本發(fā)明涉及非成像型激光告警裝置技術領域，特別是指一種在非成像型激光告警裝置中獲得來襲激光方位的方法。

背景技術：

基于光譜識別方式的非成像激光告警裝置，具有成本低、設計原理簡單可行、視場范圍大等優(yōu)點。鑒于此，世界上很多國家研究了非成像類告警裝置，并已運用于實際裝備。絕大部分的非成像類告警裝置都具有一個共同的特點，其獲得激光來襲方向的方法是通過光電探測器視場分割實現(xiàn)的，且分辨率不是很高。如此，獲得的激光來襲方向不是很準確和清楚，影響了正常的判斷分析，給使用者造成了一定的困擾。

因此，有必要設計一種新的在非成像型激光告警裝置中獲得來襲激光方位的方法，以解決上述技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對背景技術中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種在非成像型激光告警裝置中獲得來襲激光方位的方法，可在不增加探測器的情況下使得系統(tǒng)的空間角度分辨率得到較大提高。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種在非成像型激光告警裝置中獲得來襲激光方位的方法，包括：S1、在半球體頂點安裝一個光敏面與半球體底面平行的探測器；S2、半球體的中間層安裝多個光敏面垂直于光敏面中心與半球體底面中心的連線的探測器；S3、半球體的底層安裝多個貼近半球體底面的探測器；S4、使探測器視場應≥90°，當有激光來襲時，探測器分別接收來襲激光；S5、將來襲激光轉(zhuǎn)換的電流線性變換成電壓信號，再通過轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量；S6、然后通過求方程組最小二乘解的方法進行算法處理，得到激光來襲方位。

在上述技術方案中，所述半球體的中間層和底層分別安裝八個探測器。

在上述技術方案中，所述連線與半球體底面成45°角。

在上述技術方案中，在水平方向上，所述每層八個探測器排布在半球體外表面且位于同一水平面上。

在上述技術方案中，在垂直方向上，所述每層八個探測器排布在半球體外表面與過半球體頂點和底面中心平面的交線上。

在上述技術方案中，分別在水平方向和垂直上方向，所述每層八個探測器均是均勻間隔排布。

在上述技術方案中，所述相鄰兩個探測器角度差為45°

在上述技術方案中，所述求方程組最小二乘解的方法可通過處理芯片進行計算處理，得到激光來襲方位。

在上述技術方案中，所述數(shù)字量通過AD轉(zhuǎn)換得到。

在上述技術方案中，所述半球體頂點、半球體中間層和半球體底層分別安裝的是同一型號探測器。

本發(fā)明在非成像型激光告警裝置中獲得來襲激光方位的方法，通過根據(jù)光電探測器工作在線性區(qū)時，光電探測器電流與其接收的光能量成正比，當入射激光與探測器成不同角度時，其輸出電流與角度具有對應函數(shù)關系?；谶@樣的分析，可根據(jù)探測器電流響應判斷入射激光方向的方法，此方法可以在不增加探測器個數(shù)的情況下大大提高系統(tǒng)的角度分辨率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中探測器等效接收示意圖；

圖2為探測器空間坐標示意圖；

圖4為本發(fā)明方法流程示意圖；

圖3為探測器安裝示意圖；

圖5為探測器水平分布示意圖；

圖6為探測器垂直分布示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明所述的一種在非成像型激光告警裝置中獲得來襲激光方位的方法，是根據(jù)探測器電流響應判斷入射激光方向的方法，可以在不增加探測器個數(shù)的情況下大大提高系統(tǒng)的角度分辨率。原理如下：

如圖1所示，設探測器光敏面面積為S，其法線方向為n，n為法線的單位向量，m為S₀的單位法向量，S₀為S在與入射光垂直平面上的投影，有：

；

設ρ為入射光原始功率密度，又探測器在線性工作區(qū)響應電流與接收能量關系為(ρS)/i=K，則探測器響應電流i₀為：

；

顯然，僅通過一個探測器的響應電流，不能得到確定的入射方向解，因此，需要建立有解的線性方程組從而獲得確定的方向結(jié)果。顯然當三者光敏面處于同一平面或有其中兩個處于同一平面時，無法獲得激光照射方向。因此，如圖2所示，可使用半球體結(jié)構(gòu)作為探測固定裝置，探測器光敏面與半球體球半徑垂直。

設半球地面中心為O(0,0,0),A、B、C為激光告警機上可被同時照射的3個任意探測器，設OA（a₁₁, a₁₂, a₁₃）、OB（a₂₁, a₂₂, a₂₃）、OC（a₃₁, a₃₂, a₃₃）分別為告警機球心指向探測光敏面中心的單位向量，D1、D2、D3為來襲平行光方向單位向量。探測器A接收到的能量為：

；

同理，設探測器B、C獲得能量分別為W_B、W_C。由于D1、D2、D3均為平行光反向單位向量，設：

；

設y₁=(ρS_A)/K, y₂=(ρS_B)/K, y₃=(ρS_C)/K, 其中，y₁ 、y₂ 、y₃分別為探測器A、B、C的響應電流，則有：

；

則當OA、OB、OC非線性相關時，方程有唯一解，即可得出來襲激光的入射方向為 ：

；

當系統(tǒng)有3個以上探測器接收到來襲激光時，由于方程未知數(shù)只有三個，可通過求方程組最小二乘解的方法等到激光方位；

；

在實際工作情況中，每個探測器將不可避免地受到噪聲的影響[4]，導致方程的解存在一定誤差，必然影響到整個系統(tǒng)的最小空間角度分辨率，因此，需確定噪聲對最小空間角度分辨率的影響。通常，系統(tǒng)使用同一型號探測器，因此可將所有探測器信噪比視為SNR，則由噪聲引起的響應電流為= i/SNR，將引入方程組：

；

這里設，正比于探測器得到的能量；

,；

方程AX=Y+E的最小二乘解為:

；

噪聲對結(jié)果的影響為:

。

非成像類激光告警裝置的探測對象為在一定距離內(nèi)直接入射的激光信號，其光強較大。背景噪聲經(jīng)過光學濾波和電學濾波的雙重抑制后，其轉(zhuǎn)化得到的電信號與激光信號對比相差較大，即信噪比較高，可以得出，最小角度分辨率與信噪比成正比，可在一定程度上提高系統(tǒng)的空間角分辨率，可為激光方位辨別工作提供新的思路。

根據(jù)以上原理分析，要實現(xiàn)非成像型激光告警裝置中獲得來襲激光方位，經(jīng)過的流程如圖3所示，同時需對探測器視場和安裝位置進行設計，如圖4至6所示，其中，流程包括：

步驟S1、在半球體頂點安裝一個光敏面與半球體底面平行的探測器；步驟S2、半球體的中間層安裝8個光敏面垂直于光敏面中心與半球體底面中心的連線的探測器，其中，所述連線與半球體底面成45°角；步驟S3、半球體的底層安裝8個貼近半球體底面的探測器，這些探測器的型號相同。

具體的，如圖5和6所示，在水平方向上，每層8個探測器均勻安裝在直線1、2、3、4上，位于同一水平面上；在垂直方向上，每層8個探測器均勻排布在半球外表面與過半球體頂點和底面中心平面的交線上，相鄰兩個探測器角度差為45°。

步驟S4、使探測器視場應≥90°，當有激光來襲時，探測器分別接收來襲激光；步驟S5、將來襲激光轉(zhuǎn)換的電流線性變換成電壓信號，再通過轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量；步驟S6、然后通過求方程組最小二乘解的方法進行算法處理，得到激光來襲方位。

具體的，根據(jù)安裝結(jié)構(gòu)和探測器分布的情況，當探測器視場應≥90°，當有激光來襲時，水平方向至少有兩個探測器接收信號的同時，垂直方向也至少有兩個探測器可以接收信號，即至少可以保證同時有3個探測器可以接收到來襲激光，由來襲激光轉(zhuǎn)換的電流可線性變換成電壓信號，通過AD轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量后送入處理芯片根據(jù)以上原理中的計算公式進行算法處理，得到激光來襲方位。

本發(fā)明在非成像型激光告警裝置中獲得來襲激光方位的方法，通過根據(jù)光電探測器工作在線性區(qū)時，光電探測器電流與其接收的光能量成正比，當入射激光與探測器成不同角度時，其輸出電流與角度具有對應函數(shù)關系?；谶@樣的分析，可根據(jù)探測器電流響應判斷入射激光方向的方法，此方法可以在不增加探測器個數(shù)的情況下大大提高系統(tǒng)的角度分辨率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。