一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置及其测距方法制造方法及图纸

本发明专利技术是一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置及其测距方法。本发明专利技术在相位激光测距系统的待测目标处设置协作端，能够将测量光光强放大后照射回测量端，改善远距离测距光强衰减造成测距精度不高的问题。协作端探测粗测尺信号并以差频调制的方式调制激光器；协作端通过差频解调方法探测精测尺信号，后通过混频复原精测尺信号并调制协作端激光器，实现了对测量光强的放大。该发明专利技术方法与装置打破了探测器带宽、调制带宽对测尺频率的限制，使协作式相位激光测距技术能够兼顾大范围和高精度的测距要求，可实现数十万千米的测量范围并达到亚毫米甚至微米级的测量精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置及其测距方法


[0001]本专利技术涉及绝对距离激光测量
，是一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置及其测距方法。

技术介绍

[0002]激光测距技术以其高测量精度、强抗干扰能力、高时空及垂直分辨率等优点，被广泛应用于大型装备制造、航天器深空导航、交会对接以及分布式编队卫星等领域，已成为航空航天、重大科学装置与国民经济发展研究中不可或缺的关键技术。随着科学技术的发展，尤其航空航天技术的突飞猛进，对测量技术的测量范围、测量精度、稳定性提出了更高的性能要求。近年来，针对空间物理探测研究任务，采用编队小卫星对空间中复杂的物理过程进行协同探测成为研究热点，如美国NASA的GRACE
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FO卫星、NMP ST
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5计划、欧空局的Proba
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3卫星、德国的Gemini卫星等编队卫星中小卫星之间的间距从几百米到几十千米，且对其距离的测量精度要求达到毫米、亚毫米甚至数十微米量级。而在空间引力波探测研究中，星间轨道游离引起的最大臂长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置，其特征是：所述装置包括：测量端和协作端，测量端包括多频率发生模块、激光调制模块、测量端光路和光信号接收及处理模块，多频率发生模块产生三路输出，其中两路输入到激光调制模块对激光进行调制，另一路输入到光信号处理与接收模块，激光调制模块的输出光输入到测量端光路，测量端光路的两路输出光分别为测量光和参考光信号输入到测量端光信号接收及处理模块进行测相。2.根据权利要求1所述的一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置，其特征是：所述多频率发生模块包括一号晶振、二号晶振、三号晶振、一号锁相倍频电路、二号锁相倍频电路、三号锁相倍频电路、四号锁相倍频电路、一号至五号放大电路、一号功率合成器和二号功率合成器；一号晶振的输出端连接到一号锁相倍频电路的输入端，经过一号放大电路；一号晶振的输出信号连接到二号锁相倍频电路的输入端，并经过二号放大电路，二号晶振的输出端连接到三号放大电路的输入端，三号晶振的输出信号连接到三号锁相倍频电路的输入端，并经过四号放大电路；三号晶振的输出信号连接到四号锁相倍频电路的输入端，并经过五号放大电路；一号放大电路的输出端和五号放大电路的输出端分别输入到一号功率合成器的两个输入端，一号功率合成器的输出端连接到一号电光调制器的输入端作为驱动信号，二号功率合成器的输出端连接到二号电光调制器的输入端作为驱动信号，二号放大电路(14)的输出端连接到三号电光调制器和四号电光调制器的输入端作为驱动信号。3.根据权利要求2所述的一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置，其特征是：激光调制模块包括激光器、一号电光调制器、二号电光调制器、一号双路分光光纤和二号双路分光光纤；激光器的输出连接到一号双路分路光纤被分成两路，一号双路分路光纤的一路输出端连接到一号电光调制器的输入端，另一路输出端连接到二号电光调制器的输入端，一号电光调制器和二号光电调制器的输出端分别连接到二号双路分路光纤的两个输入端，二号双路分路光纤的输出端连接到测量光路的输入端。4.根据权利要求3所述的一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置，其特征是：所述测量光路包括一号准直器、二号准直器、三号准直器、分光镜和扩束镜组；二号双路分路光纤的输出端连接到一号准直器的输入端，一号准直器的输出端连接到分光镜，分光镜的一路输出作为参考光连接到二号准直器的输入端，二号准直器的输出端连接到光信号接收及处理模块的一个输入端，分光镜的另一路输出连接到扩束镜组的输入端，扩束镜组的输出端连接到协作端光路的输入，协作端光路的输出经过扩束镜组连接到分光镜的输入端，分光镜的输出端连接到三号准直镜的输入端作为测量光，三号准直镜的输出端到光信号接收及处理模块的另一个输入端。5.根据权利要求4所述的一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置，其特征是：所述光信号接收及处理模块包括由三号双路分光光纤、四号双路分光光纤、三号电光调制器、四号电光调制器、一号至四号光电探测器、六号至九号放大电路、一号至四号滤波电路和高精度测相板卡；测量光路的一个输出端作为参考光与三号双路分光光纤的输入端连接后并被分成两路，三号双路分光光纤的一个输出端连接到三号电光调制器的输入端，三号电光调制器的输入端连接到一号光电探测器的输入端，一号光电探测器的输出端、六号放大电路和一号滤波电路依次连接，一号滤波电路的输出端连接到高精度测相
板卡，三号双路分光光纤的另一个输出端连接到二号光电探测器的输入端后，依次经过七号放大电路和二号滤波电路后连接到高精度测相板卡；测量光路的另一个输出端作为测量光与四号双路分路光纤的输入端连接并被分成两路，四号双路分路光纤的其中一路输出端连接到四号电光调制器的输入端，四号电光调制器的输出端、三号光电探测器、八号放大电路和三号滤波电路依次连接，三号滤波电路的输出端连接到高精度测相板卡；四号双路分路光纤的另一路输出端连接到四号光电探测器的输入端，并依次经过九号放大电路和四号滤波电路连接到高精度测相板卡。6.根据权利要求5所述的一种基于粗精测尺差频调制与解调的协作式相位激光测距装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏兴，李婧，胡鹏程，邢旭，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：