[发明专利]基于脉冲编码的1.5μm波长气溶胶探测激光雷达及信号解码方法

权利要求书

1.一种基于脉冲编码的1.5μm波长气溶胶探测激光雷达，其特征在于，包括：种子激光器、第一电光调制器、第二电光调制器、光纤放大器、分束器、准直器、接收望远镜、滤波器、铟镓砷量子探测器、能量监测通道、采集卡、计算机以及波形发生器；其中：

所述种子激光器的输出端、第一电光调制器、第二电光调制器、光纤放大器和分束器各输入端、输出端及准直器的输入端依序连接；所述接收望远镜的输出端、滤波器、铟镓砷量子探测器、采集卡、计算机各输入端、输出端和波形发生器的输入端依序连接；能量检测通道的输入端与分束器的输出端连接，能量检测通道的输出端接入采集卡的输入端连接，波形发生器的输出端分别连接第一电光调制器和第二电光调制器；

通过能量检测通道接收一束脉冲编码光并将脉冲编码波形反馈给采集卡，采集卡将脉冲编码波形反馈给计算机，计算机控制波形发生器，控制第一电光调制器和第二电光调制器将种子激光器的连续光调制成编码的脉冲光并生成脉冲编码，光纤放大器对脉冲编码进行放大，分束器将放大后的脉冲编码光分成两束，其中一束脉冲编码光由准直器进行出射；接收望远镜接收大气回波信号后，使用滤波器滤除大气回波信号的背景噪声，并将去噪大气回波信号接入铟镓砷量子探测器，铟镓砷量子探测器输出未经解码的光子数包络信号，由采集卡进行采集并输入计算机进行解码和数据处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲编码的1.5μm波长气溶胶探测激光雷达，其特征在于，所述种子激光器为1.5μm波长种子激光器或光纤激光器，所述光纤放大器使用掺饵光纤放大器，所述分束器使用1:99的分束器，所述波形发生器使用双通道任意波形发生器。

3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲编码的1.5μm波长气溶胶探测激光雷达信号解码方法，其特征在于，所述脉冲编码是使用Golay编码，其他编码形式包括但不限于Simplex码、CCPONS互补码。

4.一种基于脉冲编码的1.5μm波长气溶胶探测激光雷达信号解码方法，其特征在于，实现反演的技术方案包括步骤如下：

步骤S1:使用双通道任意波形发生器生成四组单极性Golay码调制第一电光调制器和第二电光调制器，对发射激光进行脉冲编码，得到四组激光雷达信号；

步骤S2:对四组激光雷达信号进行距离门划分，并对时域信号进行光子计数，得到四组激光雷达光子计数信号；

步骤S3:对四组激光雷达光子计数信号按照解码规则进行解码，将单极性码光子数相减和对应的序列取相关，两个序列结果之和相加，得到解码后回波信号中的光子数信号；

步骤S4:将解码后回波信号中的光子数信息，根据弹性散射激光雷达方程，将光子数转化为激光雷达消光系数，反演得到气溶胶和能见度信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于脉冲编码的1.5μm波长气溶胶探测激光雷达信号解码方法，其特征在于，步骤S1所述脉冲编码是使用格雷码，其他编码形式包括S矩阵编码、CCPONS互补码。