[發(fā)明專利]基于啁啾調(diào)制機(jī)理的激光雷達(dá)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210005332.X
• 申請(qǐng)日: 2012-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN102590822A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡紅星;高明希;楊進(jìn)華;譚勇;寧成達(dá);楊家偉;石晶;金琨;郭沫然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S17/36
• 分類號(hào): G01S17/36;G01S17/58
• 代理公司: 長(zhǎng)春科宇專利代理有限責(zé)任公司 22001
• 代理人: 馬守忠

1.一種基于啁啾調(diào)制機(jī)理的激光雷達(dá)，其特征在于，其包括啁啾調(diào)制器(1)、放大器A(2)、加法器(3)、激光器(4)、望遠(yuǎn)鏡A(5)、激光器驅(qū)動(dòng)器(6)、望遠(yuǎn)鏡B(7)、探測(cè)器(8)、放大器B(9)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D(10)、計(jì)算機(jī)(11)、顯示器(12)和ATP高速二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(13)；

其中，啁啾調(diào)制器(1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D(10)和ATP高速二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(13)分別與計(jì)算機(jī)(11)連接；啁啾調(diào)制器(1)與放大器A(2)連接；加法器(3)與放大器A(2)、激光器驅(qū)動(dòng)器(6)和激光器(4)連接；激光器(4)與望遠(yuǎn)鏡A(5)連接；望遠(yuǎn)鏡B(7)、探測(cè)器(8)、放大器B(9)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D?(10)順次連接；計(jì)算機(jī)(11)和顯示器(12)連接；

啁啾調(diào)制器(1)、放大器A(2)、加法器(3)、激光器(4)、望遠(yuǎn)鏡A(5)、激光器驅(qū)動(dòng)器(6)、望遠(yuǎn)鏡B(7)、探測(cè)器(8)、放大器B(9)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D(10)均固定放置在ATP高速二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(13)上，上述所有裝置隨ATP高速二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(13)一起轉(zhuǎn)動(dòng)；

啁啾調(diào)制器(1)為啁啾調(diào)制激光信號(hào)發(fā)生器；放大器A(2)為功率放大器；放大器B(9)為功率放大器；

計(jì)算機(jī)(11)中存儲(chǔ)有管理及運(yùn)行軟件，計(jì)算機(jī)(11)能進(jìn)行人機(jī)交互、信號(hào)處理、控制和數(shù)據(jù)計(jì)算；

啁啾調(diào)制器(1)的信號(hào)分為兩路，一路進(jìn)入計(jì)算機(jī)(11)作為時(shí)基信號(hào)，同時(shí)另一路經(jīng)放大器A(2)放大進(jìn)入加法器(3)與激光器驅(qū)動(dòng)器(6)的輸入信號(hào)進(jìn)行疊加，作為激光器(4)的激勵(lì)源，激光器(4)產(chǎn)生啁啾調(diào)制式的激光信號(hào)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡A?(5)發(fā)射出去，輻照目標(biāo)；

望遠(yuǎn)鏡B(7)接收回波信號(hào)，回波信號(hào)進(jìn)入探測(cè)器(8)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)放大器B(9)放大后，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D(10)進(jìn)入計(jì)算機(jī)(11)；

激光器(4)產(chǎn)生啁啾調(diào)制式的激光信號(hào)發(fā)射出去，啁啾信號(hào)的相位被距離調(diào)制，回波含有距離信息，探測(cè)器(8)采用同時(shí)探測(cè)空間位置和回波相位信息，其響應(yīng)送入計(jì)算機(jī)(11)，通過(guò)數(shù)據(jù)解調(diào)算法得出測(cè)量目標(biāo)的坐標(biāo)和速度；在計(jì)算機(jī)(11)中將回波信號(hào)與時(shí)基信號(hào)進(jìn)行混頻，再通過(guò)數(shù)據(jù)解調(diào)算法從混頻信號(hào)中得到相位的改變量，得到測(cè)量距離：

式中，為光波往返相位差，λ為光波波長(zhǎng)；

采用ATP高速二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(13)進(jìn)行周期性掃描的方式測(cè)定目標(biāo)的速度，預(yù)先在計(jì)算機(jī)(11)中設(shè)置ATP高速二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(13)的掃描范圍w和掃描速度v，掃描一次的時(shí)間是t＝w/v；

通過(guò)ATP高速二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(13)的掃描，第一個(gè)掃描周期得到目標(biāo)的距離R1，并記錄空間位置，第二個(gè)掃描周期得到目標(biāo)的距離R2，并記錄空間位置，則可得到兩次測(cè)量中目標(biāo)的轉(zhuǎn)角θ，進(jìn)而得到兩次測(cè)量目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的直線距離L＝(R2)²+(R1)²-2R1R2cosθ，由轉(zhuǎn)角θ與掃描速度v得到目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間T＝θ/v，進(jìn)而得到目標(biāo)速度V＝L/T；

依上述操作步驟，重復(fù)多次掃描，得到目標(biāo)的平均速度；

計(jì)算得到激光雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離R和目標(biāo)速度V通過(guò)顯示器(12)顯示，或者打印出來(lái)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于啁啾調(diào)制機(jī)理的激光雷達(dá)，其特征在于，所述的啁啾調(diào)制器(1)的啁啾信號(hào)頻率為200到800兆赫茲；放大器A(2)的增益帶寬為200-800兆赫茲，放大倍率15倍，噪聲系數(shù)小于3分貝，接收增益大于15分貝；望遠(yuǎn)鏡A(5)和望遠(yuǎn)鏡B(7)均為口徑為15厘米的望遠(yuǎn)鏡；探測(cè)器(8)為PIN光電探測(cè)器；放大器B(9)為功率放大器，放大倍數(shù)100倍，噪聲系數(shù)小于0.1分貝；ATP高速二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(13)的角度分辨率：5毫弧度，響應(yīng)時(shí)間：50毫弧度/秒，承載重量：100千克。