CN103149559A - 脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪及抗干扰性能的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪及抗干扰性能的检测方法。所述智能检测仪包括有准直光学系统、光电转换及处理电路、主控电路、光源驱动电路、组合模拟光源和人机交互界面。本发明通过人机交互界面设定模拟距离与主控电路计算对应的延时时间，并控制组合模拟光源发送模拟测距回波和干扰回波，逐步调节干扰回波的发射功率和发射时刻，从而实现对脉冲激光测距机抗干扰性能的模拟检测。本发明改变了现有检测装置只能在露天远距离检测的工作模式，在室内即可进行脉冲激光测距机的抗干扰性能的检测，使用场地更加灵活，检测更加便捷，减少了检测工作中天气和环境的干扰因素，检测结果更加准确。

Description

脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪及抗干扰性能的检测方法

技术领域

本发明涉及一种脉冲激光测距机的性能检测装置，具体地说是一种脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪及抗干扰性能的检测方法。

背景技术

激光测距机是迄今为止装备数量最多的军用激光设备。在许多国家的武器平台上，如坦克、装甲车、水面舰艇以及各种战斗机上都装备了大量的激光测距机。这些激光测距机是火控系统的必要组成部分，因此国内外对激光测距机的干扰方法进行了大量研究。

目前，对1.06μm脉冲式激光测距机的抗干扰性能的检测，一般采用室外法，以大功率激光干扰设备远距离发射高重频脉冲编码信息等方式，根据激光测距机是否仍然能得到正常的测距结果作为评价。这种检测方法受限于场地、天气及仪器设备等条件，不能简便易行。因此，迫切需要开发一种用于室内环境下对激光测距机进行抗干扰性能检测的智能化仪器和检测方法。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪，以解决现有抗干扰性能检测仪因使用场地受限而存在的使用不便的问题。

本发明的目的之二就是提供一种脉冲激光测距机抗干扰性能的检测方法，以使脉冲激光测距机抗干扰性能的检测更加灵活方便。

本发明的目的之一是这样实现的：一种脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪，包括有：

准直光学系统，分别与组合模拟光源和光电转换及处理电路相接，用于对向被测脉冲激光测距机发出的模拟测距回波和干扰回波和对由被测脉冲激光测距机发出的测距脉冲信号进行光电耦合及准直；

组合模拟光源，分别与光源驱动电路和所述准直光学系统的发射物镜相接，用于在所述光源驱动电路的控制下，生成并发送模拟测距回波和干扰回波；

光电转换及处理电路，分别与主控电路和所述准直光学系统的接收物镜相接，用于对被测脉冲激光测距机发出的测距脉冲信号进行光电转换和处理后，发送给所述主控电路；

光源驱动电路，分别与所述组合模拟光源和主控电路相接，用于在所述主控电路发出的控制指令的控制下，驱动所述组合模拟光源发出模拟测距回波和干扰回波；

主控电路，分别与所述光源驱动电路、所述光电转换及处理电路和人机交互界面相接，用于控制所述光源驱动电路驱动所述组合模拟光源发出与控制指令对应的模拟测距回波和干扰回波，并根据接收的测距脉冲信号计算出被测脉冲激光测距机的抗干扰性能；以及

人机交互界面，与所述主控电路相接，用于设定并向所述主控电路发送模拟距离指令和干扰模式选择指令，并从所述主控电路获取抗干扰性能检测数据。

所述组合模拟光源包括设置在紫铜载体14上的LD光源和LED光源；

所述LD光源包括中心波长1.06μm的LD、LD微透镜和LD微型衰减片；

所述LED光源包括中心波长1.06μm的LED、LED微透镜和LED微型衰减片。

所述光源驱动电路包括LD驱动电路和LED驱动电路；所述LD驱动电路为电源电压固定型驱动电路，所述LED驱动电路为电源电压可变型驱动电路。

本发明通过主控电路计算与人机交互界面设定模拟距离对应的延时时间，并控制组合模拟光源发送模拟测距回波和干扰回波，逐步调节干扰回波的发射功率和发射时刻，被测脉冲激光测距机返回测距结果后，仪器自动读取该结果并与模拟距离对比，以判别被测脉冲激光测距机是否被干扰，并记录本次的模拟测距回波与干扰回波的功率比。当被测脉冲激光测距机不能返回正确测距结果时，本发明检测仪即可自动给出此时模拟测距回波与干扰回波的功率比，由此得到该脉冲激光测距机在当前干扰模式下的抗干扰性能指标。

本发明的目的之二是这样实现的：一种脉冲激光测距机抗干扰性能的检测方法，包括以下步骤：

a、将权利要求1所述的脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的准直光学系统的接收物镜对准被测脉冲激光测距机的发射镜头，将所述准直光学系统的发射物镜对准被测脉冲激光测距机的接收镜头；

b、通过所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的人机交互界面设定模拟距离和选择干扰模式，并被所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的主控电路读取和分析；

c、如果选择高重频干扰模式，通过所述人机交互界面选择干扰回波的频率和功率；如果选择偏差欺骗干扰模式，通过所述人机交互界面设定偏差距离和干扰回波功率；

d、操作被测脉冲激光测距机发射测距脉冲，所述准直光学系统接收该测距脉冲后通过所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的光电转换及处理电路进行光电转换和处理后发送给所述主控电路，所述主控电路根据设定的模拟距离在延时相应的时间之后，控制所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的光源驱动电路驱动所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的组合模拟光源经由所述准直光学系统的发射物镜向被测脉冲激光测距机发射功率比可调的模拟测距回波和干扰回波；

e、逐步增大干扰回波的功率，由所述主控电路自动判断被测脉冲激光测距机于何时不能正确返回与延时时间相对应的测距信息，并自动记录此时刻相对应的模拟测距回波和干扰回波的功率，通过计算模拟测距回波的功率与干扰回波的功率之比，即可得出被测脉冲激光测距机在高重频干扰模式下或者在偏差欺骗干扰模式下的抗干扰性能参数。

所述模拟测距回波为LD光束，所述干扰回波为LED光束。

干扰回波一直以高重频方式进行发射，得到的检测结果即为负偏差高重频干扰模式下的抗干扰性能参数。

在欺骗偏差干扰模式下，先发射功率小于模拟测距回波功率的干扰回波，再延时发射模拟测距回波，得到的检测结果即为负偏差干扰模式下的抗干扰性能参数。

在欺骗偏差干扰模式下，先发射模拟测距回波，再延时发射功率大于模拟测距回波功率的干扰回波，得到的检测结果即为正偏差干扰模式下的抗干扰性能参数。

本发明改变了现有检测装置只能在露天远距离检测的工作模式，在室内即可进行脉冲激光测距机的抗干扰性能的检测，使用场地更加灵活，检测更加便捷，减少了检测工作中天气和环境的干扰因素，检测结果更加准确。

附图说明

图1是本发明的结构原理框图。

图2是组合模拟光源的电原理框图。

图3是主控电路的电原理框图。

图中：1、接收物镜，2、光电转换及处理电路，3、主控电路，4、光源驱动电路，5、组合模拟光源，6、发射物镜，7、人机交互界面，8、准直光学系统，9、LD微透镜，10、LD微型衰减片，11、LED，12、LED微透镜，13、LED微型衰减片，14、紫铜载体，15、液晶模组，16、键盘，17、LCD控制器，18、GPIO模块，19、电平转换电路，20、通信控制器，21、片内RAM，22、总线，23、CPU软核，24、DAC控制逻辑，25、DAC，26、LED脉冲驱动信号发生器，27、LD脉冲驱动信号发生器，28、LD驱动电路，29、电源模块，30、LED驱动电路，31、FLASH存储器，32、高精度晶体振荡器，33、LD。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本发明包括有准直光学系统8，光电转换及处理电路2，主控电路3，光源驱动电路4，组合模拟光源5和人机交互界面7。

准直光学系统8由接收物镜1和发射物镜6组成，其中，接收物镜1与光电转换及处理电路2相接，发射物镜6与组合模拟光源5相接。该准直光学系统8对本发明检测仪与被测脉冲激光测距机进行光电耦合并准直，即通过接收物镜1接收的准直光学系统8收到的激光测距机测距脉冲，发送给光电转换及处理电路2，发送组合模拟光源5输入的模拟测距回波和干扰回波。

光电转换及处理电路2由PIN管及其信号处理电路组成，与准直光学系统8的接收物镜1和主控电路3相接，用于对被测脉冲激光测距机发出的测距脉冲信号进行光电转换和处理后，发送给主控电路3。

组合模拟光源5与准直光学系统8和光源驱动电路4相接，用于通过接收光源驱动电路4发送的驱动指令，并根据驱动指令生成并发送模拟测距回波和干扰回波。

该组合模拟光源5包括有发射模拟测距回波的LD光源和发射模拟测距回波的干扰回波的LED光源。LD光源和LED光源均设置在载体14上，具体地可选紫铜载体14。LD光源包括有：中心波长1.06μm的LD33，与LD33电连接的LD微透镜9，以及与LD微透镜9电连接的LD微型衰减片10。LED光源包括有：中心波长1.06μm的LED11，与LED11电连接的LED微透镜12，以及与LED微透镜12电连接的LED微型衰减片13。

具体地，根据不同的发光面特点，以半导体装架工艺将LD33（激光二极管）裸片和LED11（发光二极管）裸片近距离粘接在紫铜载体14的不同位置，紫铜载体14作为两种半导体发光器件的共阴极与两个发光器件的阳极通过金丝建合工艺分别引出，且用于对两种器件的光束进行聚焦及衰减的微透镜和微型衰减片均固定在同一载体上。微透镜包括有LD微透镜9和LED微透镜12，微型衰减片包括有LD微型衰减片10和LED微型衰减片13。其中，LD微型衰减片10和LED微型衰减片13的衰减系数不同。

光源驱动电路4由LD驱动电路28和LED驱动电路30组成，与组合模拟光源5和主控电路3相接。该光源驱动电路4接收主控电路3发送的驱动指令，并根据驱动指令驱动组合模拟光源5发射发送模拟测距回波和干扰回波。

LD光源功率大但不易实现功率调制，LED光源功率虽小但易于实现功率调制。所以LD光源采用供电电压固定的驱动电路进行驱动，使LD光源发光功率保持不变；LED光源采用供电电压可变的驱动电路进行驱动，使LED光源的发光功率根据需要进行调制，以使组合模拟光源5发送不同功率比的模拟测距回波和干扰回波。通过改变LED光源的驱动电压使LED光源发光功率与LD光源发光功率之比最大为100，最小为1。再加之微型衰减片的调节，整个器件输出的LD光源发光功率固定，而LED光源发光功率与LD光源发光功率之比可在0.1与10之间进行调节。

为实现不同功率比的模拟测距回波和干扰回波，将1.06μm LD33(激光二极管)裸片和LED11(发光二极管)裸片以半导体装架工艺粘接在一个载体14上。载体11作为LD33和LED11的PN结的阴极端，阳极通过金丝键合引至载体11的引脚位置；其次在LD33和LED11前方首先分别通过LD微透镜9和LED微透镜12对光束进行压缩聚焦，其次通过衰减系数比为1：10的LD微型衰减片10和LED微型衰减片13分别对LD光源和LED光源发出的光进行衰减。当LD光源和LED光源发光功率相等时，LD微透镜9和LED微透镜12分别输出发光功率比为10：1的混合准直光束。微透镜和微型衰减片也固定在载体11上，与两种半导体发光器件共同形成一个有3个引脚输出的微小型器件。

人机交互界面7由键盘16和液晶模组15构成，与主控电路3相接，设定并向主控电路3发送模拟距离指令和干扰模式指令，并从主控电路3获取抗干扰性能检测数据。

主控电路3可采用“单片机+CPLD”或现场可编程门阵列（FPGA）芯片与附属电路搭接组成。FPGA芯片内部逻辑电路包括CPU软核23、总线22和由DAC（数字/模拟转换器）控制逻辑24、LD 脉冲驱动信号发生器27、LED脉冲驱动信号发生器26、GPIO模块（通用输入输出端口）18、LCD控制器17和通信控制器20组成的FPGA内部模块，FPGA内部模块均挂在总线22上，接受CPU软核23的控制。其中，DAC控制逻辑24连接DAC25实现对其控制，DAC25的模拟电压输出端连接至LED驱动电路30，通过改变LED驱动电路30的供电电压实现对LED发光功率的调节；LED脉冲驱动信号发生器26的输出连接LED驱动器30，产生功率可调的干扰回波。LD脉冲驱动信号发生器27连接LD驱动器28，产生模拟测距回波。同时，LED脉冲驱动信号发生器26和LD脉冲驱动信号发生器27均与光电转换及处理电路2相连，接收激光测距机发射来的测距脉冲。人机交互界面7中的液晶模组15和键盘16分别连接至FPGA芯片内部的LCD控制器17和GPIO模块18，检测仪使用人员根据液晶模组15上的显示内容操作键盘16设定的模拟距离、干扰回波功率和干扰模式等参数。电平转换电路19和通信控制器20共同实现仪器与被测脉冲激光测距机之间的通信。高精度晶体振荡器32为系统提供时钟，也提供模拟距离对应延时时间的时钟基准。FLASH存储器31同时存储FPGA配置代码和CPU软核23的可执行代码，当电源模块29加电后，首先FPGA芯片完成片上系统的配置，其次加载可执行代码至FPGA芯片的片内RAM21中，CPU软核23即开始运行。CPU软核23根据设定的模拟距离和干扰回波功率等参数分别控制LD脉冲驱动信号发生器27和LED脉冲驱动信号发生器26产生相应的模拟测距回波和干扰回波。

使用该检测仪对1.06μm脉冲激光测距机进行抗干扰性能检测，主要包括以下几个步骤：

1、通过人机交互界面7设定模拟距离；

2、通过人机交互界面7选择干扰模式，包括高重频干扰、偏差欺骗两种模式；

3、当选择高重频干扰模式时，通过人机交互界面7选择干扰回波频率和干扰回波功率并首先启动干扰回波的发射；当选择偏差欺骗干扰模式时，通过人机交互界面7设定欺骗偏差距离和干扰回波功率；

4、将被测脉冲激光测距机的发射镜头和接收镜头分别对准仪器的接收物镜1和发射物镜6，并发射测距脉冲；

5、若仪器通过人界交互界面7提示进一步增大干扰回波功率，则增大干扰回波功率；若在高重频干扰模式下，还可以增大干扰回波频率；

6、继续步骤4，直到干扰回波功率或频率达到最大值。

在此过程中，若激光测距机被成功干扰，则停止。此时模拟测距回波与干扰回波的功率比作为该干扰模式下的抗干扰性能指标。

实施例2：

脉冲激光测距机的抗干扰性能的检测方法，包括如下步骤：

首先，将本发明的检测仪与被测脉冲激光测距机进行光学耦合，即将脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的中的准直光学系统8的接收物镜1对准被测脉冲激光测距机的发射镜头，将准直光学系统8的发射物镜对准被测脉冲激光测距机的接收镜头。

其次，打开脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪电源，进入脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的人机交互界面7设定模拟距离和选择干扰模式，并被脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的主控电路3读取和分析。主控电路3中的CPU软核23根据设定的模拟距离计算其对应的延时时间并写入LD脉冲驱动信号发生器27。如选择高重频干扰模式，则依次输入干扰频率和干扰功率，主控电路3中的CPU软核23根据干扰功率经由DAC控制逻辑24改变DAC25的输出电压，即改变组合模拟光源5中LED驱动电路30的供电电压；主控电路中的CPU软核23根据干扰频率将干扰脉冲周期写入LED脉冲驱动信号发生器26，使其即刻产生相应频率的干扰脉冲。如选择欺骗偏差干扰模式，则依次输入欺骗偏差距离和干扰功率，主控电路中的CPU软核23根据干扰功率经由DAC控制逻辑24改变DAC25的输出电压，即改变组合模拟光源5中LED驱动电路30的供电电压；主控电路中的CPU软核23根据设定的欺骗偏差距离计算干扰回波的延时时间，写入LED脉冲驱动信号发生器26。

最后，打开被测脉冲激光测距机电源进行测距操作，其发出的测距脉冲信号由准直光学系统8的接收物镜1探测到，并经由脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的光电转换及处理电路2发送给主控电路1中的LD脉冲驱动信号发生器27和LED脉冲驱动信号发生器26。该主控电路1根据设定的模拟距离延时相应的时间之后，控制脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的光源驱动电路4驱动脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的组合模拟光源5经由准直光学系统8的发射物镜6向被测脉冲激光测距机发射功率比可调的模拟测距回波和干扰回波，并以LD光束作为模拟测距回波，以LED光束作为干扰回波。

在高重频干扰模式下，LED脉冲驱动信号的发射不依赖于光电转换及处理电路2探测到的被测激光测距机发出的测距脉冲信号，而LD脉冲驱动信号发生器27在检测到该信号后，根据CPU软核23写入的延时时间控制组合模拟光源5驱动电路4中的LD驱动电路28对模拟测距回波进行延时发射。

在偏差欺骗干扰模式下，LED脉冲驱动信号器和LD脉冲信号发生器检测到光电转换及处理电路2探测到的被测激光测距机发出的测距脉冲信号后分别根据CPU软核23写入的延时时间控制组合模拟光源5驱动电路4对模拟测距回波和干扰回波进行延时发射。

根据人机交互界面7的提示逐步增大干扰回波的功率，调节干扰回波的发射功率和发射时刻，当主控电路1判断被测脉冲激光测距机不能正确返回延时时间相对应的测距信息时，记录此时刻相对应的模拟测距回波的功率和干扰回波的功率，计算模拟测距回波的功率和干扰回波的功率之比作为被测脉冲激光测距机在高重频干扰模式下或者在偏差欺骗干扰模式下的抗干扰性能参数，并显示在人机交互界面7上。

干扰回波以小于模拟测距回波的功率首先发射，模拟测距回波延时发射，逐步增大干扰回波功率，当仪器判断到被测脉冲激光测距机不能正确返回延时时间对应的距离时发出提示，此时人机交互界面7上显示的参数为负偏差干扰模式的抗干扰性能参数，该参数即为对应的模拟测距回波与干扰回波的功率比。

模拟测距回波首先发射，干扰回波以大于模拟测距回波的功率延时发射，逐步增大干扰回波功率，当仪器判断到被测脉冲激光测距机不能正确返回延时时间对应的距离时发出提示，此时人机交互界面7上显示的参数为负偏差干扰模式的抗干扰性能参数，该参数即为对应的模拟测距回波与干扰回波的功率比。

干扰回波一直以高重频方式进行发射，逐步增大干扰回波功率，当仪器判断到被测脉冲激光测距机不能正确返回延时时间对应的距离时发出提示，此时人机交互界面7上显示的参数为高重频干扰模式的抗干扰性能参数，该参数即为对应的模拟测距回波与干扰回波的功率比。

Claims (8)

1.一种脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪，其特征是，包括有：

准直光学系统，分别与组合模拟光源和光电转换及处理电路相接，用于对向被测脉冲激光测距机发出的模拟测距回波和干扰回波和对由被测脉冲激光测距机发出的测距脉冲信号进行光电耦合及准直；

组合模拟光源，分别与光源驱动电路和所述准直光学系统的发射物镜相接，用于在所述光源驱动电路的控制下，生成并发送模拟测距回波和干扰回波；

光电转换及处理电路，分别与主控电路和所述准直光学系统的接收物镜相接，用于对被测脉冲激光测距机发出的测距脉冲信号进行光电转换和处理后，发送给所述主控电路；

光源驱动电路，分别与所述组合模拟光源和主控电路相接，用于在所述主控电路发出的控制指令的控制下，驱动所述组合模拟光源发出模拟测距回波和干扰回波；

主控电路，分别与所述光源驱动电路、所述光电转换及处理电路和人机交互界面相接，用于控制所述光源驱动电路驱动所述组合模拟光源发出与控制指令对应的模拟测距回波和干扰回波，并根据接收的测距脉冲信号计算出被测脉冲激光测距机的抗干扰性能；以及

人机交互界面，与所述主控电路相接，用于设定并向所述主控电路发送模拟距离指令和干扰模式选择指令，并从所述主控电路获取抗干扰性能检测数据。

2.根据权利要求1所述的脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪，其特征是，所述组合模拟光源包括设置在紫铜载体上的LD光源和LED光源；

所述LD光源包括中心波长1.06μm的LD、LD微透镜和LD微型衰减片；

所述LED光源包括中心波长1.06μm的LED、LED微透镜和LED微型衰减片。

3.根据权利要求1所述的脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪，其特征是，所述光源驱动电路包括LD驱动电路和LED驱动电路；所述LD驱动电路为电源电压固定型驱动电路，所述LED驱动电路为电源电压可变型驱动电路。

4.一种脉冲激光测距机抗干扰性能的检测方法，其特征是，包括以下步骤： 

a、将权利要求1所述的脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的准直光学系统的接收物镜对准被测脉冲激光测距机的发射镜头，将所述准直光学系统的发射物镜对准被测脉冲激光测距机的接收镜头；

b、通过所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的人机交互界面设定模拟距离和选择干扰模式，并被所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的主控电路读取和分析；

c、如果选择高重频干扰模式，通过所述人机交互界面选择干扰回波的频率和功率；如果选择偏差欺骗干扰模式，通过所述人机交互界面设定偏差距离和干扰回波功率；

d、操作被测脉冲激光测距机发射测距脉冲，所述准直光学系统接收该测距脉冲后通过所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的光电转换及处理电路进行光电转换和处理后发送给所述主控电路，所述主控电路根据设定的模拟距离在延时相应的时间之后，控制所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的光源驱动电路驱动所述脉冲激光测距机抗干扰性能智能检测仪中的组合模拟光源经由所述准直光学系统的发射物镜向被测脉冲激光测距机发射功率比可调的模拟测距回波和干扰回波；

e、逐步增大干扰回波的功率，由所述主控电路自动判断被测脉冲激光测距机于何时不能正确返回与延时时间相对应的测距信息，并自动记录此时刻相对应的模拟测距回波和干扰回波的功率，通过计算模拟测距回波的功率与干扰回波的功率之比，即可得出被测脉冲激光测距机在高重频干扰模式下或者在偏差欺骗干扰模式下的抗干扰性能参数。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征是，所述模拟测距回波为LD光束，所述干扰回波为LED光束。

6.根据权利要求4所述的检测方法，其特征是，干扰回波一直以高重频方式进行发射，得到的检测结果即为负偏差高重频干扰模式下的抗干扰性能参数。

7.根据权利要求4所述的检测方法，其特征是，在欺骗偏差干扰模式下，先发射功率小于模拟测距回波功率的干扰回波，再延时发射模拟测距回波，得到的检测结果即为负偏差干扰模式下的抗干扰性能参数。

8.根据权利要求4所述的检测方法，其特征是，在欺骗偏差干扰模式下，先发射模拟测距回波，再延时发射功率大于模拟测距回波功率的干扰回波，得到的检测结果即为正偏差干扰模式下的抗干扰性能参数。

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