基于激光光柱的成像激光雷达测量大气光学湍流廓线的方法

摘要

本发明公开了一种基于激光光柱成像的激光雷达测量大气湍流强度廓线的方法，激光发射单元垂直向上发射激光，激光经过扩束镜扩束以降低激光的发散角，形成光柱；光学接收单元的望远镜物镜前端安装一个光瞳板，光瞳板上安装光楔镜，CCD安装在望远镜后端，当望远镜对准激光光柱对光柱成像时，由于光楔的分光作用，CCD靶面上会出现两条垂直方向的光柱图像；CCD各个像元所成的光柱像对应不同的高度上的光柱，采用差分像运动法统计不同高度上的CCD图像沿水平方向的抖动量，即可以获得激光光柱至成像接收面这一路径上的湍流信息，然后分析不同积分路径上的湍流信息，得到湍流强度廓线。本发明具有很高的时间分辨率、空间分辨率，易于实现、理论较为完备。

主权项

基于激光光柱的成像激光雷达测量大气光学湍流廓线的方法，其特征在于：首先对激光光柱成双像，再统计双像的到达角起伏特征，最后进行湍流廓线的测量计算；具体包括以下步骤：（1）激光发射单元：激光发射单元包括有激光器和扩束镜，激光器沿天顶方向垂直向上发射，扩束镜对激光器出射光束进行扩束后形成一束光柱；（2）光学接收单元：光学接收单元包括有望远镜、光瞳板、光楔镜和CCD，望远镜主镜前安置光瞳板，光瞳板上安装光楔镜，CCD安装在望远镜后端；当望远镜对准激光光柱对光柱成像时，由于光楔镜的分光作用，CCD的靶面上会出现两条垂直方向的光柱图像，CCD连接上位机；（3）CCD各个像元所成的光柱像对应不同的高度上的光柱，即采用激光光柱和激光雷达结合的方法获取了大高度范围的激光光柱图像，从而使测量系统具备大高度范围的信标光源；然后基于差分像运动法统计不同高度上的CCD图像沿水平方向的抖动，上位机软件可以获得激光光柱至成像接收面这一路径上的湍流信息，实现湍流廓线的测量。