无调制连续激光测距系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种无调制连续激光测距系统，应用于激光测距技术领域，包括：连续激光模块，用于生成具有预设线宽的相同的三路连续激光，该三路连续激光包括第一路连续激光、第二路连续激光和第三路连续激光；收发光学模块，用于利用该第一路连续激光进行目标探测；相干探测模块，用于利用该第二路连续激光与该第一路连续激光照射该目标的回波以对该目标进行相干探测，得到干涉信号；相位测量模块，用于测量该第三路连续激光的原始相位；数据处理模块，用于根据该干涉信号和该原始相位，计算到该目标的距离。本发明专利技术还提供了一种无调制连续激光测距方法，可提高测距精度，降低了对激光源的要求。源的要求。源的要求。

【技术实现步骤摘要】
无调制连续激光测距系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光测距
，尤其涉及一种无调制连续激光测距系统及方法。

技术介绍

[0002]激光测距技术广泛应用于遥感测量、城市测绘、工业自动化和自动驾驶等领域，其具有测量速度快、测距精度高、与被测目标无接触和使用方便等优点，而连续激光测距是其中重要的技术分支。连续激光测距采用连续而非脉冲形式的激光作为发射信号，发射前对连续激光的幅度、相位或者偏振进行调制，利用调制后激光信号的自相关性，检测目标回波与发射间的延时，从而实现获取目标距离。其典型特征是系统的发射端包含激光调制模块，接收端包含对应的激光解调模块(包括硬件或软件实现)。
[0003]由于现有的连续激光测距技术需要对激光进行调制，因此其系统更加复杂。通常需要额外的激光调制器，例如：声光调制器、电光调制器和磁光调制器等。同时，需要额外的射频电路生成调制所需的基带信号。而这些调制器和基带信号的带宽、精度、噪声特性会直接影响激光测距系统的整体性能。因此，通常对这些器件具有较高要求。另外，现有的连续激光测距技术也会对激光源具有较高要求，例如：幅度调制式的连续激光测距要求激光源具有稳定的输出功率和低相对幅度噪声，相位调制式的连续激光测距要求其激光源具有极窄的线宽和极低的相位噪声，偏振调制式的连续激光测距要求激光偏振特性稳定可控。上述问题导致连续激光测距整体性能受到调制器和激光器性能制约，系统复杂、成本高、稳定性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种无调制连续激光测距系统及方法，旨在解决现有技术中连续激光测距系统复杂、稳定性差的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例第一方面提供一种无调制连续激光测距系统，包括：
[0006]连续激光模块，用于生成具有预设线宽的相同的三路连续激光，所述三路连续激光包括第一路连续激光、第二路连续激光和第三路连续激光；
[0007]收发光学模块，用于利用所述第一路连续激光进行目标探测；
[0008]相干探测模块，用于利用所述第二路连续激光与所述第一路连续激光照射目标的回波以进行相干探测，得到干涉信号；
[0009]相位测量模块，用于测量所述第三路连续激光的原始相位；
[0010]数据处理模块，用于根据所述干涉信号和所述原始相位，计算到所述目标的距离。
[0011]在一实施例中，所述预设线宽的量级在MHz至GHz之间。
[0012]在一实施例中，所述测量所述第三路连续激光的原始相位包括：
[0013]将所述第三路连续激光分为两路；
[0014]将所述两路所述第三路连续激光中的一路经过预设时长的延时，得到延时连续激
光；
[0015]将所述延时连续激光与所述两路所述第三路连续激光中的另一路进行混频，得到混频信号；
[0016]将所述混频信号进行光电探测，并对相位进行积分，得到所述连续激光的原始相位。
[0017]在一实施例中，所述根据所述干涉信号和所述原始相位，计算到所述目标的距离包括：
[0018]对所述原始相位进行时移，得到时移后的相位，所述时移后的相位与所述第二路连续激光的相位在时间上对齐；
[0019]利用所述时移后的相位，构建补偿信号；
[0020]将所述干涉信号与所述补偿信号相乘，得到补偿后的信号；
[0021]利用所述原始相位，构建发射复制信号；
[0022]基于所述发射复制信号和所述干涉信号，计算所述输出信号；
[0023]基于所述输出信号，得到所述距离。
[0024]在一实施例中，所述基于所述发射复制信号和所述干涉信号，计算所述输出信号包括：
[0025]对所述发射复制信号进行时间反褶，得到时间反褶后的发射复制信号；
[0026]将所述时间反褶后的发射复制信号取复共轭，得到时域匹配滤波器；
[0027]计算所述时域匹配滤波器的傅里叶变换，得到频域匹配滤波器；
[0028]利用所述频域匹配滤波器，对所述干涉信号进行匹配滤波，得到所述输出信号。
[0029]在一实施例中，所述基于所述发射复制信号和所述干涉信号，计算所述输出信号包括：
[0030]计算所述发射复制信号的傅里叶变换结果；
[0031]对所述傅里叶变换结果取复共轭，得到频域匹配滤波器；
[0032]利用所述频域匹配滤波器，对所述干涉信号进行匹配滤波，得到所述输出信号。
[0033]在一实施例中，所述基于所述发射复制信号和所述干涉信号，计算所述输出信号包括：
[0034]对所述发射复制信号进行时间反褶，得到时间反褶后的发射复制信号；
[0035]将所述时间反褶后的发射复制信号取复共轭，得到时域匹配滤波器；
[0036]计算所述时域匹配滤波器和所述干涉信号的卷积，得到所述输出信号。
[0037]在一实施例中，所述基于所述发射复制信号和所述干涉信号，计算所述输出信号包括：
[0038]计算所述干涉信号与所述发射复制信号的互相关函数，得到所述输出信号。
[0039]在一实施例中，所述时移的长度为所述连续激光模块到所述相干测量模块的光路延时。
[0040]本专利技术实施例第二方面提供一种无调制连续激光测距方法，包括：
[0041]生成具有预设线宽的相同的三路连续激光，所述三路连续激光包括第一路连续激光、第二路连续激光和第三路连续激光；
[0042]利用所述第一路连续激光进行目标探测；
[0043]利用所述第二路连续激光与所述第一路连续激光照射目标的回波以对所述目标进行相干探测，得到干涉信号；
[0044]测量所述第三路连续激光的原始相位；
[0045]根据所述干涉信号和所述原始相位，计算到所述目标的距离。
[0046]从上述本专利技术实施例可知，本专利技术提供的无调制连续激光测距系统及方法，采用激光自身的相位抖动作为测距系统中天然的调制，避免了在测距系统中使用额外的激光调制器件，简化了激光测距系统。同时，激光自身的相位抖动，即线宽通常很容易达到MHz甚至GHz量级，这样一方面可以使得激光测距具有更大的等效调制带宽，提高测距精度；另一方面避免了采用极窄线宽的单频激光器，降低了对激光源的要求。
附图说明
[0047]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，下面将对实施例或现有技术描述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。
[0048]图1为本专利技术一实施例提供的无调制连续激光测距系统的结构示意图；
[0049]图2为本专利技术一实施例提供的无调制连续激光测距方法的流程示意图。
具体实施方式
[0050]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无调制连续激光测距系统，其特征在于，包括：连续激光模块，用于生成具有预设线宽的相同的三路连续激光，所述三路连续激光包括第一路连续激光、第二路连续激光和第三路连续激光；收发光学模块，用于利用所述第一路连续激光进行目标探测；相干探测模块，用于利用所述第二路连续激光与所述第一路连续激光照射所述目标的回波以对所述目标进行相干探测，得到干涉信号；相位测量模块，用于测量所述第三路连续激光的原始相位；数据处理模块，用于根据所述干涉信号和所述原始相位，计算到所述目标的距离。2.根据权利要求1所述的无调制连续激光测距系统，其特征在于，所述预设线宽的量级在MHz至GHz之间。3.根据权利要求1所述的无调制连续激光测距系统，其特征在于，所述测量所述第三路连续激光的原始相位包括：将所述第三路连续激光分为两路；将所述两路所述第三路连续激光中的一路经过预设时长的延时，得到延时连续激光；将所述延时连续激光与所述两路所述第三路连续激光中的另一路进行混频，得到混频信号；将所述混频信号进行光电探测，并对相位进行积分，得到所述连续激光的原始相位。4.根据权利要求3所述的无调制连续激光测距系统，其特征在于，所述根据所述干涉信号和所述原始相位，计算到所述目标的距离包括：对所述原始相位进行时移，得到时移后的相位，所述时移后的相位与所述第二路连续激光的相位在时间上对齐；利用所述时移后的相位，构建补偿信号；将所述干涉信号与所述补偿信号相乘，得到补偿后的信号；利用所述原始相位，构建发射复制信号；基于所述发射复制信号和所述干涉信号，计算所述输出信号；基于所述输出信号，得到所述距离。5.根据权利要求4所述的无调制连续激光测距系统，其特征在于，所述基于所述发射复制信号和所述干涉信号，计算所述输出信号包括：对所述发射复制信号进行时间反褶，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：默迪，王然，柯常军，林苗，甘男，王佩斯，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：