CN112946608A - 带背景光模拟的激光目标模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光目标模拟器，包括背景光模拟器和目标回波光模拟器；其中，通过背景光模拟器和目标回波光模拟器分别产生背景光和目标回波光，所述背景光和目标回波光的产生和强度控制是独立的，以便产生包含不同比例背景光信号和目标回波光信号的复合光。通过精确控制两者的光纤衰减器来精确控制复合光中两种光的比例，定量测定激光接收设备在不同信噪比下的信号识别和抗干扰情况。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种带背景光模拟的激光目标模拟器，用于激光测距机、激光雷达等激光接收设备测试，考察激光接收设备在复杂背景下的信号识别和抗干扰性能。
背景技术
激光测距机、激光雷达等激光接收设备研发和生产中，其信号识别和抗干扰性能测试至关重要。激光测距机和激光雷达工作在室外复杂环境中，太阳光和背景漫反射光等背景光与目标回波光同时进入到光学视场中，如何抑制背景光的干扰，并将目标从背景光中提取出来是激光接收设备的重要性能。该性能尚无定量测试方法，现有方法主要是在激光模拟器周围放置卤素灯作为背景光，卤素灯的亮度无法准确调节，并且卤素灯的灯光通过空间到达激光接收口径的光强也难以量化，无法准确对激光接收设备的抗背景光干扰性能进行定量测试。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种带背景光模拟的激光目标模拟器，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种带背景光模拟的激光目标模拟器，包括背景光模拟器和目标回波光模拟器；其中，
通过背景光模拟器和目标回波光模拟器分别产生背景光和目标回波光，所述背景光和目标回波光的产生和强度控制是独立的，以便产生包含不同比例背景光信号和目标回波光信号的复合光。
其中，所述背景光模拟器包括背景光驱动、背景光源、背景光连接光纤、背景光光纤衰减器和背景光衰减器驱动。
其中，所述背景光源包括卤素灯和光纤耦合器，所述卤素灯用于输出稳定的恒定宽谱光，并通过所述光纤耦合器将光耦合入光纤中。
其中，所述背景光光纤衰减器采用宽光谱镀膜，所述背景光光纤衰减器通过精确标定，从而获得精度为0.1dB的可变背景光能量。
其中，所述目标回波光模拟器包括目标回波光驱动、目标回波光源、目标回波光连接光纤、目标回波光光纤衰减器和目标回波光衰减器驱动。
其中，所述目标回波光源采用单频半导体激光器，输出稳定的恒定能量激光，作为目标回波光的基础。
其中，所述目标回波光模拟器通过目标回波光光纤衰减器进行衰减，目标回波光光纤衰减器通过精确标定，从而可以获得精度为0.1dB的可变目标信号光能量。
其中，所述激光目标模拟器还包括按键、通讯接口和显示器，所述背景光光纤衰减器和目标回波光光纤衰减器的衰减值通过所述按键和所述通讯接口进行设置，并通过所述显示器进行显示。
其中，所述激光目标模拟器还包括控制电路，用于控制卤素灯和半导体激光器输出激光的能量，以及控制背景光光纤衰减器和目标光光纤衰减器的衰减。
其中，所述激光目标模拟器还包括准直扩束镜头，合束后的混合光束通过扩束准直镜头变成准直的空间光进行输出，对激光接收设备进行测试。
基于上述技术方案可知，本发明的激光目标模拟器相对于现有技术至少具有如下有益效果的一部分：
本发明中，背景光信号和目标回波光信号独立产生，其强度独立控制，以产生包含不同比例背景光信号和目标回波光信号的复合光，对激光接收设备进行测试。通过精确控制两者的光纤衰减器来精确控制复合光中两种光的比例，定量测定激光接收设备在不同信噪比下的信号识别和抗干扰情况。
附图说明
图1是本发明实施例提供的带背景光模拟的激光目标模拟器的结构示意图。
上述附图中，附图标记含义如下：
1、背景光驱动；2、背景光源；3、背景光连接光纤；
4、背景光光纤衰减器；5、背景光衰减器驱动；6、光纤法兰；
7、准直扩束镜头；8、目标回波光驱动；9、目标回波光源；
10、目标回波光连接光纤；11、目标回波光光纤衰减器；
12、目标回波光衰减器驱动；13、光纤合束器；14、控制电路；
15、显示器；16、按键开关；17、通讯接口。
具体实施方式
激光目标模拟器应能更真实的模拟激光经过大气传输后的回波情况，本发明公开了一种带背景光模拟的激光目标模拟器，将背景光模拟器通过光纤耦合器耦合入光纤中，并与目标回波光模拟器输出的光束通过光纤合束器进行合束，获得混合了背景光的激光回波信号，背景光信号和目标回波光信号通过独立的可调光衰减器进行衰减，获得不同信噪比的激光回波信号，用于激光测距仪和激光雷达等激光接收设备的测试。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明为了解决无法定量测试激光接收设备的抗背景光干扰性能的问题，发明了一种带背景光模拟的激光目标模拟器，该目标模拟器分为2部分：背景光模拟器和目标回波光模拟器。通过背景光模拟器和目标回波光模拟器分别产生背景光和目标回波光，两者的产生和控制是独立的。
其中，背景光模拟器采用卤素灯作为背景光模拟光源，通过光纤耦合器耦合入光纤中。为模拟太阳光和背景漫反射光的连续信号，背景光模拟器产生连续背景光信号。背景光耦合光纤连接光纤衰减器，对光信号强度进行控制，该光纤衰减器采用宽光谱镀膜，在可见光和红外波段均有较高的反射率，避免产生较大插入损耗。
目标回波光模拟器采用半导体激光器作为模拟光源，模拟激光目标回波信号为脉冲光信号，半导体激光器的输出与光纤衰减器连接，对目标回波光强度进行控制。
背景光信号和目标回波光信号的光纤衰减器独立控制，两者通过光纤合束器进行合束，合束后激光为背景光信号和目标回波光信号叠加在一起的复合光束，复合光束从同一光学扩束镜输出。通过分别调整背景光信号强度和目标回波光信号强度，调节目标回波光在光束中的占比，定量测定激光接收设备在不同信噪比下的信号识别和抗干扰情况。
如图1所示，为带背景光模拟的激光目标模拟器的结构示意图，具体包括背景光驱动1、背景光源2、背景光连接光纤3、背景光光纤衰减器4、背景光衰减器驱动5、光纤法兰6、准直扩束镜头7、目标回波光驱动8、目标回波光源9、目标回波光连接光纤10、目标回波光光纤衰减器11、目标回波光衰减器驱动12、光纤合束器13、控制电路14、显示器15、按键开关16和通讯接口17组成。其中，背景光驱动1、背景光源2、背景光连接光纤3、背景光光纤衰减器4、背景光衰减器驱动组成背景光模拟器，用于产生和调节背景光；目标回波光驱动8、目标回波光源9、目标回波光连接光纤10、目标回波光光纤衰减器11、目标回波光衰减器驱动12组成回波光模拟器，用于产生和调节目标回波光。背景光模拟器和回波光模拟器均在控制电路的控制下协同工作。两者是光输出通过光纤合束器13耦合在一起，并通过光纤法兰连接到准直扩束镜头输出耦合后的光束，对激光接收设备进行测试。
背景光模拟器采用卤素灯2-1作为光源，产生稳定的恒定功率的宽谱光束模拟太阳光和背景反射光，卤素灯产生的光为空间光束，用光纤耦合器2-2耦合入光纤中。采用光纤衰减器4对背景光的能量进行衰减，从而获得可变的背景光能量。通过对光纤衰减器4进行精确标定，可以获得精度为0.1dB的背景光能量。
目标回波光模拟器采用半导体激光器作为光源，产生稳定的恒定功率脉冲单波长激光模拟照射器或测距机照射到目标上返回的激光回波光，半导体激光器产生的激光采用光纤输出，采用光纤衰减器11对目标回波光进行衰减，从而可以获得可变的目标回波光能量。通过对光纤衰减器11进行精确标定，可以获得精度为0.1dB的背景光能量。
利用控制电路分别设定光纤衰减器4和光纤衰减器11的衰减值，便可以获得任意比例的背景光和目标回波光的混合光束，即不同信噪比下的混合模拟光信号，对激光接收设备进行测试，从而定量测试其对混合模拟光信号的信号识别和抗干扰性能。
具体实用时，光纤衰减器4和光纤衰减器11的衰减值通过按键开关16或者通讯接口17进行输入，并在显示器15上进行显示。通过控制电路分别控制卤素灯和半导体激光器输出激光的能量，并提前对两者输出能量进行测试，获得光纤衰减器4和光纤衰减器11没有衰减时混合光束的背景光和目标回波光的比例，然后分别对光纤衰减器4和光纤衰减器11进行独立的衰减，任意调节混合光束的比例，对激光接收设备进行测试。
本发明公开了一种带背景光模拟的的激光目标模拟器，所述激光目标模拟器具有背景光模拟器和目标回波光模拟器2部分，两部分通过光纤合束器合束在一起，从而获得带背景光和目标回波光的模拟混合光束。
背景光模拟器采用卤素灯作为光源，输出稳定的恒定宽谱光，并通过光纤耦合器将光耦合如光纤中；所述背景光模拟器通过光纤衰减器进行衰减，光纤衰减器采用宽光谱镀膜，光纤衰减器通过精确标定，从而可以获得精度为0.1dB的可变背景光能量。
目标信号光采用单频半导体激光器作为光源，输出稳定的恒定能量激光，作为目标回波光的基础；目标信号光模拟器通过光纤衰减器进行衰减，光纤衰减器通过精确标定，从而可以获得精度为0.1dB的可变目标信号光能量；通过控制电路分别控制卤素灯和半导体激光器输出激光的能量，以及背景光衰减器和目标回波光衰减器的衰减。分别设置背景光衰减器和目标回波光衰减器的衰减值，从而获得任意已知比例的混合光束，定量对激光接收设备目标识别和抗干扰性能进行测试。
背景光衰减器和目标回波光衰减器的衰减值通过按键和通讯接口进行设置，并通过显示器进行显示；
合束后的混合光束通过扩束准直镜头变成准直的空间光进行输出，对激光接收设备进行测试。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光目标模拟器，其特征在于，包括背景光模拟器和目标回波光模拟器；其中，
通过背景光模拟器和目标回波光模拟器分别产生背景光和目标回波光，所述背景光和目标回波光的产生和强度控制是独立的，以便产生包含不同比例背景光信号和目标回波光信号的复合光。
2.根据权利要求1所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述背景光模拟器包括背景光驱动、背景光源、背景光连接光纤、背景光光纤衰减器和背景光衰减器驱动。
3.根据权利要求2所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述背景光源包括卤素灯和光纤耦合器，所述卤素灯用于输出稳定的恒定宽谱光，并通过所述光纤耦合器将光耦合入光纤中。
4.根据权利要求2所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述背景光光纤衰减器采用宽光谱镀膜，所述背景光光纤衰减器通过精确标定，从而获得精度为0.1dB的可变背景光能量。
5.根据权利要求1所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述目标回波光模拟器包括目标回波光驱动、目标回波光源、目标回波光连接光纤、目标回波光光纤衰减器和目标回波光衰减器驱动。
6.根据权利要求5所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述目标回波光源采用单频半导体激光器，输出稳定的恒定能量激光，作为目标回波光的基础。
7.根据权利要求5所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述目标回波光模拟器通过目标回波光光纤衰减器进行衰减，目标回波光光纤衰减器通过精确标定，从而可以获得精度为0.1dB的可变目标信号光能量。
8.根据权利要求2或5所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述激光目标模拟器还包括按键、通讯接口和显示器，所述背景光光纤衰减器和目标回波光光纤衰减器的衰减值通过所述按键和所述通讯接口进行设置，并通过所述显示器进行显示。
9.根据权利要求1所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述激光目标模拟器还包括控制电路，用于控制卤素灯和半导体激光器输出激光的能量，以及控制背景光光纤衰减器和目标光光纤衰减器的衰减。
10.根据权利要求1所述的激光目标模拟器，其特征在于，所述激光目标模拟器还包括准直扩束镜头，合束后的混合光束通过扩束准直镜头变成准直的空间光进行输出，对激光接收设备进行测试。
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