[发明专利]一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴校准装置及标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光雷达校准的技术领域，具体涉及一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪校准装置及标定方法。

背景技术

激光雷达是采用激光器作为发射光源和结合光电探测技术手段的主动遥测设备，是激光技术与现代光电探测技术相结合的先进探测手段。激光雷达主要包括激光光源发射单元、接收望远镜和多波长信号分光单元、数据控制采集单元。激光雷达具有高时空分辨率、实时性、无人值守式等特点，在环境污染监测、气溶胶时空分布测量、气候以及天气现象研究中有着广泛应用。

激光雷达系统光路校准是激光雷达获取有效信号的关键一环，激光雷达系统光路校准方法和校准精度直接影响到激光雷达回波信号信噪比和信号质量，并最终决定了待测污染物廓线反演精度。实现激光雷达的标准化和产业化也要求必须建立一种可控精度高的激光雷达光路校准方法。激光雷达光路校准主要包括拉曼光源光路校准、接收望远镜光轴校准、光栅光谱仪光路校准以及接收望远镜和光栅光谱仪同光轴校准。其中，接收望远镜和光栅光谱仪同光轴校准是在接收望远镜光轴校准和光栅光谱光路校准基础上进行的，将接收望远镜和光栅光谱仪两个部件之间的光轴进行校准，使两个部件具有同光轴，从而保证激光雷达回波信号有效接收。现阶段，激光雷达接收望远镜和光栅光谱仪同光轴校准主要在机械上保证光路同轴的基础上，通过角反射器将多波长拉曼光源的光束直接导入接收望远镜中，利用多波长拉曼光源的光束进行接收望远镜与光栅光谱仪同光轴的调试。该方法能够有效地利用激光雷达发射光路的平行光源，但是由于该平行光源光斑直径只有20mm，光斑直径过小，并且只能保证发射光路的平行光源垂直入射接收望远镜，不能使得入射光斑位于接收望远镜的中心，因此在光栅光谱仪的高反射准直镜上面形成的光斑也不在镜面的中心，需要多次移动角反射器从而确定接收望远镜与光栅光谱仪的相对位置进行校准，该方法操作复杂，可控性和调试精度较差，急需发展一种激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴校准装置及标定方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，具体是涉及将平行光源与激光雷达后继光路相组合，建立激光雷达后继光路光轴校准装置，利用大面元的平行光源调节激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪的相对位置，实现激光雷达后继光路光轴校准。以可同时发射呈现对称分布三束平行光的平行光源为校准光源，通过调试激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪之间的相对位置，实现激光雷达接收望远镜与光栅光谱仪同光轴校准，该方法操作简单，可控性强，精度高，保证了激光雷达回波信号的有效接收。