[发明专利]一种基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统

权利要求书

1.一种基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统，其特征在于，其包括：

信号发生器，其用于产生两路电脉冲序列，两路所述电脉冲序列分别发送给一个激光器和一个扫描转台；

激光器，其用于接收一路所述电脉冲序列，并根据所述电脉冲序列调制所述激光器出射的脉冲光信号的重复频率；

扫描转台，其用于接收另一路所述电脉冲序列，并根据所述电脉冲序列发生自转；所述扫描转台通过自转改变所述激光器发出的脉冲光信号的发射方向；当发送到所述激光器的所述电脉冲序列控制所述激光器发出重复频率为低频的脉冲光信号时，发送给所述扫描转台的所述电脉冲序列控制所述扫描转台低速转动；当发送到所述激光器的所述电脉冲序列控制所述激光器发出重复频率为高频的脉冲光信号时，发送给所述扫描转台的所述电脉冲序列控制所述扫描转台高速转动；

望远镜，其连接在所述扫描转台上；所述望远镜用于将所述脉冲光信号发射到大气，并接收所述脉冲光信号在大气中的回波信号；

单光子探测器，其用于探测所述回波信号中的光子数，并记录不同探测距离下的光子数；以及

数据处理器，其用于根据所述光子数以及所述光子的探测距离进行数据处理和算法反演，得出大气参数信息和目标测绘信息。

2.根据权利要求1所述的基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统，其特征在于，所述信号发生器产生的两路电脉冲序列为两路相同输出的电脉冲序列，其中一路用于控制所述激光器出射的脉冲光信号的重复频率，另外一路经所述扫描转台识别后，根据所述电脉冲序列的频率调整所述扫描转台的转动速度。

3.根据权利要求1所述的基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统，其特征在于，所述望远镜采用收发分置望远镜；所述望远镜安装在所述扫描转台上，所述望远镜的转动速度与所述扫描转台的转动速度相同。

4.根据权利要求1所述的基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统，其特征在于，所述低频的脉冲光信号为1Hz-100KHz范围内的脉冲光信号；所述高频的脉冲光信号为10KHz-100MHz范围内的脉冲光信号；所述低速转动的转速范围为0.001～100rpm；所述高速转动的转速范围为100～10000rpm。

5.根据权利要求1所述的基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统，其特征在于，所述激光器为光纤激光器；所述激光器根据所述电脉冲序列调制后产生不同重复频率的光信号，经望远镜准直出射到大气中。

6.根据权利要求1所述的基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统，其特征在于，所述单光子探测器采用光电倍增管单光子探测器、基于半导体的雪崩光电二极管单光子探测器、量子点场效应管探测器、超导纳米线单光子探测器、上转换单光子探测器、铟镓砷单光子探测器中的任意一种。

7.一种基于电脉冲编码的多目标识别方法，其特征在于，其应用于如权利要求1-6任意一项所述的基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统，所述多目标识别方法包括以下步骤：

所述激光器和所述扫描转台分别获取一路电脉冲序列；

所述激光器根据获得的所述电脉冲序列调制后发出不同重复频率的脉冲光信号；

所述扫描转台根据获得的所述电脉冲序列发生自转，且通过自转改变所述激光器发出的脉冲光信号的发射方向；当所述激光器发出重复频率为低频的脉冲光信号时，发送给所述扫描转台的所述电脉冲序列控制所述扫描转台低速转动；当所述激光器发出重复频率为低频的脉冲光信号时，发送给所述扫描转台的所述电脉冲序列控制所述扫描转台高速转动；

通过望远镜将所述脉冲光信号发射到大气，并接收所述脉冲光信号在大气中的回波信号；

探测所述回波信号中的光子数，并记录不同探测距离下的光子数；

通过对所述光子数以及所述光子的探测距离进行数据处理和算法反演，得出大气参数信息和目标测绘信息。

8.根据权利要求7所述的基于电脉冲编码的多目标识别方法，其特征在于，所述大气参数信息包括大气成分特性、大气边界层和能见度；所述目标测绘信息包括测绘目标的形状、高度、位置和距离信息。