CN109375229A - 一种用于远程高速目标测量的激光雷达 - Google Patents

一种用于远程高速目标测量的激光雷达 Download PDF

Info

Publication number
CN109375229A
CN109375229A CN201811092102.5A CN201811092102A CN109375229A CN 109375229 A CN109375229 A CN 109375229A CN 201811092102 A CN201811092102 A CN 201811092102A CN 109375229 A CN109375229 A CN 109375229A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
frequency
speed target
target measurement
remote high
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811092102.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109375229B (zh
Inventor
王鹏飞
张伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Original Assignee
Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Remote Sensing Equipment filed Critical Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Priority to CN201811092102.5A priority Critical patent/CN109375229B/zh
Publication of CN109375229A publication Critical patent/CN109375229A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109375229B publication Critical patent/CN109375229B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于远程高速目标测量的激光雷达。包括电源，主激光器，光学系统，信号处理器，探测器，激光混频系统，其中，所述激光混频系统包括：从激光器和移频器；所述电源分别与主激光器、信号处理器、探测器、从激光器和移频器电连接，所述光学系统与主激光器、从激光器通过光纤连接，所述从激光器与探测器通过光纤连接，所述探测器与所述信号处理器电连接，所述移频器与所述主激光器、所述从激光器通过光纤连接，所述信号处理器与所述移频器电连接。具有灵敏度高、易于相干、光电检测难度小、测速范围广等优点。

Description

一种用于远程高速目标测量的激光雷达
技术领域
本发明涉及一种激光雷达，特别是一种用于远程高速目标测量的激光雷达。
背景技术
对远程高速目标进行高精度测量在许多军用、民用场景都有迫切需求，尤其是对小型化的测量设备需求更甚。当前的远程目标测量手段有微波雷达、毫米波雷达、激光雷达等，但是微波雷达受制于波长，测量精度先天不足；毫米波雷达、激光雷达受制于探测灵敏度，在远程探测时信噪比极低，也会导致测量精度较差，通过增加发射功率的方式提高信噪比时，又会大大增加系统体积重量，背离小型化的目标。
激光回馈技术是一种可对极弱回波信号进行检测的激光相干检测技术，由于采用连续波激光，可以有较长的相干时间，因此可以在低信噪比的情况下实现很高的测量精度。但是普通激光回馈技术的带宽受激光腔长限制，当目标速度较高，回波多普勒频移就打时，难以满足高速目标测量需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于远程高速目标测量的激光雷达，采用基于双波长双腔激光器的激光回馈技术手段，解决传统微波雷达或激光雷达测量距离、测量精度、测量带宽难以兼顾的难题。
本发明所述用于远程高速目标测量的激光雷达，包括电源，主激光器，光学系统，信号处理器，探测器，激光混频系统，其中，所述激光混频系统包括：从激光器和移频器；所述电源分别与主激光器、信号处理器、探测器、从激光器和移频器电连接，所述光学系统与主激光器、从激光器通过光纤连接，所述从激光器与探测器通过光纤连接，所述探测器与所述信号处理器电连接，所述移频器与所述主激光器、所述从激光器通过光纤连接，所述信号处理器与所述移频器电连接。
进一步地，所述的探测器为InGaAs光电二极管。
进一步地，所述的主激光器为大功率连续光激光器。
进一步地，所述大功率连续光激光器的功率为0.1W～1W的连续光激光器。
进一步地，所述的从激光器为小功率连续光激光器。
进一步地，所述小功率连续光激光器的功率为1mW～10mW的连续光激光器。
进一步地，所述的光学系统为收发共口径光学系统。
进一步地，所述的移频器为频率可调的电光调制移频器。
进一步地，所述电连接为线缆连接。
进一步地，所述激光雷达的工作内容为：电源给各部分供电，主激光器发出的光经光学系统扩束、准直后照射目标，目标反射的回波信号经光学系统进入从激光器，与从激光器腔内光发生混频，调制从激光器输出激光功率；探测器检测从激光器输出激光信号，输出被回波信号多普勒移频调制的电流信号至信号处理器，信号处理器检测出调制频率，从而反演出目标多普勒移频，计算出目标速度；从激光器的另一部分输出光经移频器移频，注入主激光器，锁定主激光器、从激光器的频差，信号处理器控制移频器的移频频率，从而控制测量的速度范围。
采用本发明所述技术方案所具有的有益效果：
(1)本发明所述用于远程高速目标测量的激光雷达，具有灵敏度高、易于相干、光电检测难度小、测速范围广等优点，可以用于远程告诉目标的高精度测量的激光雷达。
附图说明
图1为本发明所述用于远程高速目标测量的激光雷达的示意图。
附图标记：
1.电源；2.主激光器；3.光学系统；4.信号处理器；5.探测器；6.激光混频系统；7.从激光器；8.移频器。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施方式中所述用于远程高速目标测量的激光雷达，如图1所示，包括电源1，主激光器2，光学系统3，信号处理器4，探测器5，激光混频系统6，其中，所述激光混频系统6包括：从激光器7和移频器8；所述电源1分别与主激光器2、信号处理器4、探测器5、从激光器7和移频器8电连接，所述光学系统3与主激光器2和从激光器7均通过光纤连接，所述从激光器7与探测器5通过光纤连接，所述探测器5与所述信号处理器4电连接，所述移频器8与所述主激光器2和所述从激光器7均通过光纤连接，所述信号处理器4与所述移频器8电连接。
上述实施方式中，所述的探测器5优选为InGaAs光电二极管。
上述实施方式中，所述的主激光器为大功率连续光激光器，优选地，所述大功率连续光激光器的功率为0.1W～1W的连续光激光器。
上述实施方式中，所述的从激光器为小功率连续光激光器，优选地，所述小功率连续光激光器的功率为1mW～10mW的连续光激光器。
上述实施方式中，所述的光学系统为收发共口径光学系统。
上述实施方式中，所述的移频器为频率可调的电光调制移频器。
上述实施方式中，所述电连接优选为线缆连接。
上述实施方式中，所述用于远程高速目标测量的激光雷达的工作内容为：电源1给各部分供电，主激光器2发出的光经光学系统3扩束、准直后照射目标，目标反射的回波信号经光学系统3进入从激光器7，与从激光器7腔内光发生混频，调制从激光器7输出激光功率；探测器5检测从激光器7输出激光信号，输出被回波信号多普勒移频调制的电流信号至信号处理器4，信号处理器4检测出调制频率，从而反演出目标多普勒移频，计算出目标速度；从激光器7的另一部分输出光经移频器8移频，注入主激光器2，锁定主激光器2、从激光器7的频差，信号处理器4控制移频器8的移频频率，从而控制测量的速度范围。
采用上述实施方式中所述用于远程高速目标测量的激光雷达进行远程高速目标测量时，测量结果具有灵敏度高、易于相干、光电检测难度小、测速范围广等优点。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，包括电源(1)，主激光器(2)，光学系统(3)，信号处理器(4)，探测器(5)，激光混频系统(6)，其中，所述激光混频系统(6)包括：从激光器(7)和移频器(8)；所述电源(1)分别与主激光器(2)、信号处理器(4)、探测器(5)、从激光器(7)和移频器(8)电连接，所述光学系统(3)与主激光器(2)、从激光器(7)通过光纤连接，所述从激光器(7)与探测器(5)通过光纤连接，所述探测器(5)与所述信号处理器(4)电连接，所述移频器(8)与所述主激光器(2)、所述从激光器(7)通过光纤连接，所述信号处理器(4)与所述移频器(8)电连接。
2.根据权利要求1所述的用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述的探测器(5)为InGaAs光电二极管。
3.根据权利要求1或2所述的用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述的主激光器为大功率连续光激光器。
4.根据权利要求3所述的用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述大功率连续光激光器的功率为0.1W～1W的连续光激光器。
5.根据权利要求1～4任一所述的用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述的从激光器为小功率连续光激光器。
6.根据权利要求5所述的用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述小功率连续光激光器的功率为1mW～10mW的连续光激光器。
7.根据权利要求1～6任一所述的用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述的光学系统为收发共口径光学系统。
8.根据权利要求1～7任一所述的用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述的移频器为频率可调的电光调制移频器。
9.权利要求1～8任一所述用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述电连接为线缆连接。
10.根据权利要求1～9任一所述的用于远程高速目标测量的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达的工作内容为：电源(1)给各部分供电，主激光器(2)发出的光经光学系统(3)扩束、准直后照射目标，目标反射的回波信号经光学系统(3)进入从激光器(7)，与从激光器(7)腔内光发生混频，调制从激光器(7)输出激光功率；探测器(5)检测从激光器(7)输出激光信号，输出被回波信号多普勒移频调制的电流信号至信号处理器(4)，信号处理器(4)检测出调制频率，从而反演出目标多普勒移频，计算出目标速度；从激光器(7)的另一部分输出光经移频器(8)移频，注入主激光器(2)，锁定主激光器(2)、从激光器(7)的频差，信号处理器(4)控制移频器(8)的移频频率，从而控制测量的速度范围。
CN201811092102.5A 2018-09-19 2018-09-19 一种用于远程高速目标测量的激光雷达 Active CN109375229B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811092102.5A CN109375229B (zh) 2018-09-19 2018-09-19 一种用于远程高速目标测量的激光雷达

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811092102.5A CN109375229B (zh) 2018-09-19 2018-09-19 一种用于远程高速目标测量的激光雷达

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109375229A true CN109375229A (zh) 2019-02-22
CN109375229B CN109375229B (zh) 2023-01-06

Family

ID=65405575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811092102.5A Active CN109375229B (zh) 2018-09-19 2018-09-19 一种用于远程高速目标测量的激光雷达

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109375229B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112630746A (zh) * 2020-12-01 2021-04-09 北京遥感设备研究所 一种用于远距目标测量的脉冲多普勒激光雷达

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5027360A (en) * 1990-06-13 1991-06-25 Stanford University High power continuous wave injection-locked solid state laser
CN101149342A (zh) * 2007-10-25 2008-03-26 南京树声科技有限公司 激光气体遥测的方法和装置
CN102016601A (zh) * 2008-04-30 2011-04-13 奥普提克艾尔数据系统有限公司 激光多普勒速度计
CN105067146A (zh) * 2015-03-20 2015-11-18 深圳市迅捷光通科技有限公司 受激拉曼散射抑制装置与方法及分布式光纤传感系统
CN105372673A (zh) * 2015-12-25 2016-03-02 西安电子科技大学 基于声光移频器的收发式一体逆合成孔径激光雷达系统
CN106226778A (zh) * 2016-08-23 2016-12-14 成都信息工程大学 一种高分辨率测量远程目标的相干激光雷达系统
CN106707291A (zh) * 2016-12-09 2017-05-24 中国科学技术大学 一种激光雷达系统
CN107104354A (zh) * 2017-05-19 2017-08-29 北京大学 一种大调谐量高精度锁定激光频率的控制系统及控制方法
CN107390232A (zh) * 2017-06-26 2017-11-24 南京牧镭激光科技有限公司 一种多普勒激光雷达测风方法及装置
CN107490918A (zh) * 2017-08-14 2017-12-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种光学频率标准传递中的超低噪声放大器
CN108225578A (zh) * 2017-12-25 2018-06-29 中国科学技术大学 一种适用于冷原子干涉精密测量的双激光器系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5027360A (en) * 1990-06-13 1991-06-25 Stanford University High power continuous wave injection-locked solid state laser
CN101149342A (zh) * 2007-10-25 2008-03-26 南京树声科技有限公司 激光气体遥测的方法和装置
CN102016601A (zh) * 2008-04-30 2011-04-13 奥普提克艾尔数据系统有限公司 激光多普勒速度计
CN105067146A (zh) * 2015-03-20 2015-11-18 深圳市迅捷光通科技有限公司 受激拉曼散射抑制装置与方法及分布式光纤传感系统
CN105372673A (zh) * 2015-12-25 2016-03-02 西安电子科技大学 基于声光移频器的收发式一体逆合成孔径激光雷达系统
CN106226778A (zh) * 2016-08-23 2016-12-14 成都信息工程大学 一种高分辨率测量远程目标的相干激光雷达系统
CN106707291A (zh) * 2016-12-09 2017-05-24 中国科学技术大学 一种激光雷达系统
CN107104354A (zh) * 2017-05-19 2017-08-29 北京大学 一种大调谐量高精度锁定激光频率的控制系统及控制方法
CN107390232A (zh) * 2017-06-26 2017-11-24 南京牧镭激光科技有限公司 一种多普勒激光雷达测风方法及装置
CN107490918A (zh) * 2017-08-14 2017-12-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种光学频率标准传递中的超低噪声放大器
CN108225578A (zh) * 2017-12-25 2018-06-29 中国科学技术大学 一种适用于冷原子干涉精密测量的双激光器系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周会娟等: "分布反馈半导体激光注入锁定及其光纤传感应用", 《中国激光》 *
彭交波等: "用于布里渊分布式光纤传感的光学锁频系统", 《中国激光》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112630746A (zh) * 2020-12-01 2021-04-09 北京遥感设备研究所 一种用于远距目标测量的脉冲多普勒激光雷达
CN112630746B (zh) * 2020-12-01 2023-09-15 北京遥感设备研究所 一种用于远距目标测量的脉冲多普勒激光雷达

Also Published As

Publication number Publication date
CN109375229B (zh) 2023-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3627184B1 (en) Laser radar device and frequency modulation control method
CN105158770B (zh) 一种距离分辨率可调的相干测风激光雷达系统
CN107505626B (zh) 基于双边带调制的激光测量方法及装置
Diao et al. All fiber pulsed coherent lidar development for wind profiles measurements in boundary layers
CN106226778A (zh) 一种高分辨率测量远程目标的相干激光雷达系统
CN100478704C (zh) Ld抽运固体激光器混沌激光测距的装置及方法
CN103116164B (zh) 外差脉冲压缩式多功能激光雷达及其控制方法
CN111007526B (zh) 连续波全光纤相干多普勒激光测速雷达光学噪声的抑制系统和方法
CN109116371B (zh) 基于双波长半导体激光器的多普勒测速雷达
CN115210603B (zh) 激光雷达及激光雷达控制方法
CN110596679B (zh) 一种固态激光雷达系统
CN1844951A (zh) 光纤激光器混沌激光测距装置及方法
WO2021051696A1 (zh) 一种fmcw激光雷达系统
CN110456101A (zh) 测量装置及多普勒测速仪
CN110531378B (zh) 一种风电机组连续波激光相干测风雷达系统
CN115902833A (zh) 一种混合式多普勒激光雷达及雷达测速系统
Olyaee et al. Comparison of TOF, FMCW and phase-shift laser range-finding methods by simulation and measurement
CN109375229A (zh) 一种用于远程高速目标测量的激光雷达
CN116679310B (zh) Fmcw激光测量装置
CN109884655A (zh) 基于光注入半导体激光器的光载调频连续波激光测距系统
CN112630746B (zh) 一种用于远距目标测量的脉冲多普勒激光雷达
CN116626696A (zh) 一种调频连续波激光测距装置
CN115308715A (zh) 一种稀疏调制测风雷达的方法和系统
CN101101334A (zh) 普通单色光测距的系统和方法及其应用
CN113960631B (zh) 一种雷达系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant