[发明专利]三维偏振成像激光雷达遥感器

说明书

【技术领域】

本发明是一种三维偏振成像激光雷达遥感器，它主要利用激光偏振成像测量技术、激光测距技术、GPS定位测量技术、姿态测量技术以及数据集成与处理技术相结合为有机整体，实现三维偏振成像激光雷达遥感器。

【背景技术】

目前已经有多种激光雷达遥感技术，如应用于大气遥感、水文遥感、地表特征研究、痕量气体探测等领域的基于激光脉冲的飞行时间编码、激光回波强度编码以及激光回波波形编码的单一波长的激光雷达遥感技术，最近几年国际上又开展了偏振成像激光雷达遥感技术的研究，以扩展传统的激光雷达遥感技术在植被分类遥感、农作物产量评估遥感以及军事遥感的某些应用方面的功能，特别是最近几年国际上最新研制的偏振成像激光雷达遥感器倍受重视，技术最先进的要数美国的双波长偏振成像遥感器，但该遥感器系统采用折射和透射光学系统设计方法，不仅存在系统复杂、体积大、重量重、工艺复杂难以制造等缺点，而且需两个激光器、折射投射光学系统的光能损耗大、难以航空航天远距离遥感。因此，设计系统简单、体积小、重量轻、光能损耗小、能够实现三维偏振光信息成像的遥感器是新型偏振成像遥感器发展的关键。

【发明内容】

本发明是一种新型三维偏振成像激光雷达遥感器。它巧妙地将偏振分光、倍频、光机扫描和反射光学系统结合为一体，充分利用激光测距技术、GPS定位技术、遥感器姿态测量技术以及偏振光信息测量技术，并将这几种技术以及这些技术所获取的数据进行有机集成和处理，能够实现基于航空或航天平台的三维偏振成像激光雷达遥感器。

本发明提供的一种三维偏振成像激光雷达遥感器采用以下技术方案：

该三维偏振成像激光雷达遥感器，包括三维偏振信息成像的激光雷达光机结构装置、偏振光产生装置、偏振光和测距脉冲发射装置、目标散射的偏振光和测距脉冲接收和数据记录装置、目标三维面形数据的产生装置和方法、目标散射的偏振图像数据与三维面形数据集成与处理方法。其特征在于，所述三维偏振信息成像的激光雷达光机结构装置是由激光测距仪和偏振信息产生、发射与探测装置组成一体的同一套光机系统，所述偏振光产生与发射装置包括激光器、偏振光束分离器、倍频晶体、光学部分反射镜、滤光片、转动波片、转折棱镜、准直透镜、扩束透镜系统、扫描反射镜及其光机结构、光学码盘和驱动电机，所述目标散射的偏振光接收和数据记录装置包括扫描反射镜、卡塞格仑望远镜、偏振片、转动波片、光电探测器、分色片、电荷耦合器件(CCD)、计算机，所述目标三维面形数据的产生装置和方法包括激光测距仪装置及其数据产生、GPS装置及其定位数据产生、遥感器姿态测量装置及其数据产生，所述目标散射的偏振图像数据与三维面形数据集成与处理方法包括激光测距数据与GPS定位数据和姿态数据的集成及其目标面形的解算方法、三维面形数据与偏振成像数据的融合处理方法。本发明能够准实时获取被探测目标散射的偏振信息的三维图像。