计算单元； 多次调整延时器（9)的延时，符合测量逻辑单元将储存的多个新的光场调制矩阵信号 和记录的多个新的第一回波信号，再次进行时间符合测量逻辑计算，得到多个新的时间关 联计数结果，同时将该多个延时器（9)延时和对应的新的时间关联计数结果发送至计算单 元； 计算单元将接收到的多对延时和对应的时间关联计数结果绘成第一关联结果曲线，横 坐标为多个延时器的延时时间，纵坐标为多个时间关联计数结果，将每个延时器（12)记录 的多个延时所对应的多个时间关联计数结果连接成一条曲线，得到第一关联结果曲线，寻 找第一关联结果曲线峰值所对应的延时^，并记录该延时 经半透半反镜（6)透射的透射光束照射在待测件反光镜（7)，待测件反射镜（7)安装 在待测件上，经待测件反光镜（7)反射的回波光束再次经过半透半反镜（6)，半透半反镜 (6)将待测件反光镜（7)反射的回波光束分别进行透射和反射，分别形成透射光束和反射 光束，将待测件反光镜（7)反射的回波光束经半透半反镜（6)的反射光束舍弃，将待测件反 光镜（7)反射的回波光束经半透半反镜（6)的透射光束经透镜（5)恢复成汇聚光束，并照 射到分束器（4)上，分束器（4)将入射的汇聚光束分成两路分别是透射光束和反射光束，将 透射光束舍弃，将反射光束反射后照射到CCD(7)上，形成第二回波信号，符合测量逻辑模 块（10)的符合测量逻辑单元记录该回波信号； 符合测量逻辑模块（10)的符合测量逻辑单元将储存的光场调制矩阵信号和记录的第 二回波信号，进行时间符合测量逻辑计算，得到一个时间关联计数结果，同时将延时器（9) 延时和对应的时间关联计数结果发送至计算单元； 调整延时器（9)的延时，符合测量逻辑单元将储存的新的光场调制矩阵信号和记录的 新的第二回波信号，再次进行时间符合测量逻辑计算，得到一个新的时间关联计数结果，同 时将延时器（9)延时和对应的新的时间关联计数结果发送至计算单元； 计算单元将接收到的多对延时和对应的时间关联计数结果绘成第二关联结果曲线，横 坐标为多个延时器的延时时间，纵坐标为多个时间关联计数结果，将每个延时器（12)记录 的多个延时所对应的多个时间关联计数结果连接成一条曲线，得到第二关联结果曲线，寻 找第二关联结果曲线峰值所对应的延时t2，并记录该延时t2; 计算单元将记录的T1和T 2做差计算AT =T 2_T1，解算出待测件反光镜到半透半 S镜之间的距离I=?AT:，式中c为真空中光速。2. 根据权利要求1所述的一种时间关联计算测距仪，其特征在于：所述光场调制矩阵 为Hadamard矩阵，Hadamard矩阵编码原则为Hadamard矩阵行与行、列与列之间满足正交 归一关系H*HT=I，I为对角单位矩阵，其每一行（或列）元素之和相等，将该光场调制矩 阵加载到数字微镜阵列DMD(2)上，使多个微镜阵列发生不同角度的偏转，微镜阵列反射光 源（1)照射的光束形成调制光场，用来模拟热光源。3. 根据权利要求1所述的一种时间关联计算测距仪，其特征在于：所述数字微镜阵列 DMD(2)放置于透镜（5)的焦平面上。4. 一种时间关联计算测距仪的测量方法，其特征在于步骤如下： (1) 数字微镜阵列DMD(2)包括多个微镜阵列，光源（1)照射在数字微镜阵列DMD(2)的 多个微镜阵列上，控制器（3)产生光场调制矩阵信号，一路输出将光场调制矩阵信号发送 到延时器（9)，调整延时器（9)延时，经延时器（9)延时后将光场调制矩阵信号存至符合测 量逻辑模块（10)的符合测量逻辑单元，另一路输出将该光场调制矩阵信号加载到数字微 镜阵列DMD⑵上，控制多个微镜阵列发生不同角度的偏转，微镜阵列反射光源⑴照射的 光束形成调制光场，将该调制光场入射至分束器（4); (2) 分束器（4)将入射的调制光场分光成两路分别是透射光束和反射光束，将入射的 调制光场分光得到的反射光束舍弃，将入射的调制光场分光得到的透射光束入射到透镜 (5) 上后，形成平行光束后照射在半透半反镜（6)，半透半反镜（6)放置于透镜（5)和待测 件反光镜（7)之间，且半透半反镜（6)、透镜（5)和待测件反光镜（7)共轴放置，半透半反镜 (6) 透射一部分光，形成透射光束，并反射一部分光，反射的这部分光形成第一回波光束； (3) 经半透半反镜（6)反射的第一回波光束再次经过透镜（5)恢复成汇聚光束，并照射 到分束器（4)上，分束器（4)将入射的透镜（5)汇聚光束分光成两路分别是透射光束和反 射光束，将透镜（5)汇聚光束分光得到的透射光束舍弃，将透镜（5)汇聚光束分光得到的反 射光束反射后照射到CCD(8)上，形成第一回波信号送至符合测量逻辑模块（10)，符合测量 逻辑模块（10)的符合测量逻辑单元记录该回波信号； (4) 符合测量逻辑模块（10)的符合测量逻辑单元将储存的光场调制矩阵信号和记录 的第一回波信号，进行时间符合测量逻辑计算，得到一个时间关联计数结果，同时将延时器 (9)延时和对应的时间关联计数结果发送至计算单元； (5) 调整延时器（9)的延时，返回步骤（1)、⑵和（3)，符合测量逻辑单元将储存的新 的光场调制矩阵信号和记录的新的第一回波信号，再次进行时间符合测量逻辑计算，得到 一个新的时间关联计数结果，同时将延时器（9)延时和对应的新的时间关联计数结果发送 至计算单元； (6) 重复步骤（5)N次，计算单元将接收到的N对延时和对应的时间关联计数结果描绘 成第一关联结果曲线，横坐标为多个延时器的延时时间，纵坐标为多个时间关联计数结果， 将每个延时器（12)记录的多个延时所对应的多个时间关联计数结果连接成一条曲线，得 到第一关联结果曲线，寻找第一关联结果曲线峰值所对应的延时^，并记录该延时 (7) 重新开始步骤（1)，分束器（4)将入射的调制光场分光成两路分别是透射光束和反 射光束，将反射光束舍弃，将透射光束入射到透镜（5)上形成平行光束后照射在半透半反 镜（6)，半透半反镜（6)放置于透镜（5)和待测件反光镜（7)之间，且半透半反镜（6)、透镜 (5) 和待测件反光镜（7)共轴放置，半透半反镜（6)反射和透射光束，形成反射光束和透射 光束，将半透半反镜（6)反射的反射光束舍弃，保留半透半反镜（6)透射的透射光束； (8) 经半透半反镜（6)透射的透射光束照射在待测件反光镜（7)，待测件反射镜（7)安 装在待测件上，经待测件反光镜（7)反射的回波光束再次经过半透半反镜（6)，半透半反镜 (6) 将待测件反光镜（7)反射的回波光束分别进行透射和反射，分别形成透射光束和反射 光束，将反射光束舍弃，将透射光束经透镜（5)恢复成汇聚光束，并照射到分束器（4)上，分 束器（4)将入射的汇聚光束分成两路分别是透射光束和反射光束，将分束器4分光后的透 射光束舍弃，将分束器4分光后的反射光束反射后照射到CCD(7)上，形成第二回波信号，符 合测量逻辑模块（10)的符合测量逻辑单元记录该回波信号； (9) 符合测量逻辑模块（10)的符合测量逻辑单元将储存的光场调制矩阵信号和记录 的第二回波信号，进行时间符合测量逻辑计算，得到一个时间关联计数结果，同时将延时器 (9)延时和对应的时间关联计数结果发送至计算单元； (10) 调整延时器（9)的延时，返回步骤（7)和（8)，符合测量逻辑单元将储存的新的光 场调制矩阵信号和记录的新的第二回波信号，再次进行时间符合测量逻辑计算，得到一个 新的时间关联计数结果，同时将延时器（9)延时和对应的新的时间关联计数结果发送至计 算单元； (11) 重复步骤（l〇)N次，计算单元将接收到的N对延时和对应的时间关联计数结果描 绘成第二关联结果曲线，横坐标为多个延时器的延时时间，纵坐标为多个时间关联计数结 果，将每个延时器（12)记录的多个延时所对应的多个时间关联计数结果连接成一条曲线， 得到第二关联结果曲线，寻找第二关联结果峰值所对应的延时t2，并记录该延时 (12) 计算单元将步骤（6)和步骤（11)记录的"^和T2做差计算AT=T「"^，解 算出待测件反光镜到半透半反镜之间的距离〖二AT:，式中C为真空中光速。
【专利摘要】一种时间关联计算测距仪及测量方法，包括：光源、数字微镜阵列DMD、控制器、分束器、透镜、半透半反镜、待测件反光镜、CCD(或点探测器)、延时器、符合测量逻辑模块，符合测量逻辑模块包括符合测量逻辑单元和计算单元。符合测量逻辑单元对两路信号做时间符合测量逻辑计算，最终得到待测件反光镜到半透半反镜之间的距离。本发明测距仪利用了时间的二阶关联特性，可以有效减小空气扰动因素引起的距离测量误差，且结构设计简单，操作性强，关键部组件都是基于现有的成熟产品，具有技术成熟度高，可实现性较强等特点。
【IPC分类】G01C3/02, G01C3/00
【公开号】CN105091848
【申请号】CN201510293967
【发明人】赵连洁, 杨然, 李明飞, 霍娟, 张安宁, 莫小范, 刘院省
【申请人】北京航天控制仪器研究所
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月1日