一种激光雷达系统的制作方法

本发明涉及激光雷达，特别是涉及一种激光雷达系统。

背景技术：

1、目前，激光雷达系统中，在进行微弱信号（如拉曼信号）的远距离探测时，不仅需要更大的发射激光脉冲能量和接收望远镜口径，还需要灵敏度更高的探测器。一般使用单光子探测模式的光电倍增管进行较长时间的探测。但是单光子探测模式的光电倍增管通常很难兼顾近场信号的正常获取，且白天测量时，由于与信号光谱段相同的太阳背景光强度远大于微弱信号，导致无法进行正常的信号探测。

2、在相关技术方案中，为保证远场信号的有效探测，利用信号分离的形式，使用模拟的探测器与光子计数探测器这两种探测器组合的形式完成相同信号的测量，再根据信号强度的特点进行数据选择与拼接，增加了系统的复杂度与成本，并且两种体制的工作模式并不相同，很难获取到理想的拼接效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种激光雷达系统，可以保证全天时及全路径范围的大气参数测量的准确性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种激光雷达系统，包括：

3、激光器，用于发射脉冲激光；所述脉冲激光传输至大气后产生后向散射回波信号；

4、望远镜，用于接收并聚焦所述后向散射回波信号；

5、衰减调节器，包含多个不同衰减倍数的衰减片，用于对光路路径中的衰减片进行相应切换，以对所述后向散射回波信号能量进行相应衰减；

6、单光子探测器，用于对衰减后的光信号进行探测，产生脉冲信号；

7、数据采集板，与所述激光器电性连接，用于累积采集所述脉冲信号；

8、工控机，与所述衰减调节器和所述数据采集板电性连接，用于全天时控制所述衰减调节器切换对应的衰减片，并对所述数据采集板采集的信号进行处理。

9、第一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，所述工控机，用于在近场信号及白天测量时，控制所述衰减调节器切换为第一衰减倍数的衰减片；在远场信号及夜间测量时，控制所述衰减调节器切换为第二衰减倍数的衰减片；所述第二衰减倍数小于所述第一衰减倍数。

10、另一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，所述工控机，还用于结合背景光的强度，在白天及夜间采用不同的衰减片切换模式控制所述衰减调节器切换对应的衰减片，以在最小切换次数下完成全探测范围的数据采集覆盖。

11、另一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，所述衰减调节器还包含放置各衰减片的转轮切换结构，以及控制所述转轮切换结构转动的旋转驱动器件。

12、另一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，还可以包括：小孔光阑，位于所述望远镜的焦点处且位于所述望远镜和所述衰减调节器之间，用于限制背景光强度。

13、另一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，还可以包括：准直透镜，位于所述小孔光阑和所述衰减调节器之间。

14、另一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，还可以包括：窄带滤波片，位于所述准直透镜和所述衰减调节器之间。

15、另一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，还可以包括：聚焦透镜，位于所述衰减调节器和所述单光子探测器之间。

16、另一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，所述准直透镜、所述窄带滤波片、所述聚焦透镜的中心均处于同一光轴上。

17、另一方面，在本发明实施例提供的上述激光雷达系统中，所述数据采集板与所述激光器之间进行触发信号联动，用于同步数据采集与脉冲发射之间的时序。

18、从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种激光雷达系统，包括：激光器，用于发射脉冲激光；脉冲激光传输至大气后产生后向散射回波信号；望远镜，用于接收并聚焦后向散射回波信号；衰减调节器，包含多个不同衰减倍数的衰减片，用于对光路路径中的衰减片进行相应切换，以对后向散射回波信号能量进行相应衰减；单光子探测器，用于对衰减后的光信号进行探测，产生脉冲信号；数据采集板，与激光器电性连接，用于累积采集脉冲信号；工控机，与衰减调节器和数据采集板电性连接，用于全天时控制衰减调节器切换对应的衰减片，并对数据采集板采集的信号进行处理。

19、本发明的有益效果在于，本发明提供的上述激光雷达系统，使用不同衰减倍数的衰减片配合进行信号衰减，达到匹配信号强度需求的目的，同时使用单一的单光子探测器进行信号探测，不需要进行不同探测模式、不同探测器之间的数据拼接，仅使用同一探测器完成所需数据的采集，结合明确稳定的衰减参数，可以准确地进行数据修正拼接，保证全天时及全路径范围的大气参数测量的准确性，实现不同时段及不同距离的信号探测。

技术特征：

1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述工控机，用于在近场信号及白天测量时，控制所述衰减调节器切换为第一衰减倍数的衰减片；在远场信号及夜间测量时，控制所述衰减调节器切换为第二衰减倍数的衰减片；所述第二衰减倍数小于所述第一衰减倍数。

3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述工控机，还用于结合背景光的强度，在白天及夜间采用不同的衰减片切换模式控制所述衰减调节器切换对应的衰减片，以在最小切换次数下完成全探测范围的数据采集覆盖。

4.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述衰减调节器还包含放置各衰减片的转轮切换结构，以及控制所述转轮切换结构转动的旋转驱动器件。

5.根据权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的激光雷达系统，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的激光雷达系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的激光雷达系统，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的激光雷达系统，其特征在于，所述准直透镜、所述窄带滤波片、所述聚焦透镜的中心均处于同一光轴上。

10.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述数据采集板与所述激光器之间进行触发信号联动，用于同步数据采集与脉冲发射之间的时序。

技术总结
本发明涉及激光雷达技术领域，公开了一种激光雷达系统，包括：激光器，用于发射脉冲激光；脉冲激光传输至大气后产生后向散射回波信号；望远镜，用于接收并聚焦后向散射回波信号；衰减调节器，包含多个不同衰减倍数的衰减片，用于对光路路径中的衰减片进行相应切换；单光子探测器，用于对衰减后的光信号进行探测，产生脉冲信号；数据采集板，与激光器电性连接，用于累积采集脉冲信号；工控机，与衰减调节器和数据采集板电性连接，用于全天时控制衰减调节器切换对应的衰减片，并对数据采集板采集的信号进行处理。这样可以达到匹配信号强度需求的目的，保证全天时及全路径范围的大气参数测量的准确性，实现不同时段及不同距离的信号探测。

技术研发人员：秦胜光,王琪超,李荣忠
受保护的技术使用者：青岛镭测创芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15