[發明專利]用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達

在審

• 申請號: 202011152430.7
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112558098A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 周偉;鮮安華;柳陽雨;曹雪;王敬如;康健;陳浩
• 申請（專利權）人: 新沂市錫沂高新材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42;G01S17/10;G01S17/933;G01S17/58;G01S7/481;G01S7/48;G01S7/484
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 朱智杰

1.一種用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述線狀激光雷達包括：超快光源模塊、線狀整形模塊、光電探測模塊及信號處理模塊；

所述超快光源模塊包括一個或多個波長可調諧的中紅外超快脈沖激光光源、分路器；所述線狀整形模塊包括隔離器、準直器、聚焦透鏡、線性發生器；所述光電探測模塊包括信號采集模塊、多通道模數轉換器、高速采集器；所述信號處理模塊包括微控制處理器、上位機；

所述中紅外超快脈沖激光光源輸出激光經由光纖傳輸至分路器，分路器將激光均分為三等份，分別經由光纖傳輸至具有相同結構的線狀整形模塊，其中每一路激光經由光纖傳輸模塊發送至隔離器，經由隔離器輸出至準直器，經由準直器依次經過兩個聚焦透鏡進行光束聚焦，經由聚焦透鏡至線性發生器，經由線性發生器，點狀激光發散成線狀激光，線狀激光經由探測窗口至大氣中，進行探測并產生回波信號，回波信號經由信號采集模塊收集，收集后回波信號發送至模數轉換模塊，模數轉換模塊對接受信號進行處理，處理后發送至高速采集器，高速采集器實現對高速數字信號的接收和緩存處理，并將緩存的信號發送至微控制處理器，微控制處理器將信號發送至上位機進行計算處理。

2.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述中紅外超快脈沖激光光源具有固體增益介質及可飽和吸收體。

3.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述超快光源模塊，光源工作方式為脈沖激光，脈沖重復頻率大于兆赫茲。

4.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述準直器，為光纖準直器，用于將光纖內的傳輸光轉變成準直光。

5.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述線性整形器，為柱透鏡，用于將點狀光源發散成線性光源。

6.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述信號采集模塊，由一個或多個光電探測器組成，呈環形分布，探測波長范圍為1.8~3微米，由帶有前置放大器的達通型雪崩二級管組成，具體參數為入射光功率5.0至5000微瓦，放大器電源電壓±5.5至±12.5V，系統帶寬大于1GHz。

7.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述多通道模數轉換器，用于將對應輸入電壓信號轉換為輸出的數字信號，轉換時間小于50ps，采樣速率大于Gs/s。

8.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述高速采集器， 具有處理器、存儲器、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器功能、串口模塊，是一種高速數字信號處理設備，可達到1.5GHz以上的處理速度。

9.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述微控制處理器， 是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統；

10.根據權利要求1所述的用于植保無人機的高時間分辨率、廣視角的線狀激光雷達，其特征在于，所述信號處理模塊可根據實時接收的控制信號和探測信號，調整中紅外可調諧激光模塊的出射激光強度和波長。