[發(fā)明專利]基于低頻段恒指數(shù)譜混沌信號(hào)源的激光測(cè)距系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210138448.0
• 申請(qǐng)日: 2012-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN102680982A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春彪;王駿;董李江;朱煥強(qiáng);張衛(wèi);沈威東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S17/32
• 分類號(hào): G01S17/32
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出了一類基于低頻段恒指數(shù)譜混沌信號(hào)源的激光測(cè)距系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，給出了激光測(cè)距系統(tǒng)的原理框圖和相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明產(chǎn)品借助于恒指數(shù)譜混沌系統(tǒng)的幅度與相位調(diào)控特性，構(gòu)建了兩個(gè)距離檢測(cè)通道，實(shí)現(xiàn)相互驗(yàn)證，并可以通過(guò)數(shù)學(xué)平均，提高測(cè)距的精度。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路制作成本低。

本產(chǎn)品屬于通信電子產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)與檢測(cè)系統(tǒng)中，屬通信與檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域?？梢杂糜诳臻g體尺寸的檢測(cè)，比如長(zhǎng)度、面積、體積測(cè)量設(shè)備中，也可以與其它光電設(shè)備配合使用，用于測(cè)量、物品檢測(cè)與鑒別以及物聯(lián)網(wǎng)等智能應(yīng)用系統(tǒng)中。

背景技術(shù)

激光測(cè)距儀是用激光為工作媒質(zhì)來(lái)工作的。激光測(cè)距是光波測(cè)距中的一種測(cè)距方式，如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點(diǎn)間往返一次所需時(shí)間為t，則A、B兩點(diǎn)間距離D可用下列表示：D＝ct/2

式中：D——測(cè)站點(diǎn)A、B兩點(diǎn)間距離

c——光在大氣中傳播的速度

t——光往返A(chǔ)、B一次所需的時(shí)間

由上式可知，要測(cè)量A、B距離實(shí)際上是要測(cè)量光傳播的時(shí)間t，根據(jù)測(cè)量時(shí)間方法不同，激光測(cè)距儀通?？煞譃槊}沖式和相位式兩種測(cè)量形式。

脈沖法測(cè)距原理為：測(cè)距儀發(fā)射一束激光，這束激光遇到被測(cè)物體反射，反射后的激光被測(cè)距儀接收。測(cè)距儀通過(guò)記錄激光往返的時(shí)間來(lái)獲得距離信息。光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。脈沖法測(cè)量距離的精度較低，通常達(dá)到米。

相位式激光測(cè)距原理為：用連續(xù)調(diào)制的激光波束照射被測(cè)目標(biāo)，根據(jù)測(cè)量光束往返中造成的相位延遲，計(jì)算得到被測(cè)目標(biāo)的距離。這種方法采用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)量所需的時(shí)間。連續(xù)波相位式激光測(cè)距體積小、重量輕，功耗低，采用數(shù)字測(cè)相技術(shù)，距離測(cè)量精度達(dá)毫米級(jí)。相位式激光測(cè)距儀一般應(yīng)用在精密測(cè)距中。有時(shí)為了有效的反射信號(hào)，并使測(cè)定的目標(biāo)限制在與儀器精度相稱的某一特定點(diǎn)上，對(duì)這種測(cè)距儀配置了被稱為合作目標(biāo)的反射鏡。

要用激光作為傳遞信息的工具，通常要解決如何將傳輸信號(hào)加到激光上去的問題，信息加載于激光輻射的過(guò)程稱為激光調(diào)制，把完成這一過(guò)程的裝置稱為激光調(diào)制器。由已調(diào)制的激光輻射還原出所加載信息的過(guò)程則稱為解調(diào)。激光起到了″攜帶″低頻信號(hào)的作用，是一種載波，起控制作用的低頻信號(hào)，稱為調(diào)制信號(hào)，被調(diào)制的載波稱為已調(diào)波或調(diào)制光。激光調(diào)制與無(wú)線電波調(diào)制相類似，可以采用連續(xù)的調(diào)幅，調(diào)頻，調(diào)相以及脈沖調(diào)制等形式。因?yàn)楣饨邮掌饕话愣际侵苯拥仨憫?yīng)其所接受的光強(qiáng)度變化，故激光調(diào)制多采用強(qiáng)度調(diào)制。強(qiáng)度調(diào)制是根據(jù)光載波電場(chǎng)振幅的平方比例于調(diào)制信號(hào)，使輸出的激光輻射的強(qiáng)度按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。激光調(diào)制方法有機(jī)械調(diào)制，電光調(diào)制，聲光調(diào)制，磁光調(diào)制和電源調(diào)制等，其中電光調(diào)制器開關(guān)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故在激光調(diào)制技術(shù)及混合型光學(xué)雙穩(wěn)器件方面有廣泛應(yīng)用。電光調(diào)制根據(jù)所施加的電場(chǎng)方向的不同，可分為縱向電光調(diào)制和橫向電光調(diào)制。

利用混沌信號(hào)的相關(guān)特性進(jìn)行測(cè)量是一種很重要的遙感技術(shù)?；煦缧盘?hào)的寬帶、無(wú)周期類隨機(jī)性、無(wú)模糊自關(guān)聯(lián)性使其具有廣闊的應(yīng)用前景?；煦缂す鉁y(cè)距系統(tǒng)利用混沌激光的類噪聲特性，獨(dú)特的自相關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)了具有強(qiáng)抗干擾能力、高分辨率的測(cè)量，其中混沌激光波形的狀態(tài)決定了其自相關(guān)曲線的半峰全寬和旁瓣水平，因此測(cè)距性能，如分辨率、抗噪聲能力、測(cè)量范圍等，與所用的混沌激光狀態(tài)密切相關(guān)。目前有多種混沌激光的產(chǎn)生方法，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，混沌激光的產(chǎn)生裝置也不盡相同，但都是在滿足實(shí)驗(yàn)需要的情況下利用盡可能簡(jiǎn)單的裝置產(chǎn)生寬帶的混沌，引入外部混沌信號(hào)源輸出混沌信號(hào)調(diào)制半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生混沌激光信號(hào)便是其中的一種方法。

本發(fā)明以低頻段恒指數(shù)譜混沌信號(hào)源作為測(cè)量用的連續(xù)波，利用混沌信號(hào)的寬頻譜特性和相關(guān)特性，得到被測(cè)目標(biāo)的距離信息。同時(shí)，利用恒指數(shù)譜混沌信號(hào)源的幅度可控特性，調(diào)節(jié)相關(guān)度的值；利用倒相特性以構(gòu)建基于反相信號(hào)的求和檢測(cè)通道，從而得到另一個(gè)距離信息。兩個(gè)鏈路的距離信息在原理上完全一致的，據(jù)此也可以判斷兩個(gè)鏈路的工作質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)平均，提高距離測(cè)量的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以恒指數(shù)譜混沌信號(hào)源(包括基本李氏恒Lyapunov指數(shù)譜系統(tǒng)、改進(jìn)系統(tǒng)，推廣系統(tǒng)，雙絕對(duì)值系統(tǒng)以及它們的復(fù)合系統(tǒng)和其他恒Lyapunov指數(shù)譜鎖定后的系統(tǒng))作為連續(xù)混沌波發(fā)生單元，利用不同距離門的原相位信號(hào)與測(cè)試鏈路所返回的混沌信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，分析得到目標(biāo)的距離信息；同時(shí)，利用經(jīng)過(guò)不同距離門的倒相信號(hào)與測(cè)試鏈路所返回的混沌信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，同樣分析得到目標(biāo)的距離信息。綜合兩個(gè)鏈路的測(cè)量結(jié)果信息，平均得到系統(tǒng)的距離量。