[發明專利]合成波激光測距傳感器和方法

有效

• 申請號: 201410645103.3
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104635237B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: D·C·索瑞德;J·M·塞恩特克萊爾
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01S17/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

1.一種激光測距傳感器，其包括：

第一連續波激光器，其調整到第一波長并且經配置生成具有所述第一波長的第一光束；

第二連續波激光器，其調整到第二波長并且經配置生成具有所述第二波長的第二光束；

第三連續波激光器，其調整到第三波長并且經配置生成具有所述第三波長的第三光束；

所述第一波長、第二波長以及第三波長中的每個都處于不同的波長；

第一光學組合器，其經配置組合所述第一光束、第二光束和第三光束，以生成傳感器束；

望遠鏡，其經配置將所述傳感器束聚焦到目標上，其中來自所述目標的反射光與所述傳感器束干涉，產生干涉束；

移頻器單元，其經配置接收所述第一光束、第二光束和第三光束的一部分，且分別頻移所述第一光束、第二光束和第三光束不同的固定量以生成第一本地振蕩器束、第二本地振蕩器束和第三本地振蕩器束；

第二光學組合器，其經配置組合所述干涉束和所述第一本地振蕩器束、第二本地振蕩器束和第三本地振蕩器束，以生成合成波束；

第一光檢測器裝置，其經配置感測所述合成波束，以生成第一輸出信號；和

信號處理器，其經配置處理來自所述第一光檢測器裝置的所述第一輸出信號，以檢測由所述第一光束和所述第一本地振蕩器束的組合產生的第一外差，檢測由所述第二光束和所述第二本地振蕩器束的組合產生的第二外差，檢測由所述第三光束和所述第三本地振蕩器束的組合產生的第三外差，且確定所述第一外差、第二外差和第三外差中的每個的光學相位；

所述信號處理器經配置基于所述第一光束的第一頻率和所述第二光束的第二頻率之間的差確定第一合成波的第一合成波長，基于所述第一外差的第一光學相位和所述第二外差的第二光學相位之間的差確定所述第一合成波的第一合成相位，且基于所述第一合成波長和所述第一合成相位確定到所述目標的距離。

2.根據權利要求1所述的激光測距傳感器，其中：

所述信號處理器經配置基于所述第一光束的所述第一頻率和所述第三光束的第三頻率之間的差確定第二合成波的第二合成波長，基于所述第一外差的所述第一光學相位和所述第三外差的第三光學相位之間的差確定所述第二合成波的第二合成相位，且進一步基于所述第二合成波長和所述第二合成相位確定到所述目標的所述距離。

3.根據權利要求2所述的激光測距傳感器，其中：

所述信號處理器經配置使所述第一合成波長和所述第一合成相位相乘以針對所述第一合成波計算到所述目標的第一距離測量值。

4.根據權利要求3所述的激光測距傳感器，其中：

所述信號處理器經配置以通過針對所述第一合成波所計算的所述第一距離測量值除以所述第二合成波的第二合成波長，計算所述第二合成波的估計相位，將所述估計相位的整數部分與所述第二合成相位相加以得到所述第二合成波的總相位，以及使所述第二合成波的所述總相位和所述第二合成波長相乘以針對所述第二合成波計算第二距離測量值。

5.根據權利要求1所述的激光測距傳感器，其進一步包括：

頻率梳激光器，其經配置生成包括頻率梳的光束集；

第三光學組合器，其經配置組合來自所述頻率梳激光器的光束集與來自所述第一連續波激光器、第二連續波激光器和第三連續波激光器的所述第一光束、第二光束和第三光束；和

鎖相控制器，其經配置比較所述第一光束、第二光束和第三光束的頻率與所述頻率梳激光器生成的所述頻率梳，以及將來自所述第一連續波激光器、第二連續波激光器和第三連續波激光器的所述第一光束、第二光束和第三光束的頻率調整到所述頻率梳的不同齒。

6.根據權利要求5所述的激光測距傳感器，其中：

所述頻率梳的齒以所述頻率梳激光器的脈沖重復頻率分離；以及

所述頻率梳激光器的脈沖重復頻率與頻率標準相關。