CN218445963U - 一种激光雷达走航监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光雷达技术领域，公开了一种激光雷达走航监测系统，包括：车辆载体，其内部具有容置空间；气溶胶激光雷达，设置在所述车辆载体内；承载装置，所述承载装置底端与所述车辆载体的底端连接；所述气溶胶激光雷达通过所述承载装置设置在车辆载体内；光学天窗，设置在所述车辆载体的顶部。本实用新型通过将激光雷达安装在车辆载体内，无需拆卸、安装，可移动到指定监测地点，也可边走边监测，实现对大气气溶胶水平、垂直连续探测，更灵活，适合广泛推广和使用。

Description

一种激光雷达走航监测系统

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体为一种激光雷达走航监测系统。

背景技术

云和气溶胶作为地球辐射收支中重要的影响因子，无论对全球还是区域气候都有着非常显著的影响，同时它们也是目前气候变化研究中的最不确定因素。大气气溶胶是研究大气物理及气候变化的一个非常重要的参数，其吸收、散射及密度分布直接影响地球辐射平衡、大气气候环境变化以及空气质量污染指数。

激光雷达自20世纪60年代发明后得到快速发展和应用，尤其在大气环境探测方面，对垂直高空大气探测和重污染天气颗粒物演变具有很好的效果。

由于目前国内的高能量气溶胶激光雷达都是定点监测。一台仪器只能定点监测一个点位的高空大气环境空气质量的数据，一个城市的固定点有限，不能完全覆盖一个城市的高空中大气环境空气质量的监测。如果点位设置多了，则资金投入也会增加很多。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光雷达走航监测系统，以解决背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种激光雷达走航监测系统，包括：

车辆载体，其内部具有容置空间；

气溶胶激光雷达，设置在所述车辆载体内；

承载装置，所述承载装置底端与所述车辆载体的底端连接；所述气溶胶激光雷达通过所述承载装置设置在车辆载体内；

光学天窗，设置在所述车辆载体的顶部；

照明装置，设置在所述车辆载体内；

温控装置，设置在所述车辆载体内；

配电装置，所述配电装置设置在所述车辆载体内，所述配电装置与激光雷达、照明装置、温控装置电性连接。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述气溶胶激光雷达包括激光发射系统、信号接收系统、光电探测器、采集处理系统、摄像组，

所述激光发射系统包括依次相接的激光器、第一反射镜、第二反射镜、扩束器、导光镜和望远镜；

所述信号接收系统包括依次相接的望远镜、导光镜、第三反射镜、光阑、窄带滤波片和偏振模块以及第四反射镜；

所述光电探测器和摄像组与所述采集处理系统连接。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述采集处理系统包括多通道光子计数模块、同步控制模块、图像采集与处理模块；

所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器；

所述多通道光子计数模块与所述第一光电探测器和第二光电探测器连接，所述摄像组与图像采集与处理模块连接，所述同步控制模块分别与所述激光器、所述多通道光子计数模块和所述图像采集与处理模块连接。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述摄像组由四个摄像机组成。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述车辆载体上设有GPS定位装置。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述光学天窗设置在所述车辆载体的顶壁，且位于所述气溶胶激光雷达的上部，所述光学天窗包括两个倾斜且相互平行的反射镜。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种激光雷达走航监测系统，具备以下有益效果：

1.空间有效性：

激光雷达安装在车辆载体内，无需拆卸、安装，可移动到指定监测地点，也可边走边监测，实现对大气气溶胶水平、垂直连续探测，更灵活；

2.时间有效性：

本装置可对监测区域内近地面大气气溶胶污染扩散情况进行实时在线监测及准确预判；

3.朔源：

本实用新型可识别污染类型、分布、追踪污染物无组织排放、定位污染源位置等；

4.图像显示：

摄像组的应用，可以提供更清晰细腻的图像，能够更好地捕捉大气颗粒物演变细节，实现目标清晰可辨。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一种激光雷达走航监测系统的主视图；

图2为本实用新型一种激光雷达走航监测系统的大气气溶胶激光雷达的结构示意图。

图中：车辆载体1、气溶胶激光雷达2、承载装置3、光学天窗4、照明装置5、温控装置6、配电装置7、GPS定位装置8、激光发射系统20、信号接收系统21、光电探测器22、、第一光电探测器221、第二光电探测器 222、采集处理系统23、摄像组24、激光器201、第一反射镜202、第二反射镜203、扩束器204、导光镜205、望远镜206、第三反射镜211、光阑 212、窄带滤波片213、偏振模块214、第四反射镜215、图像采集与处理模块231、同步控制模块232、多通道光子计数模块233。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种激光雷达走航监测系统做进一步详细的描述。

如图1-图2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种激光雷达走航监测系统，包括：

车辆载体1，其内部具有容置空间；

气溶胶激光雷达2，设置在所述车辆载体1内；

承载装置3，所述承载装置底端与所述车辆载体1的底端连接；所述气溶胶激光雷达2通过所述承载装置3设置在车辆载体1内；

光学天窗4，设置在所述车辆载体1的顶部；

照明装置5，设置在所述车辆载体1内；

温控装置6，设置在所述车辆载体1内，温控装置6为空调，可以使激光雷达在工作时处于适宜温度范围；

车内或者激光雷达内部还可以装有温度传感器和湿度传感器，通过温、湿度传感器，可以实时监测雷达车内部的温湿度数据，必要时及时开启空调的控温、控湿功能，使探测激光雷达工作在一个合适的环境中；

配电装置7，所述配电装置设置在所述车辆载体1内，所述配电装置7 与激光雷达2、照明装置5、温控装置6电性连接，为激光雷达2、照明装置 5、温控装置6供电。

所述气溶胶激光雷达2包括激光发射系统20、信号接收系统21、光电探测器22、采集处理系统23、摄像组24，

所述激光发射系统20包括依次相接(通过光路相接)的激光器201、第一反射镜202、第二反射镜203、扩束器204、导光镜205和望远镜206，激光器(采用532nm的偏振脉冲激光器)出射的激光经过反射镜的反射和扩束器的扩束，通过导光镜的中心孔进入望远镜，然后发射到大气中，在大气中出射的散射光波与大气中的分子和气溶胶等发生作用，有些被吸收，有些被散射，大气后向散射部分被雷达望远镜206所接收；

所述信号接收系统21包括依次相接(通过光路相接)的望远镜206、导光镜205、第三反射镜211、光阑212、窄带滤波片213和偏振模块214以及第四反射镜215，望远镜206接收的信号通过导光镜205、第三反射镜211、光阑212、窄带滤波片213传递给偏振模块214，由于偏振光对球形粒子与非球形粒子的散射特性存在差异，偏振模块214将散射信号分成不同偏振方向的两路，即偏振模块214分光得到的不同偏振方向的两路光进入到光电探测器23进行光信号放大并转换为电信号；

所述光电探测器22和摄像组24与所述采集处理系统23连接。

所述采集处理系统23包括多通道光子计数模块233、同步控制模块 232、图像采集与处理模块231；

所述光电探测器22包括第一光电探测器221和第二光电探测器222，经过偏振模块214分光得到的不同偏振方向的两路光分别进入到第一光电探测器221和第二光电探测器222；

所述多通道光子计数模块233与所述第一光电探测器221和第二光电探测器222连接，所述摄像组24与图像采集与处理模块231连接，所述同步控制模块232分别与所述激光器201、所述多通道光子计数模块233和所述图像采集与处理模块231连接，光电探测器22采集到的电信号发送到多通道光子计数模块233中，同步控制模块232通过激光雷达同步触发信号控制摄像组24同步采集图像，并通过图像采集与处理模块231(利用图像融合和图像拼接技术将采集到的图像进行无缝衔接处理)对图像进行处理，获得高分辨率、宽视场的清晰图像。

所述摄像组24由四个摄像机组成。

所述车辆载体1上设有GPS定位装置8，实时监测雷达车的位置并记录，本实施例的定位装置选用北斗GPS定位定向板卡，其单点定位精度达到 2m，定向精度为0.2°，可以根据此GPS提供的信息结合GIS地理信息系统重构出雷达车的运行轨迹。

所述光学天窗4设置在所述车辆载体1的顶壁，且位于所述气溶胶激光雷达2的上部，所述光学天窗4包括两个倾斜且相互平行的反射镜，通过调节反射镜可减少外部光照的影响，且适于所述激光雷达2激光束的穿过。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种激光雷达走航监测系统，其特征在于：包括：

车辆载体(1)，其内部具有容置空间；

气溶胶激光雷达(2)，设置在所述车辆载体(1)内；

承载装置(3)，所述承载装置底端与所述车辆载体(1)的底端连接；所述气溶胶激光雷达(2)通过所述承载装置(3)设置在车辆载体(1)内；

光学天窗(4)，设置在所述车辆载体(1)的顶部；

照明装置(5)，设置在所述车辆载体(1)内；

温控装置(6)，设置在所述车辆载体(1)内；

配电装置(7)，所述配电装置设置在所述车辆载体(1)内，所述配电装置(7)与激光雷达(2)、照明装置(5)、温控装置(6)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达走航监测系统，其特征在于：所述气溶胶激光雷达(2)包括激光发射系统(20)、信号接收系统(21)、光电探测器(22)、采集处理系统(23)、摄像组(24)，

所述激光发射系统(20)包括依次相接的激光器(201)、第一反射镜(202)、第二反射镜(203)、扩束器(204)、导光镜(205)和望远镜(206)；

所述信号接收系统(21)包括依次相接的望远镜(206)、导光镜(205)、第三反射镜(211)、光阑(212)、窄带滤波片(213)和偏振模块(214)以及第四反射镜(215)；

所述光电探测器(22)和摄像组(24)与所述采集处理系统(23)连接。

3.根据权利要求2所述的一种激光雷达走航监测系统，其特征在于：所述采集处理系统(23)包括多通道光子计数模块(233)、同步控制模块(232)、图像采集与处理模块(231)；

所述光电探测器(22)包括第一光电探测器(221)和第二光电探测器(222)；

所述多通道光子计数模块(233)与所述第一光电探测器(221)和第二光电探测器(222)连接，所述摄像组(24)与图像采集与处理模块(231)连接，所述同步控制模块(232)分别与所述激光器(201)、所述多通道光子计数模块(233)和所述图像采集与处理模块(231)连接。

4.根据权利要求3所述的一种激光雷达走航监测系统，其特征在于：所述摄像组(24)由四个摄像机组成。

5.根据权利要求1所述的一种激光雷达走航监测系统，其特征在于：所述车辆载体(1)上设有GPS定位装置(8)。

6.根据权利要求1所述的一种激光雷达走航监测系统，其特征在于：所述光学天窗(4)设置在所述车辆载体(1)的顶壁，且位于所述气溶胶激光雷达(2)的上部，所述光学天窗(4)包括两个倾斜且相互平行的反射镜。

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