【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达
，尤其涉及一种基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统。
技术介绍
传统的融合激光雷达对目标进行三维信息测量、光谱成像设备对目标进行光谱信息测量的方法，需要激光雷达和光谱成像两套设备同时对同一目标进行探测和测量，随后将激光测距数据与光谱成像数据进行融合匹配。在硬件上，需要将激光雷达的视场和光谱成像仪的视场进行高匹配度对准。但匹配对准必然存在误差，影响后续数据的融合匹配精度。在数据处理上，基于两套设备的视场的高匹配对准的前提下，需要将激光雷达测距的点与光谱影像数据上相应的点对应起来。由于激光雷达测距的数据点与光谱影像数据相比较为稀疏，因此需要对激光雷达测距数据进行内插，提升数据点数，并与光谱影像数据一一对应，从而实现对目标的三维和光谱同时测量。在数据处理过程中的内插等运算必然会引入计算误差并提升计算复杂度，降低测量效率。同时，通常的激光雷达装置可以探测单波长的激光回波，通过测量单波长激光脉冲的飞行时间可计算出目标物被测点与激光雷达系统之间的距离信息，进而得到目标物的三维模型，并且同时可以提取目标物对当前激光波段的反射率。传统激光雷达系统的不足之处在于只能探测接收发射波长的激光回波，探测谱段受到激光光源输出波长的限制，不能在光谱维度上进一步展宽，无法同时探测接收到从可见光到近红外到短波红外波段的更宽光谱谱段的激光回波，这种单波长的三维成像能力限制了激光雷达探测多种目标的能力和应用范围。有部分研究机构使用多个不同波长的激光器的组合作为激光雷达的光源集成在同一个平台或发射光路上。这种激光雷达的不足之处在于输出的激光是固定的波长...
【技术保护点】
一种基于可见光‑近红外‑短波红外波段的激光雷达系统，其特征在于，其包括光源子系统、光接收子系统和信号采集处理子系统；其中，光源子系统，其产生包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光，该激光的一部分作为探测光向探测目标发射并形成回波，另一部分作为激光雷达主波并生成主波电信号；光接收子系统，其接收探测目标反射的回波，将该回波分为可见光‑近红外回波和短波红外回波，并生成可见光‑近红外回波电信号和短波红外回波电信号，信号采集处理子系统，其控制光源子系统发出该超连续光谱激光，并接收可见光‑近红外回波电信号、短波红外回波电信号和主波电信号，进行分析处理得到探测目标的三维信息和光谱信息。
【技术特征摘要】
1.一种基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统，其特征在于，其包括光源子系统、光接收子系统和信号采集处理子系统；其中，光源子系统，其产生包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光，该激光的一部分作为探测光向探测目标发射并形成回波，另一部分作为激光雷达主波并生成主波电信号；光接收子系统，其接收探测目标反射的回波，将该回波分为可见光-近红外回波和短波红外回波，并生成可见光-近红外回波电信号和短波红外回波电信号，信号采集处理子系统，其控制光源子系统发出该超连续光谱激光，并接收可见光-近红外回波电信号、短波红外回波电信号和主波电信号，进行分析处理得到探测目标的三维信息和光谱信息。2.如权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，该光源子系统包括激光光源(11)、光束准直器(12)、光束分束器(13)和第一光电传感器(14)；其中，激光光源(11)发出包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光；该超连续光谱激光经光束准直器(12)准直后入射至光束分束器(13)，部分入射光从光束分束器(13)透射，作为探测光向探测目标发射，部分入射光被光束分束器(13)反射，反射光作为激光雷达主波由第一光电传感器(14)接收，第一光电传感器(14)生成主波电信号。3.如权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，该光接收子系统包括：接收镜头(21)、波长分束器(22)、第一衍射光栅(23)、第二光电传感器(24)、第二衍射光栅(25)和第三光电传感器(26)；其中，探测光经探测目标反射后形成的回波由接收镜头(21)接收，经接收镜头的回波入射至波长分束器(22)，可见光-近红外回波被波长分束器(22)反射，短波红外回波经波长分束器(22)透射，可见光-近红外回波入射至第一衍射光栅(23)，第一衍射光栅的响应谱段为可见光与近红外谱段，第一衍射光栅(23)将可见光-近红外回波分
\t为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第二光电传感器(24)，第二光电传感器(24)将可见光-近红外回波转换为可见光-近红外回波电信号；短波红外回波入射至第二衍射光栅(25)，第二衍射光栅的响应谱段为短波红外谱段，第二衍射光栅(25)将短波红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第三光电传感器(26)，第三光电传感器(26)将短波红外回波转换为短波红外回波电信号。4.如权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，该信号采集处理子系统包括第一数字采集卡(31)、第二数字采集卡(32)和计算机(33)；其中，第一数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第二光电传感器的信号输出端，第二数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第三光电传感器的信号输出端，第一数字采集卡和第二数字采集卡的信号输出端连接计算机(33)，计算机的信号输出端连接激光光源(11)。5.如权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于，计算机(33)产生触发信号，该触发信号控制该激光光源(11)发出该超连续光谱激光；第一数字采集卡(31)和第二数字采集卡(32)接收主波电信号，将其作为激光雷达的主波触发信号，并对该激光雷达的主波触发信号进行数字采样，并将主波触发采样信号发送至计算机(33)；第一数字采集卡(31)接收可见光-近红外回波电信号，并对该可见光-近红外...
【专利技术属性】
技术研发人员：李传荣，陈育伟，王震，唐健，李伟，贺文静，张慧静，吴昊昊，李晓辉，刘照言，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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