合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種遙感探測裝置，尤其涉及一種合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，屬于激光遙感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)主要有基于傳統(tǒng)光學(xué)元件并采用邁克耳遜干涉結(jié)構(gòu)的合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)、以及基于光纖元件并采用參考通道結(jié)構(gòu)的合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)。
[0003]前者通用性較強(qiáng)，但由于采用傳統(tǒng)光學(xué)元件，抗抖動(dòng)性較差，調(diào)節(jié)困難，不適合機(jī)載、車載等實(shí)際應(yīng)用場合；并且該系統(tǒng)沒有對(duì)可調(diào)諧激光器輸出啁啾信號(hào)的起止波長偏差和相位誤差進(jìn)行校正，致使該系統(tǒng)的方位向、距離向成像分辨率較低。
[0004]后者具有以下優(yōu)點(diǎn):利用光纖柔性連接，可在光纖耦合器中實(shí)現(xiàn)混頻；因此相對(duì)于利用傳統(tǒng)的合束元件進(jìn)行外差探測而言，更容易滿足外差探測的條件，具有更高的外差效率，保證了對(duì)微弱信號(hào)的有效探測。另外，由于采用了參考通道部分補(bǔ)償了可調(diào)諧激光器發(fā)出線性調(diào)頻信號(hào)的非線性，因此可提高合成孔徑激光雷達(dá)距離向成像精度。第三，利用氰化氫(HCN)分子波長參考器跟蹤校準(zhǔn)激光器發(fā)射信號(hào)的起始波長，可校準(zhǔn)起始波長的誤差、對(duì)起始波長進(jìn)行定標(biāo)，從而保證方位向成像精度、提高方位向成像分辨率。但由于氰化氫分子波長參考器是內(nèi)含劇毒氣體的易碎玻璃器件，抗沖擊震動(dòng)能力較差，毒害氣體一旦泄露則會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害；因此安全性差是制約合成孔徑激光雷達(dá)走向?qū)嵱没囊粋€(gè)因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)利用氰化氫(HCN)分子波長參考器進(jìn)行波長定標(biāo)、實(shí)現(xiàn)方位向高分辨率探測成像的基于參考通道結(jié)構(gòu)合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)中存在的問題，本實(shí)用新型旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、安全性高、抗震性強(qiáng)的合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:它包括可調(diào)諧激光器、發(fā)射天線組件、目標(biāo)通道、參考通道以及計(jì)算機(jī)；其中，所述發(fā)射天線組件由通過光纖依次連接的第一分光器、光纖環(huán)形器和發(fā)射天線構(gòu)成；所述目標(biāo)通道由通過光纖依次連接的第二分光器、第一光纖耦合器、第一外差平衡接收器、以及與該第一外差平衡接收器電連接的第一 A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；所述參考通道由通過光纖依次連接的第三分光器、第二光纖耦合器、第二外差平衡接收器、連接在所述第三分光器與所述第二光纖耦合器之間的光纖延遲線圈、以及與所述第二外差平衡接收器電連接的第二 A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；在可調(diào)諧激光器與第一分光器之間連接有帶通濾光器，第一分光器與第二分光器連接、光纖環(huán)形器與第一光纖耦合器連接，第二分光器與第三分光器連接，第一 A/D轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器分別與計(jì)算接電連接。
[0007]第一分光器、第二分光器以及第三分光器均為1X2分光器，第一光纖親合器、第二光纖耦合器均為2X2單模光纖耦合器。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，在現(xiàn)有參考通道結(jié)構(gòu)的合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用參考通道信號(hào)來補(bǔ)償可調(diào)諧激光器輸出的線性調(diào)頻信號(hào)的非線性，從而提高了合成孔徑激光雷達(dá)的距離向成像分辨率；另外，在可調(diào)諧激光器與發(fā)射天線組件之間增加了光學(xué)帶寬濾波器，因此能夠?qū)烧{(diào)諧激光器輸出的線性調(diào)頻信號(hào)的起始波長進(jìn)行波長定標(biāo)，從而提高了合成孔徑激光雷達(dá)方位向成像分辨率。第三，利用帶通濾光器替代氰化氫(HCN)分子波長定標(biāo)器，因此合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為簡單，穩(wěn)定性、安全性、以及抗沖擊性均得以進(jìn)一步提高。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中:可調(diào)諧激光器1、帶通濾光器2、第一分光器3、光纖環(huán)形器4、發(fā)射天線5、第一 A/D轉(zhuǎn)換器6、第一外差平衡接收器7、第一光纖親合器8、第二分光器9、第三分光器10、光纖延遲線圈11、第二光纖耦合器12、第二外差平衡接收器13、第二 A/D轉(zhuǎn)換器14、計(jì)算接15ο
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0012]如圖1所示:本實(shí)用新型由可調(diào)諧激光器1、發(fā)射天線組件、目標(biāo)通道、參考通道、計(jì)算機(jī)15、以及帶通濾光器2構(gòu)成。其中:
[0013]所述發(fā)射天線組件由第一分光器3、輸入端通過光纖與該第一分光器的輸出端連接的光纖環(huán)形器4、通過光纖與該光纖環(huán)形器連接的發(fā)射天線5構(gòu)成，帶通濾光器2通過光纖連接在可調(diào)諧激光器I的輸出端與第一分光器3的輸入端之間。
[0014]所述目標(biāo)通道由第二分光器9、輸入端通過光纖與該第二分光器輸出端連接的第一光纖親合器8、兩個(gè)輸入端分別與該第一光纖親合器的兩個(gè)輸出端對(duì)應(yīng)連接的第一外差平衡接收器7、與該第一外差平衡接收器輸出端電連接的第一 A/D轉(zhuǎn)換器6構(gòu)成；第二分光器9的輸入端通過光纖與第一分光器3的另一個(gè)輸出端連接，第一光纖耦合器8的另外一個(gè)輸入端通過光纖與光纖環(huán)形器4另外一個(gè)輸出端連接。
[0015]所述參考通道由第三分光器10、輸入端通過光纖與該第三分光器輸出端連接的第二光纖耦合器12、連接在該第二光纖耦合器另外一個(gè)輸入端與第三分光器10的另外一個(gè)輸出端之間的光纖延遲線圈11、兩個(gè)輸入端分別與該第二光纖耦合器兩個(gè)輸出端對(duì)應(yīng)連接的第二外差平衡接收器13、與該第二外差平衡接收器輸出端電連接的第二 A/D轉(zhuǎn)換器14構(gòu)成，第三分光器10的輸入端通過光纖與第二分光器9的另外一個(gè)輸出端連接。
[0016]第一 A/D轉(zhuǎn)換器6、第二 A/D轉(zhuǎn)換器14分別與計(jì)算接15電連接。
[0017]在上述技術(shù)方案中，第一分光器3、第二分光器9以及第三分光器10均為I X 2分光器，第一光纖親合器8、第二光纖親合器12均為2X2單模光纖親合器。
[0018]光纖環(huán)形器4的作用不僅可將第一分光器3送來的光信號(hào)傳遞給發(fā)射天線5，同時(shí)還能將該發(fā)射天線反饋的回波信號(hào)作為目標(biāo)信號(hào)送給目標(biāo)通道。第二分光器9的作用是將一部分輸出信號(hào)作為目標(biāo)通道的目標(biāo)本振信號(hào)，經(jīng)第一光纖耦合器8和第一外差平衡接收器7實(shí)現(xiàn)光外差探測后的差頻信號(hào)輸出，并將該差頻信號(hào)輸出到第一 A/D轉(zhuǎn)換器6 ;同時(shí)，第二分光器9將另一部分輸出信號(hào)作為第三分光器10的輸入信號(hào)，該第三分光器輸出的一部分信號(hào)作為參考信號(hào)輸入給第二光纖耦合器12，第三分光器10輸出的另一部分信號(hào)經(jīng)光纖延遲線圈延時(shí)后作為參考本振信號(hào)輸入給第二光纖耦合器12，經(jīng)該第二光纖耦合器和第二外差平衡接收機(jī)13實(shí)現(xiàn)參考通道的光外差探測后的差頻信號(hào)輸出，并將該差頻信號(hào)輸出到第二 A/D轉(zhuǎn)換器14。
[0019]工作原理:由于可調(diào)諧激光器I的輸出線性調(diào)頻信號(hào)起始波長存在差異，若直接用于合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)將造成圖像的方位向模糊。因此，先將可調(diào)諧激光器I輸出的線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)帶通濾光器2進(jìn)行波長限定，使經(jīng)過該帶通濾光器輸出的信號(hào)具有固定的起止波長，因此可降低可調(diào)諧激光器I起始波長差異對(duì)方位向成像分辨率的影響。再對(duì)波長標(biāo)定后的線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)過第一分光器3進(jìn)行分束，通過對(duì)目標(biāo)通道和參考通道的信號(hào)進(jìn)行外差平衡探測，獲得目標(biāo)通道和參考通道的差頻信號(hào)，經(jīng)模數(shù)變換后輸入計(jì)算機(jī)15。利用參考通道數(shù)據(jù)校正可調(diào)諧激光器I的輸出線性調(diào)頻信號(hào)的相位誤差，能夠降低線性調(diào)頻信號(hào)相位誤差對(duì)合成孔徑激光雷達(dá)距離向成像分辨率的影響。再根據(jù)相應(yīng)的成像算法，即可以獲得合成孔徑激光雷達(dá)成像圖像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，包括可調(diào)諧激光器、發(fā)射天線組件、目標(biāo)通道、參考通道以及計(jì)算機(jī)；其中，所述發(fā)射天線組件由通過光纖依次連接的第一分光器、光纖環(huán)形器和發(fā)射天線構(gòu)成；所述目標(biāo)通道由通過光纖依次連接的第二分光器、第一光纖耦合器、第一外差平衡接收器、以及與該第一外差平衡接收器電連接的第一 A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；所述參考通道由通過光纖依次連接的第三分光器、第二光纖耦合器、第二外差平衡接收器、連接在所述第三分光器與所述第二光纖耦合器之間的光纖延遲線圈、以及與所述第二外差平衡接收器電連接的第二 A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；其特征在于:在可調(diào)諧激光器(I)與第一分光器(3)之間連接有帶通濾光器(2)，第一分光器(3)與第二分光器(9)連接、光纖環(huán)形器(4)與第一光纖親合器(8)連接，第二分光器(9)與第三分光器(10)連接，第一 A/D轉(zhuǎn)換器(6)、第二 A/D轉(zhuǎn)換器(14)分別與計(jì)算接(15)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:第一分光器(3)、第二分光器(9)以及第三分光器(10)均為1X2分光器，第一光纖親合器(8)、第二光纖親合器(12)均為2X2單模光纖親合器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，屬于激光遙感裝置；旨在提供一種改進(jìn)的合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)。它包括可調(diào)諧激光器、發(fā)射天線組件、目標(biāo)通道、參考通道和計(jì)算機(jī)；發(fā)射天線組件由第一分光器、光纖環(huán)形器和發(fā)射天線構(gòu)成，目標(biāo)通道由第二分光器、第一光纖耦合器、第一外差平衡接收器、第一A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，參考通道由第三分光器、光纖延遲線圈、第二光纖耦合器、第二外差平衡接收器、第二A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；在可調(diào)諧激光器（1）與第一分光器（3）之間連接有帶通濾光器（2），第一A/D轉(zhuǎn)換器（6）、第二A/D轉(zhuǎn)換器（14）與計(jì)算接（15）電連接。本發(fā)實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定安全；是一種合成孔徑激光雷達(dá)系統(tǒng)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】G01S7/491, G01S17/89
【公開號(hào)】CN204789997
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520375922
【發(fā)明人】張艷
【申請(qǐng)人】貴陽學(xué)院
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年6月3日