CN108761472B - 一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，包括计算机终端，伺服电机控制终端，伺服电机，联轴器，镜架，45°反射镜，挡板等组件。系统延时地靶测定时，激光束45°入射至45°反射镜，大部分激光经45°反射镜反射至挡板，部分微弱透过45°镜达到地靶测定装置，实现系统延时测量。目标测距时，计算机终端发送指令给伺服电机控制终端，控制伺服电机、联轴器，将镜架上45°反射镜移开。本发明采用45°反射镜实现地靶测量时激光功率衰减，达到地靶与目标测量的自控切换，并可调节45°反射镜改变入射光与反射镜的夹角或安装多个45°反射镜，满足对各种激光强度的衰减，且衰减过程中对激光偏振无要求。

Description

一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置
技术领域
本发明属于激光测距领域，更具体地，涉及一种用于卫星激光测距系统的系统自身延时量地靶测定激光衰减自控装置。
背景技术
激光测距具有精度高，测距距离远等优良特点，在卫星、空间碎片、月球等目标的测距中得到广泛的应用。人造卫星广泛的应用在通信、科学勘测与实验、军事防务、气象等领域，全球定位系统GPS以及我国的北斗定位系统已经在人们的社会活动、生活中广泛应用，深远地改变了人们的生活方式，促进人类的发展。同时，人类在探索太空的过程中，越来越多的人造卫星、深空探测器发射至太空。在高辐射、真空、无重力的恶劣太空环境中，这些人类制造的飞行器，往往具有位置的偏移、损伤等风险，由此逐渐失去其功能。卫星激光测距由其测距远，测距精度高等优点，使其成为卫星高精度定轨的一种常规手段，受到各个国家的重视。
卫星激光测量中，在时刻t1从地面站瞄准卫星，发射激光脉冲，在t2时刻接收到被卫星反射回来的激光信号，测量出两者的时间差Δt＝(t2-t1)/2，Δt为光从测站到卫星所经历的时间。则测站到卫星的距离初值为d＝Δt×C，其中C为光速。但如此测出的距离值包括发射光路、接收光路、电路上的延时影响。为了将此延时扣除，通常的办法是在地面已知距离点设置靶标，用仪器测此靶标即地靶测量，得出距离值d1。靶标离卫星测距的参考位置的距离为d2，则距离差Δd＝d1-d2，由此，Δd为各种延时的综合，应将此延时值应用到前面计算的卫星测距值中去进行校正得到卫星与测距站的距离为：D＝d-Δd。
地靶测量中，由于靶标离卫星激光测距站距离比较近，激光发射的功率若不衰减，探测器接收的光子数将特别的多，尤其对于单光子探测器，光子数接收太多往往容易造成探测器的损坏，需要进行激光功率的衰减。激光功率的衰减过程中，为了保证Δd的精确性，要求衰减增加的延时为不变或固定值。丁仁杰，吴志波，邓华荣，汤凯，张忠萍在2017年激光与红外期刊第47卷第9期《高自动化卫星激光测距系统研究与设计》中采用半波片-偏振片组合调能装置来替代实现功率衰减，然而此衰减装置要求激光为线偏振光，对于非线偏振光得不到有效的衰减。并且偏振片与波片的透过率有限以及激光的偏振比并不是理想，卫星激光测距过程中激光不可避免的被部分损耗浪费，降低了激光测距过程中激光的出射功率。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，实现激光测距过程中地靶与目标测距中激光功率的自控衰减装置，并避免出射激光功率的因衰减器产生的损耗。
本发明采用技术方案如下：
一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，包括计算机终端、伺服电机控制终端、伺服电机、联轴器、镜架、45°反射镜、挡板；其特征在于，激光测距系统从计算机终端发出地靶或目标测距指令至伺服电机控制终端，驱动伺服电机，与之相连的联轴器与45°反射镜及镜架发射移动，挡住衰减激光或激光完全通过，且挡住衰减的激光反射至挡板。
由此，本发明采用计算机终端、伺服电机控制终端、伺服电机、联轴器实现了45°反射镜对激光衰减的自控。
优选地，所述计算机终端、伺服电机控制终端、伺服电机之间通信联接，所述伺服电机可以所述计算机终端进行指令控制或由伺服电机控制终端手动输入控制。
优选地，所述镜架可以对所述45°镜进行角度调节，改变激光与镜片的入射角，且所述镜架可安装多片所述45°反射镜。
优选的，所述45°反射镜镀有与对应激光波长的45°全反射膜，且所述45°反射镜的厚度小于1mm，减少所述45°反射镜插入引起的系统延时量。高功率激光45°入射所述45°反射镜时的反射率最高，其他入射角下反射率较低，且越远离45°入射反射率越低。
优选的，所述的45°反射镜对入射激光无偏振态要求。
优选地，所述镜架由所述联轴器与所述伺服电机联接，由所述伺服电机改变所述镜架的在一个方向位置。
优选地，所述挡板为高的挡光金属材料，可抗高功率激光入射，其尺寸长大于1cm，宽大于1cm，厚大于0.1cm，保证所述45°反射镜反射的激光入射在所述挡板上。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明提供一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，通过所述45°反射镜与所述镜架的调节，可实现对激光的连续衰减控制；
(2)为方便实现地靶与目标测距的激光功率切换，本发明采用所述计算机，所述伺服电机控制终端，所述伺服电机与所述联轴器，实现对所述45°反射镜与所述镜架的电控调节。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。
图1是本申请实施例的激光测距系统延时地靶测量衰减装置结构示意图；
图2是申请实施例的激光测距系统延时地靶测量衰减装置的地靶测量结构示意图；
图3是申请实施例的激光测距系统延时地靶测量衰减装置的切换到目标测距的结构示意图；图4是申请实施例的激光测距系统延时地靶测量衰减装置的切换后目标测距的结构示意图。
图中：
1-计算机终端，2-伺服电机控制终端，3-伺服电机；4-联轴器；5-镜架；6-45°反射镜；7-挡板。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
如图1所示为根据本发明的一个实施例的激光测距系统延时地靶测量衰减装置，包括计算机终端1，伺服电机控制终端2，伺服电机3，联轴器4，镜架5，45°反射镜6，挡板7。计算机终端1发送地靶测量指令至伺服电机控制终端2，伺服电机控制终端2发出命令给伺服电机3，伺服电机3运转带动联轴器4，与联轴器4接在一起的镜架5，45°反射镜6，位置移动，对入射高功率激光进行阻挡反射衰减。若高功率激光功率过高，单个45°反射镜不能阻挡衰减后，透过的激光依然比较强，可在镜架5上插入多个，直到激光强度达到地靶测量的强度要求。若高功率激光功率比较低，单个45°反射镜阻挡衰减后，激光比较弱，不能实现地靶测量，可以调节镜5，改变激光入射至45°反射镜的夹角，增强透过激光的强度。
再请参阅图2，为激光测距系统延时地靶测量衰减装置的地靶测量结构示意图。入射高功率激光进行阻挡反射衰减后，部分激光透过45°反射镜至靶标，激光测距系统中的探测器接收，测得地靶值，减去激光测距系统参考点至靶标的距离，即可测得系统的延时量。
再请参阅图3，为激光测距系统延时地靶测量衰减装置的切换到目标测距的结构示意图。计算机终端1发送目标探测指令，伺服电机控制终端2发出命令给伺服电机3，伺服电机3运转带动联轴器4，与联轴器4接在一起的镜架5，45°反射镜6，位置移动，对入射高功率激光无阻挡完全透过。
再请参阅图4，为激光测距系统延时地靶测量衰减装置的切换后目标测距的结构示意图。此时，高功率激光无阻挡入射至测距目标上，目标反射回来的激光信号被接收，测得激光发射与目标返回激光回波的时间差，再减去测距系统的自身的系统延时量，即可获得目标至系统参考点的距离。
由此，本发明提供的一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置能根据对于测距的指令自动进行地靶测量与目标探测的切换，并满足各种激光功率下的衰减。
所述45°反射镜(6)镀有与对应激光波长的45°全反射膜，且所述45°。反射镜(6)的厚度小于1mm。高功率激光45°入射所述45°反射镜(6)时的反射率最高，其他入射角下反射率较低，且越远离45°入射时反射率越低。45°反射镜对入射激光无偏振态要求。
所述挡板(7)为高效的挡光金属吸收材料，可抗高功率激光入射，长大于1cm，宽大于1cm，厚大于0.1cm，保证所述45°反射镜(6)反射的激光入射在所述挡板(7)。且所述45°反射镜对激光的衰减与激光的偏振无关。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (5)

1.一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，其特征在于，该装置包括计算机终端(1)，伺服电机控制终端(2)，伺服电机(3)，联轴器(4)，镜架(5)，45°反射镜(6)，挡板(7)；
所述的激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，激光测距系统从所述的计算机终端(1)发出地靶或目标测距指令至所述的伺服电机控制终端(2)，所述的伺服电机(3)，与之相连的所述的联轴器(4)与所述的镜架(5)及所述的45°反射镜(6)发射移动，挡住衰减激光或激光完全通过，挡住衰减的激光反射至所述的挡板(7)；在进行地靶测量时，入射高功率激光进行阻挡衰减后，部分激光透过45°反射镜至靶标；在进行目标测距时，高功率激光无阻挡入射至测距目标；
所述45°反射镜对入射激光无偏振态要求，所述45°反射镜对激光的衰减与激光的偏振无关；所述的45°反射镜(6)镀有与对应激光波长的45°全反射膜，且所述45°反射镜(6)的厚度小于1mm，高功率激光45°入射所述45°反射镜(6)时的反射率最高，其他入射角下反射率较低，且越远离45°入射时反射率越低；
若高功率激光功率过高，单个45°反射镜不能阻挡衰减后，透过的激光仍然比较强，可插入多个反射镜；若高功率激光功率比较低，单个45°反射镜阻挡衰减后，激光比较弱，不能实现地靶测量，可以调节激光入射至45°反射镜的夹角，增强透过激光的强度。
2.根据权利要求1所述的一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，其特征在于，所述的计算机终端(1)、伺服电机控制终端(2)、伺服电机(3)之间通信联接，所述伺服电机(3)可以经所述计算机终端(1)进行指令控制或由伺服电机控制终端(2)手动输入控制，也可在断电下手动调节。
3.根据权利要求1所述的一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，其特征在于，所述的镜架(5)可以对所述45°反射镜(6)进行角度调节，改变高功率激光与45°反射镜的入射角，且所述镜架(5)可安装多片所述45°反射镜(6)。
4.根据权利要求1所述的一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，其特征在于，所述的镜架(5)由所述联轴器(4)与所述伺服电机(3)联接，由所述伺服电机(3)控制所述镜架(5)在高功率激光入射方向的垂直方向平动。
5.根据权利要求1所述的一种激光测距系统延时地靶测定激光衰减自控装置，其特征在于，所述的挡板(7)为高效的挡光金属吸收材料，可抗高功率激光入射，其尺寸长大于1cm，宽大于lcm，厚大于0.1cm，保证所述45°反射镜(6)反射的激光入射在所述挡板(7)。
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