【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于激光遙感，涉及一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置及方法。
技術介紹
1、在激光遙感技術中，采用雙光楔進行激光指向調整是一種常用的手段。在給定目標方向后，雙光楔調整機構需要各自調整一定的旋轉角度使合成的激光對準目標。
2、當前使用雙光楔進行調整往往需要對光楔旋轉角進行絕對定標。在安裝好雙光楔后，通過絕對定標在兩個光楔的結構上標識刻度，再根據目標指向由標定的刻度計算出旋轉的角度。這種使用方法雖然計算簡單，但是在許多指向精度要求較高且存在機械沖擊、振動等工況下對標定精度和結構穩定性提出了很高的要求。當由于沖擊、振動、重力條件變化等原因導致光楔硬件參數改變時，由絕對定標參數計算的旋轉角度將存在較大誤差，甚至導致無法指向目標方向。
3、此外，雙光楔的調整角分辨率與其頂角和旋轉角分辨率密切相關。高精度指向角調整往往需要高旋轉角分辨率和高精度旋轉角控制。高旋轉角控制精度對控制機構的精度和成本要求極高，增加了方案實施的成本和可靠性要求。
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置及方法，無需對光楔進行絕對標定，提高環境適應能力和可靠性。
2、本專利技術解決技術的方案是：一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，由激光器發出單波長準直激光，包括第一光楔調整機構、第二光楔調整機構、擴束鏡、角反射導光棱鏡、衍射分束模塊、指向監測鏡頭、指向監測焦面和處理與控制模塊；
3、第一光楔調整機構、
4、擴束鏡用于把激光光束變粗，并壓縮發散角；
5、角反射導光棱鏡用于把一束激光按照完全相反方向進行翻轉；
6、衍射分束模塊用于把一束激光按照特定的夾角分布分成多個激光束；
7、指向監測鏡頭用于將多個不同方向的激光束成像聚焦在指向監測焦面上；
8、指向監測焦面為安裝在指向監測鏡頭的焦面上的面陣探測器，能夠探測與激光束對應的激光光斑圖像；
9、處理與控制模塊根據指向監測焦面上的激光光斑，進行質心提取，計算出從擴束鏡出射的激光的指向數據，根據輸入給處理與控制模塊的指向調整目標，計算指向數據與目標的偏差，進而計算第一光楔調整機構、第二光楔調整機構旋轉的調整量，控制第一光楔調整機構、第二光楔調整機構旋轉，使激光的指向達到調整目標值。
10、進一步的，述角反射導光棱鏡支持全口徑取光或部分取光。
11、進一步的，所述第一光楔調整機構、第二光楔指向調整機構均可替換為指向掃描鏡。
12、進一步的，所述擴束鏡為透射擴束鏡或反射擴束鏡。
13、進一步的，所述角反射導光棱鏡為角反射或切除頂角的異形角反射鏡。
14、進一步的，所述衍射分束模塊為doe元件、雙折射分光元件、超表面透鏡元件中的任一種。
15、一種無標定雙光楔高精度指向調整方法，包括以下步驟：
16、處理與控制模塊(8)提取出在指向監測焦面(7)上的激光光斑初始平均位置為a(xma,yma)，兩個光楔旋轉機構的主光軸在指向監測焦面(7)上的對應位置z(xz,yz)未知，在指向監測焦面(7)上激光光斑的調整目標為o(xo,yo)；
17、將第一光楔調整機構(1)和第二光楔調整機構(2)順時針旋轉180°，發射激光，此時，處理與控制模塊(8)提取出在指向監測焦面(7)上的激光光斑平均位置為b(xmb,ymb)，根據a(xma,yma)和b(xmb,ymb)計算得到兩個光楔旋轉機構的主光軸在指向監測焦面(7)上的對應位置z(xz,yz)；
18、將第一光楔調整機構(1)順時針旋轉同時第二光楔調整機構(2)逆時針旋轉發射激光，此時，處理與控制模塊(8)提取出在指向監測焦面(7)上的激光光斑平均位置為c(xmc,ymc)；
19、計算b調到z所需的旋轉角b到o所需的旋轉角z到o所需的旋轉角
20、計算如下判斷標準：
21、
22、xo′＝xo(ymb-yz)+yo(xz-xmb)+xmbyz-xzymb
23、計算第一光楔調整機構(1)順時針旋轉角和第二光楔調整機構(2)順時針旋轉角旋轉兩個光楔調整機構，使指向監測焦面(7)中的激光光斑中心移動至目標位置o(xo,yo)：
24、
25、進一步的，所述
26、進一步的，z(xz,yz)計算公式為：
27、
28、進一步的，旋轉角的計算方式如下：
29、
30、其中，n為光楔的折射率，α為光楔的頂角，k為擴束倍數，f為指向監測鏡頭(6)的焦距，lab、loz、lbz、lob為指向監測焦面(7)中的光斑中心間的直線距離，分別表示為：
31、
32、本專利技術與現有技術相比的有益效果是：
33、(1)本專利技術無需對光楔進行絕對標定，無須標定刻度，提高了環境適應能力和可靠性；
34、(2)本專利技術通過衍射分束成倍提升指向監測精度，將指向記錄誤差縮小倍，m為衍射分束模塊對激光的分束數，從而降低監測相機的難度和成本；
35、(3)本專利技術以低旋轉分辨率成倍提高指向精度，從而降低高精度指向調節系統的研制難度和機構成本。
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1.一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，由激光器發出單波長準直激光，其特征在于，包括第一光楔調整機構(1)、第二光楔調整機構(2)、擴束鏡(3)、角反射導光棱鏡(4)、衍射分束模塊(5)、指向監測鏡頭(6)、指向監測焦面(7)和處理與控制模塊(8)；
2.根據權利要求1所述的一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，其特征在于，所述角反射導光棱鏡(4)支持全口徑取光或部分取光。
3.根據權利要求1所述的一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，其特征在于，所述第一光楔調整機構(1)、第二光楔指向調整機構(2)均可替換為指向掃描鏡。
4.根據權利要求1所述的一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，其特征在于，所述擴束鏡(3)為透射擴束鏡或反射擴束鏡。
5.根據權利要求1所述的一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，其特征在于，所述角反射導光棱鏡(4)為角反射或切除頂角的異形角反射鏡。
6.根據權利要求1所述的一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，其特征在于，所述衍射分束模塊(5)為DOE元件、雙折射分光元件、超表面透鏡元件中的任一種。
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1.一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，由激光器發出單波長準直激光，其特征在于，包括第一光楔調整機構(1)、第二光楔調整機構(2)、擴束鏡(3)、角反射導光棱鏡(4)、衍射分束模塊(5)、指向監測鏡頭(6)、指向監測焦面(7)和處理與控制模塊(8)；
2.根據權利要求1所述的一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，其特征在于，所述角反射導光棱鏡(4)支持全口徑取光或部分取光。
3.根據權利要求1所述的一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，其特征在于，所述第一光楔調整機構(1)、第二光楔指向調整機構(2)均可替換為指向掃描鏡。
4.根據權利要求1所述的一種無標定雙光楔高精度指向調整裝置，其特征在于，所述擴束鏡(3)為透射擴束鏡或反射擴束鏡。
5.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王玉詔，彭歡，羅萍萍，安超，齊明，孫海青，穆生博，楊居奎，陶宇亮，郭元榮，
申請(專利權)人：北京空間機電研究所，
類型：發明
國別省市：
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