一种激光雷达和激光测距方法技术

本发明专利技术实施例提供一种激光雷达和激光测距方法。该激光雷达包含光发射组件、光接收组件、固定反射镜组件和旋转多面镜组件；上述旋转多面镜组件包含多个反射镜和旋转机构，上述旋转机构用于带动上述多个反射镜旋转，上述多个反射镜的法线与上述旋转多面镜组件的旋转轴线的夹角度数各不相同；上述固定反射镜组件用于将上述光发射组件发射的激光以不垂直于上述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到上述旋转多面镜组件，上述旋转多面镜组件用于将接收到的激光反射到测量区域，该测量区域内物体的反射光经上述旋转多面镜组件和上述固定反射镜组件的反射到达上述光接收组件，实现对测量区域内物体的扫描。本发明专利技术实施例提供的激光雷达体积小、发射视场与接收视场匹配度高、信噪比高。

A lidar and laser ranging method

The embodiment of the invention provides a laser radar and a laser ranging method. The lidar comprises a light transmitting component, a light receiving component, a fixed mirror component and a rotating polyhedral mirror component; the rotating polyhedral mirror component comprises a plurality of mirrors and a rotation mechanism, the rotation mechanism is used to drive the rotation of the plurality of mirrors, the normal of the plurality of mirrors is different from the included angle of the rotation axis of the rotating polyhedral mirror component; the fixation The mirror assembly is used to reflect the laser emitted by the light emitting assembly to the rotating polyhedral mirror assembly at an angle not perpendicular to any mirror in the rotating polyhedral mirror assembly. The rotating polyhedral mirror assembly is used to reflect the received laser to the measuring area. The reflected light of the object in the measuring area is reflected by the rotating polyhedral mirror assembly and the fixed mirror assembly The light is emitted to the light receiving component to realize the scanning of objects in the measuring area. The lidar provided by the embodiment of the invention has the advantages of small volume, high matching degree between the transmitting field of view and the receiving field of view, and high signal-to-noise ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达和激光测距方法
本专利技术涉及激光探测和测距
，尤其涉及一种激光雷达和激光测距方法。
技术介绍
激光探测和测距(LightDetectionAndRanging，LiDAR)系统通常被称为激光雷达。激光雷达的基本工作原理是激光发射器发射激光到测量区域，接收器接收测量区域内物体的反射光，激光雷达根据激光测距原理计算激光雷达与该物体间的距离。通过对测量区域内物体不断地扫描，得到该物体上全部目标点的数据，对该数据进行成像处理后可建立该物体的三维立体图像。激光雷达在无人驾驶、无人机、服务机器人、军事、安防和测绘等领域有广泛应用。现有激光雷达主要有两种类型：机械旋转式激光雷达和混合固态激光雷达。机械旋转式激光雷达采用多对激光发射器和接收器并行工作，一个激光发射器和一个接收器组成一个激光测距通道。每对激光发射器和接收器朝向不同的空间角度位置，形成扇面覆盖，通过旋转机构驱动多对激光发射器和接收器整体旋转，实现三维激光扫描。由于此类激光雷达每个激光测距通道的一对激光发射器和接收器都需要进行精确校准，以保证对焦准确、发射和接收光轴精确平行，使得此类激光雷达的光学组装、调校的工作量大，生产效率低，价格昂贵。混合固态激光雷达通过设置旋转多面镜引导激光产生方向偏转，实现对测量区域内物体的三维扫描。此类激光雷达中，激光发射器通常在旋转多面镜一侧，激光发射器发射的激光直接投射到旋转多面镜并经旋转多面镜反射后到达测量区域。由于激光发射器在旋转多面镜一侧，使激光雷达在旋转轴径向的尺寸较大，同时，为了使测量激光精确扫描到测量区域，激光发射器、激光接收器和旋转多面镜的位置关系需精确设置，限制了激光雷达形状和尺寸。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种激光雷达，包含光发射组件、光接收组件、固定反射镜组件和旋转多面镜组件。上述旋转多面镜组件包含旋转机构和多个反射镜，该旋转机构用于带动上述多个反射镜旋转，上述多个反射镜的法线与上述旋转多面镜组件的旋转轴线的夹角度数各不相同。上述光发射组件包含多个激光发射器，用于发射激光；上述固定反射镜组件用于将上述光发射组件发射的激光，以不垂直于上述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到上述旋转多面镜组件；上述旋转多面镜组件用于将上述固定反射镜组件反射的激光反射到测量区域，还用于接收并反射上述测量区域内物体的反射光；上述固定反射镜组件还用于接收并反射上述旋转多面镜组件反射的上述测量区域内物体的反射光；上述光接收组件包含多个激光接收器，用于接收上述固定反射镜组件反射的上述测量区域内物体的反射光。可选的，上述固定反射镜组件可以包含一个或多个固定反射镜。当上述固定反射镜组件包含多个固定反射镜，上述固定反射镜组件进一步用于，使上述光发射组件发射的激光经上述多个固定反射镜反射后，以不垂直于上述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到上述旋转多面镜组件。可选地，上述光发射组件还包含与上述多个激光发射器一一对应的多个发射光纤和发射光纤阵列，上述多个发射光纤的一端分别与对应的激光发射器耦合，上述多个发射光纤的另一端连接上述发射光纤阵列，该发射光纤阵列作为光出射端发射激光。上述光接收组件还包含与上述多个激光接收器一一对应的多个接收光纤和接收光纤阵列，上述多个接收光纤的一端分别与对应的激光接收器耦合，上述多个接收光纤的另一端连接上述接收光纤阵列，该接收光纤阵列作为光接收端接收上述测量区域内物体的反射光。可选地，上述多个发射光纤与上述发射光纤阵列通过多芯连接器连接；上述多个接收光纤与上述接收光纤阵列通过多芯连接器连接。可选地，上述光发射组件还包含与上述多个激光发射器一一对应的多个发射光束整形器，每一发射光束整形器用于将对应的激光发射器发射的激光耦合到对应的发射光纤。可选地，上述光接收组件还包含与上述多个激光接收器一一对应的多个接收光束整形器，每一接收光束整形器用于将对应的接收光纤接收到的上述测量区域内物体的反射光汇聚到对应的激光接收器。进一步地，上述激光雷达还包含发射窗口和接收窗口。该发射窗口用于使上述旋转多面镜组件反射的激光通过该发射窗口投射到上述测量区域；该接收窗口用于使上述测量区域内物体的反射光通过该接收窗口投射到上述旋转多面镜组件。本专利技术实施例还提供一种激光测距方法，使用激光雷达进行激光测距，该激光雷达包含光发射组件、光接收组件、固定反射镜组件和旋转多面镜组件。上述光发射组件包含多个激光发射器，上述光接收组件包含多个激光接收器，上述旋转多面镜组件包含旋转机构和多个反射镜，上述多个反射镜的法线与上述旋转多面镜组件的旋转轴线的夹角度数各不相同。该激光测距方法包含：上述旋转机构带动上述多个反射镜旋转，上述光发射组件发射激光；上述固定反射镜组件将上述光发射组件发射的激光，以不垂直于上述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到上述旋转多面镜组件；上述旋转多面镜组件将上述固定反射镜组件反射的激光反射到测量区域；上述旋转多面镜组件接收并反射上述测量区域内物体的反射光；上述固定反射镜组件接收并反射上述旋转多面镜组件反射的上述测量区域内物体的反射光；上述光接收组件接收上述固定反射镜组件反射的上述测量区域内物体的反射光。可选的，上述固定反射镜组件可以包含一个或多个固定反射镜。当上述固定反射镜包含多个固定反射镜，上述固定反射镜组件将上述光发射组件发射的激光，以不垂直于上述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到上述旋转多面镜组件，进一步包含：上述光发射组件发射的激光经上述多个固定反射镜反射后，以不垂直于上述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到上述旋转多面镜组件。可选地，上述光发射组件还包含与上述多个激光发射器一一对应的多个发射光纤和发射光纤阵列，上述多个发射光纤的一端分别与对应的激光发射器耦合，另一端连接发射光纤阵列。上述光接收组件还包含与上述多个激光接收器一一对应的多个接收光纤和接收光纤阵列，上述多个接收光纤的一端分别与对应的激光接收器耦合，另一端连接接收光纤阵列。上述光发射组件发射激光包含：上述多个激光发射器发射激光，上述多个激光发射器发射的激光经对应的发射光纤传导，从该发射光纤阵列发射；上述光接收组件接收上述固定反射镜组件反射的上述测量区域内物体的反射光包含：上述固定反射镜组件反射的上述测量区域内物体的反射光经由上述接收光纤阵列进入对应的接收光纤，并传导到对应的多个激光接收器。本专利技术实施例提供的激光雷达和激光测距方法，通过设置固定反射镜组件改变光路的走向，在保证固定反射镜组件将光发射组件发射的激光，以不垂直于旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到旋转多面镜组件的条件下，可灵活设置光发射组件、光接收组件在激光雷达中的位置，使激光雷达形状和大小的设计更多样化。通过旋转机构带动旋转多面镜组件的多个反射镜旋转，且多个反射镜的法线与旋转轴线的夹角各不相同，实现了激光发射和接收的同步扫描，以及在旋转轴平面和旋转轴垂直面两个方向的扫描，以低线数激光雷达的成本，获得了高线数激光雷达的效果，同时具有较高的角分辨率和测量刷新频率。进一步地，本专利技术实施例采用了光纤阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，其特征在于，包含：光发射组件、光接收组件、固定反射镜组件和旋转多面镜组件；所述旋转多面镜组件包含旋转机构和多个反射镜，所述旋转机构用于带动所述多个反射镜旋转，所述多个反射镜的法线与所述旋转多面镜组件的旋转轴线的夹角度数各不相同；/n所述光发射组件包含多个激光发射器，用于发射激光；/n所述固定反射镜组件，用于将所述光发射组件发射的激光，以不垂直于所述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到所述旋转多面镜组件；/n所述旋转多面镜组件，用于将所述固定反射镜组件反射的激光反射到测量区域，还用于接收并反射所述测量区域内物体的反射光；/n所述固定反射镜组件还用于接收并反射所述旋转多面镜组件反射的所述测量区域内物体的反射光；/n所述光接收组件包含多个激光接收器，用于接收所述固定反射镜组件反射的所述测量区域内物体的反射光。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包含：光发射组件、光接收组件、固定反射镜组件和旋转多面镜组件；所述旋转多面镜组件包含旋转机构和多个反射镜，所述旋转机构用于带动所述多个反射镜旋转，所述多个反射镜的法线与所述旋转多面镜组件的旋转轴线的夹角度数各不相同；
所述光发射组件包含多个激光发射器，用于发射激光；
所述固定反射镜组件，用于将所述光发射组件发射的激光，以不垂直于所述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到所述旋转多面镜组件；
所述旋转多面镜组件，用于将所述固定反射镜组件反射的激光反射到测量区域，还用于接收并反射所述测量区域内物体的反射光；
所述固定反射镜组件还用于接收并反射所述旋转多面镜组件反射的所述测量区域内物体的反射光；
所述光接收组件包含多个激光接收器，用于接收所述固定反射镜组件反射的所述测量区域内物体的反射光。


2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述固定反射镜组件包含一个固定反射镜。


3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述固定反射镜组件包含多个固定反射镜，所述固定反射镜组件进一步用于，使所述光发射组件发射的激光经所述多个固定反射镜反射后，以不垂直于所述旋转多面镜组件中任一反射镜的角度反射到所述旋转多面镜组件。


4.根据权利要求1-3任一所述的激光雷达，其特征在于，所述光发射组件还包含与所述多个激光发射器一一对应的多个发射光纤和发射光纤阵列，所述多个发射光纤的一端分别与对应的激光发射器耦合，所述多个发射光纤的另一端连接所述发射光纤阵列，所述发射光纤阵列作为光出射端发射激光；
所述光接收组件还包含与所述多个激光接收器一一对应的多个接收光纤和接收光线阵列，所述多个接收光纤的一端分别与对应的激光接收器耦合，所述多个接收光纤的另一端连接所述接收光纤阵列，所述接收光纤阵列作为光接收端接收所述测量区域内物体的反射光。


5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述多个发射光纤与所述发射光纤阵列通过多芯连接器连接；所述多个接收光纤与所述接收光纤阵列通过多芯连接器连接。


6.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述光发射组件还包含与所述多个激光发射器一一对应的多个发射光束整形器，每一发射光束整形器用于将对应的激光发射器发射的激光耦合到对应的发射光纤。


7.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述光接收组件还包含与所述多个激光接收器一一对应的多个接收光束整形器，每一接收光束整形器用于将对应的接收光纤接收到的所述测量区域内物体的反射光汇聚到对应的激光接收器。


8...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟伟，王海瑛，
申请(专利权)人：无锡流深光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32