[发明专利]一种基于激光雷达测量大气数据的光学检测方法

说明书

本发明提出了一种基于激光雷达测量大气数据的光学检测方法，包括以下步骤：步骤一：通过激光接收端口接收激光光束，并通过环形器发送到光开关；步骤二：通过光开关进行切换选择，选择相应的第二输入输出端口传输激光光束，并发送给对应的扩束透镜组；步骤三：通过扩束透镜组对发送来的激光光束进行激光光束的扩束；步骤四：将不同的扩束透光镜组进行扩束后的激光光束发送到光束偏折准直装置的偏折准直透镜组上，并通过偏折准直透镜组分别以不同的角度透射到待测物体上；步骤五：待测物体反射激光光束回波到偏折准直透镜组，再依次经由扩束透镜组、光开关和环形器，最终由接收激光回波导出端口输出激光光束回波。

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，具体地说，涉及一种基于激光雷达测量大气数据的光学检测方法。

背景技术

随着激光雷达技术的长足发展，目前在大气数据探测方面，诸如风速、风场、大气温度、气溶胶浓度、大气云层分布等应用中，激光光雷达大显身手。相比传统大气数据探测，激光雷达具有高精度、高时空分辨率和探测空间范围大的特点。激光雷达整机主要包括激光光源、激光发射与接收光学系统、供电电源、探测模块、信号处理单元等组成。在大气数据测量激光雷达测量中需要要求具有发射激光和接收回波的作用。为探测矢量大气数据信息，需要沿不同方向发射激光与接收回波，所以激光发射与接收光学系统首先需具备多方向收发功能，其次共窗口孔径、收发端口共用可使系统结构更为紧凑、重量更为轻便，系统可靠性更高。

发明内容

本发明针对现有技术的上述需求，提出了一种基于激光雷达测量大气数据的光学检测方法，通过使用基于激光雷达测量的光学检测系统，切换不同的扩束透镜组来发送激光光束到偏折准直透镜组上，并偏折到不同的角度进行激光探测，然后接收激光回波，并以相同的收发路径进行反馈。本发明实现了共窗口孔径、收发端口共用下的多方向收发，且使用的系统结构更为紧凑、重量更为轻便，系统可靠性更高。

本发明具体实现内容如下：

本发明提出了一种基于激光雷达测量大气数据的光学检测方法，用于对待测物体进行测量，具体为使用基于激光雷达测量的光学检测系统进行以下操作：

步骤一：通过激光接收端口接收激光光束，并通过环形器发送到光开关；

步骤二：通过光开关进行切换选择，选择相应的第二输入输出端口传输激光光束，并发送给对应的扩束透镜组；

步骤三：通过扩束透镜组对发送来的激光光束进行激光光束的扩束；

步骤四：将不同的扩束透光镜组进行扩束后的激光光束发送到光束偏折准直装置的偏折准直透镜组上，并通过偏折准直透镜组分别以不同的角度透射到待测物体上；

步骤五：待测物体反射激光光束回波到偏折准直透镜组，再依次经由扩束透镜组、光开关和环形器，最终由接收激光回波导出端口输出激光光束回波；

步骤六：将输出的激光光束回波经后续相干耦合或混频后，再发送到光电探测器；

所述基于激光雷达测量的光学检测系统包括依次连接的环形器、光开关、激光扩束装置和光束偏折准直装置；

所述环形器不与光开关连接的一端分别设置有发射激光接收端口和接收激光回波导出端口；所述环形器的另一端设置有收发激光端口，在光开关上的一端设置有第一输入输出端口；所述环形器和光开关通过收发激光端口和第一输入输出端口进行连接；

所述光开关还设置有多组与第一输入输出端口可切换连接的第二输入输出端口；

所述激光扩束装置内与第二输入输出端口数量对应的多组用于对激光进行扩束并进行发射的扩束透镜组；

所述光束偏折准直装置内设置用于接收多组扩束透镜组发射的激光并分别从不同角度发射到待测物体上的偏折准直透镜组。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述扩束透镜组包括光束接收端、弯月凸透镜和平凸透镜；

将所述弯月凸透镜的凹侧面设置来与连接了对应的第一输入输出端口的光束接收端相对，弯月凸透镜的凸侧面与平凸透镜的平缓面相对，将所述平凸透镜的凹侧面与所述光束偏折准直装置的偏折准直透镜组设置来相对。