【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大气能见度检测，具体涉及一种远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统。
技术介绍
1、远程光电探测设备性能评估过程中需要一个直接、客观、定量、实时、大范围、多谱段的大气信道能见度评价手段和方法。在远程光电探测设备性能测试评估过程中，按照光电探测方程，有两个因素是不确定的，一个是目标特性，一个是大气信道特性，尤其是大气信道的能见度，对光学系统来说就是透过率，对系统的性能评估影响巨大。尤其是对远距离近平传大气信道的能见度/透过率，表现出动态差距大，差距可以达到几个数量级；时间敏感，同一位置、同一方向，不同时间大气信道能见度都会相差巨大；空间敏感，同一时间，不同方位角、不同天顶角的大气信道能见度相差巨大；现有大气仿真软件计算结果和实际情况差距太大。所以实时测量不同角度范围的大气能见度，是地空远程光电探测设备性能测试评估的必要条件。
2、当目标离激光雷达很远时，激光束在目标上的光斑面积通常大于目标的有效反射面积，目标表面全部截获激光束，在这种情况下（漫反射小目标），激光测距方程为：
3、
4、式中：
5、pr——回波激光功率(w)；
6、ps——激光光源的发射功率(w)；
7、——大气的单程透过率；
8、——激光接收光学系统的透过率；
9、——激光光束发散角(mrad)；
10、ε——瞄准误差；
11、r——目标距离(km)；
12、——目标反射系数；
13、——目标等效反射截面积（m
14、——激光接收光学系统的入瞳直径(mm)。
15、其中，不确定参数主要是目标的反射特性和大气信道的透过率和能见度。
16、受悬浮在大气中的固体和液体微粒引起的大气消光的影响，大气能见度是一种复杂的心理-物理现象；而在光电探测系统性能应用上，大气能见度的准确性直接关系影响实际测试中的性能评价和评估，尤其是需要针对实时性、远距离（≥20km）、常用的探测谱段光谱（可见光、近红外、中波红外）、大的可视角度（方位360°、天顶角范围≥90°）的能见度参数的确定。但现有的能见度测量手段还无法满足远程地空光电主被动探测系统对实时、远距、宽谱、大空间范围的大气能见度参数直接测试需求，现有技术中对其进行估值也受光源特征和透射率的影响，并依赖于个人的视觉和对可见的理解水平，可见：能见度的目测估计都是主观的，并且传统的能见度观测手段已经不能满足光电设备测试的需要。
17、因此，急需设计一种可以实时获取目标出现空域上的大气能见度参数，满足地空远程主被动光电探测系统性能评估的需要的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统或方法。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本申请提供了一种远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，包括移动站和固定站，
2、所述移动站是可移动的激光脉冲发射目标件，包括：
3、球形合作目标件，用于反射所述固定站发射的激光脉冲；
4、无人机，用于吊挂所述球形合作目标件移动，并向所述固定站回传所述球形合作目标件的空间位置信息；
5、所述固定站是激光脉冲发射的控制中心和能见度解算中心，包括：
6、多谱段激光器，用于发射多谱段激光脉冲；
7、多谱段探测器，用于接收所述球形合作目标件反射的多谱段激光脉冲回波光子信号；
8、多谱段激光能量计，用于测量多谱段激光脉冲的出光能量；
9、信号处理设备，用于接收所述无人机回传的空间位置信息、接收所述多谱段激光脉冲回波光子信号，以及通过接收到的信息计算所述球形合作目标件的回波强度、解算指向控制设备的指向角度、获取所述球形合作目标件与所述固定站的距离及所述固定站和移动站的多谱段能见度；
10、指向控制设备，用于承载所述多谱段激光器、多谱段探测器、多谱段激光能量计和所述信号处理设备，并根据所述信号处理设备解算的所述指向角度，执行远距离多谱段宽空间实时能见度测试；
11、所述执行远距离多谱段宽空间实时能见度测试包括：
12、实现光轴矫正，包括：所述指向控制设备根据所述指向角度调整所述多谱段激光器、多谱段探测器和多谱段激光能量计的光轴位置，使所述光轴指向所述球形合作目标件；
13、启动测试信号发送，包括：所述多谱段激光器向所述球形合作目标件发射多谱段激光脉冲，所述多谱段探测器接收所述多谱段激光脉冲回波光子信号；
14、实现多谱段能见度测试，包括：根据所述多谱段激光脉冲回波光子信号和所述多谱段激光能量计测量的所述出光能量，所述信号处理设备进行能见度解算，获取所述固定站和移动站之间的多谱段能见度。
15、进一步，所述球形合作目标件表面分布全反射角锥棱镜阵列，内部设置有加热装置。
16、进一步，所述全反射角锥棱镜有效通光尺寸≤所述球形合作目标件直径的1/10。
17、进一步，所述无人机包括第一数传模块和定位模块，所述定位模块用于定位所述球形合作目标件的空间位置，所述第一数传模块用于向所述固定站回传所述球形合作目标件的空间位置。
18、进一步，所述无人机表面涂覆消光材料，用于减少或者消除所述无人机的反射激光影响，所述消光材料包括消光漆。
19、进一步，所述多谱段激光器、多谱段探测器和多谱段激光能量计还附带有光学系统，所述光学系统采用共光轴设计，实现光学系统的指向一致。
20、进一步，所述多谱段包括中波红外线、近红外线和可见光，所述中波红外线光谱范围2500nm~5500nm，所述近红外线光谱范围800nm~2500nm，所述可见光光谱范围400nm~800nm。
21、进一步，根据所述光谱范围的不同，所述指向控制设备的承载面中部放置中波红外激光器、中波红外探测器和中波红外激光能量计，所述承载面左侧放置可见光激光器、可见光单光子探测器和可见光激光能量计，所述承载面右侧放置近红外激光器、近红外单光子探测器和近红外激光能量计。
22、进一步，所述信号处理设备包括第二数传模块和定位定向模块，所述第二数传模块用于与所述无人机进行信息交互，所述定位定向模块用于定位定向所述多谱段激光器、多谱段探测器和多谱段激光能量计光轴的位置。
23、进一步，所述执行远距离多谱段宽空间实时能见度测试还包括：
24、在所述实现光轴矫正前，所述无人机吊挂所述球形合作目标件到达指定测试位置；
25、在所述启动测试信号发送时，所述无人机的第一数传模块向所述信号处理设备的第二数传模块回传所述球形合作目标件的空间位置信息，同时所述信号处理设备的定位定向模块确定所述光轴的定位定向信息；所述信号处理设备根据所述空间位置信息和所述定位定向信息解算所述指向控制设备对所述球形合作目标件的指向角度，并向所述指向控制设备发出对应的转向指令；
26、在所述启动测试信号发送后，所述指向控制设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，包括移动站（15）和固定站（16），
2.如权利要求1所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述球形合作目标件（1）表面分布全反射角锥棱镜阵列，内部设置有加热装置。
3.如权利要求2所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述全反射角锥棱镜有效通光尺寸≤所述球形合作目标件（1）直径的1/10。
4.如权利要求1所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述无人机（2）包括第一数传模块（3）和定位模块，所述定位模块用于定位所述球形合作目标件（1）的空间位置，所述第一数传模块（3）用于向所述固定站（16）回传所述球形合作目标件（1）的空间位置。
5.如权利要求4所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述无人机（2）表面涂覆消光材料，用于减少或者消除所述无人机（2）的反射激光影响，所述消光材料包括消光漆。
6.如权利要求1所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述多谱段激光器、多谱段探测
7.如权利要求6所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述多谱段包括中波红外线、近红外线和可见光，所述中波红外线光谱范围2500nm~5500nm，所述近红外线光谱范围800nm~2500nm，所述可见光光谱范围400nm~800nm。
8.如权利要求7所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，根据所述光谱范围的不同，所述指向控制设备（4）的承载面中部放置中波红外激光器（8）、中波红外探测器（9）和中波红外激光能量计（10），所述承载面左侧放置可见光激光器（5）、可见光单光子探测器（6）和可见光激光能量计（7），所述承载面右侧放置近红外激光器（11）、近红外单光子探测器（12）和近红外激光能量计（13）。
9.如权利要求4所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述信号处理设备（14）包括第二数传模块和定位定向模块，所述第二数传模块用于与所述无人机（2）进行信息交互，所述定位定向模块用于定位定向所述多谱段激光器、多谱段探测器和多谱段激光能量计光轴的位置。
10.如权利要求9所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述执行远距离多谱段宽空间实时能见度测试还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，包括移动站（15）和固定站（16），
2.如权利要求1所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述球形合作目标件（1）表面分布全反射角锥棱镜阵列，内部设置有加热装置。
3.如权利要求2所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述全反射角锥棱镜有效通光尺寸≤所述球形合作目标件（1）直径的1/10。
4.如权利要求1所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述无人机（2）包括第一数传模块（3）和定位模块，所述定位模块用于定位所述球形合作目标件（1）的空间位置，所述第一数传模块（3）用于向所述固定站（16）回传所述球形合作目标件（1）的空间位置。
5.如权利要求4所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述无人机（2）表面涂覆消光材料，用于减少或者消除所述无人机（2）的反射激光影响，所述消光材料包括消光漆。
6.如权利要求1所述的远距离多谱段宽空间实时能见度测试系统，其特征在于，所述多谱段激光器、多谱段探测器和多谱段激光能量计还附带有光学系统，所述光学系统采用共光轴设计，实现光学系统的指向一致。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：安宣谊，叶坪，陈兴鹏，罗雨雨，杜飞飞，李迪，任瑞，谢桂兵，
申请(专利权)人：江南机电设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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