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申请/专利权人：常州工学院;河海大学;江苏优埃唯智能科技有限公司

摘要：本发明公开一种涉水空间内壁的激光反射点距离与方位解算装置及方法。该装置包括用于进行涡旋激光的生成、发射与接收的涡旋激光收发模组、用于进行回波数据分析、解算激光反射点的距离与方位的控制与信息处理单元、用于在探测过程中带动涡旋激光收发模组等其他组件旋转扫描采集信息的360°旋转部件、以及用于对内部其他组件进行防水防护的外部水密结构。本发明利用前端光学结构抑制激光光束透水传播造成的散射噪声，并将涉水空间内部的三维探测情况分为无水段三维探测、满水段三维探测与局部积水段三维探测三种情况，分别提出全空气链路中、全水体链路中、空气‑水体‑空气链路中反射点距离与方位解算方法。本发明适用范围更广、测量精度更高。

主权项：1.一种用涉水空间内壁的激光反射点距离与方位解算装置进行涉水空间内壁的激光反射点距离与方位解算的方法，所述装置包括：用于进行涡旋激光的生成、发射与接收的涡旋激光收发模组、用于进行回波数据分析、解算激光反射点的距离与方位的控制与信息处理单元、用于在探测过程中带动涡旋激光收发模组等其他组件旋转扫描采集信息的360°旋转部件、以及用于对内部其他组件进行防水防护的外部水密结构；所述涡旋激光收发模组包括涡旋激光发射模组与涡旋激光接收模组，所述涡旋激光发射模组包括激光发射光源，所述激光发射光源前端依次设置有整形系统以及螺旋相位板一；所述涡旋激光接收模组包括接收镜、滤光片、螺旋相位板二以及遮光片，最后被光电探测器接收，所述螺旋相位板一与所述螺旋相位板二结构相同；所述遮光片位于所述螺旋相位板二的中心轴上；其特征在于，该方法为：所述涡旋激光发射模组中，以905nm脉冲激光器作为激光发射光源发射的激光经过整形系统对光束进行整形后，通过螺旋相位板一将高斯激光调制为涡旋激光作为测距发射光源，向周边发射，发射的激光进入涉水空间内壁点经反射的回波信号反射至所述的涡旋激光接收模组，所述的涡旋激光接收模组中的接收镜接收反射回波信号后，经过905nm的滤光片过滤，再通过与所述螺旋相位板一同样规格的螺旋相位板二，得到返回的含噪涡旋激光，利用黑色遮光片将涡旋激光中心部分挡住，利用涡旋激光在散射介质中传输特性，实现水体后向散射回波的空间过滤，再将过滤后具有高信噪比的回波信号传输至光电探测系统并被系统识别和检测，根据接收到的回波信号强度，判断当前激光探测的光程链路组成情况类型；根据光程链路组成情况类型进行回波信号分析，实现激光反射点的距离与方位解算；根据发射与接收信号的时间差、旋转部件角度信息计算水底内壁反射回波信号周边三维反射点坐标，得到三维激光点云；所述根据接收到的回波信号强度，判断当前激光探测的光程链路组成情况类型，具体方法包含的步骤如下：设回波信号强度为R、回波信号强度的两个阈值{Tl,Th}且Tl＜Th；当R＞Th，激光回波信号强，说明当前激光的光程中未经过水体，激光扫描区域不存在积水，则采用全空气链路中反射点距离与方位解算方法；当R＜Tl时，说明激光受到了严重衰减，表明当前激光光程全部在水体范围内，扫描区域内充满了水体，采用全水体链路中反射点距离与方位解算方法；当Tl＜R＜Th，说明当前扫描区域存在局部积水，激光在传播过程中经过了空气-水体两种介质，对激光信号产生了部分衰减，采用空气-水体-空气链路中反射点距离与方位解算方法。

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