[发明专利]基于FDML的调频连续波激光雷达捕获系统及方法

说明书

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种基于FDML的调频连续波激光雷达捕获系统及方法。该系统包括光源单元、测距单元和信号处理单元，光源单元用于基于FDML技术向待测目标发射激光；测距单元用于采用相干探测方式接收待测目标反射的激光并得到干涉信号；信号处理单元用于基于干涉信号得到待测目标的距离和速度。解决了现有调频连续波激光测距分辨率和测量精度低的技术问题。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种基于FDML的调频连续波激光雷达捕获系统及方法。

背景技术

激光雷达测距是激光最早应用的领域之一，凭借高精度、高分辨率、探测距离远和抗干扰能力强等优点，满足军事、工业测量等领域的测量需要，得到广泛应用。

相比于常用的激光脉冲飞行时间测距、连续波调幅测距技术，调频连续波具有很小的距离分辨率、能同时测量目标的速度、距离两种参数，其处理电路简单、功率小、结构紧凑、重量轻及功耗小。

虽然调频连续波激光测距具有诸多优势，但一直以来受激光器调制范围和调制线性度的限制，影响了激光测量分辨率和测量精度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于FDML的调频连续波激光雷达捕获系统及方法，其解决了现有调频连续波激光测距分辨率和测量精度低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种基于FDML的调频连续波激光雷达捕获系统，包括光源单元、测距单元和信号处理单元；

光源单元用于基于FDML技术向待测目标发射激光；

测距单元采用相干探测方式接收待测目标反射的激光并得到干涉信号；

信号处理单元用于基于干涉信号得到待测目标的距离和速度。

本发明实施例提出的基于FDML的调频连续波激光雷达捕获系统，基于FDML技术和相干探测方式，实现了扫描速度高，扫描范围宽、瞬时线宽窄和相位稳定性高的扫频激光输出，能使激光雷达的测距精度更高、响应时间更快、稳定性更好，实现了高精度的距离和速度测量。

可选地，光源单元选用FDML激光器作为调频连续波激光雷达捕获系统的光源，FDML激光器包括依次连接的驱动电源、可调谐滤波器、第一隔离器、半导体放大器、第二隔离器、色散位移光纤和第一耦合器；

驱动电源用于发出扫频激光，扫频激光依次通过可调谐滤波器、第一隔离器、半导体放大器、第二隔离器、色散位移光纤和第一耦合器。

可选地，第一耦合器用于将扫频激光分为A路扫频激光和B路扫频激光，第一耦合器的分光比为20：80；

其中，A路扫频激光作为FDML激光器的输出，输出20％的扫频激光能量；B路扫频激光返回到FDML激光器的环形谐振腔内，输出80％的扫频激光能量。

可选地，扫频激光在环形谐振腔内传播一周的时间是可调谐滤波器的驱动电压的周期的整数倍。

可选地，测距单元包括第二耦合器、第三耦合器、环形器、收发装置、待测目标、第四耦合器、第一光电探测器、第五耦合器、第六耦合器和第二光电探测器；

第二耦合器与第三耦合器、环形器、收发装置、待测目标依次连接；

第四耦合器和第一光电探测器依次连接；

第二耦合器还与第六耦合器、第二光电探测器依次连接；

第二耦合器用于将A路扫频激光分为C路扫频激光和D路扫频激光，第二耦合器的分光比为50：50；