[发明专利]一种基于同轴双通道数据采集的全波形激光雷达系统

摘要

本发明公开了一种基于同轴双通道数据采集的全波形激光雷达系统，突破了常规激光雷达只能测量有限个距离和强度数据的限制，同时解决了非同轴激光雷达探测盲区的问题；本发明所述基于同轴双通道数据采集的全波形激光雷达系统包括脉冲激光器，激光发射与接收单元，数据采集单元，控制单元和软件单元；控制单元控制脉冲激光器发射激光脉冲，激光脉冲经激光发射与接收单元后分为：出射光束、采集卡控制信号产生光束和发射波形记录光束，出射光束被目标散射后被发射与接收单元收集进入数据采集单元，作为接收信号被采集；软件单元用于提供人机交互接口。本发明可以存储发射激光脉冲和接收激光脉冲的完整波形，有效增强全波形激光雷达的探测能力。

主权项

本发明公开了一种基于同轴双通道数据采集的全波形激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括脉冲激光器，激光发射与接收单元，数据采集单元，控制单元和软件单元，所述激光发射与接收单元由分束镜和同轴模块组成，所述数据采集单元由发射激光探测器、接收激光探测器、高速双通道数据采集卡和采集卡控制模块组成，所述控制单元由主控计算机和激光器控制单元组成，所述脉冲激光器接收来自激光器控制单元的激光器控制信号，发出一定频率和脉冲宽度的激光脉冲，为了实现发射激光脉冲和接收激光脉冲波形的完整存储，并消除脉冲激光器的发射延时，所述激光脉冲经激光发射与接收单元中的分束镜分成3束，第1束激光脉冲经激光发射与接收单元中的同轴模块出射照向目标，激光脉冲经目标散射后，被激光发射与接收单元中的同轴模块聚焦到数据采集单元中的接收激光探测器，接收激光探测器将接收到的光信号转换为电信号，从而被数据采集单元中的高速双通道数据采集卡采集，借助于高速的数据采样，接收激光脉冲的波形可以被完整采集，从而实现接收激光脉冲的全波形存储；第2束激光脉冲入射到数据采集单元中的发射激光探测器，发射激光探测器将激光脉冲转换为电信号，从而被数据采集单元中的高速双通道数据采集卡采集，借助于高速的数据采样，发射激光脉冲的波形可以被完整采集，从而实现发射激光脉冲的全波形存储，由于脉冲激光器工作的不稳定性，导致所发射的激光脉冲具有不同的波形，同时存储发射激光脉冲波形和接收激光脉冲波形，使得在后期的信号处理中，考虑到发射激光脉冲波形宽度和幅值的的差异性，得到更精确的测量结果，并可以根据发射激光脉冲波形和接收激光脉冲波形之间的差异，反演出目标的物理和几何特性；第3束激光脉冲进入数据采集单元中的采集卡控制模块用于产生采集卡控制信号，该信号用于设定数据读取参考位置，用于主控计算机读取高速双通道数据采集卡中数据时的参考位置，借助于数据读取参考位置可以实现发射激光脉冲波形的完整读取，以及发射波形和接收波形时间坐标的一致；所述控制单元完成对脉冲激光器和数据采集单元中高速双通道数据采集卡的控制，以及对高速双通道数据采集卡中采集到的数据进行读取、显示、存储和计算，并为软件单元提供硬件平台；所述软件单元提供人机交互接口，完成数据采集单元和控制单元的配置，采集到的数据和数据处理结果的显示；本发明专利可以实现激光雷达光路中发射激光脉冲光路与接收激光脉冲光路的完全同轴，同时可以实现发射激光脉冲和接收激光脉冲的全波形采集、显示和按照设定格式存储。