一种大气遥感激光雷达系统技术方案

本申请公开了一种大气遥感激光雷达系统，该系统中包括多个接收望远镜，其中，第一接收望远镜用于接收来自低空的散射回波信号，第二接收望远镜用于接收来自高空的散射回波信号，即不同的接收望远镜对应的不同的接收范围，由此利用多个望远镜分别接收来自不同高度的散射回波信号，实现全范围地接收散射回波信号。

【技术实现步骤摘要】
一种大气遥感激光雷达系统
本申请涉及激光雷达
，特别涉及一种大气遥感激光雷达系统。
技术介绍
随着高能量激光器的出现，激光雷达系统被越来越广泛地应用于大气遥感，以对大气中的成分、运动状态和气象要素值等参数进行测量。应用激光雷达系统进行大气遥感的基本原理如下：激光器向大气中发射激光，激光与大气中的分子相互作用后产生后向散射光，望远镜相应地接收该后向散射光，并将接收的后向散射光发送至光电处理系统，经光电处理系统处理后相应地得到需要测量的参数。现有的用于大气遥感的激光雷达系统，根据望远镜与发射光束的位置关系的不同，通常分为同轴激光雷达系统和非同轴激光雷达系统。但经实验观测，无论是同轴激光雷达系统还是非同轴激光雷达系统均无法有效地接收来自低空和高空的全范围散射回波信号。因此，现亟待一种能够有效接收低空散射回波信号的激光雷达接收装置。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种大气遥感激光雷达接收装置，能够实现接收全范围的散射回波信号。本申请实施例公开了如下技术方案：本申请实施例提供了一种大气遥感激光雷达系统，所述系统包括：激光器、激光扩束器、第一接收望远镜、第二接收望远镜、第一光纤、第二光纤和光电处理器；所述激光扩束器，用于对所述激光器发出的激光进行扩束处理，生成发送至大气的发射光束；所述第一接收望远镜，用于接收所述发射光束与大气相互作用产生的散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述第一接收望远镜的镜面对应的聚焦区，生成第一聚焦信号；所述第一接收望远镜的镜面对应的聚焦区与所述第一接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为不存在重叠区域；所述第一接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为与所述发射光束的照射范围在低空存在重合区域；所述第二接收望远镜，用于接收所述散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述第二接收望远镜的镜面对应的聚焦区，生成第二聚焦信号；所述第二接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为与所述发射光束的照射范围在高空存在重合区域；所述第一光纤，用于传输所述第一聚焦信号至所述光电处理器；所述第二光纤，用于传输所述第二聚焦信号至所述光电处理器；所述光电处理器，用于对所述第一聚焦信号和所述第二聚焦信号进行处理，相应地生成大气测量参数。可选的，所述第一接收望远镜的镜面的口径小于所述第二接收望远镜的镜面的口径；所述第一接收望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第一预设距离；所述第一预设距离大于所述第一接收望远镜的镜面的口径的一半；所述第二接收望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第二预设距离；所述第二预设距离大于所述第二接收望远镜的镜面的口径的一半；所述第一预设距离小于所述第二预设距离。可选的，当所述第一接收望远镜有多个时，所述第一接收望远镜包括至少一个盲区望远镜和至少一个近场望远镜；所述盲区望远镜的镜面的口径小于所述近场望远镜的镜面的口径；所述盲区望远镜的散射回波信号接收范围与所述发射光束的照射范围在低空盲区存在重合区域，所述盲区望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第三预设距离，所述第三预设距离大于所述盲区望远镜的镜面的口径的一半；所述近场望远镜的散射回波信号接收范围与所述发射光束的照射范围在低空近场存在重合区域，所述近场望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第四预设距离，所述第四预设距离大于所述近场望远镜的镜面的口径的一半；所述第三预设距离小于所述第四预设距离。可选的，当所述第二接收望远镜有多个时，所述第二接收望远镜包括至少一个中场望远镜和至少一个远场望远镜；所述中场望远镜的镜面的口径小于所述远场望远镜的镜面的口径；所述中场望远镜的散射回波信号接收范围与所述发射光束的照射范围在高空中场存在重合区域，所述中场望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第五预设距离，所述第五预设距离大于所述中场望远镜的镜面的口径的一半；所述远场望远镜的散射回波信号接收范围与所述发射光束的照射范围在高空远场存在重合区域，所述远场望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第六预设距离，所述第六预设距离大于所述远场望远镜的镜面的口径的一半；所述第五预设距离小于所述第六预设距离。可选的，所述盲区望远镜为双合透镜，所述近场望远镜为离轴抛面反射镜。可选的，所述中场望远镜和所述远场望远镜均为抛物面反射镜。可选的，所述盲区望远镜的口径为12.5mm，所述第三预设距离为70mm；所述近场望远镜的口径为50mm，所述第四预设距离为90mm。可选的，所述中场望远镜的口径为200mm，所述第五预设距离为180mm；所述远场望远镜的口径为500mm，所述第六预设距离为330mm。可选的，所述光电处理器具体用于：根据所述第一聚焦信号，绘制所述第一聚焦信号对应的第一几何函数图；所述第一几何函数图能够表征所述第一聚焦信号中包括的来自各个高度的散射回波信号对应的接收强度；根据所述第二聚焦信号，绘制所述第二聚焦信号对应的第二几何函数图；所述第二几何函数图能够表征所述第二聚焦信号中包括的来自各个高度的散射回波信号对应的接收强度；根据所述第一几何函图和所述第二几何函数图，确定所述接收强度大于预设强度阈值的散射回波信号作为目标散射回波信号；将所述目标散射回波信号转换为目标电信号，根据所述目标电信号生成所述大气测量参数。可选的，所述光电处理器还用于：在所述第一聚焦信号和/或所述第二聚焦信号中包括的来自各个高度的散射回波信号对应的接收强度均小于所述预设强度阈值的情况下，所述光电处理器相应地提示改变所述第一接收望远镜和/或所述第二接收望远镜的位置。由上述技术方案可以看出，本申请实施例提供的大气遥感激光雷达系统包括激光器、激光扩束器、第一接收望远镜、第二接收望远镜、第一光纤、第二光纤和光电处理器；其中，激光器用于发射激光，激光扩束器用于对激光器发射的激光进行扩束处理，生成发送至大气的发射光束，该发射光束与大气相互作用产生散射回波信号；第一接收望远镜用于接收来自低空的散射回波信号，并将接收的散射回波信号聚焦于自身的镜面对应的聚焦区，生成第一聚焦信号；该第一望远镜的镜面对应的聚焦区与第一接收望远镜的散射回波信号接收范围不存在重叠区域，该第一望远镜的散射回波信号接收范围与发射光束的照射范围在低空存在重合区域；第二接收望远镜用于接收来自高空的散射回波信号，并将接收的散射回波信号聚焦于自身的镜面对应的聚焦区，生成第二聚焦信号；该第二接收望远镜的散射回波信号接收范围与发射光束的照射范围在高空存在重合区域；第一光纤和第二光纤分别接收第一聚焦信号和第二聚焦信号，并分别将接收的第一聚焦信号和第二聚焦信号传出至光电处理器；进而光电处理器对自身接收的第一聚焦信号和第二聚焦信号进行处理，生成大气测量参数。上述本申请实施例提供的大气遥感激光雷达系统中包括多个接收望远镜，其中，第一接收望远镜能够接收来自低空的散射回波信号，第二接收望远镜能够接收来自高空的散射回波信号，即不同的接收望远镜对应的不同的接收范围，由此利用多个望远镜分别接收来自不同高度的散射回波信号，实现全范围地接收散射回波信号。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气遥感激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：激光器、激光扩束器、第一接收望远镜、第二接收望远镜、第一光纤、第二光纤和光电处理器；所述激光扩束器，用于对所述激光器发出的激光进行扩束处理，生成发送至大气的发射光束；所述第一接收望远镜，用于接收所述发射光束与大气相互作用产生的散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述第一接收望远镜的镜面对应的聚焦区，生成第一聚焦信号；所述第一接收望远镜的镜面对应的聚焦区与所述第一接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为不存在重叠区域；所述第一接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为与所述发射光束的照射范围在低空存在重合区域；所述第二接收望远镜，用于接收所述散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述第二接收望远镜的镜面对应的聚焦区，生成第二聚焦信号；所述第二接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为与所述发射光束的照射范围在高空存在重合区域；所述第一光纤，用于传输所述第一聚焦信号至所述光电处理器；所述第二光纤，用于传输所述第二聚焦信号至所述光电处理器；所述光电处理器，用于对所述第一聚焦信号和所述第二聚焦信号进行处理，相应地生成大气测量参数。

【技术特征摘要】
1.一种大气遥感激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：激光器、激光扩束器、第一接收望远镜、第二接收望远镜、第一光纤、第二光纤和光电处理器；所述激光扩束器，用于对所述激光器发出的激光进行扩束处理，生成发送至大气的发射光束；所述第一接收望远镜，用于接收所述发射光束与大气相互作用产生的散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述第一接收望远镜的镜面对应的聚焦区，生成第一聚焦信号；所述第一接收望远镜的镜面对应的聚焦区与所述第一接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为不存在重叠区域；所述第一接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为与所述发射光束的照射范围在低空存在重合区域；所述第二接收望远镜，用于接收所述散射回波信号，将所述散射回波信号聚焦于所述第二接收望远镜的镜面对应的聚焦区，生成第二聚焦信号；所述第二接收望远镜的散射回波信号接收范围被设置为与所述发射光束的照射范围在高空存在重合区域；所述第一光纤，用于传输所述第一聚焦信号至所述光电处理器；所述第二光纤，用于传输所述第二聚焦信号至所述光电处理器；所述光电处理器，用于对所述第一聚焦信号和所述第二聚焦信号进行处理，相应地生成大气测量参数。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一接收望远镜的镜面的口径小于所述第二接收望远镜的镜面的口径；所述第一接收望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第一预设距离；所述第一预设距离大于所述第一接收望远镜的镜面的口径的一半；所述第二接收望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第二预设距离；所述第二预设距离大于所述第二接收望远镜的镜面的口径的一半；所述第一预设距离小于所述第二预设距离。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述第一接收望远镜有多个时，所述第一接收望远镜包括至少一个盲区望远镜和至少一个近场望远镜；所述盲区望远镜的镜面的口径小于所述近场望远镜的镜面的口径；所述盲区望远镜的散射回波信号接收范围与所述发射光束的照射范围在低空盲区存在重合区域，所述盲区望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第三预设距离，所述第三预设距离大于所述盲区望远镜的镜面的口径的一半；所述近场望远镜的散射回波信号接收范围与所述发射光束的照射范围在低空近场存在重合区域，所述近场望远镜的镜面的中心与所述发射光束的发射中心之间的水平距离为第四预设距离，所述第四预设距离大于所述近场望远镜的镜面的口径的一半；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莹莹，
申请(专利权)人：北京聚恒博联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11