[實用新型]可獲得目標位置信息的相干激光測距儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720068356.4
• 申請日: 2007-03-29
• 公開（公告）號: CN201032490Y
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 許楠;劉立人;劉德安;孫建鋒;欒竹
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S17/06
• 分類號: G01S17/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本實用新型涉及激光測距，是一種可獲得目標位置信息的相干激光測距儀。此激光測距儀在得到目標距離信息的同時，通過對干涉圖像的處理獲得目標位置信息，并將其作為反饋信號，實時調整測距儀的機電偏轉裝置，保證測距儀的發(fā)射望遠鏡和接收望遠鏡瞄準目標。本實用新型也可應用到相干激光通信中，接收機在得到傳輸信息的同時，也可得到通信對方的位置信息，通信對方的位置信息控制通信終端的跟瞄系統(tǒng)，保證接收望遠鏡和發(fā)射望遠鏡的對望。

背景技術

激光測距因其具有長測程、高精度、高分辨率、抗干擾能力強、小體積等特點，廣泛應用于軍事上的各種測距，以實現(xiàn)對目標的準確打擊。上世紀60年代末已批量裝備部隊。至今已發(fā)展了第一代紅寶石激光測距儀、第二代Nd：YAG激光測距儀、第三代對人眼安全的固體激光和CO₂激光測距儀，正向著第四代小型化、系統(tǒng)化、通用組件化的人眼安全遠程激光測距發(fā)展，最大測程預計可達到幾十萬公里，精度達到毫米量級。

激光測距按照發(fā)射光束類型可分為脈沖激光測距儀和連續(xù)波激光測距儀。目前軍用激光測距儀以脈沖方式為主，且多采用固體激光器。探測體制有直接探測和相干探測兩種。采用相干探測方法的相干測距儀，在回波中加入了本振波，探測二者的混頻光束，大大提高探測靈敏度，從而增加了測距儀的最大測程，并且相干探測具有優(yōu)良的波長選擇性和抗背景噪聲性能，這些特點改善了激光測距儀的性能，因而在近些年來得到了極大關注。

最大測程作為激光測距儀的主要性能之一，除了和目標被照射面積、目標反射率等實際應用條件有關，在很大程度上還受到接收機靈敏度以及光學系統(tǒng)質量影響。相干激光測距方法是顯著提高激光測距儀最大測程的有效途徑。而采用連續(xù)波體制便于對光束的控制，利于本振波和回波的混頻合束。

相干測距儀通常由發(fā)射機和接收機兩部分組成。發(fā)射機主要包括發(fā)射激光器、光調制器、發(fā)射光學系統(tǒng)等。接收機主要包括接收光學系統(tǒng)、光橋接器、光電探測、本振激光器以及鎖相環(huán)路組成。發(fā)射機的光束調制后經(jīng)發(fā)射望遠鏡壓縮發(fā)散角，瞄準被測目標發(fā)射。由目標返回的回波進入接收望遠鏡進行濾波后，和本振激光器發(fā)出的本振波在光橋接器內混頻，混頻光束經(jīng)過光電探測、解調等信號處理得到目標的距離信息。距離信息同時也作為控制信號，通過鎖相環(huán)路對本振激光器進行調節(jié)，使本振波和發(fā)射波的位相關系保持恒定。這種相干測距儀的缺點是只能獲得目標的距離信息。

發(fā)明內容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種可獲得目標位置信息的相干激光測距儀，該測距儀既可得到目標距離信息，又可獲得目標位置信息。

本實用新型的技術解決方案如下：

一種可獲得目標位置信息的相干激光測距儀，包括發(fā)射機和接收機，發(fā)射機由發(fā)射激光器、光調制器、發(fā)射光學系統(tǒng)組成，接收機包括接收光學系統(tǒng)、本振激光器、光橋接器、光電探測器、鎖相環(huán)路和CCD攝像機，其特點是所述的光橋接器(9)兩個輸入端分別連接所述的接收光學系統(tǒng)和本振激光器，該光橋接器的輸出端分別接所述的光電探測器和CCD攝像機，所述的光電探測器經(jīng)鎖相環(huán)路與本振激光器相連，所述的CCD攝像機的輸出端與一具有干涉圖像處理軟件的計算機相連，該計算機的輸出端與所述的接收光學系統(tǒng)和發(fā)射光學系統(tǒng)的控制部分相連。

所述的發(fā)射激光器和本振激光器的頻率相同或不同。

所述的鎖相環(huán)路為平衡鎖相環(huán)、科斯塔斯鎖相環(huán)路、決策驅動鎖相環(huán)路、同步位鎖相環(huán)路或高頻振蕩鎖相環(huán)路。

利用所述的相干激光測距儀的測距方法，包括下列步驟：

①首先打開發(fā)射激光器，本振激光器暫不工作，發(fā)射激光器發(fā)出的光束通過光調制器調制后，由發(fā)射光學系統(tǒng)對調制后的光束進行擴束、準直，偏轉瞄準后向目標發(fā)射，經(jīng)過目標反射后，由接收光學系統(tǒng)進行接收、濾波，得到回波，CCD攝像機上僅有回波產(chǎn)生的光斑；

②若回波在CCD攝像機上的光斑恰好落在極坐標系的極軸上，說明回波在原標定的坐標系下的方位角β為零，此時恰有俯仰角α和干涉圖像中心位置的偏離量R之間一一對應的函數(shù)關系；

③若回波在CCD攝像機上的光斑不在極坐標系的極軸上，需旋轉CCD攝像機的極坐標系，使光斑落在新的極坐標系的極軸上，回波在新的坐標系下的方位角β為零，目標的方位角β等于原坐標系旋轉的角度；

④此時再打開本振激光器，回波和本振激光器發(fā)射的本振波一起由光橋接器混頻，得到混頻光束，該混頻光束在CCD攝像機上得到干涉圖像；

⑤獲得的干涉圖像經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸?shù)窖b有干涉圖像處理軟件的計算機中進行處理分析，最終得到包括俯仰角α和方位角β在內的目標位置信息；