[发明专利]一种激光雷达系统

说明书

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达系统。其包括：天线、激光器光源、光电信号转换装置、相位控制装置、第一叠加器、第二叠加器以及目标信息分析模块。第一叠加器用于对至少两路相位相同的中频电信号进行相干叠加处理，得到第一目标信号，从而实现增强回波信号信噪比。同时，为了避免相位控制模块无法较好的实现相位调整的功能，第二叠加器用于对所述至少两路中频电信号进行频域或时域上的非相干叠加处理，得到第二目标信号，也能够实现增强信号信噪比的目标；目标信息分析模块用于对第一目标信号和第二目标信号进行综合分析处理，得到回波光信号的特性信息，这样得到的特征信息信噪比更高、更加精确。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是通过探测目标与激光相互作用之后产生光信号的特性来获取目标相关信息的光学遥感技术，主要的工作波段为近红外、可见光以及紫外等，通常具有发射波束较窄，且能量集中，对于探测微小颗粒物有着独特的优势。激光雷达广泛应用在大气探测，例如大气风场探测、云-气溶胶探测，和气体成分探测等多种应用。激光雷达以其高测量精度和精细的时空分辨率而成为一种重要的主动遥感工具。

由于激光雷达所发射的激光波长较短，在空气中传播的过程中，会与大气中的粒子发生相互作用，造成激光束能量的随着传播距离的增加而衰减，因此激光雷达所能实现的探测距离很大程度上依赖于激光的能量。然而由于激光在传播过程受大气分子和气溶胶的影响，激光的能量随距离的增加而快速衰减，因此传统的激光雷达探测距离大大受限。同时，由于受到外界同波段的光的干扰，会提高激光雷达接收机的噪声，从而降低接收信号信噪比。

传统激光雷达系统的光学收发天线，通常由光学镜筒对接收到的后向散射回波光信号进行聚焦，并通过一根光纤对聚焦后的光信号传输至下一级进行处理。但经过光学镜筒聚焦后的回波光信号，其光斑半径通常大于光纤的半径，因此会造成回波光信号能量的浪费。此外，对于不在接收机带宽内的噪声，可以采用加装滤光片的途径来滤除这部分干扰，从而提高信噪比。对于处在接收机带宽内的噪声，由于这部分噪声叠加在回波信号上，如果接收机无法从信号中有效甄别出噪声，对于随机噪声而言，会造成有效信号强度的随机涨落，从而降低信号的信噪比，因此现有的激光雷达系统信噪比较低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何提高现有激光雷达系统的信噪比。

本申请提供一种激光雷达系统,其包括：天线、激光器光源、光电信号转换装置、相位控制装置、第一叠加器、第二叠加器以及目标信息分析模块；

所述激光器光源用于产生出射激光信息；所述天线用于发射所述出射激光信息同时接收大气反射后的回波光信号；所述光电信号转换装置用于对所述出射激光信息和接收到的回波光信号进行混频处理，得到至少两路中频电信号；所述相位控制装置用于对所述两路中频电信号进行相位调节处理，得到至少两路相位相同的中频电信号；所述第一叠加器用于对所述至少两路相位相同的中频电信号进行相干叠加处理，得到第一目标信号；

所述第二叠加器用于对所述两路中频电信号进行时域和/或频域上的非相干叠加处理，得到第二目标信号；

所述目标信息分析模块用于对所述第一目标信号和第二目标信号进行综合分析处理，得到所述回波光信号的特性信息。

在一种实施例中，所述激光器光源包括种子激光器、移频器和放大器；

所述种子激光器用于产生本振光信号并基于该本振光信号产生种子激光信号；所述移频器用于对所述种子激光信号的频率进行偏移处理；所述放大器用于对偏移处理后的种子激光信号进行功率放大，得到所述出射激光信息。

在一种实施例中，所述天线包括至少两根光纤；

所述两根光纤分别用于接收大气反射后的回波光信号，对应得到两路回波光信号。