一种扫频干涉激光测距系统的标定方法

针对扫频干涉激光测距系统的标定问题,首先建立扫频干涉的数学物理模型,对测距原理进行推导;然后针对激光频率漂移导致系统误差的问题,提出通过改变扫描镜角度并利用基准尺对系统参数进行标定的方法;之后研究激光器扫频非线性误差数学物理模型,提出线性电流调制和信号处理算法对扫频特性进行标定,再构造电流调制函数对扫频非线性进行校正,仿真分析并对其进行验证;最后搭建相关实验平台,对两种标定校正方法分别进行实验,验证所提方法的有效性。在不额外增加光学器件或高精度仪器的情况下,所提标定方法可以实现扫频干涉激光测距系统的参数标定和校正,对在地面测试和在轨部署应用的测距系统保持长期稳定工作具有实际工程价值。

一种扫频干涉激光测距系统设计

在风云四号微波探测卫星任务中,需要设计一种适合在轨应用和地面应用的高精度激光测距系统,对卫星天线面型进行实时测量。提出扫频干涉激光测距系统设计,使用等光频间隔采样技术,通过对干涉拍频信号进行重采样,以消除光源扫频非线性对系统产生的影响;使用双激光器进行同步反向扫频,在对称的测量光路中对目标进行测距,并通过系统标定的方法对多普勒频移进行校正,以减小因空气扰动、机械振动、目标运动等原因带来的测量误差;使用光纤和无源器件设计全固态内光路,满足小型化、模块化、高可靠性的系统要求。根据系统设计方案搭建了工程样机进行实验,对被测距离为2.5 m的目标进行测量,系统测量线性度优于2.14×10^(-6),重复测量标准差优于17.00μm,目前已达到卫星地面测试的要求。