[發明專利]一種目標定位系統及方法

在審

• 申請號: 202310003732.5
• 申請日: 2023-01-03
• 公開（公告）號: CN116027263A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 寇軍;李貴蘭;周東明;高紅衛
• 申請（專利權）人: 北京無線電測量研究所
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S13/06
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 厲洋洋

1.一種目標定位系統，其特征在于，包括：探測光模組、耦合光模組、原子蒸汽腔、光電探測模組、本振模組、探測信號模組和處理器；

所述探測光模組向所述原子蒸汽腔內輸入兩束相互平行的探測光，所述耦合光模組向所述原子蒸汽腔內輸入兩束相互平行的耦合光，所述探測光與所述耦合光在所述原子蒸汽腔中兩兩重合，相向傳播，將原子蒸汽腔內的不同空間位置的原子制備到里德堡態；所述本振模組產生與原子躍遷共振的本振微波場，并輸入至所述原子蒸汽腔內；所述探測信號模組產生與本振微波場同相位的探測微波場，并輻射到目標空間中；

所述原子蒸汽腔中的原子同時接收本振微波場和空間中目標反射的探測微波場，所述兩束相互平行的探測光經過所述原子蒸汽腔后被光電探測模組接收，所述光電探測模組將所述探測光的幅度變化轉化為調制電信號，并將所述調制電信號發送至所述處理器；所述處理器基于所述調制電信號根據兩路探測光幅度變化相位差確定目標反射的探測微波場的俯仰角和方位角，通過測量目標反射的探測微波場相位調制信號的延時得到目標距離，實現目標定位。

2.根據權利要求1所述的目標定位系統，其特征在于，所述探測光模組包括第一激光器和第一分束器，所述第一激光器通過第一分束器與所述原子蒸汽腔的輸入輸出端連接；所述第一激光器發射的激光經過所述第一分束器分為兩束互相平行的探測光。

3.根據權利要求1所述的目標定位系統，其特征在于，所述耦合光模組包括第二激光器、第二分束器和雙色鏡；所述第二激光器通過所述第二分束器與所述雙色鏡的輸入端連接，所述雙色鏡與所述原子蒸汽腔的輸入端連接；所述第二激光器發射的激光經過所述第二分束器分為兩束互相平行的耦合光，所述兩束相互平行的耦合光經所述雙色鏡輸入至所述原子蒸汽腔內。

4.根據權利要求3所述的目標定位系統，其特征在于，所述光電探測模組包括第一光電探測器和第二光電探測器；

所述原子蒸汽腔設有輸入輸出端，所述原子蒸汽腔的輸入輸出端通過所述雙色鏡與所述第一光電探測器和所述第二光電探測器的輸入端連接，所述第一光電探測器和所述第二光電探測器的輸出與所述處理器輸入連接；

所述兩束相互平行的探測光經過所述原子蒸汽腔后分別由所述第一光電探測器和所述第二光電探測器接收；所述第一光電探測器和所述第二光電探測器將所述探測光的幅度變化轉化為調制電信號，并將所述調制電信號發送至所述處理器。

5.根據權利要求1所述的目標定位系統，其特征在于，所述本振模組包括本振信號源和本振天線，所述本振信號源產生與原子躍遷共振的本振微波場，并通過所述本振天線輸入至所述原子蒸汽腔內；所述兩束相互平行的探測光所在的平面與所述本振微波場垂直。

6.根據權利要求1所述的目標定位系統，其特征在于，所述探測信號模組包括探測信號源和發射天線，所述探測信號源產生與本振微波場同相位的探測微波場，并通過所述發射天線輻射到目標空間中。

7.根據權利要求1至6任一項所述的目標定位系統，其特征在于，所述處理器用于：控制兩束相互平行的探測光傳播方向為豎直方向，處理器采集光電探測模組輸出的調制電信號，通過如下公式確定目標反射的微波方位角：

其中，λ為入射微波波長，為兩束相互平行的探測光為豎直方向時兩路調制電信號間的相位差，d為兩束相互平行的探測光的間距。

8.根據權利要求1至6任一項所述的目標定位系統，其特征在于，所述處理器用于：控制兩束相互平行的探測光傳播方向為水平方向，處理器采集光電探測模組輸出的調制電信號，通過如下公式確定目標反射的微波俯仰角：

其中，λ為入射微波波長，為兩束相互平行的探測光為水平方向時兩路調制電信號間的相位差，d為兩束相互平行的探測光的間距。