[发明专利]一种基于调制激光的主动式测速方法及测速装置

摘要

本发明公开了一种基于调制激光的主动式测速方法及测速装置，采用调制激光光幕的二次强度调制技术获得弹丸的速度，实现对振动、冲击、火光等各种干扰的抑制；采用相干解调方法对已调过靶信号进行解调，有效抑制干扰，提高信噪比，提高探测识别能力；测速装置采用一对光幕实现高速目标对激光散射光的光电探测，无需光反射合作目标即实现了测速，该装置结构简单且使用方便。

主权项

1.一种基于调制激光的主动式测速方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、产生光强随时间变化的调制激光信号，并控制2个激光器发射所述调制激光信号，从而同时形成2个平行的激光光幕，分别作为目标测速的启动靶和停止靶，其中，一维扩束激光光源在正弦调制信号驱动下，改变半导体激光器的注入电流，使得激光器的输出光强随注入电流的变化而产生变化，从而形成高频调制的激光调制信号，该信号强随时间的表达式为：其中I_m、ω_m和分别为激光调制信号的峰值光强、调制信号的角频率和初始相位；步骤2、在垂直激光光幕的方向发射目标，在所述目标先后穿过两激光光幕时，探测目标反射的激光信号，得到2个待测信号，当目标飞行穿过激光光幕时，产生的表面漫反射光经收集、整形、会聚后进行光电转换；由于激光光幕很薄，收到的光强会随着目标物体在各挡光时刻的形状、大小不同而发生变化，即在目标穿过高频调制的激光光幕的过程中，系统接收到的漫反射光强经过了二次强度调制，静态时，接收到的光强为零，目标经过光幕时探测器接收到的光信号s(t)可用下式表示：其中，K为比例系数，f(t)为信号s(t)的包络，是由目标经过光幕时表面漫反射光随时间的不同引起的，f(t)也称之为目标过靶信号；为了得到信号的频谱表达式，对公式(2)进行傅里叶变换，如下式：其中，F(ω)是f(t)的频谱函数，S(ω)是s(t)的频谱函数，可以看出，信号中含有基带信号和以ωm为中心的频带信号，假设F(ω)的有效带宽B，则通过一个中心频率为f0＝ωm/2π带宽为2B的带通滤波器，再通过相干解调的方法获得目标过靶信号；步骤3、对所述2个待测信号分别进行放大和滤波处理，滤除待测信号的基带部分，保留频带部分，得到的待测信号用s1(t)表示，其表达式为：其中，为所述待测信号经放大、滤波后得到的新相位；步骤4、将所述调制激光信号分出2路，并分别进行移相处理，使得2路调制激光信号的相位分别与步骤3中经放大和滤波后的2个待测信号s1(t)的相位一致；步骤5、将2路待测信号的频带部分分别与各自相位一致的移相后调制激光信号相乘，得到2个调制过靶信号，如下式：步骤6、将所述2个调制过靶信号的频带部分滤除，保留的基带部分即为目标经过启动靶和停止靶时的2个过靶信号，如下式：步骤7、根据所述2个过靶信号，得到目标在启动靶和停止靶之间飞行的时间，依据启动靶和停止靶之间的距离，得到目标速度。