激光雷达系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种激光雷达系统，包括：光源、光传输模块、扫描模块、及探测模块。所述光源适于发射激光束；所述光传输模块适于将光源发射的激光束传输至扫描模块，及适于将扫描模块反射的激光束的回波信号反射至探测模块；所述扫描模块适于将光传输模块传输的激光束反射至三维空间、且适于通过旋转或摆动改变其反射至三维空间的激光束的方向、及适于将激光束的回波信号反射至光传输模块；所述探测模块适于接收并处理光传输模块反射的激光束的回波信号，以获取所述三维空间中的障碍物的信息。本实用新型专利技术实施例的激光雷达系统的结构和光路设计紧凑、散热性能好、信噪比高。

Lidar system

The utility model provides a lidar system, which comprises a light source, an optical transmission module, a scanning module and a detection module. The light source is suitable for transmitting laser beams; the light transmission module is suitable for transmitting the laser beams emitted by the light source to the scanning module and for reflecting the echo signal of the laser beams reflected by the scanning module to the detection module; the scanning module is suitable for reflecting the laser beams transmitted by the light transmission module to the three-dimensional space and for changing the laser beams reflected to the three-dimensional space by rotation or swing. The direction of the beam and the echo signal suitable for reflecting the laser beam to the optical transmission module are suitable for receiving and processing the echo signal of the laser beam reflected by the optical transmission module to obtain the information of the obstacles in the three-dimensional space. The structure and optical path of the lidar system according to the embodiment of the utility model are compact, with good heat dissipation performance and high signal-to-noise ratio.

【技术实现步骤摘要】
激光雷达系统
本技术涉及激光探测
，尤其涉及一种激光雷达系统。
技术介绍
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，是一种将激光技术与光电探测技术相结合的先进探测方式。激光雷达因其分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小及重量轻等优势，被广泛应用于自动驾驶、交通通讯、无人机、智能机器人、能源安全检测、资源勘探等领域，为国民经济、社会发展和科学研究提供了极为重要的原始资料，展示出良好的应用前景。在无人驾驶领域，激光雷达需要满足体积小、可靠性高、高成像帧频、高分辨率、远测距等性能。激光雷达中包含的诸多元器件，例如光源、探测器、集成电路板、引线等均需要进行合理的结构设计，以满足市场对其体积小的需求、同时又不影响其它技术指标的实现。然而，现有的激光雷达系统难以在小体积和多项性能参数之间达到平衡，如何合理地安排激光雷达的内部空间，在满足特定光路设计的前提下，提高空间利用率、使其结构更加紧凑化、以增加其应用场景，仍是目前激光雷达发展中亟需改进的方面。此外，现有技术中激光雷达的结构设计不合理还可能引起光源的散热性能不佳、信噪比低等问题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是现有技术中激光雷达的结构设计不合理所引起的激光雷达内部空间利用率不高、光源散热性能不好、以及信噪比低等。为解决上述技术问题，本技术实施例提供一种激光雷达系统，包括光源、光传输模块、扫描模块、及探测模块，其中所述光源适于发射激光束；所述光传输模块适于将所述光源发射的激光束传输至所述扫描模块，及适于将所述扫描模块反射的激光束的回波信号反射至所述探测模块；所述扫描模块适于将所述光传输模块传输的激光束反射至三维空间、且适于通过旋转或摆动改变其反射至三维空间的激光束的方向，及适于将激光束的回波信号反射至所述光传输模块，所述激光束的回波信号由三维空间的障碍物反射所述扫描模块反射的激光束形成；所述探测模块适于接收并处理所述光传输模块反射的激光束的回波信号，以获取所述三维空间中的障碍物的信息。可选地，所述激光雷达系统还包括壳体，用于容纳所述光源、光传输模块、扫描模块和探测模块。可选地，所述光传输模块包括支撑体、设置于所述支撑体上的至少一个传输子模块和光纤，所述支撑体内设置有适于光线通过的光通道；所述光纤设置于所述支撑体的一侧，所述光纤的一端适于连接光源，所述光纤的另一端适于改变所述光纤内光束的传播方向，使得由所述光纤的另一端出射的光束入射至所述支撑体的一个所述传输子模块。可选地，所述激光雷达系统还包括前窗，嵌入式地设置于所述壳体的侧壁，适于透射所述扫描模块反射的激光束、及透射来自三维空间的所述激光束的回波信号。可选地，所述前窗相对于所述扫描模块在0度扫描角时反射的激光束呈倾斜角度设置，所述扫描角为所述扫描模块相对于其初始位置的偏转角。可选地，所述前窗相对于所述壳体的底座呈倾斜角度设置。可选地，所述扫描模块为静电式振镜、电磁式振镜、压电式振镜或电热式振镜。可选地，所述扫描模块为一维振镜或者二维振镜。可选地，所述光源设置于所述壳体的顶部空间内。可选地，所述探测模块包括：光电传感器和处理器，其中所述光电传感器适于接收所述光传输模块反射的激光束的回波信号、并将光信号转换为电信号，所述处理器适于处理所述电信号，以获取三维空间中的障碍物的信息。与现有技术相比，本技术实施例的技术方案具有以下有益效果：本技术实施例的激光雷达系统包括光源、所述光传输模块、扫描模块和探测模块，所述光源发射的激光束通过所述光传输模块传输至所述扫描模块，所述扫描模块将所述光传输模块传输的激光束反射至三维空间，且通过旋转或摆动改变其反射至三维空间的激光束的方向，从而实现对三维空间的障碍物的扫描；被所述激光束扫描到的三维空间的障碍物反射所述激光束形成激光束的回波信号，所述扫描模块将所述激光束的回波信号反射至所述光传输模块，所述光传输模块将所述扫描模块反射的激光束的回波信号反射至所述探测模块，所述探测模块接收并处理所述光传输模块反射的激光束的回波信号，从而获取所述三维空间中的障碍物的信息，通过上述方式实现了所述激光雷达系统对三维空间中的障碍物的探测。进一步地，所述光传输模块包括支撑体、设置于所述支撑体上的至少一个传输子模块和光纤，所述光纤的一端连接光源，所述光纤的另一端通过改变所述光纤内光束的传播方向将光束传输至所述支撑体的一个所述传输子模，其中所述光纤在传输光束的同时发挥了对光束进行转向的作用，因此无需在所述支撑体上额外设置用于改变光束方向的反射模块，减少了设置于所述支撑体上的传输子模块的数量。进一步地，所述激光雷达系统还包括前窗，所述前窗相对于所述壳体的底座呈倾斜角度设置，其实质机理为所述前窗相对于所述激光雷达沿预定方向的出射光呈倾斜角度设置，以防止出射光经前窗反射的杂散光原路返回至所述壳体内部，从而提高所述激光雷达系统的信噪比。进一步地，所述光源设置于所述壳体的顶部空间内，一方面有利于光源散热，另一方面利于光纤的布置。进一步地，所述光源设置于所述壳体的顶部，所述光传输模块设置于所述壳体的底部，所述光源与所述光纤、支撑体相配合共同完成激光束的发射，使得所述激光雷达系统的内部结构与光路设计紧凑，提高了所述壳体内部的空间利用率，有利于所述激光雷达系统的小型化。附图说明图1是本技术一个实施例的光传输模块212的立体结构示意图；图2a、2b和2c分别是本技术图1所示实施例的光传输模块212的主视图、俯视图、和右视图；图3是本技术图1所示实施例的光传输模块212的支撑体216的立体结构示意图一；图4是本技术图1所示实施例的光传输模块212的支撑体216的立体结构示意图二；图5是本技术一个实施例的激光雷达系统10的结构框图；图6是本技术一个实施例的激光雷达系统20的立体结构示意图一；图7是本技术图6所示实施例的激光雷达系统20的俯视图一；图8是本技术图6所示实施例的激光雷达系统20的侧视图；图9是本技术另一个实施例的激光雷达系统的前窗353的结构示意图；图10是本技术图6所示实施例的激光雷达系统20的立体结构示意图二；图11是本技术图6所示实施例的激光雷达系统20的俯视图二。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施例做详细的说明。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。本技术实施例提供一种光传输模块，所述光传输模块包括：支撑体以及多个传输子模块，所述支撑体内设置有适于光线通过的光通道，所述多个传输子模块设置于所述支撑体上、且沿所述光通道依次设置，适于按照所述光通道限定的预设光路传输光束。在一些实施例中，所述光通道可以是多个，分别介于相邻的传输子模块之间、以连通所述相邻的传输子模块，每个所述传输子模块相对于与其相邻的光通道可以呈预定角度设置。在一些实施例中，所述光通道可以包括通孔，所述通孔中可以为空气、或者填充有透光介质。在一些实施例中，所述光通道可以呈折线形，有利于提高所述支撑体的内部空间的利用率，减小光路占据的所述支撑体以外的空间。需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：光源、光传输模块、扫描模块、及探测模块，其中：所述光源，适于发射激光束；所述光传输模块，适于将所述光源发射的激光束传输至所述扫描模块，及适于将所述扫描模块反射的激光束的回波信号反射至所述探测模块；所述扫描模块，适于将所述光传输模块传输的激光束反射至三维空间、且适于通过旋转或摆动改变其反射至三维空间的激光束的方向、及适于将激光束的回波信号反射至所述光传输模块，其中所述激光束的回波信号由三维空间的障碍物反射所述扫描模块反射的激光束形成；所述探测模块，适于接收并处理所述光传输模块反射的激光束的回波信号，以获取所述三维空间中的障碍物的信息。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：光源、光传输模块、扫描模块、及探测模块，其中：所述光源，适于发射激光束；所述光传输模块，适于将所述光源发射的激光束传输至所述扫描模块，及适于将所述扫描模块反射的激光束的回波信号反射至所述探测模块；所述扫描模块，适于将所述光传输模块传输的激光束反射至三维空间、且适于通过旋转或摆动改变其反射至三维空间的激光束的方向、及适于将激光束的回波信号反射至所述光传输模块，其中所述激光束的回波信号由三维空间的障碍物反射所述扫描模块反射的激光束形成；所述探测模块，适于接收并处理所述光传输模块反射的激光束的回波信号，以获取所述三维空间中的障碍物的信息。2.如权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，还包括壳体，用于容纳所述光源、光传输模块、扫描模块和探测模块。3.如权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述光传输模块包括支撑体、设置于所述支撑体上的至少一个传输子模块和光纤，所述支撑体内设置有适于光线通过的光通道；所述光纤设置于所述支撑体的一侧，所述光纤的一端适于连接光源，所述光纤的另一端适于改变所述光纤内光束的传播方向，使得由所述光纤的另一端出射...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴世祥，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31