[发明专利]一种多波长激光空间定位系统及方法

说明书

本发明属于光学相对定位测量技术，具体涉及一种多波长激光空间定位系统及方法。本发明通过发射多波长的激光信号，在空间中建立起定位区域，光学接收子系统根据不同波长的强度信息计算出方位角和俯仰角；在发射的激光信号中编码入时间信息，由光学接收子系统接收后与接收时间基准对比，可计算出距离，进而解算出精确3D位置信息，实现对多波长激光空间的精确定位。同时由于本发明系统采用激光作为信号载体，传输距离远，同时，不需要接收反馈信号，因此信号强度较强，能够实现20公里以上的远距离精确定位。

技术领域

本发明属于光学相对定位测量技术，具体涉及一种多波长激光空间定位系统及方法。

背景技术

当前，利用光学方法进行相对定位测量的技术主要有光学成像定位技术、激光雷达技术、双目视觉定位技术等。

其中，光学成像定位技术通过光学成像的方法将合作目标发出的紫外/可见/红外光收集至光电探测器阵列中，再利用图像处理、模式识别、特征提取等技术得到相对清晰的目标像，最后通过特定算法推算出目标的位置和距离信息。这种方法的优点在于系统结构简单、价格低、使用方便，缺点是作用距离近、定位精度较低。因此光学成像定位技术主要在近距以及低精度场合使用。

激光雷达技术是近些年来发展迅速的光学定位测量方法。其利用高速稳定的扫描机构将激光透射到一定空间范围内，使用望远型光学天线收集回波信号，能够得到该空间范围内目标的精确3D位置信息和图像，已经应用于多种军民设备中。激光雷达技术具有许多优点，其定位精度较高、距离分辨率高、作用距离较远、兼具定位与成像功能等，但是，其定位精度与距离成反比，距离越远精度越低，比较适合中、近程使用，而且数据刷新率较低、价格昂贵、使用寿命受扫描机构制约等缺点也制约了其使用范围。

双目视觉定位技术是将仿生学融入光学成像技术后产生的空间定位方法。仅利用一套光电成像系统进行探测的方法称为单目视觉技术，单目视觉技术只能探测目标的平面信息。使用两套具有一定间距的光电成像系统同时对目标探测，便能够额外获取目标的距离信息，这种技术便是双目视觉定位技术。该技术优点是定位精度较高、价格较低，缺点是作用距离近，并且定位精度受双目间距影响，往往需要分布式系统。

综上所述，当前光学相对定位测量技术主要用于近距离的目标定位测量，尚无能够在远距离进行高精度3D定位的技术。

发明内容

本发明的目的是：提供一种多波长激光空间定位系统及方法，以解决采用光学方法在远距离对目标进行高精度3D定位的难题。

本发明的技术方案：一种多波长激光空间定位系统，其包括由激光多波长发射子系统1和光学接收子系统2组成，所述激光多波长发射子系统1包括发射时间基准3、带尾纤激光器组、组合发射模块8组成，其中，发射时间基准3连接带尾纤激光器组，带尾纤激光器组连接到组合发射模块8，由组合发射模块8将带尾纤激光器组内的各带尾纤激光器发出的激光输出9以具有一中心重叠，同时在方位和俯仰形成相互偏移的平面投影形式为光学接收子系统2所接收，由所述光学接收子系统2分别解读激光输出9的平面偏离信息和纵向位置信息实现对多波长激光空间定位。

所述光学接收子系统2包括光学天线10、准直镜11、分光镜12、色散元件13、会聚镜14、光电探测器组、接收时间基准19、综合处理模块20、会聚镜21、信息接收探测器22，其中，所述光学天线10接收激光多波长发射子系统1的激光输出9，准直镜11、分光镜12、色散元件13、会聚镜14、光电探测器组顺次设置在光学天线10输出光路上，会聚镜21、信息接收探测器22设置在分光镜的分光路上，且光电探测器组和信息接收探测器22的输出端分别连接到综合处理模块20，同时，综合处理模块20连接有用于计算多波长纵向位置的接收时间基准19。

所述带尾纤激光器组和光电探测器组的内部器件数目相互对应。

所述带尾纤激光器组内含有四组带尾纤激光器，光电探测器组内含有四组光电探测器。