[发明专利]双通道双啁啾线性调频连续波激光雷达方法及装置

权利要求书

1.双通道双啁啾线性调频连续波激光雷达方法，其特征在于：在雷达平台的发射端，窄线宽单频连续激光光源产生的光信号经第一偏振光分束器分为两个正交偏振态光信号，分别进入两个调制通道；在两个调制通道中，两个正交偏振态光分别经过不同的光学相位调制器调制和光学带通滤波，同步产生正负双啁啾的光信号，再分别进行分束，分别获得第一发射信号和第一本振信号以及第二发射信号和第二本振信号；将第一发射信号和第二发射信号通过第二偏振光分束器合束，经过激光放大后进入偏振分集光学环形器，再由光学天线发射至目标并接收目标回波信号；在接收端，第一调制光通道的目标回波信号通过偏振分集光学环形器后与第一本振信号进行相干混频探测，第二调制光通道的目标回波信号通过偏振分集光学环形器后和第二本振信号进行相干混频探测，再分别由光电平衡探测器接收获得包含目标距离和矢量速度信息的拍频信号，拍频信号经滤波、采样和数字信号处理实现雷达平台与目标之间距离和矢量速度的并行同步测量。

2.根据权利要求1所述的双通道双啁啾线性调频连续波激光雷达方法，其特征在于：所述雷达平台中，窄线宽单频连续激光光源产生未经调制的单频单模连续激光作为输出的光信号，表示为：

E₀(t)＝E₀exp[j2πf₀t+jφ_N0+jφ₀]；

式中，f₀为窄线宽单频连续激光光源的频率；φ₀为光信号初始相位；φ_N0为光信号的噪声相位；E₀是光信号振幅，t是时间，exp是以自然常数e为底的指数函数。

3.根据权利要求1所述的双通道双啁啾线性调频连续波激光雷达方法，其特征在于：在两个调制通道中，两个正交偏振态光分别经过不同的光学相位调制器调制，具体是，

在第一调制光通道中，采用第一调频信号发生器产生的第一调频信号与第一基频信号发生器产生的第一基频信号的第一混频信号作为第一光学相位调制器的第一射频驱动信号：

式中：M₁是第一射频驱动电路放大倍数，V_{RF1_M}是第一调频信号的振幅，V_{RF1_B}是第一基频信号的振幅，f_{RF1_B}是第一基频信号的频率，f_{RF1_H}是第一调频信号的高频截止频率，f_{RF1_L}是第一调频信号的低频截止频率，T₁是第一调频信号的周期，φ_{N_RF1}(t)是第一混频后的噪声相位，是第一微波线性调频信号的调频速率，表示为：B₁是第一调频带宽；t是时间；

第一射频驱动信号对第一光学相位调制器进行驱动，第一光学相位调制器输出的光信号为：

式中，E_{0_PM1}是第一光学相位调制器输出的光信号振幅，f₀是激光载频，φ₀是光信号初始相位，φ_{N_PM1}(t)是第一光学相位调制器输出的噪声相位，β₁是第一光学相位调制器的调相系数，V_π1是第一光学相位调制器的半波电压；

在第二调制光通道中，采用第二调频信号发生器产生的第二调频信号与第二基频信号发生器产生的第二基频信号的第二混频信号作为第二光学相位调制器的第二射频驱动信号：

；

式中：M₂是第二射频驱动电路放大倍数，V_{RF2_M}是第二调频信号的振幅，V_{RF2_B}是第二基频信号的振幅，f_{RF2_B}是第二基频信号的频率，f_{RF2_H}是第二调频信号的高频截止频率，f_{RF2_L}是第二调频信号的低频截止频率，T₂是第二调频信号的周期，φ_{N_RF2}(t)是第二混频后的噪声相位，是第二微波线性调频信号的调频速率，表示为：B₂是第二调频带宽；t是时间；

第二射频驱动信号对第二光学相位调制器进行驱动，第二光学相位调制器输出的光信号为：

式中，E_{0_PM2}是第二光学相位调制器输出的光信号振幅，f₀是激光载频，φ₀是光信号初始相位，φ_{N_PM2}(t)是第二光学相位调制器输出的噪声相位，β₂是第二光学相位调制器的调相系数，V_π2是第二光学相位调制器的半波电压。