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CN103616663A - 无转动光电探测与定向装置 - Google Patents

无转动光电探测与定向装置 Download PDF

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艾宏山
李君波
杨长保
刘建东
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717th Research Institute of CSIC
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Abstract

本发明公开了一种无转动光电探测与定向装置，包括基座以及安装于基座上的多个光电传感器，基座的上端面安装有盖板，基座内安装有与光电传感器连接的后处理电路模块，基座后侧安装有对外电气接口插座；本发明采用多传感器拼接理念，将各光电传感器按照一定的方向排列并集中到一个安装基座上，通过采用多分区探测器及综合处理技术，无需伺服转动机构即可实现对不小于高低-25°至+25°、水平0°至180°范围内目标信号的同时探测，并输出目标方位信息，两套装置配对使用时可以实现360°全方位探测与定向，适用于多个领域的光电探测与定向场合，适合安装于各类车载、船载平台上使用。

Description

无转动光电探测与定向装置
技术领域
本发明涉及无转动光电探测与定向装置，属于光电精密机械领域，是一种用于探测来自未知方向的目标信号、并对目标位置进行高精度定向的装置。
背景技术
一些目标探测与定向应用中，例如利用激光调制技术进行的激光通信中，往往需要随时探知周围各方向有无目标，并精确判定目标所在方位。
以往针对这种情况，通常采用伺服控制下的扫描技术，驱动单个探测器对360°方位进行连续扫描探测，并根据获得目标信号时刻的方位测角信息判定目标所处方位。
这种技术的缺点在于：
1、需要复杂的伺服控制系统，体积大，重量大，适装性差；
2、探测器连续转动中对目标信号的接收时间短，不易识别弱信号目标；
3、无法同时获取任意方向的目标信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种无转动光电探测与定向装置，在无转动机构和伺服控制下实现对任意方向上的多个目标同时探测与定向；所述装置能根据各分区信号强弱进一步细分目标的方向，定向精度高；扩大装置高低方向总体视场范围；提高后处理电路模块可靠性；结构简单、紧凑。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无转动光电探测与定向装置，包括基座以及安装于基座上的多个光电传感器，基座的上端面安装有盖板，基座内安装有与光电传感器连接的后处理电路模块，基座后侧安装有对外电气接口插座。
所述的无转动光电探测与定向装置，其基座由相同的上下两个半圆台体相向连接而成，所述半圆台体的侧面由位于圆弧线上的多个小平面依次连接而成，每个小平面上都设有一轴线垂直于该小平面的圆形孔，所述的光电传感器安装于该圆形孔上。
所述的无转动光电探测与定向装置，其多个光电传感器以上下层的方式分布于基座的侧面上，上下两层光电传感器的光轴具有一定夹角，以实现高低不小于-25°至+25°范围的视场无缝拼接。
所述的无转动光电探测与定向装置，其每层光电传感器的光轴指向从0°至180°均匀分布，以实现水平范围不小于0°至180°的视场无缝拼接。
所述的无转动光电探测与定向装置，其光电传感器为圆柱形结构，由光学系统、多分区光电探测器以及前处理电路模块组成，光学系统安装于圆柱形镜筒内，多分区光电探测器安装在光学系统的焦平面处，多分区光电探测器的电信号引脚与前处理电路模块的电路板连接，光学系统接收目标信号并将目标信号会聚到多分区光电探测器上，多分区光电探测器将光学信号转换为电信号，前处理电路模块接收电信号并将处理后的信号发送给后处理电路模块。
所述的无转动光电探测与定向装置，其前处理电路模块包括采样电路板、放大电路板以及对外接口，以完成对多分区光电探测器的信号提取和预处理。
所述的无转动光电探测与定向装置，其后处理电路模块接收前处理电路模块输出的信号并处理判断，然后输出目标相对本装置的方位和位置信息，由电源板、偏压板、控制板和预处理板组成。
所述的无转动光电探测与定向装置，其多分区光电探测器靶面划分为不小于四个分区。
本发明的有益效果是：采用多传感器拼接理念，将各光电传感器按照一定的方向排列并集中到一个安装基座上，通过采用多分区探测器及综合处理技术，无需伺服转动机构即可实现对不小于高低-25°至+25°、水平0°至180°范围内目标信号的同时探测，并输出目标方位信息，体积小、重量轻、适装性高，两套装置配对使用时可以实现360°全方位探测与定向，适用于军用和/或民用领域的光电探测与定向场合，适合安装于各类车载、船载平台上使用。
附图说明
图 1 为本发明装置的主视图；
图 2 为本发明装置的侧视图；
图 3 为本发明装置去除盖板后的俯视图；
图 4 为本发明装置中光电传感器的剖视图。
各附图标记为：1—对外电气接口插座，2—后处理电路模块，3—光电传感器，4—盖板，5—基座，6—光学系统，7—多分区光电探测器，8—前处理电路模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1至图4所示，本发明公开了一种无转动光电探测与定向装置，包括基座5以及安装于基座5上的多个光电传感器3，基座5的上端面安装有盖板4，基座5内安装有多个与光电传感器3连接的后处理电路模块2，基座5后侧安装有对外电气接口插座1，其中所述的基座5为上下端面平行的鼓形多面体结构，其上端平面与盖板4的安装面匹配，下端面凸出4个支角，支角上设有通孔，用于与安装平台固连，基座5由相同的上下两个半圆台体相向连接而成，所述半圆台体的侧面由位于圆弧线上的多个小平面依次连接而成，每个小平面与底面呈一定倾角，该小平面均分为上下两层，每个小平面上都设有一轴线垂直于该小平面的圆形孔，所述的光电传感器3安装于该圆形孔上，所述的多个光电传感器3以上下层的方式分布于基座5的斜侧面上，上下两层光电传感器3的光轴具有一定夹角，以实现高低不小于-25°至+25°范围的视场无缝拼接，所述的每层光电传感器3的光轴指向从0°至180°均匀分布，以实现水平范围不小于0°至180°的视场无缝拼接，以实现不小于高低-25°至+25°、水平0°至180°范围的目标探测与定向，所述的光电传感器3为圆柱形结构，由光学系统6、多分区光电探测器7以及前处理电路模块8组成，光学系统6安装于圆柱形镜筒内，多分区光电探测器7安装在光学系统6的焦平面处，多分区光电探测器7的电信号引脚与前处理电路模块8的电路板连接，光学系统6接收目标信号并将目标信号会聚到多分区光电探测器7上，多分区光电探测器7将光学信号转换为电信号，前处理电路模块8接收电信号并将处理后的信号发送给后处理电路模块2，所述的前处理电路模块8包括采样电路板、放大电路板以及对外接口，以完成对多分区光电探测器7的信号提取和预处理，所述的后处理电路模块2接收前处理电路模块8输出的信号并处理判断，然后输出目标相对本装置的方位和位置信息，后处理电路模块2由电源板、偏压板、控制板和预处理板组成。所述的多分区光电探测器7靶面划分为不小于四个分区，配合前处理电路模块8能够实现更精确的定向，能够接收目标信号并进行多分区探测响应。
由于每台装置具有不小于180°的水平总视场，两台装置配对使用时，可以集成安装，也可以分散安装，将两台装置分散或集中安装到载体平台安装平面上，可以实现360°全方位探测与定向，组成全方位光电探测与定向装置。
本发明的工作过程是：
每个光电传感器3具有不低于30°的视场角，光电传感器3分为上下两层布置，两层光电传感器光轴之间具有一定夹角，可实现上下视场覆盖范围不小于50°，确保动平台安装时平台摇晃情况下仍然能够探测与定向，每一层的光电传感器光轴指向从0°到180°均匀分布，实现水平视场覆盖范围不小于180°。每个光电传感器以及多分区光电探测器7的每个分区分别代表不同的方向，后处理电路模块2根据光电传感器3信号的有无确定目标的初步方位，并根据多分区光电探测器7每个分区信号的强弱进一步精确确定目标的方位。
使用时，将本装置安装于载体平台安装面上，通过基座5底面四个安装孔固定，通过电缆将装置上的对外电气接口插座1与操控终端连接，同时通过对外电气接口插座1给本装置供电。
目标光学信号通过光学系统6会聚到多分区光电探测器7的靶面上，多分区光电探测器7将光学信号转换为电信号输出到前处理电路模块8中，经过采样、放大等处理后输出到后处理电路模块2，后处理电路模块2给出目标的方位角度信息，经过对外电气接口插座1以及连接电缆输出到操控终端。
本发明装置具有如下优点：
1、采用集成化设计，多传感器呈半环形排列布置，可同时探测半圆周方向目标信息，并对目标进行定向，避免了采用复杂的稳定扫描机构，结构简单、紧凑。
2、光电传感器采用多分区光电探测器，可以根据各分区信号强弱进一步细分目标的方向，从而提高定向精度。
3、光电传感器以一定倾角分上下两层布置，上下两层传感器光轴之间具有一定的张角，扩大了装置高低方向总体视场范围，有利于动平台安装条件下的目标探测与定向。
4、后处理电路模块安装于基座中央，可以充分利用光电传感器半环形阵列形成的环内空间，缩短后处理电路模块与光电传感器电气连接距离，并简化装置的物理组成，同时利用基座形成的密封环境，提高后处理电路模块可靠性。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种无转动光电探测与定向装置，其特征在于：包括基座（5）以及安装于基座（5）上的多个光电传感器（3），基座（5）的上端面安装有盖板（4），基座（5）内安装有与光电传感器（3）连接的后处理电路模块（2），基座（5）后侧安装有对外电气接口插座（1）。
2.根据权利要求1所述的无转动光电探测与定向装置，其特征在于，所述的基座（5）由相同的上下两个半圆台体相向连接而成，所述半圆台体的侧面由位于圆弧线上的多个小平面依次连接而成，每个小平面上都设有一轴线垂直于该小平面的圆形孔，所述的光电传感器（3）安装于该圆形孔上。
3.根据权利要求1所述的无转动光电探测与定向装置，其特征在于，所述的多个光电传感器（3）以上下层的方式分布于基座（5）的侧面上，上下两层光电传感器（3）的光轴具有一定夹角，以实现高低不小于-25°至+25°范围的视场无缝拼接。
4.根据权利要求3所述的无转动光电探测与定向装置，其特征在于，所述的每层光电传感器（3）的光轴指向从0°至180°均匀分布，以实现水平范围不小于0°至180°的视场无缝拼接。
5.根据权利要求1所述的无转动光电探测与定向装置，其特征在于，所述的光电传感器（3）为圆柱形结构，由光学系统（6）、多分区光电探测器（7）以及前处理电路模块（8）组成，光学系统（6）安装于圆柱形镜筒内，多分区光电探测器（7）安装在光学系统（6）的焦平面处，多分区光电探测器（7）的电信号引脚与前处理电路模块（8）的电路板连接，光学系统（6）接收目标信号并将目标信号会聚到多分区光电探测器（7）上，多分区光电探测器（7）将光学信号转换为电信号，前处理电路模块（8）接收电信号并将处理后的信号发送给后处理电路模块（2）。
6.根据权利要求5所述的无转动光电探测与定向装置，其特征在于，所述的前处理电路模块（8）包括采样电路板、放大电路板以及对外接口，以完成对多分区光电探测器（7）的信号提取和预处理。
7.根据权利要求5所述的无转动光电探测与定向装置，其特征在于，所述的后处理电路模块（2）接收前处理电路模块（8）输出的信号并处理判断，然后输出目标相对本装置的方位和位置信息，由电源板、偏压板、控制板和预处理板组成。
8.根据权利要求5所述的无转动光电探测与定向装置，其特征在于，所述的多分区光电探测器（7）靶面划分为不小于四个分区。
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