[发明专利]一种基于接收端光纤色散的高光谱激光雷达系统

说明书

本发明公开了一种基于接收端光纤色散的高光谱激光雷达系统，系统基于接收端光纤色散实现目标高精度测距和宽波段反射光谱特性的高分辨率主动获取。高光谱激光雷达系统包括上位机、激光发射单元、高精度测距单元、回波接收单元和光谱数据获取单元。上位机实现系统整体控制和数据读取。激光发射单元实现所发射激光脉冲光谱段的选择。回波接收单元实现激光回波的收集和分束。高精度测距单元实现目标距离的精确测量。光谱数据获取单元实现目标宽波段反射光谱数据的获取。本发明所述激光雷达系统突破了常规激光雷达只能测量目标距离和目标单一波长反射特性的限制，实现目标宽光谱段反射光谱特性主动高分辨率获取，有效增强了激光雷达的探测能力和探测精度。

技术领域

本发明涉及到激光雷达测量领域，尤其是一种基于接收端光纤色散的高光谱激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是一种新型主动遥感技术。激光雷达通过向待测目标发射短时激光脉冲，测量由目标反射或散射激光脉冲与发射激光脉冲之间的时间差，根据距离与光速和时间差之间的关系得到待测目标与激光雷达之间的距离。此外，现有激光雷达系统采用峰值测量技术或高速数据采集技术，还可以得到由目标反射或散射的激光脉冲的峰值或波形数据，进而采用先进的信号处理方法和标定技术，激光雷达还可以得到目标针对发射激光波长的反射特性。为实现目标三维测量，在激光雷达系统中加入扫描装置或将激光雷达放置于运动平台上，激光雷达可以完成对目标表面的扫描，得到目标表面各照射点与激光雷达之间的距离。进而将距离数据与扫描角数据、激光雷达的位置和姿态数据相融合，通过数据结算可以得到被测目标被照射点在同一坐标系下的坐标数据。进而采用建模与分类方法，可获得目标的数字表面模型和数字高程模型，完成对目标三维结构的测量和目标表面单一波长下的反射特性分布。然而，随着精细化测量需求的提高，要求激光雷达系统不仅能获取目标的三维结构信息和单一波长下的反射特性信息，而且能得到目标的反射光谱特性，实现包含目标三维结构信息和光谱信息的多维信息获取，从而完成目标的精细化测量。本文针对激光雷达精细化测量需求，提出一种基于接收端光纤色散的高光谱激光雷达系统，所述激光雷达系统将激光雷达技术与光纤技术相结合，实现了目标高精度距离信息和宽波段高分辨率光谱信息的获取。

发明内容

本发明公开了一种基于接收端光纤色散的高光谱激光雷达系统，实现目标高精度距离数据和宽波段高分辨率光谱数据的同步获取，目的在于提高激光雷达的测量能力和测量精度。