基于飞行时间计数的太赫兹波测距方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请涉及一种基于飞行时间计数的太赫兹波测距方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：利用发射前端将准直太赫兹波束以特定发散角向目标辐射，经目标反射产生太赫兹回波；利用太赫兹探测器对太赫兹回波进行收集探测，输出电响应信号；利用滤波器与前置电压放大器对响应电信号进行滤波放大；利用恒比鉴相器分别对同步电信号和放大信号上升沿的恒定电压值进行触发，得到计时开始信号和计时结束信号；利用时间数字转换器对计时开始信号和计时结束信号在半导体逻辑门中的时延进行测量，得到时间差值；对时间差值在测量时间内进行计数统计，根据太赫兹脉冲飞行时间计算目标距离。采用本方法能够提高测距精度。距离。采用本方法能够提高测距精度。距离。采用本方法能够提高测距精度。

【技术实现步骤摘要】
基于飞行时间计数的太赫兹波测距方法、装置及设备


[0001]本申请涉及太赫兹雷达测距领域，特别是涉及一种基于飞行时间计数的太赫兹波测距方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]太赫兹(THz)波指的是频率在0.1
‑
10THz(波长在30μm
‑
3mm)的电磁波，其频段位于电磁频谱中的微波和红外光之间，处于微观光子学与宏观电子学的过渡区域。太赫兹雷达具有带宽大、分辨率高、多普勒敏感、抗干扰等独特优势，是目标探测与识别领域的重要发展方向，在多个领域具有广阔的应用前景。
[0003]在利用太赫兹脉冲进行测距时，由于常规电子学方式难以在1THz以上的高频段获得大功率输出，因此通常采用光学方式产生太赫兹脉冲。目前太赫兹波飞行时间测距法的测距精度主要受限于太赫兹波的检测以及飞行时间的测量精度等因素。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高测距精度的基于飞行时间计数的太赫兹波测距方法、装置、计算机设备和存储介质。
[0005]一种基于飞行时间计数的太赫兹波测距方法，所述方法包括：
[0006]通过调制电源对QCL进行电调制持续发射太赫兹脉冲，并输出同步电信号；
[0007]对太赫兹脉冲空间波束整形，得到准直太赫兹波束；
[0008]利用发射前端将准直太赫兹波束以特定发散角向目标辐射，经目标反射产生太赫兹回波；发射前端包含离轴抛物面镜和反射镜；
[0009]利用太赫兹探测器对太赫兹回波进行收集探测，输出电响应信号；
[0010]通过滤波器和前置电压放大器对太赫兹探测器输出的电响应信号进行滤波放大，得到放大信号；
[0011]利用恒比鉴相器分别对同步电信号和放大信号上升沿的恒定电压值进行触发，得到计时开始信号和计时结束信号；
[0012]利用时间数字转换器对计时开始信号和计时结束信号在半导体逻辑门中的时延进行测量，得到时间差值；
[0013]通过计数器对时间差值在测量时间内进行时域积累计数统计，得到太赫兹脉冲飞行时间的统计分布图，从统计分布图读取太赫兹脉冲飞行时间；
[0014]根据太赫兹脉冲飞行时间计算目标距离。
[0015]在其中一个实施例中，通过调制电源对QCL进行电调制持续发射太赫兹脉冲，并输出同步电信号，包括：通过调制电源为QCL供电并对发射脉冲进行调制，使QCL发射特定重复频率与脉冲宽度的太赫兹脉冲，并输出一路同步电信号。
[0016]在其中一个实施例中，获取特定发散角的步骤，包括：根据准直太赫兹波束的光斑半径与发射前端中离轴抛物面镜的焦距，计算得到特定发散角。
[0017]在其中一个实施例中，通过滤波器和前置电压放大器对太赫兹探测器输出的电响应信号进行滤波放大，得到放大信号，包括：
[0018]通过滤波器对太赫兹探测器输出的电响应信号进行滤波，得到滤波信号；滤波器的频率范围覆盖调制电源的频率；利用前置电压放大器对滤波信号进行放大，得到放大信号；其中，放大倍数g满足V
t
＜g
×
V
f
＜1.5V
t
，V
f
为带通滤波器滤波后输出的脉冲电压，V
t
为恒比鉴相器的触发电压。
[0019]在其中一个实施例中，根据太赫兹脉冲飞行时间计算目标距离，包括：根据初始太赫兹脉冲飞行时间和太赫兹脉冲飞行时间进行距离计算，得到目标至发射前端的距离。
[0020]在其中一个实施例中，根据初始太赫兹脉冲飞行时间和太赫兹脉冲飞行时间进行距离计算，得到目标至发射前端的距离，包括：
[0021]L＝c
×
(t
‑
t1)/2
[0022]其中，L为目标至发射前端的距离，c为光速，t为太赫兹脉冲飞行时间，t1为初始太赫兹脉冲飞行时间。
[0023]在其中一个实施例中，在根据太赫兹脉冲飞行时间计算目标距离之前，还包括：将太赫兹探测器与发射前端近距离对准，得到不放置目标时的初始太赫兹脉冲飞行时间。
[0024]一种基于飞行时间计数的太赫兹波测距装置，所述装置包括：
[0025]发射模块，用于通过调制电源对QCL进行电调制持续发射太赫兹脉冲，并输出同步电信号；对太赫兹脉冲空间波束整形，得到准直太赫兹波束；利用发射前端将准直太赫兹波束以特定发散角向目标辐射，经目标反射产生太赫兹回波；发射前端包含离轴抛物面镜和反射镜；
[0026]接收模块，用于利用太赫兹探测器对太赫兹回波进行收集探测，输出电响应信号；
[0027]滤波放大模块，用于通过滤波器和前置电压放大器对太赫兹探测器输出的电响应信号进行滤波放大，得到放大信号；
[0028]信号处理模块，用于利用恒比鉴相器对同步电信号和放大信号上升沿的恒定电压值进行触发，得到计时开始信号和计时结束信号；
[0029]飞行时间计数模块，用于利用时间数字转换器对计时开始信号和计时结束信号在半导体逻辑门中的时延进行测量，得到时间差值；通过计数器对时间差值在测量时间内进行时域积累计数统计，得到太赫兹脉冲飞行时间的统计分布图，从统计分布图获取太赫兹脉冲飞行时间；根据太赫兹脉冲飞行时间计算目标距离。
[0030]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0031]通过调制电源对QCL进行电调制持续发射太赫兹脉冲，并输出同步电信号；
[0032]对太赫兹脉冲空间波束整形，得到准直太赫兹波束；
[0033]利用发射前端将准直太赫兹波束以特定发散角向目标辐射，经目标反射产生太赫兹回波；发射前端包含离轴抛物面镜和反射镜；
[0034]利用太赫兹探测器对太赫兹回波进行收集探测，输出电响应信号；
[0035]通过滤波器和前置电压放大器对太赫兹探测器输出的电响应信号进行滤波放大，得到放大信号；
[0036]利用恒比鉴相器对同步电信号和放大信号上升沿的恒定电压值进行触发，得到计
时开始信号和计时结束信号；
[0037]利用时间数字转换器对计时开始信号和计时结束信号在半导体逻辑门中的时延进行测量，得到时间差值；
[0038]通过计数器对时间差值在测量时间内进行时域积累计数统计，得到太赫兹脉冲飞行时间的统计分布图，从统计分布图读取太赫兹脉冲飞行时间；
[0039]根据太赫兹脉冲飞行时间计算目标距离。
[0040]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0041]通过调制电源对QCL进行电调制持续发射太赫兹脉冲，并输出同步电信号；
[0042]对太赫兹脉冲空间波束整形，得到准直太赫兹波束；
[0043]利用发射前端将准直太赫兹波束以特定发散角向目标辐射，经目标反射产生太赫兹回波；发射前端包含离轴抛物面镜和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行时间计数的太赫兹波测距方法，其特征在于，所述方法包括：通过调制电源对QCL进行电调制持续发射太赫兹脉冲，并输出同步电信号；对所述太赫兹脉冲空间波束整形，得到准直太赫兹波束；利用发射前端将所述准直太赫兹波束以特定发散角向目标辐射，经所述目标反射产生太赫兹回波；所述发射前端包含离轴抛物面镜和反射镜；利用太赫兹探测器对所述太赫兹回波进行收集探测，输出电响应信号；通过滤波器和前置电压放大器对所述太赫兹探测器输出的电响应信号进行滤波放大，得到放大信号；利用恒比鉴相器对所述同步电信号和放大信号上升沿的恒定电压值进行触发，得到计时开始信号和计时结束信号；利用时间数字转换器对所述计时开始信号和计时结束信号在半导体逻辑门中的时延进行测量，得到时间差值；通过计数器对所述时间差值在测量时间内进行时域积累计数统计，得到太赫兹脉冲飞行时间的统计分布图，从所述统计分布图读取太赫兹脉冲飞行时间根据所述太赫兹脉冲飞行时间计算目标距离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过调制电源对QCL进行电调制持续发射太赫兹脉冲，并输出同步电信号，包括：通过调制电源为QCL供电并对发射脉冲进行调制，使QCL发射特定重复频率与脉冲宽度的太赫兹脉冲，并输出一路同步电信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取太赫兹波束发散角的步骤，包括：根据所述准直太赫兹波束的光斑半径与所述发射前端中离轴抛物面镜的焦距，获得太赫兹波束发散角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过滤波器和前置电压放大器对所述太赫兹探测器输出的电响应信号进行滤波放大，得到放大信号，包括：通过滤波器对所述太赫兹探测器输出的电响应信号进行滤波，得到滤波信号；所述滤波器的频率范围覆盖所述调制电源的调制频率；利用所述前置电压放大器对所述滤波信号进行放大，得到放大信号；其中，放大倍数g满足V
t
＜g
×
V
f
＜1.5V
t
，V
f
为带通滤波器滤波后输出的脉冲电压，V
t
为恒比鉴相器的触发电压。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：易俊，刘康，王宏强，罗成高，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：