專利名稱：一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達測速測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷 達測速測距方法。
背景技術(shù)：
基于線性啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達具有高靈敏度的特點。激光光源通過 耦合器分為主振和本振信號兩束；主振信號通過電光調(diào)制器按照線性啁啾信號進行強度調(diào) 制；從目標(biāo)返回系統(tǒng)的信號光和本振光相干后經(jīng)探測器轉(zhuǎn)化為電信號；通過后續(xù)的信號處 理即可獲取目標(biāo)的距離或者多普勒頻移等信息。線性啁啾信號可用下式表示
權(quán)利要求
1.一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達測速測距方法，采用的系統(tǒng)包括激光器、 1X2光耦合器、電光調(diào)制器、光放大器、環(huán)形器、聲光調(diào)制器、望遠鏡、2X2光耦合器、波形發(fā)生器、信號源、平衡探測器、電路放大器、第一乘法器、帶通濾波器、分路器、90°移相器、 第二乘法器、第三乘法器、第一低通濾波器、第二低通濾波器、雙通道AD采集卡、計算機，其特征在于所述的激光器輸出信號經(jīng)過1X2光耦合器后分為兩束能量較強的一束依次通過電光調(diào)制器、光放大器后進入環(huán)形器第一端口，能量較小的一束作為本振光，通過聲光調(diào)制器后輸入2X2光耦合器第一輸入端；所述的環(huán)形器第二端口連接望遠鏡，并通過望遠鏡將信號光發(fā)射出去，目標(biāo)回波信號光由望遠鏡接收，所述的望遠鏡接收的目標(biāo)回波信號光從環(huán)形器第二端口進入環(huán)形器，所述的環(huán)形器第三端口連接2X2光耦合器第二輸入端；所述的電光調(diào)制器驅(qū)動信號由波形發(fā)生器提供，所述的聲光調(diào)制器驅(qū)動信號由信號源提供， 所述的2X2光耦合器兩個輸出端分別連接平衡探測器兩個輸入端，所述的平衡探測器輸出信號經(jīng)過電路放大器后與波形發(fā)生器所提供的驅(qū)動信號在第一乘法器混合，完成啁啾解調(diào)，啁啾解調(diào)后的信號通過帶通濾波器后，經(jīng)分路器等分為兩路信號；所述的信號源提供的聲光調(diào)制驅(qū)動信號經(jīng)90°移相器后分兩路輸出，該兩路輸出信號相位差為90°，其他參數(shù)完全一致，所述的分路器輸出的兩路信號與90°移相器的兩路輸出信號分別在第二乘法器和第三乘法器中混合，完成正交解調(diào)；所述的第二乘法器輸出信號經(jīng)過第一低通濾波器后得到I路信號，所述的第三乘法器輸出信號經(jīng)過第二低通濾波器后得到Q路信號，所述的I 路信號和Q路信號經(jīng)過雙通道AD采集卡將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，所述的雙通道AD采集卡連接計算機，所述的計算機用于通過測距模塊獲取不受系統(tǒng)多普勒頻移干擾的目標(biāo)距離信息或通過測速測距模塊獲取目標(biāo)距離信息和目標(biāo)速度信息。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達測速測距方法，其特征在于所述的激光器為單縱模窄線寬激光器。
3.如權(quán)利要求I所述的一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達測速測距方法，其特征在于所述的2X2光稱合器為50 : 50稱合器。
4.如權(quán)利要求I所述的一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達測速測距方法，其特征在于所述的波形發(fā)生器為任意波形發(fā)生器。
5.如權(quán)利要求I所述的一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達測速測距方法，其特征在于所述的測距模塊包括第一平方運算器、第二平方運算器、第一加法運算器、隔直運算器、第一快速傅立葉變換運算器，所述的I路信號和Q路信號在第一平方運算器和第二平方運算器中實施平方運算后，在第一加法運算器中疊加，疊加后的信號在隔直運算器中隔直后，再通過第一快速傅立葉變換運算器獲取頻譜信息，從頻譜信息中提取不受系統(tǒng)多普勒頻移干擾的目標(biāo)距離信息。
6.如權(quán)利要求I所述的一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達測速測距方法，其特征在于所述的測速測距模塊包括第二快速傅里葉變換運算器、第三快速傅里葉變換運算器、第三平方運算器、第四平方運算器、第二加法運算器，所述的I路信號和Q路信號在第二快速傅里葉變換運算器和第三快速傅里葉變換運算器中分別實施快速傅立葉變換后，分別在第三平方運算器和第四平方運算器中實施平方運算，然后在第二加法運算器中疊加，從頻譜信息中提取目標(biāo)距離信息和目標(biāo)速度信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于啁啾調(diào)幅和相干探測的激光雷達測速測距方法，采用的系統(tǒng)包括激光器、1×2光耦合器、電光調(diào)制器、光放大器、環(huán)形器、聲光調(diào)制器、望遠鏡、2×2光耦合器、波形發(fā)生器、信號源、平衡探測器、電路放大器、第一乘法器、帶通濾波器、分路器、90°移相器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通濾波器、第二低通濾波器、雙通道AD采集卡、計算機。本發(fā)明能夠同一套硬件系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用需求選擇獲取不受系統(tǒng)多普勒頻移干擾的目標(biāo)距離信息或從系統(tǒng)的最終頻譜中同時提取目標(biāo)距離信息和目標(biāo)速度信息，彌補了當(dāng)前的啁啾調(diào)幅相干探測系統(tǒng)功能單調(diào)、應(yīng)用不夠靈活的不足之處，從而節(jié)約系統(tǒng)成本、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)應(yīng)用范圍及使用效率。
文檔編號G01S17/32GK102608615SQ20121005886
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者周鴻穎, 張菁, 楊沁玉, 楊馥, 薛紹林, 詹亞歌 申請人:東華大學(xué)