激光测距方法及应用其的面阵激光成像雷达技术

本发明专利技术涉及一种激光测距方法及应用其的面阵激光成像雷达，其中所述激光测距方法包括：S100，发射经伪随机码调制的激光信号；S200，通过达曼光栅对所述激光信号进行光场调制；S300，捕捉所述激光信号经目标反射后的返回信号，根据所述返回信号计算得出目标距离。所述面阵激光成像雷达基于所述激光测距方法对目标进行测距及成像，通过达曼光栅对激光信号进行阵列调制，同时采用伪随机码对阵列激光进行编码调制，可以有效滤除面阵激光成像雷达的背景噪声，兼顾良好的抗噪性能与成像质量。兼顾良好的抗噪性能与成像质量。兼顾良好的抗噪性能与成像质量。

【技术实现步骤摘要】
激光测距方法及应用其的面阵激光成像雷达


[0001]本专利技术涉及激光测距领域，具体则涉及一种激光测距方法及应用其的面阵激光成像雷达。

技术介绍

[0002]航天器在轨交会对接过程中，为了获取目标卫星对接位置的特征信息，通常使用可见光相机+激光成像雷达的方式进行探测，从而实现目标深度信息和纹理信息的同时获取，进而克服空间逆光及阴影部位近距离信息获取问题。但是由于激光雷达仍然会受到背景光照的影响，造成对接端收虚警率较高，从而影响深度图像的测量精度。一般的面阵成像激光雷达，通常使用泛光照明的方式，即经过匀光后，将光均匀照射到视场内。但是由于匀光器件通常使用的是微透镜阵列或微柱面镜等元器件，所以在探测过程中，回波光的光程差很大，回波光束波前杂乱，导致成像质量急剧下降。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提出一种激光测距方法及应用其的面阵激光成像雷达，以解决目前激光成像受背景噪声影响较大、成像质量低的问题。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种激光测距方法，所述激光测距方法包括：
[0005]S100，发射经伪随机码调制的激光信号；
[0006]S200，通过达曼光栅对所述激光信号进行光场调制；
[0007]S300，捕捉所述激光信号经目标反射后的返回信号，根据所述返回信号计算得出目标距离。
[0008]优选地，在步骤S100之后，以及步骤S200之前，还包括：
[0009]对所述激光信号的偏振态进行检测，若所述激光信号为线偏振光，则将所述激光信号的偏振方向调整至
±
45
°
。
[0010]优选地，在步骤S100之后，以及步骤S200之前，还包括：
[0011]使所述激光信号经过准直扩束器增大所述激光信号的光斑直径。
[0012]优选地，在步骤S200中，调整所述达曼光栅的位置，使所述激光信号入射在所述达曼光栅的中心位置，同时，调整所述达曼光栅的方向，使所述达曼光栅的下边与水平方向平行。
[0013]优选地，在步骤S300中，包括：
[0014]S310，通过双口BRAM对所述返回信号进行双口BRAM叠加；
[0015]S320，对所述双口BRAM叠加的结果进行阈值判别；
[0016]S330，将所述阈值判别的结果与伪随机码的源码按位同或计算；
[0017]S340，根据所述同或计算的结果确定当前返回信号的最大相关性值；
[0018]S350，将所述返回信号整体右移1bit并确定下一位伪随机码的最大相关性值；
[0019]S360，确定整段码元的最大相关性值，并计算得出目标距离。
[0020]优选地，在步骤S310之前还包括对所述返回信号的预处理，对于单位码元长度时间，单端信号出现高电平则将相应时间内电平拉高，单端信号未出现高电平则将相应时间内电平拉低，使得单端信号依次生成码元长度的返回信号。
[0021]优选地，在步骤S310中，所述双口BRAM的地址位顺序为码元的顺序，每当存储第二个接收周期的返回信号时，将相应BRAM地址位的原始数据累加当前接收的码元数值形成新的BRAM地址位数据。
[0022]优选地，在步骤S320之前，将所述返回信号按照像元位置排序，形成每个像元的回波序列；在步骤S320中，按照码元位置，累加所有周期接收的码元为1的个数并求平均值作为阈值，当双口BRAM存满预定的接收周期后按位读出各地址位的数据并与所述阈值比较，大于所述阈值则输出为1，小于所述阈值则输出为0。
[0023]优选地，在步骤S330中，将所述阈值判别的结果按位存入与码元长度等长的寄存器中，并与伪随机码源码寄存器按位同或；
[0024]在步骤S340中，对于每一码元则同或计算结果中1的个数为当前码元的相关性值，依次计算当前返回信号所有码元的相关性值并取其中最大的为当前信号的最大相关性值，同时记录所述最大相关性值对应的码元位置；
[0025]在步骤S360中，目标距离的计算方式为整段码元的最大相关性值所对应的码元位置换算成延迟时间乘二分之一光速。
[0026]第二方面，本专利技术实施例提供一种应用如第一方面中任一项所述的激光测距方法的面阵激光成像雷达，所述面阵激光成像雷达包括：
[0027]激光器，用于发射激光信号；
[0028]激光调制器，用于对所述激光信号进行伪随机码调制；
[0029]准直扩束镜，用于对所述激光信号进行准直扩束；
[0030]达曼光栅，用于对所述激光信号进行光场调制；
[0031]接收望远镜，用于接收所述激光信号经目标反射后的返回信号；
[0032]面阵探测器，用于探测所述返回信号；
[0033]处理单元，用于对所述返回信号进行处理和计算。
[0034]本专利技术实施例使用达曼光栅进行分光，可以通过达曼光栅将一束激光转化为N
×
N阵列的若干束激光，且光束间能量分布差异较小，避免匀光器件的光程差问题，同时，使用伪随机码调制连续激光，将激光振幅进行强度调制，变为强度光场分布为伪随机码的激光脉冲，通过接收被反射的伪随机码与本地码元做同或计算，从而实现背景的滤除，可以有效滤除面阵激光成像雷达的背景噪声，兼顾良好的抗噪性能与成像质量。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术实施例的激光测距方法的流程示意图；
[0037]图2为一般脉冲信号与伪随机码脉冲信号的对比示意图；
[0038]图3为本专利技术实施例的达曼光栅远场光场分布示意图；
[0039]图4为本专利技术实施例的激光测距方法的子流程的流程示意图；
[0040]图5为本专利技术实施例的面阵激光成像雷达的组成示意图；
[0041]图6为本专利技术实施例面阵激光成像雷达激光成像的流程示意图。
具体实施方式
[0042]此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属
中的普通技术人员所知的形式。
[0043]此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本专利技术保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本专利技术并不特别地限定于优选的实施方式。本专利技术的范围由权利要求书所界定。
[0044]如图1所示，是本专利技术实施例的激光测距方法的流程示意图。所述方法包括：
[0045]S100，发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光测距方法，其特征在于，所述激光测距方法包括：S100，发射经伪随机码调制的激光信号；S200，通过达曼光栅对所述激光信号进行光场调制；S300，捕捉所述激光信号经目标反射后的返回信号，根据所述返回信号计算得出目标距离。2.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，在步骤S100之后，以及步骤S200之前，还包括：对所述激光信号的偏振态进行检测，若所述激光信号为线偏振光，则将所述激光信号的偏振方向调整至
±
45
°
。3.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，在步骤S100之后，以及步骤S200之前，还包括：使所述激光信号经过准直扩束器增大所述激光信号的光斑直径。4.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，在步骤S200中，调整所述达曼光栅的位置，使所述激光信号入射在所述达曼光栅的中心位置，同时，调整所述达曼光栅的方向，使所述达曼光栅的下边与水平方向平行。5.根据权利要求1
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4任一项所述的激光测距方法，其特征在于，在步骤S300中，包括：S310，通过双口BRAM对所述返回信号进行双口BRAM叠加；S320，对所述双口BRAM叠加的结果进行阈值判别；S330，将所述阈值判别的结果与伪随机码的源码按位同或计算；S340，根据所述同或计算的结果确定当前返回信号的最大相关性值；S350，将所述返回信号整体右移1bit并确定下一位伪随机码的最大相关性值；S360，确定整段码元的最大相关性值，并计算得出目标距离。6.根据权利要求5所述的激光测距方法，其特征在于，在步骤S310之前还包括对所述返回信号的预处理，对于单位码元长度时间，单端信号出现高电平则将相应时间内电平拉高，单端信号未出现高电平则将相应时间内...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩旭，李志，黄剑斌，蒙波，黄龙飞，庞羽佳，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：