一种全天候声-光探雷装置及方法与流程

一种全天候声
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光探雷装置及方法
技术领域
1.本发明涉及浅层地下掩埋物和抛撒式目标探测领域，尤其是涉及利用夜视技术与声
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光探雷技术相结合的全天候探雷装置及方法。


背景技术：

2.现代战争注重快速机动性能的同时又要求具有全天候的观察和监视机制。抛撒地雷在夜间的快速探测是保证夜间战争快速机动的重要因素之一。目前对于抛撒地雷的夜间探测技术主要有两种：成像技术检测和非成像技术检测。非成像检测技术如雷达探测，但该技术受抛撒式地雷周围环境影响较大；以微光夜视技术为代表的成像技术检测是研究在夜天光或能见度不良条件下，通过微光夜视传感器件进行光谱和光电转换、增强、处理、显示等物理过程及其实现方法的一门高新技术，是军用夜视装备的重要支撑技术之一，在高新技术局部战争和信息化夜战中具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。
3.声共振探雷技术是基于地雷机械特性的一种探雷方法，掩埋于浅层地表的地雷与周围土壤构成了谐振系统，当该谐振系统受到外部声波激励时，地雷雷体罩壳的振动会呈现特定的振型并影响地表的振动状态；散斑干涉测量技术在微小振动测量领域具有成像质量优、成像效率高等特点，近几年有学者的研究也表明将散斑图像直接输入神经网络同样可以实现对待测目标的分类任务，大大减轻了对于散斑图像后续处理的复杂程度。
4.目前缺少商用或专用的对于浅层地下掩埋物和抛撒式地雷进行全天候探测的装置及方法，如何利用地雷的声振特性对浅层掩埋的地雷进行检测，同时对抛撒式地雷在夜间进行有效检测，是现代国际排雷失业中有待解决的关键问题，本发明正是针对这一关键技术进行展开的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服目前尚无专用的塑壳地雷全天候检测装置及方法的问题，提供一种借助夜视技术、同时利用地雷的声振特性对掩埋于浅层地表和抛撒式地雷进行全天候智能快速识别的装置及方法，可实现对上述两种情况的地雷进行全天候快速智能识别。
6.为达到上述目的，本发明采用下属技术方案：
7.一种全天候声
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光探雷装置，该装置以仪器装载车为主体，搭载声波激励模块、微光夜视模块、激光测振模块、电源驱动模块以及数据处理模块；所述声波激励模块由红外远程遥控设备、参量阵、参量阵控制柜以及参量阵云台组成，所述参量阵控制柜和所述参量阵云台安装于所述仪器装载车上，所述参量阵安装于所述参量阵云台上，所述参量阵与所述参量阵控制柜用双芯音频航插线连接；所述微光夜视模块由微光夜视仪以及微光夜视仪云台组成，所述微光夜视仪云台安装于所述仪器装载车上，所述微光夜视仪安装于所述微光夜视仪云台上，所述微光夜视仪采集的图像信息由图像数据传输线传输至所述数据处理模块中的高性能gpu计算机；所述激光测振模块由激光散斑干涉仪、激光发射器、激光发射器
云台和激光测振仪云台组成，所述激光发射器云台和所述激光测振仪云台均安装于所述仪器装载车上，所述激光散斑干涉仪安装于所述激光测振仪云台上，所述激光发射器安装于所述激光发射器云台上，所述激光散斑干涉仪和所述激光发射器均通过usb数据线与所述数据处理模块中的高性能gpu计算机连接；所述数据处理模块由arduino模块以及高性能gpu计算机组成；所述电源驱动模块通过220v电源线与所述参量阵控制柜、所述激光散斑干涉仪、所述高性能gpu计算机以及所述激光发射器连接，所述电源驱动模块通过八路驱动电路后与所述微光夜视模块连接，所述电源驱动模块通过5vmicrousb与所述arduino模块连接；所述arduino模块与所述参量阵云台、所述微光夜视仪云台、所述激光发射器云台以及所述激光测振仪云台之间通过数据线连接。
8.一种全天候声
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光探雷方法，该方法在白天状态下实现对埋藏于浅层土壤中的地雷进行检测，具体的实施步骤为：
9.1)所述仪器装载车驶入待测区域，调节写入所述arduino模块中的参数，实现对所述参量阵云台、所述激光发射器云台、所述激光测振仪云台角度姿态的调节，使所述参量阵发出的低频声波、所述激光发射器发出的激光束以及所述激光散斑干涉仪接收端汇聚于同一片待测区域，待测区域范围为1m2；
10.2)启动所述激光散斑干涉仪，启动所述激光发射器，用所述红外远程遥控设备启动所述参量阵发出500
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1khz的低频声波，声波强度不低于105db，激励待测地表产生振动，浅层地表掩埋的地雷与土壤构成谐振系统，在声波激励下产生共振现象；
11.3)共振现象发生后，所述激光散斑干涉仪连续记录地表振动信息，以散斑图像的形式存储至所述高性能gpu计算机中；
12.4)所述高性能gpu计算机中搭载了预先训练的resnet网络模型，将散斑图像直接输入网络模型，得到待测地雷的详细信息；
13.5)该区域检测完成后，所述arduino模块自动控制所述参量阵云台、所述激光发射器云台以及所述激光测振仪云台角度姿态，使所述参量阵发出的低频声波、所述激光发射器发出的激光束以及所述激光散斑干涉仪接收端汇聚于同一片待测区域并沿路径做循环检测，直至完成指定区域的检测任务。
14.该方法在夜间状态下实现对地面抛撒地雷的检测，具体的实施步骤为：
15.1)所述arduino模块向所述微光夜视仪云台发送姿态控制指令，使所述微光夜视仪的镜头对准待测地面；
16.2)启动所述微光夜视仪，采集待测地面的图像，并将待测区域图像传输至所述高性能gpu计算机中；
17.3)所述高性能gpu计算机中搭载了预先训练的resnet网络模型，将待测区域的图像直接输入网络模型，得到待测地雷的种类以及位置信息；
18.4)该区域检测完成后，所述arduino模块自动控制所述微光夜视仪云台角度姿态，使所述微光夜视仪镜头始终对准待测片区的检测区域，并沿路径做循环检测，直至完成指定区域的检测任务。
19.与现有技术相比，本发明具有如下的突出的实质性特点和显著的优点：
20.1)本发明所设计的装置可以实现全天候探雷任务，并将其中所涉及的系统集成到装载车上，提升检测效率；
21.2)激光测振模块和声波激励模块结合可以实现大幅面探雷任务；
22.3)智能算法的应用可以提高地雷的识别准确率，提升整体作业效率。
附图说明
23.图1是本发明的一种全天候声
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光探雷装置示意图。
24.图2是本发明的一种全天候声
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光探雷装置模型图。
25.图3是本发明的白昼状态下利用地雷声振特性对浅层掩埋地雷进行探测的流程图。
26.图4是本发明的夜间状态下借助微光夜视技术对抛撒式地雷进行探测的流程图。
具体实施方式
27.本发明的优选实施例结合附图论述如下：
28.如图1、图2所示，一种全天候声
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光探雷装置，以仪器装载车100为主体，搭载声波激励模块200、微光夜视模块300、激光测振模块400、电源驱动模块500以及数据处理模块600；所述声波激励模块由红外远程遥控设备201、参量阵202、参量阵控制柜203以及参量阵云台204组成，所述参量阵控制柜203和所述参量阵云台204安装于所述仪器装载车100上，所述参量阵202安装于所述参量阵云台204上，所述参量阵202与所述参量阵控制柜203用双芯音频航插线连接；所述微光夜视模块300由微光夜视仪301以及微光夜视仪云台302组成，所述微光夜视仪云台302安装于所述仪器装载车100上，所述微光夜视仪301安装于所述微光夜视仪云台302上，所述微光夜视仪301采集的图像信息由图像数据传输线传输至所述数据处理模块600中的高性能gpu计算机602；所述激光测振模块400由激光散斑干涉仪401、激光发射器402、激光发射器云台403和激光测振仪云台404组成，所述激光发射器云台403和所述激光测振仪云台均安装于所述仪器装载车100上，所述激光散斑干涉仪401安装于所述激光测振仪云台404上，所述激光发射器402安装于所述激光发射器云台403上，所述激光散斑干涉仪401和所述激光发射器402均通过usb数据线与所述数据处理模块600中的高性能gpu计算机602连接；所述数据处理模块600由arduino模块601以及高性能gpu计算机602组成；所述电源驱动模块500通过220v电源线与所述参量阵控制柜204、所述激光散斑干涉仪401、所述高性能gpu计算机602以及所述激光发射器402连接，所述电源驱动模块500通过八路驱动电路后与所述微光夜视模块300连接，所述电源驱动模块500通过5vmicrousb与所述arduino模块601连接；所述arduino模块601与所述参量阵云台204、所述微光夜视仪云台302、所述激光发射器云台403以及所述激光测振仪云台404之间通过数据线连接。
29.如图3所示，一种全天候声
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光探雷方法，利用上述的装置，在白天状态下实现对埋藏于浅层土壤中的地雷进行检测，具体的实施步骤为：
30.1)所述仪器装载车100驶入待测区域，调节写入所述arduino模块601中的参数，实现对所述参量阵云台204、所述激光发射器云台403、所述激光测振仪云台404角度姿态的调节，使所述参量阵202发出的低频声波、所述激光发射器402发出的激光束以及所述激光散斑干涉仪401接收端汇聚于同一片待测区域，待测区域范围为1m2；
31.2)启动所述激光散斑干涉仪401，启动所述激光发射器402，用所述红外远程遥控设备201启动所述参量阵202发出500
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1khz的低频声波，声波强度不低于105db，激励待测地
表产生振动，浅层地表掩埋的地雷与土壤构成谐振系统，在声波激励下产生共振现象；
32.3)共振现象发生后，所述激光散斑干涉仪401连续记录地表振动信息，以散斑图像的形式存储至所述高性能gpu计算机602中；
33.4)所述高性能gpu计算机602中搭载了预先训练的resnet网络模型，将散斑图像直接输入网络模型，得到待测地雷的详细信息；
34.5)该区域检测完成后，所述arduino模块601自动控制所述参量阵云台204、所述激光发射器云台403以及所述激光测振仪云台404角度姿态，使所述参量阵202发出的低频声波、所述激光发射器402发出的激光束以及所述激光散斑干涉仪401接收端汇聚于同一片待测区域并沿路径700做循环检测，直至完成指定区域的检测任务。
35.如图4所示，本方法在夜间状态下实现对地面抛撒地雷的检测，具体的实施步骤为：
36.1)所述arduino模块601向所述微光夜视仪云台302发送姿态控制指令，使所述微光夜视仪301的镜头对准待测地面；
37.2)启动所述微光夜视仪301，采集待测地面的图像，并将待测区域图像传输至所述高性能gpu计算机602中；
38.3)所述高性能gpu计算机602中搭载了预先训练的resnet网络模型，将待测区域的图像直接输入网络模型，得到待测地雷的种类以及位置信息；
39.4)该区域检测完成后，所述arduino模块601自动控制所述微光夜视仪云台302角度姿态，使所述微光夜视仪301镜头始终对准待测片区的检测区域，并沿路径700做循环检测，直至完成指定区域的检测任务。
40.上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。