[发明专利]机载激光雷达的宽光束照明三维选通成像系统

权利要求书

1.机载激光雷达的宽光束照明三维选通成像系统，包括飞行平台，系统控制机构、激光器、匀光扩束器、激光脉冲发射时间检测机构、大口径望远镜机构、ICCD相机、信号处理机构，其特征在于：

1)飞行平台为机载激光雷达的宽光束照明三维选通成像系统飞行测量时的承载平台；

2)系统控制机构包括机载激光雷达的宽光束照明三维选通成像系统中各部分的工作时序控制和装置各部分的软硬件控制，通过该部分，装置在计算机的控制下将根据指令有序、协调地工作；

3)激光器为机载激光雷达的宽光束照明三维选通成像系统中的照明激光激光器；

4)匀光扩束器的功能是对激光器发出激光束进行扩束，并使光束截面的光功率分布较为均匀，激光通过匀光扩束器后发出的宽光束激光束对被成像目标进行照明；

5)激光脉冲发射时间检测机构用于检测激光脉冲发射的时间，并能实时获得激光脉冲的发射时间数据，该数据与发射激光脉冲指令时间相比较，能进一步获得激光脉冲发射时间的偏离数据；时间偏离数据将作为时序信号数据的一部分被传送到信号处理机构，用于机载激光雷达的宽光束照明三维选通成像系统测量数据的三维图像构建；

6)大口径接收望远镜用于接收成像目标的激光照射反射光；大口径接收望远镜中包含一个对应于照明激光波长的滤光器，以使照明激光信号能被大口径接收望远镜高效接收，而其它杂散光和背景光信号被有效抑制；

7)ICCD相机为增强型选通成像CCD相机，该相机置于大口径接收望远镜的输出光路上，ICCD相机的光电阴极位于大口径接收望远镜的成像面上，且大口径接收望远镜光轴垂直于ICCD相机的光电阴极平面，并通过其中心位置；并能进行时间选通成像，通过时间选通功能，能获得被成像目标的高度信息；

8)信号处理机构是指对ICCD相机的输出信号进行去噪、回波信 号整形等初步回波信号处理，并根据时序控制数据和机载平台运动数据，对初步处理完成的ICCD相机输出信号进行三维图像构建、校正；另外，信号处理机构能根据测量数据，给出被成像目标一定范围内的平均高度初步估算值；根据平均高度初步估算值，控制软件能自动调整测量控制时序，选择合理的选通成像垂直探测范围，这样即可使选通成像一直处于合适的垂直探测范围内，并有效地获取成像目标的三维数据。

2.机载激光雷达的宽光束照明三维选通成像方法，其特征在于：将包括速度、航向、高度的飞行数据实时传送到系统控制机构；系统控制机构根据飞行数据、装置成像观测启止时间数据，自动形成装置各部分的工作时序数据，并对装置各部分进行工作时序控制，及装置的软硬件控制；激光器根据系统控制机构发出的激光发射指令发射脉冲激光束，该脉冲激光束通过匀光扩束器对目标物进行照明，同时激光脉冲发射时间检测机构对激光脉冲的发射时间进行检测，并把检测得到的激光脉冲发射时间数据传送到系统控制机构；大口径望远镜接收目标物对照明激光的反射光，ICCD相机根据时序及系统控制机构发出的选通成像命令对大口径望远镜接收的光信号进行选通成像，并把选通成像数据传送到信号处理机构；信号处理机构根据系统控制机构输入包含激光脉冲实际发射时间相对于激光脉冲发射指令时间的偏离数据的时序信号数据、机载平台运动数据对ICCD相机输入的成像信息进行处理并生成目标物的三维图像信息。

3.根据权利要求2所述的机载激光雷达的宽光束照明三维选通成像方法，其特征在于：照明激光束与大口径望远镜的光轴平行，并且略大于望远镜视场，有较好的激光功率分布均匀性，以使照明激光束被有效利用。