[发明专利]一种三维扫描式激光雷达能见度仪

说明书

本发明公开了一种三维扫描式激光雷达能见度仪，属于能见度检测技术领域，包括能见度传感器、三维扫描装置和电控箱；所述三维扫描装置上设置所述能见度传感器，带动所述能见度传感器进行水平和斜程分层扫描；所述能见度传感器用于获得扫描范围内大气的消光系数；所述电控箱用于控制所述三维扫描装置和能见度传感器，并利用所述消光系数计算大气的向后散射系数；本发明结构简单，测量精度高，具有高可靠性和环境适应性，能够自由改变探测角度，有效监测和识别不同方向的能见度变化，对影响航行安全的天气现象做出准确、及时的判断和反馈。

技术领域

本发明涉及能见度检测技术领域，具体涉及一种三维扫描式激光雷达能见度仪。

背景技术

能见度，是指视力正常的人能将目标物从背景中识别出来的最大距离。即白天以靠近地平线的天空为背景，能清楚看出视角大于20度的地面灰暗目标物的轮廓并辨认出它是什么物体，夜间能清楚看见目标灯的发光点。能见度的大小，主要由两个因素决定：①目标物与衬托它的背景之间的亮度差异，差异愈大(小)，能见距离愈大(小)，但这种亮度差异通常变化不大；②大气透明度。

目前能见度测量主要是透射式和前向散射式，都是在假定安装地点周围的气象环境均匀的前提下，“以点带面”的以单点测量值代表大范围区域的能见度。这两种测量方法都有局限性，仅能获取固定水平方向的能见度，对影响航行安全的天气现象无法做出准确、及时的判断和反馈。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，本发明提供了一种三维扫描式激光雷达能见度仪。

本发明采用的技术方案如下：

一种三维扫描式激光雷达能见度仪，包括能见度传感器、三维扫描装置和电控箱；

所述三维扫描装置上设置所述能见度传感器，带动所述能见度传感器进行水平和斜程分层扫描；

所述能见度传感器用于获得扫描范围内大气的消光系数；

所述电控箱用于控制所述三维扫描装置和能见度传感器，并利用所述消光系数计算大气的向后散射系数。

进一步的，所述能见度传感器为激光能见度传感器。

进一步的，所述三维扫描装置的最大扫描范围为：水平方向0～360°，竖直方向0～90°。

进一步的，所述向后散射系数的计算公式为：

其中，P(z)表示来自z距离上的大气后向散射回波信号，c表示光速，t表示激光脉冲宽度，η表示光学系统的效率系数，A_r表示接收面积，P₀表示激光脉冲功率，O(z)表示z高度上的几何光学重叠因子，β(z)表示z高度上大气气溶胶的后向散射系数，σ(z)和z高度上大气气溶胶的消光系数。

进一步的，还包括设置在三维扫描装置上方的摄像机，用于对实景进行监测。

进一步的，所述电控箱包括有线或无线数据传输装置，用于采集的数据传输至控制室。

进一步的，所述三维扫描装置设置在支架上端，所述支架下方设置所述电控箱。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

三维扫描式激光雷达能见度仪结构简单，测量精度高，具有高可靠性和环境适应性，能够自由改变探测角度，连续和定时进行大气水平和斜程分层扫描，实现三维拼图，有效监测和识别不同方向的能见度变化，对影响航行安全的天气现象做出准确、及时的判断和反馈。

三维扫描式激光雷达能见度仪能够有效监测和识别不同方向的能见度变化，对不均匀大气能见度快速、准确、实时测量，提供扫描区域内的团雾预警，保障航空、航海、高速公路和港口等交通领域的安全，具有很高的实用价值和深厚的经济意义。