[發明專利]一種星載激光雷達探測器高精度校準系統

有效

• 申請號: 201710599256.2
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107515389B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 馬勛鵬;趙一鳴;潘超
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明公開了一種星載激光雷達探測器高精度校準系統，包括：校準光源、毛玻璃、小孔光闌、準直鏡、第一耦合鏡、光纖和若干個待校準探測器組件；其中，校準光源產生光源經過毛玻璃形成均勻光源，均勻光源經過小孔光闌形成理想點光源，理想點光源經過準直鏡形成準直平行光，準直平行光通過第一耦合鏡耦合進入光纖，再通過光纖進入第二耦合鏡后輸出耦合光，耦合光經過濾光片形成過濾光，過濾光經過50/50分光棱鏡分成光強相等的兩路光，一路光照射標準功率計，另一路光經過衰減片組形成衰減光，衰減光照射到待校準探測器。本發明保障星載激光雷達長時間運行中測量數據的精確性和可靠性。

技術領域

本發明屬于適用于地面、海洋和機載的激光雷達系統領域，尤其涉及一種星載激光雷達探測器高精度校準系統。

背景技術

激光雷達較傳統雷達有抗干擾能力強，隱蔽性好、體積小、重量輕、探測靈敏度和測量分辨率高等優點，是進幾年來各國大力發展的關鍵技術。隨著激光雷達技術的不斷成熟，激光雷達從開始的地面平臺，轉向海洋、機載，甚至星載平臺。星載激光雷達能大范圍的探測大氣氣溶膠、云、大氣風場、污染氣體、地表形貌和植被情況等信息，為氣象、環境、林農業、軍事等領域提供全面、準確和即時的監控測量數據，具有重要的民用和軍用價值。

激光雷達主要由發射系統、接收系統和信息處理等部分組成，星載激光雷達的接收系統由望遠鏡和光電倍增管或雪崩二極管等高靈敏探測器構成。星載激光雷達的探測器需要在空間環境中長期使用，由于受到空間外部環境和探測器自身壽命等因素的影響，探測器的性能可能會下降，影響到星載激光雷達測量數據的可靠性，所以需要有一套能產生微弱校準光的高精度校準系統進行定期校準。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種星載激光雷達探測器高精度校準系統，對待校準探測器進行靈敏度、線性度和時間響應校準，從而保障星載激光雷達長時間運行中測量數據的精確性和可靠性。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：一種星載激光雷達探測器高精度校準系統，包括：校準光源、毛玻璃、小孔光闌、準直鏡、第一耦合鏡、光纖和若干個待校準探測器組件；其中，所述待校準探測器組件包括第二耦合鏡、濾光片、50/50分光棱鏡、衰減片組、待校準探測器和標準功率計；校準光源產生光源經過毛玻璃形成均勻光源，均勻光源經過小孔光闌形成理想點光源，理想點光源經過準直鏡形成準直平行光，準直平行光通過第一耦合鏡耦合進入光纖，再通過光纖進入第二耦合鏡后輸出耦合光，耦合光經過濾光片形成過濾光，過濾光經過50/50分光棱鏡分成光強相等的兩路光，一路光照射標準功率計，標準功率計實時獲取該路光的光強，另一路光經過衰減片組形成衰減光，衰減光照射到待校準探測器。

上述星載激光雷達探測器高精度校準系統中，所述校準光源包括脈沖電源和LED，其中，脈沖電源驅動LED產生脈沖信號光；調節脈沖電源的輸出電流強度改變衰減光的強度，當衰減光無法被待校準探測器有效探測的開始時刻時，標準功率計測到光強為P₁，根據光強P₁和衰減片組衰減系數η得到待校準探測器的靈敏度。

上述星載激光雷達探測器高精度校準系統中，根據光強P₁和衰減片組衰減系數η得到待校準探測器的靈敏度P的公式如下：P＝ηP₁。

上述星載激光雷達探測器高精度校準系統中，所述校準光源包括激光器和第二分光棱鏡，其中，激光器產生窄脈沖光，窄脈沖光經過第二分光棱鏡形成衰減窄脈沖光；衰減光照射到待校準探測器，待校準探測器根據衰減光得到渡越時間、上升時間和下降時間。

上述星載激光雷達探測器高精度校準系統中，第二分光棱鏡的分光比可為0.1/99.9～50/50。

上述星載激光雷達探測器高精度校準系統中，激光器產生的窄脈沖光為ns級寬度。

上述星載激光雷達探測器高精度校準系統中，第一耦合鏡通過光纖與第二耦合鏡相連接。