移动式激光雷达质控装置的制作方法

本实用新型属于环境监测领域，具体地说涉及一种移动式激光雷达质控装置。

背景技术：

近年来大气污染日益严重，pm2.5、pm10等大气气溶胶颗粒物污染对人类健康造成的危害受到越来越多的关注。大气激光雷达一般向大气中出射脉冲激光光束，气溶胶颗粒物会对脉冲激光产生后向散射光；通过接收后向散射光信号并解析其光强、偏振等特征，来分析气溶胶消光系数从而反演出大气中气溶胶粒子的分布和变化。

大气气溶胶消光后向散射比参数依赖于入射的激光波长、气溶胶粒子的尺度分布和化学组成，因此不同地理位置的气溶胶后向散射比都各不同，和当地该区域范围内的空气中粒子化学组分、温湿度等具有很大的相关性，并且会随着时间变化而变化，不同的季节都会呈现不同的变化，而一般米散射颗粒物激光雷达内部在进行消光反演计算时，该参与设定为固定常数，甚至出厂的激光雷达发送到其他地域后以出厂默认的固定参数作为该参数值，从而导致反演的米散射颗粒物激光雷达消光系数将存在一定偏差和误差，尤其是不同季节时的准确性偏差，影响米散射激光雷达测量的准确性。

激光雷达的校正需要专门的校准雷达，功能简单但是价值昂贵，用户不会单独购买标校雷达。一般激光雷达仪器厂商在出厂前进行一次标校，当雷达到达现场后不再进行单独标校，以出厂标校参数作为最终参数，因此雷达产地和实际使用位置的差异性将会带来测试误差。

如今，环保部门按照大气颗粒物监测激光雷达的测量结果作为执法的依据，如果测量值本身的数据偏差很大，则影响执法的准确性、合法性和司法的权威性。因此需对米散射颗粒物激光雷达测量地相应高度上的消光后向散射比进行标定。

目前已有方案是用拉曼激光雷达测量的数据进行标校，现有的技术只能提供固定站点式的拉曼雷达进行标校，该种方式是用少量的拉曼雷达来标校各个区域不同位置的米散射雷达，即通过网络查询的方式搜索空间上距离待标校米散射雷达地理位置最近的在线拉曼雷达，将自身的拉曼雷达数据作为校准源发送到预设范围内的米散射颗粒物激光雷达进行标校。一般情况下作为标校母机的拉曼激光雷达数量远小于米散射颗粒物激光雷达数量，并且地理位置间隔很远，并且各地的气候差异性大，依然存在较大的误差，如果要提高标校的准确性，则需要加大全国的拉曼激光雷达部署，形成部署网络，建设相应站房，需要投入大量的人力物力成本，产出性价比较低。可见，上述校准方式具有诸多不足，如：

1、准确性差，被标定的雷达一般与被标定的雷达在地理位置上存在一定的空间距离，然而不同地理位置、不同的大气环境，将会带来不同的大气分布特性，因此标定母机雷达获取的标定系数不完全适用于被标定雷达，依然存在一定的偏差。

2、一致性差，对于网络环境，被标校的米散射激光雷达只能获取最近地区的拉曼雷达进行标校，对于不同的雷达来说，如果采用了不同的拉曼雷达进行标校，各台拉曼雷达本身就存在一定差异性，因此一致性就存在一定的偏差，那么不同的雷达以不同的母机(拉曼雷达)标校出来的结果一致性偏差会更大。

3、便携性差，由于激光雷达对环境要求较高，为了保障雷达的可靠稳定运行，一般专门为雷达配备固定站房，作为标校母机的拉曼雷达一般放置在站房内部某个位置，无法拿到户外使用和移动观测使用，不具有便携性。

4、成本高，布点少，目前激光雷达逐渐形成组网平台，全国雷达雷达都会接入同一个网络，为了实现不同地区雷达的标校，势必要同样的部署很多拉曼雷达形成标校母机网络，标校母机的成本比雷达本身昂贵的多，不可能一台雷达附近配一台母机，这样带来成本上的高昂。

5、标校母机价值浪费，标校母机的价格比米散射雷达本身价值贵得多，主要用来做校准，对雷达而言，完成一次标校后，需要等待相对一段很长的实际才需要再进行标校，在这个等待的时间内，母机的资源形成浪费。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种准确性好、一致性好、低成本、使用效能好的移动式激光雷达质控装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案得以实现的：

移动式激光雷达质控装置，所述移动式激光雷达质控装置包括：

移动工具，所述移动工具的顶部具有光学窗口；

校准用激光雷达，所述校准用激光雷达设置在所述移动工具上，所述光学窗口适于透过所述校准用激光雷达的输出光；

电源，所述电源设置在所述移动工具上，且输出端连接所述校准用激光雷达；

温控单元，所述温控单元控制所述移动工具内所述校准用激光雷达的所处环境的温度。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、准确性高，减小了空间距离带来的误差：标校时是处于待校准的激光雷达的同一地区同一位置，可以实现两者近距离的数据测量，因此获得的数据来校准米散射颗粒物激光雷达反演消光，准确性高，误差小，排除了地理位置不同带来的大气特性变化误差；

2、提高了数据的一致性，消除校准装置本身带来的差异；使用同一台校准用激光雷达标校，和采用多台组网拉曼激光雷达标定相比，消除了不同拉曼激光雷达本身的一致性误差的引入，消除了不同米散射颗粒物激光雷达由于不同标校设备的差异性带来的测量误差；

2、节约成本，仅用一台校准用激光雷达可以移动式的完成各地区多台雷达标校，不受地理位置限制，避免了组建拉曼雷达网络的高成本解决方案，大大节约了成本；

4、灵活性；当校准装置接近待校准激光雷达时将标校的数据自动推送至待校准激光雷达上，自动标校，使校准过程灵活精确方便；

5、便捷性；校准装置具有移动特性，能够移动到任意地区进行标校，方便、快捷。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本实用新型提供的移动式激光雷达质控装置的结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。

实施例：

图1示意性地给出了本实用新型实施例的移动式激光雷达质控装置的结构简图，如图1所示，所述移动式激光雷达质控装置包括：

移动工具，如自动车辆，所述移动工具的顶部具有光学窗口，如光学玻璃；

校准用激光雷达，如仅有的一台拉曼激光雷达，所述校准用激光雷达设置在所述移动工具上，所述光学窗口适于透过所述校准用激光雷达的输出光，也即光学对于所述输出光来说是透光的；

电源，如各种类型的蓄电池，所述电源设置在所述移动工具上，且输出端连接所述校准用激光雷达，为校准用激光雷达等供电；

温控单元，所述温控单元控制所述移动工具内所述校准用激光雷达的所处环境的温度；温控单元是本领域的现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述。

为了减轻移动工具的颠簸对校准用激光雷达的不利影响，进一步地，在移动所述移动式激光雷达质控装置进一步包括：

减震单元，所述校准用激光雷达通过所述减震单元固定在所述移动工具上。

为了便于将校准用激光雷达移动到待校准的激光雷达处，进一步地，所述移动式激光雷达质控装置进一步包括：

定位单元，所述定位单元设置在所述移动工具上，获得的移动工具的位置信息传送到显示单元；

显示单元，所述显示单元设置在所述移动工具上，用于显示电子地图，并在电子地图上标注待校准的固定式激光雷达以及移动工具的位置。

为了与外界的通信，进一步地，所述移动式激光雷达质控装置进一步包括：

信号接收单元，所述信号接收单元用于接收外界指令；

信号发射单元，所述信号发射单元将接收到的所述校准用激光雷达的数据通过有线或无线传送到所述固定式激光雷达。

实施例2：

根据本实用新型实施例1的移动式激光雷达质控装置的应用例。

在该应用例中，固定式激光雷达是一个地区所有的20台固定式米散射激光雷达；移动工具采用车辆，利用车辆顶部的天窗作为光学窗口；仅有的一台拉曼激光雷达通过减震单元固定在车辆上，减轻车辆传递来的颠簸；定位单元采用gps，获得车辆的经纬度信息；显示单元采用液晶显示器，用于显示电子地图，以及将20台固定式米散射激光雷达和车辆位置标注在电子地图上，便于将车辆移动到待校准的固定式米散射激光雷达处；信号接收单元通过无线网络接收外界指令，如校准工作安排；信号发射单元通过无线网络将移动到待校准米散射激光雷达处的拉曼激光雷达的测得的数据传输到待校准米散射激光雷达，实现了米散射激光雷达的自动化校准；电源采用蓄电池，为上述拉曼激光雷达、定位单元、信号发射单元和接收单元供电。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本实用新型的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本实用新型保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。