[發明專利]基于軌道角動量調制的多維信息探測系統

有效

• 申請號: 202011171435.4
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112285730B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 張子靜;趙家樂;岑龍柱;馮睿;宋杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S17/58
• 分類號: G01S17/58;G01S17/42
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

1.基于軌道角動量調制的多維信息探測系統，其特征在于，包括信號發生器(1)、激光器(2)、整形模塊(3)、空間光調制器(4)、發射光學器(5)、接收光學器(7)、窄帶濾光片(8)、探測器(9)、示波器(10)、信號處理器(11)；

信號發生器(1)生成兩路驅動電信號，其中，一路驅動電信號驅動激光器(2)產生脈沖序列，該脈沖序列由n個等時間間隔T的脈沖激光信號構成，另一路驅動電信號作為起始信號被示波器(10)采集；驅動電信號由n個等時間間隔T的脈沖驅動信號構成；n為大于或等于3的整數；

激光器(2)產生的每個脈沖激光信號經整形模塊(3)進行光斑大小調整后，生成具有單橫模高斯模式的脈沖激光信號，該具有單橫模高斯模式的脈沖激光信號經過空間光調制器(4)調制為脈沖軌道角動量激光信號，調制后的脈沖軌道角動量激光信號通過發射光學器(5)準直照射待測目標(6)后，經待測目標(6)反射后的脈沖軌道角動量激光信號作為回波光信號通過接收光學器(7)匯聚后，入射至窄帶濾光片(8)；

窄帶濾光片(8)對接收的回波光信號濾除背景噪聲后，發送至探測器(9)；探測器(9)對接收的回波光信號進行光電探測，輸出的回波電信號發送至示波器(10)；

示波器(10)采集接收的一路驅動電信號中的n個脈沖驅動信號的到達時間以及n個回波電信號的到達時間和強度，并將采集的所有信息發送至信號處理器(11)；

信號處理器(11)，用于對接收的n個脈沖驅動信號的到達時間以及n個回波電信號的到達時間和強度進行處理，獲得目標的距離R、徑向速度V和旋轉速度Ω。

2.根據權利要求1所述的，其特征在于，信號處理器(11)根據每個脈沖驅動信號及其所對應一個回波電信號間的時間差及光速c，獲得目標的距離R。

3.根據權利要求1所述的基于軌道角動量調制的多維信息探測系統，其特征在于，信號處理器(11)根據每個脈沖驅動信號及其所對應一個回波電信號間的時間差、任意相鄰的兩個脈沖激光信號間的時間間隔T和光速c，獲得目標的徑向速度V。

4.根據權利要求1所述的基于軌道角動量調制的多維信息探測系統，其特征在于，信號處理器(11)對接收的n個回波電信號的強度進行離散傅里葉變換，獲得頻譜，從頻譜中獲得中頻信號峰值對應的頻率，該中頻信號峰值對應的頻率為中頻頻移Δf_IF，再根據中頻頻移Δf_IF獲得目標的旋轉速度Ω。

5.根據權利要求2所述的基于軌道角動量調制的多維信息探測系統，其特征在于，信號處理器(11)根據每個脈沖驅動信號及其所對應一個回波電信號間的時間差及光速c，獲得目標的距離R的實現方式為：

所述Δt_i＝t′_i-t_i；

其中，Δt_i為第i個脈沖驅動信號與其所對應的回波電信號間的時間差；i為變量，且為整數；

t_i為第i個脈沖驅動信號到達示波器(10)的時間；

t′_i為第i個脈沖驅動信號所對應的回波電信號間到達示波器(10)的時間。

6.根據權利要求3所述的基于軌道角動量調制的多維信息探測系統，其特征在于，信號處理器(11)根據每個脈沖驅動信號及其所對應一個回波電信號間的時間差、任意相鄰的兩個脈沖激光信號間的時間間隔T和光速c，獲得目標的徑向速度V的實現方式為：

其中，Δt_i為第i個脈沖驅動信號與其所對應的回波電信號間的時間差；i為變量，且為整數；

Δt_i-1為第i-1個脈沖驅動信號與其所對應的回波電信號間的時間差。

7.根據權利要求4所述的基于軌道角動量調制的多維信息探測系統，其特征在于，根據中頻頻移Δf_IF獲得目標的旋轉速度Ω的實現方式為：

Ω＝Δf_IFπ/|l| (公式三)；

其中，l是軌道角動量階數。