CN111708035A - 一种基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法 - Google Patents

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张福民
孙宇蒙
姚思涵
郑继辉
曲兴华
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    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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Abstract

本发明属于几何测量技术领域，具体涉及一种基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法。可调谐激光器发出的连续调频激光入射到耦合器1分成两束激光，第一束激光进入测量干涉系统经耦合器2后分为四路激光，四路激光分别经过耦合器4、耦合器5、耦合器6、耦合器7后，每一路激光分为两束光，其中一束为测量光，另一束为参考光。测量光经过环形器照射相应测量目标，经目标反射，入射至环形器后与参考光进入耦合器合束。四路激光共形成四路拍频信号，由光电探测器对拍频信号进行探测。耦合器1分出的第二束激光进入辅助干涉系统，经耦合器3后分为两束光，一束光经延时光纤延时后与另一束光形成拍频信号，再由光电探测器5进行探测，最后由多路采集系统同时采集。本发明可基于激光雷达实现多路距离测量。

Description

一种基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法
技术领域
本发明属于几何量测量技术领域，具体涉及一种基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法。
背景技术
对于普通的激光雷达测距系统而言，测量目标是唯一的。但在诸如高能物理中的粒子对撞机中，就会涉及到针对多个测量目标距离的同时测量，此时传统的激光雷达难以满足测量要求。
为了实现多测量目标的同时测量，提出了一种基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法，从而实现多路激光同时对多个目标进行距离测量。
发明内容
为实现多测量目标的同时测量，本发明的目的在于提供一种基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法，通过一台可调谐激光器实现多测量目标的同时高精度距离测量。
本发明所采取的技术方案如下：
一种基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法，其特征在于，可调谐激光器发出的连续调频激光通过光纤射入到耦合器1，耦合器1将该激光分为两束激光，其中一束进入测量干涉光路，经耦合器2分为四路激光，每束激光再分别经耦合器4、耦合器5、耦合器6、耦合器7分为测量光和参考光，测量光经环形器照射相应目标，经目标反射后入射至环形器，经该环形器出射的光与参考光形成拍频信号，由光电探测器对拍频信号进行探测；耦合器1分出的第二束激光进入辅助干涉系统，经耦合器3分为两束激光，一束激光通过延时光纤延时后再与另一束光产生拍频信号，由光电探测器5进行探测，最后由多路采集系统同时采集。
通过一台可调谐激光器分光实现多路激光同时进行距离测量，并通过辅助干涉测量系统对连续波激光雷达调频非线性进行实时校正。
本发明所取得的有益效果为：
本发明通过一台可调谐激光器实现多目标点的高精度距离测量的多路激光雷达，有效的控制了成本，简化了测量装置，可应用于多目标同时进行高精度测量。
附图说明
图1为距离测量系统结构图。
图2为激光雷达测距流程图。
具体实施方法
为了使本发明目的、技术方案及优点更加清晰，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
图1为距离测量系统结构图。本发明采用调频连续波激光雷达来实现多路激光干涉测量，所述调频连续波激光雷达通过改进的马赫增德尔干涉系统进行辅助干涉测量，对连续调频波的非线性进行优化。所述测量系统包括干涉测量光路、辅助干涉光路和数据采集系统，所述干涉测量光路包括可调谐激光器、耦合器、环形器、延时光纤、光电探测器，辅助干涉光路包括演示光纤，耦合器和光电探测器，所述的数据采集系统对探测器的信号进行采集处理。
所述可调谐激光器发出的连续调频激光通过光纤入射到耦合器1，耦合器1将该激光分为两束激光，其中一束作为测量干涉光路，经耦合器2分为四路激光，每束激光再经耦合器分为测量光和参考光，测量光经环形器照射相应目标，经目标反射后入射至环形器，经该环形器出射的光与参考光形成拍频信号，由光电探测器1-4对拍频信号进行探测；耦合器1分出的第二束激光进入辅助干涉系统，经耦合器3分为两束激光，一束激光通过延时光纤延时后再与另一束光产生拍频信号，由光电探测器5进行探测，最后由多路采集系统同时采集。
所述的干涉系统通过一台可调谐激光器分光实现多路激光同时进行距离测量，并通过辅助干涉测量系统对连续波激光雷达调频非线性进行实时校正，辅助干涉测量系统为一个改进的马赫增德尔干涉系统，延时光纤用于调整两个干涉臂的光程差。辅助干涉光路的拍频信号对测量干涉光路的拍频信号进行重采样即可消除调频非线性的影响。
图2为系统流程图。本发明所用激光雷达系统基于调频连续波重采样原理，产生的调频激光信号分为测量干涉信号和辅助干涉信号，二者均具有相同的调频非线性。两种信号产生拍频后由数据采集系统进行采集。对采集得到的辅助干涉光路的拍频信号取其峰谷值位置，对数据采集系统采集的测量干涉光路的拍频信号进行重采样，消除调频非线性；再进行FFT变换和峰值提取，从而得到距离信息。
附图只是一个优选实例，上述的实施例只是为了描述本发明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法，其特征在于，可调谐激光器发出的连续调频激光通过光纤射入到耦合器1，耦合器1将该激光分为两束激光，其中一束进入测量干涉光路，经耦合器2分为四路激光，每束激光再分别经耦合器4、耦合器5、耦合器6、耦合器7分为测量光和参考光，测量光经环形器照射相应目标，经目标反射后入射至环形器，经该环形器出射的光与参考光形成拍频信号，由光电探测器对拍频信号进行探测；耦合器1分出的第二束激光进入辅助干涉系统，经耦合器3分为两束激光，一束激光通过延时光纤延时后再与另一束光产生拍频信号，由光电探测器5进行探测，最后由多路采集系统同时采集。
2.根据权利要求1所述的基于调频连续波激光雷达的多路距离测量方法，其特征在于，利用一台可调谐激光器分光实现多路激光同时进行距离测量，并通过辅助干涉测量系统对连续波激光雷达调频非线性进行实时校正。
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