WO2021027465A1 - 一种双斜射非对称车载激光测速装置 - Google Patents

一种双斜射非对称车载激光测速装置 Download PDF

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Abstract

一种双斜射非对称车载激光测速装置，在参考光束型激光多普勒测速探头其激光入射到行驶面前的激光路径上设置小夹角分光棱镜（9），参考光束型激光多普勒测速探头入射到行驶面上的激光被小夹角分光棱镜（9）分成夹角为α的两束出射光入射到行驶面上，沿两束出射光原方向返回的两束地面散射光一起作为信号光，参考光束型激光多普勒测速探头中的参考光和与信号光在参考光束型激光多普勒测速探头中的光电探测器的光敏面上进行混频，光电探测器收集参考光和信号光混频形成多普勒信号传输至信号处理单元（10），信号处理单元（10）分别提取出两束出射光对应的多普勒频率，实现速度解算。解决了测量时安装角难标定和车辆颠簸影响测量精度的问题。

Description

一种双斜射非对称车载激光测速装置 技术领域
本发明是涉及激光测速技术领域，特别是涉及一种双斜射非对称车载激光测速仪，其是一种用于测量车辆运动速度的仪器。
背景技术
激光多普勒测速仪常见的测量模式有三种：参考光模式、自混合模式及双光束差动模式。在激光多普勒测速仪的车载应用场合中，参考光模式最合适。这是因为，一方面车辆运行过程中车辆离地面的距离是不断变化的，而双光束差动模式无法进行离焦测量，车辆上下颠簸会导致信号丢失；另一方面，自混合模式通过检测激光器后端输出光强的波动频率来测速，工作电流和外界温度的变化对多普勒频率的测量精度影响非常大，使得自混合模式的测速精度不高。
传统车载参考光模式激光测速仪的光路结构如图1所示。整个激光测速仪固联在车式载体上，测量车辆相对于地面的运动速度。激光器出射的激光经准直镜准直后，由分束镜分成强度相等的两束光，一束经衰减片和全反镜沿原方向返回，再经过分束镜、滤光片和小孔光阑入射到光电探测器上，为参考光；另一束入射到运动表面上，各个方向都有散射光，其中沿原方向返回的散射光同样经过分束镜、滤光片和小孔光阑被光电探测器接收，为信号光。参考光与信号光在光电探测器的光敏面上进行混频。由于光电探测器的平方率效应，光电探测器输出的电压信号中包含两光束的差频(即多普勒频率)项，多普勒 频率为
Figure PCTCN2020101751-appb-000001
其中f D是多普勒频率，λ是激光波长，θ是测速系统的激光发射倾角，v是车辆的运动速度。通过探测多普勒频率，即可解算出车辆的运动速度
Figure PCTCN2020101751-appb-000002
由(2)式可知，待测的速度与发射倾角密切相关。而在实际行驶过程中车辆时常发生颠簸，测速系统的激光发射倾角会发生变化，这就导致测得的速度不准确。
为解决激光发射倾角变化带来的测量误差，周健等人使用Janus配置结构的两套子系统分别以相同的发射倾角向车头和车尾方向的地面发射激光束，保持发射频率相同，同时测量各自的多普勒频率，从而解算出激光发射倾角的变化量，得到载体的运动速度。该方法显著提高了测速精度，但有一个明显的缺点是使用两套激光多普勒测速仪，使得测速仪光路结构和系统整体结构更加复杂、可靠性降低、成本大大增加。
发明内容
针对现有传统参考光模式激光测速仪存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种双斜射非对称车载激光测速装置，其是利用两束斜射非对称激光束作为出射光，根据两束出射光对应的多普勒频率以及两束出射光的夹角测量车辆相对于行驶面的速度。本发明的出射光利用 双斜射非对称激光束代替传统一束斜射激光，可以解决测量时安装角难标定和车辆颠簸影响测量精度的问题。
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
一种双斜射非对称车载激光测速装置，该测速装置安装在载体上随载体运动，测量载体相对于行驶面的运动速度，该测速装置包括参考光束型激光多普勒测速探头和信号处理单元，参考光束型激光多普勒测速探头将激光入射到行驶面上并收集散射光形成检测信号，参考光束型激光多普勒测速探头输出的检测信号传输至信号处理单元，信号处理单元实现速度解算。本发明的创新之处在于：在参考光束型激光多普勒测速探头其激光入射到行驶面前的激光路径上设置小夹角分光棱镜。通过小夹角分光棱镜将参考光束型激光多普勒测速探头入射到行驶面上的激光分成夹角为α的两束斜射非对称激光束，两束斜射非对称激光束作为出射光入射到行驶面上。根据两束出射光对应的多普勒频率以及两束出射光的夹角α测量车辆相对于行驶面的速度。
本发明所提供的参考光束型激光多普勒测速探头包括激光器、压缩准直透镜组，分束镜，衰减片，全反镜，滤光片，小孔光阑，光电探测器和小夹角分光棱镜。
激光器发射出来的激光经压缩准直透镜组压缩准直后入射到分束镜，由分束镜分成等强度的两束激光，其中一束激光透过衰减片入射到全反镜后再次反射到衰减片进行衰减后经分束镜、滤光片、小孔光阑后作为参考光被光电探测器接收；另一束激光被小夹角分光棱镜 分成夹角为α的两束出射光入射到行驶面上，两束出射光分别为1#出射光束和2#出射光束；沿两束出射光原方向返回的两束地面散射光一起作为信号光，信号光包括沿1#出射光束原方向返回的散射光和沿2#出射光束原方向返回的散射光，信号光经小夹角分光棱镜、分束镜、滤光片、小孔光阑后被光电探测器接收，参考光与信号光在光电探测器的光敏面上进行混频，光电探测器收集参考光和信号光混频形成多普勒信号。
沿1#出射光束原方向返回的散射光与参考光在光电探测器的光敏面上进行混频形成多普勒信号，沿2#出射光束原方向返回的散射光与参考光在光电探测器的光敏面上进行混频形成多普勒信号，光电探测器探测到的多普勒信号中包含两个不同的多普勒频率，将光电探测器探测到的多普勒信号输入到信号处理单元，由信号处理单元提取出1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2，实现速度解算。
信号处理单元实现速度解算的方法如下：
对于1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2，有如下关系：
Figure PCTCN2020101751-appb-000003
Figure PCTCN2020101751-appb-000004
其中：α为1#出射光束和2#出射光束之间的夹角，其大小由小夹角分光棱镜决定，其准确值由生产厂家提供；θ为1#出射光束的发 射倾角；θ+α为2#出射光束的发射倾角。
可得：
Figure PCTCN2020101751-appb-000005
Figure PCTCN2020101751-appb-000006
通过探测1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2，结合已知的两束出射光间的夹角α即能推算出车辆运行的速度v。
本发明中，信号处理单元中信号处理方法与传统信号处理单元的方法一样，也是基于FFT谱分析的方法，但是与传统信号处理单元的方法只搜寻一个多普勒谱峰不同，双谱峰处理单元中信号处理方法需要同时搜寻两个多普勒谱峰，然后再进行速度解算。具体如下：光光电探测器探测到的多普勒信号输入到信号处理单元中，首先进行自相关谱分析得到多普勒信号的自相关谱，然后搜索最大峰，根据最大峰的位置解算得到第一个多普勒频率；接着在原自相关谱中滤除最大峰及其附近频谱后再次搜索最大峰，根据再次搜索得到的最大峰的位置解算得到第二个多普勒频率，最后根据所得的两个多普勒频率进行加速度判别，从而明确两个多普勒频率与两出射光束的对应关系，得到1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2。
本发明中，小夹角分光棱镜是由两个棱镜胶合而成。小夹角分光 棱镜其两个棱镜间的胶合面镀透反比为1:1的分光膜，小夹角分光棱镜的入射面和出射面均镀增透膜。
本发明中，参考光束型激光多普勒测速探头入射到行驶面上的激光被小夹角分光棱镜分成夹角为α的两束出射光入射到行驶面上。沿两束出射光原方向返回的两束地面散射光一起作为信号光，参考光束型激光多普勒测速探头中的参考光和与信号光在参考光束型激光多普勒测速探头中的光电探测器的光敏面上进行混频，光电探测器收集参考光和信号光混频形成多普勒信号传输至信号处理单元，信号处理单元分别提取出两束出射光对应的多普勒频率，实现速度解算。与现有的激光多普勒测速仪相比优点在于：
(一)巧妙地利用小夹角分光棱镜出射两束激光均斜入射到地面上，根据两束出射光对应的多普勒频率和两束出射光的夹角即可推算出车辆的运行速度。车辆运行的速度v仅与两束出射光的夹角α相关，与两束出射光的发射倾角θ和θ+α无关，消除了车辆运行过程中的颠簸导致发射倾角的变化对速度测量精度的影响。
(二)根据两束出射光对应的多普勒频率和两束出射光的夹角还可以实时测量出两束出射光的发射倾角θ和θ+α，即可以求得载体在运行过程中俯仰角的变化。
(三)仅在传统参考光束模式结构的基础上增加了一个小夹角分光棱镜，就能够实现同时测得两束出射光对应的多普勒频率，完成速度的解算，避免了因为不能实时获取两多普勒频率而造成测速不准确 或者需要对多普勒频率进行修正等问题。本发明保持了装置结构简单、可靠性高和成本低等优点。
附图说明
图1是传统车载参考光模式激光测速仪的光路结构图。
图2是本发明的光路结构图。
图3是小夹角分光棱镜光路结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例图中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，做进一步详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
参照图2，为本发明的光路结构图，一种双斜射非对称车载激光测速装置，所述测速装置安装在载体(一般是车辆)上随载体运动，测量载体相对于行驶面的运动速度。该测速装置包括参考光束型激光多普勒测速探头和信号处理单元10。
本实施例采用的参考光束型激光多普勒测速探头包括激光器1、压缩准直透镜组2，分束镜3，衰减片4，全反镜5，滤光片6，小孔光阑7，光电探测器8和小夹角分光棱镜9。所述激光器1可以为单纵模固体激光器。
激光器1器发射出来的激光经压缩准直透镜组2压缩准直后入射到分束镜3，由分束镜3分成等强度的两束激光，其中一束激光透过衰减片4入射到全反镜5后再次反射到衰减片4进行衰减后经分束镜 3、滤光片6、小孔光阑7后作为参考光被光电探测器8接收。另一束激光被小夹角分光棱镜9分成夹角为α的两束出射光入射到行驶面上，两束出射光分别为1#出射光束11和2#出射光束12。沿两束出射光原反向返回的两束地面散射光一起作为信号光，信号光包括沿出射光束1原方向返回的散射光和沿2#出射光束原方向返回的散射光，信号光经小夹角分光棱镜9、分束镜3、滤光片6、小孔光阑7后被光电探测器8接收。
参考光与信号光在光电探测器8的光敏面上进行混频，光电探测器8收集参考光和信号光混频形成多普勒信号，将收集到的多普勒信号经信号处理单元10，提取出对应的多普勒频率。具体地，沿1#出射光束原方向返回的散射光与参考光在光电探测器8的光敏面上进行混频形成多普勒信号，沿2#出射光束原方向返回的散射光与参考光在光电探测器8的光敏面上进行混频形成多普勒信号，光电探测器8探测到的多普勒信号中包含两个不同的多普勒频率，将光电探测器8探测到的多普勒信号输入到信号处理单元10，由信号处理单元10提取出1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2，实现速度解算。
Figure PCTCN2020101751-appb-000007
Figure PCTCN2020101751-appb-000008
其中：α为1#出射光束和2#出射光束之间的夹角，其大小由小夹角分光棱镜决定，其准确值由生产厂家提供。θ为1#出射光束的发射倾 角；θ+α为2#出射光束的发射倾角。
可得，
Figure PCTCN2020101751-appb-000009
Figure PCTCN2020101751-appb-000010
由(5)式可知，通过探测1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2，结合已知的两束出射光的夹角α即可推算出车辆运行的速度v。显然，车辆运行的速度v仅与两束出射光的夹角α相关，与两束出射光的发射倾角θ和θ+α无关，即车辆运行过程中的颠簸导致发射倾角的变化，不会影响车辆运行速度的测量。另外，由(6)式可知，两束出射光的发射倾角θ和θ+α也可以通过多普勒频率f D1、f D2以及两束出射光的夹角α实时求得。
本发明中小夹角分光棱镜9是由两个棱镜胶合而成，如图3所示，两个棱镜间的胶合面镀透反比为1:1的分光膜，小夹角分光棱镜的入射面和出射面均镀增透膜。
本发明中光电探测器探测到的多普勒信号中包含两个不同的多普勒频率f D1和f D2，因此，本发明中的信号处理单元采用的一种双谱峰处理单元，主要功能是精确提取出两个多普勒频率。虽然，双谱峰处理单元中信号处理方法与传统信号处理单元的方法一样，也是基于FFT谱分析的方法，但是与传统信号处理单元的方法只搜寻一个多普勒谱峰不同，双谱峰处理单元中信号处理方法需要同时搜寻两个多普 勒谱峰，然后再进行速度解算。参照图3，流程如下：光电探测器探测到的多普勒信号输入到信号处理单元中，首先进行自相关谱分析得到多普勒信号的自相关谱，然后搜索最大峰，根据最大峰的位置解算得到第一个多普勒频率；接着在原自相关谱中滤除最大峰及其附近频谱后再次搜索最大峰，根据再次搜索得到的最大峰的位置解算得到第二个多普勒频率，最后根据所得的两个多普勒频率进行加速度判别，从而明确两个多普勒频率与两出射光束的对应关系，得到1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

  1. 一种双斜射非对称车载激光测速装置，该测速装置安装在载体上随载体运动，测量载体相对于行驶面的运动速度，该测速装置包括参考光束型激光多普勒测速探头和信号处理单元，参考光束型激光多普勒测速探头将激光入射到行驶面上并收集散射光形成检测信号，参考光束型激光多普勒测速探头输出的检测信号传输至信号处理单元，信号处理单元实现速度解算，其特征在于：在参考光束型激光多普勒测速探头其激光入射到行驶面前的激光路径上设置小夹角分光棱镜。
  2. 根据权利要求1所述的双斜射非对称车载激光测速装置，其特征在于：参考光束型激光多普勒测速探头包括激光器、压缩准直透镜组，分束镜，衰减片，全反镜，滤光片，小孔光阑，光电探测器和小夹角分光棱镜；
    激光器发射出来的激光经压缩准直透镜组压缩准直后入射到分束镜，由分束镜分成等强度的两束激光，其中一束激光透过衰减片入射到全反镜后再次反射到衰减片进行衰减后经分束镜、滤光片、小孔光阑后作为参考光被光电探测器接收；另一束激光被小夹角分光棱镜分成夹角为α的两束出射光入射到行驶面上，两束出射光分别为1#出射光束和2#出射光束；沿两束出射光原方向返回的两束地面散射光一起作为信号光，信号光包括沿1#出射光束原方向返回的散射光和沿2#出射光束原方向返回的散射光，信号光经小夹角分光棱镜、分束镜、滤光片、小孔光阑后被光电探测器接收，参考光与信号光在光电探测器的光敏面上进行混频，光电探测器收集参考光和信号光混频形成多普勒信号。
  3. 根据权利要求2所述的双斜射非对称车载激光测速装置，其特征在于：沿1#出射光束原方向返回的散射光与参考光在光电探测器的光敏面上进行混频形成多普勒信号，沿2#出射光束原方向返回的散射光与参考光在光电探测器的光敏面上进行混频形成多普勒信号，光电探测器探测到的多普勒信号中包含两 个不同的多普勒频率，将光电探测器探测到的多普勒信号输入到信号处理单元，由信号处理单元提取出1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2，实现速度解算。
  4. 根据权利要求3所述的双斜射非对称车载激光测速装置，其特征在于：信号处理单元实现速度解算的方法如下：
    对于1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2，有如下关系：
    Figure PCTCN2020101751-appb-100001
    Figure PCTCN2020101751-appb-100002
    其中：α为1#出射光束和2#出射光束之间的夹角，其大小由小夹角分光棱镜决定；θ为1#出射光束的发射倾角；θ+α为2#出射光束的发射倾角；
    可得，
    Figure PCTCN2020101751-appb-100003
    Figure PCTCN2020101751-appb-100004
    通过探测1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2，结合已知的两束出射光间的夹角α即能推算出车辆运行的速度v。
  5. 根据权利要求3所述的双斜射非对称车载激光测速装置，其特征在于：光电探测器探测到的多普勒信号输入到信号处理单元中，首先进行自相关谱分析得到多普勒信号的自相关谱，然后搜索最大峰，根据最大峰的位置解算得到第一个多普勒频率；接着在原自相关谱中滤除最大峰及其附近频谱后再次搜索最大峰，根据再次搜索得到的最大峰的位置解算得到第二个多普勒频率，最后 根据所得的两个多普勒频率进行加速度判别，从而明确两个多普勒频率与两出射光束的对应关系，得到1#出射光束对应的多普勒频率f D1和2#出射光束对应的多普勒频率f D2。
  6. 根据权利要求2所述的双斜射非对称车载激光测速装置，其特征在于：小夹角分光棱镜是由两个棱镜胶合而成。
  7. 根据权利要求6所述的双斜射非对称车载激光测速装置，其特征在于：小夹角分光棱镜其两个棱镜间的胶合面镀透反比为1:1的分光膜，小夹角分光棱镜的入射面和出射面均镀增透膜。
  8. 一种参考光束型激光多普勒测速探头，该测速探头安装在载体上随载体运动，其特征在于：在参考光束型激光多普勒测速探头其激光入射到行驶面前的激光路径上设置小夹角分光棱镜。
  9. 根据权利要求4所述的参考光束型激光多普勒测速探头，其特征在于：参考光束型激光多普勒测速探头包括激光器、压缩准直透镜组，分束镜，衰减片，全反镜，滤光片，小孔光阑，光电探测器和小夹角分光棱镜；
    激光器发射出来的激光经压缩准直透镜组压缩准直后入射到分束镜，由分束镜分成等强度的两束激光，其中一束激光透过衰减片入射到全反镜后再次反射到衰减片进行衰减后经分束镜、滤光片、小孔光阑后作为参考光被光电探测器接收；另一束激光被小夹角分光棱镜分成夹角为α的两束出射光入射到行驶面上，两束出射光分别为1#出射光束和2#出射光束；沿两束出射光原方向返回的两束地面散射光一起作为信号光，信号光包括沿出射光束1原方向返回的散射光和沿2#出射光束原方向返回的散射光，信号光经小夹角分光棱镜、分束镜、滤光片、小孔光阑后被光电探测器接收，参考光与信号光在光电探测器的光敏面上进行混频，光电探测器收集参考光和信号光混频形成多普勒信号。
  10. 根据权利要求9所述的双斜射非对称车载激光测速装置，其特征在于：小夹角分光棱镜是由两个棱镜胶合而成，小夹角分光棱镜其两个棱镜间的胶合面镀透反比为1:1的分光膜，小夹角分光棱镜的入射面和出射面均镀增透膜。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110398749B (zh) * 2019-08-13 2024-03-01 北京航天光新科技有限公司 一种双斜射非对称车载激光测速装置
CN113092822B (zh) * 2021-04-15 2023-11-10 中国人民解放军国防科技大学 一种基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法和装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312952A (ja) * 1992-05-06 1993-11-26 Nippon Sheet Glass Co Ltd 参照光型レーザドップラ速度計
CN108020681A (zh) * 2017-11-27 2018-05-11 长沙普德利生科技有限公司 一种车载激光多普勒测速仪
CN108592873A (zh) * 2018-05-10 2018-09-28 湖南波恩光电科技有限责任公司 基于ldv/ins组合的车载高程计及其方法
CN109407110A (zh) * 2018-10-12 2019-03-01 湖南波恩光电科技有限责任公司 基于扫描振镜的车载激光多普勒测速仪
CN110398749A (zh) * 2019-08-13 2019-11-01 湖南波恩光电科技有限责任公司 一种双斜射非对称车载激光测速装置
CN211043674U (zh) * 2019-08-13 2020-07-17 湖南波恩光电科技有限责任公司 一种参考光束型激光多普勒测速探头

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4036557A (en) * 1975-10-14 1977-07-19 Noctua, Inc. Laser doppler velocimeter
EP0391278B1 (en) * 1989-03-31 1997-10-15 Canon Kabushiki Kaisha Doppler velocity meter
GB2289814B (en) * 1994-05-06 1998-06-17 Europ Gas Turbines Ltd Laser doppler velocimeter
JPH08292264A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Fuji Xerox Co Ltd レーザドップラー速度測定装置及びこれを用いたカラー画像形成装置
US20030035112A1 (en) * 2001-08-20 2003-02-20 Nevis Elizabeth A. Birefringent beam combiners for polarized beams in interferometers
US6885438B2 (en) * 2002-05-29 2005-04-26 Kent L. Deines System and method for measuring velocity using frequency modulation of laser output
CN1236314C (zh) * 2003-12-19 2006-01-11 中国科学院上海光学精密机械研究所 采用可调谐原子滤光器的激光多普勒测速仪器
JP5631748B2 (ja) * 2008-03-13 2014-11-26 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 車両の安全のためのセンサシステム、車両制御システム及び運転手情報システム
WO2010058322A1 (en) * 2008-11-19 2010-05-27 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Laser self-mixing differential doppler velocimetry and vibrometry
CN101581576B (zh) * 2009-06-22 2010-09-08 浙江理工大学 基于双频干涉原理的直线度及其位置的测量方法
CN101788565A (zh) * 2010-03-01 2010-07-28 龙兴武 多点分层型差动激光多普勒测速仪
CN103293531B (zh) * 2013-05-23 2016-01-06 奇瑞汽车股份有限公司 一种激光雷达
CN104833816B (zh) * 2015-04-29 2018-04-10 中国人民解放军国防科学技术大学 基于旋转光栅的激光多普勒测速装置及其测速方法
CN105344012A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 燕山大学 一种经颅磁刺激和激光多普勒测速一体化装置
CN106020681A (zh) 2016-05-05 2016-10-12 乐视控股（北京）有限公司 一种通过触摸屏采集并投影绘画的方法和系统
RU2638580C1 (ru) * 2016-06-28 2017-12-14 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Лазерный доплеровский измеритель скорости
CN108761418B (zh) * 2018-06-11 2022-06-03 成都纳雷科技有限公司 一种基于微多普勒特征的雷达多径目标剔除方法
CN108594257B (zh) * 2018-07-02 2024-04-02 哈工科讯(沈阳)工业技术研究院有限公司 基于多普勒效应的测速传感器及其标定方法与测量方法
CN109116371B (zh) * 2018-07-23 2023-05-26 中国科学院半导体研究所 基于双波长半导体激光器的多普勒测速雷达

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312952A (ja) * 1992-05-06 1993-11-26 Nippon Sheet Glass Co Ltd 参照光型レーザドップラ速度計
CN108020681A (zh) * 2017-11-27 2018-05-11 长沙普德利生科技有限公司 一种车载激光多普勒测速仪
CN108592873A (zh) * 2018-05-10 2018-09-28 湖南波恩光电科技有限责任公司 基于ldv/ins组合的车载高程计及其方法
CN109407110A (zh) * 2018-10-12 2019-03-01 湖南波恩光电科技有限责任公司 基于扫描振镜的车载激光多普勒测速仪
CN110398749A (zh) * 2019-08-13 2019-11-01 湖南波恩光电科技有限责任公司 一种双斜射非对称车载激光测速装置
CN211043674U (zh) * 2019-08-13 2020-07-17 湖南波恩光电科技有限责任公司 一种参考光束型激光多普勒测速探头

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHOU JIAN, LONG XING-WU: "Laser Doppler velocimeter based on Janus configuration", JOURNAL OF OPTOELECTRONICS LASER, vol. 22, no. 2, 1 February 2011 (2011-02-01), pages 266 - 271, XP055781294, DOI: 10.16136/j.joel.2011.02.005 *

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