本实用新型属于激光测距技术，具体涉及一种用于远程大角度范围激光测距的浮空器。
背景技术：
远程激光测距一般是向目标发射脉冲激光器，然后由光电元件接收目标反射的光束，计时器通过测定光束从发射到接收的时间，从而获得距离信息。
目前，对于远程目标测距装置而言，具有较为成熟的技术实现途径，而且各自都达到了较高的技术水平。而对于大角度范围的激光测距，通过采用偏转镜驱动光束大角度扫描来实现。
当远程大角度范围激光测距装置应用在高空浮空器时，对于激光测距装置的体积和重量都有较严格的要求，而现有的激光测距装置存在体积和重量较大的缺点。
技术实现要素：
为实用新型的目的在于提供一种用于远程大角度范围激光测距的浮空器，解决了当前激光测距装置存在体积和重量较大的问题。
为实现本实用新型的技术目的，采用以下技术方案：
用于远程大角度范围激光测距的浮空器，包括：
浮空囊体，用以提供升力；
吊舱，与浮空囊体连接，用于安置激光测距设备；
激光测距设备包括激光器、共孔径光束发射和接收单元、激光信号探测单元以及指挥控制单元。
激光器、激光信号探测单元均与指挥控制单元连接，激光器在指挥控制单元的控制下出光；激光器发射的激光经共孔径光束发射和接收单元传输到目标上，目标对激光的反射回光通过共孔径光束发射和接收单元传输至激光信号探测单元；指挥控制单元根据激光光束从发射到接收的时间差来获得目标物体的距离信息。
本实用新型中：共孔径光束发射和接收单元包括1#凸透镜、平面反射镜和2#凸透镜、二维偏转镜和分光镜；其中分光镜对激光器发射出的激光光束全反射，对目标辐射的可见光全透射；平面反射镜的中心开设有供激光器发射出的激光通过的通孔。激光器发射的激光依次经1#凸透镜、平面反射镜上开设的通孔、2#凸透镜、二维偏转镜和分光镜传输到目标上，目标对激光的反射回光通过分光镜、二维偏转镜、2#凸透镜、平面反射镜传输至激光信号探测单元。
作为本实用新型的优选方案，本实用新型还包括成像单元，成像单元与指挥控制单元连接，成像单元设置在分光镜的一侧，接收经分光镜全透射的目标辐射的可见光，成像单元将探测到的目标图像发送给指挥控制单元；指挥控制单元根据目标图像在成像单元上的位置，控制共孔径光束发射和接收单元中的二维偏转镜在方位和俯仰上各旋转一定角度使得激光器发射出的激光能够通过共孔径光束发射和接收单元中的激光传输光路传输到目标上。这样，设置成像单元，可以通过增设成像单元，使得本实用新型能够在不清楚目标具体方位位置的情况下，同样能够实现对目标的测距。同时本实用新型利用探测成像光及测距激光共光路的结构，能够有效减小体积和重量，实现远程大角度范围的激光测距。
本实用新型中：成像单元包括聚焦透镜组和对可见光波段高响应的硅材料阵列传感器。
本实用新型中：激光器为固体脉冲激光器，波长为1064nm，脉宽小于10ns，单脉冲能量大于10mj。
本实用新型中：激光信号探测单元包括聚焦透镜组和对1064nm高响应的铟镓砷材料的雪崩二极管。
本实用新型的技术效果：
本实用新型将激光测距设备与浮空器结合起来，并通过对共孔径光束发射和接收单元的光路进行设计，光路设计简洁合理，能够有效减小体积和重量，使得本实用新型能够适应大距离、大角度的目标测距要求。
另外，本实用新型还提供了一种优选方案，通过增设成像单元，在不清楚目标具体方位位置的情况下，同样能够实现对目标的测距。同时本实用新型利用探测成像光及测距激光共光路的结构，能够有效减小体积和重量，实现远程大角度范围的激光测距。
本实用新型结构设计合理，易于实现，具有广泛的适应性。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构示意图。
图2是本实用新型实施例2的结构示意图。
图3是本实用新型中的共孔径光束发射和接收单元的工作原理图。
图中标号：
1、浮空囊体；2、吊舱；3、激光器；4、共孔径光束发射和接收单元；5、激光信号探测单元；6、指挥控制单元；7、成像单元；
41、分光镜；42、二维偏转镜；43、2#凸透镜；44、平面反射镜；45、1#凸透镜。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1，本实施例提供一种用于远程大角度范围激光测距的浮空器，包括：
浮空囊体1，用以提供升力。
吊舱2，与浮空囊体1连接，用于安置激光测距设备。
激光测距设备包括激光器3、共孔径光束发射和接收单元4、激光信号探测单元5以及指挥控制单元6。
激光器3、激光信号探测单元5均与指挥控制单元6连接，激光器3在指挥控制单元6的控制下出光；激光器3发射的激光经共孔径光束发射和接收单元4传输到目标上，目标对激光的反射回光通过共孔径光束发射和接收单元4传输至激光信号探测单元5；指挥控制单元6根据激光器发射激光和激光信号探测单元接收光信号的时间差获得目标物体的距离信息。
参照图3，共孔径光束发射和接收单元包括1#凸透镜45、平面反射镜44和2#凸透镜43、二维偏转镜42和分光镜41；其中分光镜41对激光器3发射出的激光光束全反射，对目标辐射的可见光全透射。平面反射镜44的中心开设有供激光器3发射出的激光通过的通孔。激光器3发射的激光依次经1#凸透镜45、平面反射镜44上开设的通孔、2#凸透镜43、二维偏转镜42和分光镜41传输到目标上，目标对激光的反射回光通过分光镜41、二维偏转镜42、2#凸透镜43、平面反射镜44传输至激光信号探测单元5。
参照图2，实施例2的结构示意图。包括：浮空囊体1，用以提供升力。吊舱2，与浮空囊体1连接，用于安置激光测距设备。激光测距设备包括激光器3、共孔径光束发射和接收单元4、激光信号探测单元5、成像单元7以及指挥控制单元6。参照图3，成像单元7与指挥控制单元6连接，成像单元7设置在分光镜41的一侧，接收经分光镜41全透射的目标辐射的可见光，成像单元7将探测到的目标图像发送给指挥控制单元6；指挥控制单元6根据目标图像在成像单元6上的位置，控制共孔径光束发射和接收单元4中的二维偏转镜42在方位和俯仰上各旋转一定角度使得激光器发射出的激光能够通过共孔径光束发射和接收单元中的激光传输光路传输到目标上。激光器3发射的激光依次经1#凸透镜45、平面反射镜44上开设的通孔、2#凸透镜43、二维偏转镜42和分光镜41传输到目标上，目标对激光的反射回光通过分光镜41、二维偏转镜42、2#凸透镜43、平面反射镜44传输至激光信号探测单元5。这样，设置成像单元，可以通过增设成像单元，使得本实用新型能够在不清楚目标具体方位位置的情况下，同样能够实现对目标的测距。同时本实用新型利用探测成像光及测距激光共光路的结构，能够有效减小体积和重量，实现远程大角度范围的激光测距。
本实用新型中：成像单元7包括聚焦透镜组和对可见光波段高响应的硅材料阵列传感器(ccd或者cmos器件)。
本实用新型中：激光器3为固体脉冲激光器，波长为1064nm，脉宽为3ns，发散全角1mard。
本实用新型中：激光信号探测单元5包括聚焦透镜组和对1064nm高响应的铟镓砷材料的雪崩二极管。
本实用新型提供的共孔径光束发射和接收单元4是基于发射和接收共光路的方式，具有体积小的优点，另外还可以免除接收和发射光路精确对准。共孔径光束发射和接收单元4工作原理如图3所示，其中虚线方框内为共孔径光束发射和接收单元4的基本组成。工作原理如下：
平面反射镜44相对于水平线呈45度设置，分光镜41相对于水平线呈45度设置。平面反射镜44为全反射镜。分光镜41对可见光全透、对1064nm光全反射。
本实施例2提供的用于远程大角度范围激光测距的浮空器，它的基本工作流程如下：
s1.浮空器升至一定高度后，吊舱内各设备自检；
s2.当成像单元探测到目标图像时，根据目标在成像单元上的位置，指挥控制单元控制共孔径光束发射和接收单元中的偏转镜在方位和俯仰上各旋转一定角度；
s3.指挥控制单元控制激光器出光，脉冲光束通过共孔径光束发射和接收单元传输至成像单元探测的目标上，激光信号探测单元通过共孔径光束发射和接收单元接收到目标反射的激光光束；
s4.指挥控制单元控制计算激光信号探测单元和激光器出光之间的时间间隔，这个时间间隔的一半和光速的乘积就是目标的距离。
以上所述仅为本实用新型的优选的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：
1.用于远程大角度范围激光测距的浮空器，其特征在于，包括：
浮空囊体，用以提供升力；
吊舱，与浮空囊体连接，用于安置激光测距设备；
激光测距设备包括激光器、共孔径光束发射和接收单元、激光信号探测单元以及指挥控制单元。
2.根据权利要求1所述的用于远程大角度范围激光测距的浮空器，其特征在于，激光器、激光信号探测单元均与指挥控制单元连接，激光器在指挥控制单元的控制下出光；激光器发射的激光经共孔径光束发射和接收单元传输到目标上，目标对激光的反射回光通过共孔径光束发射和接收单元传输至激光信号探测单元；指挥控制单元根据激光器发射激光和激光信号探测单元接收光信号的时间差获得目标物体的距离信息。
3.根据权利要求1所述的用于远程大角度范围激光测距的浮空器，其特征在于，共孔径光束发射和接收单元包括1#凸透镜、平面反射镜和2#凸透镜、二维偏转镜和分光镜；其中分光镜对激光器发射出的激光光束全反射，对目标辐射的可见光全透射；平面反射镜的中心开设有供激光器发射出的激光通过的通孔。
4.根据权利要求3所述的用于远程大角度范围激光测距的浮空器，其特征在于，激光器发射的激光依次经1#凸透镜、平面反射镜上开设的通孔、2#凸透镜、二维偏转镜和分光镜传输到目标上，目标对激光的反射回光通过分光镜、二维偏转镜、2#凸透镜、平面反射镜传输至激光信号探测单元。
5.根据权利要求4所述的用于远程大角度范围激光测距的浮空器，其特征在于，还包括成像单元，成像单元与指挥控制单元连接，成像单元设置在分光镜的一侧，接收经分光镜全透射的目标辐射的可见光，成像单元将探测到的目标图像发送给指挥控制单元；指挥控制单元根据目标图像在成像单元上的位置，控制共孔径光束发射和接收单元中的二维偏转镜在方位和俯仰上各旋转一定角度使得激光器发射出的激光能够通过共孔径光束发射和接收单元中的激光传输光路传输到目标上。
6.根据权利要求5所述的用于远程大角度范围激光测距的浮空器，其特征在于，成像单元包括聚焦透镜组和对可见光波段高响应的硅材料阵列传感器。
7.根据权利要求1所述的用于远程大角度范围激光测距的浮空器，其特征在于，激光器为固体脉冲激光器，波长为1064nm，脉宽小于10ns，单脉冲能量大于10mj。
8.根据权利要求1所述的用于远程大角度范围激光测距的浮空器，其特征在于，激光信号探测单元包括聚焦透镜组和对1064nm高响应的铟镓砷材料的雪崩二极管。
技术总结
用于远程大角度范围激光测距的浮空器，包括：浮空囊体；吊舱，与浮空囊体连接，用于安置激光测距设备；激光测距设备包括激光器、共孔径光束发射和接收单元、激光信号探测单元以及指挥控制单元；激光器、激光信号探测单元均与指挥控制单元连接，激光器在指挥控制单元的控制下出光；激光器发射的激光经共孔径光束发射和接收单元传输到目标上，目标对激光的反射回光通过共孔径光束发射和接收单元传输至激光信号探测单元；指挥控制单元根据激光器发射激光和激光信号探测单元接收光信号的时间差获得目标物体的距离信息。本实用新型将激光测距设备与浮空器结合起来，并通过对光路的设计，使得本实用新型能够适应大距离、大角度的目标测距要求。
技术研发人员：吴武明;王晓峰;李金侠;路晓伟;周波
受保护的技术使用者：湖南谱峰光电有限公司
技术研发日：.04.28
技术公布日：.02.21
