CN108761429A - 一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法 - Google Patents

一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法 Download PDF

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张铁犁
张修建
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Abstract

本发明属于几何量测量技术领域，具体涉及一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法。可调谐激光器发出的连续调频激光入射到第一耦合器分成两束激光，第一束激光入射到第二耦合器分为两束光，其中一束入射到光环形器，经光环形器出射的激光照射目标，经目标反射入射至光环形器，经光环形器出射的光形成干涉测量光路的信号光，另一束为干涉测量光路的参考光；干涉测量光路的参考光和干涉测量光路的信号光经第三耦合器合束之后入射到第一探测器形成拍频信号；第一耦合器分出的第二束激光为校正光，入射到第二探测器，飞秒光学频率梳和校正光经第四耦合器合束之后入射到第二探测器形成拍频信号。本发明能够提高激光雷达的测距准确性。

Description

一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法
技术领域
本发明属于几何量测量技术领域，具体涉及一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法。
背景技术
对于线性调频的激光器而言，输出的激光波长是连续线性调制的，由于激光波长与频率的倒数关系，因此频率调制是非线性的。同时频率调谐的误差、噪声等因素的影响，也会造成调频的非线性。调频的非线性会导致频谱的展宽，引入测距误差，是影响激光雷达测距精度的主要因素。
为了消除调制非线性的影响，常用的方法是研究激光器的调制特性，研究激光器的响应函数，计算出得到线性调制所需的非线性输入信号，搭建基于马赫增德尔干涉系统的反馈控制系统。利用探测到的拍频与频率标准进行比较，得到误差信号，误差信号由激光控制器进行处理，分别对激光器的电机、PZT以及注入电流进行控制，得到线性度较好的调制激光。该方法系统结构复杂、控制繁琐、容易受到外界的影响，较难达到很高的控制精度。因此需要设计一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法，提高激光雷达的测距准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法，对调频连续波激光雷达调频非线性进行高精度实时校正，提高激光雷达的测距准确性。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法，可调谐激光器发出的连续调频激光通过光纤入射到第一耦合器，第一耦合器将该激光分成两束激光，其中第一束激光通过光纤入射到第二耦合器，第二耦合器将该激光分为两束光，其中一束入射到光环形器，经该光环形器出射的激光照射目标，经该目标反射入射至光环形器，经该光环形器出射的光形成干涉测量光路的信号光，另一束为干涉测量光路的参考光；干涉测量光路的参考光和干涉测量光路的信号光经第三耦合器合束之后入射到第一探测器，在第一探测器上形成拍频信号；第一耦合器分出的第二束激光为校正光，通过光纤入射到第二探测器，飞秒光学频率梳和校正光经第四耦合器合束之后入射到第二探测器，在第二探测器上形成拍频信号。
数据采集与处理系统实时采集飞秒光学频率梳与可调谐激光器拍频信号，对调频连续波激光雷达调频非线性进行实时校正。
所述的数据采集与处理系统包括数据采集单元和信号处理单元。
本发明所取得的有益效果为：
本发明应用于调频连续波激光雷达中，对调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正，从而消除可调谐激光器调频的非线性对测量结果的影响，提高激光雷达的测距准确性，本发明测量速度快且实时在线校正，校正精度高。
附图说明
图1为系统结构组成图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
图1为系统结构组成图。本发明采用飞秒光学频率梳对调频连续波激光雷达调频非线性进行高精度实时校正，所述调频连续波激光雷达是设置有校正光路的调频连续波激光雷达，它包括干涉测量光路、校正光路和数据采集与处理系统，所述干涉测量光路包括可调谐激光器、第一耦合器、第二耦合器、光环形器、第三耦合器、第一探测器，所述校正光路包括飞秒光学频率梳、第四耦合器、第二探测器，所述的数据采集与处理系统对探测器的信号进行采集处理。
可调谐激光器发出的连续调频激光通过光纤入射到第一耦合器，所述第一耦合器将该激光分成两束激光，其中第一束激光通过光纤入射到第二耦合器，第二耦合器将该激光分为两束光，其中一束入射到光环形器，经该光环形器出射的激光照射目标，经该目标反射入射至光环形器，经该光环形器出射的光形成干涉测量光路的信号光，另一束为干涉测量光路的参考光，所述干涉测量光路的参考光和干涉测量光路的信号光经第三耦合器合束之后入射到第一探测器，在第一探测器上形成拍频信号，第一耦合器分出的第二束激光为校正光，通过光纤入射到第二探测器，飞秒光学频率梳和校正光经第四耦合器合束之后入射到第二探测器，在第二探测器上形成拍频信号。
所述的数据采集与处理系统由数据采集单元、信号处理单元组成，数据采集与处理系统实时采集飞秒光学频率梳与可调谐激光器拍频信号，对调频连续波激光雷达调频非线性进行实时校正。
调频连续波激光雷达在非线性调频的情况下，即调频曲线含有非线性误差，此时需要对其进行校正，通过飞秒光学频率梳技术来校正激光调频的非线性，将飞秒光学频率梳与可调谐激光器进行拍频，对可调谐激光器频率进行实时高精度测量，将拍频后的信号通过数据采集与处理系统进行采集和处理，从而消除可调谐激光器调频的非线性对测量结果的影响。

Claims (3)

1.一种调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法，其特征在于：可调谐激光器发出的连续调频激光通过光纤入射到第一耦合器，第一耦合器将该激光分成两束激光，其中第一束激光通过光纤入射到第二耦合器，第二耦合器将该激光分为两束光，其中一束入射到光环形器，经该光环形器出射的激光照射目标，经该目标反射入射至光环形器，经该光环形器出射的光形成干涉测量光路的信号光，另一束为干涉测量光路的参考光；干涉测量光路的参考光和干涉测量光路的信号光经第三耦合器合束之后入射到第一探测器，在第一探测器上形成拍频信号；第一耦合器分出的第二束激光为校正光，通过光纤入射到第二探测器，飞秒光学频率梳和校正光经第四耦合器合束之后入射到第二探测器，在第二探测器上形成拍频信号。
2.根据权利要求1所述的调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法，其特征在于：数据采集与处理系统实时采集飞秒光学频率梳与可调谐激光器拍频信号，对调频连续波激光雷达调频非线性进行实时校正。
3.根据权利要求2所述的调频连续波激光雷达调频非线性高精度实时校正方法，其特征在于：所述的数据采集与处理系统包括数据采集单元和信号处理单元。
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