cè)量控制計(jì)算 機(jī)7控制轉(zhuǎn)臺(tái)3改變目標(biāo)4的俯仰角和方位角，重復(fù)步驟4,最終完成目標(biāo)4的各個(gè)方向的 反射光信號(hào)測(cè)量；6)用吸收率很高的織物覆蓋目標(biāo)4,測(cè)量目標(biāo)4反射光信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓 值，作為背景V wft。7)標(biāo)準(zhǔn)板的LRCS已知，為將標(biāo)準(zhǔn)反射板置于轉(zhuǎn)臺(tái)3上，測(cè)量 其反射光信號(hào)對(duì)應(yīng)電壓值;8)通過公式1可以計(jì)算出目標(biāo)在某個(gè)方位角俯仰角時(shí)的 LRCS ：
[0005]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大尺寸目標(biāo)室內(nèi)激光散射特征的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法包括： 通過轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上的被測(cè)大尺寸目標(biāo)的俯仰角和方位角； 每一次調(diào)整俯仰角和方位角后，測(cè)量經(jīng)準(zhǔn)直部件匯聚得到的匯聚光信號(hào)，包括： 由激光接收器接收由準(zhǔn)直部件對(duì)所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)反射的光信號(hào)進(jìn)行匯聚得到的 第一匯聚光信號(hào)，并將接收的第一匯聚光信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一電壓信號(hào)Vi; 用高吸收率的織物覆蓋所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)，或去掉所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)，W測(cè)量背 景反射的光信號(hào)； 由所述激光接收器接收由所述準(zhǔn)直部件對(duì)所述背景反射的光信號(hào)進(jìn)行匯聚得到的第 二匯聚光信號(hào)，并將接收的第二匯聚光信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二電壓信號(hào)V2; 用標(biāo)準(zhǔn)反射板替換所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)固定于所述轉(zhuǎn)臺(tái)上，W測(cè)量所述標(biāo)準(zhǔn)反射板反 射的光信號(hào)； 由所述激光接收器接收由所述準(zhǔn)直部件對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)反射板反射的光信號(hào)進(jìn)行匯聚得 到的第=匯聚光信號(hào)，并將接收的第=匯聚光信號(hào)轉(zhuǎn)換為第=電壓信號(hào)V3; 根據(jù)公式2,計(jì)算所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)的激光散射特征值曰1;
式中， 曰1為所述大尺寸目標(biāo)的激光散射特征值； 曰2為所述標(biāo)準(zhǔn)反射板的激光散射特征值； Vi為第一電壓信號(hào)； V2為第二電壓信號(hào)； 乂3為第立電壓信號(hào)； 其中，由激光發(fā)射器發(fā)射光信號(hào)，所述光信號(hào)被所述準(zhǔn)直部件轉(zhuǎn)換成平行光并照射到 所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板上；照射到所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板 上的光信號(hào)被所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板反射，經(jīng)所述準(zhǔn)直部件匯聚后轉(zhuǎn)化為 所述匯聚光信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其中， 在被測(cè)大尺寸目標(biāo)的背對(duì)于所述激光發(fā)射器和所述激光接收器的一側(cè)設(shè)置有吸光屏，W減少室內(nèi)墻壁反射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法，其中， 所述吸光屏為薄板型結(jié)構(gòu)，所述吸光屏的外接圓的直徑大于1. 5倍的所述被測(cè)大尺寸 目標(biāo)的外接圓直徑；所述吸光屏與所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板之間的距離大于 5m〇
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量方法，其中， 所述準(zhǔn)直部件為透射式準(zhǔn)直鏡；所述激光發(fā)射器的光軸與所述透射式準(zhǔn)直鏡的光軸 之間的夾角W及與所述激光接收器的光軸與所述透射式準(zhǔn)直鏡的光軸之間的夾角不大于 0. 05。。
5.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量方法，其中， 所述準(zhǔn)直部件包括；反射式準(zhǔn)直鏡，W及分光鏡； 所述激光發(fā)射器發(fā)射的所述光信號(hào)被所述分光鏡透射后照射到所述反射式準(zhǔn)直鏡上； 所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)反射的光信號(hào)經(jīng)所述反射式準(zhǔn)直鏡匯聚后，被所述分光鏡反射并照射 到所述激光接收器上。
6. -種利用權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法的大尺寸目標(biāo)室內(nèi)激光散射特征測(cè)量系統(tǒng)，包 括；標(biāo)準(zhǔn)反射板、用于放置被測(cè)大尺寸目標(biāo)和所述標(biāo)準(zhǔn)反射板的轉(zhuǎn)臺(tái)、用于發(fā)射光信號(hào)的激 光發(fā)射器、用于接收所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)和所述標(biāo)準(zhǔn)反射板反射的光信號(hào)的激光接收器、 用于調(diào)整所述轉(zhuǎn)臺(tái)的俯仰角和方位角的控制器，W及高吸光率的織物，所述被測(cè)大尺寸目 標(biāo)和所述標(biāo)準(zhǔn)反射板可拆卸地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述控制器其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng) 還包括；準(zhǔn)直部件和吸光屏；其中， 所述準(zhǔn)直部件通過高度和方向可調(diào)節(jié)的支架設(shè)置在所述激光發(fā)射器與所述被測(cè)大尺 寸目標(biāo)之間W及所述激光接收器和所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)之間的光路上； 所述激光發(fā)射器與所述準(zhǔn)直部件之間的水平距離W及所述激光接收與所述準(zhǔn)直部件 之間的水平距離均為所述準(zhǔn)直部件的焦距； 所述吸光屏設(shè)置在所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)的背對(duì)于所述激光發(fā)射器和所述激光接收器 的一側(cè)； 所述激光發(fā)射器發(fā)射的光信號(hào)，被所述準(zhǔn)直部件轉(zhuǎn)換成平行光并照射到所述被測(cè)大尺 寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板上；照射到所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板上的光信號(hào)被 所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板反射，經(jīng)所述準(zhǔn)直部件匯聚后得到匯聚光信號(hào)；所 述激光接收器將所述匯聚光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求6所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中， 所述準(zhǔn)直部件為透射式準(zhǔn)直鏡；所述激光發(fā)射器的光軸與所述透射式準(zhǔn)直鏡的光軸 之間的夾角W及與所述激光接收器的光軸與所述透射式準(zhǔn)直鏡的光軸之間的夾角不大于 0. 05。。
8. 如權(quán)利要求6所述的測(cè)量方法，其中， 所述準(zhǔn)直部件包括；反射式準(zhǔn)直鏡，W及設(shè)置在所述激光發(fā)射器與所述反射式準(zhǔn)直鏡 之間W及所述激光接收器和所述反射式準(zhǔn)直鏡之間的光路上； 所述激光發(fā)射器發(fā)射的光信號(hào)被所述分光鏡透射后照射到所述反射式準(zhǔn)直鏡上；經(jīng)所 述準(zhǔn)直部件匯聚后得到的匯聚光信號(hào)，被所述分光鏡反射后照射到所述激光接收器上。
9. 如權(quán)利要求8所述的測(cè)量方法，其中， 所述激光發(fā)射器的光軸與所述平行光的光軸之間的銳角夾角為離軸角e，所述離軸角 0小于10°，W保證照射到所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板上的所述平行光的均 勻性和平行度。
10. 如權(quán)利要求9所述的測(cè)量方法，其中， 所述吸光屏為薄板型結(jié)構(gòu)，所述吸光屏的外接圓的直徑大于1. 5倍的所述被測(cè)大尺寸 目標(biāo)的外接圓直徑；所述吸光屏與所述被測(cè)大尺寸目標(biāo)或所述標(biāo)準(zhǔn)反射板之間的距離大于 5m〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大尺寸目標(biāo)室內(nèi)激光散射特性的測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法，激光發(fā)射器發(fā)射的發(fā)散光被準(zhǔn)直部件轉(zhuǎn)換成平行光后照射到被測(cè)大尺寸目標(biāo)上，被測(cè)大尺寸目標(biāo)反射的光信號(hào)被準(zhǔn)直部件匯聚后照射到激光接收器上，大大縮短了激光發(fā)射器與被測(cè)大尺寸目標(biāo)之間以及激光接收器被測(cè)大尺寸目標(biāo)之間的距離，使得大尺寸目標(biāo)的激光散射特性測(cè)量可以在室內(nèi)進(jìn)行，提高了大尺寸目標(biāo)激光散射特性的測(cè)量精度和測(cè)量效率。此外，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法，在光信號(hào)照射的室內(nèi)范圍內(nèi)設(shè)置有吸光屏，從而減少了室內(nèi)墻壁反射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，進(jìn)一步提高了大尺寸目標(biāo)激光散射特性的測(cè)量精度。
【IPC分類】G01N21-47, G01M11-02
【公開號(hào)】CN104792736
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510124498
【發(fā)明人】范小禮, 魏祥泉, 蘇必達(dá), 郭青
【申請(qǐng)人】北京環(huán)境特性研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日