[发明专利]基于啁啾调制机理的激光雷达

权利要求书

1.一种基于啁啾调制机理的激光雷达，其特征在于，其包括啁啾调制器(1)、放大器A(2)、加法器(3)、激光器(4)、望远镜A(5)、激光器驱动器(6)、望远镜B(7)、探测器(8)、放大器B(9)、模数转换器A/D(10)、计算机(11)、显示器(12)和ATP高速二维跟踪转台(13)；

其中，啁啾调制器(1)、模数转换器A/D(10)和ATP高速二维跟踪转台(13)分别与计算机(11)连接；啁啾调制器(1)与放大器A(2)连接；加法器(3)与放大器A(2)、激光器驱动器(6)和激光器(4)连接；激光器(4)与望远镜A(5)连接；望远镜B(7)、探测器(8)、放大器B(9)和模数转换器A/D (10)顺次连接；计算机(11)和显示器(12)连接；

啁啾调制器(1)、放大器A(2)、加法器(3)、激光器(4)、望远镜A(5)、激光器驱动器(6)、望远镜B(7)、探测器(8)、放大器B(9)和模数转换器A/D(10)均固定放置在ATP高速二维跟踪转台(13)上，上述所有装置随ATP高速二维跟踪转台(13)一起转动；

啁啾调制器(1)为啁啾调制激光信号发生器；放大器A(2)为功率放大器；放大器B(9)为功率放大器；

计算机(11)中存储有管理及运行软件，计算机(11)能进行人机交互、信号处理、控制和数据计算；

啁啾调制器(1)的信号分为两路，一路进入计算机(11)作为时基信号，同时另一路经放大器A(2)放大进入加法器(3)与激光器驱动器(6)的输入信号进行叠加，作为激光器(4)的激励源，激光器(4)产生啁啾调制式的激光信号，通过望远镜A (5)发射出去，辐照目标；

望远镜B(7)接收回波信号，回波信号进入探测器(8)，转换为电信号，该电信号经放大器B(9)放大后，通过模数转换器A/D(10)进入计算机(11)；

激光器(4)产生啁啾调制式的激光信号发射出去，啁啾信号的相位被距离调制，回波含有距离信息，探测器(8)采用同时探测空间位置和回波相位信息，其响应送入计算机(11)，通过数据解调算法得出测量目标的坐标和速度；在计算机(11)中将回波信号与时基信号进行混频，再通过数据解调算法从混频信号中得到相位的改变量，得到测量距离：

式中，为光波往返相位差，λ为光波波长；

采用ATP高速二维跟踪转台(13)进行周期性扫描的方式测定目标的速度，预先在计算机(11)中设置ATP高速二维跟踪转台(13)的扫描范围w和扫描速度v，扫描一次的时间是t＝w/v；

通过ATP高速二维跟踪转台(13)的扫描，第一个扫描周期得到目标的距离R1，并记录空间位置，第二个扫描周期得到目标的距离R2，并记录空间位置，则可得到两次测量中目标的转角θ，进而得到两次测量目标运动的直线距离L＝(R2)²+(R1)²-2R1R2cosθ，由转角θ与扫描速度v得到目标运动的时间T＝θ/v，进而得到目标速度V＝L/T；

依上述操作步骤，重复多次扫描，得到目标的平均速度；

计算得到激光雷达与目标之间的距离R和目标速度V通过显示器(12)显示，或者打印出来。

2.如权利要求1所述的一种基于啁啾调制机理的激光雷达，其特征在于，所述的啁啾调制器(1)的啁啾信号频率为200到800兆赫兹；放大器A(2)的增益带宽为200-800兆赫兹，放大倍率15倍，噪声系数小于3分贝，接收增益大于15分贝；望远镜A(5)和望远镜B(7)均为口径为15厘米的望远镜；探测器(8)为PIN光电探测器；放大器B(9)为功率放大器，放大倍数100倍，噪声系数小于0.1分贝；ATP高速二维跟踪转台(13)的角度分辨率：5毫弧度，响应时间：50毫弧度/秒，承载重量：100千克。