一种激光雷达系统技术方案

本发明专利技术提供一种激光雷达系统，包括至少一个收发模块，用于发射探测光信号以及接收被待测目标反射后的回波信号；至少一个扫描模块，用于将多个收发模块发出的脉冲激光束反射至三维空间，及用于将回波信号反射至对应的收发模块；至少一个扫描模块位于至少一个收发模块的一侧，收发模块包括发射模块，发射模块具有多个间隔设置的第一光源，多个第一光源按照预设时序依次发射脉冲激光束。该发明专利技术激光雷达系统的每个发射模块包括多个垂直方向上间隔布置的光源，有效的提高了垂直视场的扫描轨迹线密度，并且多光源采用分时间隔发射，有效的降低了接收光路的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达系统
本专利技术涉及环境感知
，特别涉及一种激光雷达系统。
技术介绍
在自动驾驶技术中，环境感知系统是基础且至关重要的一环，是自动驾驶汽车安全性和智能性的保障，环境感知传感器中激光雷达在可靠度、探测范围、测距精度等方面具有不可比拟的优势。车载激光雷达作为感知周围信息的重要传感器，视场和扫描精度是其重要的参数。对于垂直视场，垂直方向扫描轨迹线的密度越大，扫描分辨率越高，信息越丰富，越有利于自动驾驶决策。采用振镜等扫描方式的激光雷达，其垂直方向扫描轨迹线的密度受限于扫描器件的震动频率。虽然可以通过减小慢轴震动频率来实现提高扫描分辨率，然而慢轴的震动频率与帧频相关，激光雷达系统帧频存在最小值要求，因此慢轴震动频率也存在下限值。对于水平视场，现有技术通常会通过在扫描器件前设置光学镜头来放大视场角，或者设置多个激光雷达系统对其采集的视场进行拼接。前置镜头组扩大视场角的方式需要较复杂的镜头组，且视场角放大的同时会等比例缩小有效孔径，从而降低激光雷达系统测远能力。多激光雷达拼接的方案会显著增加总成本。此外，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，以满足减小体积的同时又不影响其它指标。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系统的内部空间，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、改善散热性能，仍是目前亟需改进的方面。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种激光雷达系统，包括：至少一个收发模块，用于发射脉冲激光束以及接收所述脉冲激光束被待测目标反射后的回波信号；至少一个扫描模块，用于将所述至少一个收发模块发射的脉冲激光束反射至三维空间，及用于将所述回波信号反射至对应的所述收发模块；每个所述收发模块包括发射模块，所述发射模块具有多个间隔设置的第一光源。进一步地，所述激光雷达系统具有m个所述收发模块，其中m≥2且m为正整数，m个所述收发模块具有m个对应的所述发射模块，每个所述发射模块具有n个所述第一光源，其中n≥2且n为正整数，每个所述发射模块的n个所述第一光源按照预设时序依次发射脉冲激光束。进一步地，m个所述发射模块彼此对应的所述第一光源形成n个光源发射组，每个所述光源发射组内包含有m个所述第一光源，n个光源发射组也按照所述预设时序发射脉冲激光束。进一步地，所述扫描模块通过摆动将所述第一光源发出的脉冲激光束反射至三维空间，从而实现光栅式扫描，并得到每个所述第一光源的二维扫描轨迹线。进一步地，所述二维扫描轨迹线为周期性曲线。进一步地，对于任意一条所述二维扫描轨迹线，相邻周期对应的所述二维轨迹线的起点间隔有第一偏移量。进一步地，多个所述第一光源在第一方向上等间距间隔分布，对于任意一个所述发射模块，相邻所述第一光源的所述二维扫描轨迹线的起始位置之间间隔第二偏移量。进一步地，所述第二偏移量大于零，且所述第二偏移量不等于所述第一偏移量。进一步地，一个所述扫描模块对应至少一个所述收发模块，多个所述收发模块与所述扫描模块之间对应形成多个第一光路和多个第二光路。进一步地，所述收发模块还包括光传输模块和探测模块，对于任意一个所述收发模块，所述发射模块和所述光传输模块沿所述第一光路依次设置，所述光传输模块和所述探测模块沿所述第二光路依次设置；对于任意一个所述第一光路，所述发射模块、所述光传输模块和所述扫描模块沿所述第一光路依次设置，所述发射模块用于发射脉冲激光束，所述光传输模块用于将所述发射模块发射的脉冲激光束传输至所述扫描模块，所述扫描模块用于将所述光传输模块传输的脉冲激光束反射至三维空间；对于任意一个所述第二光路，所述扫描模块、所述光传输模块和所述探测模块沿所述第二光路依次设置，所述扫描模块用于将所述回波信号反射至所述光传输模块，所述光传输模块用于将所述回波信号传输至所述探测模块，所述探测模块用于接收并处理所述光传输模块传输的回波信号。进一步地，所述光传输模块包括支撑单体和多个传输子模块，所述支撑单体用于支撑所述传输子模块，所述支撑单体内设有多个光通道；多个所述传输子模块沿所述光通道依次设置，用于按照预设光路传输光束。进一步地，多个所述收发模块的所述支撑单体彼此相连形成支撑体。进一步地，所述发射模块包括激光发射板和固定件，所述激光发射板通过连接件与所述固定件连接，所述多个第一光源在设置于所述激光发射板上，所述固定件与所述支撑体相连。进一步地，所述探测模块包括接收装调支架和接收电路板，所述接收装调支架设置于所述固定件上，所述接收装调支架设有用于装调固定所述接收电路板的安装部，所述接收电路板与所述安装部连接；所述接收电路板上设有与所述激光发射板上设置的所述多个第一光源数目相等的多个探测器，所述多个探测器在第一方向上等间距分布。采用上述技术方案，本专利技术所述激光雷达系统具有如下有益效果：1)本专利技术多个所述收发模块水平并排设置，相邻所述收发模块间隔第一预设距离，每个所述收发模块具有至少一个用于发射脉冲激光束的第一光源，每个收发模块对应探测一个子扫描视场，多个所述子扫描视场通过视场拼接构成激光雷达系统的总视场，利用多个子扫描视场水平排布实现大视场拼接，增大了整个激光雷达系统的扫描视场，且本专利技术的扩大视场方法可最大限度的有效利用扫描模块的接收口径，保证激光雷达系统测远能力；2)每个所述发射模块包括多个垂直方向上间隔布置的光源，有效的提高了垂直视场的扫描轨迹线密度，并且本专利技术的多光源采用分时间隔发射，有效的降低了接收光路的干扰；3)本专利技术的光传输模块有利于激光雷达系统的集成化，一个支撑单体内合理设置多个光通道有以利于提高所述支撑单体的内部空间利用率，减小激光雷达系统的体积；4)激光雷达系统部分光路收发同轴，可以有效减小支撑单体的体积，便于激光雷达系统的小型化和集成化；5)本专利技术通过测角单元测量扫描单元的可动部旋转角度，具体采用psd位置传感器可以通过测量位移得到可动部的空间坐标，从而减小芯片的运算量；6)本专利技术激光雷达系统将测角单元和扫描单元封装为一个独立集成的扫描模块，且能够预先装调，便于在激光雷达系统中安装和使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例的激光雷达系统结构框图；图2为本专利技术一个实施例的激光雷达系统结构框图；图3为本专利技术一个实施例的系统原理图；图4为本专利技术一个实施例的激光雷达系统发射模块示意图；图5为本专利技术一个实施例单个收发模块与扫描模块的光路布局示意图；图6为本专利技术一个实施例单光源和多光源的扫描轨迹示意图；图7为本专利技术一个实施例的光传输模块剖面图；图8为本专利技术另一个实施例的光学传输模块剖面图；图9为本专利技术一个实施例的支撑单体示意图；图10为本专利技术另一个实施例的支撑单体示意图；图11为本专利技术一个实施例的支撑体示意图；图12为本专利技术另一个实施例的支撑体示意图；图13为本专利技术一个实施例激光雷达系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：至少一个收发模块，用于发射脉冲激光束以及接收所述脉冲激光束被待测目标反射后的回波信号；至少一个扫描模块，用于将所述至少一个收发模块发射的脉冲激光束反射至三维空间，及用于将所述回波信号反射至对应的所述收发模块；每个所述收发模块包括发射模块，所述发射模块具有多个间隔设置的第一光源。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：至少一个收发模块，用于发射脉冲激光束以及接收所述脉冲激光束被待测目标反射后的回波信号；至少一个扫描模块，用于将所述至少一个收发模块发射的脉冲激光束反射至三维空间，及用于将所述回波信号反射至对应的所述收发模块；每个所述收发模块包括发射模块，所述发射模块具有多个间隔设置的第一光源。2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统具有m个所述收发模块，其中m≥2且m为正整数，m个所述收发模块具有m个对应的所述发射模块，每个所述发射模块具有n个所述第一光源，其中n≥2且n为正整数，每个所述发射模块的n个所述第一光源按照预设时序依次发射脉冲激光束。3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述扫描模块通过摆动将所述第一光源发射的脉冲激光束反射至三维空间，从而实现光栅式扫描，并得到每个所述第一光源的二维扫描轨迹线。4.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述二维扫描轨迹线为周期性曲线。5.根据权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于，对于任意一条所述二维扫描轨迹线，相邻周期对应的所述二维轨迹线的起点之间间隔第一偏移量。6.根据权利要求5所述的激光雷达系统，其特征在于，多个所述第一光源在第一方向上等间距间隔分布，对于任意一个所述发射模块，相邻所述第一光源的所述二维扫描轨迹线的起始位置之间间隔第二偏移量。7.根据权利要求6所述的激光雷达系统，其特征在于，所述第二偏移量大于零，且所述第二偏移量不等于所述第一偏移量。8.根据权利要求2-7任意一项所述的激光雷达系统，其特征在于，一个所述扫描模块对应至少一个所述收发模块，多个所述收发模块与所述扫描模块之间对应形成多个第一光路和多个第二光路。9.根据权利要求8所述的激光雷达系统，其特征在于，所述收发模块还包括光...

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