[發明專利]基于近紅外光全波形測距的高光譜三維激光雷達系統

有效

• 申請號: 201811598297.0
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109613560B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 史碩;陳必武;龔威;孫嘉;宋沙磊;陳博文;郭礦輝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S17/894
• 分類號: G01S17/894;G01S17/08;G01N21/3563;G01N21/3581;G01N21/31
• 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

1.一種基于近紅外光全波形測距的高光譜三維激光雷達系統，其特征在于：通過利用近紅外部分激光的全波形探測，通過多通道數字延時脈沖發生器同步可見光光譜探測和近紅外測距探測，實現空譜嚴格一致的高光譜三維掃描成像探測，同時獲取三維空間信息和光譜信息；

系統包括激光發射單元、信號探測單元、同步采集單元和數據處理單元，

所述激光發射單元包括超連續譜激光器，超連續譜激光器由近紅外光源泵浦，發射出覆蓋可見光和近紅外的超連續譜白光激光；

所述信號探測單元包括基于近紅外波段的全波形測距探測系統、掃描振鏡、望遠鏡、分光儀和多通道探測器，所述基于近紅外波段的全波形測距探測系統包括二向色鏡和近紅外探測器，掃描振鏡放置在望遠鏡的物鏡前，望遠鏡的目鏡處放置分離可見光和近紅外光的二向色鏡，采用二向色鏡對回波信號進行分光，將部分近紅外光能量反射至對近紅外光敏感的探測器，獲取近紅外波段的全波形信息，所述二向色鏡反射截止波長之后的波長，透射截止波長之前的波長，且截止波長之前的透射率高于90％，截止波長之后的反射率高于90％，截止波長綜合近紅外光泵浦的超連續譜激光器的泵浦光源波長和目標地物的敏感波段范圍進行選擇，盡量小于近紅外光泵浦的超連續譜激光器的泵浦光源波長，光源中的泵浦光源波段能量分布較強，以提高近紅外探測器獲取的全波形數據質量，進而提高最大測距距離和測距精度；設置接收光纖于二向色鏡后方接收可見光，分光儀置于接收光纖后端，多通道探測器接收分光后的可見光光譜信息；近紅外探測器置于二向色鏡另一側，由近紅外探測器實現光電轉換，獲取近紅外波段的全波形信息；

所述同步采集單元包含一個多通道數字延時脈沖發生器，分別連接近紅外探測器和多通道探測器，控制近紅外波段探測器采集和多通道可見光信息采集，使距離信息和光譜信息對應；

所述數據處理單元包括計算機，用于存儲近紅外全波形信息和可見光光譜信息，實現點云數據處理。

2.根據權利要求1所述基于近紅外光全波形測距的高光譜三維激光雷達系統，其特征在于：激光發射單元由近紅外光泵浦的超連續譜白光激光器、激光準直器、兩個三維角度調整全反射鏡組成，超連續譜白光激光器產生的激光經過激光準直器射出，兩個三維角度調整全反射鏡分別置于激光準直器前方和望遠鏡前方，實現激光發射和接受系統的同軸。

3.根據權利要求1或2所述基于近紅外光全波形測距的高光譜三維激光雷達系統，其特征在于：超連續譜激光器由近紅外光源泵浦，其發射出的連續譜激光在近紅外波段的能量分布較強，有利于信號探測單元的近紅外探測器的信號采集。

4.根據權利要求1或2所述基于近紅外光全波形測距的高光譜三維激光雷達系統，其特征在于：多通道數字延時脈沖發生器通過2根BNC線分別連接多通道探測器和近紅外探測器，采用相同頻率，不同延時的脈沖對兩個探測器進行觸發，以確保采樣一致性。