[發明專利]一種全光纖光路全波形激光雷達系統

有效

• 申請號: 201410086819.4
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103901435A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 徐立軍;李端;李小路;孔德明;馬蓮
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明公開了一種全光纖光路全波形激光雷達系統，其特征在于，所述激光雷達系統中激光光束的傳輸、分束、出射、接收、合束和探測均采用光纖光路，所述激光雷達系統包括控制單元、激光光源、激光分束單元、激光發射單元、數據讀取參考位置產生單元、激光探測單元、數據采集單元和軟件單元，所述控制單元由主控計算機和激光器控制模塊組成，所述激光光源由脈沖激光器和光纖接頭組成，所述激光分束單元由兩個光纖分束器組成，分束比分別為99:1和90:10，所述激光發射單元由光纖準直器組成，所述數據讀取參考位置產生單元由光纖聚焦鏡、光電二極管和放大整形電路組成，所述激光探測單元由望遠鏡、激光光纖耦合器、光纖合束器、光電探測器和前置放大器組成，所述數據采集單元由高速數據采集卡和定時器組成，所述脈沖激光器接收來自控制單元中激光器控制模塊輸出的激光器控制信號，發出一定頻率和脈沖寬度的激光脈沖，所述激光脈沖被激光光源中的光纖接頭耦合進光纖，經光纖傳輸到激光分束單元，所述激光分束單元中的光纖分束器將脈沖激光器輸出的激光脈沖分成3束，第1束稱為發射激光脈沖光束，所述發射激光脈沖光束經激光發射單元中的光纖準直器準直輸出照向目標，發射激光脈沖經目標散射后成為接收激光脈沖，被激光探測單元中的望遠鏡收集，并由激光光纖耦合器耦合進光纖，再經光纖合束器進入光電探測器，所述光電探測器將接收到的光信號轉換為電信號，從而被數據采集單元中的高速數據采集卡采集，借助于高速的數據采樣，接收激光脈沖波形可以被完整采集，從而實現接收激光脈沖的全波形存儲；第2束稱為發射激光脈沖波形采集光束，所述發射激光脈沖波形采集光束經光纖傳輸到激光探測單元中的光纖合束器，經光纖合束器進入到光電探測器，光電探測器將激光脈沖轉換為電脈沖信號，從而被數據采集單元中的高速數據采集卡采集，借助于高速的數據采樣，發射激光脈沖的波形可以被完整采集，從而實現發射激光脈沖的全波形存儲，第3束稱為發射激光脈沖標記光束，所述發射激光脈沖標記光束經光纖光路進入到數據讀取參考位置產生單元，首先經光纖聚焦鏡聚焦輸出到光電二級管的光敏面，從而將激光脈沖信號轉換為電脈沖信號，電脈沖信號經放大整形電路的放大和整形，轉換為可以觸發數據采集單元中定時器和高速數據采集卡的發射激光脈沖波形數據標記信號，一方面所述發射激光脈沖波形數據標記信號用于設定發射激光脈沖波形數據讀取參考位置，用于控制單元中的主控計算機讀取高速數據采集卡中發射激光脈沖波形數據時的參考位置，借助發射激光脈沖波形數據讀取參考位置可以實現發射激光脈沖的全波形存儲，另一方面所述發射激光脈沖波形數據標記信號觸發定時器開始計時，當定時器滿足設定的定時長度時，定時器輸出接收激光脈沖波形數據標記信號，所述接收激光脈沖波形數據標記信號用于設定接收激光脈沖波形數據讀取參考位置，用于主控計算機讀取高速數據采集卡中接收激光脈沖波形數據時的參考位置，借助定時器的定時操作可以實現接收激光脈沖波形數據的距離選通存儲，同時根據高速數據采集卡中接收激光脈沖波形數據讀取參考位置可以實現接收激光脈沖的全波形存儲，控制單元完成對激光光源中脈沖激光器和數據采集單元中高速數據采集卡的配置，以及對高速數據采集卡中采集到的數據進行讀取、顯示、存儲和計算；所述軟件單元提供人機交互接口，完成數據采集單元中高速數據采集卡采集參數和定時器定時長度的配置，以及激光器控制模塊輸出激光器控制信號頻率和占空比的配置，采集到的數據和數據處理結果的顯示；本發明專利可以實現全波形激光雷達光路的全光纖化，同時采用單探測器和單采集通道實現發射激光脈沖和接收激光脈沖的分時探測、分時采集和分時存儲，從而得到單次測量中發射激光脈沖和接收激光脈沖的全波形數據。?