本申请涉及雷达探测领域，具体而言，涉及一种激光雷达及激光雷达测风系统。
背景技术：
目前的激光测风雷达探测噪声较大，且对激光光源的功率要求较高，结构复杂，进而增加成本。
申请内容
为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种激光雷达及激光雷达测风系统，结构紧凑轻便，易于运输安装，维护成本低，能够降低探测噪声，同时增加激光光源的可选性，有效降低成本。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种激光雷达，所述激光雷达包括罩体以及设置在所述罩体内的激光雷达结构，所述罩体盖合于所述激光雷达结构。
所述激光雷达结构包括底板、安装结构、电源控制板、激光光源、光分路器、激光放大器、光环形器、激光发射接收装置、光衰减器、光耦合器、光电转换器以及数据采集处理装置。
所述安装结构包括第一侧板、第二侧板、安装板以及顶板，所述第一侧板和所述第二侧板相对设置在所述底板上，所述顶板分别与所述第一侧板和所述第二侧板固定连接，所述安装板设置在所述顶板上，并包括有多个连接接口。
所述电源控制板和所述激光光源设置在所述底板上，所述激光光源、光分路器、激光放大器、光环形器、激光发射接收装置、光衰减器以及光耦合器分别与所述安装板上的对应连接接口连接，所述光电转换器设置在所述顶板上。
所述激光光源与所述电源控制板电性连接，用于产生连续激光信号，所述光分路器与所述激光光源连接用于将产生的连续激光信号分路为第一激光信号和第二激光信号，所述激光放大器与所述光分路器电性连接，用于将所述第一激光信号进行激光放大以得到放大功率后的第一激光信号，所述光环形器与所述激光放大器连接，用于将所述第一激光信号沿第一预定方向输出，所述激光发射接收装置与所述光环形器连接，用于将所述第一激光信号沿不同方向向探测目标发射，以使所述探测目标周围的大气气溶胶粒子对所述第一激光信号产生回波光信号，并接收所述回波光信号，所述光环形器还用于将所述回波光信号沿第二预定方向输出。
所述光衰减器与所述光分路器电性连接，用于将所述第二激光信号的光功率调整为与所述回波光信号的光功率匹配的光功率，所述光耦合器分别与所述光衰减器和所述光环形器连接，用于将所述光衰减器输出的调整光功率后的第二激光信号和所述光环形器输出的回波光信号进行光耦合得到混频信号，所述光电转换器与所述光耦合器连接，用于将所述混频信号转换为电信号，所述数据采集处理装置与所述光电转换器电性采集用于采集处理所述电信号。
可选地，所述数据采集处理装置包括：
设置在所述第一侧板上的数据采集板。以及
设置在所述底板上并与所述数据采集板电性连接的处理装置。
可选地，所述激光雷达还包括：
连接于所述激光光源和所述光分路器之间，用于阻挡所述回波光信号返回所述激光光源的光隔离器。
可选地，所述激光发射接收装置包括切换光开关、与所述切换光开关连接的各个发射方向的光学天线以及与所述光学天线对应设置的窗口镜，所述切换光开关用于控制所述第一激光信号的发射方向，使所述第一激光信号经由对应方向的光学天线并经由所述窗口镜发射向探测目标。
可选地，所述安装板包括两个，分别为第一安装板和第二安装板。
所述第一安装板和所述第二安装板相对设置在所述顶板上，所述第一安装板朝向所述第二安装板的一侧依次设置有光隔离器入口、激光放大器入口、光衰减器入口、光衰减器出口，所述第一安装板远离所述第二安装板的一侧依次设置有光分束器入口、光分束器第一出口、光分束器第二出口以及光耦合器第一入口。
所述第二安装板朝向所述第一安装板的一侧对应设置有光隔离器入口、光环形器入口、光环形器出口以及回波光出口，所述第二安装板远离所述第一安装板的一侧对应设置有激光光源出光口、激光放大器出口、切换光开关入口以及光耦合器第二入口。
所述激光光源与所述激光光源出光口连接，所述光隔离器分别与所述光隔离器入口和所述光隔离器出口连接，所述光分束器分别与所述光分束器、所述光分束器第一出口以及所述光分束器第二出口连接，所述激光放大器分别与所述激光放大器入口和所述激光放大器出口连接，所述光环形器分别与所述光环形器入口和所述光环形器出口连接，所述光开关与所述光开关入口连接，所述光耦合器与所述光耦合器第一入口和所述光耦合器第二入口连接，所述光衰减器与所述光衰减器入口和所述光衰减器出口连接。
可选地，所述窗口镜为红外透光玻璃，所述红外透光玻璃上镀有红外增透膜和防水膜。
可选地，所述第二侧板上还设置有防雷器件。
可选地，所述顶板靠近所述底板的一侧还设置有温控装置和加热装置，所述温控装置与所述加热装置电性连接，用于调节所述加热装置的加热温度，所述加热装置按照所述加热温度对所述顶板进行加热。
可选地，所述激光雷达还包括电源和通信装置，所述底板上还设置有电源连接接口和通信接口，所述电源与所述电源连接接口连接，所述通信装置与所述通信接口连接。
第二方面，本申请实施例还提供一种激光雷达测风系统，所述激光雷达测风系统包括服务器以及与所述服务器通信连接的上述的激光雷达。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例提供一种激光雷达及激光雷达测风系统。通过将电源控制板和激光光源设置在底板上，光电转换器设置在顶板上，并将激光光源、光分路器、激光放大器、光环形器、激光发射接收装置、光衰减器以及光耦合器分别与安装板上的对应连接接口连接。并由激光光源、光分路器、激光放大器、光环形器、激光发射接收装置、光衰减器、光耦合器、光电转换器以及数据采集处理装置实现对探测目标的探测。本申请结构紧凑轻便，易于运输安装，维护成本低，能够降低探测噪声，同时增加激光光源的可选性，有效降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本申请实施例提供的激光雷达的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的激光雷达的结构框图之一；
图3为本申请实施例提供的激光雷达的结构框图之二；
图4为图3中所示的激光发射接收装置的结构框图；
图5为图3中所示的激光发射接收装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的激光雷达结构的结构示意图之一；
图7为图6中所示的i部分的放大示意图；
图8为本申请实施例提供的底板的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的激光雷达结构的结构示意图之二。
图标：10-激光雷达；100-罩体；200-激光雷达结构；210-底板；211-电源控制板；212-激光光源；213-激光放大器；214-电源连接接口；215-通信接口；216-加强筋；217-支撑固定座；220-第一侧板；230-第二侧板；240-安装板；242-第一安装板；2421-光隔离器入口；2422-激光放大器入口；2423-光衰减器入口；2424-光衰减器出口；2425-光分束器入口；2426-光分束器第一出口；2427-光分束器第二出口；2428-光耦合器第一入口；244-第二安装板；2441-光隔离器入口；2442-光环形器入口；2443-光环形器出口；2444-回波光出口；2445-激光光源出光口；2446-激光放大器出口；2447-切换光开关入口；2448-光耦合器第二入口；250-顶板；251-光隔离器；252-光分路器；253-光环形器；254-光衰减器；255-光耦合器；256-光电转换器；260-激光发射接收装置；262-切换光开关；264-光学天线；265-天线固定组件；266-窗口镜；270-数据采集处理装置；272-数据采集板；274-处理装置；280-防雷器件；291-温控装置；292-加热装置。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，一些指示的方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，为本申请实施例提供的激光雷达10的结构示意图。本实施例中，所述激光雷达10包括罩体100以及设置在所述罩体100内的激光雷达结构200，所述罩体100盖合于所述激光雷达结构200。
请结合参阅图1和图2，所述激光雷达结构200可包括底板210、安装结构、电源控制板211、激光光源212、光分路器252、激光放大器213、光环形器253、激光发射接收装置260、光衰减器254、光耦合器255、光电转换器256以及数据采集处理装置270。
其中，所述安装结构参阅图1，包括第一侧板220、第二侧板230、安装板240以及顶板250，所述第一侧板220和所述第二侧板230相对设置在所述底板210上，所述顶板250分别与所述第一侧板220和所述第二侧板230固定连接，所述安装板240设置在所述顶板250上，并包括有多个连接接口。
所述电源控制板211和所述激光光源212设置在所述底板210上，所述激光光源212、光分路器252、激光放大器213、光环形器253、激光发射接收装置260、光衰减器254以及光耦合器255分别与所述安装板240上的对应连接接口连接，所述光电转换器256设置在所述顶板250上。
请参阅图2，所述激光光源212与所述电源控制板211电性连接，用于产生连续激光信号。所述光分路器252与所述激光光源212连接用于将产生的连续激光信号分路为第一激光信号和第二激光信号。所述激光放大器213与所述光分路器252电性连接，用于将所述第一激光信号进行激光放大以得到放大功率后的第一激光信号。所述光环形器253与所述激光放大器213连接，用于将所述第一激光信号沿第一预定方向输出。所述激光发射接收装置260与所述光环形器253连接，用于将所述第一激光信号沿不同方向向探测目标发射，以使所述探测目标周围的大气气溶胶粒子对所述第一激光信号产生回波光信号，并接收所述回波光信号。所述光环形器253还用于将所述回波光信号沿第二预定方向输出。
所述光衰减器254与所述光分路器252电性连接，用于将所述第二激光信号的光功率调整为与所述回波光信号的光功率匹配的光功率。所述光耦合器255分别与所述光衰减器254和所述光环形器253连接，用于将所述光衰减器254输出的调整光功率后的第二激光信号和所述光环形器253输出的回波光信号进行光耦合得到混频信号。所述光电转换器256与所述光耦合器255连接，用于将所述混频信号转换为电信号，所述数据采集处理装置270与所述光电转换器256电性采集用于采集处理所述电信号。
值得说明的是，所述探测目标可以是风场、机场、环境气候等，在此不作具体限制。
基于上述设计，本实施例提供的激光雷达10结构紧凑轻便，易于运输安装，维护成本低，通过增加光衰减器254调整本振光的光功率与探测返回的回波光信号的光功率匹配，能够降低探测噪声，同时通过增加光放大器和光衰减器254，保证激光器的稳定性，增加激光光源212的可选性，有效降低成本。
可选地，请参阅图3，所述激光雷达10还可以包括光隔离器251，所述光隔离器251连接于所述激光光源212和所述光分路器252之间，用于阻挡所述回波光信号返回所述激光光源212。由此，通过所述的光隔离器251隔离保证光路延一个方向传输，减少回波光信号返回所述激光光源212，保证所述激光光源212的稳定性，减少系统噪声。
可选地，请结合参阅图4及图5，所述激光发射接收装置260可包括切换光开关262、与所述切换光开关262连接的各个发射方向的光学天线264以及与所述光学天线264对应设置的窗口镜266，所述切换光开关262用于控制所述第一激光信号的发射方向，使所述第一激光信号经由对应方向的光学天线264并经由所述窗口镜266发射向探测目标。
参阅图5，本实施例中，所述激光发射接收装置260还可包括用于固定各个发射方向的光学天线264的天线固定组件265，各个所述光学天线264均固定于所述天线固定组件265上，其中，所述天线固定组件265上设置有一通孔，所述窗口镜266固定于该通孔中，使得各个所述光学天线264的发射方向对准所述窗口镜266。
其中，所述切换光开关262可用于完成光路切换，为了保证切换速度，所述切换光开关262可以使用高速切换光开关262，使切换速度达到1ms以内。
可选地，所述光学天线264可以采用聚焦镜或者扫描镜，从而使探测范围更广，所述光学天线264的数量可以根据实际探测点的要求进行搭配，在此不作具体限制。
可选地，所述窗口镜266可以为红外透光玻璃，所述红外透光玻璃上镀有红外增透膜和防水膜，通过所述红外增透膜能够增加红外光的透过率，从而便于光路传输，同时通过所述防水膜能够防止灰尘粘附于窗口镜266上，影响光路传输。
可选地，结合参阅图6，所述数据采集处理装置270可包括数据采集板272和处理装置274，所述数据采集板272设置在所述第一侧板220上，所述处理装置274设置在所述底板210上并与所述数据采集板272电性连接。详细地，所述数据采集板272用于采集所述光电转换器256转换后的电信号，并对所述电信号进行信号处理得到累加频谱信号，并将所述累加频谱信号发送给所述处理装置274。所述处理装置274基于所述累加频谱信号计算得到所述探测目标的三维风场分布信息。
可选地，所述处理装置274可以采用现有技术中的fpga+工控机，或者fpga+单片机或者fpga+dsp的组合，在此不作具体限制。
可选地，所述第二侧板230上还可以设置有防雷器件280，所述防雷器件280正常工作时，开关元件是断开的，当雷击浪涌来的时候，开关元件导通，将浪涌电流泄放到大地，从而保护了激光雷达10免受浪涌冲击损坏。
依旧参阅图6，在一种实施方式中，所述安装板240可包括两个，分别为第一安装板242和第二安装板244，所述第一安装板242和所述第二安装板244相对设置在所述顶板250上。
结合图7所示，所述第一安装板242朝向所述第二安装板244的一侧依次设置有光隔离器入口2421、激光放大器入口2422、光衰减器入口2423、光衰减器出口2424，所述第一安装板242远离所述第二安装板244的一侧依次设置有光分束器入口2425、光分束器第一出口2426、光分束器第二出口2427以及光耦合器第一入口2428。所述第二安装板244朝向所述第一安装板242的一侧对应设置有光隔离器入口2441、光环形器入口2442、光环形器出口2443以及回波光出口2444，所述第二安装板244远离所述第一安装板242的一侧对应设置有激光光源出光口2445、激光放大器出口2446、切换光开关入口2447以及光耦合器第二入口2448。
本实施例中，所述激光光源212与所述激光光源出光口2445连接，所述光隔离器分别与所述光隔离器入口和所述光隔离器出口连接，所述光分束器分别与所述光分束器、所述光分束器第一出口2426以及所述光分束器第二出口2427连接，所述激光放大器213分别与所述激光放大器入口2422和所述激光放大器出口2446连接，所述光环形器253分别与所述光环形器入口2442和所述光环形器出口2443连接，所述光开关与所述光开关入口连接，所述光耦合器255与所述光耦合器第一入口2428和所述光耦合器第二入口2448连接，所述光衰减器254与所述光衰减器入口2423和所述光衰减器出口2424连接。
基于上述设计，本实施例通过所述第一安装板242和所述第二安装板244上的各个接口即可实现各个光纤器件之间的连接，使得整体结构更加紧凑轻便，易于运输安装，且维护成本低。
可选地，请参阅图8，所述激光雷达10还可以包括电源和通信装置(图中未示出)，所述底板210上还可以设置有电源连接接口214和通信接口215，所述电源与所述电源连接接口214连接，所述通信装置与所述通信接口连接。
依旧参阅图8，可选地，所述底板210上还可以设置有加强筋216和支撑固定座217，通过设置所述加强筋216可以增强所述底板210的强度，通过设置所述支撑固定座217可以将所述激光雷达10与外部结构固定。
可选地，请参阅图9，所述顶板250靠近所述底板210的一侧还可以设置有温控装置291和加热装置292，所述温控装置291与所述加热装置292电性连接，用于调节所述加热装置292的加热温度，所述加热装置292按照所述加热温度对所述顶板250进行加热，由此，可以使所述激光雷达10的温度满足工作温度要求。
进一步地，本申请实施例还提供一种激光雷达测风系统，所述激光雷达测风系统包括服务器以及与所述服务器通信连接的上述的激光雷达10。
综上所述，本申请实施例提供的激光雷达及激光雷达测风系统。通过将电源控制板和激光光源设置在底板上，光电转换器设置在顶板上，并将激光光源、光分路器、激光放大器、光环形器、激光发射接收装置、光衰减器以及光耦合器分别与安装板上的对应连接接口连接。并由激光光源、光分路器、激光放大器、光环形器、激光发射接收装置、光衰减器、光耦合器、光电转换器以及数据采集处理装置实现对探测目标的探测。本申请结构紧凑轻便，易于运输安装，维护成本低，能够降低探测噪声，同时增加激光光源的可选性，有效降低成本。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。