[发明专利]多层云实时测距装置及其测距方法

权利要求书

1.多层云实时测距装置，其特征在于：包括激光扩束整形系统、红外激光二极管、信号识别计时器、系统控制模块、光电探测器、后继光路、小孔光栏、接收望远镜；所述激光扩束整形系统设在红外激光二极管前方，所述红外激光二极管连接到信号识别计时器；所述系统控制模块与信号识别计时器连接，信号识别计时器还与光电探测器连接，所述光电探测器与后继光路连接，所述后继光路前方依次设有小孔光栏和接收望远镜；所述激光扩束整形系统由复数块可调节透镜组合而成；所述系统控制模块包括用于与上位计算机连接的通讯接口。

2.根据权利要求1所述的多层云实时测距装置，其特征在于：所述接收望远镜为透射式组合镜或折返式望远镜。

3.根据权利要求1所述的多层云实时测距装置，其特征在于：所述后继光路包括光学透镜、准直透镜、光学滤光片。

4.多层云实时测距方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）由系统控制模块控制红外激光二极管发射一发激光脉冲后，经过优化设计的光学扩束系统整形进入大气；

（2）大气的后向散射信号由望远镜系统接收，通过小孔光栏和后继光路到达光电探测器，由光电探测器将光信号转换为电信号，再进入信号识别计时器进行信号的识别与计时，根据时间信息输出云底高度；

（3）在输出激光脉冲的同时将同步信号发送到信号识别计时器作为计时起始信息，当遇有云层时，回波信号会突然增强，相对于无云信号形成一个脉冲，识别计时器首先需要将该信号识别出，如果是一有效脉冲信号则记录，同时将调整脉冲信号识别阈值等待下一脉冲的到来；所有记录信息和脉冲识别阈值调整均有系统控制模块完成；控制模块还需要承担激光脉冲输出的控制和整体系统温控的调节功能，以适应野外全天候工作，同时有通讯接口提供云层信息到上位计算机。

5.根据权利要求4所述的多层云实时测距方法，其特征在于：步骤（1）中所述系统控制模块作用是：

控制、协调包括红外激光二极管、光电探测器、信号识别计时器各单元器件动作，以及控制温湿度保护器件的动作，确保整套系统野外工作的能力；

实现与上位机的通信，包括工作方式的设置和信息输出。

6.根据权利要求4所述的多层云实时测距方法，其特征在于：步骤（3）中所述信号识别计时器用于连续识别脉冲信号，并记录各自距起始时刻的时间，具体包括以下任务：

可以自动调整识别阈值，当激光能量在大气传输中消耗时，随着时间和云层数的增多，信号识别单元会自动调整信号识别的阈值，以实现每层云的探测；

可以多次计时，只要有云信号的出现，即从光电管有模拟信号输出，在信号识别后转换为脉冲信号，该脉冲信号即可触发计时器记录时间，只要在同一激光脉冲内，有几次就记录几次时间信息。