一种激光测距光轴一致性动态校准方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及激光测量技术领域，特别是一种激光测距光轴一致性动态校准方法及系统，该激光测距系统包括激光器1、发射光路、接收光路和信号接收处理装置2，光路上设置有激光收发镜头3、第一固定反射镜4、中空反射镜5、FSM反射镜6、压电偏摆台7、窄带滤光片8和接收光学组件9，通过调节发射光路进行预置方式扫描，分析比较得到满足系统收发光轴误差范围要求的回波功率峰值点对应的发射角度，利用压电偏摆台驱动FSM反射镜偏转，控制发射光路沿着功率峰值点对应的角度发射激光，从而保证了激光收发光轴的一致性，解决了激光收发光轴平行度劣化导致的测距系统测量范围和精度急剧下降的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种激光测距光轴一致性动态校准方法及系统
本专利技术涉及激光测量
，特别是一种激光测距光轴一致性动态校准方法及系统。
技术介绍
激光作为信息或能量的载体，在对抗、测量、空间通信和显示等领域得到了广泛应用，在此类激光应用系统中，都涉及对激光传输光路的快速精确调整，调整的精度及速度直接决定了激光系统效能指标能否实现。在远距离激光测距系统中，激光收发光轴的一致性对于测距性能的发挥和测距精度的实现有着重要的影响。由于受远距离环境振动、温度等因素的影响，激光收发光轴平行度在经过一定时间的工作后会发生劣化，超出光轴一致性的允许范围，导致测距系统测量范围和测量精度的急剧下降，需要对其进行定期的返厂调校。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光测距光轴一致性动态校准方法及系统，用以解决光轴平行度发生劣化造成的光轴一致性较差导致的测距系统测量范围和精度急剧下降的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种激光测距光轴一致性动态校准方法，包括以下方法的技术方案：方法方案一：一种激光测距光轴一致性动态校准方法，步骤如下：扫描步骤：以设定步长调节发射光的角度,以设定时间间隔在设定范围内进行扫描；比较步骤：比较得到回波功率峰值点对应的发射光角度；调节步骤：控制发射光使其沿所述回波功率峰值点对应的发射光角度进行发射；根据校准精度要求，减小设定步长，重复所述扫描步骤、比较步骤和调节步骤，直到满足校准精度要求。有益效果是，本方法方案一通过调节发射光进行扫描并得到相应的反射光，通过分析比较得到回波功率峰值点对应的发射光的角度，根据得到的回波功率峰值点的发射光角度，控制调节发射光路，使发射光沿着回波功率峰值点对应的发射光角度进行发射，从而使得发射光与反射光的光轴达到一致，解决了光轴平行度发生劣化造成的光轴一致性较差导致的测距系统测量范围和精度急剧下降的问题。方法方案二：在方法方案一的基础上，所述设定时间间隔为根据发射光重频频率、测距算法和数据解算时间计算得出。方法方案三、方法方案四：分别在方法方案一或方法方案二的基础上，所述设定范围为根据光收发光轴的最大偏差分析得出。本专利技术提供一种激光测距系统，包括以下系统的技术方案：系统方案一：一种激光测距系统，包括发射光路和接收光路，所述发射光路设置有激光器，所述接收光路设置有信号接收处理装置，所述发射光路上还设置有FSM反射镜，所述激光测距系统还包括压电偏摆台，所述压电偏摆台上贴装有所述FSM反射镜，用于控制所述FSM反射镜调节发射光的发射方向。有益效果是，本系统方案一通过设置FSM反射镜和压电偏摆台可以实时、快速、准确地校准激光的收发光轴，免除测距系统定期返厂调校，提高测距机持续工作时间及环境适应性，对测距性能和测距精度的实现提供保障，同时使得小发散角、小接收视场角条件下的远距离测距成为可能，最终实现测距系统的优化。系统方案二：在系统方案一的基础上，沿入射方向依次包括激光收发镜头、第一固定反射镜、第二固定反射镜和接收镜组，所述接收光路的反射光依次通过所述激光收发镜头、所述第一固定反射镜、所述第二固定反射镜和所述接收镜组并由所述信号接收处理装置接收。系统方案三：在系统方案二的基础上，所述第二固定反射镜为中空反射镜，经过所述FSM的发射光依次通过所述中空反射镜的中空部分、所述第一固定反射镜、所述激光收发镜头向外发射。系统方案四、系统方案五：分别在系统方案二或系统方案三的基础上，所述接收镜组中设置有滤光片。系统方案六、系统方案七：分别在系统方案四或系统方案五的基础上，所述滤光片为窄带滤光片。系统方案八、系统方案九、系统方案十：分别在系统方案一、系统方案二或系统方案三的基础上，所述激光器为单光子激光器。附图说明图1是一种激光测距系统的光路光机构型图；图2是一种激光测距光轴一致性动态校准方法的步骤示意图；图3是一种激光测距光轴一致性动态校准方法的原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术提供一种激光测距系统，如图1所示，包括激光器1、发射光路、接收光路和信号接收处理装置2，光路上设置有激光收发镜头3、第一固定反射镜4、第二固定反射镜、FSM反射镜6、压电偏摆台7、窄带滤光片8和接收光学组件9。其中，第二固定反射镜为中空反射镜5；发射光路的发射光从激光器1发射经FSM反射镜6反射，通过中空反射镜5的中空部分，经第一固定反射镜4反射后从激光收发镜头3发出。接收光路的反射光通过激光收发镜头3，经第一固定反射镜4反射至中空反射镜5，经中空反射镜5的反射部反射通过窄带滤光片8和接收光学组件9，最终由信号接收处理装置接收2。上述激光器为单光子激光器，FSM反射镜6的偏转可以通过压电陶瓷驱动压电偏摆台7得以实现，能够动态调整激光的发射光路，用于实现激光收发光轴一致性的校准。利用FSM反射镜6和压电偏摆台7可以实时、快速、准确地校准激光的收发光轴，免除测距系统定期返厂调校，提高测距机持续工作时间及环境适应性，对测距性能和测距精度的实现提供保障，同时，使得小发散角、小接收视场角条件下的远距离测距成为可能，最终实现测距系统的优化。本专利技术提供一种激光测距光轴一致性动态校准方法，如图2所示，该方法步骤如下：S1、以设定步长调节发射光的角度,以设定时间间隔在设定范围内进行扫描。通过压电陶瓷驱动压电偏摆台7控制FSM反射镜6以一定的角度、时间间隔和一定的范围进行偏转，从而达到调节发射光以设定的步长、设定的时间间隔和设定的区域范围进行发射。如图3所示，本专利技术中采用的扫描方式为九点式扫描法，但并不局限于上述方法，只要能够通过设定步长以设定时间间隔在设定范围内进行扫描即可。S2、接收反射光并进行功率比较得到回波功率峰值点。相应的每一次的发射光都对应有反射光，通过接收光路将发射光进行接收，通过信号接收处理装置对接收到的反射光进行功率分析，得到回波功率峰值点，接收的反射光功率最高时，说明通过激光接收场视角反射光功率越高，说明发射光与反射光满足收发光轴的一致性。S3、根据回波功率峰值点的发射光和初始点的发射光的偏差得到光收发光轴偏差。根据图3的校准原理图得到光收发光轴偏差。S4、根据光收发光轴偏差控制调节发射光路。根据光收发光轴的偏差，得到FSM反射镜6角度的偏差，再通过陶瓷驱动控制FSM反射镜6进行偏转，从而控制调节发射光沿着上述回波功率峰值点对应的发射光角度进行发射。经过上述调节，使得FSM反射镜6角度偏差减小，进一步地减小了光收发光轴的偏差，从而完成了光轴一致性的校准。在完成上述步骤后，只要满足校准精度需求，可以直接进入测距，若不满足精准度需求，则还需要以更小设定步长再次进行上述步骤，进一步确认回波功率峰值点。由于远距离测距系统采用高功率、高重频激光器，因此设定的扫描时间间隔与激光重频频率、测距算法、数据解算时间相关；设定的扫描区域范围与激光收发光轴最大偏差相关；最终的校准精度与扫描算法、扫描步长、扫描区域范围、标校时间等因素相关。以上给出了本专利技术涉及的具体实施方式，但本专利技术不局限于所描述的实施方式。在本专利技术给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本专利技术中的相应技术手段基本相同、实现的专利技术目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光测距光轴一致性动态校准方法，其特征在于，步骤如下：扫描步骤：以设定步长调节发射光的角度,以设定时间间隔在设定范围内进行扫描；比较步骤：比较得到回波功率峰值点对应的发射光角度；调节步骤：控制发射光使其沿所述回波功率峰值点对应的发射光角度进行发射；根据校准精度要求，减小设定步长，重复所述扫描步骤、比较步骤和调节步骤，直到满足校准精度要求。

【技术特征摘要】
1.一种激光测距光轴一致性动态校准方法，其特征在于，步骤如下：扫描步骤：以设定步长调节发射光的角度,以设定时间间隔在设定范围内进行扫描；比较步骤：比较得到回波功率峰值点对应的发射光角度；调节步骤：控制发射光使其沿所述回波功率峰值点对应的发射光角度进行发射；根据校准精度要求，减小设定步长，重复所述扫描步骤、比较步骤和调节步骤，直到满足校准精度要求。2.根据权利要求1所述的激光测距光轴一致性动态校准方法，其特征在于，所述设定时间间隔为根据发射光重频频率、测距算法和数据解算时间计算得出。3.根据权利要求1或2所述的激光测距光轴一致性动态校准方法，其特征在于，所述设定范围为根据光收发光轴的最大偏差分析得出。4.一种激光测距系统，包括发射光路和接收光路，所述发射光路设置有激光器，所述接收光路设置有信号接收处理装置，其特征在于，所述发射光路上还设置有FSM反射镜，所述激光测距系统还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈水忠，周研，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41