[发明专利]一种可调谐激光距离模拟器及距离模拟方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种激光测距敏感器的激光距离模拟器，具体是指一种可调谐激光距离模拟器及距离模拟方法，它用于检测激光测距敏感器的测距性能。

背景技术：

脉冲激光测距通过测量从激光主波发射到激光回波接收的时间长度来计算与目标的相对距离，具有探测距离远、测量精度高、对光源相干性要求低等优点。在对激光测距敏感器，尤其是对测距范围较大的星载激光测距敏感器进行测距性能测试时，使用真实地面物体作为距离目标，接收从目标反射的激光回波测试激光测距敏感器性能的方法，需要提供长距离且可精确标定距离的测距目标，对目标和环境的要求很高，而要建立一个在激光测距仪有效测距内，距离可以任意变化的测试目标则更为困难。

在对测距范围从15m到30km的星载激光测距敏感器进行地面性能测试时，并且使模拟距离精度优于0.15m，数据响应速率大于4Hz，目前在已经公开的文献中，还没有相应的技术方案。

本发明激光测距动态距离模拟器，即在满足以上技术指标要求的前提下，为了减小目标及环境条件对测试的影响，同时提高测试的易操作性和精确性，从而被设计发明出来的。距离模拟器接收激光测距敏感器发射的激光，经过可由计算机设定的延时后，产生一定强度和宽度的激光脉冲，输入激光测距敏感器作为模拟回波信号。距离模拟器提供的模拟距离不受客观环境限制，能覆盖激光测距敏感器的全部测程，可在室内给激光测距敏感器提供闭环的可调光信号激励，对测距敏感器的灵敏度、距离分辨率以及测距精度等性能参数进行测试。

发明内容：

本发明提供一种可调谐激光距离模拟器来解决激光测距敏感器检测所需的动态距离信息的问题。

可调谐激光距离模拟器的系统构成如附图1所示：它由激光距离模拟模块(虚线框1以内部分)和自定标模块组成(虚线框1与虚线框2之间部分)，激光距离模拟模块包括激光接收单元、信号延迟单元，激光发射单元X，激光发射单元Z，光衰减器和延迟控制单元；自定标模块包括激光光源单元、标准光纤单元、平衡探测器单元和示波器。其中：

1.激光接收单元

激光接收单元由光衰减器、高速PIN管探测器模块，AD转换电路和比较电路组成。其中，光衰减器通过一个分束光纤及透射激光光束方向与探测器稍微错开，来实现激光的衰减。最后比较电路输出一个信号延迟单元所需要的TTL电平。

2.信号延迟单元

信号延迟单元，采用美国HIGHLAND TECHNOLOGY的Model P400 Benchtop Digital Delay/Pulse Generator或GREENFIELD TECHNOLOGY的GFT1004。具体指标要求如下：四通道的延迟脉宽输出，1ps的分辨率，高达1000s的设定延迟时间，25ns的插入延迟，小于10ps的平均抖动，10MHz的速率，可编程的触发阈值及可调节的输出脉冲电平。

3.激光发射单元X、Z

激光发射单元X和激光发射单元Z采用深圳明鑫科技发展有限公司的1064光纤脉冲激光器，型号MXFLTMP-1064-1k-010-100-2-M。工作波长范围1063nm～1065nm；脉冲峰值功率≥1W；脉冲宽度≤10ns；重频≤10Hz。

4.光衰减器

光衰减器采用用Agilent N77-Series光衰减器中的型号N7768A。考虑到光衰减器的波长范围必须覆盖到1064nm，N77系列里面只有N7766A，N7766A是符合要求的。N7766A只有两个通道，N7768A有四个通道，考虑到使用的方便，而且通道可以串联使用，能得到更大的衰减倍率，最后选用N7768A。N7768A的衰减范围1dB～35dB，衰减精度为0.03dB，输入功率+23dBm。

5.延迟控制单元

延迟控制部分，用LABVIEW编写的界面在计算机上运行。LABVIEW的程序功能实现过程：运行计算机的LABVIEW界面；计算机通过网线接收控制台发出的距离信息命令，经过公式换算为延迟时间信息；t通过RS232接口传给延迟器；延迟器对t进行判定，若在延迟器量程范围内，则设定延迟器的延迟时间，若不在延迟器量程范围内，则向计算机报错。

6.自标定模块

激光测距敏感器动态距离模拟器的技术参数(准确度和精度)在使用过程中受周围环境的影响可能会发生细微的漂移，通过自标定系统可以校正其技术参数。自标定系统，使该系统有一个标准的规范，在任何情况下得以科学的校正。