一种大气探测激光雷达的数据标定方法及其装置与流程

本发明涉及激光雷达，具体是一种大气探测激光雷达的数据标定方法及其装置。

背景技术：

1、激光雷达，以激光为光源，通过探测激光与大气互相作用的辐射信号来遥感大气，实时反演大气成分与参数廓线，为了提高激光雷达探测大气的准确性，提高探测精度，需对其进行标定。目前标定激光雷达的主要方法包括比对法和探空气球法，比对法是将激光雷达测量的结果与其他测量设备进行比对，它的标定精度主要受到其它测量设备的绝对测量精度、激光雷达的随机测量误差、对比标定方法等因素的影响，探空气球法受到时间和空间的限制，是一次性的观测手段，受到气象条件和人为因素的影响较大，激光雷达作为一种光学遥感设备，发出的激光光束探测大气时，无法人为在高空进行标定，由于真实大气环境的不确定和未知性，无法验证雷达探测数据的准确性，为此我们提出一种大气探测激光雷达的数据标定方法及其装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大气探测激光雷达的数据标定方法及其装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大气探测激光雷达的数据标定方法，该方法包括以下步骤：

3、s1：激光雷达发出激光光束；

4、s2：激光光束照射到反射镜组上，至少经过一次反射；

5、s3：根据标定激光雷达的类型，将大气样本内充入已浓度的大气样本；

6、s4：将大气样本放置在对应的激光雷达接收区；

7、s5：对比激光雷达得出的测试数据和大气样本的数据；

8、s6：若数据一致，说明激光雷达探测准确，完成校准标定工作；若数据不一致，则需修改激光雷达系统的参数，直至探测数据与大气样本的数据一致，即完成校准标定工作。

9、作为本发明进一步的方案：s1中激光雷达发出的激光光束发散角为α，光斑直径为d1，经过光程φ后，光斑直径为d2，此时满足α＝(d2-d1)/φ。

10、作为本发明进一步的方案：所述反射镜组是距离为l的多组第一反射镜片和第二反射镜片构成，多组第一反射镜片和第二反射镜片相对水平方向的角度为θ，角度θ的取值范围为：0°＜θ＜90，经过一组相对设置的第一反射镜片和第二反射镜片光程为l+l/cosθ，经过n组第一反射镜片和第二反射镜片的光程为n(l+l/cosθ)。

11、作为本发明进一步的方案：所述第一反射镜片和第二反射镜片，先与激光光束接触的第一反射镜片的直径需大于αl+d1，其次与激光光束接触的第二反射镜片的直径需大于α(l+l/cosθ)+d1，n组第一反射镜片的直径需大于α[nl+(n-1)l/cosθ]+d1，n组第二反射镜片的直径需大于αn(l+l/cosθ)+d1。

12、作为本发明进一步的方案：所述激光雷达相对水平方向的角度为γ时，角度γ的取值范围为：0°＜γ＜90，反射镜组是距离为l且面对面平行布置的多组第三反射镜片和第四反射镜片，经过一组第三反射镜片和第四反射镜片的光程为l/sinγ，经过n组第三反射镜片和第四反射镜片的光程为nl/sinγ，先与激光光束接触的第三反射镜片的直径需大于α(l/sinγ)+d1，经过n次与激光光束接触的第三反射镜片或第四反射镜片的直径需大于α(nl/sinγ)+d1。

13、作为本发明进一步的方案：所述激光雷达1相对水平方向的角度为γ时，角度γ的取值范围为：0°＜γ＜90，，反射镜组是距离为l第五反射镜片和第六反射镜片，激光雷达发出的光束每经过一次反射的光程为l/sinγ，经过n次反射的光程为nl/sinγ，经过第n次反射，第五反射镜片和第六反射镜片的直径均需大于α(nl/sinγ)+d1。

14、作为本发明进一步的方案：一种使用前面的方法的装置，包括激光雷达和大气样本，所述激光雷达和大气样本之间设有改变激光光束反射角度的反射镜组，所述反射镜组角度的改变通过调节组进行调节。

15、作为本发明进一步的方案：所述调节组包括第一调节架与第二调节架，所述第一调节架与第二调节架分别与反射镜组内的反射镜片连接。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构新颖，通过雷达发出的光束多次反射后的光程代替激光雷达探测高度，通过反射后的光程代替探测高度的所有方式，这样可以在确定的位置放入大气样本，同时用已知成分和浓度的大气样本代替实际大气环境，直接通过雷达反演的数据和样本数据对比，不再和其他设备的测试数据比对，这样可以准确的标定激光雷达。

技术特征：

1.一种大气探测激光雷达的数据标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的大气探测激光雷达的数据标定方法，其特征在于，s1中激光雷达发出的激光光束发散角为α，光斑直径为d1，经过光程φ后，光斑直径为d2，此时满足α＝(d2-d1)/φ。

3.根据权利要求2所述的大气探测激光雷达的数据标定方法，其特征在于，所述反射镜组是距离为l的多组第一反射镜片和第二反射镜片构成，多组第一反射镜片和第二反射镜片相对水平方向的角度为θ，角度θ的取值范围为：0°＜θ＜90，经过一组相对设置的第一反射镜片和第二反射镜片光程为l+l/cosθ，经过n组第一反射镜片和第二反射镜片的光程为n(l+l/cosθ)。

4.根据权利要求3所述的大气探测激光雷达的数据标定方法，其特征在于，所述第一反射镜片和第二反射镜片，先与激光光束接触的第一反射镜片的直径需大于αl+d1，其次与激光光束接触的第二反射镜片的直径需大于α(l+l/cosθ)+d1，n组第一反射镜片的直径需大于α[nl+(n-1)l/cosθ]+d1，n组第二反射镜片的直径需大于αn(l+l/cosθ)+d1。

5.根据权利要求2所述的大气探测激光雷达的数据标定方法，其特征在于，所述激光雷达相对水平方向的角度为γ时，角度γ的取值范围为：0°＜γ＜90，反射镜组是距离为l且面对面平行布置的多组第三反射镜片和第四反射镜片，经过一组第三反射镜片和第四反射镜片的光程为l/sinγ，经过n组第三反射镜片和第四反射镜片的光程为nl/sinγ，先与激光光束接触的第三反射镜片的直径需大于α(l/sinγ)+d1，经过n次与激光光束接触的第三反射镜片或第四反射镜片的直径需大于α(nl/sinγ)+d1。

6.根据权利要求2所述的大气探测激光雷达的数据标定方法，其特征在于，所述激光雷达相对水平方向的角度为γ时，角度γ的取值范围为：0°＜γ＜90，反射镜组是距离为l第五反射镜片和第六反射镜片，激光雷达发出的光束每经过一次反射的光程为l/sinγ，经过n次反射的光程为nl/sinγ，经过第n次反射，第五反射镜片和第六反射镜片的直径均需大于α(nl/sinγ)+d1。

7.一种使用前面的方法的装置，其特征在于，包括激光雷达和大气样本，所述激光雷达和大气样本之间设有改变激光光束反射角度的反射镜组，所述反射镜组角度的改变通过调节组进行调节。

8.根据权利要求7所述的使用前面的方法的装置，其特征在于，所述调节组包括第一调节架与第二调节架，所述第一调节架与第二调节架分别与反射镜组内的反射镜片连接。

技术总结
本发明公开了一种大气探测激光雷达的数据标定方法及其装置，该方法包括以下步骤：激光雷达发出的激光光束；激光光束照射到反射镜组上，至少经过一次反射；根据标定激光雷达的类型，将大气样本内充入已浓度的大气样本；将大气样本放置在对应的激光雷达接收区；对比激光雷达得出的测试数据和大气样本的数据。本发明结构新颖，通过雷达发出的光束多次反射后的光程代替激光雷达探测高度，通过反射后的光程代替探测高度的所有方式，这样可以在确定的位置放入大气样本，同时用已知成分和浓度的大气样本代替实际大气环境，直接通过雷达反演的数据和样本数据对比，不再和其他设备的测试数据比对，这样可以准确的标定激光雷达。

技术研发人员：庄鹏,谢晨波
受保护的技术使用者：安徽蓝科信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15