1.单频测水激光雷达，其特征在于包括激光器、分光装置、扫描系统、接收光学系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路、高速AD采样模块、存储模块、通信模块、高光谱相机、高精度POS系统、综控单元和地面站；

激光器，该激光雷达的激光器接收到外触发信号后，发射一束峰值功率200Kw、脉宽2～

3ns、发散角小于0.5mrad、抖动<900ps的532nm激光，传输给分光装置；同时，发射工作状态信号给综控单元；其特征在于采用外触发和MOPA技术，发射高重频、皮秒级抖动、发散角小于0.5mrad、532nm的准直激光，能够根据需要在固定时间发射抖动小的皮秒级的激光，解决激光器发射激光抖动严重的问题，实现水深精准探测；

分光装置，该激光雷达的分光装置接收激光器发射的激光，分离成一小束激光和一大束激光，一小束激光传输给1号APD及其后端处理电路，一大束激光传输给扫描系统；其特征在于由平面反射镜构成；

扫描系统，该激光雷达的扫描系统接收来自分光装置的一大束激光，通过扫描反射镜将激光发射到水面；同时，发射工作状态信号给综控单元；其特征在于采用伺服电机驱动的反射式光楔实现圆周扫描，配合相应的李萨如栅型或扫描方法，实现单位面积水深的高密度探测，解决了已有水深测量激光雷达扫描出现漏点或密度低的问题；

接收光学系统，该激光雷达的接收光学系统接收来自水面、浅水和水底的激光回波，通过分视场镜分离水面、浅水和水底回波信号，水面和浅水回波信号进入APD及其后端处理电路通道，水底回波信号进入PMT及其后端处理电路通道；其特征在于包括物镜组、分视场镜、APD和PMT目镜组双通道；其特征还在于根据遥感激光雷达水深探测模型，设计双通道，结合机械结构确定主通光口径80mm、目镜组焦距为505mm、PMT和APD的物镜组焦距分别为49.27和12.01，分视场镜直径70mm、目镜组口径为64mm；物镜组采用柯克三片式物镜，焦距为

505mm，第一片镜片为正焦度的ZF14镜片，第二片为负焦度的F2HT镜片，第三片为正焦度的ZF14镜片；分视场镜直径70mm、中心开孔直径1.5mm的分视场镜，用于分离水表激光回波信号和水底激光回波信号；目镜组口径为64mm、PMT和APD的焦距分别为49.27和12.01，采用改进凯涅尔目镜，由第一片SF66平凸镜片、第二片SF66正弯月镜片、第三片LASF14A与SF66胶合且焦度为负的双胶合镜片组成，中间的正弯月镜片用于扩充目镜最佳接收视场；

1号APD及其后端处理电路，该激光雷达的1号APD及其后端处理电路接收来自分光装置传输的很小一束激光，转化成电信号，传输给射频放大电路的1通道；同时，发射工作状态信号给综控单元；其特征在于仅能探测激光发射回波信号；

2号APD及其后端处理电路，该激光雷达的2号APD及其后端处理电路接收来自APD及其后端处理电路通道的水面和浅水信号，转化成电信号，传输给射频放大电路的2通道；同时，发射工作状态信号给综控单元；其特征在于灵敏度低仅能探测水面和浅水回波信号；

PMT及其后端处理电路，该激光雷达的PMT及其后端处理电路接收来自PMT及其后端处理电路通道的水底信号，转化成电信号，传输给射频放大电路的3通道；同时，发射工作状态‑9信号给综控单元；其特征在于采用探测10 灵敏度的PMT探测器，最深可测30m；

射频放大电路，该激光雷达射频放大电路的1、2、3通道分别接收和放大来自1、2号APD及其后端处理电路和PMT及其后端处理电路传输的电信号，然后分别传输给高速AD采样模块的1、2、3通道；同时，发射工作状态信号给综控单元；其特征在于有3个通道，分别是1、2和

3通道，采用射频功率放大50～850MHz的功放芯片SBB‑2089，其实功率增益可达20dB，可以完全满足探测器输出信号的探测；

高速AD采样模块，该激光雷达的高速AD采样模块1、2、3通道接收并采样来自射频放大电路1、2、3通道传输过来的放大电信号为高速AD采样模块1、2、3通道输出的数字信号；同时，发射工作状态信号给综控单元；其特征在于采用采样率2Gsps、精度皮秒级、3通道、板载内存16G的AD采样模块，与激光器发射的激光脉宽相匹配；

存储模块，该激光雷达的存储模块接收来自高速AD采样模块1、2、3通道输出的数字信号，分别并行存储到存储器中；同时，发射工作状态信号给综控单元；其特征在于采用2T内存式存储器，速度是普通固态硬盘的7.5倍，可实现无缓存情况下高速存储海量数据，可支持连续存储2小时；

高光谱相机，该激光雷达的高光谱相机在接收到综控单元下发的拍照指令后，拍摄水面高光谱影像；同时，发射工作状态信号给综控单元；

通信模块，该激光雷达的通信模块接收来自地面站的控制信号，转发给综控单元，发射综控单元传输的激光器、扫描系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路、高速AD采样模块、存储模块和高精度POS系统的工作状态信号给地面站；其特征在于包括地面站端通信模块与激光雷达端通信模块，具有全双工、低功耗和远距离特点，无线传输距离最大1.5km，支持断点续传，可完全激光雷达控制；

主要用于接收地面站发射的信号转发给综控单元，或者接收综控单元发射的信号转发给地面站；

高精度POS系统，该激光雷达的高精度POS系统用于获取高精度动态的GPS位置数据和高精度IMU姿态位置数据，传输给综控单元；同时，发射工作状态信号给综控单元；GPS采用以载波相位观测为基础的实时差分GPS技术，实时动态测量差分定位减小定位误差，构建由基准站接收机、数据链、流动站接收机组成的RTK系统，在基准站上安置1台接收机为参考站对卫星进行连续观测，将观测数据和测站信息通过无线电传输设备实时地发送给流动站，流动站GPS接收机同时通过无线接收设备接收基准站传输的数据，根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度，即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS－84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H，精度达厘米级，可满足激光雷达水平定位和垂直定位需求；IMU包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，加速度计和陀螺仪安装在互相垂直的测量轴上，能够获取测量物体三轴姿态角以及加速度；

综控单元，该激光雷达的综控单元控制激光器、扫描系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路模块、高速AD采样模块、存储模块、高光谱相机和高精度POS系统工作；同时，该综控单元获取激光器、扫描系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路模块、高速AD采样模块、存储模块和高精度POS系统工作状态信号，通过激光雷达端通信模块传输给地面站，显示在屏幕上；其特征在于采用FPGA实现纳秒级控制，通过通信模块与地面站全双工传输数据，保证地面站发出指令正确执行，回传激光雷达各部件工作状态信号给地面站，保证系统正常稳定运行；

地面站，该激光雷达的地面站通过通信模块发射指令给综控系统，控制激光雷达系统工作；同时，该地面站通过通信模块接收综控系统发射的激光器、扫描系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路模块、高速AD采样模块、存储模块、高光谱相机和高精度POS系统工作状态信号，并在屏幕上显示；其特征在于通过该端通信模块与激光雷达端通信模块通信，发送指令/接收信号，远距离无线控制激光雷达工作；

挂载于平台上，单频测水激光雷达的工作过程是：

(1)用户在地面站启动搭载在无人机或有人机或无人船平台上的激光雷达，启动信号通过通信模块发送启动信号给综控单元，综控单元启动激光雷达各组成部分，同时获取启动时间数据和各部件工作状态，回传给地面站，存储到硬盘，显示在屏幕上；其中，综控单元下达启动指令给激光器、扫描系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路模块、高速AD采样模块、存储模块和高精度POS系统工作；同时，获取激光器、扫描系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路模块、高速AD采样模块、存储模块、高光谱相机和高精度POS系统的工作状态，回传给地面站，存储到硬盘，显示在屏幕上；

(2)综控单元读取高精度POS系统获取的位置数据、姿态数据和UTC时间数据传输给高速AD采样模块，即高速AD采样模块将位置数据、姿态数据、UTC时间和回波信号一起存储到存储单元，获取高精度POS系统工作状态信号；

(3)激光器发射脉冲激光给分束装置；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(4)分束装置接收激光器发射的激光束，分离成很小一束激光和很大一束激光，很小一束激光传输给1号APD及其后端处理电路，很大束激光传输给扫描系统；

(5)1号APD及其后端处理电路接收来自分光装置传输的很小一束激光，转化成电信号，传输给射频放大电路1通道；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(6)扫描系统接收来自分光装置的很大束激光，通过扫描反射镜将激光发射到水面；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(7)接收光学系统接收来自水面、浅水和水底的激光回波，通过分视场镜分离水面、浅水和水底回波信号，水面回波信号进入APD及其后端处理电路通道，水底回波信号进入PMT及其后端处理电路通道；

(8)2号APD及其后端处理电路接收来自APD及其后端处理电路通道的水面和浅水信号，转化成电信号，传输给射频放大电路的2通道；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(9)PMT及其后端处理电路接收来自PMT及其后端处理电路通道的水底信号，转化成电信号，传输给射频放大电路的3通道；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(10)射频放大电路的1、2、3通道分别接收和放大来自1、2号APD及其后端处理电路和PMT及其后端处理电路传输的电信号，然后分别传输给高速AD采样模块的1、2、3通道；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(11)高速AD采样模块1、2、3通道接收并采样来自射频放大电路1、2、3通道传输过来的放大电信号为高速AD采样模块1、2、3通道输出的数字信号；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(12)存储模块接收来自高速AD采样模块1、2、3通道输出的数字信号，分别并行存储到存储模块；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(13)高光谱相机接收到地面站通过通信模块传输到综控单元下发的拍照指令后，拍摄水面高光谱影像；同时，发射工作状态信号给综控单元；

(14)重复(3)～(13)的步骤，直到探测完目标区域所有水深回波信号；

(15)用户在地面站关闭激光雷达，关闭信号通过通信模块发送给综控单元，综控单元关闭激光雷达各组成部分，同时获取关闭时间数据和各部件工作状态信号，回传给地面站，存储到硬盘，显示在屏幕上；其中，综控单元下达关闭指令给激光器、扫描系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路模块、高速AD采样模块、存储模块和高精度POS系统工作；同时，获取激光器、扫描系统、1号APD及其后端处理电路、2号APD及其后端处理电路、PMT及其后端处理电路、射频放大电路模块、高速AD采样模块、存储模块、高光谱相机和高精度POS系统的工作状态信号；

(16)无人机或有人机或无人船平台回到地面，用户将计算机连接到激光雷达上，将AD采样获取的波形数据读取出来，用回波信号处理软件处理后输出三维点云水深数据。