[發明專利]單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法及裝置

有效

• 申請號: 202110596746.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113050118B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 潘龍;汪逸群
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/484;G01S7/4861
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 奚麗萍

1.一種單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制裝置，其特征是，包括連續光纖激光器、電光調制器、啁啾信號源、準直發射系統、接收望遠鏡、數字微鏡器件、聚光鏡、高速光電探測器、放大器、減法混頻器、帶通濾波器和工控機，所述的啁啾信號源分別與數字微鏡器件和工控機連接，所述的數字微鏡器件與工控機連接，所述的帶通濾波器分別與減法混頻器和工控機連接，所述的放大器與減法混頻器連接，所述的高速光電探測器與放大器連接，所述的數字微鏡器件通過接收望遠鏡接收信號，所述的數字微鏡器件調制的光場通過聚光鏡匯聚聚光到高速光電探測器上，工控機將需要準備好的空間調制花樣加載到數字微鏡器件上，工控機通過控制線控制啁啾信號源產生啁啾電信號和同步門控信號；啁啾電信號分別驅動電光調制器和減法混頻器；同步門控信號分別控制工控機上的采集卡和數字微鏡器件進行數據采集和鏡面翻轉，保證在單次測量時間內采集到的差頻電信號來完全來自同一散斑花樣，且保證自鏡面開始翻轉和翻轉結束過程都在采集；啁啾電信號和同步門控信號始終保持同步。

2.一種單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1.1、利用權利要求1所述的裝置構建光路，預先生成空間調制花樣，并將其加載到數字微鏡器件上；

1.2、設置測量所需的啁啾信號參數；

1.3、打開連續光纖激光器和工控機，控制啁啾信號源和數字微鏡器件工作，測量、采集關聯運算所需的差頻信號；

1.4、工控機對采集的信號處理，將工控機采集的測量信號進行快速傅里葉變換并找到頻譜峰對應位置與強度并存儲；

1.5、將測量得到的頻譜強度與預先加載的空間調制花樣進行關聯運算，得到位置圖像；

1.6、根據目標距離將不同位置距離上的空間二維圖像堆疊成三維圖像。

3.根據權利要求2所述的單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征是，所述的啁啾信號參數包括啁啾信號的脈沖時長、起振頻率、調制寬度。

4.根據權利要求3所述的單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征是，所述的啁啾信號具有如下形式：，其中是到達電光調制的平均光強，為調制速率且，為時間，為隨時間變化的光強。

5.根據權利要求2所述的單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征是，所述的測量、采集關聯運算所需的差頻信號具體為：連續光纖激光器出光，啁啾信號源輸出信號，數字微鏡器件開始翻轉，工控機開始采集差頻電信號數據。

6.根據權利要求2所述的單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征是，所述的信號處理具體為：將工控機采集的第次測量信號進行快速傅里葉變換并找到頻譜峰對應位置與強度并存儲。

7.根據權利要求6所述的單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征是，所述的信號處理公式如下：

，其中表示本地振蕩的啁啾電信號，為sinc函數，為調制深度，為虛數單位符號，為本振光和信號光相位差，表示進入減法混頻器的光電流信號，表示濾波函數，強度。

8.根據權利要求2所述的單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征是，所述的將測量得到的頻譜強度與預先加載的空間調制花樣進行關聯運算，得到位置圖像為：對于頻譜位置處，將測量得到的多個頻譜強度與數字微鏡器件上預先加載的空間調制花樣A進行關聯運算得到頻譜位置處的重構圖像。

9.根據權利要求8所述的單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征是，所述的將測量得到的頻譜強度與預先加載的空間調制花樣進行關聯運算，得到位置圖像的公式如下：，其中表示系綜平均。

10.根據權利要求2所述的單臂激光外差關聯成像雷達空間后端調制方法，其特征是，所述的根據目標距離將不同位置距離上的空間二維圖像堆疊成三維圖像具體為：重建目標不同對應的距離信息，其中為光速，T為啁啾信號的脈沖時長，B為調制寬度，根據目標距離將不同距離上的空間二維圖像堆疊成三維圖像。