一种双模激光成像系统及成像方法技术方案

技术编号:15254334 阅读:151 留言:0更新日期:2017-05-02 20:35
本发明专利技术公开了一种双模激光成像系统及成像方法。该系统包括激光光源、分光器、激光处理模块、激光分束模块、本振开关、回波信号接收模块、探测器、混频模块、及信号处理模块。本发明专利技术提供的双模激光成像系统的能够在探测目标与激光雷达处于不同的模式时,通过本振开关使双模激光成像系统在直接探测和相干探测之间切换,不仅具有在近距离处成像快、分辨率高、实现简单等优点,而且还具有在远距离利用相干探测高灵敏度目标距离的能力,与实际应用中远距离需要获取尽可能远的单点作用距离,近距离需要获取目标多点距离信息利于目标识别相符合。

Dual mode laser imaging system and imaging method

The invention discloses a dual mode laser imaging system and an imaging method. The system comprises a laser light source, a light splitter, a laser processing module, a laser beam splitting module, a local vibration switch, an echo signal receiving module, a detector, a mixing module and a signal processing module. Dual laser imaging system provided by the invention can be in different patterns in target detection and laser radar, the dual laser imaging system in direct detection and coherent detection switch between the vibration switch, not only has the advantages of fast imaging in the near range, high resolution and easy realization, but also has the ability of coherent detection the high sensitivity of target distance at a distance using single point distance to get as far as possible and practical application of long distance, close to get more information from the target for target recognition is consistent.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光雷达领域,特别涉及一种双模激光成像系统及成像方法
技术介绍
现有的可见光和红外成像只有目标的二维图像而没有距离信息,而且可见光和红外成像设备的性能分别受光照条件和目标温度特性的影响。现有的单一模式的切片选通式激光成像雷达、多狭缝条纹管激光成像雷达、连续波调制激光成像雷达、增益调制激光成像雷达,激光远程测距仪,只具有近距离对目标进行三维成像或远距离测量目标距离中一者的功能,与实际应用中即需要在远距离获取尽可能远的作用距离,又需要在近距离获取目标高分辨率距离信息利于目标识别的需求不匹配。
技术实现思路
为了与实际应用中远距离需要获取尽可能远的单点作用距离,近距离需要获取目标多点距离信息利于目标识别相符合,本专利技术提供了一种双模激光成像系统及成像方法。本专利技术提供的双模激光成像系统,包括激光光源、分光器、激光处理模块、激光分束模块、本振开关、回波信号接收模块、探测器、混频模块、及信号处理模块:所述激光光源,用于产生种子源;所述分光器,用于将所述种子源分成两路,一路发射至激光处理模块,一路作为本振信号发射至本振开关;所述激光处理模块,用于对所述种子源进行调制、放大和整形处理;所述激光分束模块,用于将经过调制、放大和整形处理后的种子源分成多路子光束后发射至待探测目标;所述本振开关,用于在所述探测目标与激光雷达处于远距离模式下,输出所述本振信号到混频模块;在所述探测目标与激光雷达处于近距离模式下,禁止输出所述本振信号到混频模块;所述回波信号接收模块,用于接收待探测目标反射的各路回波信号,并输出至所述混频模块;所述混频模块,用于在接收到所述本振信号时,将所述各路回波信号与所述本振信号进行混频处理,得到混频后的各路回波信号并输出至所述探测器;在未接收到所述本振信号时,直接将所述各路回波信号输出至所述探测器;所述探测器,用于分别对经过混频处理或未经过混频处理的各路回波信号进行光电转换、整形和放大处理后输出至信号处理模块;所述信号处理模块,用于根据经过混频、光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标的距离信息,或根据经过光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标各点的距离像。本专利技术提供的双模激光成像系统的成像方法,包括以下步骤:产生种子源并分成两路,对其中一路种子源进行调制、放大和整形处理,将另一路种子源作为本振信号;将经过调制、放大和整形处理后的种子源分成多路子光束后发射至待探测目标;接收待探测目标反射的各路回波信号;在所述探测目标与激光雷达处于远距离模式下,将所述各路回波信号与所述本振信号进行混频处理,得到混频后的各路回波信号,将混频后的各路回波信号进行光电转换、整形和放大处理,并根据经过混频、光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标的距离信息;在所述探测目标与激光雷达处于近距离模式下,直接将所述各路回波信号进行光电转换、整形和放大处理,并根据经过光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标各点的距离像。本专利技术的有益效果如下:本专利技术能够在探测目标与激光雷达处于不同的模式时,使双模激光成像系统在直接探测和相干探测之间切换,不仅具有在近距离处成像快、分辨率高、实现简单等优点,而且还具有在远距离利用相干探测高灵敏度目标距离的能力,与实际应用中远距离需要获取尽可能远的单点作用距离,近距离需要获取目标多点距离信息利于目标识别相符合。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述,为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明图1是本专利技术装置实施例双模激光成像系统的结构示意图;图2是本专利技术装置实施例实例1双模激光成像系统的结构示意图;图3是本专利技术方法实施例双模激光成像系统的成像方法的流程图。具体实施方式为了与实际应用中远距离需要获取尽可能远的单点作用距离,近距离需要获取目标多点距离信息利于目标识别相符合,在航天探测着陆器降落在星球表面的过程中以及激光雷达对目标的识别过程中,更高效安全、更简单可靠着落在星球表面和完成目标识别。本专利技术提供了一种双模激光成像系统及成像方法,以下结合附图以及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不限定本专利技术。根据本专利技术的装置实施例,提供了一种双模激光成像系统,图1是本专利技术装置实施例双模激光成像系统的结构示意图,如图1所示,根据本专利技术装置实施例的双模激光成像系统包括包括激光光源10、分光器11、激光处理模块12、激光分束模块13、本振开关14、回波信号接收模块15、混频模块16、探测器17、及信号处理模块18;以下对本专利技术实施例的各个模块进行详细的说明。具体的,所述激光光源,用于产生种子源。更加具体的,所述激光光源采用脉冲激光器。所述分光器,用于将所述种子源分成两路,一路发射至激光处理模块,一路作为本振信号发射至本振开关。具体的,所述激光处理模块,用于对所述种子源进行调制、放大和整形处理。更加具体的,所述激光处理模块包括调制器、放大器和整形器;所述调制器,用于所述种子源进行调制处理;所述放大器,用于对调制后的种子源进行放大处理;所述整形器,用于对放大后的种子源进行整形处理。具体的,所述激光分束模块,用于将经过调制、放大和整形处理后的种子源分成多路子光束后发射至待探测目标。更加具体的,所述激光分束模块采用衍射分光系统,优选为高效延伸分光系统。在本专利技术装置实施例中,所述探测器采用阵列APD(雪崩光电二极管),包括N×N个探测单元;对应的,所述激光分束模块具体用于,将经过调制、放大和整形处理后的种子源分成N×N个子光束后发射至待探测目标。具体的,所述本振开关,用于在所述探测目标与激光雷达处于远距离模式下,输出所述本振信号到混频模块;在所述探测目标与激光雷达处于近距离模式下,禁止输出所述本振信号到混频模块。具体的,所述回波信号接收模块,用于接收待探测目标反射的各路回波信号。更加具体的,所述回波信号接收模块为激光接收镜头,所述激光接收镜头可以为单口径镜头。具体的,所述混频模块,用于在接收到所述本振信号时,将所述各路回波信号与所述本振信号进行混频处理,得到混频后的各路回波信号并输出至所述探测器;在未接收到所述本振信号时,直接将所述各路回波信号输出至所述探测器。具体的,所述探测器,用于分别对经过混频处理或未经过混频处理的各路回波信号进行光电转换、整形和放大处理后输出至信号处理模块。在本专利技术中,要调整回波信号接收模块、探测器、激光分束模块的位置,使得每个子光束经过待探测目标反射后能返回到相应的探测器单元。具体的,所述信号处理模块,用于根据经过混频、光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标的距离信息,或根据经过光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标各点的距离像。更加具体的,所述信号处理模块具体用于,对经过混频、光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号进行分段频域处理,找出频谱最大时的信号段的延时,根据频谱最大时的信号段的延时得到待探测目标的距离信息;对经过光电转换、整形和放大处理后的回波信号进行时域分析,并与设定的阈值进行比较,达到或者超过阈值时产生脉冲信号,根据脉冲信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双模激光成像系统,应用于激光雷达,其特征在于,包括激光光源、分光器、激光处理模块、激光分束模块、本振开关、回波信号接收模块、混频模块、探测器、及信号处理模块:所述激光光源,用于产生种子源;所述分光器,用于将所述种子源分成两路,一路发射至激光处理模块,一路作为本振信号发射至本振开关;所述激光处理模块,用于对所述种子源进行调制、放大和整形处理;所述激光分束模块,用于将经过调制、放大和整形处理后的种子源分成多路子光束后发射至待探测目标;所述本振开关,用于在所述探测目标与激光雷达处于远距离模式下,输出所述本振信号到混频模块;在所述探测目标与激光雷达处于近距离模式下,禁止输出所述本振信号到混频模块;所述回波信号接收模块,用于接收待探测目标反射的各路回波信号,并输出至所述混频模块;所述混频模块,用于在接收到所述本振信号时,将所述各路回波信号与所述本振信号进行混频处理,得到混频后的各路回波信号并输出至所述探测器;在未接收到所述本振信号时,直接将所述各路回波信号输出至所述探测器;所述探测器,用于分别对经过混频处理或未经过混频处理的各路回波信号进行光电转换、整形和放大处理后输出至信号处理模块;所述信号处理模块,用于根据经过混频、光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标的距离信息,或根据经过光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标各点的距离像。...

【技术特征摘要】
1.一种双模激光成像系统,应用于激光雷达,其特征在于,包括激光光源、分光器、激光处理模块、激光分束模块、本振开关、回波信号接收模块、混频模块、探测器、及信号处理模块:所述激光光源,用于产生种子源;所述分光器,用于将所述种子源分成两路,一路发射至激光处理模块,一路作为本振信号发射至本振开关;所述激光处理模块,用于对所述种子源进行调制、放大和整形处理;所述激光分束模块,用于将经过调制、放大和整形处理后的种子源分成多路子光束后发射至待探测目标;所述本振开关,用于在所述探测目标与激光雷达处于远距离模式下,输出所述本振信号到混频模块;在所述探测目标与激光雷达处于近距离模式下,禁止输出所述本振信号到混频模块;所述回波信号接收模块,用于接收待探测目标反射的各路回波信号,并输出至所述混频模块;所述混频模块,用于在接收到所述本振信号时,将所述各路回波信号与所述本振信号进行混频处理,得到混频后的各路回波信号并输出至所述探测器;在未接收到所述本振信号时,直接将所述各路回波信号输出至所述探测器;所述探测器,用于分别对经过混频处理或未经过混频处理的各路回波信号进行光电转换、整形和放大处理后输出至信号处理模块;所述信号处理模块,用于根据经过混频、光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标的距离信息,或根据经过光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号得到待探测目标各点的距离像。2.如权利要求1所述的双模激光成像系统,其特征在于,所述激光处理模块包括调制器、放大器和整形器;所述调制器,用于所述种子源进行调制处理;所述放大器,用于对调制后的种子源进行放大处理;所述整形器,用于对放大后的种子源进行整形处理。3.如权利要求1所述的双模激光成像系统,其特征在于,所述探测器采用阵列雪崩光电二极管APD,所述阵列APD包括N×N个探测单元;所述激光分束模块具体用于,将经过调制、放大和整形处理后的种子源分成N×N个子光束后发射至待探测目标。4.如权利要求1所述的双模激光成像系统,其特征在于,所述信号处理模块具体用于,对经过混频、光电转换、整形和放大处理后的各路回波信号进行分段频域处理,找出频谱最大时的信号段的延时,根据频谱最大时的信号段的延时得到待探测目标的距离信息;对经过光电转换、整形和放...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘波陈念江眭晓林曹昌东颜子恒赵娟莹吴姿妍
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第十一研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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