[发明专利]双波长自适应距离门激光雷达

说明书

本发明公开了一种双波长自适应距离门激光雷达，其包括双波长激光光源(1)、光学延时器(2)、收发光学系统(3)、分束器(4)、线性探测器(5)、双模信号处理模块(6)、门控电路(7)、单光子面阵探测器(8)，三维图像处理模块(9)。本发明线性探测、单光子探测双模式优势互补，线性探测快速获取目标距离信息，作为单光子面阵探测器实时自适应距离门开门信号，距离门随目标变化而变化，从而降低后向散射、背景噪声影响，提升单光子面阵探测效率和雷达系统工作效率；双波长数据融合，提升点云精度和目标识别和分类能力。

技术领域

本发明属于光电成像技术领域，涉及一种双波长自适应距离门激光雷达。

背景技术

在丛林下目标、遮蔽目标、水下目标等探测过程中，其回波信号非常微弱，线性探测器灵敏度较低，只可采用单元或者小面阵探测，工作效率低；一般采用高灵敏度单光子面阵探测器，数据采集效率高，地面分辨率高，但高灵敏度带来了噪声抑制的难度加大，易被噪声触发产生虚警；单光子探测器存在死亡时间，需多脉冲累计探测。从而引入距离选通激光成像技术抑制后向散射、背景噪声，提高目标信噪比，而一般距离门开关是固定，对于动态变化的目标或者激光雷达位于动平台上，为保证最远和最近目标都可被探测，距离门设置一般要求较长，从而降低探测效率，减少了距离门技术带来的优势，因此需要根据目标远近变化自适应调整距离门的开门时间，进而减少距离门门控时间。另外，单光子探测是一个累加概率探测过程，也可通过前面多脉冲累计获得距离信息，作为后面距离门开门信号的参考，但是对具有相对运动的探测过程来说，参考会出现滞后，特别是在地形梯度变化大的区域，存在目标数据丢失可能。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：克服上述现有技术的不足，提出一种双波长自适应距离门激光雷达。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种双波长自适应距离门激光雷达，其包括双波长激光光源1、光学延时器2、收发光学系统3、分束器4、线性探测器5、双模信号处理模块6、门控电路7、单光子面阵探测器8，三维图像处理模块9；双波长激光光源1发射双波长激光，其中一路为基频光，另一路为倍频光；基频光传送至收发光学系统3，倍频光经过光学延时器2后传送至收发光学系统3；收发光学系统3对基频光和光学延时后的倍频光进行双波长激光发射和回波接收；收发光学系统3将回波激光传送至分束器4，分束器4将回波激光按波长进行分离，分离后的基频光的回波激光传送至线性探测器5，探测的模拟信号经双模信号处理模块6进行信号处理后，获取动态目标的距离信息，传送至门控电路7作为开门信号，单光子面阵探测器8在门控电路7设定的距离门内工作，倍频光的回波信号进入单光子面阵探测器8，单光子面阵探测器7输出的数字信号；双模信号处理模块6处理后的基频光的回波信号和倍频光的回波信号传送至三维图像处理模块9进行双波长数据融合，获取三维图像。

其中，所述双波长激光光源1采用Nd:YAG固体激光器。

其中，所述双波长激光光源1产生的基频光波长为λ1＝1.06μm；双波长激光光源1内设置倍频晶体，通过倍频晶体获取倍频光，其波长为λ2＝0.53μm。

其中，所述光学延时器2采用保偏光纤，针对0.53um激光，其材料折射率为n＝1.46，光速c＝3*10^(8)m/s。

其中，所述分束器4采用短波通二向色镜，截止波长0.75μm，波长0.53μm形成透射光束，波长1.06μm形成反射光束。

其中，所述线性探测器5采用InGaAs雪崩光电二极管探测器。