[發明專利]一種機載偏振法檢測路面結冰預警系統

有效

• 申請號: 201910812758.8
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110579812B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 王加科;劉美琦
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G08B19/02
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

1.一種機載偏振法檢測路面結冰預警系統，其特征是，該系統包括：光源（1）、鏡筒一（2）、偏振片一（3）、擴束鏡（4）、探測器一（5）、鏡筒二（6）、安裝座（7）、鏡筒三（8）、聚焦鏡一（9）、偏振片二（10）、濾光片一（11）、探測器二（12）、鏡筒四（13）、聚焦鏡二（14）、濾光片二（15）、溫度傳感器（16）、濕度傳感器（17）、輻照度傳感器（18）、鏡頭（19）、紅外CCD（20）、轉接齒輪（21）、步進電機（22）、放大電路（23）、處理器（24）和蓄電池（25）設置在箱體（26）內；

該系統還包括二維調整架（27）、上位機（28）和無人機（29），二維調整架（27）上方連接無人機（29），下方連接箱體（26）；上位機（28）與處理器（24）之間通過無線通訊收發信號；

所述擴束鏡（4）、鏡筒一（2）、偏振片一（3）和光源（1）同軸設置構成光源發射系統，所述擴束鏡（4）上端連接鏡筒一（2），鏡筒一（2）另一端連接光源（1），所述偏振片一（3）安裝在鏡筒一（2）內；

所述聚焦鏡一（9）、鏡筒三（8）、濾光片一（11）、安裝座（7）、偏振片二（10）、鏡筒二（6）和探測器一（5）同軸設置構成反射光接收系統一，所述鏡筒三（8）和鏡筒二（6）相接，且在接口處設置安裝座（7），用于固定兩者；所述鏡筒二（6）的上端與探測器一（5）連接，所述鏡筒三（8）內裝載濾光片一（11），下端與聚焦鏡一（9）連接，所述安裝座（7）內裝載偏振片二（10）；反射光經過聚焦鏡一（9）、濾光片一（11）、偏振片二（10），由探測器一（5）接收；

所述聚焦鏡二（14）、濾光片二（15）、鏡筒四（13）和探測器二（12）同軸設置構成反射光接收系統二，所述鏡筒四（13）上端連接探測器二（12），下端連接聚焦鏡二（14），所述濾光片二（15）安裝在鏡筒四（13）內部；反射光經過聚焦鏡二（14）、濾光片二（15），由探測器二（12）接收；

所述光源（1）發射激光通過偏振片一（3）起偏，經過擴束鏡（4），在目標地面的中心區域形成具有一定直徑的光斑，反射后由反射光接收系統一和反射光接收系統二接收；所述鏡頭（19）上端同軸連接紅外CCD（20），紅外CCD（20）將拍攝的實時畫面傳遞至處理器（24），再由處理器（24）通過無線通訊的方式傳遞至上位機（28）；

所述安裝座（7）外部的齒輪與轉接齒輪（21）嚙合；所述轉接齒輪（21）與步進電機（22）連接；所述步進電機（22）與處理器（24）電連接，處理器（24）觸發步進電機（22）；

所述處理器（24）與光源（1）和放大電路（23）均連接，給光源（1）發送觸發信號的同時，發送相同的信號至放大電路（23）的參考信號端；所述探測器一（5）和探測器二（12）的信號輸出端分別與所述放大電路（23）的兩個信號輸入端連接；所述放大電路（23）的信號輸出端與處理器（24）電相連；

所述溫度傳感器（16）、濕度傳感器（17）和輻照度傳感器（18）并排固定在箱體（26）一側，三者均由探測窗口探出箱體（26），三者均與處理器（24）相連；

所述處理器（24）還與光源（1）、探測器一（5）、探測器二（12）、紅外CCD（20）連接，觸發光源（1）發射激光，觸發探測器一（5）和探測器二（12）接收光強信號，觸發紅外CCD（20）接收畫面信息；

所述蓄電池（25）分別與光源（1）、探測器一（5）、探測器二（12）、紅外CCD（20）、步進電機（22）、二維調整架（27）、溫度傳感器（16）、濕度傳感器（17）和輻照度傳感器（18）連接，為整個系統提供電源。

2.根據權利要求1所述的一種機載偏振法檢測路面結冰預警系統，其特征在于，所述光源（1）是波長為1550nm的近紅外激光光源。

3.根據權利要求1所述的一種機載偏振法檢測路面結冰預警系統，其特征在于，所述濾光片一（11）表面蒸鍍蛾眼微納結構，有效增加1550nm波長透過率。

4.根據權利要求1所述的一種機載偏振法檢測路面結冰預警系統，其特征在于，所述探測器二（12）為光強度探測器。

5.根據權利要求1所述的一種機載偏振法檢測路面結冰預警系統，其特征在于，上位機（28）位于氣象發布平臺，在氣象發布平臺收發信號。