【技术实现步骤摘要】
本公开涉及水下航行器探测，具体涉及一种前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法及系统。
技术介绍
1、近年来，对水下航行器的探测与追踪的研究一直受到各个海洋大国的重视。目前水下航行器探测方式主要包括声学探测和非声探测。声学探测是目前较为有效的探测手段，然而水下航行器在深海中航行时，探测声波会向各个方向发生折射，造成“声盲现象”。而且随着水下航行器减振降噪技术的发展，水下航行器的降噪性能得到了明显提高。与海洋背景噪声相比，水下航行器的噪声已经不够十分明显，声学探测技术的局限愈专利技术显。因此非声探测应运而生，常见的非声探测主要有磁探测、电场探测、生物探测、光探测等技术。
2、其中针对尾流探测主要有成像技术、后向气泡检测技术，但随着水下航行器航行深度越来越深、线形设计优化后，其水面尾流特征以及其气泡特征消散较快，现有技术无法完全满足水下航行器探测需求，针对此，水下航行器在海水中运动，尤其当其频繁变换速度和方向时产生的尾流能够在海水中长时间保持，其尺度可达几公里，存在时间长达十几小时，从而可以根据尾迹的形状特征和速度变化来判定水下航行器的位置和动向，从而对其进行跟踪和探测，其特征不受航行深度、线形优化、降噪处理等影响，且该尾迹存在与水下航行器物理尺度、运动操纵有关，可作为一种新质的水下航行器探测技术。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、针对上述问题，本公开提供了一种前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法及系统，用于至少部分解决传统探测方法受航行深
3、(二)技术方案
4、本公开一方面提供了一种前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，包括：s1，采集无水下航行器区域的第一流场相位信息；第一流场相位信息由探测激光透过无水下航行器区域经漫反射后返回，再经信号解调输出得到；s2，采集待测水域的第二流场相位信息；第二流场相位信息由探测激光透过待测水域经漫反射后返回，再经信号解调输出得到；s3，根据第一流场相位信息和第二流场相位信息，基于预设阈值判断待测水域的尾流流场是否为水下航行器引得，从而确定待测水域是否存在水下航行器。
5、进一步地，s2中经信号解调输出包括：对探测激光的相干光进行光电转换，采用外差中频信号解调算法，得到第二流场相位信息iif：
6、
7、其中，a为干涉光光强引起的直流信号，b为干涉光强大小，c为外差调制弧度，为无尾流流场区的初始相位，为水下航行器尾流流场引起的相位，t为时间；经由中频信号解调算法，可实现待测水域的相位信号输出：
8、
9、其中，λ为探测激光的波长，l为待测水域的区间距，i0为参考光强，i1为探测光强，f为尾流流场区相位变化周期，t为时间。
10、进一步地，s3包括：根据第一流场相位信息，得到无水下航行器区域的流场幅度和流场频率；根据第二流场相位信息，得到待测水域的流场幅度和流场频率；若待测水域的流场幅度大于无水下航行器区域的流场幅度、且待测水域的流场频率范围值大于无水下航行器区域的流场频率范围值，则待测水域的尾流流场是为水下航行器引得，从而确定待测水域存在水下航行器，其中无水下航行器区域的流场幅度与流场频率范围值为预先设定阈值。
11、进一步地，水下航行器探测方法为非声探测。
12、本公开另一方面提供了一种前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测系统，包括：激光外差相干系统，包括激光器，用于发射探测激光；反射镜，用于反射探测激光至待测水域以及将经过漫反射的探测激光反射至激光外差相干系统；漫反射物体，用于将透过待测水域的探测激光进行漫反射；信号解调与阈值判断系统，用于接收探测激光的反射光，并进行信号解调输出得到流场相位信息，基于预设阈值判断待测水域的尾流流场是否为水下航行器引得，从而确定待测水域是否存在水下航行器。
13、进一步地，激光器为窄线宽激光器，其波长范围为400～700nm。
14、进一步地，漫反射物体为表面可实现漫反射的朗伯体。
15、进一步地，激光外差相干系统为前向漫反射式。
16、进一步地，信号解调与阈值判断系统，用于接收探测激光的反射光，并进行信号解调输出得到流场相位信息包括：对探测激光的相干光进行光电转换，采用外差中频信号解调算法，得到第二流场相位信息iif：
17、
18、其中，a为干涉光光强引起的直流信号，b为干涉光强大小，c为外差调制弧度，为无尾流流场区的初始相位，为水下航行器尾流流场引起的相位，t为时间；经由中频信号解调算法，可实现待测水域的相位信号输出：
19、
20、其中，λ为探测激光的波长，l为待测水域的区间距，i0为参考光强，i1为探测光强，f为尾流流场区相位变化周期，t为时间。
21、(三)有益效果
22、本公开提供的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法及系统，针对密度分层海水中的水下航行器航行尾流特征，基于漫反射激光外差相干探测原理，针对水下航行器尾流引起光传输相位的变化，提出了前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，该方法具有灵敏度高、探测距离远、不受声诱饵干扰、抗电磁扰动、隐蔽性强等优点，解决了海洋跃层引起的声探测虚警率高等问题。
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1.一种前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，其特征在于，所述S2中经信号解调输出包括：
3.根据权利要求1所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，其特征在于，所述S3包括：
4.根据权利要求1所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，其特征在于，所述水下航行器探测方法属于非声探测。
5.一种前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测系统，其特征在于，所述激光器为窄线宽激光器，其波长范围为400～700nm。
7.根据权利要求5所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测系统，其特征在于，所述漫反射物体为表面可实现漫反射的朗伯体。
8.根据权利要求5所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测系统，其特征在于，所述激光外差相干系统为前向漫反射式。
9.根据权利要求5所述的前向漫反射式激光外差相
...【技术特征摘要】
1.一种前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，其特征在于，所述s2中经信号解调输出包括：
3.根据权利要求1所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，其特征在于，所述s3包括：
4.根据权利要求1所述的前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测方法，其特征在于，所述水下航行器探测方法属于非声探测。
5.一种前向漫反射式激光外差相干水下航行器探测系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的前向漫反射...
【专利技术属性】
技术研发人员：李丽艳，周燕，范松涛，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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