[发明专利]双轴激光遥感仪器地面检测定标系统及检测定标方法

说明书

技术领域

本发明属于激光主动遥感探测领域，涉及双轴激光遥感仪器地面检测定标系统，还涉及该系统对主被动激光遥感仪器的系统参数-探测能力、远场光束质量分布、系统几何结构因子进行检测与标定的方法。

背景技术

自激光诞生以来，激光科学技术迅猛发展。激光遥感仪器作为一种主动遥感探测技术已广泛应用于星球测量、空中目标检测、激光大气传输、全球气候预测、气溶胶辐射效应及大气环境等研究领域。激光遥感系统的工作原理是由激光器发出的激光束脉冲进入大气，由望远镜接收激光束与大气或被照射物体作用后产生的散射回波信号，并经光学分光处理和光电检测系统转换后，输入信息处理设备(多为计算机)进行数据反演处理，以期获得距离、光谱、图像等信息。

随着激光遥感仪器应用范围的扩大和应用需求的提高，人们对系统的探测能力及系统稳定性要求也越来越高，这也对遥感系统的地面定标及测试性能提出了更高的要求。激光遥感仪器的探测能力指标主要包括系统探测精度、准确度、探测范围(最大测程、最小测程)、测距分辨率和探测概率(虚警率、漏警率)。除了探测能力，激光探测系统还有很多性能参数需要标定和测试，这些参数包括激光能量、激光脉宽、重复频率、激光发散角、激光远场分布、系统延迟常数、系统最小探测灵敏度、接收视场角、光轴配准度。在这些需要精确标定和测试的参数中，除了与激光特性相关的参数已有统一的测试方法之外，其它的系统参数目前尚无标准的商业器件或相关装置对其精确标定，这给仪器探测性能的标定带来了困扰。而且同一台仪器在经历不同状态变化后，其性能参数会发生变化，特别是系统的几何结构因子，几何结构因子的变化将直接影响到系统的探测能力。这就要求能有标准的仪器或设备能对其进行测试，并及时标定出变化情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种双轴激光遥感仪器地面检测与标定系统，以便于能对激光遥感仪器的系统性能和仪器参数进行系统化、定量化的检测与标定。

本发明的另一个目的是提供上述系统对主被动激光遥感仪器的探测能力、远场光束质量分布和系统几何结构因子进行高精度的检测与标定的方法。

本发明所采用的技术方案为，双轴激光遥感仪器地面检测与定标系统，包括模拟回波发生器、二维移动平台、大口径长焦距平行光管和光束质量分析仪；大口径长焦距平行光管的一侧设置有分束镜和角锥棱镜，大口径长焦距平行光管的另一侧设置有全反镜；模拟回波发生器由光电转换器、延时器、光纤输出激光器、光纤和电控光纤衰减器组成；光电转换器和延时器位于分束镜与光纤输出激光器之间，分束镜用于将由被测激光遥感仪器发出的脉冲激光分为两部分，并将其中一部分脉冲激光反射给光电转换器；光电转换器用于将由分束镜反射的脉冲激光转换为电信号；延时器用于电信号的延时；光纤输出激光器用于将被延时后的电信号触发后输出脉冲激光，光纤输出激光器与光纤的一端连接，光纤的另一端位于大口径长焦距平行光管的另一侧，光纤另一端的端口位于大口径长焦距平行光管的焦平面上，并且固定在二维移动平台上；电控光纤衰减器设置在光纤上；光束质量分析仪的光敏面放置在大口径长焦距平行光管被全反镜反射的焦平面上。

本发明所采用的另一个技术方案为，利用上述双轴激光遥感仪器地面检测与定标系统获得被测激光遥感仪器探测能力的方法，包括以下操作步骤：

步骤1：被测激光遥感仪器发出脉冲激光，脉冲激光经过分束镜被分为两部分；

步骤2：其中一部分脉冲激光经过大口径长焦距平行光管折射后进入全反镜，由全反镜反射后进入光束质量分析仪光敏面上，形成发射激光光斑，光束质量分析仪采集该发射激光光斑获取被测激光遥感仪器的远场光束质量分布；

步骤3：另一部分脉冲激光经过分束镜的反射进入光电转换器转换为电信号，再经过延时器的延时后触发光纤输出激光器，光纤输出激光器通过光纤由光纤的另一端输出经过电控光纤衰减器衰减后的脉冲激光，脉冲激光经过大口径长焦距平行光管变为平行光，其中一部分平行光经过角锥棱镜的180°反射后再通过大口径长焦距平行光管的透射和全反镜的反射后射向光束质量分析仪的光敏面上，形成模拟回波光斑；而另一部分平行光作为远距离的模拟回波进入被测激光遥感仪器并给出输出信号；

步骤4：通过光束质量分析仪比较发射激光光斑和模拟回波光斑的位置，调整被测激光遥感仪器和激光遥感仪器地面检测与定标系统的相对位置，使得发射激光光斑和模拟回波光斑在光束质量分析仪上重合，实现被测激光遥感仪器与激光遥感仪器地面检测与定标系统的光路对接；