[发明专利]一种遥感区分灰霾类别的激光雷达装置

摘要

本发明公开了一种遥感区分灰霾类别的激光雷达装置。本发明包括两个偏振高光谱分辨率激光雷达系统和一个灰霾类别识别系统。两个偏振高光谱分辨率激光雷达系统分别为工作在532nm波段的偏振高光谱分辨率激光雷达系统和工作在1064nm波段的偏振高光谱分辨率激光雷达系统。偏振高光谱分辨率激光雷达系统包括发射系统、接收系统、锁频系统、数据采集及处理系统。灰霾类别识别系统包括灰霾样本库模块、判别函数计算模块和灰霾成分输出模块。本发明配合基于模式识别的灰霾组分识别方法，无需将装置置于灰霾之中即可对灰霾的类别进行高精度遥感。

主权项

一种遥感区分灰霾类别的激光雷达装置，其特征在于包括两个偏振高光谱分辨率激光雷达系统和一个灰霾类别识别系统；两个偏振高光谱分辨率激光雷达系统分别为工作在532nm波段的偏振高光谱分辨率激光雷达系统和工作在1064nm波段的偏振高光谱分辨率激光雷达系统；工作在532nm波段的偏振高光谱分辨率激光雷达系统包括发射系统a、接收系统a、锁频系统a、数据采集及处理系统a；发射系统a包括532nm单频偏振脉冲激光器、532nm/1064nm二相色分光镜a、扩束器、反射镜b和反射镜b；接收系统a包括望远镜、光学滤波器、532nm/1064nm二相色分光镜b、分光镜a、光电探测器a、偏振分光棱镜a、光电探测器b、高光谱分辨率滤光器a、光电探测器c；锁频系统a将高光谱分辨率滤光器a锁频至532nm单频偏振脉冲激光器后，532nm单频偏振脉冲激光器发射的光束透过532nm/1064nm二相色分光镜a后并被扩束镜扩束后，经过反射镜a 和反射镜b 发射到被探测大气中；受到大气分子和气溶胶粒子的散射，产生激光雷达回波信号；激光雷达回波信号由望远镜收集后，通过光学滤波器滤除天空背景辐射，再透过532nm/1064nm二相色分光镜后，经分光镜a分光，一路信号被反射进入光电探测器a，另一路信号透射到偏振分光棱镜a后分为两路，与单频偏振脉冲激光器发出的激光偏振态垂直的偏振信号被反射进入光电探测器b，与单频偏振脉冲激光器发出的激光偏振态相同的偏振信号透射到高光谱分辨率滤光器a，并经过高光谱分辨率滤光器a后被光电探测器c接收；光电探测器a、光电探测器b和光电探测器c完成三个通道信号的光电转换，将转换后的电信号输入数据采集及处理系统a，数据采集及处理系统a将电信号数字化，并对数字化后的电信号进行大气参数的反演运算，从而得到被探测大气在532nm波段的参数，数据采集及处理系统a将反演得到的参数传输给灰霾类别识别系统；工作在1064nm波段的偏振高光谱分辨率激光雷达系统包括发射系统b、接收系统b、锁频系统b、数据采集及处理系统b；发射系统b包括1064nm单频偏振脉冲激光器、反射镜a、532nm/1064nm二相色分光镜a、扩束器、反射镜b6 和反射镜c；接收系统b包括望远镜、光学滤波器、532nm/1064nm二相色分光镜b、反射镜d、分光镜b、光电探测器d、偏振分光棱镜b、光电探测器e、高光谱分辨率滤光器b、光电探测器f；锁频系统b将高光谱分辨率滤光器b锁频至1064nm单频偏振脉冲激光器后，1064nm单频偏振脉冲激光器发射的光束经反射镜a反射后，又被532nm/1064nm二相色分光镜a反射并被扩束镜扩束后，经过反射镜b6 和反射镜c 发射到被探测大气中；受到大气分子和气溶胶粒子的散射，产生激光雷达回波信号，激光雷达回波信号由望远镜收集后，通过光学滤波器滤除天空背景辐射，再被532nm/1064nm二相色分光镜b和反射镜d先后反射，并经分光镜b分光，一路信号被反射进入光电探测器d，另一路信号透射到偏振分光棱镜b后分为两路，与单频偏振脉冲激光器发出的激光偏振态垂直的偏振信号被反射进入光电探测器e，与单频偏振脉冲激光器发出的激光偏振态相同的偏振信号透射到高光谱分辨率滤光器b，并经过高光谱分辨率滤光器b后被光电探测器f接收；光电探测器d、光电探测器e和光电探测器f完成三个通道信号的光电转换，将转换后的电信号输入数据采集及处理系统b，数据采集及处理系统b将电信号数字化，并对数字化后的电信号进行大气参数的反演运算，从而得到被探测大气在1064nm波段的参数，数据采集及处理系统b将反演得到的参数传输给灰霾类别识别系统。