[发明专利]基于光学接收的测速测距装置及测速测距方法

说明书

一种基于光学接收的测速测距装置及测速测距方法，装置包括：信号产生与发射模块、光源模块、信号接收与调制模块、光电探测模块、电滤波模块、电模数转换模块、数字信号处理单元和锁相模块。本发明可以大大提高测速测距信号的工作频率，在光域上实现对于测速测距信号回波的高频窄带抗干扰接收，大大降低了系统对于模数转换器的精度要求及测速测距信号的频率限制，可以实现对运动物体的高精度测速测距。

技术领域

本发明涉及物体测速测距，具体是一种基于光学接收的测速测距装置及测速测距方法。

背景技术

待测物体的大范围高精度测速测距在电子战、自动驾驶等领域都有广泛的应用。

目前，绝大部分测速雷达采用了测量多普勒频移的方式实现物体的测速。根据多普勒频移公式，更大的速度测量范围与更高的速度测量精度需求意味着更高的微波信号频率。同时，为了避免回波信号中较强的自身频率干扰，往往还需要在工作频段处进行滤波对其进行抑制。

当前的电子雷达系统由于“电子瓶颈”的限制，在接收和处理超高频信号时面临巨大的挑战，逐渐难以满足现有和未来的应用需求。光子技术有着电子技术所不具备的超宽带、超高速、高精度等优势，能有效克服电子技术的不足。基于光子技术的信号接收系统已成为目前研究关注的热点。但目前还没有见到基于光学接收的测速测距方案。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于光学接收的测速测距装置及测速测距方法。该装置可以在光域上实现对于测速测距信号回波的接收，同时完成对回波信号的模拟域滤波及数字化，大大降低了系统对于模数转换器的精度要求及测速测距信号的频率限制，可以实现对运动物体的高精度测速测距。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于光学接收的测速测距装置，包括信号产生与发射模块、光源模块、信号接收与调制模块，其特点在于所述的信号产生与发射模块由信号发生器和发射天线构成；所述的信号接收与调制模块由接收天线和电光强度调制器构成；沿所述的光源模块的光输出方向依次是所述的电光强度调制器、光电探测模块、电滤波模块、电模数转换模块和数字信号处理单元，所述的数字信号处理单元的第一输出端与所述的信号发生器的控制端相连，所述的数字信号处理单元的第二输出端与所述的光源模块的控制端相连，所述的光源模块的同步输出端与锁相模块的第一端口相连接，所述的锁相模块的第二端口与所述的电模数转换模块的第三端口相连。

所述的电滤波模块是带宽为Δf的低通滤波器。

利用上述基于光学接收的测速测距装置进行测速测距的方法，包括下列步骤：

1)所述的信号产生与发射模块和数字信号处理单元根据应用需求，适时地进行测速模式或测距模式的配置；

当进行测速模式配置时，所述的信号发生器根据所述的数字信号处理单元的配置产生频率为f₀的单音信号脉冲序列，所述的信号发生器产生信号的单音脉冲序列周期T₁满足：

或其中，f₁为所述的光源模块产生光信号的光强时域波形频率，Δf为所述的电滤波模块(5)的带宽，并通过所述的发射天线向探测目标发射；

当进行测距模式配置时，所述的信号发生器根据所述的数字信号处理单元的配置产生单音脉冲序列，其周期T₂大于信号经过系统最大探测距离的往返时间，并通过所述的发射天线向探测目标发射；

2)所述的接收天线接收经过探测目标的回波信号并输入所述的电光强度调制器；