[发明专利]基于轨道角动量调制的多维信息探测系统

说明书

基于轨道角动量调制的多维信息探测系统，涉及激光多维信息探测技术领域；解决了目前多维信息还需要多个探测系统分别探测然后进行合成，比较繁琐复杂的问题。本发明包括信号发生器、激光器、整形模块、空间光调制器、发射光学器、接收光学器、窄带滤光片、探测器、示波器、信号处理器；信号处理器，用于对接收的n个脉冲驱动信号的到达时间以及n个回波电信号的到达时间和强度进行处理，获得目标的距离R、径向速度V和旋转速度Ω。本发明主要用于对有旋转特征的目标进行多维信息探测。

技术领域

本发明涉及激光多维信息探测技术领域，属于光学领域。

背景技术

激光探测技术广泛的应用于军事和民用各个领域，但随着科学技术的发展，单一的测距信息、测速信息已经无法满足应用的需求。例如；军事目标的探测不仅需要其距离信息，以及靠近或远离的速度，此外如果能进一步获得其旋转的速度就能对目标进行更好的判断和识别。目前的激光探测技术只能获取单一的距离信息，或单一的测速信息，或单一的旋转信息。目前多维信息还需要多个探测系统分别探测然后进行合成，比较繁琐复杂，因此以上问题亟需解决。

发明内容

本发明目的是为了解决目前多维信息还需要多个探测系统分别探测然后进行合成，比较繁琐复杂的问题，提供了一种基于轨道角动量调制的多维信息探测系统。

基于轨道角动量调制的多维信息探测系统，包括信号发生器、激光器、整形模块、空间光调制器、发射光学器、接收光学器、窄带滤光片、探测器、示波器、信号处理器；

信号发生器生成两路驱动电信号，其中，一路驱动电信号驱动激光器产生脉冲序列，该脉冲序列由n个等时间间隔T的脉冲激光信号构成，另一路驱动电信号作为起始信号被示波器采集；驱动电信号由n个等时间间隔T的脉冲驱动信号构成；n为大于或等于3的整数；

激光器产生的每个脉冲激光信号经整形模块进行光斑大小调整后，生成具有单横模高斯模式的脉冲激光信号，该具有单横模高斯模式的脉冲激光信号经过空间光调制器调制为脉冲轨道角动量激光信号，调制后的脉冲轨道角动量激光信号通过发射光学器准直照射待测目标后，经待测目标反射后的脉冲轨道角动量激光信号作为回波光信号通过接收光学器汇聚后，入射至窄带滤光片；

窄带滤光片对接收的回波光信号滤除背景噪声后，发送至探测器；探测器对接收的回波光信号进行光电探测，输出的回波电信号发送至示波器；

示波器采集接收的一路驱动电信号中的n个脉冲驱动信号的到达时间以及n个回波电信号的到达时间和强度，并将采集的所有信息发送至信号处理器；

信号处理器，用于对接收的n个脉冲驱动信号的到达时间以及n个回波电信号的到达时间和强度进行处理，获得目标的距离R、径向速度V和旋转速度Ω。

优选的是，信号处理器根据每个脉冲驱动信号及其所对应一个回波电信号间的时间差及光速c，获得目标的距离R。

优选的是，其特征在于，信号处理器根据每个脉冲驱动信号及其所对应一个回波电信号间的时间差、任意相邻的两个脉冲激光信号间的时间间隔T和光速c，获得目标的径向速度V。

优选的是，信号处理器对接收的n个回波电信号的强度进行离散傅里叶变换，获得频谱，从频谱中获得中频信号峰值对应的频率，该中频信号峰值对应的频率为中频频移Δf_IF，再根据中频频移Δf_IF获得目标的旋转速度Ω。

优选的是，信号处理器根据每个脉冲驱动信号及其所对应一个回波电信号间的时间差及光速c，获得目标的距离R的实现方式为：

所述Δt_i＝t′_i-t_i；

其中，Δt_i为第i个脉冲驱动信号与其所对应的回波电信号间的时间差；i为变量，且为整数；