[发明专利]基于啁啾调制机理的激光雷达

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于啁啾调制机理的激光雷达，属于激光测量技术领域。

背景技术

激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。激光雷达采用脉冲或连续波两种工作方式。

脉冲式激光雷达技术是利用了激光在空气中传播速度基本恒定的特性，通过测定激光脉冲的一个往返时间来确定接收器与被测目标之间的距离。现有脉冲激光测距可以对远距离目标进行测量(可达到几十千米的距离)，但是测量精度不高(可达到米量级的精度)。[霍玉晶，杨成伟，陈千颂.脉冲激光测距光源进展.《激光与红外》.2002，32(3)：131-134]。

高速光探测器技术中，由于本征光电二极管(简称PIN)探测器的制作工艺较为简单，而且能够得到非常高的响应速度，因此各种不同响应速度的PIN光电探测器得到极大的发展。[刘家洲，李爱珍，张永刚.光通信波段超高速PIN光电探测器的新进展.《半导体光电》.2001，22(4)：227-232]

ATP高速二维跟踪转台技术，实质上是地面跟踪转台在天文学方面的应用，是实现空间目标的捕获(Acquisition)、跟踪(Tracking)和瞄准(Pointing)的重要设备。主要完成大范围、高概率和快速空间捕获和两运动平台间高精度视轴对准和动态跟踪。[张涛，梁雁冰，许峰，王晨，冯希.星载ATP平台的建模与仿真.《系统仿真学报》2009，12：3813-3815]。

连续波激光雷达系统是公知的，并且已经广泛应用了多年。在具有改善了频率扫描线性的频率调制连续波(FMCW)雷达专利中，主要对参考差频信号与发射信号和回波信号混合所产生的差频信号进行分析计算，针对性研究提高频率扫描的线性，得到更精确的目标信息。而本发明涉及一种基于啁啾调制机理的激光雷达，回波信息与时基信号进行混频，通过计算机高效的信号处理和数据计算能力，可对多目标进行识别，适合用于薄雾，树林等具有一定遮蔽障碍情况下进行穿透性目标探测。

发明内容

为了解决激光雷达实现多目标测量的问题，本发明之基于啁啾调制机理的激光雷达，其包括啁啾调制器1、放大器A2、加法器3、激光器4、望远镜A5、激光器驱动器6、望远镜B7、探测器8、放大器B9、模数转换器A/D10、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/D10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A2连接；加法器3与放大器A2、激光器驱动器6和激光器4连接；激光器4与望远镜A5连接；望远镜B7、探测器8、放大器B9和模数转换器A/D10顺次连接；计算机11和显示器12连接；

啁啾调制器1、放大器A2、加法器3、激光器4、望远镜A5、激光器驱动器6、望远镜B7、探测器8、放大器B9和模数转换器A/D10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，啁啾信号频率为200到800兆赫兹；

放大器A2为功率放大器，优选增益带宽为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A5和望远镜B7均优选口径为15厘米的望远镜；

探测器8优选PIN光电探测器；

放大器B9为功率放大器，优选放大倍数100倍，噪声系数小于0.1分贝；

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；

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；

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A2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A5发射出去，辐照目标；

望远镜B7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B9放大后，通过模数转换器A/D10进入计算机11；