[发明专利]基于激光雷达的偏振去雾探测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于激光雷达的偏振去雾探测装置及方法，该装置包括：激光发射器，将调制脉冲激光配置为独立激光出射光束；第一偏振器，将独立激光出射光束转成完全线偏振光；透镜阵列，将来自第一偏振器的独立激光出射光束准直；MEMS旋转镜，配置为接收所述准直后的光束并将所述准直后的光束朝向一个目标扫描区域重新引导第二偏振器，将从背景散射和目标反射的回波光束转成线偏振光，并将其引导至探测器；探测器，至少探测第二偏振器的部分所述光束。本发明可以实现在雨雾天气下对低慢小目标更有效的探测。

技术领域

本发明涉及一种偏振去雾探测装置及方法，特别是涉及一种基于激光雷达的偏振去雾探测装置及方法。

背景技术

低空慢速小目标，简称低慢小目标，常见的为旋翼无人机。由于城市背景复杂，以及各种鸟类目标的混淆，无人机飞行速度最高能达到20m/s左右，很难进行精确的探测预警。其轻巧便捷以及，操控简单，成本不高等特征使得无人机得到了越来越多的应用。

针对无人机的探测方法有雷达、射频，声学等方法。不过，雷达针对的是远距离探测，而且空间分辨率有限，对于悬停或速度很慢时无人机的探测效率低；射频探测可以拦截无人机的信号，但只对通信协议数据库存在的无人机型号起作用；声学探测易受环境的影响，且探测距离有限。

随着自动驾驶行业的发展，激光雷达的性能也有很大的提升，而且具有高分辨率、装置尺寸小等优势。但是，与自动驾驶中问题类似，激光雷达对于雨雾等恶劣天气下低慢小目标探测性能较差。

发明内容

针对上述情况，为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于激光雷达的偏振去雾探测装置及方法，其可以实现在雨雾天气下对低慢小目标更有效的探测。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于激光雷达的偏振去雾探测装置，其特征在于，其包括：

激光发射器，将调制脉冲激光配置为独立激光出射光束；

第一偏振器，将独立激光出射光束转成完全线偏振光；

透镜阵列，将来自第一偏振器的独立激光出射光束准直，且将准直后的光束聚焦在MEMS旋转镜上；

MEMS旋转镜，配置为接收所述准直后的光束并将所述准直后的光束朝向一个目标扫描区域重新引导；

第二偏振器，将从背景散射和目标反射的回波光束转成线偏振光，并将其引导至探测器；

探测器，至少探测第二偏振器的部分所述光束，获得光束的相位以及强度信息导出至一个分析仪进行分析处理。

优选地，所述激光发射器采用波长为850nm的激光发射器。

优选地，所述激光发射器、第一偏振器、透镜阵列构成一个发射单元，探测器、第二偏振器构成一个接收单元。

优选地，所述激光发射器与一个光源控制器连接，第一偏振器、第二偏振器都与一个偏振控制器连接，MEMS旋转镜与一个旋转控制器连接，探测器与一个探测控制器连接。

优选地，所述第二偏振器采用如下具体去散射的方法：

步骤一，通过一个偏振控制器旋转第一偏振器直至独立激光出射光束经过该偏振器后出射光束的强度最大；

步骤二，通过偏振控制器旋转第二偏振器直至在探测器得到的强度值最小，并记为I_min；

步骤三，通过偏振控制器旋转第二偏振器直至在探测器得到的强度值最大，并记为I_max；

步骤四，因为探测器得到的强度值I(x_obj)等于物体反射B(x_obj)加上背景反射S(x_obj)，记为如下式：