[发明专利]紧凑型激光雷达系统

说明书

公开了一种机载紧凑型测风激光雷达系统(1)，该系统包括能够发射激光束(4)的激光器(10)、适于形成由该激光器发射的激光束(4)的光学系统(5)、对由该激光器发射的激光辐射透明的光学窗口(3)，其特征在于，该激光雷达系统包括：第一棱镜(6)和第二棱镜(7)，所述第一棱镜被固定并且被配置为使由光学系统(5)形成的激光束偏转，所述第二棱镜被安装在旋转装置(8)上，该旋转装置被配置为围绕由第一棱镜传输的激光束的传播轴而执行旋转，从而使通过第二棱镜发生偏转的激光束通过与光学窗口的法线形成非零角而通过该光学窗口(3)，该光学系统(5)的光学轴与该法线之间的角小于10°，所述旋转装置由电路驱动，该电路可以对第二棱镜进行定向，以便于选择激光束(4)通过光学窗口的角度。

技术领域

本发明涉及一种被设计为用于航空领域的测风激光雷达装置。

背景技术

使航空器保持飞行需要了解若干数量的基本参数，诸如其相对海拔、其相对于周围气团的速度以及其迎角。

激光雷达测风装置可以在不需要物理突起的情况下测量(例如)位于与航空器蒙皮相距小距离的点处的相对空气速度。由测风激光雷达进行的速度测量基于根据多普勒效应测量入射到大气中的激光束与被自然存在于空气中的浮质反向散射的射束之间的频移。

图1表示现有技术已知的用于航空测量的测风激光雷达。该激光雷达包括激光系统10，激光系统10可以发射某一波长的激光束4并且包括适于对激光束4进行聚焦的光学聚焦系统5。被大气颗粒反向散射的激光束被引向外差检测，其中，与所谓的本地振荡器激光辐射的差拍可以生成其频率等于与多普勒效应关联的频移的电信号。由于多普勒频移与浮质的相对速度在来自激光雷达的射束的轴上的投影成比例，因而有可能计算气团的径向速度。在图1中，激光束4由激光器发射通过对激光辐射的波长透明的光学窗口3(或者舷窗)。为了确保光学窗口3与航空器的蒙皮是平齐的，后者被安装在板2上。

为了测量航空器相关的测风速度，一般希望对激光系统10进行定向，使得在激光雷达1的选定安装点处激光束4的传播轴与航空器的蒙皮的法线成非零角。为此，优选解决方案是，使激光束4的聚焦系统5的光学轴相对于激光雷达设备内部的界面舷窗3的法线发生倾斜。

然而，其涉及元件集成方面的困难，而且降低了激光雷达装置设计的可再用性。实际上，在不设计不同的光电机械布置的情况下，就不可能修改通过舷窗的射束的取向。

此外，修改处于装置外的射束的角度涉及重新设计电子电路板，必须调整这些电子电路板的形式以适应激光雷达装置1的新内部覆盖区。

最后，在装置1内光学系统5的内部倾斜因间隔限制了激光雷达设备的紧凑性，根据射束的传播轴，为了使光学系统形成的激光束通过光学窗口，该间隔在光学系统和光学窗口之间是必需的。

所有这些参数都显著提高了测风激光雷达系统的成本。

本发明旨在部分地解决现有技术的上述问题，也就是说，本发明的主题是具有高度紧凑性的测风激光雷达系统。

发明内容

本发明的一个主题是一种机载紧凑型测风激光雷达系统，该系统包括能够发射激光束的激光器、适于形成由该激光器发射的激光束的光学系统、对由该激光器发射的激光辐射透明的光学窗口，其特征在于，该激光雷达系统包括：第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜被固定并且被配置为使由该光学系统形成的激光束偏转，所述第二棱镜被安装在旋转装置上，该旋转装置被配置为围绕由第一棱镜传输的激光束的传播轴而执行旋转，从而使通过第二棱镜发生偏转的激光束通过与光学窗口的法线形成非零角而通过所述光学窗口，该光学系统的光学轴与该法线之间的角小于10°，所述旋转装置由电路驱动，该电路可以对第二棱镜进行定向，以便于选择激光束通过光学窗口的角度。

根据这样的激光雷达系统的具体实施例：

-其包括板，光学窗口安装在该板上，该板适于使所述光学窗口与激光雷达系统的载体的蒙皮平齐；