用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术

张冰娜; 黄庚华; 舒嵘; 王建宇

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术

张冰娜, 黄庚华, 舒嵘, 王建宇

文章导航 > 红外与激光工程 > 2013 > 42(7): 1788-1792

张冰娜, 黄庚华, 舒嵘, 王建宇. 用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1788-1792.

引用本文:

张冰娜, 黄庚华, 舒嵘, 王建宇. 用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1788-1792.

Zhang Bingna, Huang Genghua, Shu Rong, Wang Jianyu. Automatic adjustment technology of diaphragm used for large dynamic laser ranging with centimetre grade precision[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(7): 1788-1792.

Citation:

Zhang Bingna, Huang Genghua, Shu Rong, Wang Jianyu. Automatic adjustment technology of diaphragm used for large dynamic laser ranging with centimetre grade precision[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(7): 1788-1792.

用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术

1.
中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术与系统实验室,上海 200083

基金项目:

国家973计划（2009CB724004）

详细信息

作者简介:
张冰娜（1974-），女，博士生，主要从事激光主动探测技术研究。Email：zhang_bn@mail.sitp.ac.cn；王建宇（1959-），男，研究员，博士，主要从事激光和红外探测等方面的研究。Email：jywang@mail.sitp.ac.cn

张冰娜（1974-），女，博士生，主要从事激光主动探测技术研究。Email：zhang_bn@mail.sitp.ac.cn；王建宇（1959-），男，研究员，博士，主要从事激光和红外探测等方面的研究。Email：jywang@mail.sitp.ac.cn

中图分类号: V11

Automatic adjustment technology of diaphragm used for large dynamic laser ranging with centimetre grade precision

1.
Laboratory of Space Active Electro-optical Technology and System,Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China

摘要: 在深空或空间小目标的探测中，需要利用脉冲式激光雷达测量与目标之间的距离。当距离目标由几十千米到几十米范围变化时，探测器接收到的光通量动态范围达60 dB以上。要确保在整个量程范围内信号不饱和，需要采用复合型的自动增益控制技术。除了采用电子学的自动增益方法外，提出了一种自动调整接收光学通光口径的方式，通过对直流电机驱动的电动镜头光圈调整环的逐级调整，实现各级之间2倍光通量的变化。设计并实现了光圈、焦距、聚焦均由直流电机控制的电动镜头的驱动及控制电路，并搭建光路对孔径光阑进行标定，结果表明可以分为8级，且具有很好的重复性，使得全量程范围内准确度达厘米精度测距功能的实现成为可能。
- 深空探测 /
- 激光主动探测 /
- 高精度测距 /
- 孔径光阑 /
- 电动镜头
Abstract: It was necessary to use the Pulsed Laser Radar to measure the distance with the deep space target or space small target. When the distance varied from tens of kilometers to tens meters, the energy range that photoelectric detector received reaches above 60 dB. To assure the detector not saturated, the multiplex AGC(Automatic Gain Control) technology was required. Except for the electronics method, a method of adjusting aperture of receive optical automatically was put forward, which made the luminous flux of detector changes 2 times by adjustment of Motorized lens' aperture regulation ring step by step, which was driven by direct current motor. The driven and control circuits of motorized lens were designed and realized to adjust aperture, zoom and focusing through FPGA software. Optical path was established to calibrate the aperture. The result showed that aperture can be divided into 8 levels, which have good repetition characteristic. This make it is impossible to realize laser ranging with centimeter grade precision in the whole detecting field.
- deep space detection /
- laser active detection /
- high precision laser ranging /
- aperture /
- motorized lens

[1]
[2]	Li Mi, Song Yingsong, Yu Jing, et al. High precision laser pulse distance measuring technology[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(8): 1469-1473. (in Chinese)
[3]
[4]	Zhu Mengzhen, Cheng Yong, Tan Chaoyong, et al. Development of foreign spaceborne laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(12): 3241-3248. (in Chinese)
[5]
[6]	Zheng Ruitong, Wu Guanhao. Pulsed one-dimensional scannerless LiDAR system based on linear APD array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(1): 96-100. (in Chinese)
[7]
[8]	Hu Chunsheng. Investigation into the high-speed pulsed laser diode 3D-imaging ladar[D]. Doctor Thesis of Engineering in Optical Engineering, 2005, 24-26. (in Chinese)
[9]
[10]	Sun Dehui, Wu Lipu. Design of electrical pan/tilt and lens step serial controller in explosion with a preset memory function[J]. Machinery Design Manufacture, 2009(4): 34-36. (in Chinese)
[11]	Dai Jun, Dai Guojun. Principle and realization of PAN/TILT and LENS control system in closed circuit TV monitor system[J]. Journal of Hangzhou Institute of Electronic Engineering, 2001, 21(1): 59-63. (in Chinese)
[12]
[13]	Guo Ying, Chen Yi, Huang Genghua, et al. Method of automatic gain control used in high precision pulse laser rangefinder[J]. Laser Infrared, 2010, 40(1): 345-348. (in Chinese)

[1]	王浩, 马文坡, 张倩, 晋利兵, 王思恒, 陈明. 临边/深空背景探测系统地球杂散辐射建模分析 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230041-1-20230041-8. doi: 10.3788/IRLA20230041
[2]	韩旭, 李志, 吴耀军, 张志民, 黄剑斌, 黄龙飞. 伪随机码调制的高精度星载激光测距雷达 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210250-1-20210250-9. doi: 10.3788/IRLA20210250
[3]	潘映伶, 纪荣祎, 高超, 周维虎. 矢量内积法高速相位式激光测距技术 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210186-1-20210186-7. doi: 10.3788/IRLA20210186
[4]	白杨, 唐伟, 徐诗月, 杨镇源, 吕明爱, 余臣, 高剑波, 郑杰, 刘亚萍, 覃颖. 激光成像雷达近程大动态范围实时高精度测距方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200179-20200179. doi: 10.3788/IRLA20200179
[5]	裴照宇, 侯军, 王琼. 光学技术在中国月球和深空探测中的应用（特约） . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20201002-20201002-9. doi: 10.3788/IRLA20201002
[6]	卢纯青, 杨孟飞, 武延鹏, 梁潇. 基于C-TOF成像的位姿测量与地物目标识别技术研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0113005-0113005(9). doi: 10.3788/IRLA202049.0113005
[7]	范斌, 刘彦丽, 赵海博, 徐婧, 孙权森, 王旭. 新型深空高光谱衍射计算成像探测技术（特约） . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20201005-20201005-6. doi: 10.3788.IRLA20201005
[8]	王立, 吴奋陟, 梁潇. 我国深空探测光学敏感器技术发展与应用（特约） . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20201004-20201004-6. doi: 10.3788/IRLA20201004
[9]	邓力, 陈钱, 贺元骅, 隋修宝. 基于自适应MIMO技术的深空探测对流层延迟预测 . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20190471-20190471-5. doi: 10.3788/IRLA20190471
[10]	邱家稳, 王强, 马继楠. 深空探测技术（特约） . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20201001-20201001-10. doi: 10.3788/IRLA20201001
[11]	刘奉昌, 李威, 董吉洪, 赵伟国, 赵海波, 李晓波. 深空探测相机超轻主支撑结构优化设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1214003-1214003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1214003
[12]	马聪, 李威, 张远清, 李晓波, 安明鑫. 深空探测遥感相机支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 618004-0618004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0618004
[13]	林栩凌, 邬志强, 杨颂, 张智, 毕思文, 张璇, 杜雨洁. 一种应用于深空探测的弱信号探测技术 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 913002-0913002(4). doi: 10.3788/IRLA201746.0913002
[14]	穆生博, 宋俊儒, 李洋, 焦文春. 星载激光测距仪扩束系统的高精度装调 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 306006-0306006(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0306006
[15]	时光, 王文. 高精度双干涉光路调频连续波激光绝对测距系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 806001-0806001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0806001
[16]	李艳晓, 张磊, 张红刚, 胡磊力. 基于双CCD 探测的外场高精度激光光斑测试技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 59-64.
[17]	胥青青, 刘伟, 纪明, 杨光, 尹明东, 李红光. 远程红外探测系统瞄准线高精度稳定技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3646-3650.
[18]	杨雨川, 谭碧涛, 龙超, 陈力子, 张己化, 陈军燕. 主动探测回波激光脉冲时域特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3228-3233.
[19]	时光, 张海洋, 耿仲博, 杨苏辉, 赵长明. 大视场激光主动探测系统实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 890-894.
[20]	张来线, 孙华燕, 樊桂花, 赵延仲, 郑勇辉. 基于LabVIEW的高性能激光主动探测控制与处理系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3239-3244.

点击查看大图

计量

文章访问数: 371
HTML全文浏览量: 40
PDF下载量: 141
被引次数: 0

用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术

1. 中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术与系统实验室,上海 200083

作者简介:
张冰娜（1974-），女，博士生，主要从事激光主动探测技术研究。Email：zhang_bn@mail.sitp.ac.cn；王建宇（1959-），男，研究员，博士，主要从事激光和红外探测等方面的研究。Email：jywang@mail.sitp.ac.cn

张冰娜（1974-），女，博士生，主要从事激光主动探测技术研究。Email：zhang_bn@mail.sitp.ac.cn；王建宇（1959-），男，研究员，博士，主要从事激光和红外探测等方面的研究。Email：jywang@mail.sitp.ac.cn

收稿日期: 2012-11-15
修回日期: 2012-12-25
刊出日期: 2013-07-25

基金项目:

国家973计划（2009CB724004）

中图分类号: V11

关键词:

摘要: 在深空或空间小目标的探测中，需要利用脉冲式激光雷达测量与目标之间的距离。当距离目标由几十千米到几十米范围变化时，探测器接收到的光通量动态范围达60 dB以上。要确保在整个量程范围内信号不饱和，需要采用复合型的自动增益控制技术。除了采用电子学的自动增益方法外，提出了一种自动调整接收光学通光口径的方式，通过对直流电机驱动的电动镜头光圈调整环的逐级调整，实现各级之间2倍光通量的变化。设计并实现了光圈、焦距、聚焦均由直流电机控制的电动镜头的驱动及控制电路，并搭建光路对孔径光阑进行标定，结果表明可以分为8级，且具有很好的重复性，使得全量程范围内准确度达厘米精度测距功能的实现成为可能。