[發明專利]一種激光雷達光學收發系統及其反饋調節方法

在審

• 申請號: 202110522194.1
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113281725A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 王沖;楊可欣;薛向輝
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張影

本發明提供了一種激光雷達光學收發系統及其反饋調節方法，通過在激光雷達接收端(即激光接收模塊)增加基于壓電陶瓷的反饋調節系統(即基于壓電陶瓷的PID位移臺以及溫度探測器)，結合相應的反饋調節算法，完成對機械和光路變化的自適應修正，實現了激光雷達光學收發系統的穩定運行，進而極大程度的降低了激光雷達光學收發系統的維護成本，也提高了激光雷達的數據有效性和探測距離。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，更具體地說，涉及一種激光雷達光學收發系統及其反饋調節方法。

背景技術

隨著目前環境污染的不斷加重，氣象要素和污染物的探測就變得尤為重要。

基于高時間和空間分辨率的特性，激光雷達在對于風向、風速以及污染物傳輸方面的探測大有裨益；具體的，通過改變激光雷達出射激光的種類，比如對激光采用頻域和時域上的調制，以改變與大氣的作用特性，進而使激光雷達具有探測多種大氣參數的能力，例如溫度、氣壓、濕度和風速等大氣參數的探測，以及失蹤目標包括氣溶膠、云和大氣分子。

其中，光學收發系統是激光雷達的必備組件之一，其可以直接影響激光雷達的性能；對于光學收發系統而言，其發射模塊和接收模塊的光軸間距、光束準直性和視場角重疊因子會分別影響激光雷達的近場盲區大小、探測距離遠近和數據的有效性。

但是，光學收發系統易受到溫度和機械振動的影響，使得空間光耦合率和空間光到光纖系統耦合率降低，從而導致激光雷達信號衰減和盲區變大，嚴重影響激光雷達的穩定性。

因此，在激光雷達光學收發系統每次運行之間都需要對其進行調節，這就大大提高了激光雷達光學收發系統的維護成本。

發明內容

有鑒于此，為解決上述問題，本發明提供一種激光雷達光學收發系統及其反饋調節方法，技術方案如下：

一種激光雷達光學收發系統，所述激光雷達光學收發系統包括：

激光發射模塊和激光接收模塊；所述激光接收模塊至少包括數據處理器；

設置在所述激光接收模塊上的基于壓電陶瓷的PID位移臺以及溫度探測器；

其中，所述數據處理器基于所述激光接收模塊接收的雷達回波信號以及所述溫度探測器探測的溫度信息，控制所述PID位移臺的工作狀態，以調節所述雷達回波信號的線性度。

優選的，在上述激光雷達光學收發系統中，所述激光接收模塊還包括：

接收望遠鏡、濾波器以及探測器；

所述接收望遠鏡、所述濾波器、所述探測器以及所述數據處理器依次連接。

優選的，在上述激光雷達光學收發系統中，所述激光發射模塊包括：

激光器以及發射望遠鏡；

所述激光器用于輸出532nm的激光信號至所述發射望遠鏡。

優選的，在上述激光雷達光學收發系統中，所述激光發射模塊包括：

種子激光器、光電調制器、脈沖光纖放大器、大模場光纖以及發射望遠鏡；

所述種子激光器、所述光電調制器、所述脈沖光纖放大器、所述大模場光纖以及所述發射望遠鏡依次連接。

一種激光雷達光學收發系統的反饋調節方法，應用于上述任一項所述的激光雷達光學收發系統，所述反饋調節方法包括：

判斷是否對所述激光雷達光學收發系統進行修正；

若是，則依據所述溫度探測器探測的溫度信息確定修正方向；

進行修正操作，以使所述雷達回波信號的線性度滿足預設線性度要求。