[發明專利]一種多脈沖錯時疊加的激光雷達回波模擬器

有效

• 申請號: 201811076029.2
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109116333B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 來建成;吳志祥;李振華;王春勇;嚴偉;紀運景
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明公開了一種多脈沖錯時疊加的激光雷達回波模擬器，包括程控終端、激光回波數據庫、多脈沖延時觸發裝置、程控激光驅動電路組、帶尾纖半導體激光器組、光纖合束器、程控光衰減器、準直光學系統。本發明通過光纖合束創新實現了多脈沖錯時疊加激光脈沖波形發生技術，通過脈沖延時觸發模擬目標的絕對距離，數據庫控制的程控光衰減反映目標反射率和大氣衰減等對激光雷達回波的影響，可精確模擬出激光雷達的回波信號，具有原理明確、結構簡單，波形穩定等突出優勢，適用于激光雷達接收機的性能檢測和激光雷達虛擬實驗。

技術領域

本發明涉及激光雷達回波模擬技術，特別涉及一種多脈沖錯時疊加的激光雷達回波模擬器。

背景技術

激光雷達具有抗干擾能力強、分辨率高等突出特點，在測距、測速、測角和跟蹤等領域有著廣泛的應用，且向著小型化、低功耗和低值化方向發展。為了擺脫傳統外場測距試驗對激光雷達生產效率的制約，迫切需要發展激光雷達室內半實物仿真和測距性能測試技術，而激光雷達回波模擬器是其必備關鍵裝置，在現有報道中尚未檢索到能完全滿足要求的技術和裝置。專利號CN201310506921.0公布了一種激光回波模擬裝置及方法，實現了使激光回波模擬裝置產生測試所需激光編碼，產生4路模擬回波控制信號，模擬“目標在上、目標在下、目標在左、目標在右”四個方位的激光目標，但是該發明思路針對半主動激光制導炸彈全彈性能檢測提出，難以應用于激光雷達室內性能檢測和半實物仿真應用。此外，激光雷達回波模擬還需具備目標距離、反射特性、激光回波波形和大氣衰減等方面的模擬功能，以便能全面反映出激光雷達在各種應用條件下的回波特性，因此迫切需要創造性地發展具備激光脈沖波形、幅度和出現時刻精確可調控的激光回波模擬器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多脈沖錯時疊加的激光雷達回波模擬器，通過程控參數設置模擬出脈沖波形、幅度、目標距離和大氣衰減等程控可調的激光雷達回波光信號。

實現本發明目的的技術方案為：一種多脈沖錯時疊加的激光雷達回波模擬器，包括：程控終端、多脈沖延時觸發裝置、程控激光驅動電路組、帶尾纖半導體激光器組、光纖合束器、程控光衰減器以及準直光學系統，其中，所述多脈沖延時觸發裝置用于產生n路固定頻率的TTL信號，n≥2，并按程控終端設置的延時獨立地對各個脈沖進行延時，所述程控激光驅動電路組用于根據程控終端設置的脈寬對n路TTL信號作脈寬調整和信號放大后輸出驅動信號，所述帶尾纖半導體激光器組用于發射n路激光脈沖，所述光纖合束器用于對n束激光脈沖進行合束實現時間錯位疊加，所述程控光衰減器用于根據程控終端設置的衰減量對合束后的脈沖進行幅度控制，所述準直光學系統用于對波束進行準直后形成脈沖波形、幅度、延時以及準直性滿足要求的激光雷達回波信號。

優選地，所述帶尾纖半導體激光器組包括n個帶尾纖半導體激光器。

優選地，所述程控終端與激光回波數據庫連接，用于根據激光波束數據庫存儲的數據設置延時、脈寬、衰減量。

優選地，所述激光回波數據庫包括Beer定律形式大氣衰減模型和回波功率形式的激光測距方程。

優選地，所述的多脈沖延時觸發裝置采用數字延時和模擬延時混合設計的脈沖延時電路，具有系統穩定和延時精度高等突出優勢，可獨立實現各路激光的延時控制，可以達到Ps級的延時精度，延時精度優于200ps，重復頻率高達20kHz。

優選地，所述準直光學系統(8)為自準直光纖棒透鏡，具有結構簡單、緊湊、體積小、準直效果好等突出優勢。

優選地，n的值為3。