[发明专利]外差脉冲压缩式多功能激光雷达及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光雷达，特别涉及一种外差脉冲压缩式多功能激光雷达及其控制方法。

背景技术

激光雷达测量目标的多种信息是一个重要的研究目标，同时准确测量目标的速度、距离、反射率信息依然是一个技术难题，并且为了目标识别的需要，还需要测量目标的微多普勒信息和自身的振动信息，已有的激光雷达系统，实现测距就不能测速和测量微多普勒，系统结构不够兼容。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前的激光雷达实现测距就不能测速和测量微多普勒，系统结构不够兼容的问题，本发明提供一种外差脉冲压缩式多功能激光雷达及其控制方法。

本发明的一种外差脉冲压缩式多功能激光雷达，它包括稳频激光器、分束镜、线性调频器、第一偏振片、第一1/4波片、发射天线、接收天线、第二偏振片、第二1/4波片、第一反射镜、第二反射镜、1/2波片、APD、放大器、脉冲压缩模块和FFT模块；

在稳频激光器发射的激光的光轴上依次设置分束镜、线性调频器、第一偏振片、第一1/4波片和发射天线，经分束镜透射的光依次经过线性调频器、第一偏振片、第一1/4波片入射至发射天线，经发射天线发射至目标，

经分束镜反射的光入射至第一反射镜，经第一反射镜反射后的光入射至第二反射镜，经第二反射镜反射的光入射至1/2波片，

经接收天线接收的回波激光入射至第二偏振片，经第二偏振片透射的光入射至第二1/4波片，经第二1/4波片透射的光和经1/2波片透射的光同时入射至APD，经APD转换后输出的电信号发送给放大器，经放大器放大后的电信号分别发送给脉冲压缩模块和FFT变换模块。

入射至分束镜的光能量被透射和反射的比值为(9～100)∶1。

所述外差脉冲压缩式多功能激光雷达的控制方法，它包括如下步骤：

步骤一：所述外差脉冲压缩式多功能激光雷达的FFT变换模块不工作，当脉冲压缩模块输出含有目标的距离信息的电信号时，转入步骤二；

步骤二：所述外差脉冲压缩式多功能激光雷达的线性调频器和脉冲压缩模块停止工作，FFT变换模块开始工作，当FFT变换模块输出目标的速度信息以及微多普勒信息时，转入步骤三；

步骤三：所述外差脉冲压缩式多功能激光雷达的发射天线和接收天线停止工作，并将稳频激光器发射的激光送入本地绕行的光纤，所述光纤输出的信号与第二反射镜反射的本地激光利用APD混频，当FFT变换模块输出本地平台的振动情况的信号时，转入步骤一。

步骤一中所述脉冲压缩模块输出含有目标的距离信息的电信号的实现过程为：稳频激光器发射的激光入射至分束镜，线性调频器对经分束镜透射的光进行线性调制，线性调频器调制后的光依次经过第一偏振片、第一1/4波片入射至发射天线，接收天线接收的回波信号依次经第二偏振片入射至第二1/4波片，经第二1/4波片透射的光与第二反射镜反射的本地激光利用APD混频，混频后的电信号依次经放大器和脉冲压缩模块，脉冲压缩模块输出含有目标的距离信息的电信号。

步骤二中所述FFT变换模块输出目标的速度信息以及微多普勒信息的实现过程为：

稳频激光器1发射的激光入射至分束镜，分束镜透射的光依次经过第一偏振片、第一1/4波片入射至发射天线，接收天线接收的回波信号依次经第二偏振片入射至第二1/4波片，经第二1/4波片透射的光与第二反射镜反射的本地激光利用APD混频，依次经放大器和FFT变换模块，FFT变换模块输出目标的速度信息以及微多普勒信息。

步骤三中所述FFT变换模块输出本地平台的振动情况的信号的实现过程为：

稳频激光器发射的激光送入本地绕行的光纤，所述本地绕行的光纤输出的信号与第二反射镜反射的本地激光利用APD混频，依次经放大器和FFT变换模块，FFT变换模块输出本地平台的振动情况的信号。

本发明的优点在于，本发明实现了测距、测强度、测速、测量微多普勒和测本地震动多种功能。本发明的外差脉冲压缩式多功能激光雷达简化了系统的结构，减少了现有系统对于本地信号的调制，脉冲压缩的信号处理方式既可以提高系统的信噪比，又可以提高系统的最大作用距离，同时利用测距的间歇时间对目标的速度、微多普勒和本地震动进行测量，系统结构简单。

附图说明

图1为本发明的外差脉冲压缩式多功能激光雷达的光路原理示意图。

图2为本发明的外差脉冲压缩式多功能激光雷达的控制方法的流程示意图。

具体实施方式