车辆激光雷达系统技术方案

本发明专利技术涉及一种车辆激光雷达系统(101)，其包括：具有至少100kW/(mm2sr)的亮度的固体激光器(103)，所述固体激光器构造用于发射具有至少900nm的波长并且具有至少50W的每激光脉冲最大功率的激光脉冲，至少一个可偏转地布置的镜(105)，所述镜用于使所述激光脉冲朝待探测对象(111)的方向偏转，用于探测由所述对象反射的激光脉冲的接收器(113)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种车辆激光雷达系统以及一种车辆激光雷达系统的应用。
技术介绍
由公开文献DE102007004609A1已知一种用于在基于车辆的激光雷达系统中使用的激光与光学器件系统。所述系统包括半导体激光器阵列和适合的透镜系统或另一光学器件系统。所述系统通过以下方式运行：其应当替代使用机械地转动或移位的反射光学器件的激光雷达激光系统。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务可以视为，提供一种车辆激光雷达系统。本专利技术所基于的任务此外可以视为，说明一种车辆激光雷达系统的应用。所述任务借助独立权利要求的相应主题来解决。本专利技术的有利构型是各个从属权利要求的主题。根据一个方面，提供一种车辆激光雷达系统，其包括：-具有至少100kW/(mm2sr)的亮度(Brillanz)的固体激光器，所述固体激光器构造用于发射具有至少900nm、优选至少1000nm的波长并且具有至少50W的每激光脉冲最大功率的激光脉冲，-至少一个可偏转地布置的镜，所述镜用于使激光脉冲朝待探测的对象的方向偏转，-用于探测由对象反射的激光脉冲的接收器。根据另一方面，车辆激光雷达系统用于检测车辆的周围环境中的对象。尤其借助车辆激光雷达系统进行激光脉冲的飞行时间测量，从而能够以有利的方式进行待探测的对象的距离测量。根据另一方面，提出一种车辆，所述车辆包括车辆激光雷达系统。通过将具有上述特性的固体激光器用于车辆激光雷达系统，尤其实现以下技术优点：在根据DIN60825的眼睛安全准则内能够实现直至例如200m的作用范围以及例如<0.3°、优选<0.15°的高分辨率。此外，在波长大于900nm、尤其大于1000nm时，通过激光辐射引起的人眼负荷通常不再如此大，使得也能够在较高的脉冲功率和能量时以有利的方式实现眼睛安全的激光等级1，这再次增大系统的作用范围。此外，在波长大于900nm、优选大于1000nm时，太阳辐射的强度大致小了一半，从而车辆激光雷达系统的信噪比变得更好。这与已知的用于激光雷达系统的激光系统、例如边发射器相比是有利的，所述边发射器在850nm至950nm的波长时进行发射。通过设置可偏转地布置的镜，尤其实现以下技术优点：照明面或者可借助激光脉冲照明的区域——在照明面或者可借助激光脉冲照明的区域中可以分别探测对象——取决于镜的可偏转性和/或镜的尺寸并且例如不再取决于固体激光器的确定的射束尺寸。相应地，可以将固体激光器的尺寸设计地更小。尤其可以将激光辐射的射束直径设计地更小。此外，固体激光器可以安装在车辆中的任意位置处。因为所发射的激光脉冲朝待探测的对象的方向的偏转借助镜实现。也就是说，固体激光器在车辆中的安装位置与车辆的周围环境中的所期望的待照明区域无关。根据一种实施方式设置，固体激光器具有至少1MW/(mm2sr)的亮度。优选地，固体激光器的亮度位于100kW/(mm2sr)与1MW/(mm2sr)之间。通常，更高的亮度以有利的方式意味着车辆激光雷达系统的更大的探测作用范围。也就是说，也能够以有利的方式探测或者检测在与固体激光器直至200m间距上的对象。亮度尤其可以称作射束质量在光学器件中以及在激光技术中，亮度通常描述电磁辐射的射束——在此是激光射束——的聚束(Bündelung)。根据一种实施方式设置，每激光脉冲最大功率为50W与100W之间。更大的最大功率在此也意味着更大的作用范围。每激光脉冲最大功率意味着，也可以以更小功率发射激光脉冲。每激光脉冲的最大可能功率相应地为50W、100W或者50W或100W之间的值。根据另一实施方式设置，激光脉冲具有≤100ns、优选≤50ns、尤其≤10ns、例如≤1ns的持续时间，尤其在2ns与20ns之间、优选在2ns与4ns之间、例如2.2ns。更小的脉冲持续时间通常引起在距离测量方面的改善的精度或分辨率。根据一种实施方式设置，可以电学地和/或光学地泵浦或激励固体激光器。也就是说，可以电学地和/或光学地泵浦或激励固体激光器。在另一实施方式中设置，固体激光器构造为垂直谐振器表面发射激光器。所述垂直谐振器表面发射激光器用英语通常称作“verticalcavitysurfaceemittinglaser(垂直腔面发射激光器)”。相应的缩写是：VCSEL。通过所述垂直发射器的设置，能够以有利的方式与已知的边发射器相比特别简单地实现上述射束质量或亮度。这尤其也在车辆激光雷达系统的作用范围>50m、尤其直至200m时在200m时在上述分辨率例如1x1m2的情况下实现。此外有利的是，所述垂直发射器与已知的边发射器相比更稳健。例如，不会由于过流并且因此由于耦合输出棱边(Auskoppelfacette)上的高脉冲功率毁坏VCSEL。更确切地说，VCSEL在任何情况下示出热积累(Roll-over)。这种热滚动不导致毁坏并且以有利的方式可逆。此外，VCSEL可在晶片级规模上制造并且测试，从而可缩放制造成本，尤其可与高功率LED相似地缩放。在热滚动中，激光器材料变热，因此效率降低，这导致激光器材料变得更热。从确定的效率降低起，激光器熄灭。LED和垂直发射器向上辐射功率。即使当整个晶片还没有分割时，在制造时也可以测试辐射特性。与此相反，边发射器从侧面辐射，并且因此不能实现测试。因此，必须首先分割(切割)晶片，以便测试激光器。因此，当垂直发射器还布置在晶片上时、即在分割之前，就可以测试垂直发射器。因为垂直发射器向上辐射。此外，以有利的方式特别简单地借助所述垂直发射器生成或者产生<1ns脉冲上升时间的短脉冲。这尤其在与已知的边发射器相比更大的占空比时有利。占空比(英语：dutycycle)理解为“运行、即‘开’”与“不运行、即‘关’”之间的比例。在一种实施方式中，固体激光器的占空比为1％至2％之间。用于激光雷达应用的已知边发射器当今部分地仅仅小于1％或更小(例如具有直至0.1％的占空比的OSRAMSPLPL90_3)。此外，借助所述垂直发射器在初始波长(即激光脉冲的波长)大于900nm、尤其大于1000nm、优选地在1050nm至1100nm时可以达到根据本专利技术的亮度或射束质量。本专利技术意义上的固体激光器尤其包括激光活性的材料，所述激光活性的材料嵌入在晶格或另一主体材料中。所述固体激光器的示例是：掺杂钕或镱的钇铝石榴石(Nd:YAG，Yb:YAG)。此外，根据其他实施方式，固体激光器也可以是半导体激光器。半导体激光器例如可以是铝-砷化镓(Aluminium-Galliumarsenid-Laser)激光器。其发射具有直至1100nm的波长的激光辐射。半导体激光器例如可以包括掺杂铟或掺杂磷的激光活性的材料。所述半导体激光器发生在>1000nm的波长范围中的激光辐射。在另一实施方式中设置，镜可以朝两个不同的方向偏转。由此，尤其实现以下技术优点：可以通过所述两个方向展开一个照明面或可照明的区域，在其中可以探测对象。两个方向尤其彼此垂直地定向。优选地，设置仅仅一个镜，所述镜可以朝两个不同的方向偏转。根据另一实施方式设置，设置两个镜，它们分别可以朝不同的方向偏转。也就是说，镜中的每一个可以朝各一个不同的方向偏转。在此，也展开一个照明面或可照明的区域，在其中可以探测对象。因为在此设置两个镜，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆激光雷达系统(101)，其包括：具有至少100kW/(mm2sr)的亮度的固体激光器(103)，所述固体激光器构造用于发射具有至少900nm的波长并且具有至少50W的每激光脉冲最大功率的激光脉冲，至少一个可偏转地布置的镜(105)，所述可偏转地布置的镜用于使所述激光脉冲朝待探测的对象(111)的方向偏转，用于探测由所述对象(111)反射的激光脉冲的接收器(113)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.11 DE 102014211073.41.一种车辆激光雷达系统(101)，其包括：具有至少100kW/(mm2sr)的亮度的固体激光器(103)，所述固体激光器构造用于发射具有至少900nm的波长并且具有至少50W的每激光脉冲最大功率的激光脉冲，至少一个可偏转地布置的镜(105)，所述可偏转地布置的镜用于使所述激光脉冲朝待探测的对象(111)的方向偏转，用于探测由所述对象(111)反射的激光脉冲的接收器(113)。2.根据权利要求1所述的车辆激光雷达系统(101)，其中，所述固体激光器(103)构造为垂直谐振器表面发射激光器(103)。3.根据权利要求1或2所述的车辆激光雷达系统(101)，其中，所述镜(105)能够朝两个不同的方向偏转。4.根据以上权利要求中任一项所述的车辆激光雷达系统(101)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·里德布施，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE