申请/专利权人：西安理工大学

申请日：2021-09-17

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN113917473B

主分类号：G01S17/10

分类号：G01S17/10;G01S7/4861

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.01.28#实质审查的生效;2022.01.11#公开

摘要：本发明公开了一种适用于雨雾环境的脉冲式偏振激光测距方法，激光经过起偏器后变成竖直方向的发射线偏振光，线偏振光在典型干扰环境中传输时由于粒子的多次散射效应使线偏振光发生退偏，回波变成部分偏振光，以线偏振光为主并且保持原线偏振方向；经过探测目标表面后向散射的偏振光几乎完全退偏，该回波的水平分量和竖直分量几乎相等，并且水平分量要远大于典型干扰环境回波的水平分量，4个检偏器分别在位置0°、45°、90°和135°，根据大气光强A计算部分偏振光的偏振度，只有当偏振度PP0时，才把探测光强视为目标反射光，准确区分典型干扰环境的反射回波和目标表面的反射回波，通过判断探测目标反射回来的回波进行测量距离。

主权项：1.一种适用于雨雾环境的脉冲式偏振激光测距方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：首先由激光发射端发射一个标准激光脉冲，经过竖直方向的起偏器后变成线偏振光，该线偏振光经过分光器分为两束，一束直接入射接收系统作为起始信号，相当于发射脉冲，另一束将发射的标准激光脉冲作为参考脉冲送入主波采样器，经过光电探测器转换为电脉冲后，作为提供计时起始信号；步骤2：由于粒子的多次散射会使线偏振光发生退偏，经过典型干扰环境后的偏振光退偏一部分成为部分偏振光，而经过探测目标表面后的偏振光几乎完全退偏成为自然光，发生退偏的偏振光将回波反射回接收光学系统；步骤3：在进行信号处理和计算时，无法直接使用光电信号，因此需要将光信号进行光电转换，转换为与光信号波形相对应的电信号形式的回波波形，将回波经过APD光电探测器进行光电转换，将探测目标反射回来的回波脉冲信号通过回波接收光学系统的汇聚之后，经过放大后，高速采样板对回波信号进行高速采样；步骤4：通过判断探测目标反射回来的回波峰值位置计数器停止计数；利用初始时刻鉴别法，根据计时模块测脉冲所需要的时间t，计算距离，并通过上位机控制器读取和保存数据，单次高频测距结束；若将信号再继续通过脉冲半导体激光驱动器可以进行连续高频测距；接收光学系统分为三种接收方式:一是四个检偏器接收，二是两个检偏器接收，三是单个检偏器接收，三种方式具体工作流程如下：四个检偏器接收：在接收端有四个检偏器，每个检偏器相差45°,接收的总光强是探测目标反射光强和大气光强的非相干叠加，接收的偏振光的偏振态程度的量化值用偏振度P表示： 其中，I表示光的总强度；Q表示0°与90°线偏振光分量之差；U表示45°与135°线偏振光分量之差；V表示右旋与左旋圆偏振光分量之差，采用斯托克斯参量I、Q、U、V；当偏振度P等于0时为完全非偏振光；当偏振度的值越接近1，表示光线的偏振化程度就越高，即完全偏振；P0为偏振度1时的探测目标表面回波信号，结合实际情况能量集中在95％，因此P0设置为0.95，此时只要设定P0为0.95的阈值即可区分典型干扰环境的回波和探测目标表面的回波，通过阈值的设定过滤掉环境干扰信号和噪声信号，此方法计算最精确但成本也越大；两个检偏器接收：接收端是两个检偏器，两个检偏器相互垂直，线偏振光入射的退偏度为与入射光偏振方向相垂直的方向上的散射光的强度I⊥与相平行的方向的散射光的强度I||，之间的比值: 其中，I||为平行方向的光强，I⊥为垂直方向的光强；若I⊥＝I||，此时Dep＝1，散射光为自然光，该检测的为探测目标回波，若I⊥＝0，则此时Dep＝0，散射光仍为线偏振光，没有发生退偏；若0＜I⊥＜I||，则0Dep1，此时散射光为部分偏振光这两种情况均为典型环境干扰产生的回波；此时只要在水平检偏器与竖直检偏器设定Dep为1的阈值即可区分典型干扰环境的回波和目标表面的回波；单个检偏器接收：接收端为1个检偏器，对于经过探测目标表面后的偏振光几乎完全退偏成为自然光，该回波的水平分量和竖直分量几乎相等，并且水平分量要远大于典型干扰环境回波的水平分量，此时只要检偏器检测水平分量大的就预判为探测目标回波即可区分典型干扰环境的回波和目标表面的回波。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安理工大学 一种适用于雨雾环境的脉冲式偏振激光测距方法

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