一種大氣探測(cè)激光雷達(dá)CCD成像自動(dòng)對(duì)光方法，其特征在于該方法使用CCD相機(jī)對(duì)激光雷達(dá)后向散射信號(hào)成像進(jìn)行自動(dòng)對(duì)光，包括以下步驟，激光雷達(dá)通過發(fā)射調(diào)整鏡將激光脈沖發(fā)射發(fā)到大氣中去，激光脈沖和大氣中的物質(zhì)發(fā)生相互作用，其后向散射光，由接收望遠(yuǎn)鏡接收，通過小孔光闌和目鏡變成平行光，再經(jīng)過分光鏡分成兩部分，其中透射光進(jìn)入CCD相機(jī)，對(duì)激光雷達(dá)接收到的后向散射光進(jìn)行成像。計(jì)算機(jī)對(duì)所成圖像進(jìn)行識(shí)別和判斷，獲得調(diào)整發(fā)射調(diào)整鏡的二維方位步長(zhǎng)，一步將發(fā)射激光調(diào)節(jié)到指定位置，實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射光軸和接收望遠(yuǎn)鏡光軸的平行，達(dá)到對(duì)光的目的，從而保證獲得大氣回波信號(hào)的正確性，此過程無迭代，對(duì)光效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大氣探測(cè)激光雷達(dá)CCD成像自動(dòng)對(duì)光方法。

背景技術(shù)

在激光雷達(dá)自動(dòng)對(duì)光過程中，一般采用回波信號(hào)強(qiáng)度法。這種方法要先設(shè)定一個(gè)參考高度，該參考高度設(shè)定在充滿區(qū)內(nèi)。當(dāng)激光發(fā)射光束進(jìn)行一個(gè)方向的掃描時(shí)，發(fā)射光束會(huì)逐漸地從望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)外進(jìn)入到視場(chǎng)中，如果繼續(xù)掃描，光束又逐漸遠(yuǎn)離望遠(yuǎn)鏡光軸，在參考高度以上的回波信號(hào)會(huì)逐漸離開視場(chǎng)。這時(shí)接收望遠(yuǎn)鏡采集到的回波信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)隨著發(fā)射光束指向角不斷變化，變化關(guān)系近似為梯形函數(shù)。將接收到的回波信號(hào)的強(qiáng)度最強(qiáng)的位置作為這個(gè)方向激光雷達(dá)對(duì)光的最佳位置，并記錄。然后以同樣的方法在其正交方向上，進(jìn)行掃描，以此來確定另一個(gè)方向的最佳位置。這兩個(gè)位置，決定了激光束的最佳發(fā)射位置。這種方法需要在兩個(gè)方向上進(jìn)行掃描和迭代，耗時(shí)長(zhǎng)，效率低。

使用CCD相機(jī)對(duì)激光雷達(dá)后向散射信號(hào)成像進(jìn)行自動(dòng)對(duì)光，通過在計(jì)算最遠(yuǎn)點(diǎn)成像與視場(chǎng)中心的偏差，同時(shí)獲得兩個(gè)正交方向上的位置信息，將該偏差轉(zhuǎn)換為二維電動(dòng)調(diào)整架的調(diào)整步數(shù)，可以一步將發(fā)射激光調(diào)節(jié)到指定位置，無迭代過程，對(duì)光效率高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利的目的在于提供一種大氣探測(cè)激光雷達(dá)CCD成像自動(dòng)對(duì)光方法，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案

一種大氣探測(cè)激光雷達(dá)CCD成像自動(dòng)對(duì)光方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一，先由激光器(1)發(fā)射激光脈沖，進(jìn)過擴(kuò)束鏡(2)改善發(fā)散角，再通過反射鏡(3)將光導(dǎo)給發(fā)射調(diào)整鏡(4)，激光脈沖最終通過發(fā)射調(diào)整鏡(4)發(fā)射到大氣中去，所述發(fā)射調(diào)整鏡(4)安裝在二維調(diào)整架(5)上，二維調(diào)整架(5)由步進(jìn)電機(jī)(6)控制；

步驟二，發(fā)射到大氣中的激光脈沖和大氣中的物質(zhì)發(fā)生相互作用，其中的后向散射光，由接收望遠(yuǎn)鏡(7)接收，通過小孔光闌(8)限制接收視場(chǎng)，再經(jīng)過目鏡(9)變成平行光，經(jīng)過分光鏡(10)分成兩部分，反射光用于大氣信號(hào)探測(cè)，透射光用于自動(dòng)對(duì)光；

步驟三，分光鏡(10)將大部分反射光，經(jīng)過濾光片(11)壓制背景光，再導(dǎo)入到PMT探測(cè)器(12)，進(jìn)行大氣探測(cè)；少量的透射光進(jìn)入CCD相機(jī)(13)，進(jìn)行后向散射的光的成像，用于自動(dòng)對(duì)光。

所述激光器(1)和步進(jìn)電機(jī)(6)與控制計(jì)算機(jī)(14)相連，由控制計(jì)算機(jī)(14)控制激光器(1)和步進(jìn)電機(jī)(6)的運(yùn)行；所述控制計(jì)算機(jī)(14)通過識(shí)別、判斷和調(diào)整步進(jìn)電機(jī)兩個(gè)方向的步長(zhǎng)，從而調(diào)整發(fā)射調(diào)整鏡(4)的二維方位，來實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射光軸和接收望遠(yuǎn)鏡光軸的平行，達(dá)到對(duì)光的目的，從而保證獲得大氣回波信號(hào)的正確性。

所述PMT探測(cè)器(12)和CCD相機(jī)(13)與控制計(jì)算機(jī)(14)相連，可分別與控制計(jì)算機(jī)(14)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

有益效果：

激光雷達(dá)作為目前最常用、最重要的大氣探測(cè)手段之一，在探測(cè)大氣氣溶膠和云、邊界層，水汽、溫度、三維風(fēng)場(chǎng)，二氧化硫、二氧化氮、臭氧等污染氣體，以及二氧化碳、甲烷等溫室氣體方面發(fā)揮著重要的作用。為保證探測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性，激光雷達(dá)工作之前進(jìn)行發(fā)射系統(tǒng)光軸與接收系統(tǒng)光軸的平行調(diào)整(對(duì)光)工作尤為重要。激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)光，能夠有效地提高激光雷達(dá)自動(dòng)化程度與工作效率，還是保障機(jī)載和星載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)可靠性的唯一途徑。