[发明专利]双轴激光遥感仪器地面检测定标系统及检测定标方法

权利要求书

1.双轴激光遥感仪器地面检测与定标系统，其特征在于：包括模拟回波发生器、二维移动平台(7)、大口径长焦距平行光管(9)和光束质量分析仪(10)；大口径长焦距平行光管(9)的一侧设置有分束镜(1)和角锥棱镜(11)，大口径长焦距平行光管(9)的另一侧设置有全反镜(8)；所述模拟回波发生器由光电转换器(2)、延时器(3)、光纤输出激光器(4)、光纤(5)和电控光纤衰减器(6)组成；光电转换器(2)和延时器(3)位于分束镜(1)与光纤输出激光器(4)之间，分束镜(1)用于将由被测激光遥感仪器发出的脉冲激光分为两部分，并将其中一部分脉冲激光反射给光电转换器(2)；光电转换器(2)用于将由分束镜(1)反射的脉冲激光转换为电信号；延时器(3)用于电信号的延时；光纤输出激光器(4)用于将被延时后的电信号触发后输出脉冲激光，光纤输出激光器(4)与光纤(5)的一端连接，光纤(5)的另一端位于大口径长焦距平行光管(9)的另一侧，光纤(5)另一端的端口位于大口径长焦距平行光管(9)的焦平面上，并且固定在二维移动平台(7)上；电控光纤衰减器(6)设置在光纤(5)上；光束质量分析仪(10)的光敏面放置在大口径长焦距平行光管(9)被全反镜(8)反射的焦平面上。

2.利用权利要求1所述的双轴激光遥感仪器地面检测与定标系统获得被测激光遥感仪器探测能力的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

步骤1：被测激光遥感仪器发出脉冲激光，脉冲激光经过分束镜(1)被分为两部分；

步骤2：其中一部分脉冲激光经过大口径长焦距平行光管(9)折射后进入全反镜(8)，由全反镜(8)反射后进入光束质量分析仪(10)光敏面上，形成发射激光光斑，光束质量分析仪(10)采集该发射激光光斑获取被测激光遥感仪器的远场光束质量分布；

步骤3：另一部分脉冲激光经过分束镜(1)的反射进入光电转换器(2)转换为电信号，再经过延时器(3)的延时后触发光纤输出激光器(4)，光纤输出激光器(4)通过光纤(5)由光纤(5)的另一端输出经过电控光纤衰减器(6)衰减后的脉冲激光，脉冲激光经过大口径长焦距平行光管(9)变为平行光，其中一部分平行光经过角锥棱镜(11)的180°反射后再通过大口径长焦距平行光管(9)的透射和全反镜(8)的反射后射向光束质量分析仪(10)的光敏面上，形成模拟回波光斑；而另一部分平行光作为远距离的模拟回波进入被测激光遥感仪器并给出输出信号；

步骤4：通过光束质量分析仪(10)比较发射激光光斑和模拟回波光斑的位置，调整被测激光遥感仪器和激光遥感仪器地面检测与定标系统的相对位置，使得发射激光光斑和模拟回波光斑在光束质量分析仪(10)上重合，实现被测激光遥感仪器与激光遥感仪器地面检测与定标系统的光路对接；

步骤5：待被测激光遥感仪器与激光遥感仪器地面检测与定标系统的光路对接好后，调整电控光纤衰减器(6)的衰减倍数，使被测激光遥感仪器的输出信号达到探测极限，利用能量计检测光纤输出激光器(4)输出能量值，并根据电控光纤衰减器(6)衰减倍数值获取激光遥感仪器的最小可探测能量数值P_rmin，根据公式(1)，得到被测激光遥感仪器的探测能力：

Rmax=(KPtτ0τ2Arσπ2θt2Prmin)14---(1)]]>

式中，R_max是激光遥感仪器可探测到的最远距离即探测能力，K是由光束质量分析仪(10)测得的光束质量分布，P_t是光纤输出激光器(4)输出功率，τ₀是光学系统效率，τ为被测激光遥感仪器到目标距离上激光大气透过率，σ为被探测目标的雷达截面，A_r是接收光学系统孔径面积，θ_t是发射光束发散角，P_rmin是激光测距系统的最小可探测功率，也即系统探测灵敏度。

3.利用权利要求1所述的双轴激光遥感仪器地面检测与定标系统获得被测激光遥感仪器几何结构因子的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

步骤1：被测激光遥感仪器发出脉冲激光，脉冲激光经过分束镜(1)被分为两部分；

步骤2：其中一部分脉冲激光经过大口径长焦距平行光管(9)折射后进入全反镜(8)，由全反镜(8)反射后进入光束质量分析仪(10)光敏面上，形成发射激光光斑，光束质量分析仪(10)采集该发射激光光斑获取被测激光遥感仪器的远场光束质量分布；

步骤3：另一部分脉冲激光经过分束镜(1)的反射进入光电转换器(2)转换为电信号，再经过延时器(3)的延时后触发光纤输出激光器(4)，光纤输出激光器(4)通过光纤(5)由光纤(5)的另一端输出经过电控光纤衰减器(6)衰减后的脉冲激光，脉冲激光经过大口径长焦距平行光管(9)变为平行光，其中一部分平行光经过角锥棱镜(11)的180°反射后再通过大口径长焦距平行光管(9)的透射和全反镜(8)的反射后射向光束质量分析仪(10)的光敏面上，形成模拟回波光斑；而另一部分平行光作为远距离的模拟回波进入被测激光遥感仪器并给出输出信号；

步骤4：通过光束质量分析仪(10)比较发射激光光斑和模拟回波光斑的位置，调整被测激光遥感仪器和激光遥感仪器地面检测与定标系统的相对位置，使得发射激光光斑和模拟回波光斑在光束质量分析仪(10)上重合，实现激光遥感仪器与激光遥感仪器地面检测与定标系统的光路对接；

步骤5：利用二维移动平台(7)记录被测激光遥感仪器和激光遥感仪器地面检测与定标系统实现对接时光纤(5)另一端端面的位置，记录为(L₀，0)；通过二维移动平台(7)控制光纤(5)另一端端面在长焦距大口径平行光管(9)焦平面上水平移动，同时监测被测激光遥感仪器输出信号情况，记录激光遥感仪器输出信号变为临界点时二维移动平台(7)的位置，二维移动平台(7)的移动位置相对于(L₀，0)其二维移动位置记为(L_L，0)和(L_R，0)；通过二维移动平台(7)控制光纤(5)另一端端面在长焦距大口径平行光管(9)焦平面上竖直移动，同时监测被测激光遥感仪器输出信号情况，记录激光遥感仪器输出信号变为临界点时二维移动平台(7)的位置，二维移动平台(7)的移动位置相对于(L₀，0)其二维移动位置记为(L_U，0)和(L_D，0)；根据公式(2)得到激光遥感仪器几何结构因子，也称几何重叠因子：

δ1=LL+LR2f-L0f]]>δ2=LU+LD2f-L0f---(2)]]>

式中，f为大口径长焦距平行光管(9)的焦距，δ₁为被测试激光遥感仪器在水平方向上的几何结构因子，δ₂为被测试激光遥感仪器在竖直方向上的几何结构因子。