本發(fā)明涉及激光雷達(dá)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種激光雷達(dá)裝置與激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。激光雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束)，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。

現(xiàn)有技術(shù)中的激光雷達(dá)，由于采用高能量激光器、大口徑天文望遠(yuǎn)鏡及其相關(guān)回波信號(hào)采集設(shè)備等，并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致體積大、重量較大、不方便移動(dòng)的問(wèn)題，從而造成激光雷達(dá)只能定點(diǎn)固定觀測(cè)，無(wú)法開(kāi)展多點(diǎn)、大范圍監(jiān)測(cè)大氣污染。此外，由于成本高、儀器操作復(fù)雜等問(wèn)題，無(wú)法滿足激光雷達(dá)在大氣污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種激光雷達(dá)裝置與激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)，其旨在改善上述的問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種激光雷達(dá)裝置，所述激光雷達(dá)裝置包括微脈沖激光器、光偏振處理裝置、望遠(yuǎn)鏡、窄帶濾光片以及光電探測(cè)器，

所述微脈沖激光器用于產(chǎn)生并發(fā)出脈沖激光入射進(jìn)光偏振處理裝置，所述光偏振處理裝置用于改變脈沖激光的偏振態(tài)并將脈沖激光由線偏振狀態(tài)變?yōu)閳A偏振狀態(tài)，輸入所述望遠(yuǎn)鏡；

所述望遠(yuǎn)鏡用于將脈沖激光發(fā)出并擴(kuò)大脈沖激光的直徑并減小脈沖激光的發(fā)散角，以及用于接收被探測(cè)目標(biāo)散射回的回波信號(hào)輸入所述光偏振處理裝置；

所述光偏振處理裝置還用于將回波信號(hào)由圓偏振態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振狀態(tài)并輸入所述窄帶濾光片，所述窄帶濾光片用于提取回波信號(hào)所在波段或擬探測(cè)參量的波長(zhǎng)以及消除背景信號(hào)并輸入光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器用于將回波信號(hào)從光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)出。

進(jìn)一步地，所述釔鋁石榴石激光器或紅寶石激光器或釹玻璃激光器或氮分子激光器或準(zhǔn)分子激光器。

進(jìn)一步地，所述望遠(yuǎn)鏡為反射式望遠(yuǎn)鏡。

進(jìn)一步地，所述光偏振處理裝置包括第一雙折射單晶薄片、偏振分光晶體、第二雙折射單晶薄片，

所述第一雙折射單晶薄片用于接收所述微脈沖激光器入射的脈沖激光并改變發(fā)射激光的偏振態(tài)，以使光脈沖的偏振方向與所述偏振分光晶體的偏振方向一致，

所述偏振分光晶體用于對(duì)脈沖激光進(jìn)行偏振分離并入射至第二雙折射單晶薄片；

所述第二雙折射單晶薄片用于將脈沖激光由線偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振狀態(tài)，并入射至所述望遠(yuǎn)鏡。

進(jìn)一步地，所述第一雙折射單晶薄片為半波片，所述第二雙折射單晶薄片為四分之一波片。

進(jìn)一步地，所述激光雷達(dá)裝置還包括光隔離器，所述光隔離器用于隔離回波信號(hào)反射回所述微脈沖激光器。

進(jìn)一步地，所述激光雷達(dá)裝置還包括光闌，所述光闌用于接收所述窄帶濾光片入射回波信號(hào)，以確定激光雷達(dá)裝置的接收視場(chǎng)角，并將回波信號(hào)入射至所述光電探測(cè)器。

進(jìn)一步地，所述光電探測(cè)器為光電倍增管或半導(dǎo)體光電二極管或雪崩光電二極管。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)，包括智能終端、雷達(dá)信號(hào)采集卡以及上述的激光雷達(dá)裝置，所述激光雷達(dá)裝置、所述雷達(dá)信號(hào)采集卡以及所述智能終端之間建立通信連接，所述雷達(dá)信號(hào)采集卡用于接收所述光電探測(cè)器發(fā)送的電信號(hào)并電信號(hào)發(fā)送至所述智能終端，所述智能終端用于將所述電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。

進(jìn)一步地，所述激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)還包括支撐架、控制電路板與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述激光雷達(dá)裝置、所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝于所述支撐架，所述控制電路板布置有控制器、無(wú)線通信模塊，所述控制器分別與所述無(wú)線通信模塊、兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接，所述控制器用于通過(guò)所述無(wú)線通信模塊接收所述智能終端發(fā)送角度轉(zhuǎn)動(dòng)指令，并依據(jù)所述角度轉(zhuǎn)動(dòng)指令控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述激光雷達(dá)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明提供的一種激光雷達(dá)裝置與激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)的有益效果是：通過(guò)將激光發(fā)生器設(shè)置為微脈沖激光器，微脈沖激光器具備體積小，成本低的特點(diǎn)，再者通過(guò)對(duì)激光雷達(dá)裝置的微脈沖激光器、光偏振處理裝置、望遠(yuǎn)鏡、窄帶濾光片以及光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)布局，簡(jiǎn)化了激光雷達(dá)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步減小了激光雷達(dá)裝置的體積和重量，并節(jié)省了成本，輕巧便捷，易于攜帶。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光雷達(dá)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的支撐架與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的位置關(guān)系示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)的電路連接框圖。

圖標(biāo)：101-微脈沖激光器；102-光隔離器；103-光偏振處理裝置；104-第一雙折射單晶薄片；105-偏振分光晶體；106-第二雙折射單晶薄片；107-望遠(yuǎn)鏡；108-窄帶濾光片；109-光闌；110-光電探測(cè)器；111-雷達(dá)信號(hào)采集卡；112-智能終端；113-支撐架；114-控制器；115-無(wú)線通信模塊；116-驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常理解的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例一

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例提供了一種激光雷達(dá)裝置，激光雷達(dá)裝置包括微脈沖激光器101、光隔離器102、光偏振處理裝置103、望遠(yuǎn)鏡107、窄帶濾光片108、光闌109以及光電探測(cè)器110。

微脈沖激光器101用于產(chǎn)生并發(fā)出脈沖激光入射進(jìn)光隔離器102再輸入光偏振處理裝置103。

本實(shí)施例中，微脈沖激光器101可以采用釔鋁石榴石激光器或紅寶石激光器或釹玻璃激光器或氮分子激光器或準(zhǔn)分子激光器，在此不作限定。光隔離器102用于隔離回波信號(hào)反射回微脈沖激光器101，從而避免了回波信號(hào)對(duì)微脈沖激光器101造成損傷。其中，光隔離器102是一種只允許單向光通過(guò)的無(wú)源光器件，其工作原理是基于法拉第旋轉(zhuǎn)的非互易性，通過(guò)光纖回波反射的光能夠被光隔離器102很好的隔離。

光偏振處理裝置103用于改變脈沖激光的偏振態(tài)并將脈沖激光由線偏振狀態(tài)變?yōu)閳A偏振狀態(tài)，輸入望遠(yuǎn)鏡107。

本實(shí)施例中，光偏振處理裝置103包括但不限于第一雙折射單晶薄片104、偏振分光晶體105、第二雙折射單晶薄片106。

第一雙折射單晶薄片104用于接收微脈沖激光器101入射的脈沖激光并改變發(fā)射激光的偏振態(tài)，以使光脈沖的偏振方向與偏振分光晶體105的偏振方向一致。

通過(guò)控制光脈沖的偏振方向與偏振分光晶體105的偏振方向一致，從而保證脈沖激光完全通過(guò)偏振分光晶體105進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡107。本實(shí)施例中，第一雙折射單晶薄片104采用半波片，一定厚度的雙折射晶體，當(dāng)法向入射的光透過(guò)時(shí)，尋常光(o光)和非常光(e光)之間的相位差等于π或其奇數(shù)倍，這樣的晶片稱為二分之一波片，即半波片。

偏振分光晶體105用于對(duì)脈沖激光進(jìn)行偏振分離并入射至第二雙折射單晶薄片106。

本實(shí)施例中，偏振分光晶體105是通過(guò)在直角棱鏡的斜面鍍制多層膜結(jié)構(gòu)，然后膠合成一個(gè)立方體結(jié)構(gòu)，利用光線以布魯斯特角入射時(shí)p偏振光透射率為1而s偏振光透射率小于1的性質(zhì)，在光線以布魯斯特角多次通過(guò)多層膜結(jié)構(gòu)以后，達(dá)到使的p偏振分量完全透過(guò)，而絕大部分s偏振分量反射(至少90％以上)的一種光學(xué)元件。

第二雙折射單晶薄片106用于將脈沖激光由線偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振狀態(tài)，并入射至望遠(yuǎn)鏡107。

本實(shí)施例中，第二雙折射單晶薄片106采用四分之一波片。當(dāng)光法向入射透過(guò)時(shí)，尋常光(o光)和非常光(e光)之間的位相差等于π/2或其奇數(shù)倍，這樣的晶片稱為四分之一波片。

望遠(yuǎn)鏡107用于將脈沖激光發(fā)出并擴(kuò)大脈沖激光的直徑并減小脈沖激光的發(fā)散角，以及用于接收被探測(cè)目標(biāo)散射回的回波信號(hào)輸入光偏振處理裝置103。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，望遠(yuǎn)鏡107采用反射式望遠(yuǎn)鏡，例如，卡塞格林望遠(yuǎn)鏡。反射式望遠(yuǎn)鏡具有體積小，成本低的特點(diǎn)，從而使得組裝而成的激光雷達(dá)裝置便于攜帶鏡具有體積小，成本低的特點(diǎn)，從而使得組裝而成的激光雷達(dá)裝置便于攜帶。

光偏振處理裝置103還用于將回波信號(hào)由圓偏振態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振狀態(tài)并輸入窄帶濾光片108，窄帶濾光片108用于提取回波信號(hào)所在波段或擬探測(cè)參量的波長(zhǎng)以及消除背景信號(hào)并輸入光闌109，光闌109用于接收窄帶濾光片108入射回波信號(hào)，以確定激光雷達(dá)裝置的接收視場(chǎng)角，從而減少背景信號(hào)和其它雜亂信號(hào)對(duì)回波信號(hào)的影響，從而提高信噪比，最后將回波信號(hào)入射至光電探測(cè)器110。

其中，窄帶濾光片108是指在特定的波段允許光信號(hào)通過(guò)，而偏離這個(gè)波段以外的兩側(cè)光信號(hào)被阻止的光學(xué)元件，窄帶濾光片108的通帶相對(duì)來(lái)說(shuō)比較窄，一般為中心波長(zhǎng)值的5％以下；光闌109是光具組件中光學(xué)元件的邊緣、框架或特別設(shè)置的帶孔屏障，大小由透鏡框和其他金屬框決定，即為光闌109。

光電探測(cè)器110，光電探測(cè)器110用于將回波信號(hào)從光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)出。

本實(shí)施例中，光電探測(cè)器110可以采用光電倍增管或半導(dǎo)體光電二極管或雪崩光電二極管，在此并不做限制。

第二實(shí)施例

請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)，包括智能終端112、雷達(dá)信號(hào)采集卡111以及實(shí)施例一的激光雷達(dá)裝置。激光雷達(dá)裝置、雷達(dá)信號(hào)采集卡111以及智能終端112之間建立通信連接，雷達(dá)信號(hào)采集卡111用于接收光電探測(cè)器110發(fā)送的電信號(hào)并電信號(hào)發(fā)送至智能終端112，智能終端112用于將電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。

進(jìn)一步地，激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)還包括支撐架113、控制電路板與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)116，如圖3所示，激光雷達(dá)裝置、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)116均安裝于支撐架113，本實(shí)施例中，支撐架113采用三腳架，三腳架用于固定激光雷達(dá)裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)三腳架的高度與角度使得可自由觀測(cè)。如圖4所示，控制電路板布置有控制器114、無(wú)線通信模塊115，控制器114分別與無(wú)線通信模塊115、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)116電連接，控制器114用于通過(guò)無(wú)線通信模塊115接收智能終端112發(fā)送角度轉(zhuǎn)動(dòng)指令，并依據(jù)所述角度轉(zhuǎn)動(dòng)指令控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)116驅(qū)動(dòng)所述激光雷達(dá)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)。

具體地，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)116可分別控制激光雷達(dá)裝置的水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)，通過(guò)智能終端112發(fā)送操作指令至控制器114，從而控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)116控制激光雷達(dá)可任意角度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)觀測(cè)。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種激光雷達(dá)裝置與激光雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)將激光發(fā)生器設(shè)置為微脈沖激光器，微脈沖激光器具備體積小，成本低的特點(diǎn)，同時(shí)將望遠(yuǎn)鏡采用反射式望遠(yuǎn)鏡，反射式望遠(yuǎn)鏡也具有體積小，成本低的特點(diǎn)，從而使得組裝而成的激光雷達(dá)裝置便于攜帶，再者通過(guò)對(duì)激光雷達(dá)裝置的微脈沖激光器、光偏振處理裝置、望遠(yuǎn)鏡、窄帶濾光片以及光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)布局，簡(jiǎn)化了激光雷達(dá)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步減小了激光雷達(dá)裝置的體積和重量，并節(jié)省了成本，輕巧便捷，易于攜帶。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。