[发明专利]一种大气探测激光雷达光路自动对准系统及其对准方法

权利要求书

1.一种大气探测激光雷达光路自动对准系统，其特征在于，包括信号判定系统(9)、驱动调节系统(10)、运动控制单元、硬件单元和信号采集和分析系统(8)，所述运动控制单元由控制器(11)和电动驱动导向装置(3)组成，所述硬件单元由大气探测光源(1)，光束扩束准直系统(2)、反射装置(4)、激光雷达接收光学系统(5)、滤波器(6)和后继光学系统(7)组成；

所述大气探测光源(1)的激光发射探头与光束扩束准直系统(2)连接，所述光束扩束准直系统(2)的光束发射端与电动驱动导向装置(3)的光接收孔连接，所述电动驱动导向装置(3)的光发射孔对准反射装置(4)，所述反射装置(4)作用于激光雷达接收光学系统(5)，所述激光雷达接收光学系统(5)的出光孔与滤波器(6)连接，且滤波器(6)的光线作用于后继光学系统(7)，所述后继光学系统(7)与数据采集和分析系统(8)信号连接，所述数据采集和分析系统(8)与信号判定系统(9)信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种大气探测激光雷达光路自动对准系统，其特征在于，所述信号判定系统(9)与驱动调节系统(10)信号连接，所述驱动调节系统(10)与控制器(11)信号连接，所述控制器(11)与电动驱动导向装置(3)信号连接。

3.一种大气探测激光雷达光路自动对准系统的对准方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤一.通过大气探测光源(1)发射光源，通过光束扩束准直系统(2)压缩压缩光束发散角至符合望远镜接收视场角需求，再经过电动驱动导向装置(3)和反射装置(4)同轴发射至大气中；

步骤二.电动驱动导向装置(3)和反射装置(4)同轴发射至大气中的回波信号被激光雷达接收光学系统(5)接收，再通过滤波器(6)抑制杂散光束；

步骤三.通过滤波器(6)抑制后的光束通过后继光学系统(7)和信号采集和分析系统(8)进行具体的探测计数处理；

步骤四.通过信号判定系统(9)对信号采集和分析系统(8)探测计数处理后的信号采集曲线是否满足判定要求进行判断，并通过信号采集曲线，判定最佳的收发系统光路，并上传至驱动调节系统(10)；

所述信号采集曲线基于TOF原理，设置横轴即X轴为飞行时间t₀，根据激光雷达系统自标定要求，纵轴即Y轴为c，其中c为根据当前电动驱动导向装置(3)所记录的二维角度位置，驱动调节系统(10)选取X轴和Y轴±5个步进距离的矩阵内所有位置，信号采集和分析系统(8)采集获得在横坐标t₀时所有计数率c，选取最大的值c_max,此处的±5个步进距离选择步进距离数量，激光雷达的自动校准光路系统，综合考虑响应时间和电动驱动导向装置(3)的精度和稳定性，选取±5个步进距离为最佳；

步骤五.驱动调节系统(10)按照最佳的收发系统光路控制控制器(11)，控制器(11)对电动驱动导向装置(3)进行调控至最佳角度。

4.根据权利要求3所述的一种大气探测激光雷达光路自动对准系统的对准方法，其特征在于，所述光束扩束准直系统(2)将大气探测光源(1)的发射光源发散角控制在0.4mrad以内。

5.根据权利要求1所述的一种大气探测激光雷达光路自动对准系统，其特征在于，所述电动驱动导向装置(3)由一个电动驱动调整架和一个反射镜组成，通过电动驱动调整架调节反射镜。

6.根据权利要求1所述的一种大气探测激光雷达光路自动对准系统，其特征在于，所述反射装置(4)为直角棱镜或45°全反射镜中的一种，反射镜(4)固定在与激光雷达接收光学系统(5)光轴同轴位置，入射面方向对着电动驱动导向装置(3)，镜片镀膜反射率高于98％。

7.根据权利要求1所述的一种大气探测激光雷达光路自动对准系统，其特征在于，所述滤波器(6)的形状为圆形，尺寸大于望远镜的成像极限。