專利名稱：多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著APD (Avalanche Photo Diode,雪崩光電ニ極管)、光電倍增管等光探測(cè)器件的快速發(fā)展，以及時(shí)間相關(guān)光探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)有的光探測(cè)技術(shù)可以對(duì)非常微弱的光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。利用APD或光電倍增管對(duì)光信號(hào)采用直接探測(cè)的方式要求外界背景光相對(duì)于信號(hào)光非常微弱，即要有較高的信噪比。以脈沖光信號(hào)探測(cè)為例，利用直接檢測(cè)的方式通常要求信噪比大于5，利用時(shí)間相關(guān)技術(shù)可以降低對(duì)探測(cè)信號(hào)信噪比的要求，提高探測(cè) 靈敏度，但這種技術(shù)不適合于探測(cè)快速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)，參與相關(guān)的各個(gè)信號(hào)脈沖的相關(guān)度會(huì)下降，相關(guān)效果會(huì)降低，且目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度越快，相關(guān)效果越差，當(dāng)由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起的兩個(gè)信號(hào)脈沖之間的時(shí)間差大于脈沖本身的時(shí)間寬度時(shí)，將無(wú)法進(jìn)行時(shí)間相關(guān)。以激光測(cè)距為例，傳統(tǒng)的普通激光測(cè)距系統(tǒng)100'如圖I所示，圖中測(cè)距激光器11發(fā)出的激光12經(jīng)被測(cè)目標(biāo)裝置13漫反射后的光14進(jìn)入激光測(cè)距系統(tǒng)前端的接收天線15，接收天線15將漫反射光14匯聚到探測(cè)器16上，經(jīng)探測(cè)器16完成光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)在信號(hào)處理單元17中對(duì)比信號(hào)激光的發(fā)射和接收時(shí)刻經(jīng)歷的時(shí)間差，由此得出被測(cè)目標(biāo)與激光測(cè)距系統(tǒng)的距離，并由顯示器18顯示測(cè)距結(jié)果。當(dāng)目標(biāo)裝置與激光測(cè)距系統(tǒng)較遠(yuǎn)，且背景光較強(qiáng)時(shí)，進(jìn)入接收天線19中的光會(huì)非常弱，可能完全淹沒(méi)在背景光噪聲中，此時(shí)，利用圖I所示的激光測(cè)距系統(tǒng)不能將信號(hào)光從背景光中分開(kāi)，也就無(wú)法判斷信號(hào)光到達(dá)的時(shí)間，因此無(wú)法進(jìn)行測(cè)距；對(duì)于靜止或運(yùn)動(dòng)速度慢的目標(biāo)，可以采用時(shí)間相關(guān)的方法提高信噪比，將信號(hào)光從背景光中提取出來(lái)，但對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，由于信號(hào)激光調(diào)制頻率會(huì)隨著目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，且回波信號(hào)激光的時(shí)間相關(guān)運(yùn)算取決于信號(hào)激光的調(diào)制頻率，這就導(dǎo)致目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度越快，回波信號(hào)激光的調(diào)制頻率改變?cè)酱?，時(shí)間相關(guān)性也就越差，當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)某ー值時(shí)，會(huì)使得激光回波失去相關(guān)性。由此可見(jiàn)，當(dāng)前激光測(cè)距系統(tǒng)雖然能夠?qū)Ψ浅Ｎ⑷醯墓庑盘?hào)進(jìn)行探測(cè)，但是當(dāng)外界背景光的噪聲比較強(qiáng)時(shí)，信號(hào)會(huì)淹沒(méi)在噪聲里，無(wú)法正確提取，采用時(shí)間相關(guān)技術(shù)可以提高信噪比和降低最小可探測(cè)光功率，但當(dāng)探測(cè)目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，該方法的作用效果將會(huì)下降，探測(cè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到某一值時(shí)，無(wú)法進(jìn)行時(shí)間相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的g在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別提出ー種多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)及方法，可以抑制噪聲、凸顯信號(hào)，并且可以提高信噪比和降低最小可探測(cè)光功率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面提出ー種多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，包括多個(gè)探測(cè)單元，用于接收被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成多路初始電信號(hào)，其中，每個(gè)所述探測(cè)単元包括一個(gè)探測(cè)器和對(duì)應(yīng)的ー個(gè)光學(xué)接收天線，每個(gè)所述光學(xué)接收天線對(duì)應(yīng)一個(gè)接收孔徑，每個(gè)所述探測(cè)單元用于接收所述被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成一路初始電信號(hào)，其中，所述初始電信號(hào)包括噪聲信號(hào)和被測(cè)目標(biāo)信號(hào)；以及信號(hào)處理單元，用于接收來(lái)自所述多個(gè)探測(cè)單元所述多路初始電信號(hào)，并對(duì)所述多路初始電信號(hào)進(jìn)行處理以提取所述被測(cè)目標(biāo)信號(hào)，以及根據(jù)所述被測(cè)目標(biāo)信號(hào)獲取所述被測(cè)目標(biāo)的信息。根據(jù)本發(fā)明的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，利用多個(gè)探測(cè)單元對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，并且利用信號(hào)處理單元對(duì)探測(cè)到的多路電信號(hào)進(jìn)行處理，從而抑制背景光噪聲、提取有用光信號(hào)，并且提高信噪比和降低最小可探測(cè)光功率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)低信噪比的光信號(hào)的探測(cè)。本發(fā)明第二方面提出了一種多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法，包括以下步驟 采用多個(gè)探測(cè)單元對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)同時(shí)進(jìn)行探測(cè)；每個(gè)探測(cè)單元對(duì)探測(cè)到的所述光信號(hào)分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)在信號(hào)處理單元中進(jìn)行處理以提取所述被測(cè)目標(biāo)信號(hào)；以及根據(jù)所述被測(cè)目標(biāo)信號(hào)獲取所述被測(cè)目標(biāo)的信息，并由顯示器顯示。根據(jù)本發(fā)明的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法，可以抑制空間隨機(jī)分布和均勻分布的噪聲、凸顯信號(hào)，并且可以提高信噪比和降低最小可探測(cè)光功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低信噪比的光信號(hào)的探測(cè)。此外，還可以用于對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為傳統(tǒng)的普通激光測(cè)距系統(tǒng)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的含有探測(cè)光源的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的不含探測(cè)光源的多孔徑光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)的示意圖；以及圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書(shū)的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。下面參照?qǐng)D2和圖3描述根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例提出的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)。如圖2所示，該多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100包括多個(gè)探測(cè)單元5和信號(hào)處理單元8。其中，多個(gè)探測(cè)單元5用于接收被測(cè)目標(biāo)3發(fā)射或反射的光信號(hào)，并對(duì)光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成多路初始電信號(hào)。每個(gè)探測(cè)單元5包括一個(gè)探測(cè)器7和一個(gè)光學(xué)接收天線6，每個(gè)光學(xué)接收天線6對(duì)應(yīng)一個(gè)接收孔徑，每個(gè)探測(cè)單元5用于接收被測(cè)目標(biāo)3發(fā)射或反射的光信號(hào)，并對(duì)光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成一路初始電信號(hào)，其中，初始電信號(hào)包括噪聲信號(hào)和被測(cè)目標(biāo)信號(hào)。信號(hào)處理單元8用于接收來(lái)自多個(gè)探測(cè)單元5的多路初始電信號(hào)，并對(duì)多路初始電信號(hào)進(jìn)行處理，抑制噪聲，凸顯目標(biāo)信號(hào)，以提取被測(cè)目標(biāo)信號(hào)，以及根據(jù)被測(cè)目標(biāo)信號(hào)獲取被測(cè)目標(biāo)3的信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，該多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100還包括探測(cè)光源1，用于向被測(cè)目標(biāo)3發(fā)射探測(cè)光信號(hào)2。這樣，多個(gè)探測(cè)單元5接收被測(cè)目標(biāo)3在探測(cè)光源I照射下反射的回波光信號(hào)4，并對(duì)回波光信號(hào)4進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成多路初始電信號(hào)，其中，初始電信號(hào)包括噪聲信號(hào)和被測(cè)目標(biāo)信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)探測(cè)單元5中的探測(cè)器7相同。對(duì)應(yīng)的光學(xué)接收天線6的大小、形狀及擺放方式也相同?？梢岳斫獾氖牵谄渌麘?yīng)用中，每個(gè)探測(cè)單元5中的探測(cè)器7可以不相同，而對(duì)應(yīng)的光學(xué)接收天線6的大小、形狀及擺放方式也可以不相同。進(jìn)一步地，每個(gè)探測(cè)單元5中的一個(gè)光學(xué)接收天線6對(duì)應(yīng)著一個(gè)接收孔徑，不同的光學(xué)接收天線6對(duì)應(yīng)著不同的接收孔徑，多個(gè)探測(cè)單元5就對(duì)應(yīng)著多個(gè)接收孔徑，光學(xué)接收天線6用于接收來(lái)自被測(cè)目標(biāo)3的反射回波光信號(hào)4，并將反射回波光信號(hào)4會(huì)聚于探測(cè)器7，多個(gè)位于不同空間位置的探測(cè)單元5同時(shí)接收回波光信號(hào)4，每個(gè)探測(cè)單元對(duì)回波光信號(hào)4進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成一路初始電信號(hào)，其中，初始電信號(hào)包括噪聲信號(hào)和被測(cè)目標(biāo)信號(hào)。此外，被測(cè)目標(biāo)可以是單個(gè)目標(biāo)，也可以是兩個(gè)、三個(gè)或者多個(gè)目標(biāo)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，上述多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100可以不包括探測(cè)光源，被測(cè)目標(biāo)3自身發(fā)光或反射其他光源的光形成被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)10，被測(cè)目標(biāo)光信號(hào)10到達(dá)多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100后，由多個(gè)探測(cè)單元5分別接收，每個(gè)探測(cè)單元5中的光學(xué)接收天線6將對(duì)應(yīng)孔徑內(nèi)的光信號(hào)會(huì)聚于探測(cè)器7，經(jīng)探測(cè)器7進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，形成多路包含噪聲和被測(cè)目標(biāo)信號(hào)的電信號(hào)，發(fā)送到信號(hào)處理單元8進(jìn)行處理，抑制噪聲、凸顯信號(hào)，進(jìn)而得到被測(cè)目標(biāo)信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例提供的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)還包括探測(cè)光源1，用于向被測(cè)目標(biāo)3發(fā)射探測(cè)光信號(hào)。具體地，當(dāng)被測(cè)目標(biāo)3自身不能發(fā)光時(shí)，利用探測(cè)光源I向被測(cè)目標(biāo)3發(fā)射探測(cè)光信號(hào)，被測(cè)目標(biāo)3反射探測(cè)光源I發(fā)射的光，形成回波光信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2和圖3所示，多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100還包括顯示器8，用于顯示被測(cè)目標(biāo)的信息。
在本發(fā)明的ー個(gè)具體實(shí)施例中，為進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)用，以脈沖激光測(cè)距為例，探測(cè)光源I為測(cè)距脈沖激光器，測(cè)距脈沖激光器用于向被測(cè)目標(biāo)3發(fā)射脈沖激光。信號(hào)處理單元8根據(jù)測(cè)距激光器發(fā)射激光時(shí)間和反射光到達(dá)多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100的時(shí)間差，計(jì)算被測(cè)目標(biāo)3與多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100的距離。具體地說(shuō)，如圖2所示，探測(cè)光源I即測(cè)距脈沖激光器發(fā)出的激光2照射在被測(cè)目標(biāo)3上，假設(shè)被測(cè)目標(biāo)3為漫反射體，漫反射后的反射回波光信號(hào)4進(jìn)入到多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100，探測(cè)單元5中的光學(xué)接收天線6接收對(duì)應(yīng)孔徑的回波光信號(hào)4，并會(huì)聚于對(duì)應(yīng)的探測(cè)器7，在每個(gè)探測(cè)器7中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)送入信號(hào)處理單元8進(jìn)行處理，抑制空間隨機(jī)分布的背景光噪聲，凸顯信號(hào)，提高信噪比，在信號(hào)處理單元8中將信號(hào)激光的發(fā)射時(shí)刻和接收時(shí)刻進(jìn)行對(duì)比，由二者的時(shí)間差計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)3與多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)100之間的距離，測(cè)距結(jié)果由顯示器8進(jìn)行顯示。與圖I所示的普通激光測(cè)距系統(tǒng)相比較，圖3所示的利用多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)的激光測(cè)距方法采用多個(gè)探測(cè)単元，每ー個(gè)探測(cè)單元包含一個(gè)探測(cè)器和對(duì)應(yīng)的一個(gè)接收光學(xué)天線，接收一定孔徑的目標(biāo)光信號(hào)，并將其會(huì)聚到相應(yīng)的探測(cè)器上，每ー個(gè)探測(cè)單元會(huì)同時(shí)探測(cè)到背景光和目標(biāo)信號(hào)光，由于背景光引起的噪聲在空間上隨機(jī)分布，因此，各個(gè)探測(cè)單元探測(cè)到的背景光互不相關(guān)，并且背景光與信號(hào)光也不相關(guān)，而信號(hào)光與信號(hào)光是相關(guān)的，利用這ー特點(diǎn)，對(duì)不同探測(cè)單元探測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，可以達(dá)到抑制空間隨機(jī)分布的噪聲、凸顯信號(hào)、提高信噪比的目的。與時(shí)間相關(guān)的方法相比較，由于多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法是多個(gè)探測(cè)單元同時(shí)采集信號(hào)，對(duì)同時(shí)采集到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，因而不存在時(shí)間間隔的問(wèn)題，所以可以用于對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距。當(dāng)然，對(duì)于靜止目標(biāo)或低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，可與傳統(tǒng)的時(shí)間相關(guān)激光測(cè)距系統(tǒng)相結(jié)合，可以先對(duì)每個(gè)探測(cè)單元的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)后，再對(duì)各個(gè)探測(cè)單元的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理；也可以對(duì)每個(gè)探測(cè)単元的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理后，再對(duì)處理后的信號(hào)在時(shí)間上進(jìn)行相關(guān)處理，以便更大幅度的提高信噪比。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)探測(cè)單元分布于同一個(gè)平面或曲面。換言之，多個(gè)探測(cè)單元也可以分布于不同的平面或曲面。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提出的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，可以有效地抑制外界背景光產(chǎn)生的噪聲，當(dāng)外界背景光噪聲在空間上為隨機(jī)分布的情況時(shí)，采用多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，每ー個(gè)探測(cè)器得到的背景光噪聲是隨機(jī)的，且互不相關(guān)。另外，考慮到背景光引起的噪聲和信號(hào)光產(chǎn)生的脈沖亦不相關(guān)，因此，采用互相關(guān)的方法可以達(dá)到降低背景光噪聲、凸顯信號(hào)，提高信噪比的目的，利用多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，可以將淹沒(méi)在噪聲中的信號(hào)提取出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)低信噪比的光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。對(duì)于外界背景光在空間上不是隨機(jī)分布，而是呈現(xiàn)均勻分布的情況，考慮信號(hào)光一般只來(lái)源于ー個(gè)方向，這樣可以通過(guò)對(duì)不同朝向的探測(cè)單元探測(cè)到的信號(hào)直接加權(quán)相減，去掉背景光的干擾，提取有用的目標(biāo)光信號(hào)。
本發(fā)明提出的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的時(shí)間相關(guān)光探測(cè)技術(shù)相比，當(dāng)對(duì)探測(cè)信號(hào)在時(shí)間上不進(jìn)行相關(guān)等處理，只是對(duì)每個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理吋，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度對(duì)信號(hào)的相關(guān)運(yùn)算不產(chǎn)生影響，因此，本發(fā)明提出的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)適用于高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的探測(cè)。其次，在對(duì)低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或靜止目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，可與傳統(tǒng)的時(shí)間相關(guān)探測(cè)方法相結(jié)合，可以先對(duì)每個(gè)探測(cè)單元的信號(hào)在時(shí)間上進(jìn)行信號(hào)相關(guān)處理后，再對(duì)各個(gè)探測(cè)單元的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理；也可以對(duì)每個(gè)探測(cè)単元的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)等運(yùn)算處理后，再對(duì)處理后的信號(hào)在時(shí)間上進(jìn)行相關(guān)處理，以便更大幅度的提高信噪比。下面參照?qǐng)D4描述根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例提出的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法。如圖4所示，該多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法包括以下步驟SI，采用多個(gè)探測(cè)単元對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)；S2，每個(gè)探測(cè)單元對(duì)探測(cè)到的光信號(hào)分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)在信號(hào)處理單元中進(jìn)行處理以提取被測(cè)目標(biāo)信號(hào)；S3，根據(jù)被測(cè)目標(biāo)信號(hào)獲取被測(cè)目標(biāo)的信息，并由顯示器顯示。在本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)處理單元對(duì)每個(gè)探測(cè)單元的信號(hào)分別進(jìn)行處理后，再對(duì)多個(gè)探測(cè)單元的信號(hào)進(jìn)行綜合處理。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法，可以抑制空間隨機(jī)分布的噪聲、凸顯信號(hào)，并且可以提高信噪比和降低最小可探測(cè)光功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低信噪比的光信號(hào)的探測(cè)。此外，還可以用于對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)及方法，在光照強(qiáng)度非常微弱的情況下，多個(gè)探測(cè)単元同時(shí)進(jìn)行探測(cè)，將探測(cè)結(jié)果進(jìn)行疊加，與単一探測(cè)器相比，很顯然地，多探測(cè)裝置可以降低最小可探測(cè)光功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低信噪比的光信號(hào)的探測(cè)。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“ー個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“ー些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括 多個(gè)探測(cè)單元，用于接收被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成多路初始電信號(hào)，其中，每個(gè)所述探測(cè)單元包括一個(gè)探測(cè)器和對(duì)應(yīng)的一個(gè)光學(xué)接收天線，每個(gè)所述光學(xué)接收天線對(duì)應(yīng)一個(gè)接收孔徑，每個(gè)所述探測(cè)單元用于接收所述被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成一路初始電信號(hào)，其中，所述初始電信號(hào)包括噪聲信號(hào)和被測(cè)目標(biāo)信號(hào)；以及 信號(hào)處理單元，用于接收來(lái)自所述多個(gè)探測(cè)單元所述多路初始電信號(hào)，并對(duì)所述多路初始電信號(hào)進(jìn)行處理以提取所述被測(cè)目標(biāo)信號(hào)，以及根據(jù)所述被測(cè)目標(biāo)信號(hào)獲取所述被測(cè)目標(biāo)的信息。
2.如權(quán)利要求I所述的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述被測(cè)目標(biāo)是單個(gè)目標(biāo)或多個(gè)目標(biāo)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示器，用于顯示所述被測(cè)目標(biāo)的信息。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括探測(cè)光源，用于向所述被測(cè)目標(biāo)發(fā)射探測(cè)光信號(hào)。
5.一種多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟 采用多個(gè)探測(cè)單元對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)同時(shí)進(jìn)行探測(cè)； 每個(gè)探測(cè)單元對(duì)探測(cè)到的所述光信號(hào)分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)在信號(hào)處理單元中進(jìn)行處理以提取所述被測(cè)目標(biāo)信號(hào)；以及 根據(jù)所述被測(cè)目標(biāo)信號(hào)獲取所述被測(cè)目標(biāo)的信息，并由顯示器顯示。
6.如權(quán)利要求5所述的多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法，其特征在于， 所述信號(hào)處理單元對(duì)所述每個(gè)探測(cè)單元的信號(hào)分別進(jìn)行處理后，再對(duì)所述多個(gè)探測(cè)單元的信號(hào)進(jìn)行綜合處理。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多孔徑的光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，包括多個(gè)探測(cè)單元，用于接收被測(cè)目標(biāo)發(fā)射或反射的光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成多路初始電信號(hào)，每個(gè)探測(cè)單元包括一個(gè)探測(cè)器和對(duì)應(yīng)的一個(gè)光學(xué)接收天線，每個(gè)光學(xué)接收天線對(duì)應(yīng)一個(gè)接收孔徑，每個(gè)探測(cè)單元將接收的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成一路初始電信號(hào)，其中，初始電信號(hào)包括噪聲信號(hào)和被測(cè)目標(biāo)信號(hào)；以及信號(hào)處理單元，用于接收來(lái)自多個(gè)探測(cè)單元多路初始電信號(hào)，并對(duì)多路初始電信號(hào)進(jìn)行處理以提取被測(cè)目標(biāo)信號(hào)，以及根據(jù)被測(cè)目標(biāo)信號(hào)獲取被測(cè)目標(biāo)的信息。該系統(tǒng)可以抑制噪聲、凸顯信號(hào)，并且可以提高信噪比和降低最小可探測(cè)光功率。本發(fā)明還提出一種多孔徑的光信號(hào)探測(cè)方法。
文檔編號(hào)G01J1/04GK102636259SQ20121012498
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者鞏馬理, 張海濤, 杜鵬飛, 柳強(qiáng), 王巍, 王濤, 耿東晛, 閆平, 黃磊 申請(qǐng)人:清華大學(xué)