本发明专利技术涉及一种激光雷达的光路控制方法，尤其是一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，包括以下步骤：建立起雷达系统的三维光路仿真模型；将系统光路划分为四个象限并计算几何重叠因子；输出盲区和过渡区；根据预设光束偏移角度、盲区和过渡区建立起信号光学指标参数与光束偏移角度的径向基神经网络模型；测量大气回波信号，得到指标参数盲区和过渡区位置，并将指标参数盲区和过渡区位置作为预测输入值输入径向基神经网络模型计算光束偏移角度；根据偏移角度调节反射镜俯仰角；再次测量四个象限的回波信号，重复计算光束偏移角度，直到达到标准光路准直条件。该方法解决了光路复杂和生产成本高的问题，并且适用大气激光雷达系统光路。气激光雷达系统光路。气激光雷达系统光路。
【技术实现步骤摘要】
一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法、装置及存储介质
[0001]本专利技术涉及一种激光雷达的光路控制方法，尤其是一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法、装置及存储介质。
技术介绍
[0002]在大型光学系统中，由于光路复杂，使用手动调节方法进行光路准直耗时久，精度低，为实现光学系统光路准直的高效率调节，需要建立起光路自动准直的控制方法。
[0003]目前较为常见的光路准直的自动化控制方法主要利用CCD相机监测光路预定位置处光斑中心偏离基准光路中心的位移，运用控制算法计算偏移位移与反射镜的调节量，最后通过控制步进电机调整光路方向。使用CCD相机监测光路偏移更适合短距离光路的自动化准直，不适合在大气激光雷达系统光路中应用。
[0004]同时该方法需要在光路中预设位置以及无限远处位置（远场CCD 相机前需要安装聚焦透镜，CCD相机位于聚焦透镜焦点处）安置CCD相机，对光路中两个位置的光斑形状和位置进行采集，分析光斑信息并计算光束偏移情况。然而在产业化过程中，应用CCD相机进行光路准直，增加了系统光路的复杂性和额外的生产成本。
技术实现思路
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种能够适用大气激光雷达系统光路、成本低、操作简单的一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，具体技术方案为：一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，包括以下步骤：建立起雷达系统的三维光路仿真模型；将系统光路划分为四个象限；计算系统四个象限的几何重叠因子；输出四个象限的盲区和过渡区；根据预设光束偏移角度和四个象限的盲区和过渡区，建立起信号光学指标参数与光束偏移角度的径向基神经网络模型，所述光束偏移角度包括和；测量四个象限的大气回波信号，根据大气回波信号得到指标参数盲区和过渡区位置，并将指标参数盲区和过渡区位置作为预测输入值输入所述径向基神经网络模型计算光束偏移角度；根据偏移角度调节反射镜俯仰角；再次测量四个象限的回波信号，重复计算光束偏移角度，直到达到标准光路准直条件。
[0006]通过采用上述技术方案，建立起雷达系统的光路仿真模型，根据大气回波信号的光学指标参数计算出光束偏移角度，利用电动调整架调整反射镜的俯仰角；重复上述操作，直到光束准直要求达标。
[0007]优选的，所述三维光路仿真模型根据大气激光雷达系统的参数建立。
[0008]优选的，所述四个象限分别为N、E、S和W，且平均分配；所述几何重叠因子包括信号盲区几何因子、过渡区几何因子和完全接收区几何因子；所述信号盲区几何因子：OL=0；所述过渡区几何因子：0＜OL＜1；所述完全接收区几何因子：OL=1。
[0009]进一步的，所述计算几何重叠因子时根据回波信号与接收范围的重合面积来计算，四个象限的曲线的计算公式如下：；；；；式中，表示激光发射信号在高度处的光斑面积；表示激光发射信号与望远镜接收信号在高度处的光斑重合面积；当和过渡区时，得到四象限的盲区位置和。
[0010]进一步的，所述径向基神经网络模型训练时，将不同偏移角度光束状态下，四象限信号的光学指标参数作为训练样本，以训练样本的盲区和过渡区作为输入参数，训练样本的光束偏移角度和作为输出，经过多次训练，确定其spread常数。
[0011]进一步的，计算光束偏移角度时，计算预测角度的计算误差：。
[0012]进一步的，标准光路准直条件：；。
[0013]一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制系统，用于上述一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，包括：四个象限分割装置，用于采集时露出一个象限，遮挡其余三个象限；接收望远镜，所述四个象限分割装置安装在所述接收望远镜上，所述接收望远镜与大气激光雷达系统相对设置，用于接收返回的大气回波信号；会聚透镜，所述会聚透镜与所述接收望远镜相对设置，用于会聚透过小孔光阑的大气回波信号；后继光学单元，所述后继光学单元与所述会聚透镜相对设置，用于对接收的回波信号进行分光处理；信号
探测与采集系统，所述信号探测与采集系统与所述后继光学单元相对设置，用于将接收的回波信号从光信号转换成电信号，再将电信号转换成ASCII码储存到数据文件；激光发射器，所述激光发射器与所述信号探测与采集系统连接；反射镜，所述反射镜设有若干个，分别与所述激光发射器和所述大气激光雷达系统相对设置，用于调节反射镜使得激光发射器发射向大气中的光束准直；及电动调整架，所述电动调整架与所述反射镜连接，用于调整所述反射镜的反射光路。
[0014]一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法的装置，所述装置包括：处理器、存储器以及程序；所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行上述一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法的步骤。
[0015]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质被配置成存储程序，所述程序被配置成执行上述一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法的步骤。
[0016]与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法无需在光路中添加复杂光学器件，不会影响雷达信号的正常采集；且操作简单，将复杂耗时的手动调节光路准直的方式转变为光路准直的自动控制方式，节约人力成本，提高工作效率，并且能够很好的适用大气激光雷达系统。
附图说明
[0017]图1是实施例的流程图；图2是理想情况下某高度光路的二维平面图；图3是图2的四象限的盲区和过渡区位置；图4是光路偏移情况下某高度四象限的二维平面图；图5是图4的四象限的盲区和过渡区位置；图6是大气激光雷达系统的几何重叠因子原理图；图7是四象限工装示意图；图8 是大气激光雷达系统光路准直的系统的结构示意图。
具体实施方式
[0018]现结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0019]根据系统参数建立起大气激光雷达系统的三维光路仿真模型，通过控制四个象限分割装置对系统接收位置四个方向的回波信号分别进行采集，根据四个方向大气回波信号光学指标参数的变化来计算分析系统的光束偏移角度，利用电动调整架调节光路的准直，无需添加复杂光学器件，仅通过回波信号的光学指标参数来判断光路的偏移方向，操作过程更简单，生产成本更低，并且能够很好的适用大气激光雷达系统。
[0020]实施例一，如图1至图8所示，一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，包括以下步骤：根据大气激光雷达系统参数建立起三维光路仿真模型；将雷达系统的三维光路仿真模型平均分为四个象限N、E、S、W，划分方式如图1所
示；如图2所示，雷达接收的大气回波信号区域分为盲区、过渡区与完全接收区，其中信号盲区为回波信号完全不在接收范围内的区域，几何因子=0；过渡区为回波信号部分在接收范围内的区域，几何因子0<<1；完全接收区为回波信号完全在接收范围内的区域，=1；根据回波信号与接收范围的重合面积，来计算系统四象限的几何因子。其中以表示激光发射信号在高度处的光斑面积，以表示激光发射信号与望远镜接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立起雷达系统的三维光路仿真模型；将系统光路划分为四个象限；计算系统四个象限的几何重叠因子；输出四个象限的盲区和过渡区；根据预设光束偏移角度和四个象限的盲区和过渡区，建立起信号光学指标参数与光束偏移角度的径向基神经网络模型，所述光束偏移角度包括和；测量四个象限的大气回波信号，根据大气回波信号得到指标参数盲区和过渡区位置，并将指标参数盲区和过渡区位置作为预测输入值输入所述径向基神经网络模型计算光束偏移角度；根据偏移角度调节反射镜俯仰角；再次测量四个象限的回波信号，重复计算光束偏移角度，直到达到标准光路准直条件；其中，所述四个象限分别为N、E、S和W，且平均分配。2.根据权利要求1所述的一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，其特征在于，所述三维光路仿真模型根据大气激光雷达系统的参数建立。3.根据权利要求1所述的一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，其特征在于，所述几何重叠因子包括信号盲区几何因子、过渡区几何因子和完全接收区几何因子；所述信号盲区几何因子：OL=0；所述过渡区几何因子：0＜OL＜1；所述完全接收区几何因子：OL=1。4.根据权利要求3所述的一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，其特征在于，所述计算几何重叠因子时根据回波信号与接收范围的重合面积来计算，四个象限的曲线的计算公式如下：；；；；式中，表示激光发射信号在高度处的光斑面积；表示激光发射信号与望远镜接收信号在高度处的光斑重合面积；
当和过渡区时，得到四象限的盲区位置和。5.根据权利要求4所述的一种大气激光雷达系统光路准直的全自动控制方法，其特征在于，所述径向基神经网络模型训练时，将不同偏移角度光束状态下，四象限信号的光学指标参数作为训练样本，以训练样本的盲区和过渡区作为输入参数，训练样本的光束偏移角度和作为输出，经过多次训...
【专利技术属性】
技术研发人员：万学平，李晓琳，张继荣，冯大力，徐胜辉，孙健刚，
申请(专利权)人：无锡中科光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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