基于光载微波扫频干涉的测距装置及方法与流程

本申请的至少一种实施例涉及微波测距，更具体地涉及一种基于光载微波扫频干涉的测距装置及方法。

背景技术：

1、距离测量是精密计量的核心技术，广泛应用于工业制造、航空航天、结构监测等领域。传统激光、微波测距技术各有短板，难以兼顾测量精度、集成度与工程实用性。为克服上述缺陷，融合光电器件与微波技术的光载微波扫描干涉测距技术应运而生，兼具抗干扰、高精度、大带宽等优势，是当前高精度绝对测距的研究热点。

2、但该技术仍存在明显不足，现有方案多舍弃光学干涉高精度信息，精度与鲁棒性受限，且主流外调制架构损耗大、结构复杂、集成度低，制约了小型化工程应用。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供了一种基于光载微波扫频干涉的测距装置及方法。

2、根据本申请的第一个方面，提供了一种基于光载微波扫频干涉的测距装置，上述测距装置包括：微波源，被配置为产生具有预设带宽的微波扫频信号；激光器，被配置为通过上述微波扫频信号的直接调制，将上述微波扫频信号加载至上述激光器的窄线宽输出光波上，产生窄线宽光载微波扫描信号；分束器，被配置为将上述窄线宽光载微波扫描信号进行分束；测量路径，被配置为基于上述窄线宽光载微波扫描信号被分束后的一部分，形成信号光，向待测目标发送上述信号光，并接收来自上述待测目标对上述信号光进行反射得到的测量光；参考路径，被配置为基于上述窄线宽光载微波扫描信号被分束后的另一部分，形成参考光；探测器，被配置为接收上述测量光和上述参考光的干涉光信号并进行光电转换，输出幅值随上述微波扫频信号的频率变化而变化的光电流信号；处理器，被配置为基于上述光电流信号，确定上述测距装置与上述待测目标之间的距离以及上述待测目标的波长级位移。

3、本申请的另一方面提供了一种基于光载微波扫频干涉的测距方法，上述测距方法包括：利用微波源产生具有预设带宽的微波扫频信号；利用激光器通过上述微波扫频信号的直接调制，将上述微波扫频信号加载至上述激光器的窄线宽输出光波上，产生窄线宽光载微波扫描信号；利用分束器将上述窄线宽光载微波扫描信号进行分束；利用测量路径基于上述窄线宽光载微波扫描信号被分束后的一部分，形成信号光，向待测目标发送上述信号光，并接收来自上述待测目标对上述信号光进行反射得到的测量光；利用参考路径基于上述窄线宽光载微波扫描信号被分束后的另一部分，形成参考光；利用探测器接收上述测量光和上述参考光的干涉光信号并进行光电转换，输出幅值随上述微波扫频信号的频率变化而变化的光电流信号；基于上述光电流信号，确定上述测距装置与上述待测目标之间的距离以及上述待测目标的波长级位移。

4、根据本申请的实施例，采用激光器的输出的窄线宽输出光波作为载波信号，相比于现有技术，一方面引入了光学干涉，光学干涉信号对应的光电流信号的幅值的周期与微波干涉信号对应的光电流信号的幅值的周期是相同的，基于光学干涉信号对应的光电流信号的幅值的周期与微波干涉信号对应的光电流信号的幅值的周期，确定测距装置与待测目标之间的距离，增强了基于光载微波扫频干涉的测距装置的测量的鲁棒性；另一方面，基于光学干涉信号对应的光电流信号的幅值大小的变化还可以反映出待测目标的波长级的微小位移，可以捕捉待测目标的动态变化量，实现距离、位移双参量测量。此外，微波扫频信号经激光器直接调制至激光器的输出光波中，简化了系统结构，提高了系统的集成化水平。

1.一种基于光载微波扫频干涉的测距装置，其特征在于，所述测距装置包括：

2.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述处理器还被配置为通过以下操作确定所述测距装置与所述待测目标之间的距离：

3.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述处理器还被配置为通过以下操作确定所述待测目标的波长级位移：

4.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述测量路径还包括：

5.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括：

6.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括：

7.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括：

8.一种基于光载微波扫频干涉的测距方法，其特征在于，所述测距方法包括：

9.根据权利要求8所述的测距方法，其特征在于，确定所述测距装置与所述待测目标之间的距离包括：

10.根据权利要求8所述的测距方法，其特征在于，确定所述待测目标的波长级位移包括：