[發明專利]緊湊型激光雷達系統

在審

• 申請號: 201911301006.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111337949A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: P·洪多;X·萊肯德米納
• 申請（專利權）人: 塔萊斯公司
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S17/58;G01S7/481
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉炳勝

公開了一種機載緊湊型測風激光雷達系統(1)，該系統包括能夠發射激光束(4)的激光器(10)、適于形成由該激光器發射的激光束(4)的光學系統(5)、對由該激光器發射的激光輻射透明的光學窗口(3)，其特征在于，該激光雷達系統包括：第一棱鏡(6)和第二棱鏡(7)，所述第一棱鏡被固定并且被配置為使由光學系統(5)形成的激光束偏轉，所述第二棱鏡被安裝在旋轉裝置(8)上，該旋轉裝置被配置為圍繞由第一棱鏡傳輸的激光束的傳播軸而執行旋轉，從而使通過第二棱鏡發生偏轉的激光束通過與光學窗口的法線形成非零角而通過該光學窗口(3)，該光學系統(5)的光學軸與該法線之間的角小于10°，所述旋轉裝置由電路驅動，該電路可以對第二棱鏡進行定向，以便于選擇激光束(4)通過光學窗口的角度。

技術領域

本發明涉及一種被設計為用于航空領域的測風激光雷達裝置。

背景技術

使航空器保持飛行需要了解若干數量的基本參數，諸如其相對海拔、其相對于周圍氣團的速度以及其迎角。

激光雷達測風裝置可以在不需要物理突起的情況下測量(例如)位于與航空器蒙皮相距小距離的點處的相對空氣速度。由測風激光雷達進行的速度測量基于根據多普勒效應測量入射到大氣中的激光束與被自然存在于空氣中的浮質反向散射的射束之間的頻移。

圖1表示現有技術已知的用于航空測量的測風激光雷達。該激光雷達包括激光系統10，激光系統10可以發射某一波長的激光束4并且包括適于對激光束4進行聚焦的光學聚焦系統5。被大氣顆粒反向散射的激光束被引向外差檢測，其中，與所謂的本地振蕩器激光輻射的差拍可以生成其頻率等于與多普勒效應關聯的頻移的電信號。由于多普勒頻移與浮質的相對速度在來自激光雷達的射束的軸上的投影成比例，因而有可能計算氣團的徑向速度。在圖1中，激光束4由激光器發射通過對激光輻射的波長透明的光學窗口3(或者舷窗)。為了確保光學窗口3與航空器的蒙皮是平齊的，后者被安裝在板2上。

為了測量航空器相關的測風速度，一般希望對激光系統10進行定向，使得在激光雷達1的選定安裝點處激光束4的傳播軸與航空器的蒙皮的法線成非零角。為此，優選解決方案是，使激光束4的聚焦系統5的光學軸相對于激光雷達設備內部的界面舷窗3的法線發生傾斜。

然而，其涉及元件集成方面的困難，而且降低了激光雷達裝置設計的可再用性。實際上，在不設計不同的光電機械布置的情況下，就不可能修改通過舷窗的射束的取向。

此外，修改處于裝置外的射束的角度涉及重新設計電子電路板，必須調整這些電子電路板的形式以適應激光雷達裝置1的新內部覆蓋區。

最后，在裝置1內光學系統5的內部傾斜因間隔限制了激光雷達設備的緊湊性，根據射束的傳播軸，為了使光學系統形成的激光束通過光學窗口，該間隔在光學系統和光學窗口之間是必需的。

所有這些參數都顯著提高了測風激光雷達系統的成本。

本發明旨在部分地解決現有技術的上述問題，也就是說，本發明的主題是具有高度緊湊性的測風激光雷達系統。

發明內容

本發明的一個主題是一種機載緊湊型測風激光雷達系統，該系統包括能夠發射激光束的激光器、適于形成由該激光器發射的激光束的光學系統、對由該激光器發射的激光輻射透明的光學窗口，其特征在于，該激光雷達系統包括：第一棱鏡和第二棱鏡，所述第一棱鏡被固定并且被配置為使由該光學系統形成的激光束偏轉，所述第二棱鏡被安裝在旋轉裝置上，該旋轉裝置被配置為圍繞由第一棱鏡傳輸的激光束的傳播軸而執行旋轉，從而使通過第二棱鏡發生偏轉的激光束通過與光學窗口的法線形成非零角而通過所述光學窗口，該光學系統的光學軸與該法線之間的角小于10°，所述旋轉裝置由電路驅動，該電路可以對第二棱鏡進行定向，以便于選擇激光束通過光學窗口的角度。

根據這樣的激光雷達系統的具體實施例：

-其包括板，光學窗口安裝在該板上，該板適于使所述光學窗口與激光雷達系統的載體的蒙皮平齊；