[发明专利]机载超连续激光50个波段高光谱雷达系统

权利要求书

1.一种机载超连续激光高光谱雷达系统，包括综控系统、存储单元、超连续谱激光系统、发射光学系统、反射镜、扫描系统、接收光学系统、超连续高光谱激光探测系统、面阵CCD相机、GPS和IMU；综控系统通过总线控制超连续谱激光系统发射连续高光谱脉冲激光，控制扫描系统进行Z字型扫描，控制超连续高光谱激光探测系统将地物反射的连续高光谱脉冲激光处理成激光高光谱和三维空间数据，控制面阵CCD相机拍照获取高分辨率多光谱数据，控制GPS和IMU组成的POS系统获取飞行平台精确的定位、时间、飞行速度、航向、俯仰和翻滚等信息并导航飞行平台，获取地物激光高光谱、三维空间和多光谱数据并存放到存储单元；该系统特征在于机载平台发射400-900纳米连续高光谱脉冲激光，同时获取目标地物的激光高光谱(光谱分辨率10纳米)和空间三维(地面分辨率优于0.5米)数据以及高分辨率多光谱数据；该系统特征还在于发射光学系统通过入光瞳与超连续谱激光系统出光瞳对接，通过反射镜将连续高光谱脉冲激光传输给扫描系统；发射光学系统采用反射式光学系统结构形式，基于超大相对孔径、小型化的设计约束，采用离轴两反高次非球面结构，实现全波段无色差高像质的成像；主镜为凸双曲面，拟采用Hindle球零位补偿检验技术，通过焦点自准直手段完成光路的干涉检测；次镜为二次非球面，拟采用高精度零位补偿检验技术，完成反射镜面形精度检测；该系统特征还在于反射镜与发射光学系统发射的连续高光谱脉冲激光冲呈45°夹角，接收光学系统接收的连续高光谱脉冲激光，反射给扫描系统；该系统特征还在于扫描系统包括摆扫镜、力矩电机、光电编码器和基座；摆扫镜设计为双面对称结构，采用高比刚度材料；光电编码器实时把摆扫镜的位置信息传输给综控系统，综控系统在每扫完一行时修正扫描系统的转速信息，并调整摆扫镜摆扫弧度，消除累积误差；扫描系统采用收发共轴Z字型扫描方式发射连续高光谱脉冲激光或接收地物反射的连续高光谱脉冲激光；综控系统通过总线控制扫描系统旋转力矩电机，带动摆扫镜摆扫，可以随着高度变化改变摆扫弧度实现地面分辨率优于0.5米；该系统特征还在于接收光学系统通过主镜接收扫描系统反射的连续高光谱脉冲激光，经过两次反射，由副镜会聚连续高光谱脉冲激光给超连续高光谱激光探测系统；该系统特征还在于超连续高光谱激光探测系统包括接收光学单元、耦合传输光纤、小孔狭缝、校正透镜、凹面光栅和探测单元，其中，探测单元包括光栅、光阴极、网孔、聚焦极、阳极、偏转板、MPC、荧光屏、相机、图像处理单元、全波形反演单元、时序控制器、延时器、触发电压发生器；超连续高光谱激光探测系统通过小孔狭缝接收接收光学系统传输的连续高光谱脉冲激光，输出地物的激光高光谱(光谱分辨率10纳米)和空间三维(地面分辨率优于0.5米)数据；探测单元通过光栅接收的连续高光谱脉冲激光获取地物的空间、时间和光谱数据。

2.一种机载超连续激光高光谱雷达系统，其特征还在于工作过程：

(1)综控系统接收GPS产生的PPS信号后触发综控系统中的计时器计时；

(2)综控系统读取GPS接收的位置信息和UTC时间保存到存储单元中，控制IMU工作，读取飞行平台姿态信息加上时间标签存储到存储单元中；

(3)综控系统通过接口发送指令，控制超连续谱激光系统发射连续高光谱脉冲激光，经过发射光学系统扩束和准直，反射镜反射，扫描系统发射，到达地物表面；

(4)地物反射连续高光谱脉冲激光被扫描系统接收并反射给接收光学系统会聚，传输给超连续高光谱激光探测系统，计时器计时；

(5)超连续高光谱激光探测系统将接收到的连续高光谱脉冲激光转换成激光高光谱数据和三维空间数据，传输给综控系统，存储在存储单元；

(6)综控系统，将激光高光谱数据、三维空间数据和高分辨率多光谱数据存储在存储单元；

(7)然后重复(2)至(6)过程直到扫描任务完成；与此同时，面阵CCD相机获取相应的高分辨率多光谱数据；

(8)待机载超连续激光高光谱雷达系统降落地面后，数据经过处理生成精确的带空间三维坐标的激光高光谱数据。