CN103064075A - 激光雷达杂光抑制角测试方法 - Google Patents

Abstract

激光雷达杂光抑制角测试方法，该试验方法可以在实验室利用太阳模拟器模拟太阳光进行测试；通过调节光学平面镜的方向可以让太阳模拟器发出的太阳光反射到任意位置，灵活的控制了太阳光的入射角度，克服了试验室空间环境条件的限制，另外可以利用敏感器自身测出阳光入射角度，可以使试验减少大量其它辅助测量设备和试验人员，节省了试验成本，实现方便，操作简单，可以应用到各类光学敏感器的杂光抑制角测试试验。

Description

激光雷达杂光抑制角测试方法

技术领域

本发明涉及一种光学敏感器杂光抑制角测试的方法。

背景技术

交会对接敏感器激光雷达的研制为交会对接关键相对测量设备之一，作为一种光学测量设备，在空间使用中对直接入射的太阳光及其合作目标周围其它材料反射的太阳杂光的干扰比较敏感，因此需要对其杂光抑制能力进行测试。为了尽可能真实全面的获得激光雷达杂光抑制性能，根据激光雷达距离、角度的测量性能指标，需要满足两个试验条件，即足够强的阳光强度(大于0.8个太阳常数)和的较大的测试环境空间(合作目标和雷达的相对距离大于10m)。目前对室内、室外各种光学敏感器杂光抑制角测试方法的缺陷在于：1)室外直接利用太阳光测试空间宽广但强度很难满足要求，而且由于太阳光的入射角度不能控制导致试验不好操作；2)室内直接利用太阳模拟器测试，太阳光强度可以但是很难到装有太阳模拟器的大空间环境；3)另外不管在室内和室外，激光雷达测量角和杂光的入射角关系也难以获得。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种进行激光雷达杂光抑制角测试的方法，克服了试验室试验空间条件受限制和入射角不好控制的缺点，试验方法简单，节省了大量试验时间和成本。

本发明的技术解决方案是：激光雷达杂光抑制角测试方法，步骤如下：

1)采用太阳模拟器作为杂光干扰源，在太阳模拟器出射光线的光斑中心线上选取一点P，将雷达合作目标的测量中心放置在P点，利用激光雷达测量出P点在激光雷达本体坐标系下的方位角α1和俯仰角β1；

2)将光学平面镜放置到P点，调整光学平面镜的反射角度使太阳模拟器出射的光线经光学平面镜反射至激光雷达；

3)将雷达合作目标放到光学平面镜的旁边，保证雷达合作目标能够被激光雷达跟踪，并且雷达合作目标不遮挡太阳模拟器出射的光线；用激光雷达跟踪雷达合作目标；

4)向光学平面镜方向移动雷达合作目标，直至激光雷达不能跟踪雷达合作目标；记录此时雷达合作目标的位置为T点，并利用激光雷达测量出T点在激光雷达本体坐标系下的方位角α2和俯仰角β2；

5)根据步骤1)、步骤2)中求得的P点、T点的方位角和俯仰角，得到激光雷达的杂光抑制角θ＝arcos(cos(β2-β1)·cos(α2-α1))。

所述太阳模拟器出射光太阳常数大于0.8。

所述的光学平面镜反射率大于0.95。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)使用太阳模拟器随时可以进行试验，不受天气的影响，并可以灵活控制太阳光的入射角度；

(2)由于利用激光雷达自身性能测出太阳光的入射角，可以使试验减少大量其它辅助测量设备和试验人员，节省了试验成本；

(3)由于利用激光雷达自身性能实时测出太阳光入射角比利用其他辅助设备测量更加简单方便，故试验时间大量缩短。

附图说明

图1为本发明激光雷达杂光抑制角测试示意图；

图2为本发明激光雷达测量角度示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明中所使用的器件由太阳模拟器1、雷达合作目标3、光学平面镜4、激光雷达6组成，太阳光线作为干扰光源由太阳模拟器输出，经过光学平面镜反射后反射至激光雷达6；试验中要求光学平面镜4反射率大于0.95。所述的激光雷达6的工作原理及具体使用可参见：《空间交会对接测量技术及工程应用》(主编：张淑琴、副主编：王忠贵、冉隆燧，中国宇航出版社)。

实施例：

1)首先测出图1中光学平面镜4摆放位置P点在相对激光雷达6的角度：P点在太阳模拟器1光斑中心线上，首先将雷达合作目标3放在该位置，测量中心和P点重合，利用激光雷达6测量出P点在激光雷达6本体坐标系下的方位角α1和俯仰角β1。

2)然后用光学平面镜4放到P点，调整光学平面镜4的反射角度使得太阳光线射向激光雷达6。

3)接着将雷达合作目标3放到光学平面镜4的一侧，让激光雷达6跟踪雷达合作目标3；

4)向光学平面镜4方向移动雷达合作目标3，直至激光雷达6不能跟踪雷达合作目标3，利用激光雷达6测量出此刻位置在激光雷达6本体坐标系下的方位角α2和俯仰角β2；

5)根据步骤1)、步骤2)中求得的方位角和俯仰角，得到激光雷达6的杂光抑制角θ＝arcos(cos(β2-β1)·cos(α2-α1))。

上述激光雷达6的杂光抑制角θ的计算过程如图2所示，坐标系OXYZ为激光雷达本体坐标系，P′点、T′点分别为P点、T点在平面XOY的投影。α1为∠POP′，β1为∠XOP′，α2为∠TOT′，β2为∠XOT′；根据角度关系可以推算出θ＝arcos(cos(β2-β1)·cos(α2-α1))，该θ角即为激光雷达6的杂光抑制角。

本发明未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.激光雷达杂光抑制角测试方法，其特征在于步骤如下：

1)采用太阳模拟器(1)作为杂光干扰源，在太阳模拟器(1)出射光线的光斑中心线上选取一点P，将雷达合作目标(3)的测量中心放置在P点，利用激光雷达(6)测量出P点在激光雷达(6)本体坐标系下的方位角α1和俯仰角β1；

2)将光学平面镜(4)放置到P点，调整光学平面镜(4)的反射角度使太阳模拟器(1)出射的光线经光学平面镜(4)反射至激光雷达(6)；

3)将雷达合作目标(3)放到光学平面镜(4)的旁边，保证雷达合作目标(3)能够被激光雷达(6)跟踪，并且雷达合作目标(3)不遮挡太阳模拟器(1)出射的光线；用激光雷达(6)跟踪雷达合作目标(3)；

4)向光学平面镜(4)方向移动雷达合作目标(3)，直至激光雷达(6)不能跟踪雷达合作目标(3)；记录此时雷达合作目标(3)的位置为T点，并利用激光雷达(6)测量出T点在激光雷达(6)本体坐标系下的方位角α2和俯仰角β2；

5)根据步骤1)、步骤2)中求得的P点、T点的方位角和俯仰角，得到激光雷达(6)的杂光抑制角θ＝arcos(cos(β2-β1)·cos(α2-α1))。

2.根据权利要求1所述的激光雷达杂光抑制角测试方法，其特征在于：所述太阳模拟器(1)出射光太阳常数大于0.8。

3.根据权利要求1所述的激光雷达杂光抑制角测试方法，其特征在于：所述的光学平面镜(4)反射率大于0.95。

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