[发明专利]相位调制测距测速相干激光雷达方法及装置

权利要求书

1.相位调制测距测速相干激光雷达方法，其特征在于：雷达平台中窄线宽单频连续激光光源产生输出光束起偏后经第一分束器分为本振光束和发射光束；发射光束经过相位调制后放大再传输至第二分束器分为探测光束和参考光束，将探测光束发射至目标并接收携带了目标距离和运动多普勒信息的回波光束；本振光束经过第三分束器分为本振一光束和本振二光束；本振一光束和回波光束通过第一光学桥接器进行相干光混频，采用平衡接收获得第一中频信号，对第一中频信号进行采样处理得到第一采样数据，使用现场可编程门阵列对获得的第一采样数据进行反正切解相和解包裹运算获得包含目标距离和速度的回波相位序列；本振二光束和参考光束通过第二光学桥接器进行相干光混频，采用平衡接收获得第二中频信号，对第二中频信号进行采样处理得到第二采样数据，使用现场可编程门阵列对获得的第二采样数据进行反正切解相和解包裹运算获得参考相位序列；将回波相位序列经过解斜处理和正交相位解调处理；将参考相位序列经过正交相位解调处理；然后将处理后的回波相位序列和参考相位序列进行相位差分处理，最终得到目标的运动矢量速度和距离。

2.根据权利要求1所述的相位调制测距测速相干激光雷达方法，其特征在于：所述雷达平台中激光光源产生未经调制的单频单模连续相干激光作为输出光束，经起偏器起偏，提高偏振度，表示为：

E₀(t)＝E₀ exp[j2πf₀t+jφ_N0+jφ₀]；

式中，f₀为激光光源的频率；φ₀为输出光束初始相位；φ_N0为输出光束的噪声相位；E₀是输出光束振幅，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所述的相位调制测距测速相干激光雷达方法，其特征在于：所述输出光束经过第一分束器分束后，小部分能量作为本振光束，本振光束再经过第三分束器分束成相同的本振一光束和本振二光束，将本振一光束和本振二光束的光场统一表示为：

E_LO(t)＝E_LO exp[j2πf₀t+jφ_LO+jφ₀]；

式中，E_LO是本振光束振幅，φ_LO是本振光束的噪声相位；f₀为激光光源的频率，φ₀为输出光束初始相位，t是时间，exp是以自然常数e为底的指数函数；

大部分能量作为发射光束，发射光束经过相位调制后变为：

E_M(t)＝E₀ exp{j2πf₀t+jAcos[2πf_EOMt+φ_N-EOM(t)+φ_0-EOM]+jφ_N+jφ₀}；

式中，f_EOM为相位调制器的调制频率；φ_N-EOM(t)为调制信号的噪声相位；φ_0-EOM为调制信号的初始相位，A为调相系数，E₀是输出光束振幅，f₀为激光光源的频率，t是时间，exp是以自然常数e为底的指数函数，φ₀为输出光束初始相位；φ_N为输出光束的噪声相位。