本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)機(jī)載吊艙激光測(cè)距、指示領(lǐng)域，具體為一種自適應(yīng)調(diào)整的機(jī)載吊艙大能量激光測(cè)照系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、激光制導(dǎo)系統(tǒng)具有制導(dǎo)精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，使其受到了越來(lái)越廣泛的重視。在進(jìn)行激光制導(dǎo)時(shí)，常需要激光指引目標(biāo)，因此激光測(cè)照系統(tǒng)是必不可少的。

2、激光測(cè)照包含激光測(cè)距功能和激光指示功能：無(wú)人機(jī)機(jī)載吊艙發(fā)射大功率不可見(jiàn)激光，激光包含編碼信息。激光照射在地面物體上后，反射光被機(jī)載吊艙接收進(jìn)行測(cè)距，同時(shí)反射光作為指示信號(hào)，被其他無(wú)人機(jī)或者導(dǎo)引頭接收，作為目標(biāo)指示的一種手段。

3、由于野外存在背景雜光,?空氣中還可能存在后向散射激光,這些對(duì)激光光斑探測(cè)來(lái)說(shuō),都是干擾光噪聲。而遠(yuǎn)距離接收激光能量偏弱，此時(shí)信噪比較低。而且不同區(qū)域、不同氣候條件、不同環(huán)境因素等對(duì)于激光的干擾均不相同。如果一味地增大功率雖然可以適應(yīng)各種環(huán)境條件，但能耗較大，不利于無(wú)人機(jī)的續(xù)航，整個(gè)系統(tǒng)可工作時(shí)間較短。但如果激光功率不夠，在某些環(huán)境條件下就可能導(dǎo)致接收信號(hào)的信噪比較低造成目標(biāo)指示錯(cuò)誤。如何能夠在無(wú)人機(jī)飛行條件下自適應(yīng)地調(diào)整激光發(fā)射功率是亟待解決的問(wèn)題。

4、有人提出使用額外的激光測(cè)試系統(tǒng)專門進(jìn)行環(huán)境測(cè)試，但這是因?yàn)椴煌す馄鞯募す庑盘?hào)受環(huán)境影響不同，且測(cè)照系統(tǒng)的激光信號(hào)是經(jīng)過(guò)編碼的，其不僅僅是要接收到光強(qiáng)信息，還需要解析出編碼信息，因此環(huán)境對(duì)其的影響與對(duì)一般激光信號(hào)影響并不相同。例如，對(duì)于一般測(cè)試激光信號(hào)，在某一環(huán)境下是能夠接收到激光信號(hào)的，但在這一環(huán)境下同功率的編碼激光信號(hào)雖然也能接收到信號(hào)，但無(wú)法準(zhǔn)確解析出編碼，就會(huì)導(dǎo)致環(huán)境評(píng)估失誤。這是本發(fā)明要解決的問(wèn)題之一。

5、現(xiàn)有技術(shù)中通常根據(jù)天氣信息進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行環(huán)境預(yù)估，根據(jù)預(yù)估參數(shù)調(diào)整發(fā)射功率，但顯然天氣、環(huán)境信息無(wú)法實(shí)時(shí)更新，并且影響因素眾多，且很難精準(zhǔn)匹配到飛行區(qū)域，因此這種方式只是在理論上可行，實(shí)際應(yīng)用的準(zhǔn)確度較低。也有人提出直接使用激光信號(hào)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)能量調(diào)整，但這樣需要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，算力要求較高，難以適用于無(wú)人機(jī)平臺(tái)。更困難的是，有些調(diào)整系統(tǒng)都需要額外加裝硬件結(jié)構(gòu)，例如額外的發(fā)射和接收裝置等，這不僅帶來(lái)了能耗的大幅度提高，而且影響無(wú)人機(jī)載荷，且需要對(duì)現(xiàn)有無(wú)人機(jī)進(jìn)行大幅度改造才能實(shí)現(xiàn)，不適宜快速推廣。

6、因此，如何在現(xiàn)有無(wú)人機(jī)機(jī)載吊艙大能量激光測(cè)照系統(tǒng)中根據(jù)飛行實(shí)際環(huán)境低成本、快捷、準(zhǔn)確地調(diào)整激光功率，增強(qiáng)目標(biāo)測(cè)距、指示的可靠性、續(xù)航性是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決問(wèn)題，本發(fā)明提出一種在激光測(cè)照系統(tǒng)中自主調(diào)整激光編碼發(fā)射功率的方法和系統(tǒng)。發(fā)射方通過(guò)接收地面目標(biāo)的反射光斑，評(píng)估光斑在當(dāng)前環(huán)境下的信噪比是否滿足接收方對(duì)目標(biāo)指示的要求，在不需要與接收方通信的狀態(tài)下自主動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)激光發(fā)射功率，增強(qiáng)了多種環(huán)境下工作的可靠性。

2、一種能量自適應(yīng)調(diào)整的機(jī)載吊艙大能量激光測(cè)照系統(tǒng)，包括激光收發(fā)射器、處理器、轉(zhuǎn)向器，

3、機(jī)載吊艙激光收發(fā)器向預(yù)設(shè)目標(biāo)發(fā)射激光信號(hào)，并接收反射激光信號(hào)，處理器根據(jù)發(fā)射激光信號(hào)估算理想情況下反射信號(hào)，同時(shí)運(yùn)行如下方法：

4、步驟1：構(gòu)建等級(jí)模型：

5、

6、表示線性核函數(shù)，是與其對(duì)應(yīng)的線性偏置參數(shù)，表示非線性的激活函數(shù)，為坐標(biāo)值。為坐標(biāo)值；是反射信號(hào)局部特征向量；

7、

8、是線性映射，為輸出的線性向量，是對(duì)應(yīng)的線性偏置；

9、根據(jù)輸出的線性向量經(jīng)過(guò)輸出層運(yùn)算后輸出測(cè)照環(huán)境等級(jí)；

10、步驟2：根據(jù)獲得的測(cè)照環(huán)境等級(jí)，建立各自等級(jí)下信號(hào)質(zhì)量與發(fā)射功率的回歸模型：

11、

12、是等級(jí)下的回歸模型，是理想發(fā)射功率，即在等級(jí)下接收方可正常解碼的最小功率；

13、當(dāng)?shù)燃?jí)模型和回歸模型訓(xùn)練完畢后，光收發(fā)射器接收到反射信號(hào)，先根據(jù)步驟1估算測(cè)照環(huán)境等級(jí)，再根據(jù)步驟2選取適當(dāng)?shù)幕貧w模型，計(jì)算當(dāng)前的理想發(fā)射功率，并根據(jù)理想發(fā)射功率調(diào)整激光收發(fā)射器的發(fā)射功率。

14、激光收發(fā)器，用于向目標(biāo)發(fā)射激光信號(hào)，并接收目標(biāo)反射的激光信號(hào)，該信號(hào)用于目標(biāo)測(cè)距、目標(biāo)指示、測(cè)照等級(jí)評(píng)估、激光能量回歸預(yù)測(cè)。

15、該激光信號(hào)為編碼信號(hào)。

16、該激光信號(hào)的編碼為時(shí)序編碼、空間編碼，或者為時(shí)序編碼和空間編碼的混合編碼。

17、處理器，用于接收激光收發(fā)器發(fā)送數(shù)字信號(hào)，能夠根據(jù)算法進(jìn)行測(cè)距工作；

18、處理器，用于接收用戶指示信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向器，使得轉(zhuǎn)向器帶動(dòng)激光收發(fā)器轉(zhuǎn)向目標(biāo)，發(fā)射激光信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)指示。

19、轉(zhuǎn)向器，用于承載激光收發(fā)器，根據(jù)處理器驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，保證激光收發(fā)器發(fā)射的激光信號(hào)指向目標(biāo)。

20、轉(zhuǎn)向器為機(jī)械轉(zhuǎn)向器，或者光學(xué)轉(zhuǎn)向器。

21、還包括通信單元，用于與其他無(wú)人機(jī)或地面進(jìn)行通信。

22、一種運(yùn)行于所述的機(jī)載吊艙大能量激光測(cè)照系統(tǒng)的能量自適應(yīng)調(diào)整算法。

23、本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及技術(shù)效果：

24、1、本發(fā)明不需要額外增加激光發(fā)射器等硬件，通過(guò)無(wú)人機(jī)機(jī)載吊艙大能量激光測(cè)照系統(tǒng)直接對(duì)其發(fā)射激光和接收激光進(jìn)行評(píng)估，能夠直接評(píng)估接收激光是否滿足要求。特別是建立了環(huán)境模型，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了專用于無(wú)人機(jī)測(cè)照系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行環(huán)境等級(jí)評(píng)估，在無(wú)需逐一考慮天氣、光照、顆粒度等諸多細(xì)節(jié)因素的情況下，低算力成本即可實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)照系統(tǒng)所處環(huán)境等級(jí)的準(zhǔn)確測(cè)量，能夠準(zhǔn)確評(píng)估當(dāng)前環(huán)境對(duì)于激光信號(hào)的影響程度。

25、2、在環(huán)境等級(jí)準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同等級(jí)分別訓(xùn)練了回歸模型保證不同場(chǎng)景下測(cè)照系統(tǒng)能量輸出的可靠性和準(zhǔn)確性，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，有效降低能耗，延長(zhǎng)續(xù)航能力。

技術(shù)特征：

1.一種能量自適應(yīng)調(diào)整的機(jī)載吊艙大能量激光測(cè)照系統(tǒng)，其特征在于：包括激光收發(fā)射器、處理器、轉(zhuǎn)向器，

2.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于：激光收發(fā)器，用于向目標(biāo)發(fā)射激光信號(hào)，并接收目標(biāo)反射的激光信號(hào)，該信號(hào)用于目標(biāo)測(cè)距、目標(biāo)指示、測(cè)照等級(jí)評(píng)估、激光能量回歸預(yù)測(cè)。

3.如權(quán)利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于：該激光信號(hào)為編碼信號(hào)。

4.如權(quán)利要求3所述系統(tǒng)，其特征在于：該激光信號(hào)的編碼為時(shí)序編碼、空間編碼，或者為時(shí)序編碼和空間編碼的混合編碼。

5.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于：處理器，用于接收激光收發(fā)器發(fā)送數(shù)字信號(hào)，能夠根據(jù)算法進(jìn)行測(cè)距工作。

6.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于：處理器，用于接收用戶指示信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向器，使得轉(zhuǎn)向器帶動(dòng)激光收發(fā)器轉(zhuǎn)向目標(biāo)，發(fā)射激光信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)指示。

7.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于：轉(zhuǎn)向器，用于承載激光收發(fā)器，根據(jù)處理器驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，保證激光收發(fā)器發(fā)射的激光信號(hào)指向目標(biāo)。

8.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于：轉(zhuǎn)向器為機(jī)械轉(zhuǎn)向器，或者光學(xué)轉(zhuǎn)向器。

9.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于：還包括通信單元，用于與其他無(wú)人機(jī)或地面進(jìn)行通信。

10.一種運(yùn)行于如權(quán)利要求1-8所述的機(jī)載吊艙大能量激光測(cè)照系統(tǒng)的能量自適應(yīng)調(diào)整算法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種能量自適應(yīng)調(diào)整的機(jī)載吊艙大能量激光測(cè)照系統(tǒng)，發(fā)射方通過(guò)接收地面目標(biāo)的反射光斑，評(píng)估光斑在當(dāng)前環(huán)境下的信噪比是否滿足接收方對(duì)目標(biāo)指示和/或目標(biāo)距離測(cè)量的要求，在不需要與接收方通信的狀態(tài)下根據(jù)對(duì)于環(huán)境的評(píng)估自主動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)激光發(fā)射能量，增強(qiáng)了多種環(huán)境下工作的可靠性、指示的準(zhǔn)確性和工作的續(xù)航性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉亞男
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢楚為光電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8