[發明專利]一種三波段機載激光雷達系統

在審

• 申請號: 201811260333.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109298431A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 陳虹;謝永軍;毛祥龍;宋海軍;徐崧博;栗星;徐志晨;任尚杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/481;G01S7/483;G01S7/484
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明涉及一種三波段機載激光雷達系統。該系統實現了海岸帶各個區域的高效、高精度、高分辨以及大范圍、遠距離的探測工作。其主要原理是：激光光源同步發射出不同波長的三束激光脈沖，并向計時系統發送一個初始觸發信號，計時系統開始計時；三束激光脈沖經過發射系統擴束準直后進入掃描系統；掃描系統控制激光脈沖對待測目標表面進行掃描，激光脈沖經過待測目標表面反射后回到掃描系統，掃描系統將回波光信號反射至接收光路系統；接收光路系統收集回波光信號，再將回波光信號反射至激光探測系統；激光探測系統將接收的回波光信號轉化為光電流信號輸出；計時系統接收光電流信號后結束計時，從而得到待測目標表面到掃描系統的距離信息。

技術領域：

本發明涉及激光探測技術領域，尤其是涉及一種三波段機載激光雷達系統。

背景技術：

隨著國民經濟的發展，灘涂圍墾、水產養殖、礦藏開采、海水制鹽、動力發電等一系列海岸帶資源的開發工作正大規模地開展，護岸建港、航道疏浚、港口治理等海岸工程建設也在迅速進行，沿岸航行活動也在不斷增加。而且海岸帶是地處國防前哨的軍事要地，它既是未來戰爭的登陸抗登陸和積極防御的主戰場之一，同時又是海軍的駐泊基地和三軍協同作戰的重點地區，因此，海岸帶地區的測繪工作顯得尤為重要，特別是快速測量海岸帶地形圖對于我國合理開發、利用海洋資源以及保障海洋權益和領土完整都具備重要的戰略意義和軍事應用價值。

由于海水對于電磁波的屏蔽作用，傳統的海底地形探測是采用船載聲吶技術來實現，而在海水極淺的潮間帶和島礁區域，受船測平臺的通行和速度限制，測繪效率極低，成為海岸帶和海島礁測繪的一個瓶頸。

多光譜遙感測深和微波遙感探測都需要建立影像信息與海洋物理和大氣參數之間復雜的相關模型，由于影像信息與海洋物理和大氣參數之間存在非線性和較大的不確定性，模型對不同的水體實用性不高，從而導致模型誤差較大。在淺水區域，水體受波浪、潮汐與海流影響一般為數米甚至到十幾米，多光譜和微波遙感測深雖然能很好地抑制波浪的影響，但要想達到10％以上的相對測深精度也比較困難。

多波束測深是目前應用最廣泛的海底地形探測設備，它由多波束聲學子系統、多波束空間位置傳感器子系統、數據采集和處理子系統組成。多波束測深系統在深水測區具有很大的優勢，但在50米以內淺水域的測量效率并不高，實現全覆蓋測量需要布設非常密集的測線。同時，多波束測深系統一般以較大噸位的艦船為載體，很難到達淺海、島礁、暗礁和非安全水域。

由此可見，常規的海洋遙感水深反演技術、單波束和多波束測深技術對淺水、島礁、暗礁和非安全水域的水深測量都存在一些不可克服的缺陷。

近些年來還出現一種單波段激光雷達探測裝置，但是單波段激光雷達探測裝置結構簡單，體積龐大，不能滿足機載需求。此外，光路和掃描結構單一，不能滿足快速、大范圍、遠距離測繪需求。

發明內容:

為了解決現有技術的不足，本發明設計了一種三波段機載激光雷達系統，實現了海岸帶各個區域的高效、高精度、高分辨以及大范圍、遠距離的探測工作。

為實現上述目標，本發明采取如下技術方案：

一種三波段機載激光雷達系統，包括激光光源、發射系統、掃描系統、接收光路系統、激光探測系統以及計時系統；

激光光源同步發射出不同波長的三束激光脈沖，并同時向所述計時系統發送一個初始觸發信號，計時系統開始計時；

三束激光脈沖經過所述發射系統擴束準直后進入所述掃描系統；

所述掃描系統控制激光脈沖對待測目標表面進行掃描，激光脈沖經過待測目標表面反射后回到所述掃描系統，所述掃描系統將回波光信號反射至所述接收光路系統；

所述接收光路系統收集目標反射的回波光信號，再將回波光信號反射至激光探測系統；

激光探測系統接收回波光信號，并將回波光信號轉化為光電流信號輸出；