[发明专利]一体化激光探测方法和一体化探测激光雷达

说明书

本申请公开了一体化激光探测方法和一体化探测激光雷达。其中方法包括：将种子激光放大、倍频和分光处理后得到至少两束发射激光并分别发射至对应的介质后接收各介质的回波信号，经滤波后得到对应的滤波信号并耦合成待测信号，使其中的滤波信号在时域上分离；对待测信号进行探测和数据处理和分析得到各介质的探测结果。一体化探测激光雷达基于上述方法，采用倍频器进行倍频处理，采用二向色镜分光，采用延时光纤对其中一个滤波信号进行延时处理。本申请的技术方案有利于对大气和海洋探测数据进行时空对应性研究，因为仅采用单一种子激光器、单个探测器和单个数据处理模块，因此提高了系统稳定性和激光雷达的性价比。

技术领域

本申请涉及激光雷达领域，具体涉及一体化激光探测方法和一体化探测激光雷达。

背景技术

激光雷达是探测大气和海洋参数廓线分布的重要手段，可以获取很多有价值的信息。激光雷达有着方向性好、时间分辨率和空间分辨率高、精度高、非接触(遥感)探测等优点。基于大气气溶胶和分子为示踪，激光雷达可探测大气的温度、风速、能见度、云高云厚、偏振、痕量气体成分等。在进行大气探测时，采用近红外、红外的激光波段具有穿透性强，可光纤耦合，太阳背景噪声低，可进行气体成分探测等优点。而探测水体时，为减小电磁波在水体的强吸收，仅在蓝绿波段有窗口，基于该波段激光，探测深度最大可突破百米。水体探测激光雷达，是水色遥感和声学遥感的重要补充，一方面相比于水色遥感可获得剖面探测信息，另外一方面，相比于声学遥感，可突破水气界面，从而基于机载、星载平台实现大区域覆盖。

当前的激光探测手段，对不同种介质的激光探测，采用的是彼此独立的适合此介质的激光探测方法和激光探测雷达。例如大气和海洋探测的激光雷达是彼此分立的，如需对大气和海洋同时探测，需要分别设置独立的大气探测激光雷达和海洋探测激光雷达，这就造成探测成本高、设备体积大等问题，另外，由于关于大气和海关的探测结果彼此独立，因此在某些需要强调空间和时间上的对应性的研究中，会造成明显的不便。如能够有一种激光探测方法和激光雷达，可同时对不同介质进行激光探测，且探测系统一体化，例如同时实现对大气和海洋的一体化激光探测，将大大提高系统稳定性和激光雷达的性价比，降低运行成本和减少人力物力，提高经济效益，而且，获取的探测结果还兼具大气和海洋信息在时空上的对应性，以利于结合相关探测数据进行深入研究。但目前尚未有文献公开如何实现上述功能。

发明内容

本申请的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一体化激光探测方法和一体化探测激光雷达，以实现同时对两种甚至两种以上的介质诸如对大气和海洋进行一体化激光探测，便于对大气和海洋探测数据进行时空对应性研究，能够提高探测效率、降低激光探测成本，减小激光雷达的体积。

为达成上述目的，采用如下技术方案：

第一技术方案涉及一体化激光探测方法，用于探测至少两种适合采用对应波段的光探测的介质；其包括：限定各介质对应的探测距离范围；种子激光经放大、倍频和分光处理后得到与各介质一一对应且波长分别位于对应波段的至少两束发射激光；各发射激光分别发射至对应的介质并分别接收各介质的回波信号；各回波信号分别经滤波后得到对应的滤波信号；将各滤波信号耦合成待测信号，所述待测信号中，各滤波信号在时域上分离且保持在对应的探测距离范围内的完整性；对待测信号进行探测，并经信号处理和分析得到各介质的探测结果。

第二技术方案基于第一技术方案，其中，通过对滤波信号进行延时处理实现待测信号中各滤波信号在时域上分离。

第三技术方案基于第二技术方案，其中，所述介质数量为两种，种子激光经倍频器进行倍频处理，并经二向色镜进行分光处理。

第四技术方案基于第三技术方案，其中，两种介质分别为适合采用近红外和红外波段的光探测的大气和适合采用蓝绿波段的光探测的水体；所述种子激光为脉冲激光，采用波长为1064nm的近红外激光，与大气对应的发射激光波长为1064nm，与水体对应的发射激光波长为532nm。