專利名稱：采用中繼光放大的合作目標(biāo)激光測(cè)距方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及合作目標(biāo)激光測(cè)距，特別適用于遠(yuǎn)距離 的衛(wèi)星激光測(cè)距或月球激光測(cè)距應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星激光測(cè)距是20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)的一種高精度空間測(cè)量技術(shù)，其原理是 通過精確測(cè)定激光脈沖從地面觀測(cè)站到裝有反射器衛(wèi)星的往返時(shí)間間隔，從而算出地面觀 測(cè)站到衛(wèi)星的距離。經(jīng)過40多年的發(fā)展，衛(wèi)星激光測(cè)距的測(cè)量精度已由最初的幾米，提高 到現(xiàn)在的幾厘米甚至幾毫米。根據(jù)激光測(cè)距方程，回波能量密度與距離的四次方成反比。在衛(wèi)星激光測(cè)距中，由 于測(cè)量距離遠(yuǎn)，激光空間衰減很大。為提高后向反射的回波強(qiáng)度，衛(wèi)星(或月球)上通常裝 有激光后向角反射器，這是一種無源的精密光學(xué)元件，是由三個(gè)相互垂直的平面及一底面 組成的四面體，當(dāng)一束平行光從底面入射，依次經(jīng)過三個(gè)直角反射面的反射后，將從與入射 方向相反的方向原路返回。采用這種激光后向反射器后，測(cè)量距離大大提高。目前，國(guó)際上 有數(shù)十個(gè)臺(tái)站可以進(jìn)行人造衛(wèi)星激光測(cè)距，作用距離可達(dá)兩萬公里，另有極少數(shù)臺(tái)站(美 國(guó)的McDonald天文臺(tái)及法國(guó)的CERGA測(cè)月站)可進(jìn)行月球激光測(cè)距。遠(yuǎn)距離的衛(wèi)星激光測(cè)距難度非常大的原因在于所需激光功率與距離的四次方成 正比。如其它條件不變，測(cè)量距離每增加一倍，發(fā)射激光功率需要增加到16倍，并且增加發(fā) 射激光功率還面臨著人眼安全及目標(biāo)損傷等危險(xiǎn)。另外增大衛(wèi)星上后向反射器尺寸、采用 更大的光學(xué)天線及采用靈敏度更高的光探測(cè)方式也可提高測(cè)量距離，但這些技術(shù)的改進(jìn)也 都非常艱難，成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服遠(yuǎn)距離衛(wèi)星激光測(cè)距中激光功率不足的問題，本發(fā)明采用有源合作目標(biāo) 技術(shù)，在被測(cè)目標(biāo)上設(shè)計(jì)一種采用中繼光放大的合作目標(biāo)裝置，通過該裝置對(duì)入射的測(cè)距 激光信號(hào)進(jìn)行光功率放大并對(duì)準(zhǔn)返回到發(fā)射端，從而發(fā)射端根據(jù)激光往返時(shí)間測(cè)量出目標(biāo)距離。本發(fā)明的合作目標(biāo)激光測(cè)距裝置包括二部分測(cè)距站和被測(cè)合作目標(biāo)裝置。在測(cè)距站端，首先根據(jù)衛(wèi)星軌道預(yù)報(bào)，測(cè)距站獲知被測(cè)合作目標(biāo)的大致方位，根 據(jù)該方位信息，測(cè)距站的信息處理及控制中心(1-6)發(fā)出命令控制捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤機(jī)構(gòu) (1-5)調(diào)整光學(xué)天線(1-3)方向，使其指向被測(cè)合作目標(biāo)，同時(shí)啟動(dòng)激光器(1-1)向被測(cè)合 作目標(biāo)發(fā)射光束。并且信息處理及控制中心(1-6)控制捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤機(jī)構(gòu)(1-5)在水 平及俯仰兩個(gè)方向進(jìn)行掃描，使發(fā)射光束能正確指向被測(cè)合作目標(biāo)。在被測(cè)合作目標(biāo)裝置端，信息處理及控制中心Q-10)首先根據(jù)星歷表或其它通 信方式得到測(cè)距站的大致方位，通過粗瞄機(jī)構(gòu)(2-9)調(diào)整光學(xué)天線的指向，使測(cè)距站 進(jìn)入圖像傳感器0-8)的視場(chǎng)內(nèi)。
由測(cè)距站入射到被測(cè)合作目標(biāo)上的入射光束，經(jīng)過合作目標(biāo)上的光學(xué)天線(2-1) 接收，送到分光鏡(2- 分束成信標(biāo)激光和測(cè)距激光，其中信標(biāo)激光送到圖像傳感器(2-8) 上，圖像傳感器(2-8)上將會(huì)出現(xiàn)激光光斑信號(hào)，該激光光斑信號(hào)經(jīng)過信息處理及控制中 心(2-10)處理，由此被測(cè)合作目標(biāo)可獲知測(cè)距站的準(zhǔn)確方位，根據(jù)此方位信息可進(jìn)一步控 制粗瞄機(jī)構(gòu)0-9)，使光學(xué)天線的指向更準(zhǔn)確。同時(shí)，信息處理及控制中心O-10)啟 動(dòng)空間光到光波導(dǎo)耦合模塊0-4)、光放大器(2-6)及返回光束瞄準(zhǔn)模塊0-7)。由分光鏡(2- 分束的測(cè)距激光經(jīng)過空間光到光波導(dǎo)耦合模塊(2-4)耦合進(jìn)光 波導(dǎo)0-5)中，再經(jīng)光放大器(2-6)將光信號(hào)放大，放大后的光信號(hào)經(jīng)過返回光束瞄準(zhǔn)模 塊(2-7)及入射/返回光合路器(2-3)后，與入射光束合路后，由分光鏡(2- 分束，一部 分作為返回光束，沿與入射光束相反的方向返回到測(cè)距站，另一部分經(jīng)過快門0-11)及角 錐棱鏡0-12)后，返回到圖像傳感器(2-8)上成像，該成像信息經(jīng)過信息處理及控制中心 (2-10)處理后，被測(cè)合作目標(biāo)可以獲知返回光束的實(shí)際指向，根據(jù)此方位信息，再考慮適當(dāng) 的超前瞄準(zhǔn)量，從而控制返回光束瞄準(zhǔn)模塊(2-7)使返回光束準(zhǔn)確地指向測(cè)距站。測(cè)距站通過信息處理及控制中心(1-6)控制捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤機(jī)構(gòu)(1-5)在水平 及俯仰兩個(gè)方向進(jìn)行掃描的過程中，如發(fā)射光束能正確指向被測(cè)合作目標(biāo)、并能使測(cè)距激 光正確耦合進(jìn)入被測(cè)合作目標(biāo)內(nèi)的光波導(dǎo)0-5)中，則被測(cè)合作目標(biāo)將會(huì)向測(cè)距站發(fā)出返 回光束，測(cè)距站根據(jù)該返回光束從而對(duì)被測(cè)合作目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。在跟蹤過程穩(wěn)定后，測(cè)距站 根據(jù)激光飛行時(shí)間計(jì)算出目標(biāo)距離。本發(fā)明還提出一種采用中繼光放大的合作目標(biāo)激光測(cè)距方法，包含如下步驟
1)測(cè)距站及被測(cè)合作目標(biāo)根據(jù)軌道預(yù)報(bào)或星歷表獲得對(duì)方的大致方位，并將各自的光 學(xué)天線指向?qū)Ψ剑?br> 2)測(cè)距站發(fā)出發(fā)射光束，并在水平及俯仰兩個(gè)方向上掃描，發(fā)射光束正確指向被測(cè)合 作目標(biāo)，使測(cè)距站進(jìn)入被測(cè)合作目標(biāo)圖像傳感器0-8)的視場(chǎng)內(nèi)；
3)被測(cè)合作目標(biāo)分光鏡(2- 將測(cè)距站入射到被測(cè)合作目標(biāo)上的入射光束分束成信 標(biāo)激光和測(cè)距激光，其中，信標(biāo)激光送圖像傳感器(2- 形成激光光斑信號(hào)，信息處理及控 制中心O-10)根據(jù)激光光斑信號(hào)獲知測(cè)距站的準(zhǔn)確方位；
4)被測(cè)合作目標(biāo)根據(jù)方位信息控制粗瞄機(jī)構(gòu)0-9)，使光學(xué)天線(2-1)準(zhǔn)確指向測(cè)距 站。具體為，被測(cè)合作目標(biāo)根據(jù)方位信息驅(qū)動(dòng)空間光到光波導(dǎo)耦合模塊，將測(cè)距激光耦合進(jìn) 入光波導(dǎo)，進(jìn)行光放大，放大后的光信號(hào)返回光束瞄準(zhǔn)模塊及入射/返回光合路器后，沿與 入射光束相反的方向返回到測(cè)距站。被測(cè)合作目標(biāo)中信息處理及控制中心對(duì)光放大器的泵 浦功率進(jìn)行控制，降低光放大器中折射率波動(dòng)引起的測(cè)量誤差。返回光束瞄準(zhǔn)模塊補(bǔ)償測(cè) 距站與被測(cè)合作目標(biāo)之間的相對(duì)角運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明與現(xiàn)有的后向角反射鏡合作目標(biāo)測(cè)距技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是
(1)在這種合作目標(biāo)測(cè)距方案中，所需激光功率不再是距離的四次方關(guān)系，而是距離的 平方關(guān)系，激光功率只需滿足單程功率預(yù)算既可，可大大降低對(duì)激光功率的要求，地面測(cè)距 站的成本可大大降低。(2)由于可以采用較低的發(fā)射激光功率，可避免后向角反射器合作目標(biāo)激光測(cè)距 中潛在的人眼安全及器件損傷等危險(xiǎn)。(3)合作目標(biāo)上的返回光束瞄準(zhǔn)模塊通過適當(dāng)?shù)某懊闇?zhǔn)量能夠動(dòng)態(tài)補(bǔ)償測(cè)距站
5與被測(cè)合作目標(biāo)之間相對(duì)角運(yùn)動(dòng)引起的瞄準(zhǔn)誤差。而后向角反射器合作目標(biāo)只能實(shí)現(xiàn)固定 的超前瞄準(zhǔn)誤差補(bǔ)償。


圖1是測(cè)距站結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是合作目標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是采用光反饋控制的空間光到光波導(dǎo)耦合模塊示意圖。圖4是采用偏振合束的入射/返回光合路器示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的合作目標(biāo)激光測(cè)距裝置包括測(cè)距站和合作目標(biāo)裝置兩部分。如圖1是測(cè) 距站結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2是合作目標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖。以下針對(duì)附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作具體說明，
在這個(gè)實(shí)施案例中，信標(biāo)激光與測(cè)距激光采用同一激光信號(hào)。測(cè)距站包括信息處理及 控制中心(1-6)，捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤機(jī)構(gòu)(1-5)、光學(xué)天線(1-3)、激光器(1-1)、發(fā)射/返回 光分路器(1-2)、光探測(cè)器(1-4)。被測(cè)合作目標(biāo)裝置由光學(xué)天線(2-1)、分光鏡(2-2)、圖像傳感器(2-8)，空間光到 光波導(dǎo)耦合模塊0-4)、光波導(dǎo)0-5)、光放大器0-6)、返回光束瞄準(zhǔn)模塊0-7)、入射/返 回光合路器0-3)、信息處理及控制中心(2-10)、粗瞄機(jī)構(gòu)0-9)、快門(2-11)、角錐棱鏡 (2-12)等構(gòu)成。測(cè)距開始時(shí)，首先根據(jù)衛(wèi)星軌道預(yù)報(bào)，測(cè)距站獲知被測(cè)合作目標(biāo)的大致方位，根 據(jù)該方位信息，測(cè)距站的信息處理及控制中心(1-6)發(fā)出命令控制捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤機(jī)構(gòu) (1-5)調(diào)整光學(xué)天線(1-3)方向，使其指向被測(cè)合作目標(biāo)，同時(shí)啟動(dòng)激光器(1-1)向被測(cè)合 作目標(biāo)發(fā)射光束，并且信息處理及控制中心(1-6)控制捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤機(jī)構(gòu)(1-5)在水平 及俯仰兩個(gè)方向進(jìn)行掃描，使發(fā)射光束能正確指向被測(cè)合作目標(biāo)。由于測(cè)量距離遠(yuǎn)，為使激光能量更集中，測(cè)距站發(fā)出的發(fā)射光束的發(fā)散角一般很 小，而預(yù)報(bào)的被測(cè)合作目標(biāo)的方位誤差比較大，因此測(cè)距站通過信息處理及控制中心(1-6) 控制捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤機(jī)構(gòu)(1-5)在水平及俯仰兩個(gè)方向進(jìn)行掃描。在掃描過程中，如發(fā) 射光束能正確指向被測(cè)合作目標(biāo)、并能使測(cè)距激光正確耦合進(jìn)入被測(cè)合作目標(biāo)內(nèi)的光波導(dǎo) (2-5)中，則被測(cè)合作目標(biāo)將會(huì)向測(cè)距站發(fā)出返回光束，測(cè)距站根據(jù)該返回光束從而對(duì)被測(cè) 合作目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。在跟蹤過程穩(wěn)定后，測(cè)距站根據(jù)激光飛行時(shí)間計(jì)算出目標(biāo)距離。一般衛(wèi)星平臺(tái)的振動(dòng)頻率約在O IOOHz范圍，為便于合作目標(biāo)上的空間光到光 波導(dǎo)耦合模塊(2-4)及返回光束瞄準(zhǔn)模塊(2-7)可以抑制衛(wèi)星平臺(tái)振動(dòng)，要求激光器的激 光脈沖頻率最好在IKHz以上(如信標(biāo)激光與測(cè)距激光為不同波長(zhǎng)的激光信號(hào)，則測(cè)距激光 脈沖可采用低頻率脈沖)。圖2是本發(fā)明的被測(cè)合作目標(biāo)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，對(duì)于被測(cè)合作目標(biāo)裝置，信息處 理及控制中心O-10)首先根據(jù)星歷表或其它通信方式得到測(cè)距站的大致方位，通過粗瞄 機(jī)構(gòu)0-9)調(diào)整光學(xué)天線(2-1)的指向，使測(cè)距站進(jìn)入圖像傳感器0-8)的視場(chǎng)內(nèi)。如果 從測(cè)距站發(fā)出的發(fā)射光束能正確的指向被測(cè)合作目標(biāo)，并且測(cè)距站在圖像傳感器0-8)的視場(chǎng)內(nèi)，則圖像傳感器(2- 上將會(huì)出現(xiàn)激光光斑信號(hào)，信息處理及控制中心O-10)對(duì)此 光斑信號(hào)進(jìn)行處理，從而獲知測(cè)距站的準(zhǔn)確方位，根據(jù)此方位信息可進(jìn)一步通過粗瞄機(jī)構(gòu) 0-9)，使光學(xué)天線的指向更準(zhǔn)確。同時(shí)，信息處理及控制中心O-10)啟動(dòng)空間光到 光波導(dǎo)耦合模塊0-4)、光放大器(2-6)及返回光束瞄準(zhǔn)模塊0-7)。其中光放大器可采用 稀土摻雜光纖放大器、拉曼光纖放大器或半導(dǎo)體光放大器，可以采用多個(gè)光放大器的級(jí)聯(lián)。 用于接收空間光的光波導(dǎo)，可采用單模光纖或與半導(dǎo)體放大器匹配的條形波導(dǎo)?？臻g光到光波導(dǎo)耦合模塊(2-4)將由分光鏡(2- 分束的測(cè)距激光耦合進(jìn)光波 導(dǎo)0-5)中，再經(jīng)光放大器(2-6)將光信號(hào)放大，放大后的光信號(hào)經(jīng)過返回光束瞄準(zhǔn)模塊 (2-7)及入射/返回光合路器(2- 后，與入射光束合路后，由分光鏡(2- 分束，一部分 作為返回光束，沿與入射光束相反的方向返回到測(cè)距站，另一部分經(jīng)過快門0-11)及角錐 棱鏡0-1 后，返回到圖像傳感器(2-8)上成像，該成像信息經(jīng)過信息處理及控制中心 (2-10)處理后，被測(cè)合作目標(biāo)可以獲知返回光束的實(shí)際指向，根據(jù)此方位信息，從而控制返 回光束瞄準(zhǔn)模塊(2-7)使返回光束準(zhǔn)確地指向測(cè)距站。測(cè)距站與被測(cè)合作目標(biāo)采用有源合 作；在被測(cè)合作目標(biāo)上對(duì)測(cè)距站發(fā)出的測(cè)距激光進(jìn)行光波導(dǎo)耦合以及放大。圖3所示為采用光反饋控制的空間光到光波導(dǎo)耦合模塊示意圖，為保證空間光穩(wěn) 定地耦合進(jìn)光波導(dǎo)0-5)中，消除光波導(dǎo)端面位置漂移的影響，可采用如圖所示的章動(dòng)+ 光反饋的華禹合方式(E. A. Swanson and R. S. Bondurant. Using fiber optics to simplify free-space lasercom systems. SPIE, 1990, 1218:70-82)。信息處理及控制中心 O-10) 按高頻章動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)快速偏轉(zhuǎn)鏡(3-1)，這樣耦合進(jìn)入光波導(dǎo)0-5)中的激光功率也按照 一定的規(guī)律變化，經(jīng)過光耦合器(3- 分出二部分光，一部分光由光探測(cè)器(3- 探測(cè)后作 為反饋控制信號(hào)調(diào)整快速偏轉(zhuǎn)鏡(3-1)的章動(dòng)規(guī)律，從而可使自由空間中的測(cè)距激光穩(wěn)定 的耦合進(jìn)入光波導(dǎo)0-5)中；另一部分光則經(jīng)光放大器作用后作為返回光信號(hào)。這里由圖 像傳感器(2-8)得到的測(cè)距站的方位信息仍是需要的，以保證測(cè)距開始時(shí)，可以迅速地將 自由空間中的測(cè)距激光導(dǎo)入光波導(dǎo)0-5)中，并保證目標(biāo)丟失后，可以重新快速捕獲。合作目標(biāo)中的信息處理及控制中心Q-10)還需要對(duì)光放大器0-6)的泵浦激光 功率進(jìn)行控制，使泵浦激光功率保持穩(wěn)定，以減少光放大器0-6)中的折射率波動(dòng)，降低距 離測(cè)量誤差。如圖4所示為光偏振合路器原理示意圖，入射/返回光合路器(2-3)實(shí)現(xiàn)放大后 的返回測(cè)距激光與入射測(cè)距激光的合路，可采用收發(fā)分離式光學(xué)天線、光環(huán)行器、光偏振合 路器等實(shí)現(xiàn)。通過偏振控制器(4- 將放大后的測(cè)距激光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°，這樣入射測(cè)距 激光與返回測(cè)距激光就具有相互正交的偏振態(tài)，便于實(shí)現(xiàn)入射測(cè)距激光與返回測(cè)距激光的 收發(fā)隔離。將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)后的返回測(cè)距激光用偏振合光鏡(4-1)實(shí)現(xiàn)與入射測(cè)距激光的合 路，使放大后的返回測(cè)距激光就沿入射測(cè)距激光相反的方向返回，偏振合光鏡上激 光的傳輸方向?qū)τ谌肷錅y(cè)距激光為從A端口傳輸B端口，對(duì)于返回測(cè)距激光為從C端口傳 輸?shù)紸端口。特別注意的是需盡量降低放大了的返回測(cè)距激光信號(hào)從C端口泄露到B端 口。為防止放大后的測(cè)距激光信號(hào)再次進(jìn)入光放大器循環(huán)放大，形成自激振蕩，要求偏振合 光鏡的C端口到B端口的隔離度遠(yuǎn)大于光放大器0-6)的增益。
權(quán)利要求
1.一種采用中繼光放大的激光測(cè)距合作目標(biāo)裝置，其特征在于，該裝置包括測(cè)距站和 被測(cè)合作目標(biāo)裝置，測(cè)距站的信息處理及控制中心(1-6)根據(jù)被測(cè)合作目標(biāo)方位信息控制 捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤機(jī)構(gòu)(1-5)調(diào)整光學(xué)天線(1-3)方向，使其指向被測(cè)合作目標(biāo)，同時(shí)啟動(dòng) 激光器(1-1)向被測(cè)合作目標(biāo)發(fā)射光束；信息處理及控制中心(1-6)控制捕獲、對(duì)準(zhǔn)及跟蹤 機(jī)構(gòu)(1-5)在水平及俯仰兩個(gè)方向進(jìn)行掃描，使發(fā)射光束能正確指向被測(cè)合作目標(biāo)；被測(cè) 合作目標(biāo)裝置的信息處理及控制中心O-10)通過粗瞄機(jī)構(gòu)(2-9)調(diào)整光學(xué)天線的 指向，使測(cè)距站進(jìn)入圖像傳感器(2-8)視場(chǎng)內(nèi)；分光鏡(2- 將測(cè)距站入射到被測(cè)合作目標(biāo) 上的入射光束分束成信標(biāo)激光和測(cè)距激光，其中信標(biāo)激光送圖像傳感器(2-8)形成激光光 斑信號(hào)，信息處理及控制中心O-10)根據(jù)激光光斑信號(hào)獲知測(cè)距站的準(zhǔn)確方位，根據(jù)方位 信息控制粗瞄機(jī)構(gòu)0-9)，使光學(xué)天線(2-1)準(zhǔn)確指向測(cè)距站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光測(cè)距合作目標(biāo)裝置，其特征在于，測(cè)距站與被測(cè)合作目 標(biāo)采用有源合作；在被測(cè)合作目標(biāo)上對(duì)測(cè)距站發(fā)出的測(cè)距激光進(jìn)行光波導(dǎo)耦合及放大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光測(cè)距合作目標(biāo)裝置，其特征在于，光放大器采用稀土摻 雜光纖放大器、拉曼光纖放大器或半導(dǎo)體光放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光測(cè)距合作目標(biāo)裝置，其特征在于，用于接收空間光的光 波導(dǎo)(2-5)采用單模光纖或與半導(dǎo)體放大器匹配的條形波導(dǎo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光測(cè)距合作目標(biāo)裝置，其特征在于，光放大器采用多個(gè)光 放大器的級(jí)聯(lián)。
6.一種采用中繼光放大的合作目標(biāo)激光測(cè)距方法，其特征是，包含如下步驟1)測(cè)距站及被測(cè)合作目標(biāo)根據(jù)軌道預(yù)報(bào)或星歷表獲得對(duì)方的大致方位，并將各自的光 學(xué)天線指向?qū)Ψ剑?)測(cè)距站發(fā)出發(fā)射光束，并在水平及俯仰兩個(gè)方向上掃描，發(fā)射光束正確指向被測(cè)合 作目標(biāo)，使測(cè)距站進(jìn)入被測(cè)合作目標(biāo)圖像傳感器0-8)的視場(chǎng)內(nèi)；3)被測(cè)合作目標(biāo)分光鏡(2- 將測(cè)距站入射到被測(cè)合作目標(biāo)上的入射光束分束成信 標(biāo)激光和測(cè)距激光，其中，信標(biāo)激光送圖像傳感器(2- 形成激光光斑信號(hào)，信息處理及控 制中心O-10)根據(jù)激光光斑信號(hào)獲知測(cè)距站的準(zhǔn)確方位；4)被測(cè)合作目標(biāo)根據(jù)方位信息控制粗瞄機(jī)構(gòu)0-9)，使光學(xué)天線(2-1)準(zhǔn)確指向測(cè)距站。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的合作目標(biāo)激光測(cè)距方法，其特征在于，步驟4)具體包括，被測(cè) 合作目標(biāo)根據(jù)方位信息驅(qū)動(dòng)空間光到光波導(dǎo)耦合模塊(2-4)，將測(cè)距激光耦合進(jìn)入光波導(dǎo) (2-5)，進(jìn)行光放大后返回光束瞄準(zhǔn)模塊(2-7)及入射/返回光合路器(2-3)，沿與入射光束 相反的方向返回到測(cè)距站。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的合作目標(biāo)激光測(cè)距方法，其特征在于，信息處理及控制中心 (2-10)按高頻章動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)快速偏轉(zhuǎn)鏡(3-1)，經(jīng)過光耦合器(3- 分出二部分光，一部分 光作為反饋控制信號(hào)調(diào)整快速偏轉(zhuǎn)鏡(3-1)的章動(dòng)規(guī)律，另一部分光作為返回光信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的合作目標(biāo)激光測(cè)距方法，其特征在于，被測(cè)合作目標(biāo)中信息 處理及控制中心(2-10)對(duì)光放大器(2-6)的泵浦功率進(jìn)行控制，降低光放大器(2-6)中折 射率波動(dòng)引起的測(cè)量誤差。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的合作目標(biāo)激光測(cè)距方法，其特征在于，返回光束瞄準(zhǔn)模塊(2-7)補(bǔ)償測(cè)距站與被測(cè)合作目標(biāo)之間的相對(duì)角運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種采用中繼光放大的合作目標(biāo)激光測(cè)距方法及裝置，其特征是合作目標(biāo)上采用光放大器對(duì)入射到合作目標(biāo)上的測(cè)距激光信號(hào)進(jìn)行中繼光放大，然后再向測(cè)距站返回放大了的光信號(hào)。合作目標(biāo)由信息處理及控制中心、粗瞄機(jī)構(gòu)、光學(xué)天線、分光鏡、圖像傳感器，空間光到光波導(dǎo)耦合模塊、光波導(dǎo)、光放大器、返回光束瞄準(zhǔn)模塊、入射/返回光合路器、角錐棱鏡、快門構(gòu)成。這種合作目標(biāo)激光測(cè)距方法及裝置能夠克服遠(yuǎn)距離激光測(cè)距中發(fā)射激光功率不足的弱點(diǎn)，所需激光功率不再是距離的四次方關(guān)系，而是距離的平方關(guān)系，可顯著增加測(cè)量距離，特別適合于遠(yuǎn)距離合作目標(biāo)激光測(cè)距。
文檔編號(hào)G01S17/08GK102096071SQ201010574638
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者向勁松, 張孝雷 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)