一种无盲区的激光雷达系统及大气参数检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无盲区的激光雷达系统及大气参数检测方法，其中系统包括：激光器、第一偏振分束镜、偏振方向控制器、第二偏振分束镜、第一探测器、第二探测器和处理器；所述激光器出射光束的光路为出射光路；所述出射光路上设置有所述偏振方向控制器；所述偏振方向控制器处于第一状态时，不改变所述激光器出射光束的偏振方向，处于第二状态时，将光束的偏振方向旋转90度；经大气相互作用后反射的垂直偏振光束被第一偏振分束镜反射至第一探测器；反射回来的平行偏振光束被处于第二状态的偏振方向控制器变成垂直偏振光束后，被第二偏振分束镜反射至第二探测器；整个过程中，发射光束和反射光束同轴，实现了激光雷达系统的无盲区接收。

【技术实现步骤摘要】
一种无盲区的激光雷达系统及大气参数检测方法
本专利技术涉及大气探测领域，特别涉及一种无盲区的激光雷达系统及大气参数检测方法。
技术介绍
大气探测是指借助各种仪器与装备对大气物理和化学特性进行的直接或间接的探测。大气探测按照探测方法可分为目测、器测两类。目测指的是凭借目力或借助辅助仪器进行的观测，主要由观测员用肉眼观测，主要应用于气象台站对云、能见度、天气现象及其演变过程的观测。器测又分为直接观测和遥感探测，直接观测指将仪器的感应元件直接置于待测大气之中，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数，例如气压表、温度表、湿度表等；遥感探测指根据电磁波在大气中传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化，例如激光气象雷达等。激光雷达作为一种主动遥感技术，通过发射激光脉冲与大气粒子相互作用，并接收产生的回波信号来获取大气参数。现有技术中激光雷达由于系统设计原因，往往通常存在几十米到几百米，甚至1千米左右的盲区。对于盲区内的大气分子和气溶胶等参数，激光雷达无法测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无盲区的激光雷达系统及大气参数检测方法，其能够改善上述问题。本专利技术的实施例是这样实现的：第一方面本专利技术提供一种无盲区的激光雷达系统，其包括：激光器、第一偏振分束镜、偏振方向控制器、第二偏振分束镜、第一探测器、第二探测器和处理器；所述激光器出射光束的光路为出射光路；所述出射光路上设置有所述偏振方向控制器，经大气相互作用后反射的光束再次进入所述偏振方向控制器；所述偏振方向控制器处于第一状态时，不改变所述激光器出射的光束的偏振方向；所述偏振方向控制器处于第二状态时，将经大气相互作用后反射的光束的偏振方向旋转90度。平行和垂直偏振光分别指的是偏振方向平行和垂直于光路图纸面的光束。所述处理器分别与所述第一探测器和所述第二探测器电连接。可以理解，本专利技术公开了一种无盲区的激光雷达系统，其中，偏振方向控制器处于第一状态时，激光器出射的光束透射过偏振方向控制器，射向大气与大气反应；经大气相互作用后反射回来的且与出射光束偏振方向垂直的光束经第一偏振分束镜反射至第一探测器。与出射光束偏振方向平行的光束穿过第一偏振分束镜和处于第二状态的偏振方向控制器后，偏振方向旋转90度，被第二偏振分束镜反射至所述第二探测器；处理器将接收到的两种回波信号收集并反演，计算出大气分子和气溶胶等大气参数。整个过程中，发射光束和反射光束同轴，实现了激光雷达系统的无盲区接收。在本专利技术可选的实施例中，所述激光雷达系统还包括电源，所述电源分别与所述激光器、所述第一探测器、所述第二探测器和所述偏振方向控制器电连接。可以理解，电源可以分别为激光器、第一探测器、第二探测器和偏振方向控制器提供电能。在本专利技术可选的实施例中，所述偏振方向控制器设置于所述出射光路上的第一偏振分束镜和第二偏振分束镜的中间，所述第一偏振分束镜用于反射垂直偏振状态的光束，所述第二偏振分束镜用于反射经偏振方向控制器旋转90度方向后的平行偏振光束；可以理解，所述偏振方向控制器可以周期性地控制透射光的偏振方向。在本专利技术可选的实施例中，所述激光器开始出射光束的时候，所述偏振方向控制器处于第一状态，待持续时间与所述激光器的脉宽相同后；所述偏振方向控制器处于第二状态。在本专利技术可选的实施例中，所述出射光路上所述激光器和所述偏振方向控制器之间设置有准直透镜。可以理解，准直透镜用于将激光器出射的光束进行准直，使得激光器出射的光束在射出光路上准直出射。在本专利技术可选的实施例中，所述出射光路上所述偏振方向控制器之后还设置有投射透镜组件。在本专利技术可选的实施例中，所述无盲区的激光雷达系统还包括第一耦合透镜；经所述偏振方向控制器反射至所述第一探测器的光路上设置有第一耦合透镜，所述第一耦合透镜用于将经所述偏振方向控制器反射的光束耦合进所述第一探测器。在本专利技术可选的实施例中，所述无盲区的激光雷达系统还包括第二耦合透镜；经所述偏振方向控制器反射至所述第二探测器的光路上设置有第二耦合透镜，所述第二耦合透镜用于将经所述偏振方向控制器反射的光束耦合进所述第二探测器。可以理解，上述第一耦合透镜和第二耦合透镜均为会聚透镜。第二方面，本专利技术还提供了一种大气参数检测方法，包括：提供一激光器，所述激光器出射光束的光路为出射光路；提供一偏振方向控制器，所述出射光路上设置有所述偏振方向控制器，经大气相互作用后反射的光束再次进入所述偏振方向控制器；所述偏振方向控制器处于第一状态时，不改变所述激光器出射的光束的偏振方向；所述偏振方向控制器处于第二状态时，将经大气相互作用后反射回来的光束的偏振方向旋转90度。提供第一偏振分束镜和第二偏振分束镜反射平行偏振光，透射垂直偏振光。提供第一探测器和第二探测器，分别接收来自第一和第二偏振分束镜反射回来的信号；提供一处理器，所述处理器分别与所述第一探测器和所述第二探测器电连接。在本专利技术可选的实施例中，所述大气参数检测方法还包括：所述偏振方向控制器包括依次设置于所述出射光路上的第一偏振分束镜和第二偏振分束镜的中间，所述第一偏振分束镜用于反射垂直偏振状态的光束，所述第二偏振分束镜用于反射经偏振方向控制器旋转90度方向后的平行偏振光束；所述激光器开始出射光束的时候，所述偏振方向控制器处于第一状态，持续时间与激光器的脉宽相同；在这之后，所述偏振方向控制器处于第二状态。有益效果：本专利技术公开了一种无盲区的激光雷达系统，其中，偏振方向控制器处于第一状态时，激光器出射的光束透射过偏振方向控制器，在不改变偏振方向的情况下，射向大气与大气反应；偏振方向控制器处于第二状态时，经大气相互作用后反射的光束被分别反射至所述第一探测器和所述第二探测器；处理器将接收到的两种回波信号收集并反演，计算出大气分子和气溶胶等大气参数。整个过程中，发射光束和反射光束同轴，实现了激光雷达系统的无盲区接收。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术提供的一种无盲区的激光雷达系统的结构示意图；图2时本专利技术提供的一种大气参数检测方法的流程图。附图标号：激光器10、偏振方向控制器20、第一偏振分束镜21、第二偏振分束镜22、第一探测器31、第二探测器32、处理器40、准直透镜50、投射透镜组件60、第一耦合透镜71、第二耦合透镜72、电源80。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无盲区的激光雷达系统，其特征在于，包括：/n激光器、第一偏振分束镜、偏振方向控制器、第二偏振分束镜、第一探测器、第二探测器和处理器；/n所述激光器出射光束的光路为出射光路；/n所述出射光路上设置有所述偏振方向控制器，经大气相互作用后反射的光束再次进入所述偏振方向控制器；/n所述第一偏振分束镜和第二偏振分束镜反射平行偏振光，透射垂直偏振光；/n所述处理器分别与所述第一探测器和所述第二探测器电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种无盲区的激光雷达系统，其特征在于，包括：
激光器、第一偏振分束镜、偏振方向控制器、第二偏振分束镜、第一探测器、第二探测器和处理器；
所述激光器出射光束的光路为出射光路；
所述出射光路上设置有所述偏振方向控制器，经大气相互作用后反射的光束再次进入所述偏振方向控制器；
所述第一偏振分束镜和第二偏振分束镜反射平行偏振光，透射垂直偏振光；
所述处理器分别与所述第一探测器和所述第二探测器电连接。


2.根据权利要求1所述的无盲区的激光雷达系统，其特征在于，
所述激光雷达系统还包括电源，所述电源分别与所述激光器、所述第一探测器、所述第二探测器和所述偏振方向控制器电连接。


3.根据权利要求2所述的无盲区的激光雷达系统，其特征在于，
所述偏振方向控制器处于第一状态时，不改变所述激光器出射的光束的偏振方向；所述偏振方向控制器处于第二状态时，将经大气相互作用后反射回来的平行偏振光束的偏振方向旋转90度，并经第二偏振分束镜反射至所述第二探测器。


4.根据权利要求3所述的无盲区的激光雷达系统，其特征在于，
所述激光器开始出射光束的时候，偏振方向控制器处于第一状态，待持续时间与激光器的脉宽相同后；偏振方向控制器处于第二状态。


5.根据权利要求1所述的无盲区的激光雷达系统，其特征在于，
所述出射光路上所述激光器和所述偏振方向控制器之间设置有准直透镜。


6.根据权利要求1所述的无盲区的激光雷达系统，其特征在于，
所述出射光路上所述偏振方向控制器之后还设置有投射透镜组件。


7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙东松，冼锦洪，杨少辰，徐文静，龙传德，宋庆春，
申请(专利权)人：孙东松，冼锦洪，杨少辰，徐文静，龙传德，宋庆春，
类型：发明
国别省市：北京;11