阅读说明：本技术 一种具备测风功能的光量子激光瞄镜 (Light quantum laser sighting telescope with wind measuring function ) 是由 张万钧 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：一种具备测风功能的光量子激光瞄镜,包括光量子激光发射模块、光量子激光接收模块、光电转换模块、算法处理模块、显示存储模块；所述光量子激光发射模块用于向目标发射单光子激光；所述光量子激光接收模块用于接收被目标反射的单光子激光,即单光子反射激光；所述光电转换模块用于对单光子反射激光进行光电转换；所述算法处理模块利用预设高效算法对单光子反射激光进行测风测算得出测风结果；所述显示存储模块用于存储及显示目标图像及测风结果。本发明的有益效果为：完成光量子激光瞄镜的测风功能,实现了瞄准过程中的自动测风,高效精确。(A light quantum laser aiming mirror with a wind measuring function comprises a light quantum laser emitting module, a light quantum laser receiving module, a photoelectric conversion module, an algorithm processing module and a display storage module; the photon laser emission module is used for emitting single photon laser to a target; the photon laser receiving module is used for receiving single photon laser reflected by a target, namely single photon reflected laser; the photoelectric conversion module is used for performing photoelectric conversion on the single photon reflected laser; the algorithm processing module carries out wind measurement and calculation on the single photon reflection laser by utilizing a preset high-efficiency algorithm to obtain a wind measurement result; the display storage module is used for storing and displaying the target image and the wind measurement result. The invention has the beneficial effects that: the wind measuring function of the photon laser sighting telescope is completed, automatic wind measurement in the sighting process is realized, and the sighting telescope is efficient and accurate.)

一种具备测风功能的光量子激光瞄镜

技术领域

本发明涉及激光瞄镜领域，具体涉及一种具备测风功能的光量子激光瞄镜。

背景技术

激光被广泛运用于各类激光瞄镜或激光望远镜，在军工、工业和民用都有广泛的应用市场，但现有的激光瞄镜一般侧重于瞄准功能，其他配备功能较少，如测风，测角等功能需要使用者根据自身经验测定或利用其他设备测定，精度低，速度慢，难以达到预期的高效精确的水平；同时现有的激光望远镜一般通过发射激光脉冲信号，测量激光回波信号的时间差来间接测定目标距离，需要足够大的回波能量来确保测量精度；由于其相干性、方向性受自身光学性质及大气环境影响，到达目标后反射的回波信号会发生漫反射和折射，极大地影响了测量精度和测量速度，特别是雨雪雾等极端天气环境下，测量误差更大，与真实数据有较大的偏差。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种具备测风功能的光量子激光瞄镜。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明提供了一种具备测风功能的光量子激光瞄镜，包括光量子激光发射模块、光量子激光接收模块、光电转换模块、算法处理模块、显示存储模块；

所述光量子激光发射模块用于向目标发射单光子激光；

所述光量子激光接收模块用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；

所述光电转换模块用于对单光子反射激光进行光电转换；

所述算法处理模块利用预设高效算法对单光子反射激光进行测风测算得出测风结果；

所述显示存储模块用于存储及显示目标图像及测风结果。

本发明的有益效果是：通过一种具备测风功能的光量子激光瞄镜在瞄镜瞄准过程中进行自动测风，采用单光子光束进行目标距离测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标距离测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的装置结构示意图；图2是本发明的原理示意图；

附图标记：

光量子激光瞄镜1、光量子激光发射模块101、光量子激光接收模块102、光电转换模块103、算法处理模块104、显示存储模块105。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种具备测风功能的光量子激光瞄镜1，包括光量子激光发射模块101、光量子激光接收模块102、光电转换模块103、算法处理模块104、显示存储模块105；

所述光量子激光发射模块101用于向目标发射单光子激光；

所述光量子激光接收模块102用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；

所述光电转换模块103用于对单光子反射激光进行光电转换；

所述算法处理模块104利用预设高效算法对单光子反射激光进行测风测算得出测风结果；

所述显示存储模块105用于存储及显示目标图像及测风结果。

本实施例通过通过一种具备测风功能的光量子激光瞄镜在瞄镜瞄准过程中进行自动测风，采用单光子光束进行目标距离测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标处风速风向测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。

优选的，所述光量子激光发射模块101包括光量子激光发射器、时序发生器；

所述光量子激光发射器用于向目标发射单光子激光；

所述时序发生器用于控制单光子激光发射时序；可根据目标物的体积大小及距离远近进行时序设定值更改。

本优选实施例中使用的单光子激光具有特殊的物理性质，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，所述光量子激光发射器用于向目标发射单光子激光，能够减少发射过程中的误差，受外界环境的温度天气等的影响较小，能够保证较远的测量范围；所述时序发生器控制单光子激光发射时序，可根据目标物的体积大小及距离远近进行时序设定值更改，便于所述光量子激光瞄镜1在不同情况下对目标进行瞄准及测风，保持较高的测量精度和较快的测量速度。

优选的，所述光量子激光接收模块102包括光量子激光接收器、光量子分析子模块、时间分析子模块；

所述光量子激光接收器用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；

所述光量子分析子模块用于对被接收的单光子反射激光进行光量子分析，得出单光子反射激光的能量、频率等数据；

所述时间分析子模块用于对被接收的单光子反射激光进行时序分析，得出单光子激光的发射时间、单光子反射激光的接收时间等数据；

还包括环境温湿度监测子模块，对被接收的单光子反射激光进行温湿度分析，得出目标周边环境的温湿度计变化率。

本优选实施例中所述光量子激光接收模块102对接收到的单光子反射激光进行光量子分析及时序分析，得出单光子反射激光的能量、频率和单光子激光的发射时间、单光子反射激光的接收时间等数据，在所述光量子激光瞄镜1的测风过程中进行风向和风速的辅助分析。

优选的，所述光电转换模块103内设光电雪崩二极管，将接收到的单光子反射激光进行光电转换，并将转换后的反射电信号发送至所述算法处理模块104。

还包括目镜模块、物镜模块、连接座模块；

所述目镜模块包括目镜组、目镜连接卡槽，与所述显示存储模块105连接；

所述物镜模块包括物镜组、物镜连接卡槽，与所述光电转换模块103连接；

所述连接座模块用于所述光量子激光瞄镜在设备上的固定连接，包括连接管、安装卡槽、活动卡块。

本优选实施例中一种具备测风功能的光量子激光瞄镜通过所述目镜模块、物镜模块、连接座模块与其它模块或设备连接，使所述光量子激光瞄镜1在进行目标瞄准的同时进行自动测风，光量子激光发射与光量子激光接收通过所述物镜模块的物镜组单一光轴，可减少所述光量子激光瞄镜1的体积，能够在保证探测精确度的同时减少一定程度上的资源空置，避免追求高精度而造成的资源浪费；测风结果通过所述目镜模块在所述显示存储模块105上查看，方便简洁。

优选的，所述算法处理模块104预设高效算法：

上述公式中，ΔL_P是单光子激光束强度变化量，ΔE是单光子激光束能量变化量，Δt是单光子激光束发射与接收的时间间距，α是单光子激光的相位，

是单光子激光发射频率，

是单光子激光接收频率，是多普勒频率，m是光的质量，c是光速。

所述算法处理模块104预设高效算法还包括：

上述公式中，V是风速，θ是风的相位(角度)，ε是比例系数，λ是激光波长，是单光子激光发射频率，

是单光子激光接收频率，

是多普勒频率。

上述公式中中，△Lp代表光强信号变化量的大小，k是比例系数。因此，光量子激光瞄镜测风的原理可以概括为：利用单光子激光、单光子反射激光的强度与风速的比例关系，最终能将目标周边的风速采集、计算出来。

所述算法处理模块104预设高效算法还包括：

上述公式中，T是环境温度，Z是环境温度变化率，ω是光的角速度，t是时间，θ是风的相位，Q是气溶胶密度，x是大气密度变化率，R是地球曲率半径，w是环境湿度变化率；

由上可得：

本优选实施例中，风速是一个矢量信号，它不仅受环境因素的影响，还要受气溶胶密度、温度、湿度、地球引力的综合影响，因此，对公式中的比例参数k需要建立一定的综合数学模型，将它拟合成多项式形式，作为修正系数再带入公式中，来计算风速和风向数据。

本优选实施例利用激光光量子束通过空气时产生的多普勒频移效应进行风速、风向的测量，光量子激光瞄镜1瞄准目标后，由内部的光量子激光发射模块向目标发射单光子激光，单光子激光沿途通过空气到达目标时，与气溶胶粒子发生作用，会产生散射和多普勒频移效应。单光子激光接触到目标表面后，反射带有多普勒效应的单光子反射激光，被光量子激光瞄镜1内部的光量子激光接收模块102接收。所述光电转换模块103通过光电雪崩二极管将反射回来的单光子反射激光进行信息转换，所述算法处理模块104利用内置微处理器进行多普勒频移信息处理，从而确定实际的风速和风向数据。

优选的，所述显示存储模块105包括OLED显示屏、信号接收子模块、数据存储子模块；

所述OLED显示屏用于显示目标图像及测算所得结果；所述信号接收子模块用于接收所述算法处理模块发送的测算所得结果；所述数据存储子模块用于存储测算所得结果。

本优选实施例中所述光量子激光瞄镜1采用单光子光束进行目标处风速风向测量，主要是利用单光子具有的独特物理性质，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标风速风向测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快，在使用瞄镜进行目标瞄准的过程中能够同时进行自动测风，操作简单，反应速度快，节约时间，精度高，受外界环境温度天气等的影响小，作用距离远，对烟雾尘埃等穿透性好，适用于远距离精确测量，较远距离情况下能够稳定识别测量。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。