[发明专利]高功率脉冲激光测距机光轴一致性测量系统及方法

说明书

本发明涉及激光测距机，具体涉及一种基于散射取样的高功率脉冲激光测距机光轴一致性测量系统及方法。本发明的目的是解决现有高功率脉冲激光测距机光轴一致性测量系统及方法存在对于宽谱段激光光轴一致性测量使用受限的技术问题，提供一种高功率脉冲激光测距机光轴一致性测量系统及方法。该系统包括离轴抛物面镜、折轴镜、毛玻璃、取样镜、会聚透镜、CCD探测器、模拟激光器和靶标切换导轨；折轴镜和毛玻璃依次设置于离轴抛物面镜的会聚光路上；取样镜、会聚透镜和CCD探测器依次设置于离轴抛物面镜的准直光路上；模拟激光器和所述毛玻璃均设置于所述靶标切换导轨上，所述靶标切换导轨通过经折轴镜反射的离轴抛物面镜焦点处。该方法利用该系统进行。

技术领域

本发明涉及激光测距机，具体涉及一种基于散射取样的高功率脉冲激光测距机光轴一致性测量系统及方法。

背景技术

高功率脉冲激光测距机是实现远距离精准测距的重要设备。其在航天领域主要应用于空间目标监测，对提升目标轨道测定精度、预报能力、编目精度等具有重要作用。在航空领域，将其搭载于机载吊舱或小球的光电载荷系统，已经发展成为集可见光、激光和红外光于一体的复杂光电探测系统，激光测距系统(即高功率脉冲激光测距机)为进一步增强机载光电载荷探测能力，实现高精度距离探测和精确定位起到了重要的保障作用。

而如何装调和检测激光测距系统的激光发射天线光轴与激光接收天线光轴的一致性(即平行性)，保证发射光轴和接收光轴的一致性偏差达到允许的最小范围，是影响高功率脉冲激光测距精度的重要因素。

目前，常用的测量高功率脉冲激光测距机光轴一致性的方法为共轭焦面法，其原理如图1所示，被测高功率脉冲激光测距机06发射的高功率脉冲激光，经离轴抛物面镜01会聚、分光镜02透射、衰减片03能量衰减后到达CCD探测器04焦面处，CCD探测器04通过软件对激光光斑进行质心提取，标记为发射光轴坐标；特定波长的模拟激光器05被设置于离轴抛物面镜01焦点处的分光镜02反射、经离轴抛物面镜01准直后被上述被测高功率脉冲激光测距机06自带的探测器接收，并提取激光光斑质心，标记为接收光轴坐标。由于设置了分光镜，离轴抛物面镜01的两个焦面是共轭关系，保证了CCD探测器04光轴和模拟激光05光轴的一致性，因此，可以根据标记的质心坐标计算出被测高功率脉冲激光测距机06发射光轴与接收光轴的一致性偏差。

这种测量方法的优点是测量设备的结构形式简单，缺点是存在严重的使用局限性，具体表现为：第一，共轭焦面法是基于对分光镜02镀特殊的介质膜实现的，这种介质膜只能针对一种特定单点波长的高功率脉冲激光测距机06，无法实现对宽谱段范围的其他高功率脉冲激光测距机06的精准测量；第二，被测高功率脉冲激光测距机06发射的高功率脉冲激光大多可达兆瓦级，经离轴抛物面镜01会聚到达CCD探测器04的焦面处，功率密度会成几何量级增大，因此必须对高功率的激光进行充分衰减，以保护CCD探测器04的感光元件不被高功率脉冲激光所损坏，此处用到的衰减片03同样无法实现对宽谱段激光的高抑制比衰减。

发明内容

本发明的目的是解决现有高功率脉冲激光测距机光轴一致性测量系统及方法存在对于宽谱段激光光轴一致性测量使用受限的技术问题，提供一种基于散射取样的高功率脉冲激光测距机光轴一致性测量系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

本发明提供一种高功率脉冲激光测距机光轴一致性测量系统，其特殊之处在于：包括离轴抛物面镜、折轴镜、毛玻璃、取样镜、会聚透镜、CCD探测器、模拟激光器和靶标切换导轨；

所述折轴镜和毛玻璃依次设置于离轴抛物面镜的会聚光路上；

所述取样镜、会聚透镜和CCD探测器依次设置于离轴抛物面镜的准直光路上；

所述模拟激光器和所述毛玻璃均设置于所述靶标切换导轨上，所述靶标切换导轨通过经折轴镜反射的离轴抛物面镜焦点处，可以使模拟激光器和毛玻璃通过在靶标切换导轨上移动，分别位于离轴抛物面镜焦点处。