CN215005872U - 一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型本实用新型的目的是提供一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统，在原有单光子激光雷达系统的基础上使其能够全天候工作，能够适应不同背景环境噪声，通过本设计在原有单光子激光雷达系统基础上，增加了通道自适应设计，对波门内的噪声个数进行实时统计，根据环境条件设定合理的阈值，当回波个数超过阈值时，增加光学衰减值大小，当回波个数小于阈值时，减小光学衰减值大小，该种新型单光子激光雷达系统能够很好的在日照强烈条件下完成对目标距离解算，且能够很好的抑制背景光噪声。
Description
技术领域
本实用新型属于激光雷达技术领域，具体涉及一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统。
背景技术
激光雷达系统的测距功能是通过利用光在设备与测量目标之间的飞行时间来计算目标距离的测量系统；假设测量的飞行时间为Δt，那么目标距离R为：
R=C·Δt/2
其中C为光在空气中的飞行速度，C=2.997×108m/s；
其中单光子激光雷达系统具有探测灵敏度高，设备体积小、响应速度快等优点，单光子激光雷达系统包括激光雷达数据处理模块、单光子探测器、背景噪声滤除模块、激光器、用于测量激光器出光时主波信号的主波探测器、发射光学天线、接收光学天线，激光雷达数据处理模块与激光器连接，所述激光器与主波探测器连接，所述主波探测器的信号输出端与单光子探测器的输入端连接，激光器的发射端与发射光学天线的输入端连接，接收光学天线的接收端与背景噪声滤除模块的输入端连接，背景噪声滤除模块的输出端与单光子探测器的输入端连接，单光子探测器的输出端与激光雷达数据处理模块的输入端连接。
单光子激光雷达系统发出激光发射指令，根据命令信号控制激光器发射脉冲信号，脉冲信号经过发射光学天线发射向被测目标，经目标漫反射后的回波信号经接收光学天线接收汇聚到单光子探测器上，单光子探测器进行光电转换，将激光信号转换成电脉冲，电脉冲送到激光雷达数据处理模块中的时间鉴别电路，该电路以激光发射的时间为基准，记录下激光返回信号的时间并进行数字化，该信息送到信息处理器进行存储、计算出目标距离。
单光子探测器虽具有探测灵敏度高，设备体积小、响应速度快等优点，然而由于设备在白天背景光照比较强工作时，背景光辐射导致通道内噪声过多，探测器本身的响应死时间导致无法对目标进行建航，或者目标堙没在噪声信号里，无法完成对目标信号的提取。常用的背景噪声滤除模块一般是通过在接收光学通道增加窄带滤光片滤除空间杂散光干扰噪声，设置一定宽度的引导波门来控制单光子探测器与光学开关，完成对回波信号的时间滤波。但设备需要能够全天候工作，能够适应不同背景环境噪声，比如白天日照环境与夜间黑暗环境。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统，在原有单光子激光雷达系统的基础上使其能够全天候工作，能够适应不同背景环境噪声。
本实用新型解决其技术问题的技术方案为：一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统，包括激光雷达数据处理模块、单光子探测器、背景噪声滤除模块、激光器、用于测量激光器出光时主波信号的主波探测器器、发射光学天线、接收光学天线，激光雷达数据处理模块与激光器连接，所述激光器与主波探测器连接，所述主波探测器的信号输出端与单光子探测器的输入端连接，激光器的发射端与发射光学天线的输入端连接，接收光学天线的接收端与背景噪声滤除模块的输入端连接，背景噪声滤除模块的输出端与单光子探测器的输入端连接，单光子探测器的输出端与激光雷达数据处理模块的输入端连接，其特征在于：还包括用于统计单光子探测器通道中脉冲个数的通道噪声统计模块，可调光衰，所述通道噪声统计模块与激光雷达数据处理模块连接，所述接收光学天线的接收端通过可调光衰与背景噪声滤除模块的输入端连接，所述可调光衰的衰减值通过激光雷达数据处理模块调整，所述通道噪声统计模块统计的通道脉冲个数小于固定阈值Vlow时可调光衰减小衰减值大小，所述通道噪声统计模块统计的通道脉冲个数大于固定阈值Vhigh时可调光衰增大衰减值大小。
所述固定阈值Vlow的取值范围为100-300。
所述固定阈值Vhigh的取值范围为3000-5000。
所述激光器为固体激光器DPL。
本实用新型的有益效果为：通过本设计在原有单光子激光雷达系统基础上，增加了通道自适应设计，对波门内的噪声个数进行实时统计，根据环境条件设定合理的阈值，当回波个数超过阈值时，增加光学衰减值大小，当回波个数小于阈值时，减小光学衰减值大小，该种新型单光子激光雷达系统能够很好的在日照强烈条件下完成对目标距离解算，且能够很好的抑制背景光噪声。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2是未增加可调光衰时的通道数据图。
图3是增加可调光衰后的通道数据图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型包括激光雷达数据处理模块、单光子探测器、背景噪声滤除模块、激光器、用于测量激光器出光时主波信号的主波探测器、发射光学天线、接收光学天线，激光雷达数据处理模块与激光器连接，所述激光器与主波探测器连接，所述主波探测器的信号输出端与单光子探测器的输入端连接，激光器的发射端与发射光学天线的输入端连接，接收光学天线的接收端与背景噪声滤除模块的输入端连接，背景噪声滤除模块的输出端与单光子探测器的输入端连接，单光子探测器的输出端与激光雷达数据处理模块的输入端连接，其特征在于：还包括用于统计单光子探测器通道中脉冲个数的通道噪声统计模块，可调光衰，所述通道噪声统计模块与激光雷达数据处理模块连接，所述接收光学天线的接收端通过可调光衰与背景噪声滤除模块的输入端连接，所述可调光衰的衰减值通过激光雷达数据处理模块调整，所述通道噪声统计模块统计的通道脉冲个数小于固定阈值Vlow时可调光衰减小衰减值大小，所述通道噪声统计模块统计的通道脉冲个数大于固定阈值Vhigh时可调光衰增大衰减值大小。
所述固定阈值Vlow的取值范围为100-300，当低于这个参数时，说明光学衰减值太大或者背景比较暗，此时可以减小光衰减值，增加目标回波能量透过率。。
所述固定阈值Vhigh的取值范围为3000-5000，当高于这个参数，说明光学衰减值比较小，背景比较亮，需要增加光衰减值，减小背景干扰。
所述激光器为固体激光器（diode pumped solid state Laser，DPL），该激光器可实现高重复频率、高峰值功率且单色性好，脉宽窄等优点，有利于提高单光子系统整体性能。
在良好白天天气条件下，将设备对准远距离的静态目标；进行激光测距，并录取数据。对比增加智能调节功能与不增加智能调节功能的数据，分析增加调节功能对系统的影响。
如图2未增加可调光衰时的通道数据（横轴为回波采样点，纵轴为回波距离，此时目标真实距离为5080m）和图3增加可调光衰后的通道数据（横轴为回波采样点，纵轴为回波距离，此时目标真实距离为8850m）对比图可知（系列1为目标），增加可调光衰可以很明显的找到回波位置，回波通道信噪比较高，可以很好的提取回波。
本实用新型通过本设计在原有单光子激光雷达系统基础上，增加了通道自适应设计，对波门内的噪声个数进行实时统计，根据环境条件设定合理的阈值，当回波个数超过阈值时，增加光学衰减值大小，当回波个数小于阈值时，减小光学衰减值大小，该种新型单光子激光雷达系统能够很好的在日照强烈条件下完成对目标距离解算，且能够很好的抑制背景光噪声。
Claims (4)
1.一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统，包括激光雷达数据处理模块、单光子探测器、背景噪声滤除模块、激光器、用于测量激光器出光时主波信号的主波探测器、发射光学天线、接收光学天线，激光雷达数据处理模块与激光器连接，所述激光器与主波探测器连接，所述主波探测器的信号输出端与单光子探测器的输入端连接，激光器的发射端与发射光学天线的输入端连接，接收光学天线的接收端与背景噪声滤除模块的输入端连接，背景噪声滤除模块的输出端与单光子探测器的输入端连接，单光子探测器的输出端与激光雷达数据处理模块的输入端连接，其特征在于：还包括用于统计单光子探测器通道中脉冲个数的通道噪声统计模块，可调光衰，所述通道噪声统计模块与激光雷达数据处理模块连接，所述接收光学天线的接收端通过可调光衰与背景噪声滤除模块的输入端连接，所述可调光衰的衰减值通过激光雷达数据处理模块调整，所述通道噪声统计模块统计的通道脉冲个数小于固定阈值Vlow时可调光衰减小衰减值大小，所述通道噪声统计模块统计的通道脉冲个数大于固定阈值Vhigh时可调光衰增大衰减值大小。
2.根据权利要求1所述的一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统，其特征在于：所述固定阈值Vlow的取值范围为100-300。
3.根据权利要求1所述的一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统，其特征在于：所述固定阈值Vhigh的取值范围为3000-5000。
4.根据权利要求1所述的一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统，其特征在于：所述激光器为固体激光器DPL。
Priority Applications (1)
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| CN202120926033.4U CN215005872U (zh) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 一种适应全天候工作的单光子激光雷达系统 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117214917A (zh) * | 2023-11-09 | 2023-12-12 | 青岛镭测创芯科技有限公司 | 一种激光雷达系统 |
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2021
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