[发明专利]微波激光雷达一体化系统

说明书

技术领域

本发明属于微波探测领域。

背景技术

近年来随着环境的日益复杂以及所需探测目标的逐渐多元化发展趋势，单一探测模式已无法满足实际需求，激光雷达探测分辨率高，能抑制地表杂波，但是激光雷达探测系统工作距离近，且受气候影响严重；微波雷达作用距离远，受天气影响较小，但是微波雷达分辨率低，性能受电子学瓶颈限制，因此，如何妥善的将二者有机结合，使二者可以较好地取长补短以适应更高的实际探测要求成为了目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明是为了解决现有雷达探测系统无法同时实现高分辨率、探测距离远及探测过程中不受气候影响的问题，本发明提供了一种微波激光雷达一体化系统。

微波激光雷达一体化系统，它包括锁模激光器、2个1×2分束器、2个F-P滤波器、2个光学带通滤波器、MEMS光开关、光纤放大器、光环形器、准直器、发射/接收器件、延时光纤、2个2×1耦合器、2个光电探测器、电放大器、功分器、电环形器、微波天线、延时器、乘法器、模数转换器和数字信号处理器；

所述的2个1×2分束器分别定义为1号1×2分束器和2号1×2分束器，且1号1×2分束器输出光强相同的两束光；

2个F-P滤波器分别定义为1号F-P滤波器和2号F-P滤波器；

2个光学带通滤波器分别定义为1号光学带通滤波器和2号光学带通滤波器；

2个2×1耦合器分别定义为1号2×1耦合器和2号2×1耦合器；

2个光电探测器分别定义为1号光电探测器和2号光电探测器；

锁模激光器输出的光经1号1×2分束器分束后，输出激光雷达探测的载波信号光和微波雷达探测的载波信号光这两束光，

其中，1号1×2分束器输出的激光雷达探测的载波信号光入射至1号F-P滤波器进行频率选择后，入射至1号光学带通滤波器进行滤波，然后入射至MEMS光开关，

MEMS光开关的1号出光口输出的光经光纤放大器进行功率放大后，入射至2号1×2分束器进行分束后，输出两束光，该两束光分别定义为本振光和信号光，信号光的光强大于本振光的光强；

MEMS光开关的2号出光口输出的光入射至2号2×1耦合器；

MEMS光开关的1号出光口和2号出光口输出光信号作为切换控制指令，使激光雷达探测和微波雷达探测择一工作；

其中，信号光依次经光环形器和准直器后，又经发射/接收器件进行扩束准直后，入射至待测目标，经待测目标反射后输出的回波信号光，经发射/接收器件进行汇聚后，又依次经准直器和光环形器后，入射至1号2×1耦合器；

本振光通过延时光纤入射至1号2×1耦合器；

1号2×1耦合器对接收的本振光和回波信号光进行耦合后，入射至光电探测器进行光电转化后，获得的激光雷达探测中频差频信号发送至模数转换器；

1号1×2分束器输出的微波雷达探测的载波信号光入射至2号F-P滤波器进行频率选择后，入射至2号光学带通滤波器进行滤波后，又入射至2号2×1耦合器；

2号2×1耦合器对接收的两束光进行耦合后，入射至2号光电探测器，进行光电转化，获得的电信号经电放大器进行功率放大后，送至功分器进行功率分配，获得两路电信号；

功分器输出的第一路电信号依次经电环形器和微波天线后，以微波的形式入射至待测目标，该微波经待测目标反射后，依次通过微波天线和电环形器送至乘法器；

功分器输出的第二路电信号经延时器延时后，送至乘法器；

功分器输出的第一路电信号的功率大于第二路电信号的功率；

乘法器对接收的微波和延时后的第二路电信号进行相乘，获得微波雷达探测中频差频信号送至模数转换器；

模数转换器对接收的激光雷达探测中频差频信号或微波雷达探测中频差频信号进行模数转换后，获得的数据信号输入至数字信号处理器，数字信号处理器对接收的数据信号进行处理，从而获得待测目标的距离。

所述的数字信号处理器对接收的数据信号进行处理，从而获得待测目标的距离的具体过程为：

步骤一：数字信号处理器对接收的数据信号进行傅里叶变换，获得中频信号的频谱F(I)，

步骤二：提取中频信号的频谱F(I)，在调制带宽范围内的最大幅值所对应的峰值频率f_I，

步骤三：将峰值频率f_I代入下述公式一中进行解算，从而获得待测目标的距离R；

所述的K＝2B/T，