[發明專利]雙軸激光遙感儀器地面檢測定標系統及檢測定標方法有效
| 申請號： | 201110334699.1 | 申請日： | 2011-10-27 |
| 公開（公告）號： | CN102508225A | 公開（公告）日： | 2012-06-20 |
| 發明（設計）人： | 狄慧鴿;華燈鑫 | 申請（專利權）人： | 西安理工大學 |
| 主分類號： | G01S7/497 | 分類號： | G01S7/497 |
| 代理公司： | 西安弘理專利事務所 61214 | 代理人： | 李娜 |
| 地址： | 710048*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 激光 遙感 儀器 地面 檢測 定標 系統 方法 | ||
1.雙軸激光遙感儀器地面檢測與定標系統，其特征在于：包括模擬回波發生器、二維移動平臺(7)、大口徑長焦距平行光管(9)和光束質量分析儀(10)；大口徑長焦距平行光管(9)的一側設置有分束鏡(1)和角錐棱鏡(11)，大口徑長焦距平行光管(9)的另一側設置有全反鏡(8)；所述模擬回波發生器由光電轉換器(2)、延時器(3)、光纖輸出激光器(4)、光纖(5)和電控光纖衰減器(6)組成；光電轉換器(2)和延時器(3)位于分束鏡(1)與光纖輸出激光器(4)之間，分束鏡(1)用于將由被測激光遙感儀器發出的脈沖激光分為兩部分，并將其中一部分脈沖激光反射給光電轉換器(2)；光電轉換器(2)用于將由分束鏡(1)反射的脈沖激光轉換為電信號；延時器(3)用于電信號的延時；光纖輸出激光器(4)用于將被延時后的電信號觸發后輸出脈沖激光，光纖輸出激光器(4)與光纖(5)的一端連接，光纖(5)的另一端位于大口徑長焦距平行光管(9)的另一側，光纖(5)另一端的端口位于大口徑長焦距平行光管(9)的焦平面上，并且固定在二維移動平臺(7)上；電控光纖衰減器(6)設置在光纖(5)上；光束質量分析儀(10)的光敏面放置在大口徑長焦距平行光管(9)被全反鏡(8)反射的焦平面上。
2.利用權利要求1所述的雙軸激光遙感儀器地面檢測與定標系統獲得被測激光遙感儀器探測能力的方法，其特征在于，包括以下操作步驟：
步驟1：被測激光遙感儀器發出脈沖激光，脈沖激光經過分束鏡(1)被分為兩部分；
步驟2：其中一部分脈沖激光經過大口徑長焦距平行光管(9)折射后進入全反鏡(8)，由全反鏡(8)反射后進入光束質量分析儀(10)光敏面上，形成發射激光光斑，光束質量分析儀(10)采集該發射激光光斑獲取被測激光遙感儀器的遠場光束質量分布；
步驟3：另一部分脈沖激光經過分束鏡(1)的反射進入光電轉換器(2)轉換為電信號，再經過延時器(3)的延時后觸發光纖輸出激光器(4)，光纖輸出激光器(4)通過光纖(5)由光纖(5)的另一端輸出經過電控光纖衰減器(6)衰減后的脈沖激光，脈沖激光經過大口徑長焦距平行光管(9)變為平行光，其中一部分平行光經過角錐棱鏡(11)的180°反射后再通過大口徑長焦距平行光管(9)的透射和全反鏡(8)的反射后射向光束質量分析儀(10)的光敏面上，形成模擬回波光斑；而另一部分平行光作為遠距離的模擬回波進入被測激光遙感儀器并給出輸出信號；
步驟4：通過光束質量分析儀(10)比較發射激光光斑和模擬回波光斑的位置，調整被測激光遙感儀器和激光遙感儀器地面檢測與定標系統的相對位置，使得發射激光光斑和模擬回波光斑在光束質量分析儀(10)上重合，實現被測激光遙感儀器與激光遙感儀器地面檢測與定標系統的光路對接；
步驟5：待被測激光遙感儀器與激光遙感儀器地面檢測與定標系統的光路對接好后，調整電控光纖衰減器(6)的衰減倍數，使被測激光遙感儀器的輸出信號達到探測極限，利用能量計檢測光纖輸出激光器(4)輸出能量值，并根據電控光纖衰減器(6)衰減倍數值獲取激光遙感儀器的最小可探測能量數值Prmin，根據公式(1)，得到被測激光遙感儀器的探測能力：
式中，Rmax是激光遙感儀器可探測到的最遠距離即探測能力，K是由光束質量分析儀(10)測得的光束質量分布，Pt是光纖輸出激光器(4)輸出功率，τ0是光學系統效率，τ為被測激光遙感儀器到目標距離上激光大氣透過率，σ為被探測目標的雷達截面，Ar是接收光學系統孔徑面積，θt是發射光束發散角，Prmin是激光測距系統的最小可探測功率，也即系統探測靈敏度。
3.利用權利要求1所述的雙軸激光遙感儀器地面檢測與定標系統獲得被測激光遙感儀器幾何結構因子的方法，其特征在于，包括以下操作步驟：
步驟1：被測激光遙感儀器發出脈沖激光，脈沖激光經過分束鏡(1)被分為兩部分；
步驟2：其中一部分脈沖激光經過大口徑長焦距平行光管(9)折射后進入全反鏡(8)，由全反鏡(8)反射后進入光束質量分析儀(10)光敏面上，形成發射激光光斑，光束質量分析儀(10)采集該發射激光光斑獲取被測激光遙感儀器的遠場光束質量分布；
步驟3：另一部分脈沖激光經過分束鏡(1)的反射進入光電轉換器(2)轉換為電信號，再經過延時器(3)的延時后觸發光纖輸出激光器(4)，光纖輸出激光器(4)通過光纖(5)由光纖(5)的另一端輸出經過電控光纖衰減器(6)衰減后的脈沖激光，脈沖激光經過大口徑長焦距平行光管(9)變為平行光，其中一部分平行光經過角錐棱鏡(11)的180°反射后再通過大口徑長焦距平行光管(9)的透射和全反鏡(8)的反射后射向光束質量分析儀(10)的光敏面上，形成模擬回波光斑；而另一部分平行光作為遠距離的模擬回波進入被測激光遙感儀器并給出輸出信號；
步驟4：通過光束質量分析儀(10)比較發射激光光斑和模擬回波光斑的位置，調整被測激光遙感儀器和激光遙感儀器地面檢測與定標系統的相對位置，使得發射激光光斑和模擬回波光斑在光束質量分析儀(10)上重合，實現激光遙感儀器與激光遙感儀器地面檢測與定標系統的光路對接；
步驟5：利用二維移動平臺(7)記錄被測激光遙感儀器和激光遙感儀器地面檢測與定標系統實現對接時光纖(5)另一端端面的位置，記錄為(L0，0)；通過二維移動平臺(7)控制光纖(5)另一端端面在長焦距大口徑平行光管(9)焦平面上水平移動，同時監測被測激光遙感儀器輸出信號情況，記錄激光遙感儀器輸出信號變為臨界點時二維移動平臺(7)的位置，二維移動平臺(7)的移動位置相對于(L0，0)其二維移動位置記為(LL，0)和(LR，0)；通過二維移動平臺(7)控制光纖(5)另一端端面在長焦距大口徑平行光管(9)焦平面上豎直移動，同時監測被測激光遙感儀器輸出信號情況，記錄激光遙感儀器輸出信號變為臨界點時二維移動平臺(7)的位置，二維移動平臺(7)的移動位置相對于(L0，0)其二維移動位置記為(LU，0)和(LD，0)；根據公式(2)得到激光遙感儀器幾何結構因子，也稱幾何重疊因子：
式中，f為大口徑長焦距平行光管(9)的焦距，δ1為被測試激光遙感儀器在水平方向上的幾何結構因子，δ2為被測試激光遙感儀器在豎直方向上的幾何結構因子。
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