[发明专利]基于频移干涉的激光雷达测距测速装置

权利要求书

1.基于频移干涉的激光雷达测距测速装置，其特征是：

包括连续波激光器(1)、光纤环形器(2)、频移干涉仪(3)、收发单元(7)、平衡探测器(9)、数据采集单元(10)和数字信号处理单元(11)；频移干涉仪(3)由第一光纤耦合器(4)、不对称插入的频移器(5)和第二光纤耦合器(6)组成；光纤环形器(2)的三个端口分别与连续波激光器(1)、第一光纤耦合器(4)、平衡探测器(9)连接；第一光纤耦合器(4)还连接平衡探测器(9)、第二光纤耦合器(6)和频移器(5)；第二光纤耦合器(6)还连接频移器(5)和收发单元(7)；平衡探测器(9)、数据采集单元(10)、数字信号处理单元(11)顺次相连；

连续波激光器(1)发出的连续光依次经光纤环形器(2)、频移干涉仪(3)、收发单元(7)，由收发单元(7)发射出去；目标反射的反射光依次经收发单元(7)、频移干涉仪(3)于第一光纤耦合器(4)处汇合发生频移干涉；平衡探测器(9)用来对第一光纤耦合器(4)处干涉光进行差分探测，获得频移干涉差分信号；数据采集单元(10)用来采集频移干涉差分信号；

数字信号处理单元(11)用来将频移干涉差分信号变换为空间域频谱信号，提取频谱信号峰对应的位置，根据相邻扫描周期的峰位置计算速度u_i＝(L_P(i+1)-L_Pi)/2t_sw，以及计算位置其中，u_i、L_i分别表示第i个扫描周期内的速度、位置，L_Pi和L_P(i+1)分别表示第i个、第i+1个扫描周期的峰位置，t_sw表示扫描周期，f₀和Δf分别是频移器的初始频率和扫频范围。

2.如权利要求1所述的基于频移干涉的激光雷达测距测速装置，其特征是：

在频移干涉仪(3)中，第一光纤耦合器(4)的输入臂、背散射臂、直通臂、耦合臂分别连接光纤环形器(2)的一端口、平衡探测器(9)、第二光纤耦合器(6)、频移器(5)的输入端；第二光纤耦合器(6)的输入臂、背散射臂、直通臂、耦合臂分别连接第一光纤耦合器(4)、频移器(5)的输出端、收发单元(7)的输入端口、收发单元(7)的输出端口。

3.如权利要求1所述的基于频移干涉的激光雷达测距测速装置，其特征是：

所述第一光纤耦合器(4)处汇合4束反射光，第一束反射光没发生频移，第二束反射光频移两次，第三和第四束反射光均只频移一次，第三和第四束反射光在第一光纤耦合器(4)处发生频移干涉。

4.如权利要求1所述的基于频移干涉的激光雷达测距测速装置，其特征是：

所述将频移干涉差分信号变换为空间域的频谱信号采用快速傅里叶变换法。

5.如权利要求1所述的基于频移干涉的激光雷达测距测速装置，其特征是：

所述频移器采用声光调制器。

6.如权利要求1所述的基于频移干涉的激光雷达测距测速装置，其特征是：

所述数据采集单元采用采集卡。

7.如权利要求1所述的基于频移干涉的激光雷达测距测速装置，其特征是：

所述数字信号处理单元采用基于Labview的实时信号处理系统。