一種角反射器回光特性標定的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種角反射器回光特性標定的裝置及方法。該裝置主要包括光源組件、半透半反鏡、第一探測器組件、第二探測器組件和調(diào)整工裝。為了增加飛行目標表面對信號的反射率，常采用角反射器陣列形式，理想狀態(tài)是每個角反射器的回光效率都一致，這樣便于探測器的選型，并且降低后續(xù)的數(shù)據(jù)處理難度。本發(fā)明可實現(xiàn)角反射器的回光效率和回光一致性同時測定以及測量精度高。
【專利說明】一種角反射器回光特性標定的裝置及方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學測試領域，涉及一種用于標定角反射器回光特性（包括回光效率 和回光一致性）的裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 角反射器俗稱角錐棱鏡，是一種高精度光學元件，廣泛應用于激光測距中作為合 作目標，配合激光測距設備，測定激光脈沖從觀測點到裝有角反射器目標的往返時間間隔， 計算出觀測點至目標距離，實現(xiàn)精確測距，同時還可以利用激光實時監(jiān)測其運動速度、加速 度、軌道軌跡等參數(shù)，進行有效跟蹤。
[0003] 角反射器是激光測距系統(tǒng)中的重要組成部分，廣泛應用于飛機、人造衛(wèi)星等激光 測距系統(tǒng)中，是實現(xiàn)高精度測距和精密定軌的關鍵技術(shù)。
[0004] 角反射器的主要特性之一就是從底面一定范圍內(nèi)入射的光線經(jīng)角反射器反射后， 從與入射光方向平行的方向反向出射，即在一定條件下可以保證入射光與出射光的平行。 為了增加飛行目標表面對信號的反射率，常采用角反射器陣列形式。
[0005] 無論是單個角反射器還是角反射器陣列，在實際使用過程中均希望入射到其表面 的光能量盡可能多的被反射回來，這樣有利于被探測器接收，提高測試精度。角反射器反射 光的能力即為角反射器的回光效率。
[0006] 另外，由于角反射器在用于合作目標時，通常是幾個同時使用，理想狀態(tài)是每個角 反射器的回光效率均一致，以便于探測器的選型，并且降低后續(xù)的數(shù)據(jù)處理難度，這樣就要 求角反射器相互之間的回光差異盡量小，也就是多個角反射器的回光一致性盡量好。目前 尚沒有專門用于角反射器回光特性測試的裝置或方法，也未見有相關公開報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于角反射器測試的 裝置及方法，可實現(xiàn)單個角反射器及角反射器陣列的回光效率和回光一致性測試。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0009] 該角反射器回光特性標定的方法包括以下步驟：
[0010] 1]對平行光束進行分束，分為兩路光束，分別為參考光束和實際光束；直接測試 參考光束的能量值，并記錄為ξ i，實際光束經(jīng)待測角反射器反射后測試能量值，并記錄為 ξ 2 ;所述平行光束的直徑小于等于角反射器有效口徑，待測角反射器的光軸與平行光束的 光軸重合；
[0011] 2]對待測角反射器的位置進行多維度調(diào)整，每調(diào)整一次后重新測量參考光束和實 際光束的能量值，得到η組ξ π和ξ i2 ;

【權(quán)利要求】
1. 一種角反射器回光特性標定的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1] 對平行光束進行分束，分為兩路光束，分別為參考光束和實際光束；直接測試參考 光束的能量值，并記錄為L，實際光束經(jīng)待測角反射器反射后測試能量值，并記錄為ξ 2; 所述平行光束的直徑小于等于角反射器有效口徑，待測角反射器的光軸與平行光束的光軸 重合； 2] 對待測角反射器的位置進行多維度調(diào)整，每調(diào)整一次后重新測量參考光束和實際光 束的能量值，得到η組ξ π和ξ i2 ; 3] 通過多組ζπ和ζ?2，計算出η個回光效率η :
計算回光一致性：
所述τ為修正系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的角反射器回光特性標定的方法，其特征在于：所述步驟3中 的修正系數(shù)τ是通過已知絕對反射率ρ的標準鏡面測試后獲取，其具體是：對平行光束 進行分束，分為兩路光束，分別為參考光束和實際光束；直接測試參考光束的能量值，并記 錄為h，實際光束經(jīng)已知絕對反射率Ρ的標準鏡面反射后測試能量值，并記錄為，通過
得到修正系數(shù)τ ;所述實際光束經(jīng)反射后光軸應與入射時光軸共線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的角反射器回光特性標定的方法，其特征在于：所述步驟1中 對平行光束進行分束是通過半透半反鏡實施；所述步驟1中平行光束的直徑通過可變光闌 調(diào)整至小于等于角反射器有效口徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的角反射器回光特性標定的方法，其特征在于：所述步驟1具 體是：平行光束入射到半透半反鏡上，分為參考光束和實際光束，參考光束經(jīng)半透半反鏡前 表面反射直接進入第一探測器組件轉(zhuǎn)化為電信號；實際光束透過半透半反鏡照射到待測角 反射器表面，反射后按原方向返回入射到半透半反鏡上，由半透半反鏡后表面反射后進入 第二探測器組件轉(zhuǎn)化為電信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的角反射器回光特性標定的方法，其特征在于：所述步驟2中 對對待測角反射器的位置進行多維度調(diào)整具體是：將待測角反射器安裝至五維調(diào)整工裝 上，控制五維調(diào)整工裝的X平移臺和水平旋轉(zhuǎn)臺聯(lián)動，在待測角反射器視場內(nèi)得到多組ξ π 和 ξ i2。
6. -種角反射器回光特性標定的裝置，其特征在于：包括用于生成平行光束的光源組 件，半透半反鏡，用于將入射光信號轉(zhuǎn)化為電信號的第一探測器組件和第二探測器組件，用 于承載待測角反射器或標準反射鏡、并帶動待測角反射器進行多維調(diào)整的調(diào)整工裝；所述 透半反鏡靠近光源一側(cè)為前表面，遠離光源一側(cè)為后表面，平行光束經(jīng)前表面反射的部分 入射至第一探測器組件，平行光束經(jīng)后表面反射的部分入射至第二探測器組件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的角反射器回光特性標定的裝置，其特征在于：所述第一探測 器組件沿光路方向依次包括會聚鏡和接收積分球，積分球上設置有光電倍增管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的角反射器回光特性標定的裝置，其特征在于：所述調(diào)整工裝 是五維調(diào)整工裝，所述五維調(diào)整工裝包括三個平移臺、用于調(diào)節(jié)光軸入射至待測角反射器 俯仰位置的傾斜臺和用于使待測角反射器繞光軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺，所述三個平移臺分別是用 于使待測角反射器沿著光軸前后運動的Z方向平移臺，使待測角反射器垂直光軸左右運動 的X方向平移臺，使待測角反射器垂直光軸上下運動的Y方向平移臺。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的角反射器回光特性標定的裝置，其特征在于：所述光源組件 包括光源積分球、LED燈、濾光片靶輪、星點板和準直鏡，其中濾光片靶輪、星點板和準直鏡 沿光路依次設置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的角反射器回光特性標定的裝置，其特征在于：所述光源組件 和半透半反鏡之間設置有用于調(diào)整平行光束直徑的連續(xù)可變光闌。
【文檔編號】G01M11/02GK104062097SQ201410306251
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】周艷, 趙建科, 劉峰, 昌明, 徐亮, 王爭鋒 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所