[发明专利]云雾环境中基于环形分离器实时补偿的高精度测距系统

说明书

云雾环境中基于环形分离器实时补偿的高精度测距系统，解决了现有测距系统测距精度差的问题，属于激光测距技术领域。本发明在原有的激光测距系统上，只需在接收端加入环形分离器、探测云雾后向噪声的光电探测器以及蒙特卡洛仿真器，通过环形分离器分离得到云雾后向散射噪声，通过分离的后向散射噪声与蒙特卡洛仿真器得到激光回波信号的展宽和时延，进而弥补该测距时延实现云雾环境下的实时高精度测距。

技术领域

本发明涉及一种云雾环境中基于环形分离器实时补偿的高精度测距系统，属于激光测距技术领域。

背景技术

激光测距作为一种能够快捷、准确地获取目标距离信息的重要技术，在军事领域和国民经济建设领域发挥了重要作用。激光波的长短能够实现高精度的测距测量。在云雾环境下，由于激光波长和云雾粒子的尺寸相当，云雾粒子对测距系统发射的激光信号存在散射，测距系统接收的激光回波信号不仅存在展宽，同时存在时延，严重影响了系统的测距精度。

发明内容

针对现有测距系统测距精度差的问题，本发明提供一种高精度的云雾环境中基于环形分离器实时补偿的高精度测距系统。

本发明的一种云雾环境中基于环形分离器实时补偿的高精度测距系统，所述测距系统包括发射端和接收端；

发射端产生具有空间环状结构的涡旋光束，并照射至待探测的目标上；

接收端包括环形分离器7、第一光电探测器9、第二光电探测器8、蒙特卡洛仿真器10和信号处理模块11；

经过目标反射的激光回波信号和云雾的后向散射噪声入射至接收端的环形分离器7中；环形分离器7将激光回波信号透射至第一光电探测器9中，同时将云雾的后向散射噪声反射至第二光电探测器8中；

第一光电探测器9将激光回波信号转换为电信号发送至信号处理模块11，信号处理模块11对接收的激光回波信号处理后得到目标距离信息；

第二光电探测器8将云雾的后向散射噪声转换为电信号发送至蒙特卡洛仿真器10，蒙特卡洛仿真器10根据云雾的后向散射噪声进行多个光子的米散射计算，仿真生成当前环境下的激光回波信号和云雾的后向散射噪声，输出激光回波的信号展宽和信号时延量至信号处理模块11，信号处理模块11根据所述激光回波的信号展宽和信号时延量对处理得到的目标距离信息进行修正，获得云雾环境下的高精度目标距离信息。

作为优选，所述环形分离器的主体为环形，中间部为反射镜面，环状部透光，环形分离器的环状部将激光回波信号透过，中间部将云雾的后向散射噪声反射。

作为优选，所述蒙特卡洛仿真器根据云雾的后向散射噪声、云雾参数和激光测距系统的系统参数进行多个光子的米散射计算，仿真生成当前环境下的激光回波信号和云雾的后向散射噪声，获取激光回波的信号展宽和信号时延量；

所述激光测距系统的系统参数包括发射激光的功率、激光束散角、激光脉冲宽度、激光重频、激光中心波长、光学系统的光学透过率；

云雾参数包括云雾的能见度、云雾的光学厚度和云雾粒子的折射率。

作为优选，所述发射端包括激光器1、光束整形模块2、螺旋相位板3和光学系统5；

激光器1产生激光信号经过光束整形模块2获得单横模高斯型激光信号，并入射至螺旋相位板3，转变成具有空间环状结构的涡旋光束，该涡旋光束经分光器4入射至光学系统5，光学系统5将涡旋光束照射待探测的目标。

作为优选，所述系统还包括分光器4和反射镜6；

分光器设置在螺旋相位板3和光学系统5之间，螺旋相位板3的涡旋光束经分光器4入射至光学系统5；

光学系统5接收经过目标反射的激光回波信号和云雾的后向散射噪声，并入射至分光器4，经分光器4后再入射至反射镜6，经反射镜6反射至环形分离器7中。