[发明专利]一种三波段机载激光雷达系统

说明书

本发明涉及一种三波段机载激光雷达系统。该系统实现了海岸带各个区域的高效、高精度、高分辨以及大范围、远距离的探测工作。其主要原理是：激光光源同步发射出不同波长的三束激光脉冲，并向计时系统发送一个初始触发信号，计时系统开始计时；三束激光脉冲经过发射系统扩束准直后进入扫描系统；扫描系统控制激光脉冲对待测目标表面进行扫描，激光脉冲经过待测目标表面反射后回到扫描系统，扫描系统将回波光信号反射至接收光路系统；接收光路系统收集回波光信号，再将回波光信号反射至激光探测系统；激光探测系统将接收的回波光信号转化为光电流信号输出；计时系统接收光电流信号后结束计时，从而得到待测目标表面到扫描系统的距离信息。

技术领域：

本发明涉及激光探测技术领域，尤其是涉及一种三波段机载激光雷达系统。

背景技术：

随着国民经济的发展，滩涂围垦、水产养殖、矿藏开采、海水制盐、动力发电等一系列海岸带资源的开发工作正大规模地开展，护岸建港、航道疏浚、港口治理等海岸工程建设也在迅速进行，沿岸航行活动也在不断增加。而且海岸带是地处国防前哨的军事要地，它既是未来战争的登陆抗登陆和积极防御的主战场之一，同时又是海军的驻泊基地和三军协同作战的重点地区，因此，海岸带地区的测绘工作显得尤为重要，特别是快速测量海岸带地形图对于我国合理开发、利用海洋资源以及保障海洋权益和领土完整都具备重要的战略意义和军事应用价值。

由于海水对于电磁波的屏蔽作用，传统的海底地形探测是采用船载声呐技术来实现，而在海水极浅的潮间带和岛礁区域，受船测平台的通行和速度限制，测绘效率极低，成为海岸带和海岛礁测绘的一个瓶颈。

多光谱遥感测深和微波遥感探测都需要建立影像信息与海洋物理和大气参数之间复杂的相关模型，由于影像信息与海洋物理和大气参数之间存在非线性和较大的不确定性，模型对不同的水体实用性不高，从而导致模型误差较大。在浅水区域，水体受波浪、潮汐与海流影响一般为数米甚至到十几米，多光谱和微波遥感测深虽然能很好地抑制波浪的影响，但要想达到10％以上的相对测深精度也比较困难。

多波束测深是目前应用最广泛的海底地形探测设备，它由多波束声学子系统、多波束空间位置传感器子系统、数据采集和处理子系统组成。多波束测深系统在深水测区具有很大的优势，但在50米以内浅水域的测量效率并不高，实现全覆盖测量需要布设非常密集的测线。同时，多波束测深系统一般以较大吨位的舰船为载体，很难到达浅海、岛礁、暗礁和非安全水域。

由此可见，常规的海洋遥感水深反演技术、单波束和多波束测深技术对浅水、岛礁、暗礁和非安全水域的水深测量都存在一些不可克服的缺陷。

近些年来还出现一种单波段激光雷达探测装置，但是单波段激光雷达探测装置结构简单，体积庞大，不能满足机载需求。此外，光路和扫描结构单一，不能满足快速、大范围、远距离测绘需求。

发明内容:

为了解决现有技术的不足，本发明设计了一种三波段机载激光雷达系统，实现了海岸带各个区域的高效、高精度、高分辨以及大范围、远距离的探测工作。

为实现上述目标，本发明采取如下技术方案：

一种三波段机载激光雷达系统，包括激光光源、发射系统、扫描系统、接收光路系统、激光探测系统以及计时系统；

激光光源同步发射出不同波长的三束激光脉冲，并同时向所述计时系统发送一个初始触发信号，计时系统开始计时；

三束激光脉冲经过所述发射系统扩束准直后进入所述扫描系统；

所述扫描系统控制激光脉冲对待测目标表面进行扫描，激光脉冲经过待测目标表面反射后回到所述扫描系统，所述扫描系统将回波光信号反射至所述接收光路系统；

所述接收光路系统收集目标反射的回波光信号，再将回波光信号反射至激光探测系统；

激光探测系统接收回波光信号，并将回波光信号转化为光电流信号输出；