[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

说明书

本发明提供一种大气探测激光雷达光路自动对准系统及其对准方法，涉及激光雷达技术领域。该大气探测激光雷达光路自动对准系统，包括信号判定系统、驱动调节系统、运动控制单元、硬件单元和信号采集和分析系统，所述运动控制单元由控制器和电动驱动导向装置组成，所述硬件单元由大气探测光源，光束扩束准直系统、反射装置、激光雷达接收光学系统、滤波器和后继光学系统组成。本发明响应快、操作灵活，能够对系统快速完成部署测试，在需要光路校准时，能在很短时间内做出响应要求，且操作灵活，可主动式下达校准光路指令或者被动式通过定期校对设定步进范围内信号情况开展光路校准行为。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体为一种大气探测激光雷达光路自动对准系统及其对准方法。

背景技术

大气激光雷达是向大气中发射与望远镜接收视场相平行的指向性光束，通过分析大气分子或颗粒物与激光作用的后向散射回波信号进行大气光学特性与颗粒物时空分布的测量研究。但是激光雷达在实际应用中，会因为环境温度、激光器工作模式、光学元件固定的不稳定性和雷达应用于车载或者其它运动平台随机振动带来的发射光束指向性偏移，导致所接收回波信号的时空误差和探测误差。

发射光束的远程电动调节在激光雷达中有一些简单应用，但是其光路调节仍然是依赖于操作人员的远程控制和主观调节操作，难以避免系统的偶然性误差。因此，快速准确的自动校准光路和保障激光雷达的长期稳定运行是一份有重要意义的工作。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种大气探测激光雷达光路自动对准系统及其对准方法，解决了光路调节仍然是依赖于操作人员的远程控制和主观调节操作，难以避免系统的偶然性误差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种大气探测激光雷达光路自动对准系统，包括信号判定系统、驱动调节系统、运动控制单元、硬件单元和信号采集和分析系统，所述运动控制单元由控制器和电动驱动导向装置组成，所述硬件单元由大气探测光源，光束扩束准直系统、反射装置、激光雷达接收光学系统、滤波器和后继光学系统组成；

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

优选的，所述信号判定系统与驱动调节系统信号连接，所述驱动调节系统与控制器信号连接，所述控制器与电动驱动导向装置信号连接。

一种大气探测激光雷达光路自动对准系统的对准方法，包括如下具体步骤：

步骤一.通过大气探测光源发射光源，通过光束扩束准直系统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和反射装置同轴发射至大气中；

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

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

步骤四.通过信号判定系统对信号采集和分析系统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；