专利名称：基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测系统，属于光电信号检 测领域。
背景技术：
在光信号检测中，检测性能的优劣很大程度上取决于检测时间的长短以及检测准 确度的大小。宽的视场角，能够获得大的检测范围，从而节省扫描时间，降低检测时间的消 耗；但是同时，宽的视场范围内的噪声也被引入，导致整体的检测信噪比下降，检测的准确 度降低。因此，如何在获得宽的检测视场角的同时，并很好的去除复杂背景噪声，在光信号 检测中是至关重要的。但是，通常情况下，检测时间与检测准确度是彼此矛盾的增加检测 时间，能够增加检测的准确度；而减少检测时间，又会导致检测准确度的下降。在无线光通信领域，要进行数据的传输，最根本的要求是具有可靠的通信链路，其 首要条件是收发双方的光束彼此对准，并在整个通信过程中保持稳定。然而，空间无线信道 极易受外界环境影响(雨、雪、雾、风等)，而且激光光束很窄，传输距离又较长，激光信号衰 减严重，使激光的捕获非常困难。目前，在无线光通信捕获中，常采用的方案是基于普通小 视场镜头的扫描捕获方式。这种情况下，为了对较大的空间范围进行捕获，必须进行较长时 间的扫描，这很大程度上影响了捕获跟踪的性能。近年来，单纯的点对点无线光通信已经开始向无线光网络方向发展。对于点到多 点的星型网络拓扑结构，由于空间中的用户节点可能在空间的任意位置与主节点建立光链 路，因此，如果主节点配置一个宽视场的光信号捕获系统“凝视”捕获周围用户节点的扫描 光信号，这样就有利于实现空间任意用户节点间与主节点间光链路的自动建立。为了达到 宽视场的捕获光学系统，可以使用多个捕获单元构成宽视场，但是这样会使系统结构复杂， 成本增加，不利于网络的扩展。因此使用宽视场的广角镜头(比如鱼眼镜头等)进行光信 号的捕获是一个很好的选择。但是，这样做的话也会带来大的背景噪声，导致接收信噪比下 降，对用户节点的捕获准确度下降，虚警概率增大。对于激光预警系统，主要包括本体、光感应系统以及警示系统三个部分。其中光感 应系统用来检测空间中任意方向的入射激光信号，它对接受光信号的信噪比要求很高，而 且需要检测很大的空间范围。要得到宽的检测范围，可以使用扫描的方式，但是这样就带来 了检测时间的增加。也可以使用宽视场的广角镜头，但是这样会带来较大的背景噪声，导致 接收信噪比下降，虚警概率增大，检测准确度受限。通常情况下，从成本和复杂性的角度考虑，为了降低扫描时间，可以使用宽视场角 的广角镜头。但是，由此带来的背景噪声也大大提高了，而信号光强度却非常微弱，接收信 噪比很低，从而导致准确度受到很大的影响。为了抑制背景噪声，传统方案中采用干涉滤光 片作为滤光器来滤除背景噪声。但是，干涉滤光片的视场角较小，只对近光轴的光线滤光效 果较好，而对偏离光轴光线的滤光性能下降，表现为滤光带宽增加，透射率减小。因此，对 于宽视场的广角镜头捕获系统，由于广角镜头的接收光线与滤光器光轴的夹角可以达到很大，干涉滤光片的滤光性能受限，影响了宽视场的捕获性能。如何更好的处理检测时间和检测准确度一直没有较好的方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有光信号检测系统的不足，本发明提出了结合广角镜 头和原子滤光器的光信号检测方案，以实现在检测微弱的光信号时，既有较大的视场范围， 又能够很好的消除噪声，从而达到降低检测时间和提高检测准确度的目的。本发明采取了如下技术方案本发明包括沿光的传播方向依次布置的广角镜头、 原子滤光器和光电传感器。所述广角镜头为视场角达到60°以上的宽视场镜头或鱼眼镜头。所述原子滤光器为法拉第型原子滤光器或佛克脱型原子滤光器。所述光电传感器为CMOS或CCD图像传感器或通用光电传感器。本发明结合广角透镜和原子滤光器，不仅能够具有较大的检测视场角，从而减少 检测时间，同时还有效地减小系统的背景噪声，达到了更高的检测准确度。相对于现有技术而言，本发明的效果和优点是1)广角镜头的视场角大，易于实现宽视场范围的检测，相对于传统的空间扫描方 案，减少了系统捕获的时间，并降低了软硬件成本。2)原子滤光器具有滤波带宽极窄的特点，可以有效抑制背景噪声的影响，从而确 保检测的准确度不会由于视场角的增大而降低。3)现在的光电传感器灵敏度越来越高，能够有利实现快速的光信号检测。4)整套方案复杂度小，结构清晰，操作方便，减少了检测时间，并且提高了检测精度。
图1为基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测结构框图；图2为无线光通信中基于广角透镜和原子滤光器的光信号捕获工作原理图；图中1、广角镜头，2、原子滤光器，3、光电传感器。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明将广角镜头和原子滤光器结合起来实现宽视场的快速光信号检测，可在较 大的空间范围内搜索目标，完成光信号的准确检测，同时还可在无线光通信中用于宽视场 的光电接收。在此发明中，利用广角镜头的宽视场特性获得较大的检测范围，从而省去扫描 时间，不仅简化了系统软硬件结构，同时也减少了时间的花销。但是广角镜头的引入，势必 会增加背景噪声，为此，使用原子滤光器，利用其超窄带宽特性滤除由宽视场引入的大背景 噪声，使得在强的背景噪声条件下，检测系统仍能获得较高的信噪比，保证了对弱的光信号 的准确检测。并且，随着半导体工艺的提高，光电传感器的灵敏度得到大大提高，可以提高 检测精度以及降低检测功耗。这些特性使得该发明能够在宽的视场范围内有效地检测弱的光信号。由图1可知，本发明包括沿光的传播方向依次布置的广角镜头1、原子滤光器2和 光电传感器三个部分。广角镜头1可以是一般的宽视场镜头(一般60°以上)以及超宽 视场的鱼眼镜头(一般180°以上)等，原子滤光器2可以为FADAOF(法拉第型原子滤光 器)、VAD0F (佛克脱型原子滤光器)等，光电传感器3包括CM0S、(XD图像传感器以及通用 光电检测传感器。具体工作原理是宽视场范围内的信号光，由广角镜头收集，然后经过原 子滤光器后由光电传感器接收转化为电信号。这样，既能实现宽视场范围的检测，又可以保 证较高的准确度。图2是以无光通信系统中光信号的捕获为例说明此发明在五项光通信的光信号 捕获中的工作原理，其中虚线部分是本发明的核心部分，整个捕获过程，首先用户节点向主 节点发射一束信标光，接收方ATP系统将计算出传感器上探测到的信标光光斑的位置，然 后将得到的光斑位置转化为空间角度，去控制伺服系统从而实现光链路的建立。具体工作 流程如下1)用户发射信标光；2)主节点利用广角透镜接收宽视场范围内的用户信标光以及背景噪声等；3)接收到的信号经过原子滤光器，进行滤光处理；4)通过滤光处理后的信号在图像传感器上成像；5)通过阈值比较，判断是否有用户信标光到达。如果没有，则继续接收；如果有， 则进行进一步处理；6)在确定接收到用户信标光后，进行成像光斑定位，然后计算用户节点的位置；7)伺服系统向用户节点回馈激光信号，从而建立激光通信链路。在实际应用中，广角镜头的选择由检测范围的要求决定，比如一般的广角镜头视 场角都达到了 60°以上，而超宽视场的鱼眼镜头更是达到180°，如果需要检测视场范围 很大，就可以选择超宽视场的鱼眼镜头。而原子滤光器也有FADAOF (法拉第型原子滤光器) 和VADOF(佛克脱型原子滤光器)等，彼此特性不同，比如FADOF由于超窄带宽、高透射率、 透射波长无偏移等特点在滤波、稳频、鉴频等方面应用较多；而VADOF由于其具有高透过 率、窄带宽和高噪声抑制比等优点目前被广泛地应用于激光雷达、空间及卫星光通信等领 域。在光电传感器的选择中，随着现在半导体工艺的提高，CCD和CMOS图像传感器都很好， 实际中可以按照对面阵大小，成像质量，成像速度等方面进行选择；通用的光电检测传感器 的灵敏度也越来越高，实际中可以根据检测灵敏度的要求以及功耗等方面进行选择。以上对本发明所提供的一种基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测系统进行 详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测系统，其特征在于，包括沿光的传播 方向依次布置的广角镜头、原子滤光器和光电传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测系统，其特征 在于，所述广角镜头为视场角达到60°以上的宽视场镜头或鱼眼镜头。
3.根据权利要求1所述的一种基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测系统，其特征 在于，所述原子滤光器为法拉第型原子滤光器或佛克脱型原子滤光器。
4.根据权利要求1所述的一种基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测系统，其特征 在于，所述光电传感器为CMOS或CCD图像传感器、或通用光电检测传感器。
全文摘要
本发明公开了一种基于广角镜头和原子滤光器的光信号检测系统，属于光电信号检测领域。该系统包括沿光的传播方向依次布置的广角镜头、原子滤光器和光电传感器。广角镜头为视场角达到60°以上的宽视场镜头或鱼眼镜头。原子滤光器为法拉第型原子滤光器或佛克脱型原子滤光器。光电传感器为CMOS或CCD等高成像质量图像传感器或常用光电检测传感器。本发明中的广角镜头视场角大，易于实现宽视场范围的检测，减少了系统捕获的时间，并降低了软硬件成本。原子滤光器具有滤波带宽极窄的特点，可以有效抑制背景噪声的影响，从而确保检测的准确度不会由于视场角的增大而降低。本发明复杂度小，结构清晰，操作方便，减少了检测时间，提高了检测精度。
文档编号G01J1/04GK102142896SQ201110070220
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者刘璐, 周喆颋, 涂波 申请人:北京大学