[發(fā)明專利]基于軌道角動量調(diào)制的多維信息探測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011171435.4
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112285730B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張子靜;趙家樂;岑龍柱;馮睿;宋杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 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(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

基于軌道角動量調(diào)制的多維信息探測系統(tǒng)，涉及激光多維信息探測技術(shù)領(lǐng)域；解決了目前多維信息還需要多個(gè)探測系統(tǒng)分別探測然后進(jìn)行合成，比較繁瑣復(fù)雜的問題。本發(fā)明包括信號發(fā)生器、激光器、整形模塊、空間光調(diào)制器、發(fā)射光學(xué)器、接收光學(xué)器、窄帶濾光片、探測器、示波器、信號處理器；信號處理器，用于對接收的n個(gè)脈沖驅(qū)動信號的到達(dá)時(shí)間以及n個(gè)回波電信號的到達(dá)時(shí)間和強(qiáng)度進(jìn)行處理，獲得目標(biāo)的距離R、徑向速度V和旋轉(zhuǎn)速度Ω。本發(fā)明主要用于對有旋轉(zhuǎn)特征的目標(biāo)進(jìn)行多維信息探測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光多維信息探測技術(shù)領(lǐng)域，屬于光學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光探測技術(shù)廣泛的應(yīng)用于軍事和民用各個(gè)領(lǐng)域，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單一的測距信息、測速信息已經(jīng)無法滿足應(yīng)用的需求。例如；軍事目標(biāo)的探測不僅需要其距離信息，以及靠近或遠(yuǎn)離的速度，此外如果能進(jìn)一步獲得其旋轉(zhuǎn)的速度就能對目標(biāo)進(jìn)行更好的判斷和識別。目前的激光探測技術(shù)只能獲取單一的距離信息，或單一的測速信息，或單一的旋轉(zhuǎn)信息。目前多維信息還需要多個(gè)探測系統(tǒng)分別探測然后進(jìn)行合成，比較繁瑣復(fù)雜，因此以上問題亟需解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決目前多維信息還需要多個(gè)探測系統(tǒng)分別探測然后進(jìn)行合成，比較繁瑣復(fù)雜的問題，提供了一種基于軌道角動量調(diào)制的多維信息探測系統(tǒng)。

基于軌道角動量調(diào)制的多維信息探測系統(tǒng)，包括信號發(fā)生器、激光器、整形模塊、空間光調(diào)制器、發(fā)射光學(xué)器、接收光學(xué)器、窄帶濾光片、探測器、示波器、信號處理器；

信號發(fā)生器生成兩路驅(qū)動電信號，其中，一路驅(qū)動電信號驅(qū)動激光器產(chǎn)生脈沖序列，該脈沖序列由n個(gè)等時(shí)間間隔T的脈沖激光信號構(gòu)成，另一路驅(qū)動電信號作為起始信號被示波器采集；驅(qū)動電信號由n個(gè)等時(shí)間間隔T的脈沖驅(qū)動信號構(gòu)成；n為大于或等于3的整數(shù)；

激光器產(chǎn)生的每個(gè)脈沖激光信號經(jīng)整形模塊進(jìn)行光斑大小調(diào)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(jīng)過空間光調(diào)制器調(diào)制為脈沖軌道角動量激光信號，調(diào)制后的脈沖軌道角動量激光信號通過發(fā)射光學(xué)器準(zhǔn)直照射待測目標(biāo)后，經(jīng)待測目標(biāo)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(xué)器匯聚后，入射至窄帶濾光片；

窄帶濾光片對接收的回波光信號濾除背景噪聲后，發(fā)送至探測器；探測器對接收的回波光信號進(jìn)行光電探測，輸出的回波電信號發(fā)送至示波器；

示波器采集接收的一路驅(qū)動電信號中的n個(gè)脈沖驅(qū)動信號的到達(dá)時(shí)間以及n個(gè)回波電信號的到達(dá)時(shí)間和強(qiáng)度，并將采集的所有信息發(fā)送至信號處理器；

信號處理器，用于對接收的n個(gè)脈沖驅(qū)動信號的到達(dá)時(shí)間以及n個(gè)回波電信號的到達(dá)時(shí)間和強(qiáng)度進(jìn)行處理，獲得目標(biāo)的距離R、徑向速度V和旋轉(zhuǎn)速度Ω。

優(yōu)選的是，信號處理器根據(jù)每個(gè)脈沖驅(qū)動信號及其所對應(yīng)一個(gè)回波電信號間的時(shí)間差及光速c，獲得目標(biāo)的距離R。

優(yōu)選的是，其特征在于，信號處理器根據(jù)每個(gè)脈沖驅(qū)動信號及其所對應(yīng)一個(gè)回波電信號間的時(shí)間差、任意相鄰的兩個(gè)脈沖激光信號間的時(shí)間間隔T和光速c，獲得目標(biāo)的徑向速度V。

優(yōu)選的是，信號處理器對接收的n個(gè)回波電信號的強(qiáng)度進(jìn)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(yīng)的頻率，該中頻信號峰值對應(yīng)的頻率為中頻頻移Δf_IF，再根據(jù)中頻頻移Δf_IF獲得目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)速度Ω。

優(yōu)選的是，信號處理器根據(jù)每個(gè)脈沖驅(qū)動信號及其所對應(yīng)一個(gè)回波電信號間的時(shí)間差及光速c，獲得目標(biāo)的距離R的實(shí)現(xiàn)方式為：

所述Δt_i＝t′_i-t_i；

其中，Δt_i為第i個(gè)脈沖驅(qū)動信號與其所對應(yīng)的回波電信號間的時(shí)間差；i為變量，且為整數(shù)；