一种面阵激光雷达测量系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种面阵激光雷达测量系统。该系统包括：激光光源模块、二维扫描机构、光电探测器、发射镜头、接收镜头，分光镜、二维位置探测器、控制模块和运算模块；控制模块，分别与激光光源模块和二维扫描机构连接，用于控制激光光源模块发出的激光强度和二维扫描机构的扫描角度；分光镜，用于将经二维扫描机构反射出的激光分成两束，二维位置探测器接收经所述分光镜反射的激光束并产生第一电信号，发送到运算模块；运算模块，分别与二维位置探测器和光电探测器相连接，用于根据第一电信号与光电探测器产生的第二电信号计算出被测物体的目标参数。本发明专利技术实施例提高了面阵扫描激光雷达的空间分辨率，提升了测量的空间位置精度。

【技术实现步骤摘要】
一种面阵激光雷达测量系统
本专利技术实施例涉及激光雷达技术，尤其涉及一种面阵激光雷达测量系统。
技术介绍
激光雷达是通过向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态特征量的雷达系统。在现有激光雷达测量系统中，测量光束偏转角多采用间接测量方式，即通过对扫描机构的机械面测量，计算得到光束的偏转角，利用该间接得到的偏转角进行运算得到目标物体的目标参数。但是，间接测量方式精度或分辨率不足，且不容易做到激光脉冲和位置反馈的精确时间同步，从而带来较大的位置测量误差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种面阵激光雷达测量系统，以实现直接测量激光束偏转角度，从而提高目标参数测量的精确度。本专利技术实施例提供了一种面阵激光雷达测量系统，该系统包括：激光光源模块、二维扫描机构、光电探测器、发射镜头和接收镜头，还包括：分光镜、二维位置探测器、控制模块和运算模块；其中，所述控制模块，分别与所述激光光源模块和二维扫描机构连接，用于控制激光光源模块发出的激光强度和二维扫描机构的扫描角度；所述分光镜，用于将经所述二维扫描机构反射出的激光分成两束，其中，反射光束打到所述二维位置探测器上，透射光束通过所述发射透镜照射到被测物体上；所述二维位置探测器接收经所述分光镜反射的激光束并产生第一电信号，将所述第一电信号发送到所述运算模块；所述运算模块，分别与所述二维位置探测器和光电探测器相连接，用于根据所述第一电信号与所述光电探测器产生的第二电信号计算出所述被测物体的目标参数。可选的，运算模块具体用于：根据所述第一电信号确定所述反射光束的反射角度；根据所述反射角度确定透射光束的出射角度；根据所述第二电信号确定从所述被测物体反射回的光束角度；根据激光光源模块发出激光的时间、光电探测器接收到所述第二电信号的时间、所述透射光束的出射角度和所述被测物体反射回的光束角度确定所述被测物体的目标参数。可选的，目标参数包括所述被测物体的目标距离、方位、高度、速度、姿态特征量中至少一个。本专利技术实施例通过在面阵激光雷达测量系统中增加分光镜和二维位置探测器，直接测量照射到待测物体的激光光束的偏转角度，进而计算待测物体的目标参数，解决了通过对扫描机构的机械面测量计算得到光束的偏转角的间接测量方式精度或分辨率不足，脉冲和位置反馈的时间同步不精确，从而导致目标参数测量误差的问题，提高了面阵扫描激光雷达的空间分辨率，提升了测量的空间位置精度。附图说明图1是本专利技术实施例中的面阵激光雷达测量系统的结构示意图。图2是本专利技术实施例中光电探测器阵列示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例图1为本专利技术实施例提供的面阵激光雷达测量系统的结构示意图，适用于激光测距等情况。如图1所示，该系统具体包括：激光光源模块1、二维扫描机构2、光电探测器7、发射镜头5和接收镜头6、分光镜3、二维位置探测器4、控制模块8和运算模块9；其中，控制模块，分别与激光光源模块1和二维扫描机构2连接，用于控制激光光源模块1发出的激光强度和二维扫描机构2的扫描角度。具体的，在该面阵激光雷达测量系统工作的过程中，二维扫描机构2倾斜的角度会不断的调整，以使激光光源模块1发出的激光束经过二维扫描机构2反射，照到被测物体上的不同位置处，从而实现对测量场景的二维扫描，得到被测物体的整体信息。二维扫描机构2可以是微机电系统振镜，机械振镜，旋转棱镜等，且每个方向上的扫描频率可达khz以上，从而实现对测量场景的高分辨率的高帧频三维测量。分光镜3，用于将经二维扫描机构2反射出的激光分成两束，其中，反射光束打到二维位置探测器4上，透射光束(即主能量光束)通过发射镜头5照射到被测物体上；即可实现对照射到被测物体上光束的出射角度的精确测量。二维位置探测器4(PositionSentitiveDetector，PSD)，用于测定光束的二维坐标位置，是一种能检测光束位置的器件，常作为与发光源组合的位置传感器广泛应用。二维位置探测器4接收经分光镜反射的激光束时，会产生第一电信号，然后将第一电信号发送到运算模块9。运算模块9根据所接收到的第一电信号，可以计算出反射光束的反射角度，进而计算出照射到被测物体上光束的出射角度。特别的因为PSD与被测物体，接收到的是光源发出的同一个激光脉冲信号，是直接测量的方式，所以对于照射到被测物体上光束的出射角度的测量更加精确。此外，通过二维位置探测器4获取反射光束照射到的位置，精确测量照射到被测物体上光束的出射角度，则无需二维扫描机构2进行位置反馈，这样可以通过多样化的选择，解决镜面尺寸，扫描速率等限制因素，提升雷达的测量测量性能。运算模块9，分别与二维位置探测器4和光电探测器7相连接，用于根据第一电信号与光电探测器7产生的第二电信号计算出被测物体的目标参数。进一步的，目标参数包括所述被测物体的目标距离、方位、高度、速度、姿态特征量中至少一个。进一步的运算模块9具体用于：根据所述第一电信号确定所述反射光束的反射角度；根据所述反射角度确定透射光束的出射角度；根据所述第二电信号确定从所述被测物体反射回的光束角度；根据激光光源模块发出激光的时间、光电探测器接收到所述第二电信号的时间、所述透射光束的出射角度和所述被测物体反射回的光束角度确定所述被测物体的目标参数。示例性的，假设由激光光源模块1发出的激光束经过二维扫描机构2反射照射到分光镜3，分光镜3将该激光束分成两束，其中一束打到了二维位置探测器4上的P点处，P点处会产生一个电信号，并将该电信号发送到运算模块9，运算模块9根据接收到的电信号，可确定P点的二维坐标，进而确定反射到二维位置探测器4上的反射光束的反射角度，根据反射角度确定透射光束的出射角度，即照射到被测物体上光束的出射角度。照射到被测物体的激光束经物体反射到接收镜头6，照射到光电探测器阵列中的P1点上，如图2所示。那么，在P1点位置处会产生一个电信号，并将该电信号发送到运算模块9，运算模块9可根据该电信号确定被照射物体的方位。进一步的，根据激光光源模块1发出激光的时间和光电探测器接收到由被测物体反射的光束产生电信号的时间，即可计算出被测物体的距离，由此得知被测物体的目标参数。进一步的，还可以根据出射光和接收到光的相位差确定激光束的相位延迟，从而计算出被测物体的距离。本实施例的技术方案，通过在面阵激光雷达测量系统中增加分光镜和二维位置探测器，直接测量照射到待测物体的激光光束的偏转角度，进而计算待测物体的目标参数，解决了通过对扫描机构的机械面测量计算得到光束的偏转角的间接测量方式精度或分辨率不足，脉冲和位置反馈的时间同步不精确，从而导致目标参数测量误差的问题，提高了面阵扫描激光雷达的空间分辨率，提升了测量的空间位置精度；二维扫描机构无需转动位置反馈结构，简化了扫描机构的复杂度，降低对扫描机构性能要求，扩展了扫描机构的选型范围。注意，上述仅为本专利技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本专利技术不限于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面阵激光雷达测量系统，包括：激光光源模块、二维扫描机构、光电探测器、发射镜头和接收镜头，其特征在于，所述系统还包括：分光镜、二维位置探测器、控制模块和运算模块；其中，所述控制模块，分别与所述激光光源模块和二维扫描机构连接，用于控制激光光源模块发出的激光强度和二维扫描机构的扫描角度；所述分光镜，用于将经所述二维扫描机构反射出的激光分成两束，其中，反射光束打到所述二维位置探测器上，透射光束通过所述发射透镜照射到被测物体上；所述二维位置探测器接收经所述分光镜反射的激光束并产生第一电信号，将所述第一电信号发送到所述运算模块；所述运算模块，分别与所述二维位置探测器和光电探测器相连接，用于根据所述第一电信号与所述光电探测器产生的第二电信号计算出所述被测物体的目标参数。

【技术特征摘要】
1.一种面阵激光雷达测量系统，包括：激光光源模块、二维扫描机构、光电探测器、发射镜头和接收镜头，其特征在于，所述系统还包括：分光镜、二维位置探测器、控制模块和运算模块；其中，所述控制模块，分别与所述激光光源模块和二维扫描机构连接，用于控制激光光源模块发出的激光强度和二维扫描机构的扫描角度；所述分光镜，用于将经所述二维扫描机构反射出的激光分成两束，其中，反射光束打到所述二维位置探测器上，透射光束通过所述发射透镜照射到被测物体上；所述二维位置探测器接收经所述分光镜反射的激光束并产生第一电信号，将所述第一电信号发送到所述运算模块；所述运算模块，分别与所述二维位置探测器和光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓庆，贾相飞，
申请(专利权)人：北京瑞特森传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11