一种基于波长分割的多脉冲激光测距系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多脉冲激光测距系统和方法，特别是一种基于波长分割的多脉冲激光测距系统和方法，属于激光测距雷达技术领域。
【背景技术】
[0002]在激光测距系统中，目前仍然普遍采用时间飞行测量方法，即利用发射脉冲与回波脉冲的时间间隔测量传输距离，从而实现距离的精确测量。如果有多个脉冲在测量时同时飞行将导致回波脉冲的混乱，从而混淆测距信息，因此通常情况下限制了测距的频率需保证不会产生距离模糊现象，从而限制了测距的效率。现有测距系统为了实现多脉冲激光测距，回避了距离模糊的问题，主要采用多个同波长激光光源按照固定的角度间隔发射，配合多个对应不同固定视场角度的接收终端，通过空间角度的关系实现多脉冲测量。这些方法由于采用多个激光光源和多个探测器，成本高，一般多路数量不超过8个，单路测距依然存在距离模糊问题，因此效率依然不高，配置不够灵活，难以推进商业化应用和产业化推广。
【发明内容】
[0003]本发明的技术解决问题是:克服现有多脉冲测距技术的不足，提供了一种基于波长分割的多脉冲激光测距系统和方法，利用波长分割技术在发射时同时发射多个不同波长的激光脉冲，接收端利用解复用技术将多个波长的脉冲信号分别提取出来进行测量，从而将测量效率提高了多倍，一定程度上克服了距离模糊的限制，对于减少测量时间具有重要的意义，配置灵活，性价比高，可以推进激光测距系统的产业应用。
[0004]本发明的技术解决方案是:一种基于波长分割的多脉冲激光测距系统，包括激光器、波长分割器、发射光路、接收望远镜、波长解复用器、测距模块和数据合成模块；
[0005]所述激光器产生的激光信号输入到波长分割器中，波长分割器依据所需要的分割路数选择波长间隔完成波长分割，波长分割生成的多路波长信号分别输出给对应的发射光路;所述发射光路对接收到的激光信号进行准直后输出；
[0006]所述接收望远镜接收准直后的激光信号并进行汇聚后输出给波长解复用器;所述波长解复用器将接收到的信号按照波长进行提取，并将每个波长的信号输出给对应的测距模块，所述测距模块依据收发脉冲之间的时间间隔完成每路信号距离的测量，并将测量数据输出给数据合成模块；
[0007]所述数据合成模块根据各路测量数据对应的波长顺序，将多路测量数据依次拼接，完成多路测量数据的合成，最终实现多脉冲激光测距。
[0008]所述波长解复用器位于接收望远镜的焦点处。
[0009 ] 所述激光器为半导体、固体或光纤激光器。
[0010]所述发射光路为发射用光束准直镜。
[0011]所述波长分割生成的多路波长信号的路数与发射光路的路数相同，且波长分割生成的多路波长信号和发射光路对应。
[0012]一种多脉冲激光测距方法，步骤如下:
[0013](1)激光器输出的激光脉冲信号经1XN路波长分割器后，形成N路中心波长等间隔的激光脉冲信号，输出给发射光路；
[0014](2)发射光路将输入的N个波长的激光脉冲信号同时发射出去，实现多波长多脉冲激光信号的并行发射；
[0015](3)接收望远镜将返回的N路波长多脉冲激光信号汇聚到1XN路波长解复用器的输入端，波长解复用器按照发射时的不同中心波长将N路波长信号同时提取，实现接收波长的分割，并输出给测距模块；
[0016](4)测距模块根据输入的N路激光回波脉冲信号，依据收发脉冲之间的时间间隔即脉冲飞行时间完成每路信号距离的测量，实现多脉冲激光信号的同时测距；
[0017](5)数据合成模块依据步骤(4)获取的N个波长对应的脉冲激光信号测距结果，根据各路测距结果对应的波长顺序，将多路测量数据依次拼接，完成多路测量数据的合成，从而实现了多脉冲并行激光测距。
[0018]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0019](1)本发明采用了基于波长分割的多脉冲发射方案，波长分割器和波长解复用器都可以采用技术成熟的商业化的波长解复用器，分别实现发射波长的分离和接收波长的分离，当需要进一步提高多脉冲路数时，仅需要更换选择不同解复用路数的解复用器即可，克服了现有多脉冲测量系统须成对增加发射光源和接收望远镜的难题，系统扩展和升级容易，性价比尚;
[0020](2)本发明采用了基于波长分割的多脉冲激光测距技术手段，解决了现有激光测距系统测量频率受限、测量效率难以提升的难题，可广泛应用于激光测距和扫描系统，可满足低成本系统构建的需要。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明的系统框图；
[0022]图2本发明的工作流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步的详细描述。
[0024]波长分割和复用技术在光纤通信中已经是一种广泛使用的技术，属于光通信技术领域的关键技术。激光测距属于激光雷达专业领域，本发明基于在两个相关领域的技术积累，创新性的将波长分割复用技术引入到多路激光测距系统中，并对现有多脉冲激光测距数据合成方式进行了一定的改进，在数据合成依据上基于波长进行了完善，从而实现了一种新的、更高效的基于波长分割的多脉冲激光测距装置和方法。
[0025]图1为本发明的系统框图。由图1可见，本发明基于波长分割的多脉冲激光测距系统包括激光器1、波长分割器2、发射光路3、接收望远镜4、波长解复用器5、测距模块6和数据合成模块7。
[0026]其中激光器1为半导体、固体或光纤激光器，用于提供测距所需的光源;波长分割器2为按照一定波长间隔将激光器发射的激光信号分割出多个波长的激光;发射光路3为发射用光束准直镜，将波长分割器产生的多个波长的激光信号同时发射出去，接收望远镜4用于对返回的激光脉冲信号进行汇聚接收;波长解复用器5对接收望远镜汇集的回波信号按照发射的不同波长进行分割提取;测距模块6分别对波长解复用器提取的多个波长信号进行时和间测量测距;数据合成模块7根据多个测距模块获得的测距信息，按照发射的波长顺序将测距信息进行合成和存储，从而实现同时对多个目标的测量，大幅提高测量效率。
[0027]所述激光器1可以提供满足波长分割需要的宽带激光光源；
[0028]所述波长分割器2依据所需要的分割路数选择波长间隔，可以将激光器提供的激光按照一定的波长间隔同时分割成多个不同的波长；
[0029]所述发射光路3可以同时将多路不同波长的激光信号按照多脉冲测距需要同时发射出去；
[0030]所述接收望远镜4可以同时对返回的多个波长的脉冲信号进行接收，将其汇聚到波长解复用器5;
[0031]所述波长解复用器5可以根据发射时的波长间隔和中心波长将多个波长的信号同时提取；
[0032]所述测距模块6可以分别针对接收到的多路波长信号同时进行测距，依据收发脉冲之间的时间间隔即脉冲飞行时间完成每路信号距离的测量；
[0033]所述数据合成模块7可以根据发送时的波长顺序将多路测距信息进行合成，实现多脉冲同时测量；
[0034]所述的基于波长分割的多脉冲激光测距系统采用了