激光雷达几何重叠因子自动调整方法

摘要

本发明公开的一种激光雷达几何重叠因子自动调整系统，包括出射光路、接收光路和数据采集与控制部分，调整方法为：脉冲激光器发出脉冲激光束，经准直扩束系统准直扩束后，通过可旋转反射镜、固定反射镜转向后射向大气，产生回波信号，望远镜接收回波信号，回波信号依次通过小孔光阑、透镜、滤光片，传递给光电检测器件及数据采集与控制系统；根据等价判据及优化算法对回波信号进行处理，得到控制信号，控制X轴执行机构和Y轴执行机构调节可旋转反射镜的角度，使得经过固定反射镜反射后的出射激光束轴线与望远镜轴线重合。本发明调整系统及调整方法可以自动调节出射激光束的角度，减小几何因子对大气回波信号的影响，增大激光雷达的有效探测范围。

主权项

一种激光雷达几何重叠因子自动调整方法，其特征在于，采用激光雷达几何重叠因子自动调整系统，该系统的结构为：包括出射光路、接收光路和数据采集与控制部分，出射光路包括脉冲激光器（1），脉冲激光器（1）的出射光侧依次设置有准直扩束系统（2）、可旋转反射镜（3）、固定反射镜（4）；接收光路包括望远镜（5），望远镜（5）的出射光侧依次设置有小孔光阑（6）、透镜（7）、滤光片（8）、光电检测器件（9）；数据采集与控制部分包括数据采集与控制系统（10），数据采集与控制系统（10）的输入端设置为所述的光电检测器件（9），数据采集与控制系统（10）的输出端设置有两条支路，一条支路依次设置有X轴执行机构驱动器（11）、X轴执行机构（12），另一条支路上依次设置有Y轴执行机构驱动器（13）、Y轴执行机构（14），X轴执行机构（12）及Y轴执行机构（14）的输出端设置为所述的可旋转反射镜（3），具体按照以下步骤实施：步骤1：脉冲激光器（1）发出脉冲激光束，经准直扩束系统（2）准直扩束后，依次通过可旋转反射镜（3）、固定反射镜（4）转向后射向大气，产生回波信号，望远镜（5）接收回波信号，回波信号依次通过小孔光阑（6）、透镜（7）、滤光片（8），传递给光电检测器件（9）及数据采集与控制系统（10）；步骤2：数据采集与控制系统（10）根据等价判据及优化算法对回波信号进行处理，具体的处理方法为：a.将可旋转反射镜（3）的当前位置记为W0，检测回波信号强度P(z)， 在0到z2距离范围内对回波信号P(z)进行积分，即求取回波信号P(z)与时间轴从0到z2所包围的面积： C = ∫ 0 z 2 P ( z ) dz , 式中，z2为P(z)在一定误差范围内接近P(∞)的距离，通过该式计算出的等价判据值记为C0；b.将可旋转反射镜（3）向负方向旋转，检测回波信号强度P(z)，在0到z2距离范围内对回波信号P(z)进行积分，即求取回波信号P(z)与时间轴从0到z2所包围的面积： C = ∫ 0 z 2 P ( z ) dz , 式中，z2为P(z)在一定误差范围内接近P(∞)的距离，通过该式计算出的等价判据值记为C1，当前位置记为W1；c.将可旋转反射镜（3）向正方向旋转，检测回波信号强度P(z)，在0到z2距离范围内对回波信号P(z)进行积分，即求取回波信号P(z)与时间轴从0到z2所包围的面积： C = ∫ 0 z 2 P ( z ) dz , 式中，z2为P(z)在一定误差范围内接近P(∞)的距离，通过该式计算出的等价判据值记为C2，当前位置记为W2；d.比较等价判据值C0、C1以及C2的大小，判断W0是否处于最佳位置：当C1、C2的值均小于C0时，表明此时W0处于最佳位置，将可旋转反射镜（3）重新调回到W0，调节结束；当C1、C2的值均不小于C0时，表明此时W0不处于最佳位置，根据C1以及C2的大小，控制X轴执行机构（12）或Y轴执行机构（14）将可旋转反射镜（3）旋转到上述W1或W2位置；e.将当前位置记为W`0，检测大气回波信号强度P(z)，在0到z2距离范 围内对回波信号P(z)进行积分，即求取回波信号P(z)与时间轴从0到z2所包围的面积： C = ∫ 0 z 2 P ( z ) dz , 式中，z2为P(z)在一定误差范围内接近P(∞)的距离，通过该式计算出的等价判据值记为C`0；f.相对于当前位置向正方向或负方向旋转θ角度，检测大气回波信号强度P(z)，在0到z2距离范围内对回波信号P(z)进行积分，即求取回波信号P(z)与时间轴从0到z2所包围的面积： C = ∫ 0 z 2 P ( z ) dz , 式中，z2为P(z)在一定误差范围内接近P(∞)的距离，通过该式计算出的等价判据值记为C`1，此时位置记为W`1，旋转角度值为上次调节角度值的1.618倍；此次调节后，如果等价判据值C`1>C`0，则返回步骤e继续执行；如果等价判据值C`1