具有校准功能的激光雷达系统技术方案

本实用新型专利技术提供了具有校准功能的激光雷达系统，包括激光器、扩束单元、望远镜和探测器；第一反射镜和第二反射镜，所述激光器出射的测量光依次经过所述第一反射镜和第二反射镜的反射镜射出；光偏转单元，所述光偏转单元设置在所述第二反射镜和激光器之间的光路上；切换单元，所述切换单元根据需要地设置在所述第二反射镜和望远镜之间的光路上，且背对所述第二反射镜的反射面；所述切换单元包括旋转件，所述旋转件具有扇形的适于透过所述测量光在大气中的散射光的透光部分和不透光部分。本实用新型专利技术具有校准效率高、结构简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
具有校准功能的激光雷达系统
本技术涉及大气测量，特别涉及具有校准功能的激光雷达系统。
技术介绍
随着激光雷达遥感技术在大气环境监测、航天、通信、导航和定位等
的广泛应用，目前受到了越来越多的关注。激光雷达系统整体可分为激光发射、回波信号接收和采集及控制三大部分，激光器发射的激光通过与大气中的气溶胶及各种大气成分的作用而产生后向散射信号，经探测器接收和数据采集处理后反演得到大气相关参数以实现不同探测需求。激光雷达根据发射和接收系统光轴是否重合可分为离轴系统和同轴系统，对于任何一个激光雷达系统，为了保证发射的激光光束发散角与接收视场角严格匹配以实现激光光束在通过激光雷达盲区、过渡区以后全部进入激光雷达的接收视场内从而满足高精度、远距离探测需求，必须保证发射的激光光束与接收望远镜的光轴平行，若发射和接收光路的光轴发生偏离，会引起信号测量误差，这种误差具有一定的隐蔽性，需要测量数据进行详细的分析处理才能发现，因此每次使用激光雷达探测时都必须要进行收发光路的同轴调整。专利CN200810019534.3公开了激光雷达发射与接收光路平行调整系统及方法，具体方案为：通过在激光器前方的光路中安装对接镜、全反射镜、接收望远镜镜筒前方安装的一对直角棱镜，从角反射器出射的激光束进入接收望远镜镜筒并聚焦在接收望远镜的焦平面内，聚焦的激光光斑经过90°转向镜转向后在CCD上成像，通过观察激光光斑图像的形状来判定光路是否平行并进行调整。该方式的主要不足在于：对结构件的安装、加工精度要求较高。专利CN201110088354.2公开了激光雷达的同轴发射与接收系统及该系统的同轴调整方法，具体方案为：通过电机转动控制第一反射镜的俯仰和方位，在运行激光器时实时获取CCD摄像机采集到的图像质心位置，经计算和控制与接收背景光时采集到的图像质心位置的偏差来实现同轴调整。该方式的主要不足在于：需要调节反射镜的俯仰和方位，固定结构容易受到温度和振动的影响，同时整个系统使用较多光学元件，并通过电机控制，成本较高且在一致性和稳定性等方面存在一定的问题，
技术实现思路
为解决上述现有技术方案中的不足，本技术提供了一种结构简单、调节方便、校准效率高、稳定性好的具有校准功能的激光雷达系统。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：具有校准功能的激光雷达系统，所述具有校准功能的激光雷达系统包括激光器、扩束单元、望远镜和探测器；所述具有校准功能的激光雷达系统还包括：第一反射镜和第二反射镜，所述激光器出射的测量光依次经过所述第一反射镜和第二反射镜的反射镜射出；光偏转单元，所述光偏转单元设置在所述第二反射镜和激光器之间的光路上；切换单元，所述切换单元根据需要地设置在所述第二反射镜和望远镜之间的光路上，且背对所述第二反射镜的反射面；所述切换单元包括旋转件，所述旋转件具有扇形的适于透过所述测量光在大气中的散射光的透光部分和不透光部分。与现有技术相比，本技术具有的有益效果为：1.结构简单；在出射光路中设置光偏转单元，根据需要地在第二反射镜和望远镜接收端之间设置切换单元，使得测量光在大气中的散射光选择性地进入望远镜中。2.调节方便、校准效率高；切换单元根据需要地(在需要校准时)设置在第二反射镜和望远镜接收端之间的光路上，通过旋转件的转动，测量光在大气中的散射光选择性地进入望远镜中，根据探测器的输出信号以及光偏转单元的调节即可达到出射的测量光的光轴和望远镜的中心轴线共线，方便快捷，提高了校准效率，也提高了校准的稳定性。附图说明参照附图，本技术的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本技术的技术方案，而并非意在对本技术的保护范围构成限制。图中：图1是根据本技术实施例的具有校准功能的激光雷达系统的结构简图；图2是根据本技术实施例2的切换单元的结构简图；图3是根据本技术实施例2的旋转件的结构简图；图4是根据本技术实施例3的切换单元的结构简图图5是根据本技术实施例3的旋转件的结构简图。具体实施方式图1-5和以下说明描述了本技术的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本技术。为了教导本技术技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本技术的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本技术的多个变型。由此，本技术并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。实施例1：图1示意性地给出了本技术实施例的具有校准功能的激光雷达系统的结构简图，如图1所示，所述具有校准功能的激光雷达系统包括：激光器、扩束单元、望远镜和探测器；这些器件均是本领域的现有技术，具体在此不再赘述；第一反射镜和第二反射镜，所述激光器出射的测量光依次经过所述第一反射镜和第二反射镜的反射镜射出；光偏转单元，如楔形棱镜，所述光偏转单元设置在所述第二反射镜和激光器之间的光路上，如第一反射镜和第二反射镜之间的光路上，或者，第一反射镜和扩束单元之间的光路上；切换单元，所述切换单元根据需要地(在校准时)设置在所述第二反射镜和望远镜之间的光路上，且背对所述第二反射镜的反射面；所述切换单元包括旋转件，所述旋转件具有扇形的适于透过所述测量光在大气中的散射光的透光部分和不透光部分。上述具有校准功能的激光雷达系统的工作方式为：监测大气时：激光器发出的测量光经过扩束，再穿过光偏转单元，之后被第一反射镜和第二反射镜反射后射向大气；测量光在大气中的散射光进入望远镜，之后被探测器接收，经过分析后获得大气的参数；此时，切换单元没有设置在散射光光路上；校准时：切换单元设置在所述第二反射镜和望远镜接收端之间的光路上；旋转件转动，如旋转件的透光部分为圆心角是90度的扇形，每次转动90度；探测器输出旋转件转动四次的信号，比较四次信号的偏差，并通过调整光偏转单元，也即调整测量光射向大气的方向，使得四次信号的偏差处于可接受范围内，也即实现了测量光射向大气时的光轴与望远镜的中心轴线共线。实施例2：根据本技术实施例1的具有校准功能的激光雷达系统的应用例。在该应用例中，如图2-3所示，切换单元包括：连接件61，筒形连接件适于可拆卸地固定在所述望远镜的接收端；四个固定件62，四个固定件沿着垂直于连接件的中心轴线的截面上均匀设置，连接所述连接件和旋转件，承载所述旋转件的转轴设置在所述固定件上。限位件，所述限位件设置在所述望远镜的接收端外壁(或设置在连接件内壁，用于阻挡连接件和望远镜的相对移动)，用于限定所述连接件与所述望远镜接收端的相对位置，包括径向和周向位置，使得每一次校准时，旋转件所处位置的一致性好：所述旋转件的中心轴线与所述望远镜的中心轴线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有校准功能的激光雷达系统，所述具有校准功能的激光雷达系统包括激光器、扩束单元、望远镜和探测器；其特征在于：所述具有校准功能的激光雷达系统还包括：/n第一反射镜和第二反射镜，所述激光器出射的测量光依次经过所述第一反射镜和第二反射镜的反射镜射出；/n光偏转单元，所述光偏转单元设置在所述第二反射镜和激光器之间的光路上；/n切换单元，所述切换单元根据需要地设置在所述第二反射镜和望远镜之间的光路上，且背对所述第二反射镜的反射面；所述切换单元包括旋转件，所述旋转件具有扇形的适于透过所述测量光在大气中的散射光的透光部分和不透光部分。/n

【技术特征摘要】
1.具有校准功能的激光雷达系统，所述具有校准功能的激光雷达系统包括激光器、扩束单元、望远镜和探测器；其特征在于：所述具有校准功能的激光雷达系统还包括：
第一反射镜和第二反射镜，所述激光器出射的测量光依次经过所述第一反射镜和第二反射镜的反射镜射出；
光偏转单元，所述光偏转单元设置在所述第二反射镜和激光器之间的光路上；
切换单元，所述切换单元根据需要地设置在所述第二反射镜和望远镜之间的光路上，且背对所述第二反射镜的反射面；所述切换单元包括旋转件，所述旋转件具有扇形的适于透过所述测量光在大气中的散射光的透光部分和不透光部分。


2.根据权利要求1所述的具有校准功能的激光雷达系统，其特征在于：所述旋转件的中心轴线与所述望远镜的中心轴线重合。


3.根据权利要求1所述的具有校准功能的激光雷达系统，其特征在于：测量光在所述第二反射镜上的反射光的光轴与所述望远镜的中心轴线共线。


4.根据权利要求1所述的具有校准功能的激光雷达系统，其特征在于：所述光偏转单元包括：
第一楔形棱镜，所述第一楔形棱镜设置在所述第一反射镜和扩束单元之间的光路上。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽，李岭，何勇，陈晓龙，
申请(专利权)人：无锡中科光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32