[发明专利]基于啁啾调制机理的激光雷达

摘要

本发明提供基于啁啾调制机理的激光雷达，包括啁啾调制器、放大器A、加法器、激光器、望远镜A、激光器驱动器、望远镜B、探测器、放大器B、模数转换器A/D、计算机、显示器和ATP高速二维跟踪转台；结合了啁啾调制激光信号技术、高速光电探测技术和高速二维跟踪转台技术，采用啁啾调制机理的激光发射源，高速PIN探测器探测回波信号，ATP高速二维跟踪转台进行周期性扫描的方式测定目标的距离和速度信息，可实现对几千米距离的目标进行距离精度可达到毫米量级的探测，由于发射激光信号具有大时宽带宽积且具有很强的多目标识别能力，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，用于军事、航空航天以及海洋考察等。

主权项

1.一种基于啁啾调制机理的激光雷达，其特征在于，其包括啁啾调制器(1)、放大器A(2)、加法器(3)、激光器(4)、望远镜A(5)、激光器驱动器(6)、望远镜B(7)、探测器(8)、放大器B(9)、模数转换器A/D(10)、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/D(10)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A(2)连接；加法器(3)与放大器A(2)、激光器驱动器(6)和激光器(4)连接；激光器(4)与望远镜A(5)连接；望远镜B(7)、探测器(8)、放大器B(9)和模数转换器A/D (10)顺次连接；计算机(11)和显示器(12)连接；啁啾调制器(1)、放大器A(2)、加法器(3)、激光器(4)、望远镜A(5)、激光器驱动器(6)、望远镜B(7)、探测器(8)、放大器B(9)和模数转换器A/D(10)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；放大器A(2)为功率放大器；放大器B(9)为功率放大器；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；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A(2)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A (5)发射出去，辐照目标；望远镜B(7)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B(9)放大后，通过模数转换器A/D(10)进入计算机(11)；激光器(4)产生啁啾调制式的激光信号发射出去，啁啾信号的相位被距离调制，回波含有距离信息，探测器(8)采用同时探测空间位置和回波相位信息，其响应送入计算机(11)，通过数据解调算法得出测量目标的坐标和速度；在计算机(11)中将回波信号与时基信号进行混频，再通过数据解调算法从混频信号中得到相位的改变量，得到测量距离：式中，为光波往返相位差，λ为光波波长；采用ATP高速二维跟踪转台(13)进行周期性扫描的方式测定目标的速度，预先在计算机(11)中设置ATP高速二维跟踪转台(13)的扫描范围w和扫描速度v，扫描一次的时间是t＝w/v；通过ATP高速二维跟踪转台(13)的扫描，第一个扫描周期得到目标的距离R1，并记录空间位置，第二个扫描周期得到目标的距离R2，并记录空间位置，则可得到两次测量中目标的转角θ，进而得到两次测量目标运动的直线距离L＝(R2)²+(R1)²-2R1R2cosθ，由转角θ与扫描速度v得到目标运动的时间T＝θ/v，进而得到目标速度V＝L/T；依上述操作步骤，重复多次扫描，得到目标的平均速度；计算得到激光雷达与目标之间的距离R和目标速度V通过显示器(12)显示，或者打印出来。