個(gè)輸入端口與聲光移頻器8的輸出端相 連接。第二禪合器9的混合信號(hào)輸出端口連接平衡探測(cè)器10的輸入端口，由平衡探測(cè)器10產(chǎn) 生相干光信號(hào)，相干光信號(hào)再經(jīng)過放大器11放大后，由雙通道AD采集卡12采集。同時(shí)，雙通 道AD采集卡12還采集任意波形發(fā)生器15產(chǎn)生的電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。雙通道AD采集卡 12的輸出端與計(jì)算機(jī)13相連。在計(jì)算機(jī)13中，相干光信號(hào)和不同延遲的電光相位調(diào)制器驅(qū) 動(dòng)信號(hào)相乘并做傅里葉變換。傅里葉變換峰值最大處對(duì)應(yīng)的延遲量代表距離信息。傅里葉 變換峰值頻率與聲光移頻器的頻率差即為多普勒頻移，通過數(shù)學(xué)計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的速度信 息。
[0031] 本實(shí)施例采用的具體器件為:激光器1為1550nm單縱模光纖激光器;電光相位調(diào)制 器3為妮酸裡高速電光相位調(diào)制器;任意波形發(fā)生器15擁有兩個(gè)輸出通道，分別為電光相位 調(diào)制器3提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)和雙通道AD采集卡12提供偽隨機(jī)碼信號(hào);第一禪合器2為1:99的光禪 合器。其中1 %的光經(jīng)聲光移頻器8移頻用作本征信號(hào)光;99%的光經(jīng)過電光相位調(diào)制器3按 照偽隨機(jī)碼信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制并通過望遠(yuǎn)鏡6將激光射出；望遠(yuǎn)鏡6是發(fā)射和接收共光軸的 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。
[0032] 本發(fā)明實(shí)施例高精度測(cè)速測(cè)距激光雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)速測(cè)距的具體過程是：
[0033] 第一步、激光器1的輸出激光通過第一禪合器2被一分為二:99%的激光經(jīng)電光相 位調(diào)制器3及光纖放大器4，光纖放大器4的輸出端經(jīng)環(huán)形器5的第一端口進(jìn)入環(huán)形器5，并經(jīng) 該環(huán)形器5的第二端口由望遠(yuǎn)鏡6發(fā)射出去；1 %的激光經(jīng)過聲光移頻器7移頻后作為本征信 號(hào)光。
[0034] 第二步、發(fā)射出去的激光達(dá)到目標(biāo)后反射，由望遠(yuǎn)鏡6接收目標(biāo)的回波信號(hào)光，回 波信號(hào)光經(jīng)由環(huán)形器5第二端口進(jìn)入環(huán)形器5，并經(jīng)該環(huán)形器5的第Ξ端口進(jìn)入第二禪合器9 的一個(gè)輸入端口。第二禪合器9的另一個(gè)輸入端口連接聲光移頻器8的輸出端口，接收本征 信號(hào)光。第二禪合器9的輸出端口連接平衡探測(cè)器10從而產(chǎn)生相干光信號(hào)。平衡探測(cè)器10所 得的相干光信號(hào)輸出經(jīng)放大器11放大后接入雙通道AD采集卡12的一個(gè)輸入通道，該雙通道 AD采集卡12的另一個(gè)輸入通道通過連接任意波形發(fā)生器15采集電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 雙通道AD采集卡12的輸出端連接計(jì)算機(jī)13。
[0035] 第Ξ步、在計(jì)算機(jī)13中，相干光信號(hào)依次與不同延遲的電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào) 相乘并經(jīng)過快速傅里葉變換，得到不同延遲下頻率與信號(hào)歸一化強(qiáng)度的圖像；
[0036] 傅里葉變換峰值最大處所對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間t = nTo,式中，To為電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng) 信號(hào)碼元寬度，η為依次進(jìn)行延遲的次數(shù)，目標(biāo)所處距離L = cnT〇/2L，式中，C為光速；
[0037] 傅里葉變換峰值對(duì)應(yīng)的頻率為f\，則此時(shí)可W得到峰值頻率與聲光移頻器8移 量的頻率差f d = f ，式中，fm為聲光移頻器8的頻移量，頻率差f d即為多普勒頻移，則目標(biāo) 速屆
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器 (1)，由第一親合器(2)將激光器（1)的輸出光束分為兩部分，一部分光束為光束一，另一部 分光束為光束二； 光束一輸入電光相位調(diào)制器(3)，由任意波形發(fā)生器（15)驅(qū)動(dòng)電光相位調(diào)制器(3)對(duì)光 束一進(jìn)行相位調(diào)制后，再經(jīng)由光纖放大器(4)放大，環(huán)形器(5)-方面通過望遠(yuǎn)鏡(6)將調(diào)制 放大后的光束一發(fā)射出去，另一方面通過望遠(yuǎn)鏡(6)接收反射回來(lái)的回波信號(hào)光； 光束二輸入聲光移頻器(8)，由正弦信號(hào)發(fā)生器(7)驅(qū)動(dòng)聲光移頻器(8)利用光束二產(chǎn) 生本征信號(hào)光，第二耦合器(9)同時(shí)接收來(lái)自聲光移頻器(8)的本征信號(hào)光以及來(lái)自環(huán)形器 (5)的回波信號(hào)光，第二耦合器(9)的混合信號(hào)輸出端口與平衡探測(cè)器（10)相連，由平衡探 測(cè)器（10)產(chǎn)生相干光信號(hào)，由計(jì)算機(jī)（13)通過采集單元采集經(jīng)放大器（11)放大后的相干光 信號(hào)，采集單元同時(shí)采集任意波形發(fā)生器（15)輸出的電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，采集單元 與任意波形發(fā)生器(15)間通過外部觸發(fā)器(14)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步； 在計(jì)算機(jī)（13)中，相干光信號(hào)和不同延遲的電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)相乘并做傅里葉 變換，傅里葉變換峰值最大處對(duì)應(yīng)的延遲量代表距離信息。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)，其特 征在于，在所述計(jì)算機(jī)（13)中，傅里葉變換峰值頻率與聲光移頻器的頻率差即為多普勒頻 移，通過數(shù)學(xué)計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的速度信息。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)，其特 征在于，激光器(1)為1550nm單縱模光纖激光器。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)，其特 征在于，所述電光相位調(diào)制器(3)為鈮酸鋰高速電光相位調(diào)制器。5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)，其特 征在于，所述第一親合器(2)為1:99的光親合器，其中，1 %的光為所述光束二;99 %的光為 所述光束一。6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)，其特 征在于，所述望遠(yuǎn)鏡(6)是發(fā)射和接收共光軸的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)，其特 征在于，所述采集單元為雙通道AD采集卡(12)。8. -種利用如權(quán)利要求1所述的基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)進(jìn) 行測(cè)速測(cè)距的方法，其特征在于，包括下列步驟： 第一步、由第一親合器(2)將激光器（1)輸出的光束分為光束一及光束二，光束一依次 經(jīng)過電光相位調(diào)制器(3)和光纖放大器(4)后，再經(jīng)由環(huán)形器(5)通過望遠(yuǎn)鏡(6)發(fā)射出去； 同時(shí)，聲光移頻器(8)將光束二移頻后形成本征信號(hào)光； 第二步、環(huán)形器(5)通過望遠(yuǎn)鏡(6)接收發(fā)射到目標(biāo)后反射回來(lái)的回波信號(hào)光，第二耦 合器(9)同時(shí)接收來(lái)自環(huán)形器(5)的回波信號(hào)光及來(lái)自聲光移頻器(8)的本征信號(hào)光，再經(jīng) 由平衡探測(cè)器（10)產(chǎn)生相干光信號(hào)，相干光信號(hào)通過放大器（11)的放大，采集單元同時(shí)采 集放大后的相干光信號(hào)及任意波形發(fā)生器（15)輸出的電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)后輸入給 計(jì)算機(jī)(13); 第三步、在計(jì)算機(jī)（13)中，放大后的相干光信號(hào)依次與不同延遲的電光相位調(diào)制器驅(qū) 動(dòng)信號(hào)相乘并經(jīng)過快速傅里葉變換，得到不同延遲下頻率與信號(hào)歸一化強(qiáng)度的圖像； 傅里葉變換峰值最大處所對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間t = nTo，式中，Το為電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào) 碼元寬度，η為依次進(jìn)行延遲的次數(shù)，目標(biāo)所處距離L = cnT〇/2L，式中，c為光速； 傅里葉變換峰值對(duì)應(yīng)的頻率為f'm，則此時(shí)可以得到峰值頻率f'm與聲光移頻器(8)移量 的頻率差式中，fm為聲光移頻器⑶的頻移量，頻率差fd即為多普勒頻移，則目標(biāo) ；f 速度v =
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于偽隨機(jī)碼相位調(diào)制和外差探測(cè)的測(cè)速測(cè)距系統(tǒng)及測(cè)距測(cè)速方法，基本原理是將激光經(jīng)耦合器分成兩部分。其中絕大部分通過電光相位調(diào)制器按照偽隨機(jī)碼信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，并作為出射激光由望遠(yuǎn)鏡發(fā)射出去；另一部分通過聲光移頻器進(jìn)行移頻作為本振信號(hào)光用于相干探測(cè)；激光回波信號(hào)與本振信號(hào)光在耦合器中發(fā)生相干作用，經(jīng)過光電平衡探測(cè)器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)雙通道AD采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。雙通道AD采集卡另一通道采集電光相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。采集的兩路信號(hào)在計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。本發(fā)明的特點(diǎn)是提供一種新的以高精度地獲取同時(shí)目標(biāo)速度和距離信息的方法。
【IPC分類】G01S17/58
【公開號(hào)】CN105629258
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610119151
【發(fā)明人】楊馥, 邱子勝, 張弘揚(yáng), 葉星辰, 詹亞歌, 鐘平, 周鴻穎, 姜萌
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日