[發明專利]機載彩色三維掃描激光雷達

有效

• 申請號: 201410217364.5
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103954971A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 宋沙磊;龔威;祝波;史碩;李德仁
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種機載彩色三維掃描激光雷達，包括激光發射單元、掃描單元、信號探測單元、時序控制電路和計算機數據處理單元，掃描單元包括電機驅動、電機、多面體掃描轉鏡和角度編碼器，電機驅動、電機、多面體掃描轉鏡依次連接，角度編碼器與電機連接，時序控制電路和計算機數據處理單元、電機驅動、角度編碼器分別連接，其特征在于：所述激光發射單元包括依次連接的激光器驅動、彩色激光光源、光學發射系統和PIN探測器，所述信號探測單元包括依次連接的接收光學系統、彩色激光信號探測器、多通道數據采集單元；時序控制電路和激光器驅動、PIN探測器、多通道數據采集單元分別連接，

所述彩色激光光源包括紅光脈沖激光光源、綠光或黃光脈沖激光光源、藍光脈沖激光光源以及紅外光脈沖激光光源，在激光器驅動的作用下彩色激光光源發出的各脈沖激光經發射光學系統合成激光束后，部分光信號經PIN探測器作為觸發信號輸入時序控制電路，其他部分光信號入射到多面體掃描轉鏡，經多面體掃描轉鏡對目標地物進行彩色激光一維線性掃描，所產生回波信號經多面體掃描轉鏡反射到接收光學系統，接收光學系統捕獲的信號經彩色激光信號探測器探測所得各脈沖激光的強度和目標地物距離信息被輸送至多通道數據采集單元，時序控制電路對多通道數據采集單元進行時序控制，并反饋采集結果到計算機數據處理單元。

2.根據權利要求1所述機載彩色三維掃描激光雷達，其特征在于：發射光學系統包括第一全反射鏡、第二全反射鏡、第三全反射鏡、第四全反射鏡及第一分光濾光片、第二分光濾光片、第三分光濾光片；

由綠光或黃光脈沖激光光源輸出的綠光脈沖激光經過第二全反射鏡反射后，入射到第一分光濾光片，與紅光脈沖激光光源輸出的紅光脈沖激光合為一束光線；由藍光脈沖激光光源輸出的藍光脈沖激光經第三全反射鏡反射，再通過第二分光濾光片后，與綠光脈沖激光和紅光脈沖激光合束的光線進一步合為一束彩色激光，并經第一全反射鏡和第四全反射鏡后輸出并入射到第三分光濾光片，彩色激光與紅外光脈沖激光光源輸出的紅外脈沖激光經第三分光濾光片后合成最終的激光束。

3.根據權利要求2所述機載彩色三維掃描激光雷達，其特征在于：多面體掃描轉鏡采用多面體的掃描棱鏡實現，接收光學系統包括接收反射鏡，準直透鏡，第四分光濾光片、第五分光濾光片、第六分光濾光片，第一窄帶濾光片、第二窄帶濾光片、第三窄帶濾光片、第四窄帶濾光片，第一聚焦透鏡、第二聚焦透鏡、第三聚焦透鏡、第四聚焦透鏡，和第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器。

4.根據權利要求3所述機載彩色三維掃描激光雷達，其特征在于：發射光學系統所得最終的激光束入射到掃描棱鏡，通過掃描棱鏡進行激光掃描，目標地物激光回波信號返回到掃描棱鏡上，并且反射到接收反射鏡上，接收反射鏡將回波信號經準直透鏡入射到第六分光濾光片，通過該第六分光濾光片將彩色回波激光和紅外回波激光信號分成兩個通道分別接收和探測；紅外激光回波信號透射后入射到第一窄帶濾光片，經第一聚焦透鏡后入射到第一光電探測器上；彩色回波信號經第六分光濾光片反射后，入射到第五分光濾光片，紅色激光回波信號經第五分光濾光片反射后進入第二窄帶濾光片，通過第二聚焦透鏡入射到第二光電探測器上；藍色激光回波信號和綠色或黃色激光回波信號由第五分光濾光片透射后，入射到第四分光濾光片，其中藍色激光回波信號經第四分光濾光片反射進入第四窄帶濾光片，通過第三聚焦透鏡后入射到第三光電探測器上，綠色或黃色激光回波信號經第四分光濾光片透射后入射到第三窄帶濾光片，通過第四聚焦透鏡后入射到第四光電探測器上。

5.根據權利要求1或2或3或4所述機載彩色三維掃描激光雷達，其特征在于：綠光或黃光脈沖激光光源、紅光脈沖激光光源、藍光脈沖激光光源、紅外光脈沖激光光源均采用全固態脈沖激光器。

6.根據權利要求5所述機載彩色三維掃描激光雷達，其特征在于：所述全固態脈沖激光器的波長范圍為，420-500nm范圍內的藍色激光波長，520-570nm范圍內的綠色激光波長或570-590nm范圍內的黃色激光波長，620-780nm范圍內的紅色激光波長，1000-2000nm范圍內的紅外激光波長。