[发明专利]基于微脉冲激光雷达测量云高的同轴光学系统

说明书

本发明公开了一种基于微脉冲激光雷达测量云高的同轴光学系统，包括：出射光源、准直镜、接收反射镜、主发射接收透镜、小孔光阑、滤波片和光探测器；接收反射镜倾斜45°放置，且接收反射镜上设有透射区域和反射区域；出射光源发出的出射光依次经过准直镜和小孔光阑照射至透射区域，透射区域将出射光透射至主发射接收透镜上，主发射接收透镜将出射光照射至天空云体；出射光照射到云体发生米散射，主发射接收透镜接收由云体反射回来的回波信号，回波信号通过反射区域反射至滤波片进行滤波处理，并入射至光探测器，有效提高了激光雷达光学系统的测量精度。

技术领域

本发明涉及天气探测技术领域，更具体的说是涉及一种基于微脉冲激光雷达测量云高的同轴光学系统。

背景技术

云高是云底到地面的垂直距离，是云物理特性研究的主要内容，在现代军事行动中，如：侦查预警、空中作战、空降垂直登录等方面起到了重要的作用。因此，获取云底高信息已成为云物理研究和军事气象保障的重要方面。

在当前气象要素观测自动化的发展要求下，利用自动化程度高、可连续测量的云高仪来代替人工目测已成为一种趋势。目前常用的自动云底高度测量方法有激光测云仪和红外辐射测云仪，但云底辐射亮温受到气溶胶、水汽和云体密实程度等因素影响，造成算法复杂，并且测量误差较大。如何提高云底高度测量能力是气象探测领域面临的重要课题。

此外，在实际应用中，按不同结构可分为同轴激光雷达，以及非同轴激光雷达。以非同轴激光雷达为例，通过发射系统向目标物体发射激光信号，并通过接收系统接收目标物体返回的激光回波信号，通过计算调制激光发射信号和返回的激光回波信号的时间差，得到光程，进而得到目标物体的距离，实现激光测距。但是，目前非同轴激光雷达在进行激光测距时，由于发射系统与接收系统非同轴设置，因此，近距离的目标物体反射回来的激光回波信号的偏折角度就越大，此时经主接收透镜聚焦后，激光回波信号会聚焦在偏离光电探测器的一个位置，因此，无法测量其距离，造成较大的雷达测量盲区。

因此，如何实现对云高的精确测量是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于微脉冲激光雷达测量云高的同轴光学系统，解决了现有云高测量结果不精确，受环境影响较大等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于微脉冲激光雷达测量云高的同轴光学系统，包括：出射光源、准直镜、接收反射镜、主发射接收透镜、小孔光阑、滤波片和光探测器；其中，所述接收反射镜倾斜45°放置，且所述接收反射镜上设有透射区域和反射区域；

所述出射光源发出的出射光依次经过所述准直镜和所述小孔光阑照射至所述透射区域，所述透射区域将出射光透射至所述主发射接收透镜上，所述主发射接收透镜将出射光照射至天空云体；

出射光照射到云体发生米散射，所述主发射接收透镜接收由云体反射回来的回波信号，所述回波信号通过所述反射区域反射至所述滤波片进行滤波处理，并入射至所述光探测器。

优选的，还包括：主控单元，所述主控单元与所述光探测器以及所述出射光源相连。

优选的，所述出射光源、所述准直镜、所述小孔光阑、所述接收反射镜和所述主发射接收透镜同轴设置。

优选的，所述出射光源包括：波长为905nm的脉冲激光器。

优选的，所述光探测器包括：雪崩光电二极管。

优选的，所述滤光片包括：905nm窄带滤光片。