本发明专利技术公开了一种激光雷达测距的装置，其特征在于，该装置包括：信号预产生模块(10)，用于产生参考光脉冲信号E1(t)、编码光脉冲信号E2(t)和探测光脉冲信号E3(t)；读光源模块(20)，用于产生读啁啾光信号ED(t)。信号收发模块(30)，用于发送巴克码光信号Eb(t)，接收巴克码回波光信号Eb(t-τd)，τd为巴克码光信号的收发延时；中央处理模块(40)，用于使所述参考光脉冲信号E1(t)与所述编码光脉冲信号E2(t)相干产生光谱光栅，探测光脉冲信号E3(t)与所述光谱光栅相互作用产生巴克码光信号Eb(t)；用于记录巴克码光信号Eb(t)与接收到的巴克码回波光信号Eb(t-τd)的功率谱信息Pτ(ω)，用所述读啁啾光信号ED(t)读出所述功率谱信息Pτ(ω)。本发明专利技术解决了现有雷达测距系统中存在的处理信号带宽低，测距精度低的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达测距的装置和方法
本专利技术涉及雷达通信技术，特别涉及一种激光雷达的测距装置和方法。
技术介绍
激光雷达是在光电福射探测和传统雷达基础上发展起来的主动成像技术。它在延用电磁雷达测距原理的基础上，采用探测波长更短的光波作为探测光源,相对于微波雷达和毫米波具有更高的空间分辨率，可实现目标轮廓达毫米量级的高分辨率空间成像；光波能够穿透伪装网、树叶等遮蔽物，实现“簇叶”下目标探测。因此，激光雷达在末端制导、激光主动寻的、伪装下的装甲车辆探测、行星探测器自动登陆和飞行器防撞等领域有着广阔的应用。激光雷达探测光束发散角通常为几十毫弧度，只有恰好在激光探测光路上才能被干扰和监听，相对于传统雷达具有更强的空间抗干扰能力和保密性，展现了良好的军事应用前景。正是由于激光雷达具有高距离分辨率，并且抗干扰能力强，与微波雷达相比较，其体积更小，重量更轻，这些都是激光雷达独一无二的特点，因此激光雷达成为一项持续发展的技术，在军事领域有着极其重要的用途，各国的军方都对其予以极大关注。激光雷达测距时是向目标发送一束很细的激光，经目标发送后由光电探测器接收，计时器测定激光束往返运行时间，即可算出被测距离。激光采用脉冲发送方式，测距精度最高可达0.15m。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有雷达测距系统中存在的处理信号带宽低，测距精度低的问题。本专利技术的技术方案是提供了一种激光雷达测距的装置，其特征在于，该装置包括：信号预产生模块，用于产生参考光脉冲信号E1(t)、编码光脉冲信号E2(t)和探测光脉冲信号E3(t)；读光源模块，用于产生读啁啾光信号ED(t)。信号收发模块，用于发送巴克码光信号Eb(t)，接收巴克码回波光信号Eb(t-τd)，τd为巴克码光信号的收发延时；中央处理模块，用于使所述参考光脉冲信号E1(t)与所述编码光脉冲信号E2(t)相干产生光谱光栅，探测光脉冲信号E3(t)与所述光谱光栅相互作用产生巴克码光信号Eb(t)；用于记录巴克码光信号Eb(t)与接收到的巴克码回波光信号Eb(t-τd)的功率谱信息Pτ(ω)，用所述读啁啾光信号ED(t)读出所述功率谱信息Pτ(ω)；信号后处理模块，探测所述功率谱信息Pτ(ω)，对所述功率谱信息Pτ(ω)进行FFT变换后得到所述巴克码信号的收发延时τd，由所述收发延时τd得出待测目标的距离R。其中，中央处理模块分别与信号预产生模块，读光源模块，信号收发模块和信号后处理模块相连接。进一步地，所述信号产生模块(10)包括：第一激光器，用于产生第一光束和第六光束；第一分束器；第一放大器；第一声光调制器和第一任意信号发生器，用于产生所述参考光脉冲信号E1(t)和探测光脉冲信号E3(t)；第一反射镜；第二放大器；第二声光调制器和第二任意信号发生器，用于产生编码光脉冲信号E2(t)；第二反射镜；第三反射镜。进一步地，所述读光源模块包括：第二激光器，用于产生第十二光束；第三声光调制器和第三任意信号发生器，用于产生所述读啁啾光信号ED(t)。进一步地，所述信号收发模块包括：第二分束器；第三放大器；发送光学系统，用于发送所述巴克码光信号Eb(t)；第四放大器；第四反射镜；第五反射镜；接收光学系统，用于接收所述巴克码回波光信号Eb(t-τd)；第五放大器；第六反射镜。进一步地，所述中央处理模块包括：烧孔晶体材料，用于使所述参考光脉冲信号E1(t)和所述编码光脉冲信号E2(t)相干产生所述光谱光栅，所述探测光脉冲信号E3(t)入射到所述烧孔晶体材料会产生所述巴克码光信号Eb(t)，还用于记录巴克码光信号Eb(t)与接收到的巴克码回波光信号Eb(t-τd)的功率谱信息Pτ(ω)；光栅声光调制器，用于滤除掉所述参考光脉冲信号E1(t)，所述编码光脉冲信号E2(t)和所述探测光脉冲信号E3(t)，只允许所述巴克码光信号Eb(t)通过；第一凸透镜；第二凸透镜。进一步地，所述信号后处理模块包括：光电探测器，用于探测所述功率谱信息Pτ(ω)；信号后处理系统，对所述功率谱信息Pτ(ω)进行FFT变换后得到所述巴克码信号的收发延时τd，由所述收发延时τd得出待测目标的距离R。本专利技术解决了现有雷达测距系统中存在的处理信号带宽低，测距精度低的问题。附图说明图1为本专利技术所述的测距激光雷达的装置图。图2为本专利技术所述的测距激光雷达的模块图。图3为本专利技术所述的信号产生模块的装置图。图4为本专利技术所述的材料模块的装置图。图5为本专利技术所述的信号收发模块的装置图。图6为本专利技术所述的读光源模块的装置图。图7为本专利技术所述的信号处理模块的装置图。图8为本专利技术实施例中信号的时序图。图9为本专利技术所述的测距激光雷达的测距方法流程图图10为本专利技术实例中产生的巴克码信号Eb(t)的时域图形。图11为本专利技术实例中巴克码收发信号的相关函数。其中，10-信号预产生模块，101-第一激光器，102-第一分束器，103-第一放大器，104-第一声光调制器，105-第一任意信号发生器，106-第一反射镜，107-第二放大器，108-第二声光调制器,109-第二任意信号发生器，110-第二反射镜，111-第三反射镜；20-读光源模块，201-第二激光器，202-第三声光调制器，203-第三任意信号发生器；30-信号收发模块，301-第二分束器，302-第三放大器，303-发送光学系统，304-第四放大器，305-第四反射镜，306-第五反射镜，307-接收光学系统，308-第五放大器；309-第六反射镜；40-中央处理模块，401-烧孔晶体材料，402-光栅声光调制器，403-第一凸透镜，404-第二凸透镜；50-信号后处理模块，501-光电探测器，502-信号处理系统。具体实施方式以下将参照图1-9对本专利技术的具体实施方式进行说明。本专利技术实施例提供了一种测距激光雷达的装置，如图1和图2所示，本专利技术实施例中激光雷达测距的装置包括：信号预产生模块10，读光源模块20，信号收发模块30，中央处理模块40，信号处理模块50，其中，中央处理模块20分别与信号预产生模块10，读光源模块20，信号收发模块30，信号处理模块50相连接，信号预产生模块10产生的参考光脉冲信号E1(t)，编码光脉冲信号E2(t)和探测光脉冲信号E3(t)发送到中央处理模块40中产生巴克码光信号Eb(t)，产生的巴克码光信号Eb(t)发送到信号收发模块30；信号收发模块将30接收到巴克码回波光信号Eb(t-τd)发送到中央处理模块40；读光源模块20产生的读啁啾光信号ED(t)发送到中央处理模块40得到含有功率谱信息Pτ(ω)的信号；将含有功率谱信息Pτ(ω)的信号发送到信号处理模块50，可以计算出待测目标的距离。信号产生模块10具体装置如图3所示，具体包括：第一激光器101，用于产生第一光束0001和第六光束0006；第一分束器102；第一放大器103；第一声光调制器104和第一任意信号发生器105，分别用于将所述第二光束0002和所述第六光束0006调制为第三光束0003和第七光束0007，即参考光脉冲信号E1(t)和探测光脉冲信号E3(t)；第一反射镜106；第二放大器107；第二声光调制器108和第二任意信号发生器109，用于产生编码光脉冲信号E2(t)，即第五光束0005；第二反射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光雷达测距的装置，其特征在于，该装置包括包括包括：信号预产生模块(10)，用于产生参考光脉冲信号E1(t)、编码光脉冲信号E2(t)和探测光脉冲信号E3(t)；读光源模块(20)，用于产生读啁啾光信号ED(t)；信号收发模块(30)，用于发送巴克码光信号Eb(t)，接收巴克码回波光信号Eb(t‑τd)，τd为巴克码光信号的收发延时；中央处理模块(40)，用于使所述参考光脉冲信号E1(t)与所述编码光脉冲信号E2(t)相干产生光谱光栅，探测光脉冲信号E3(t)与所述光谱光栅相互作用产生巴克码光信号Eb(t)；用于记录巴克码光信号Eb(t)与接收到的巴克码回波光信号Eb(t‑τd)的功率谱信息Pτ(ω)，用所述读啁啾光信号ED(t)读出所述功率谱信息Pτ(ω)；信号后处理模块(50)，探测所述功率谱信息Pτ(ω)，对所述功率谱信息Pτ(ω)进行FFT变换后得到所述巴克码信号的收发延时τd，由所述收发延时τd得出待测目标的距离R；其中，中央处理模块(40)分别与信号预产生模块(10)、读光源模块(20)、信号收发模块(30)和信号后处理模块(50)相连接。
【技术特征摘要】
1.一种激光雷达测距的装置，其特征在于，该装置包括：信号预产生模块(10)，用于产生参考光脉冲信号E1(t)、编码光脉冲信号E2(t)和探测光脉冲信号E3(t)；读光源模块(20)，用于产生读啁啾光信号ED(t)；信号收发模块(30)，用于发送巴克码光信号Eb(t)，接收巴克码回波光信号Eb(t-τd)，τd为巴克码光信号的收发延时；中央处理模块(40)，用于使所述参考光脉冲信号E1(t)与所述编码光脉冲信号E2(t)相干产生光谱光栅，探测光脉冲信号E3(t)与所述光谱光栅相互作用产生巴克码光信号Eb(t)；用于记录巴克码光信号Eb(t)与接收到的巴克码回波光信号Eb(t-τd)的功率谱信息Pτ(ω)，用所述读啁啾光信号ED(t)读出所述功率谱信息Pτ(ω)；信号后处理模块(50)，探测所述功率谱信息Pτ(ω)，对所述功率谱信息Pτ(ω)进行FFT变换后得到所述巴克码信号的收发延时τd，由所述收发延时τd得出待测目标的距离R；其中，中央处理模块(40)分别与信号预产生模块(10)、读光源模块(20)、信号收发模块(30)和信号后处理模块(50)相连接。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号预产生模块(10)包括：第一激光器(101)，用于产生第一光束(0001)和第六光束(0006)；第一分束器(102)；第一放大器(103)；第一声光调制器(104)和第一任意信号发生器(105)，用于产生所述参考光脉冲信号E1(t)和探测光脉冲信号E3(t)；第一反射镜(106)；第二放大器(107)；第二声光调制器(108)和第二任意信号发生器(109)，用于产生编码光脉冲信号E2(t)；第二反射镜(110),第三反射镜(111),用于改变第五光束(0005)的传输路径，...
【专利技术属性】
技术研发人员：马秀荣，王松，梁裕卿，单云龙，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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