一種基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)發(fā)射的電磁波同目標(biāo)相互作用后被調(diào)制，因此，回波信號包含目標(biāo)特征信息。通過信號處理技術(shù)，即可得到目標(biāo)的距離、速度等信息。
[0003]雙頻激光是一種把激光雷達(dá)和無線電雷達(dá)結(jié)合起來，用雙頻激光作為探測媒介，無線電雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行信號處理的光載微波激光雷達(dá)技術(shù)。現(xiàn)有的雙頻激光大部分是由單一激光器產(chǎn)生兩束偏振方向垂直的激光，最后合成拍頻信號。目前也有利用聲光調(diào)制器進(jìn)行移頻產(chǎn)生兩束偏振方向相同的激光再合成拍頻信號的實(shí)現(xiàn)方式。但是上述方案均大多用于測速。沒有將測距和測速進(jìn)行有機(jī)的整合。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置，能夠?qū)y距和測速進(jìn)行有機(jī)的整合，利用雙頻激光進(jìn)行目標(biāo)速度和距離的雙重探測，工作效率高。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置，包括:激光器、第一分束器、聲光調(diào)制器、第一耦合器、光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)、望遠(yuǎn)系統(tǒng)、第二分束器、第二耦合器、第一光電探測器、第一帶通濾波器、第二光電探測器、第二帶通濾波器、測速模塊、測距模塊和控制模塊；
[0007]激光器產(chǎn)生頻率為Ui的出射激光輸出至第一分束器；
[0008]第一分束器的兩路分束輸出端中，一路經(jīng)由聲光調(diào)制器連接第一親合器的第一輸入端，另一路直接接入第一耦合器的第二輸入端；聲光調(diào)制器用于對進(jìn)入的激光進(jìn)行移頻，得到移頻后頻率為《i+?si的激光；控制模塊連接聲光調(diào)制器，用于控制聲光調(diào)制器的移頻頻率ω3?;
[0009]第一耦合器將進(jìn)入的兩路激光合束成雙頻激光，再分束為Α、B兩路；其中，B路進(jìn)入第二分束器分束為a、b兩路；其中a路作為雙頻本振激光輸入到第二親合器的第一輸入端，b路作為雙頻參考激光進(jìn)入第二光電探測器，A路作為探測光經(jīng)光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)和望遠(yuǎn)系統(tǒng)直接作用于目標(biāo)進(jìn)行探測；
[0010]光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)將探測光經(jīng)目標(biāo)反射并由望遠(yuǎn)系統(tǒng)再次接收之后形成的回波激光傳遞至第二耦合器的第二輸入端；第二耦合器對輸入的雙頻本振激光和回波激光進(jìn)行混頻后傳輸至第一光電探測器；
[0011]第一光電探測器將探測到的雙頻本振激光與回波激光的相干信號經(jīng)由第一帶通濾波器傳輸至測速模塊和測距模塊；第二光電探測器將探測到的雙頻參考激光經(jīng)由第二帶通濾波器傳輸至測距模塊；
[0012]測速模塊利用所述相干信號解算目標(biāo)速度信息；
[0013]測距模塊利用所述相干信號和雙頻參考激光解算出相位信息后，利用不同移頻頻率《si對應(yīng)的相位信息解算目標(biāo)距離信息。
[0014]優(yōu)選地，所述測速模塊和所述測距模塊在DSP中實(shí)現(xiàn)。
[0015]有益效果:
[0016]本實(shí)用新型將測距和測速進(jìn)行有機(jī)的整合，利用雙頻激光進(jìn)行目標(biāo)速度和距離的雙重探測，探測時(shí)采用相干探測技術(shù)，利用差頻解算出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，具有抗干擾能力強(qiáng)、探測準(zhǔn)確度高及等優(yōu)點(diǎn)。多組雙頻激光可以獲得若干個(gè)差頻測尺，繼而得到目標(biāo)距離，解算速度快。而且，測距和測速可以采用同一套設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
[0017]本實(shí)用新型雙頻激光的產(chǎn)生是通過聲光調(diào)制器的移頻，而不是常規(guī)使用的兩束正交的激光信號，使得雙頻激光產(chǎn)生過程更加容易和便于控制頻移量。
[0018]本實(shí)用新型對測速和測距進(jìn)行的有機(jī)整合，使得整個(gè)裝置所用器件少，結(jié)構(gòu)緊湊，裝置體積小。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021]本實(shí)用新型提供了一種基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置，如圖1所示，其包括激光器1、第一分束器2、聲光調(diào)制器3、第一親合器4、光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)5、望遠(yuǎn)系統(tǒng)6、第二分束器7、第二耦合器8、第一光電探測器9、第一帶通濾波器10、第二光電探測器11、第二帶通濾波器12、測速模塊13、測距模塊14和控制模塊15。測速模塊13和測距模塊14可以采用DSP來實(shí)現(xiàn)，而且可以利用一塊DSP來實(shí)現(xiàn)。
[0022]上述組成部件的連接關(guān)系是:
[0023]激光器I的輸出端連接第一分束器2的輸入端，第一分束器2的一個(gè)輸出端通過聲光調(diào)制器3連第一親合器4的第一輸入端，第一分束器2的另一個(gè)輸出端直接連第一親合器4的第二輸入端。第一親合器4的一個(gè)輸出端連第二分束器7的輸入端。第二分束器7的其中一個(gè)輸出端連第二耦合器8的第一輸入端。第一耦合器4的另一個(gè)輸出端連光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)5的待輸出信號輸入端，光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)5的收發(fā)端連望遠(yuǎn)系統(tǒng)7 ;光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)5的回波信號輸出端連第二親合器8的第二輸入端。
[0024]第二耦合器8的輸出端經(jīng)由第一光電探測器9接入第一帶通濾波器10，第一帶通濾波器10的輸出端連接測速模塊13和測距模塊14。第二分束器7的另一個(gè)輸出端經(jīng)由第二光電探測器11接入第二帶通濾波器12，第二帶通濾波器12的輸出端連接測距模塊14。控制模塊15連接聲光調(diào)制器3上的微波源?？刂颇K15還可以進(jìn)一步連接測速模塊13和測距模塊14。
[0025]該裝置的工作原理為:
[0026]激光器I產(chǎn)生頻率為ω ^勺出射激光輸出至第一分束器2。
[0027]第一分束器2將進(jìn)入的激光進(jìn)行分束，其中一束進(jìn)入聲光調(diào)制器3，由聲光調(diào)制器3進(jìn)行移頻，得到移頻后頻率為《i+cosi的激光，然后輸出至第一耦合器4 ;另一束直接輸出至第一耦合器4。在第一耦合器4中將不移頻的激光和移頻的激光合束成頻率為Qsi的雙頻激光。其中，聲光調(diào)制器3的移頻頻率《si由控制模塊進(jìn)行控制，具體來說是控制模塊連接聲光調(diào)制器3上的微波源，通過微波源頻率控制實(shí)現(xiàn)聲光調(diào)制器出光頻移的調(diào)制。
[0028]第一耦合器4合束得到的雙頻激光分束為A、B兩路；其中，B路進(jìn)入第二分束器7分束為a、b兩路；其中a路作為雙頻本振激光輸入到第二耦合器8的第一輸入端，b路作為雙頻參考激光進(jìn)入第二光電探測器11，A路，作為探測光經(jīng)光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)5和望遠(yuǎn)系統(tǒng)6，直接作用于目標(biāo)16進(jìn)行探測。
[0029]探測光經(jīng)目標(biāo)反射并由望遠(yuǎn)系統(tǒng)6再次接收，通過光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)5后，得到回波激光。回波激光和雙頻本振激光a在第二耦合器8內(nèi)進(jìn)行混頻后進(jìn)入第一光電探測器9，得到雙頻本振激光與回波激光的相干信號。相干信號經(jīng)由第一帶通濾波器10濾除雜波分量后傳輸至測速模塊13和測距模塊14。第二光電探測器11將探測到的雙頻參考激光b經(jīng)由第二帶通濾波器12濾除雜波分量后傳輸至測距模塊14。
[0030]測速時(shí)，測速模塊13利用接收到的相干信號解算目標(biāo)速度信息。
[0031]測距時(shí)，測距模塊14利用接收到的相干信號以及雙頻參考激光b解算出相位信息存儲(chǔ)；控制模塊15改變聲光調(diào)制器3的移頻頻率Qsi，重復(fù)上述過程，每一次改變均計(jì)算出一個(gè)相位信息，利用多次計(jì)算得到的相位信息，解算出目標(biāo)距離信息。其中，控制模塊15可以根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔改變頻移量《si，也可以是測距模塊14在計(jì)算出一次相位信息后，通知控制模塊15改變頻移量cosi。
[0032]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是利用了雙頻激光信號來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測，這種技術(shù)同時(shí)具備了微波雷達(dá)與激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)一空間分辨率高，探測距離遠(yuǎn)；利用若干組雙頻信號進(jìn)行相位測距，量程遠(yuǎn)，精度高；系統(tǒng)集成了測速與測距功能，結(jié)構(gòu)緊湊，工作效率高，可實(shí)現(xiàn)高精度的測距和測速。
[0033]綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置，其特征在于，包括:激光器(I)、第一分束器(2)、聲光調(diào)制器(3)、第一耦合器(4)、光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)(5)、望遠(yuǎn)系統(tǒng)(6)、第二分束器(7)、第二耦合器(8)、第一光電探測器(9)、第一帶通濾波器(10)、第二光電探測器(11)、第二帶通濾波器(12)、測速模塊(13)、測距模塊(14)和控制模塊(15); 激光器(I)產(chǎn)生頻率為^^的出射激光輸出至第一分束器(2); 第一分束器(2)的兩路分束輸出端中，一路經(jīng)由聲光調(diào)制器(3)連接第一耦合器(4)的第一輸入端，另一路直接接入第一耦合器(4)的第二輸入端；聲光調(diào)制器(3)用于對進(jìn)入的激光進(jìn)行移頻，得到移頻后頻率為《i+?si的激光；控制模塊(15)連接聲光調(diào)制器(3)，用于控制聲光調(diào)制器(3)的移頻頻率《si; 第一耦合器(4)將進(jìn)入的兩路激光合束成雙頻激光，再分束為A、B兩路；其中，B路進(jìn)入第二分束器(7)分束為a、b兩路；其中a路作為雙頻本振激光輸入到第二耦合器(8)的第一輸入端，b路作為雙頻參考激光進(jìn)入第二光電探測器(11)，A路作為探測光經(jīng)光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)(5)和望遠(yuǎn)系統(tǒng)(6)直接作用于目標(biāo)(16)進(jìn)行探測； 光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)(5)將探測光經(jīng)目標(biāo)(16)反射并由望遠(yuǎn)系統(tǒng)(6)再次接收之后形成的回波激光傳遞至第二耦合器(8)的第二輸入端；第二耦合器(8)對輸入的雙頻本振激光和回波激光進(jìn)行混頻后傳輸至第一光電探測器(9); 第一光電探測器(9)將探測到的雙頻本振激光與回波激光的相干信號經(jīng)由第一帶通濾波器(10)傳輸至測速模塊(13)和測距模塊(14);第二光電探測器(11)將探測到的雙頻參考激光經(jīng)由第二帶通濾波器(12)傳輸至測距模塊(14); 測速模塊(13)利用所述相干信號解算目標(biāo)速度信息； 測距模塊(14)利用所述相干信號和雙頻參考激光解算出相位信息后，利用不同移頻頻率《si對應(yīng)的相位信息解算目標(biāo)距離信息。2.如權(quán)利要求1所述的基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置，其特征在于，所述測速模塊(13)和所述測距模塊(14)在DSP中實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于雙頻激光的目標(biāo)探測裝置，能夠?qū)y距和測速進(jìn)行有機(jī)的整合，利用雙頻激光進(jìn)行目標(biāo)速度和距離的雙重探測。該裝置包括：激光器、第一分束器、聲光調(diào)制器、第一耦合器、光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)、望遠(yuǎn)系統(tǒng)、第二分束器、第二耦合器、第一光電探測器、第一帶通濾波器、第二光電探測器、第二帶通濾波器、測速模塊、測距模塊和控制模塊；本實(shí)用新型利用聲光調(diào)制器產(chǎn)生雙頻激光，實(shí)現(xiàn)測速。同時(shí)控制模塊改變聲光調(diào)制器的移頻頻率，產(chǎn)生不同的雙頻激光，從而形成不同的差頻測尺，以實(shí)現(xiàn)測距。
【IPC分類】G01S17/58, G01S17/88
【公開號】CN204719233
【申請?zhí)枴緾N201520424341
【發(fā)明人】張海洋, 張德華, 鄭征, 趙長明, 楊蘇輝
【申請人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月18日