激光探测设备、激光束参数在线测量方法和存储介质

本发明涉及光电测量领域，具体涉及一种激光探测设备、激光束参数在线测量方法和存储介质。

背景技术：

1、激光探测设备，如激光测距机、激光雷达、激光扫描与三维成像系统，其核心工作原理是通过发射激光束并接收从目标反射回来的目标回波，通过计算飞行时间等信息来获取目标的距离、速度、方位和三维形貌。在这些系统中，激光光束的质量是决定其核心性能指标的关键因素之一。激光束发散角和光斑形状是评价激光光束质量的核心参数，它们定义了激光束在传播过程中的扩散程度和横向能量分布。激光探测设备在工作过程中会经历温湿度变化、振动冲击等。这些因素可能导致激光器谐振腔失调、产生热透镜效应，引起发散角和光斑形状的缓慢漂移或突变。这种漂移会无声无息地导致系统性能劣化，而操作人员难以察觉，带来潜在的安全隐患和质量风险。因此，对激光探测设备的出射光束参数进行在线、实时的监测，不仅是评估其出厂性能的需要，更是保障其在全生命周期内持续、稳定、可靠工作的关键，对于自动驾驶、地形测绘、航空航天等高可靠性应用领域至关重要。

2、现有激光束参数测量方法大多源于实验室环境，如光束轮廓分析法和焦距法/透镜变换法，均需要中断系统工作，在激光发射光路中插入测量设备进行测量，无法实现工作状态下的实时监测，更无法捕捉到因环境变化引起的参数动态漂移。此外，这些方法的测量精度严重依赖透镜的成像质量和焦平面的精确校准，在振动环境下稳定性差。综上所述，现有技术方案均无法满足激光探测设备对发射光束质量进行非侵入、不间断、实现在线监测的迫切需求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种激光探测设备，包括：阵列激光探测器，用于响应于激光探测设备接收回波的强度生成强度信号，其中，激光探测设备接收回波中包括介质后向散射回波；数据处理模块，用于基于强度信号中能够体现介质后向散射回波的强度的部分来计算激光探测设备的激光束的参数。

2、在一个实施例中，数据处理模块可以基于能够体现介质后向散射回波的强度的部分来获得介质后向散射回波的强度分布，从而计算参数，其中，参数可以包括激光束的发散角和光斑形状。

3、在一个实施例中，激光探测设备接收回波中还可能包括目标回波，且在介质后向散射回波的强度显著大于目标回波的强度，使得目标回波的强度能够被忽略的场景下，数据处理模块可以直接使用强度信号获取介质后向散射回波的强度分布，从而计算参数。

4、在一个实施例中，阵列激光探测器可以是线性激光探测器或单光子激光探测器。

5、在一个实施例中，光斑形状可以是高斯型、平顶型、环形中的任一种。

6、本发明还提供一种用于激光探测设备的激光束参数在线测量方法，包括：基于强度信号中能够体现介质后向散射回波的强度的部分来计算激光探测设备的激光束的参数。其中，强度信号是由激光探测设备的阵列激光探测器响应于激光探测设备接收回波的强度生成的，其中，该接收回波中包括介质后向散射回波。

7、在一个实施例中，该激光束参数在线测量方法可以包括：基于能够体现介质后向散射回波的强度的部分来获得介质后向散射回波的强度分布，从而计算参数，其中，参数包括激光束的发散角和光斑形状。

8、在一个实施例中，激光探测设备接收回波中还可能包括目标回波，且在介质后向散射回波的强度显著大于目标回波的强度，使得目标回波的强度能够被忽略的场景下，可以直接使用强度信号获取介质后向散射回波的强度分布，从而计算参数。

9、在一个实施例中，光斑形状可以是高斯型、平顶型、环形中的任一种。

10、本发明还提供一种存储有程序指令的非易失性可读存储介质，其中，当程序指令被处理器读取并执行时，使得处理器执行根据本发明的激光束参数在线测量方法。

11、本发明提供的解决方案能够在不影响激光探测设备正常发射和工作的情况下，在线、实时地监测激光束参数的变化，为系统的性能自诊断、自适应补偿和预测性维护提供关键数据支撑，提升激光探测设备的可靠性。

1.一种激光探测设备，其特征在于，所述激光探测设备包括：

2.根据权利要求1所述的激光探测设备，其特征在于，所述数据处理模块基于所述能够体现所述介质后向散射回波的强度的部分来获得所述介质后向散射回波的强度分布，从而计算所述参数，其中，所述参数包括所述激光束的发散角和光斑形状。

3.根据权利要求2所述的激光探测设备，其特征在于，所述激光探测设备接收回波中还包括目标回波，且在所述介质后向散射回波的强度显著大于所述目标回波的强度，使得所述目标回波的强度能够被忽略的场景下，所述数据处理模块直接使用所述强度信号获取所述介质后向散射回波的强度分布，从而计算所述参数。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的激光探测设备，其特征在于，所述阵列激光探测器是线性激光探测器或单光子激光探测器。

5.根据权利要求2或3所述的激光探测设备，其特征在于，所述光斑形状是高斯型、平顶型、环形中的任一种。

6.一种激光束参数在线测量方法，用于激光探测设备，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的激光束参数在线测量方法，其特征在于，所述方法包括：基于所述能够体现所述介质后向散射回波的强度的部分来获得所述介质后向散射回波的强度分布，从而计算所述参数，其中，所述参数包括所述激光束的发散角和光斑形状。

8.根据权利要求7所述的激光束参数在线测量方法，其特征在于，所述激光探测设备接收回波中还包括目标回波，且在所述介质后向散射回波的强度显著大于所述目标回波的强度，使得所述目标回波的强度能够被忽略的场景下，直接使用所述强度信号获取所述介质后向散射回波的强度分布，从而计算所述参数。

9.根据权利要求7或8所述的激光束参数在线测量方法，其特征在于，

10.一种非易失性可读存储介质，存储有程序指令，其特征在于，当所述程序指令被处理器读取并执行时，使得所述处理器执行如权利要求6-9中任一项所述的激光束参数在线测量方法。