一种采用光锁相环识别复杂运动目标的相干激光雷达

技术特征：
1.一种采用光锁相环识别复杂运动目标的相干激光雷达，其特征在于：该相干激光雷达包括主激光器(1)、可调谐本振激光器(2)、接收光学系统(3)、180
°
混频器(4)、平衡探测器(5)、鉴频鉴相模块(6)、电荷泵(7)、环路滤波器(8)、信号发生器(9)和信号处理模块(daq)(10)，其中：所述的主激光器(1)用于发射空间连续激光信号至被测目标上；所述的可调谐本振激光器(2)用于产生本振光信号，可通过温度和pzt调谐本振光信号频率；所述的接收光学系统(3)用于接收被测目标反射/散射的激光回波信号；所述的180
°
混频器(4)用于使回波光信号与本振光信号耦合成相位相差180
°
的两路光信号；所述的平衡探测器(5)用于分别响应180
°
混频器(4)输出的两路光信号，并对两个光电流之差做跨阻放大；所述的鉴频鉴相模块(6)用于产生拍频信号载频与参考信号上升沿的脉冲差；所述的电荷泵(7)用于响应鉴频鉴相器模块输出的脉宽差，产生对应的充电/放电电流；所述的环路滤波器(8)用于产生可调谐本振激光器的控制电压，同时也用于滤除高频信号，实现载波跟踪的光锁相环；所述的信号发生器(9)用于产生参考信号和主激光器的调制信号；所述的信号处理模块(daq)(10)用于拍频信号的采集和处理；信号发生器(9)产生的调制信号直接调制主激光器(1)的频率，其出射光经振动目标反射后被接收光学系统(3)接收，再与本振信号发生光混频，然后被平衡探测器(5)探测得到拍频信号，此时与信号发生器(9)产生的参考信号经鉴频鉴相模块(6)检测后可控制电荷泵，并经环路滤波器(8)产生控制可调谐本振激光器(2)的电压信号，所述的信号处理模块(daq)(10)采集环路稳定时的拍频信号。2.根据权利要求1所述的采用光锁相环识别复杂运动目标的相干激光雷达，其特征在于：采用了光锁相技术，补偿了目标复杂平动带来的时变的多普勒频移，保证了拍频信号载频稳定，在此基础上更有利于提取目标的微多普勒频率，降低了相干激光雷达数据处理的难度，可实现相干激光雷达对复杂运动目标的识别。3.根据权利要求1所述的采用光锁相环识别复杂运动目标的相干激光雷达，其特征在于：采用了鉴频鉴相模块(6)构成光锁相环，通过鉴频鉴相模块(6)中引入参考信号可降低环路的捕获带宽，可更好的抑制环路噪声，保证环路的跟踪性能；此外相较于其他的鉴相器，因鉴频鉴相模块(6)输出的是两信号的脉宽差，所以鉴频鉴相模块(6)既能鉴频又能鉴相；且采用鉴频鉴相模块(6)可鉴别两输入的方波信号的相位差，所以保证了环路增益的稳定。4.根据权利要求1所述的采用光锁相环识别复杂运动目标的相干激光雷达，其特征在于：通过优化设计环路滤波器(8)使环路工作在载波跟踪模式下，可以使环路能自适应地补偿目标平动带来的变化的多普勒频移，实时跟踪载频的变化，同时保证微多普勒频率则不会被环路补偿。

技术总结
本发明公开了一种采用光锁相环识别复杂运动目标的相干激光雷达，包括主激光器、可调谐本振激光器、接收光学系统、180


技术研发人员：任宁 赵彬 刘博
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/8/12