一种多通道安装自动保持平行的激光雷达的制作方法

1.本实用新型涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种多通道安装自动保持平行的激光雷达。


背景技术：

2.根据激光散射原理，当激光发射后与空气粒子发生散射作用时，粒子的形状和大小将会改变散射光的偏振态，根据回波信号的偏振态可以计算出大气粒子的形状，从而得出空气中的当前的状态，根据长时间的繁衍计算与数据积累的对比，可计算出当前空气环镜的状态且可推算出未来一段时间的空气环镜变化。现有的单波长双通道偏振米散射气溶胶激光雷达系统，采用532nm固体激光器、532nmp、532nms双通道测量，可反演得到近地面至15km高度范围内的大气气溶胶消光系数、后向散射系数、粒子退偏比、颗粒物浓度、光学厚度、污染物混合层高度、垂直能见度和云信息等参数的时空演化图。
3.然而上述现有的带偏振双通道激光雷达设备，具有以下缺陷：
4.1、光学的信号接收机构与探测器的安装方式是随机状态，无法与激光器的出光保持标准的水平或垂直状态，使回波光学信号的偏振态无法达到理想状态，导致得出的测量反演结果不准确；
5.2、激光雷达设备的独立性太强，无法与周边的相关设备形成有效的组网，进而不能组合检测出相关的对比效果。


技术实现要素：

6.针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其解决了现有技术中的的技术问题。
7.根据本实用新型的实施例，一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，包括壳体，壳体顶部设有窗口，壳体内设有上下布置的光学部和电气部，所述光学部包括固设在壳体内的激光发射机构、信号接收机构、光电探测器和立方基准棱镜，信号接收机构的信号接收方向与光电探测器的探测方向均与激光器的激光发射方向平行或垂直，所述立方基准棱镜面向所述窗口以用于与壳体外部的设备信号连接。
8.相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过重新设计激光雷达内部各元件的布置位置，确保壳体内信号接收机构的信号接收方向与光电探测器的探测方向初始状态就与激光发射方向平行或垂直，避免了使用时再调试激光雷达内部的元件的位置，极大地简化了安装与调试的方式，提高了设备的对空探测精度；同时在壳体内增设了用于与激光雷达外部信号连接的立方基准棱镜，能够通过对射等方式与外部相关设备进行组网连接探测，能够达到多方位，组网化的对空探测检测效果。
9.进一步地，所述光学部还包括光学仓，所述激光发射机构、信号接收机构、光电探测器和立方基准棱镜均设于所述光学仓内，所述光学仓顶部设有出光口，所述出光口与所述窗口对应且均设有透明面板。
10.进一步地，所述光学仓内固设有竖向的基准面板，所述激光发射机构、信号接收机构与所述立方基准棱镜均固设在基准面板的一侧上部，所述光电探测器固设在基准面板同一侧的下部。
11.进一步地，所述激光发射机构的激光发射方向和信号接收机构的信号接收方向均与基准面板的板面相平行并指向所述出光口。
12.进一步地，所述光学仓的外侧面还设有吹风加热机构，所述吹风加热机构的出风口朝向所述出光口。
13.进一步地，所述光学仓的外侧面还设有用于对光学仓进行散热的热交换模块。
14.进一步地，所述光学仓内还设有摄像头，摄像头的摄像端朝向所述出光口和窗口。
15.进一步地，还包括光纤安装机构，所述光纤安装机构安装在信号接收机构背离所述出光口的一端，所述光纤安装机构内部设有用于分离出偏振米散射通道的光学转换模块。
16.进一步地，所述壳体上设有用于打开光学部和电气部以进行维护的开门。
17.进一步地，所述电气部包括电气箱，电气箱的前后两侧分别为控制仓和电气仓，电气箱的顶部设有若干接线端子。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。
19.图2为本实用新型实施例的光学仓的结构示意图。
20.图3为图2的俯视图。
21.图4为本实用新型实施例的光学收发机构的结构示意图。
22.图5为图4的爆炸图。
23.图6为本实用新型实施例的电气部的结构示意图。
24.图7为图6的主视图。
25.图8为图6的后视图。
26.上述附图中：101、天线；102、窗口；103、开门；201、出光口；202、吹风加热机构；203、门板一；204、安装基座一；205、电源的接入口与信息的通讯口；206、热交换模块；301、激光器；302、激光发射机构；303、信号接收机构；304、摄像头；305、立方基准棱镜；306、光电探测器；307、光纤安装机构；308、基准面板；501、控制仓；502、电气仓；503、接线端口；504、安装基座二。
具体实施方式
27.下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。
28.如图1-3所示，本实施例提供了一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，包括壳体，壳体顶部开设有窗口102，壳体内设有上下布置的光学部和电气部，窗口102处设有接收天线101，接收天线101为无线通讯使用的信号放大器。窗口102是本实施例激光雷达的激光出口与信号回路的通过窗口102。壳体的前侧和后侧均设有用于打开光学部和电气部的开门103，方便操作人员进行维护操作。本实施例中的激光雷达的侧面还设有防雷接口，当设备安装后，防雷接口处为接地回路，增加设备的安全与防雷击效果。
29.如图2-图3所示，在本实施例中，光学部还包括光学仓，光学仓整体呈矩形，光学仓前侧面设有门板一203，门板一203用于打开所述光学仓，打开门板一203即可对光学仓内的设备进行安装与调试工作；光学仓底部设有安装基座一204，光学仓通过其底部的安装基座一204固定安装在光学部内。光学仓顶部设有出光口201，光学仓内的设备的信号接收发射均由此出光口201完成，出光口201与上述窗口102相对应且均设有将其封闭的透明面板，光学仓上与门板一203相邻的另一个侧面上部设有吹风加热机构202，吹风加热机构202 的出风口朝向所述出光口201的透明面板表面，吹风加热机构202用于向所述出光口201的透明面板表面输送气流及热风，能够有效解决寒冷季节出光口201 的透明面板表面的雨雪和冰霜，还能够吹走出光口201的透明面板表面的灰尘与积水，确保本实施例中的激光雷达能够用于各种气候条件。优选地，所述吹风加热机构202可以采用现有技术中的热风机，热风机通电后，其内的鼓风机把空气吹送到加热器里，令空气从螺旋状的电热丝内、外侧均匀通过，电热丝通电后产生的热量与通过的冷空气进行热交换，从而输出热风气流。光学仓的后侧还设有热交换模块206，热交换模块206能够有效的把光学仓内部产生的热量向光学仓外导出，降低光学仓内部的温度，使光学仓内的元件能够正常的工作。优选地，热交换模块206采用现有技术中的风冷散热器，风冷散热器通过风扇的转动，将光学仓内的热空气向光学仓外部导出，确保元件的正常工作。热交换模块206所在的光学仓的侧面上还设有电源的接入口与信息的通讯口 205，通过电源的接入口与信息的通讯口205将电源接入光学仓内部，并进行信号的传输。光学仓的电源电源的接入口与信息的通讯口205处设置的航空插头进行对接，信息的通讯输入与输出也由此处设置的网口和usb口及sma连接器进行对接。
30.如图4所示，在本实施例中，光学仓内设有激光器301、激光发射机构302、信号接收机构303、摄像头304、立方基准棱镜305、光电探测器306和光纤安装机构307，其中激光器301产生的光能量通过返射后，由激光发射机构302 发出并穿过上述出光口201以及窗口102射向空气当中；而信号接收机构303 用于接收经过各空气粒子的转换反射回来的光学信号，信号接收机构303采用现有技术中激光雷达常用的信号接收器即可；摄像头304通过上述出光口201 和窗口102实时监测激光雷达顶部的天空状态，必要的时候可以人工干预设备的工作情况；立方基准棱镜305用于与外部的专用设备对射(例如立方基准棱镜305瞄准外部设置的监测望远镜的光轴实现对射)，可以得到本实施例中的激光雷达的安装方位、角度和方向，再导入本实施例中的激光雷达得到的数据反演结果，结合外部的专用设备，达到组网监测的效果，即可得到本实施例中的激光雷达的安装方位的一个准确的气候参数；而上述光电探测器306可以采用专用波段的探测器，用于读取信号接收机构303捕捉到的光学信号，并把该信号发送到外部计算机进行软件反演计算。
31.如图4-5所示，在本实施例中，激光器301整体呈矩形且其表面贴合地固定安装在基准面板308的一侧的下部，激光发射机构302固设在基准面板308 同一侧的上部，激光发射的方向与基准面板308的板面相平行并指向所述出光口201与所述窗口102，而信号接收机构303通过固定板定位安装在基准面板 308同一侧的上部，信号接收机构303的信号接收方向与激光发射的方向相平行也指向所述出光口201与所述窗口102。光纤安装机构307安装在信号接收机构303的远离其接收端的另一端，光纤安装机构307的内部设有光学转换模块，能够分离出偏振米散射通道，并对该双通道接收到的信号进行反演对比，即可得出各种信息等参数的时空演化图；摄像头304与立方基准棱镜305也安装在基准面板308同一侧的
上部，且立方基准棱镜305位于摄像头304与激光发射机构302之间，摄像头304的摄像端朝向所述出光口201和窗口102，立方基准棱镜305的工作端也面向所述出光口201与所述窗口102。本实用新型中主要对激光雷达光学仓内的元件重新进行安装位置的布置，使得初始状态时信号接收机构303和光电探测器306的方向就与激光发射方向平行或垂直，不需要另外进行调试就能够使回波光学信号的偏振态达到理想状态，确保了通过信号反演出来的探测结果是更加准确的结果。
32.如图6-8所示，在本实施例中，电气部内设有电气箱，电气箱整体也呈矩形且其前后两侧分别设有开口，且电气箱的前侧开口内为控制仓501，电气箱的后侧开口内为电气仓502。控制仓501内用于安装光路控制设备及软件算法设备等硬件控制设备，而电气仓502用于安装必备的电路电线等设备。通过将电气箱分为控制仓501和电气仓502，能够更好地将激光雷达使用过程中必备的控制设备和电路电线等设备进行分区安装，操作人员维护或更换检修时更加方便。
33.如图6所示，在本实施例中，电气箱的顶部设有若干接线端口503，所述接线端口503为本实施例中的激光雷达的所有电路及信号端的接入与接出的连接处。电气箱的底部固设有安装基座二504，电气箱通过安装基座二504固定安装在所述电气部内。
34.本实用新型的工作原理为：通过激光器301产生光能量，通过激光发射机构302发出该光能量并穿过上述出光口201以及窗口102射向空气当中；信号接收机构303用于接收经过各空气粒子的转换反射回来的光学信号，通过光电探测器306读取信号接收机构303捕捉到的光学信号，并把该信号发送到外部计算机；立方基准棱镜305瞄准外部设置的监测望远镜的光轴实现对射，得到激光雷达所在的安装方位、角度和方向并发送至外部计算机，外部计算机可对接收到的信息进行软件的反演计算。
35.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，包括壳体，壳体顶部设有窗口，壳体内设有上下布置的光学部和电气部，其特征在于：所述光学部包括固设在壳体内的激光发射机构、信号接收机构、光电探测器和立方基准棱镜，信号接收机构的信号接收方向与光电探测器的探测方向均与激光器的激光发射方向平行或垂直，所述立方基准棱镜面向所述窗口以用于与壳体外部的设备信号连接。2.如权利要求1所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：所述光学部还包括光学仓，所述激光发射机构、信号接收机构、光电探测器和立方基准棱镜均设于所述光学仓内，所述光学仓顶部设有出光口，所述出光口与所述窗口对应且均设有透明面板。3.如权利要求2所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：所述光学仓内固设有竖向的基准面板，所述激光发射机构、信号接收机构与所述立方基准棱镜均固设在基准面板的一侧上部，所述光电探测器固设在基准面板同一侧的下部。4.如权利要求3所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：所述激光发射机构的激光发射方向和信号接收机构的信号接收方向均与基准面板的板面相平行并指向所述出光口。5.如权利要求2所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：所述光学仓的外侧面还设有吹风加热机构，所述吹风加热机构的出风口朝向所述出光口。6.如权利要求2所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：所述光学仓的外侧面还设有用于对光学仓进行散热的热交换模块。7.如权利要求2所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：所述光学仓内还设有摄像头，摄像头的摄像端朝向所述出光口和窗口。8.如权利要求7所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：还包括光纤安装机构，所述光纤安装机构安装在信号接收机构背离所述出光口的一端，所述光纤安装机构内部设有用于分离出偏振米散射通道的光学转换模块。9.如权利要求1所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：所述壳体上设有用于打开光学部和电气部以进行维护的开门。10.如权利要求1所述的一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，其特征在于：所述电气部包括电气箱，电气箱的前后两侧分别为控制仓和电气仓，电气箱的顶部设有若干接线端子。

技术总结
本实用新型提供了一种多通道安装自动保持平行的激光雷达，包括壳体，壳体顶部设有窗口，壳体内设有上下布置的光学部和电气部，所述光学部包括固设在壳体内的激光发射机构、信号接收机构、光电探测器和立方基准棱镜，信号接收机构的信号接收方向与光电探测器的探测方向均与激光器的激光发射方向平行或垂直，所述立方基准棱镜面向所述窗口以用于与壳体外部的设备信号连接。本实用新型通过预设接收机构和探测器的方向与激光发射方向平行或垂直，有效地解决了对空探测精度技术问题，同时增设立方基准棱镜用于解决与外部相关设备的组网无探测关系的技术问题。无探测关系的技术问题。无探测关系的技术问题。


技术研发人员：杨少辰 龙传德 王克满
受保护的技术使用者：大舜激光（黄山）科技有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/5/25