[发明专利]机载彩色三维扫描激光雷达

说明书

技术领域

本发明涉及测绘遥感技术领域，尤其涉及一种机载彩色三维扫描激光雷达。

背景技术

机载对地观测激光雷达技术是实现大尺度三维成像对地探测的重要遥感手段，在快速获取三维空间信息方面具有突出优点。但由于受制于单一红外激光波长限制，难以获取有效的地物光谱特征，通常需要匹配一台彩色成像相机进行同时探测，以获取相应的纹理和彩色光谱信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种一维线阵扫描彩色激光雷达，通过机载平台，可实现彩色三维扫描成像探测。该技术在现有机载激光雷达单一红外激光光源的基础上，发展成彩色激光扫描探测，直接获取具有彩色激光光谱信息的点云数据，全面提升机载激光雷达对地探测的能力。

本发明技术方案提供一种机载彩色三维扫描激光雷达，包括激光发射单元、扫描单元、信号探测单元、时序控制电路和计算机数据处理单元，扫描单元包括电机驱动、电机、多面体扫描转镜和角度编码器，电机驱动、电机、多面体扫描转镜依次连接，角度编码器与电机连接，时序控制电路和计算机数据处理单元、电机驱动、角度编码器分别连接，其特征在于：所述激光发射单元包括依次连接的激光器驱动、彩色激光光源、光学发射系统和PIN探测器，所述信号探测单元包括依次连接的接收光学系统、彩色激光信号探测器、多通道数据采集单元；时序控制电路和激光器驱动、PIN探测器、多通道数据采集单元分别连接，

所述彩色激光光源包括红光脉冲激光光源、绿光或黄光脉冲激光光源、蓝光脉冲激光光源以及红外光脉冲激光光源，在激光器驱动的作用下彩色激光光源发出的各脉冲激光经发射光学系统合成激光束后，部分光信号经PIN探测器作为触发信号输入时序控制电路，其他部分光信号入射到多面体扫描转镜，经多面体扫描转镜对目标地物进行彩色激光一维线性扫描，所产生回波信号经多面体扫描转镜反射到接收光学系统，接收光学系统捕获的信号经彩色激光信号探测器探测所得彩色光谱和距离信息被输送至多通道数据采集单元，时序控制电路对多通道数据采集单元进行时序控制，并反馈采集结果到计算机数据处理单元。

而且，发射光学系统包括第一全反射镜、第二全反射镜、第三全反射镜、第四全反射镜及第一分光滤光片、第二分光滤光片、第三分光滤光片；

由绿光或黄光脉冲激光光源输出的绿光脉冲激光经过第二全反射镜反射后，入射到第一分光滤光片，与红光脉冲激光光源输出的红光脉冲激光合为一束光线；由蓝光脉冲激光光源输出的蓝光脉冲激光经第三全反射镜反射，再通过第二分光滤光片后，与绿光脉冲激光和红光脉冲激光合束的光线进一步合为一束彩色激光，并经第一全反射镜和第四全反射镜后输出并入射到第三分光滤光片，彩色激光与红外光脉冲激光光源输出的红外脉冲激光经第三分光滤光片后合成最终的激光束。

而且，多面体扫描转镜采用多面体的扫描棱镜实现，接收光学系统包括接收反射镜，准直透镜，第四分光滤光片、第五分光滤光片、第六分光滤光片，第一窄带滤光片、第二窄带滤光片、第三窄带滤光片、第四窄带滤光片，第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜，和第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器。

而且，发射光学系统所得激光束入射到扫描棱镜，通过扫描棱镜进行激光扫描，目标地物激光回波信号返回到扫描棱镜上，并且反射到接收反射镜上，接收反射镜将回波信号经准直透镜入射到第六分光滤光片，通过该第六分光滤光片将彩色回波激光和红外回波激光信号分成两个通道分别接收和探测；红外激光回波信号透射后入射到第一窄带滤光片，经第一聚焦透镜后入射到第一光电探测器上；彩色回波信号经第六分光滤光片反射后，入射到第五分光滤光片，红色激光回波信号经第五分光滤光片反射后进入第二窄带滤光片，通过第二聚焦透镜入射到第二光电探测器上；蓝色激光回波信号和绿色或黄色激光回波信号由第五分光滤光片透射后，入射到第四分光滤光片，其中蓝色激光回波信号经第四分光滤光片反射进入第四窄带滤光片，通过第三聚焦透镜后入射到第三光电探测器上，绿色或黄色激光回波信号经第四分光滤光片透射后入射到第三窄带滤光片，通过第四聚焦透镜后入射到第四光电探测器上。

而且，绿光或黄光脉冲激光光源、红光脉冲激光光源、蓝光脉冲激光光源、红外光脉冲激光光源均采用全固态脉冲激光器。

而且，所述全固态脉冲激光器的波长范围为，420-500nm范围内的蓝色激光波长，520-570nm范围内的绿色激光波长或570-590nm范围内的黄色激光波长，620-780nm范围内的红色激光波长，1000-2000nm范围内的红外激光波长。