多功能点面目标外差测速与定标装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光主动探测领域，特别是一种多功能点面目标外差测速与定标装置。本发明专利技术包括激光调制分光系统、点目标探测回波信号接收系统、面目标激光外差接收系统、漫反射目标及速度定标系统、前置放大器和宽频带频谱分析仪。本发明专利技术能够实现低速、中速、高速目标速度的非接触式测量，且能实时进行速度校正，具有很高的测量精度；而且能根据目标光谱展宽信息反演出目标几何形状，根据目标多维信息判断被测目标的类型及主要参数。另外，还可以用于玻璃厚度测量、微小振动检测、交通情况监测等领域。

【技术实现步骤摘要】
多功能点面目标外差测速与定标装置
本专利技术涉及激光主动探测领域，特别是一种多功能点面目标外差测速与定标装置。
技术介绍
激光外差探测技术可应用在弹道导弹防御、战区导弹防御、国家导弹防御领域。美 国麻省理工学院下属林肯实验室最初研制的“火池”激光雷达主要配合美国航空航天局地 月测距任务，后来开展激光卫星测距、跟踪等任务。从1998年开始，“火池”激光雷达开始承 担了美国国防部目标识别/阻拦计划，用基于外差探测的激光雷达去辨识大气层外来袭目 标。弹道导弹在外大气层阶段会分解为几个部分，弹头、分离的火箭推进器、控制箱 及其他碎片。通常情况，弹头旋转是自旋稳定的，其他部分转动是杂乱的。目前所使用的 被动红外技术与微波雷达技术在识别弹头方面信息量不够，上述二者虽然能提供角度-角 度-距离图像，但其分辨率受光学系统、CXD探测器及微波雷达测距精度限制，很难辨识出 真假弹头和其他碎片，需提供一种新方法来探测/识别弹头。使用激光多普勒测速技术，探 测视场内各目标运动状态，特别是旋转状态，就能区分弹头与其他碎片，对实施拦截提供准 确信息。弹道导弹为提高战场生存能力，通常配有假弹头，起到迷惑敌方探测雷达，使之无 法做出正确判断，导致无法实施有效的拦截。假弹头一般都使用与真弹头大小形状相似的 物体作为迷惑，其雷达截面积与真弹头的截面积类似，并带有一定旋转。由于假弹头一般由 充气物体担当，其质量相对真弹头较轻，它在空气中旋转不可能稳定，旋转和真弹头有一定 的差异，这部分差异非常小，现役的微波雷达的测速精度远达不到测出二者差异的能力，真 假目标难以区分，这对于弹道导弹的防御来说将是灾难的。即使使用高能激光武器，也有 一定的反应时间，不能实现连续工作，而弹道导弹再入段时间很短，如果选择错误的目标攻 击，将带来灾难性后果。因此，研制出一种新型的激光外差探测装置势在必行。
技术实现思路
针对上述情况，为了解决现有技术的缺陷，本专利技术的目的就在于提供一种多功能 点面目标外差测速与定标装置，可以有效解决真假目标难以分辨、不能连续工作的问题。本专利技术解决技术问题采用的技术方案是，多功能点面目标外差测速与定标装置， 包括激光调制分光系统、点目标探测回波信号接收系统、面目标激光外差接收系统、漫反射 目标及速度定标系统、前置放大器和宽频带频谱分析仪，激光调制分光系统的1/10激光分 束镜的光轴与面目标激光外差接收系统的第二分束镜的光轴垂直，1/10激光分束镜的光 轴和第二分束镜的光轴与1/10激光分束镜的光轴中心和第二分束镜的光轴中心的连线各 成45°角，1/10激光分束镜的光轴和第二分束镜的光轴呈倒八字形；激光调制分光系统的 第一分束镜的光轴与漫反射目标及速度定标系统的第三全反射镜的光轴成68. 5°角；面目标激光外差接收系统的探测器与前置放大器相连，面目标激光外差接收系统的扩束系统对应漫反射目标及速度定位系统的面目标散射体，面目标激光外差接收系统的第二分束镜的光轴与漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜的光轴平行；漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜的光轴与激光调制分光系统的1/10激光分束镜的光轴垂直；点目标探测回波信号接收系统的光电探测器与宽频带频谱分析仪相连，点目标探测回波信号接收系统的光学接收系统对应漫反射目标及速度定位系统的点目标散射体；激光调制分光系统的第一分束镜的光轴中心、面目标激光外差接收系统的第三分束镜的光轴中心和漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜的光轴中心在同一条直线上。本专利技术能够实现低速、中速、高速目标速度的非接触式测量，且能实时进行速度校正，具有很高的测量精度；而且能根据目标光谱展宽信息反演出目标几何形状，根据目标多维信息判断被测目标的类型及主要参数。另外，还可以用于玻璃厚度测量、微小振动检测、 交通情况监测等领域。具体可实现以下指标对近距离IOOm内漫反射目标速度进行检测， 测量精度优于lcm/s，动态范围可达O. θΓ ΟΟπι/s,系统参数校正后测量速度相对误差低于 1/1000，能针对不同种类和形状目标进行测量。附图说明图1是本专利技术的多功能点面目标外差测速与定标装置结构框图。图2是本专利技术的激光调制分光系统的结构框图。图3是本专利技术的点目标探测回波信号接收系统的结构框图。图4是本专利技术的面目标激光外差接收系统的结构框图。图5是本专利技术的漫反射目标及速度定标系统的结构框图。图6是本专利技术的点目标散射体的结构图。图7是本专利技术的面目标散射体的结构图。图中，1、激光器，2、射频发生器，3、直流电源，4、信号发生器，5、1/10激光分束镜， 6、声光调制器,7、第一分束镜,8、光电探测器,9、第一透镜，10、第四分束镜，11、光学接收系统，12、点目标散射体,13、电机，14、面目标散射体,15、扩束系统,16、1/4波片,17、偏振分光镜，18、第三分束镜，19、第五分束镜，20、第二透镜、21、探测器，22、前置放大器，23、宽频带频谱分析仪，24、第二分束镜，25、第二全反射镜，26、第三全反射镜，27、第二全反射镜，28、 光电探测器，29、不波器,30、固定槽,31、固定圆裙。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。由图1所示，多功能点`面目标外差测速与定标装置，包括激光调制分光系统，点目标探测回波信号接收系统、面目标激光外差接收系统、漫反射目标及速度定标系统、前置放大器22和宽频带频谱分析仪23，激光调制分光系统的1/10激光分束镜5的光轴与面目标激光外差接收系统的第二分束镜24的光轴垂直，1/10激光分束镜5的光轴和第二分束镜 24的光轴与1/10激光分束镜5的光轴中心和第二分束镜24的光轴中心的连线各成45° 角，1/10激光分束镜5的光轴和第二分束镜24的光轴呈倒八字形；激光调制分光系统的第一分束镜7的光轴与漫反射目标及速度定标系统的第三全反射镜26的光轴成68. 5°角；面目标激光外差接收系统的探测器21与前置放大器22相连，面目标激光外差接收系统的 扩束系统15对应漫反射目标及速度定位系统的面目标散射体14，面目标激光外差接收系 统的第二分束镜24的光轴与漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜26的光轴平行； 漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜26的光轴与激光调制分光系统的1/10激光分 束镜5的光轴垂直；点目标探测回波信号接收系统的光电探测器8与宽频带频谱分析仪23 相连，点目标探测回波信号接收系统的光学接收系统11对应漫反射目标及速度定位系统 的点目标散射体12 ;激光调制分光系统的第一分束镜7的光轴中心、面目标激光外差接收 系统的第三分束镜18的光轴中心和漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜26的光轴 中心在同一条直线上。由图2所示，所说的激光调制分光系统包括激光器1、射频发生器2、直流电源3、 信号发生器4、1/10激光分束镜5、声光调制器6和第一分束镜7,直流电源3和信号发生器 4与射频发生器2相连，射频发生器2与声光调制器6相连，激光器I在1/10激光分束镜 5的左侧，1/10激光分束镜5的下面依次是声光调制器6和第一分束镜7，激光器I的中心 轴、1/10激光分束镜5的光轴中心和第二分束镜24的光轴中心在同一条直线上，1/10激光 分束镜5的光轴中心、声光调制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．多功能点面目标外差测速与定标装置，其特征在于，包括激光调制分光系统、点目标探测回波信号接收系统、面目标激光外差接收系统、漫反射目标及速度定标系统、前置放大器（２２）和宽频带频谱分析仪（２３），激光调制分光系统的１／１０激光分束镜（５）的光轴与面目标激光外差接收系统的第二分束镜（２４）的光轴垂直，１／１０激光分束镜（５）的光轴和第二分束镜（２４）的光轴与１／１０激光分束镜（５）的光轴中心和第二分束镜（２４）的光轴中心的连线各成４５度角，１／１０激光分束镜（５）的光轴和第二分束镜（２４）的光轴呈倒八字形；激光调制分光系统的第一分束镜（７）的光轴与漫反射目标及速度定标系统的第三全反射镜（２６）的光轴成６８．５°角；面目标激光外差接收系统的探测器（２１）与前置放大器（２２）相连，面目标激光外差接收系统的扩束系统（１５）对应漫反射目标及速度定位系统的面目标散射体（１４），面目标激光外差接收系统的第二分束镜（２４）的光轴与漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜（２６）的光轴平行；漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜（２６）的光轴与激光调制分光系统的１／１０激光分束镜（５）的光轴垂直；点目标探测回波信号接收系统的光电探测器（８）与宽频带频谱分析仪（２３）相连，点目标探测回波信号接收系统的光学接收系统（１１）对应漫反射目标及速度定位系统的点目标散射体（１２）；激光调制分光系统的第一分束镜（７）的光轴中心、面目标激光外差接收系统的第三分束镜（１８）的光轴中心和漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜（２６）的光轴中心在同一条直线上；前置放大器（２２）与宽频带频谱分析仪（２３）。...

【技术特征摘要】
1.多功能点面目标外差测速与定标装置，其特征在于，包括激光调制分光系统、点目标探测回波信号接收系统、面目标激光外差接收系统、漫反射目标及速度定标系统、前置放大器(22)和宽频带频谱分析仪(23)，激光调制分光系统的1/10激光分束镜(5)的光轴与面目标激光外差接收系统的第二分束镜(24)的光轴垂直，1/10激光分束镜(5)的光轴和第二分束镜(24)的光轴与1/10激光分束镜(5)的光轴中心和第二分束镜(24)的光轴中心的连线各成45度角，1/10激光分束镜(5)的光轴和第二分束镜(24)的光轴呈倒八字形；激光调制分光系统的第一分束镜(7)的光轴与漫反射目标及速度定标系统的第三全反射镜(26)的光轴成68. 5°角；面目标激光外差接收系统的探测器(21)与前置放大器(22)相连，面目标激光外差接收系统的扩束系统(15)对应漫反射目标及速度定位系统的面目标散射体(14)，面目标激光外差接收系统的第二分束镜(24)的光轴与漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜(26)的光轴平行；漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜(26)的光轴与激光调制分光系统的1/10激光分束镜(5)的光轴垂直；点目标探测回波信号接收系统的光电探测器(8)与宽频带频谱分析仪(23)相连，点目标探测回波信号接收系统的光学接收系统(11)对应漫反射目标及速度定位系统的点目标散射体(12);激光调制分光系统的第一分束镜(7)的光轴中心、面目标激光外差接收系统的第三分束镜(18)的光轴中心和漫反射目标及速度定位系统的第三全反射镜(26)的光轴中心在同一条直线上。2.根据权利要求1所述的多功能点面目标外差测速与定标装置，其特征在于，所说的激光调制分光系统包括激光器(I)、射频发生器(2)、直流电源(3)、信号发生器(4)、1/10激光分束镜(5)、声光调制器(6)和第一分束镜(7)，直流电源(3)和信号发生器(4)与射频发生器(2)相连，射频发生器(2)与声光调制器(6)相连，激光器(I)在1/10激光分束镜(5)的左侧，1/10激光分束镜(5)的下面依次是声光调制器(6)和第一分束镜(7)，激光器(I)的中心轴、1/10激光分束镜(5)的光轴中心和第二分束镜(24)的光轴中心在同一条直线上，1/10激光分束镜(5)的光轴中心、声光调制器(6)的中心轴和第一分束镜(7)的光轴中心在同一条直线上。3.根据权利要求1或2所述的多功能点面目标外差测速与定标装置，其特征在于，所说的激光调制分光系统的第一分束镜(7)的光轴与1/10激光分束镜(5)的光轴平行。4.根据权利要求1所述的多功能点面目标外差测速与定标装置，其特征在于，所说的点目标探测回波信号接收系统包括光学接收系统(11)、第四分束镜(10)、第一透镜(9)和光电探测器(8)，光电探测器(8)的前面依次是第一透镜(9)、第四分束镜(10)和光学接收系统(11)，光电探测器(8)的中心轴、第一透镜(9)的光轴、第四分束镜(10)的光轴中心和光学接收系统(11)的光轴在同一条直线上。5.根据权利要求1或2或4所述的多功能点面目标外差测速与定标装置，其特征在于，所说的激光调制分光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张合勇，赵帅，刘立生，王挺峰，郭劲，邵俊峰，王锐，孙涛，徐新行，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82