申请/专利权人：新沂市锡沂高新材料产业技术研究院有限公司

申请日：2020-10-26

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN112558098B

主分类号：G01S17/42

分类号：G01S17/42;G01S17/10;G01S17/933;G01S17/58;G01S7/481;G01S7/48;G01S7/484

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2021.04.13#实质审查的生效;2021.03.26#公开

摘要：本发明公开了一种用于植保无人机的高时间分辨率、广视角的线状激光雷达，其属于激光雷达遥感技术领域，该线状激光雷达包括超快光源模块、线状整形模块、光电探测模块及信号处理模块。本发明基于中红外超快可调谐激光光源和线状整形技术，使用具有高峰值功率和高重复频率的线状激光，输出激光的波长可在大气窗口波段和水吸收波段之间切换，使用水吸收波段激光测量无人机喷洒的农药浓度及范围，大气窗口波段激光进行距离测定。该装置结合中红外激光的波长特性、超快激光的高脉冲能量、高重频特性、线状激光的高空间分辨率特性及对应信号接收处理系统，实现了一款用于植保无人机的大范围、高精度探测且具有实时农药喷洒浓度监测功能的激光雷达。

主权项：1.一种用于植保无人机的高时间分辨率、广视角的线状激光雷达，其特征在于，所述线状激光雷达包括：超快光源模块、线状整形模块、光电探测模块及信号处理模块；所述超快光源模块包括一个或多个波长可调谐的中红外超快脉冲激光光源、分路器；所述线状整形模块包括隔离器、准直器、聚焦透镜、线性发生器；所述光电探测模块包括信号采集模块、多通道模数转换器、高速采集器；所述信号处理模块包括微控制处理器、上位机；所述中红外超快脉冲激光光源输出激光经由光纤传输至分路器，分路器将激光均分为三等份，分别经由光纤传输至具有相同结构的线状整形模块，其中每一路激光经由光纤传输模块发送至隔离器，经由隔离器输出至准直器，经由准直器依次经过两个聚焦透镜进行光束聚焦，经由聚焦透镜至线性发生器，经由线性发生器，点状激光发散成线状激光，线状激光经由探测窗口至大气中，进行探测并产生回波信号，回波信号经由信号采集模块收集，收集后回波信号发送至模数转换模块，模数转换模块对接受信号进行处理，处理后发送至高速采集器，高速采集器实现对高速数字信号的接收和缓存处理，并将缓存的信号发送至微控制处理器，微控制处理器将信号发送至上位机进行计算处理；计算出射激光与被测物距离S，S＝c×Ta2-Ta12其中c为光速；Ta1为激光发射时刻；Ta2为回波信号接收时刻；Ta2-Ta1是激光出射与接收的时间间隔，脉冲激光雷达利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来确定时间t，时钟晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲振荡，脉冲的时间间隔Δt，根据Δt＝1f，f为激光的重复频率，脉冲计数器的作用就是对晶体振荡器产生的电脉冲计数N；从发射脉冲开始，晶振产生脉冲与计数器开始计数时间上是同步触发的；因此时间间隔t＝N*Δt,由此计算出距离可为根据回波信号时间差计算出雷达测得障碍物距离无人机的有效距离，根据回波信号的有无，判断探测方向是否有障碍物。

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