[发明专利]基于宽波束激光和线阵光电管的运动目标空间位置测量方法

说明书

本发明涉及一种基于宽波束激光和线阵光电管的运动目标空间位置测量方法，不需要旋转部件辅助扫描。本方法在线阵激光接收器前安装柱面镜，将反射棱镜安装在待测目标上，根据从发射激光到接收到反射光的时间和光速计算出待测目标斜距离，同时计算出待测目标在测量坐标系下的高低角和方位角，最终得到运动目标的空间位置。本发明使用宽波束激光和线阵光电管实现了对运动目标的空间定位，改变了传统激光雷达需要旋转部件扫描对目标进行空间位置测量的方式，缩短了测量系统响应时间，与其它方法相比较，本发明原理与实现简单，经济实用。

技术领域

本发明涉及激光探测及测距和目标定位等领域，具体涉及基于线阵光电管的运动目标定位方法。

背景技术

激光雷达利用激光测量待测目标的距离信息，再通过扫描方式获得待测目标的空间位置，在导航、定位等领域都有着重要作用。激光雷达相比传统微波雷达可以更精确地获得目标的位置信息，受到了应用市场的广泛关注。常见的机械激光雷达利用光速测距时，首先激光发射器发射激光波束，激光波束经待测目标发射后由激光接收器接收，根据发送和接收的时间差计算待测目标的距离，通过旋转部件改变激光发射角度，扫描实现目标空间位置的测量。

这种方式虽然测量角度大，但是需要通过旋转才能获得待测目标的三维空间坐标，其装配要求高，加工困难，测量时间长，存在延时。本发明使用宽波束的激光发射器，利于柱面镜和线阵光电管激光接收器，可以在保证大角度的同时，不需要旋转部件的辅助就可以测量目标的三维空间坐标, 解决利用宽波束激光和线阵光电管对运动目标进行高精度定位问题。

发明内容

本发明针对传统激光雷达在测量运动目标时，存在需要旋转部件辅助扫描的问题，提出一种基于宽波束激光和线阵光电管的测量运动目标空间位置的方法。

本发明的技术方案是使用柱面镜和线阵光电管激光接收器通过单次激光接收测量待测目标的空间位置。激光发射器经扩束器后形成宽波束激光。在这个宽波束所能照射的范围内，待测运动目标通过加装反射棱镜都可以被装有柱面镜的线阵光电管激光接收器探测到。通过垂直布置的两个线阵光电管激光接收器，对待测运动目标的空间位置进行测量。

具体为：激光发射器前安装扩束器，线阵激光接收器前安装柱面镜，在待测目标上加装反射棱镜，当目标进入测量范围内时，对目标进行测量。宽波束激光发射器发射以光轴为轴线的圆锥形宽波束激光，待测目标上安装的反射棱镜接收到激光后反射，反射光经过柱面镜后被线阵激光接收器探测到，根据光速和从发射激光到接收激光的时间计算待测目标的深度信息，根据柱面镜的焦距和接收到反射光的接收器位置，计算待测目标水平维度（或垂直维度）的信息。结合两个垂直布置的线阵光电管激光接收器，得到待测目标的三维空间坐标。

具体测量方法按以下步骤进行:

1、激光发射器前安装扩束器，线阵激光接收器前安装柱面镜，垂直布置两组线阵激光接收器，每组线阵激光接收器安装柱面镜，组成测量系统；

2、保证安装的稳固性，在待测目标上加装反射棱镜；

3、根据从发射激光到接收到激光的时间和光速计算出目标斜距离；

4、根据接收到反射光的接收器位置和柱面镜焦距计算出目标在测量坐标系下的高低角和方位角；

5、利用待测目标的斜距离与空间角度计算出待测目标的空间坐标；

采用本发明可以达到以下技术效果：

1、本发明使用柱面镜在一维方向上聚焦光束的性质改变了传统激光雷达需要旋转部件扫描对目标进行空间位置测量的方式，缩短了测量系统响应时间。

2、与其它方法相比较，本发明原理与实现简单，经济实用。

附图说明

图1是宽波束激光和线阵光电管测量目标斜距离的原理示意图，