CN106997050A - 一种扫描式能见度激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扫描式能见度激光雷达，开关电源分别连接处理器、激光器电源、探测器，门控卡，门控卡分别连接激光器、单光子计数卡、探测器和处理器，处理器连接门控卡、单光子计数卡，激光器电源连接激光器，探测器连接单光子计数卡、门控卡；扫描旋转装置连接在激光器和探测器的非光路上的一侧、以带动激光器、扩束器、探测器、望远镜整体转动，或者扫描旋转装置设置在扩束器和望远镜光路上的一侧、在光束射入扫描选择装置的扫描头后使光束旋转。通过对大气颗粒物与激光之间相互作用所产生的后向光散射过程的检测分析，可实现对不均匀大气能见度的准确测量，且测量结果不受团雾、烟尘等天气条件的影响。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达设备技术领域，特别涉及一种扫描式能见度激光雷达。
背景技术
现有技术中，陆地使用的能见度仪主要是透射式和前向散射式，它们都是在假定安装地点周围的气象环境均匀的前提下，“以点带面”地以单点测量值来代表一个广大范围区域的能见度。这种“广大区域均匀气候状态”的假定在现实环境当中基本上是不存在的。因此在不均匀的地理环境条件下或有局地的雨或雪暴的情况下，这类能见度测量仪器的读数极易出现误导，对严重影响航行安全的天气现象无法做出准确、及时的反馈。
发明内容
本发明提供一种扫描式能见度激光雷达，通过对大气颗粒物与激光之间相互作用所产生的后向光散射过程的检测分析，可实现对不均匀大气能见度的准确测量，且测量结果不受团雾、烟尘等天气条件的影响。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种扫描式能见度激光雷达，包括：激光器电源、单光子计数卡、门控卡、处理器、开关电源、扫描旋转装置、激光器和探测器，所述望远镜末端设置有探测器，所述激光器光束发射端设置有扩束器；
所述开关电源分别连接处理器、激光器电源、探测器和门控卡，所述门控卡分别连接所述激光器和单光子计数卡，所述处理器分别连接门控卡和单光子计数卡，所述激光器电源连接所述激光器，所述探测器分别连接所述单光子计数卡和门控卡；
所述扫描旋转装置连接在所述激光器和探测器的非光路上的一侧、以带动所述激光器、扩束器、探测器和望远镜整体转动，或者所述扫描旋转装置设置在所述扩束器和望远镜光路上的一侧、在光束射入所述扫描选择装置的扫描头后使光束旋转。
优选地，所述处理器为嵌入式计算机。
优选地，所述激光器为固体激光器或半导体激光器。
通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：本发明提供的扫描式能见度激光雷达，通过对大气颗粒物与激光之间相互作用所产生的后向光散射过程的检测分析，可实现对不均匀大气能见度的准确测量，且测量结果不受团雾、烟尘等天气条件的影响。可以有效获得整个探测路径中能见度分布的逐段信息，准确预报从安装地点到一定距离范围内云、雾、烟尘等大气环境特征，通过改变扫描方向，还可实时获取各个方向能见度、团雾和气溶胶分布等信息。
附图说明
图1为本发明实施例提供的扫描式能见度激光雷达的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种扫描式能见度激光雷达的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的扫描式能见度激光雷达的应用示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施例。
本发明实施例提供一种扫描式能见度激光雷达，如图1所示，激光器电源、单光子计数卡、门控卡、处理器、开关电源、扫描旋转装置、激光器和探测器，所述望远镜末端设置有探测器，所述激光器光束发射端设置有扩束器；
所述开关电源分别连接处理器、激光器电源、探测器和门控卡，所述门控卡分别连接所述激光器和单光子计数卡，所述处理器分别连接门控卡和单光子计数卡，所述激光器电源连接所述激光器，所述探测器分别连接所述单光子计数卡和门控卡；所述扫描旋转装置连接在所述激光器和探测器的非光路上的一侧、以带动所述激光器、扩束器、探测器和望远镜整体转动。
本发明实施例提供的另一种扫描式能见度激光雷达，如图2所示，激光器电源、单光子计数卡、门控卡、处理器、开关电源、扫描旋转装置、激光器和探测器，所述望远镜末端设置有探测器，所述激光器光束发射端设置有扩束器；所述开关电源分别连接激光器电源和门控卡，所述门控卡分别连接所述激光器和单光子计数卡，所述处理器分别连接门控卡和单光子计数卡，所述激光器电源连接所述激光器，所述探测器分别连接所述单光子计数卡和门控卡，所述扫描旋转装置设置在所述扩束器和望远镜的光路上的一侧、在光束射入所述扫描选择装置的扫描头后使激光光束旋转。该实施例中，扫描旋转装置不带动激光器、扩束器、探测器和望远镜整体旋转，只是对激光器经扩束器扩束后的出射激光束和大气后向散射进入望远镜之前的光束进行转动扫描。
本发明实施例提供的扫描式能见度激光雷达工作过程：
开关电源控制激光器电源的开关，激光器电源为激光器提供电源，激光器发射激光光束，经过扩束用的扩束器后射向大气，激光光束经大气散射后的回波信号通过望远镜接收，并引入探测器，探测器的数据信号接入单光子计数卡。门控卡为激光器、探测器和单光子计数卡提供触发信号，单光子计数卡的数据传输到处理器中。处理器控制本发明实施例提供的扫描式能见度激光雷达的激光光束发射、信号采集探测、以及数据处理和能见度的反演，同时进行信号的处理和结果的形成以及数据的显示。
本发明实施例提供的扫描式能见度激光雷达，采用全固化和模块化结构，可以在无人职守的环境下定时采集和获取能见度分布数据，并自动存储记录。可根据实际环境条件选取合适地点，向需要监测的方向进行扫描监测。另外，如图3所示，本发明实施例提供的扫描式能见度激光雷达通过GSM通讯模块将采集到的数据发送到通讯基站和中心控制室，通讯基站再发送到手机端、以得到手机警示的信息，该扫描式能见度激光雷达可以通过无线通讯网发送到终端电脑或者终端显示器以显示采集到的数据。也可以采取有线方式将采集到的信号发送到终端电脑或者终端显示器以显示采集到的数据。扫描式能见度激光雷达安装于视野开阔位置，扫描角度范围可自行设定。设备供电可接入现有电网(220V，50Hz交流电)，也可通过太阳能、风能或风光互补实现供电。嵌入式无线通讯模块作为可选件配置于扫描式能见度激光雷达控制箱内部，通过GPRS/CDMA无线技术传输数据至终端信息平台，既能实时收集远程监测设备采集的数据，又能对设备进行远程监控、调试与管理。采用GPRS/CDMA无线通讯，具有网络覆盖范围广、传输可靠、组网灵活、建设周期快等优点。软件系统将测量数据结合GIS进行分析，可提供实时准确的扫描区域内团雾预警。
在上述实施例中，优选地，该扫描式能见度激光雷达的处理器为嵌入式计算机，或者其他数据信号处理装置。所述激光器可以为固定激光器、半导体激光器，或者其他形式的激光器。
以上对本发明实施例所提供的一种扫描式能见度激光雷达进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种扫描式能见度激光雷达，其特征在于，包括：激光器电源、单光子计数卡、门控卡、处理器、开关电源、扫描旋转装置、激光器和探测器，所述望远镜末端设置有探测器，所述激光器光束发射端设置有扩束器；
所述开关电源分别连接处理器、激光器电源、探测器和门控卡，所述门控卡分别连接所述激光器和单光子计数卡，所述处理器分别连接门控卡和单光子计数卡，所述激光器电源连接所述激光器，所述探测器分别连接所述单光子计数卡和门控卡；
所述扫描旋转装置连接在所述激光器和探测器的非光路上的一侧、以带动所述激光器、扩束器、探测器和望远镜整体转动，或者所述扫描旋转装置设置在所述扩束器和望远镜光路上的一侧、在光束射入所述扫描选择装置的扫描头后使光束旋转。
2.如权利要求1所述扫描式能见度激光雷达，其特征在于，所述处理器为嵌入式计算机。
3.如权利要求1所述扫描式能见度激光雷达，其特征在于，所述激光器为固体激光器、或半导体激光器。
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