[发明专利]一种激光雷达的发射光轴与接收光轴校准方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达的发射光轴与接收光轴校准方法，包括对望远镜的接收光窗进行区域划分，形成四个象限；其中，第一象限与第二象限呈中心对称关系，第三象限与第四象限呈中心对称关系；将第一象限与第二象限作为一组分别单独接收回波信号，并采集两个象限的接收信号，调节激光雷达的发射光轴向接收信号小的象限方向倾斜，直到两个象限的接收信号相当；将第三象限与第四象限作为一组分别单独接收回波信号，并采集两个象限的接收信号，调节激光雷达的发射光轴向接收信号小的象限方向倾斜，直到两个象限的接收信号相当。本发明通过对望远镜四个象限接收信号的均匀性检测来实现激光雷达发射光轴与接收光轴的校准，准直效果好、效率高。

技术领域

本发明属于激光雷达技术领域，具体地说，是涉及一种用于对激光雷达的发射光轴和接收光轴进行校准的方法。

背景技术

激光雷达是一种主动遥感监测设备，具有高时空分辨率、高测量精度等优势。在激光雷达系统中，收发光轴的准直是保证激光雷达信号接收效率的关键。激光雷达在实际工作中，由于温度变化、环境振动、激光抖动等原因会引起激光器的发射光轴与望远镜的接收光轴发生偏离，导致接收信号效率下降、信号失真，因而需要定期地对激光雷达进行收发光轴的校准。所谓收发光轴准直，对于旁轴激光雷达来说，就是让发射光轴与接收光轴平行；对于共轴激光雷达而言，就是让发射光轴与接收光轴共轴。

激光雷达的收发光轴校准方法主要有手动校准和自动校准两种。其中，手动校准是最常见的准直方法，但其需要操作人员具备一定的专业背景和光路调节经验，且调节过程繁琐耗时，通过目测数据进行调整的准直精度也很难得到保证。

自动校准方法目前基本都是利用二维电控反射镜架调整发射光束的方向，常用的方法主要有两种：

一种是，在发射光轴与接收光轴准直时，让激光光束在发射到大气前，首先通过透射反射比（透射:反射）高的分光镜，反射出很少一部分光作为参考光；然后，将参考光入射到固定的光电探测器上，探测器标记此位置作为光轴准直的位置。当发射光轴发生偏离时，参考光在光电探测器上的位置也会偏离，此时可以通过电控反射镜架调整反射镜的角度，进而调节发射光的方向，使得参考光在光电探测器上的位置刚好调整到标记的准直位置，由此完成校准操作。但是，这种方法存在因分光镜的偏离而引起对光轴失准误判的问题。

另一种是，通过二维电控反射镜架调整发射激光分别沿着望远镜的两个相互垂直的直径方向进行扫描，选取某一高度作为参考高度，观察扫描过程中参考高度信号的变化，分别取参考高度接收信号最大的位置作为两个方向的最佳位置来确定发射光轴与接收光轴准直。但这种方法受激光运动轨迹和参考高度的影响较大。

发明内容

本发明针对激光雷达提出了一种通过对其望远镜四个象限接收信号的均匀性检测来实现激光雷达发射光轴与接收光轴校准的方法，校准过程快速、有效，准直效果好。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种激光雷达的发射光轴与接收光轴校准方法，所述激光雷达利用望远镜的接收光窗接收激光光束发射到大气后的回波信号，并转换成相应的模拟量或数字量的接收信号；所述校准方法包括：

象限划分：对望远镜的接收光窗进行区域划分，形成四个象限；其中，第一象限与第二象限呈中心对称关系，第三象限与第四象限呈中心对称关系；配置四块遮光板在望远镜的接收光窗上形成的四个遮挡区域与接收光窗所需要划分成的四个象限重合；配置传动机构对所述四块遮光板进行开合控制，使接收光窗的四个象限单独接收大气回波信号；

在第一方向上校准发射光轴：将第一象限与第二象限作为一组，分别单独接收回波信号，并采集两个象限的接收信号，调节激光雷达的发射光轴向接收信号小的象限方向倾斜，直到第一象限的接收信号与第二象限的接收信号相当；