[發明專利]一種激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀同光軸校準裝置及標定方法

有效

• 申請號: 201510524107.0
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105158750B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 范廣強;張天舒;方武;董云升;趙雪松;劉洋;陸亦懷;劉建國;劉文清
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明涉及激光雷達校準的技術領域，具體涉及一種激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀校準裝置及標定方法。

背景技術

激光雷達是采用激光器作為發射光源和結合光電探測技術手段的主動遙測設備，是激光技術與現代光電探測技術相結合的先進探測手段。激光雷達主要包括激光光源發射單元、接收望遠鏡和多波長信號分光單元、數據控制采集單元。激光雷達具有高時空分辨率、實時性、無人值守式等特點，在環境污染監測、氣溶膠時空分布測量、氣候以及天氣現象研究中有著廣泛應用。

激光雷達系統光路校準是激光雷達獲取有效信號的關鍵一環，激光雷達系統光路校準方法和校準精度直接影響到激光雷達回波信號信噪比和信號質量，并最終決定了待測污染物廓線反演精度。實現激光雷達的標準化和產業化也要求必須建立一種可控精度高的激光雷達光路校準方法。激光雷達光路校準主要包括拉曼光源光路校準、接收望遠鏡光軸校準、光柵光譜儀光路校準以及接收望遠鏡和光柵光譜儀同光軸校準。其中，接收望遠鏡和光柵光譜儀同光軸校準是在接收望遠鏡光軸校準和光柵光譜光路校準基礎上進行的，將接收望遠鏡和光柵光譜儀兩個部件之間的光軸進行校準，使兩個部件具有同光軸，從而保證激光雷達回波信號有效接收?，F階段，激光雷達接收望遠鏡和光柵光譜儀同光軸校準主要在機械上保證光路同軸的基礎上，通過角反射器將多波長拉曼光源的光束直接導入接收望遠鏡中，利用多波長拉曼光源的光束進行接收望遠鏡與光柵光譜儀同光軸的調試。該方法能夠有效地利用激光雷達發射光路的平行光源，但是由于該平行光源光斑直徑只有20mm，光斑直徑過小，并且只能保證發射光路的平行光源垂直入射接收望遠鏡，不能使得入射光斑位于接收望遠鏡的中心，因此在光柵光譜儀的高反射準直鏡上面形成的光斑也不在鏡面的中心，需要多次移動角反射器從而確定接收望遠鏡與光柵光譜儀的相對位置進行校準，該方法操作復雜，可控性和調試精度較差，急需發展一種激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀同光軸校準裝置及標定方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，具體是涉及將平行光源與激光雷達后繼光路相組合，建立激光雷達后繼光路光軸校準裝置，利用大面元的平行光源調節激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀的相對位置，實現激光雷達后繼光路光軸校準。以可同時發射呈現對稱分布三束平行光的平行光源為校準光源，通過調試激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀之間的相對位置，實現激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀同光軸校準，該方法操作簡單，可控性強，精度高，保證了激光雷達回波信號的有效接收。