一种基于外差干涉的运动目标运动特征测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110361752A(43)申请公布日2019.10.22(21)申请号201910596396.3(22)申请日2019.07.03(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人沈永行刘承(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人邱启旺(51)Int.Cl.G01S17/50(2006.01)G01S17/58(2006.01)G01S7/487(2006.01)G01S7/484(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于外差干涉的运动目标运动特征测量方法(57)摘要本发明公开了一种外差干涉的运动目标运动特征测量方法，涉及一种新型的激光测量技术。该方法利用一种纵模频率锁定的多纵模脉冲激光器作为探测用激光，一种频率与多纵模脉冲激光器相互锁定的单频激光作为本地参考激光，一个宽带的光电探测器作为外差干涉用的信号接收探测器。利用多纵模脉冲激光照射待测运动目标后得到的散射激光与本地连续波单频激光的外差干涉信号，实时获得回波信号携带的微多普勒信息，并由此得到待测目标的微运动特征。本发明所述技术具有测量速度快、精度高、可探测距离远、性能可靠等特点，能够广泛应用于各类运动目标特征测量。CN110361752ACN110361752A权利要求书1/1页1.一种外差干涉的运动目标运动特征测量方法，其特征在于，多纵模脉冲激光器(1)与单频激光器(2)频率相互锁定，多纵模脉冲激光器(1)的激光脉冲经过后续的激光功率放大器(3)放大功率，放大后的多纵模激光脉冲经过光学系统(4)后射向运动目标(5)，经运动目标(5)反射或散射的部分激光脉冲由光学系统(4)收集，并聚焦到光电探测器(6)上，单频激光器(2)的部分单频激光始终入射到光电探测器(6)上，将光电探测器(6)上的多纵模激光脉冲与单频激光进行外差干涉，输出运动目标运动特征的微多普勒信息，再通过信号处理系统(7)经傅里叶变换处理，获得运动目标的运动特征。2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述多纵模脉冲激光器(1)为主动锁模或被动锁模的固体激光器或光纤激光器，其波长范围为1.02μm-1.12μm或1.53μm-1.65μm或1.9μm-2.1μm。3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述多纵模脉冲激光器(1)为一种声光移频的多纵模脉冲激光器，其波长范围为1.02μm-1.12μm或1.53μm-1.65μm或1.9μm-2.1μm。4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述多纵模脉冲激光器(1)的脉宽在100fs-100ns之间，脉冲重复频率在100kHz到5GHz之间。5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述单频激光器(2)为一种连续波单频工作的半导体激光器、固体激光器或光纤激光器，所述单频激光器(2)的波长范围与多纵模脉冲激光器(1)的波长范围相匹配，激光频率与多纵模脉冲激光器(1)的纵模相互锁定。6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述激光功率放大器(3)为一种固体或光纤的激光功率放大器，所述激光功率放大器(3)增益特性与多纵模脉冲激光器(1)的脉冲工作激光波长相匹配。2CN110361752A说明书1/4页一种基于外差干涉的运动目标运动特征测量方法技术领域[0001]本发明涉及一种新型的激光测量技术，尤其涉及一种基于外差干涉的运动目标运动特征测量方法。背景技术[0002]针对运动目标的激光测量技术已经得到了迅速发展，相关的技术包括对运动目标的距离、坐标、形状、运动速度等的测量，其中，针对运动目标速度的测量常利用激光频率的变化量来进行。根据多普勒原理，当测量主体与待测量目标之间存在相对运动时，从测量主体发射前往待测量目标的激光束在照射到待测量目标后，将部分反射或散射并回到测量主体所在的光学接收系统之中，并由光学接收系统汇聚到光电转换用的光电探测器上，所收集的反射或散射光将携带包含运动目标速度特性的多普勒信息。如果在光电探测器上同时施加一个参考用的激光，则回波激光与参考激光之间将产生外差干涉信号。合理设计的探测激光与参考激光以及相应的光电转换探测器将能给出有价值的目标多普勒信号，该多普勒信号将有助于分辨目标的运动特征。[0003]常规的激光主动照明目标特征分辨技术是基于连续单频激光照射的相干检测技术。一束连续波单频激光经过光学望远镜系统向目标发射，照射到目标的部分激光被散射，散射的激光信号中一小部分能被信号接收光学系统收集。该信号与本地单频激光(本征信号)进行外差相干检测，据此可以提取目标回波中的多普勒频移信息，并由此分辨目标的运动特征。这类技术目前已经广泛应用于各种目标的速度测