[实用新型]可获得目标位置信息的相干激光测距仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光测距，是一种可获得目标位置信息的相干激光测距仪。此激光测距仪在得到目标距离信息的同时，通过对干涉图像的处理获得目标位置信息，并将其作为反馈信号，实时调整测距仪的机电偏转装置，保证测距仪的发射望远镜和接收望远镜瞄准目标。本实用新型也可应用到相干激光通信中，接收机在得到传输信息的同时，也可得到通信对方的位置信息，通信对方的位置信息控制通信终端的跟瞄系统，保证接收望远镜和发射望远镜的对望。

背景技术

激光测距因其具有长测程、高精度、高分辨率、抗干扰能力强、小体积等特点，广泛应用于军事上的各种测距，以实现对目标的准确打击。上世纪60年代末已批量装备部队。至今已发展了第一代红宝石激光测距仪、第二代Nd：YAG激光测距仪、第三代对人眼安全的固体激光和CO₂激光测距仪，正向着第四代小型化、系统化、通用组件化的人眼安全远程激光测距发展，最大测程预计可达到几十万公里，精度达到毫米量级。

激光测距按照发射光束类型可分为脉冲激光测距仪和连续波激光测距仪。目前军用激光测距仪以脉冲方式为主，且多采用固体激光器。探测体制有直接探测和相干探测两种。采用相干探测方法的相干测距仪，在回波中加入了本振波，探测二者的混频光束，大大提高探测灵敏度，从而增加了测距仪的最大测程，并且相干探测具有优良的波长选择性和抗背景噪声性能，这些特点改善了激光测距仪的性能，因而在近些年来得到了极大关注。

最大测程作为激光测距仪的主要性能之一，除了和目标被照射面积、目标反射率等实际应用条件有关，在很大程度上还受到接收机灵敏度以及光学系统质量影响。相干激光测距方法是显著提高激光测距仪最大测程的有效途径。而采用连续波体制便于对光束的控制，利于本振波和回波的混频合束。

相干测距仪通常由发射机和接收机两部分组成。发射机主要包括发射激光器、光调制器、发射光学系统等。接收机主要包括接收光学系统、光桥接器、光电探测、本振激光器以及锁相环路组成。发射机的光束调制后经发射望远镜压缩发散角，瞄准被测目标发射。由目标返回的回波进入接收望远镜进行滤波后，和本振激光器发出的本振波在光桥接器内混频，混频光束经过光电探测、解调等信号处理得到目标的距离信息。距离信息同时也作为控制信号，通过锁相环路对本振激光器进行调节，使本振波和发射波的位相关系保持恒定。这种相干测距仪的缺点是只能获得目标的距离信息。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可获得目标位置信息的相干激光测距仪，该测距仪既可得到目标距离信息，又可获得目标位置信息。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种可获得目标位置信息的相干激光测距仪，包括发射机和接收机，发射机由发射激光器、光调制器、发射光学系统组成，接收机包括接收光学系统、本振激光器、光桥接器、光电探测器、锁相环路和CCD摄像机，其特点是所述的光桥接器(9)两个输入端分别连接所述的接收光学系统和本振激光器，该光桥接器的输出端分别接所述的光电探测器和CCD摄像机，所述的光电探测器经锁相环路与本振激光器相连，所述的CCD摄像机的输出端与一具有干涉图像处理软件的计算机相连，该计算机的输出端与所述的接收光学系统和发射光学系统的控制部分相连。

所述的发射激光器和本振激光器的频率相同或不同。

所述的锁相环路为平衡锁相环、科斯塔斯锁相环路、决策驱动锁相环路、同步位锁相环路或高频振荡锁相环路。

利用所述的相干激光测距仪的测距方法，包括下列步骤：

①首先打开发射激光器，本振激光器暂不工作，发射激光器发出的光束通过光调制器调制后，由发射光学系统对调制后的光束进行扩束、准直，偏转瞄准后向目标发射，经过目标反射后，由接收光学系统进行接收、滤波，得到回波，CCD摄像机上仅有回波产生的光斑；

②若回波在CCD摄像机上的光斑恰好落在极坐标系的极轴上，说明回波在原标定的坐标系下的方位角β为零，此时恰有俯仰角α和干涉图像中心位置的偏离量R之间一一对应的函数关系；

③若回波在CCD摄像机上的光斑不在极坐标系的极轴上，需旋转CCD摄像机的极坐标系，使光斑落在新的极坐标系的极轴上，回波在新的坐标系下的方位角β为零，目标的方位角β等于原坐标系旋转的角度；

④此时再打开本振激光器，回波和本振激光器发射的本振波一起由光桥接器混频，得到混频光束，该混频光束在CCD摄像机上得到干涉图像；

⑤获得的干涉图像经数据线传输到装有干涉图像处理软件的计算机中进行处理分析，最终得到包括俯仰角α和方位角β在内的目标位置信息；