安装在航天器用于深空探测的曝光式激光三维成像雷达制造技术

本发明专利技术涉及及航天器空间光电测量与感知技术领域，尤其涉及一种安装在航天器用于深空探测的曝光式激光三维成像雷达。该曝光式激光三维成像雷达的激光器通过准直隔离器发出脉冲激光到达被测目标表面，接收望远系统接收被测目标的回波信号后，将光信号引入盖革焦平面组件实现光电转化，由读出电路读出数据，经数据传输线缆实时传回到处理部进行数据处理，完成被测目标表面的三维形貌测绘，实现成像作用距离大、成像精度高、成像时间短，满足深空探测轻小型化应用需求。轻小型化应用需求。轻小型化应用需求。

【技术实现步骤摘要】
安装在航天器用于深空探测的曝光式激光三维成像雷达


[0001]本专利技术涉及航天器空间光电测量与感知
，尤其涉及一种安装在航天器用于深空探测的曝光式激光三维成像雷达。

技术介绍

[0002]随着激光三维成像技术的快速发展，激光三维成像在航天重大工程任务中的应用愈加普遍，激光三维成像技术在航天器空间交会对接、空间态势感知、碎片监测、空间在轨操控、地外天体着陆、深空探测等领域将发挥重要作用。
[0003]NASA研制的MEMS扫描式激光三维成像雷达采用了MEMS扫描镜，其体积重量很小，在扫描速度上具有较高的技术优势，由于MEMS扫描镜的镜面尺寸较小，接收光学系统孔径受限，其作用距离也受限，此外，镜面尺寸小导致激光出射光斑较小，使得激光发散角较大，图像分辨率精度受到限制，成像时间0.1秒，但作用距离仅40米(参考技术文件：Barry L.Stann,Jeff F.Dammann,Mark Del Giorno，etal.Integration and demonstration of MEMS
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安装在航天器用于深空探测的曝光式激光三维成像雷达，其特征在于，包括处理部和探头部；所述处理部包括电源板、处理板、FPGA板、总线板和激光器，所述电源板、处理板、FPGA板、总线板和激光器之间信号连接；所述探头部包括光束扩束器、准直隔离器、接收望远系统、盖革焦平面组件、读出电路以及驱动与温控电路，所述光束扩束器、准直隔离器、接收望远系统、盖革焦平面组件、读出电路以及驱动与温控电路安装于探头壳体上；其中，所述电源板提供一次电输入接口，一次电经过所述电源板转换后经所述总线板为所述处理板、FPGA板和激光器提供所需的二次电源输入，经电缆为所述探头部提供所需的二次电源输入；所述FPGA板控制所述探头部成像和激光器，所述激光器根据所述FPGA板的指令发出激光脉冲，所述FPGA板能够给所述驱动与温控电路下达曝光成像指令，所述驱动与温控电路接收曝光成像指令，并与所述驱动与温控电路完成信号同步；所述处理板用于接收所述探头部传递并经所述FPGA板预处理后的三维数据、存储，并对获取的三维数据进行处理，获取被测目标的三维形貌，同时与外部通讯；所述准直隔离器通过光纤与所述激光器相连，所述激光器发出的激光脉冲经所述准直隔离器准直后到达所述光束扩束器，经所述光束扩束器扩束后到达被测目标，经所述被测目标反射后进入所述接收望远系统，所述盖革焦平面组件接收来自接收望远系统收集的光学能量；所述读出电路采用片上锁相环电路实现每个单元的计时操作，当探测信号产生时，所述读出电路的单元电路通过阈值检测，在每个距离开关结尾处，单元不能敏感雪崩信号来记录中止计数值，屏蔽距离门外无效的雪崩事件；所述驱动与温控电路用于驱动所述盖革焦平面组件，控制所述盖革焦平面组件的温度，所需的电源由所述电源板经电缆的二次电源提供。2.根据权利要求1所述的曝光式激光三维成像雷达，其特征在于：所述接收望远系统的视场与所述光束扩束器的视场相等。3.根据权利要求1或2所述的曝光式激光三维成像雷达，其特征在于：所述光束扩束器的扩束视场为20
°×
20
°
。4.根据权利要求3所述的曝光式激光三维成像雷达，其特征在于：所述接收望远系统的焦距为35.72mm，弥散斑不大于25μm，光学效率不低于85％，前端设置有窄带滤光片，中心波长与激光脉冲的波长一致。5.根据权利要求4所述的曝光式激光三维成像雷达，其特征在于：所述激光脉冲中心波长为1064
±
2nm，峰值功率不小于60kW，重复频率5kHz～20kHz之间可调，脉冲宽度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林，王立，朱飞虎，邓楼楼，张运方，郭绍刚，田启航，郑璇，史广青，郑岩，尹路，张恒康，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：