一种分布式激光雷达系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供一种分布式激光雷达系统。该分布式激光雷达系统包括：一个光收发部件和多个扫描部件，上述光收发部件中包含多个光收发组，其中每个光收发组对应一个扫描部件，上述每个光收发组中包含激光发射器和激光接收器；该分布式激光雷达系统还包括与上述激光发射器一一对应的发射光纤，和与上述激光接收器一一对应的接收光纤。本实用新型专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统，通过每个激光发射器对应一个发射光纤，每个激光接收器对应一个接收光纤，可降低设备维护和维修成本。

A distributed lidar system

The embodiment of the utility model provides a distributed lidar system. The distributed lidar system includes: an optical transceiver component and a plurality of scanning components. The optical transceiver component includes a plurality of optical transceiver groups, wherein each optical transceiver group corresponds to a scanning component, and each optical transceiver group includes a laser transmitter and a laser receiver. The distributed lidar system also includes a transmission fiber corresponding to the laser transmitter one by one, And a receiving optical fiber corresponding to the laser receiver. The distributed lidar system provided by the embodiment of the utility model can reduce the cost of equipment maintenance and repair by each laser transmitter corresponding to a transmitting optical fiber and each laser receiver corresponding to a receiving optical fiber.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式激光雷达系统
本专利技术涉及激光探测和测距
，尤其涉及一种激光雷达系统。
技术介绍
激光探测和测距(LightDetectionAndRanging，LiDAR)系统通常被称为激光雷达系统。激光雷达的基本工作原理是激光发射器发射激光到目标物体，接收器接收目标物体的发射光，激光雷达根据激光测距原理计算从激光雷达到目标物体的距离。其中，一个激光发射器和一个接收器组成一个激光测距通道。当激光对目标物体不断地扫描，可获得该目标物体上全部目标点的数据，对该数据进行成像处理后可得到该目标物体的三维立体图像。常见的三维激光雷达是机械旋转式激光雷达，其包含多对激光发射器和接收器，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，然后用单轴旋转机构，驱动上述多对激光发射器和接收器整体旋转，实现三维激光扫描。机械旋转式激光雷达的每个激光测距通道的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，且需要保证相邻激光测距通道之间微小而精确的角度间隔，但是由于激光发射器和接收器都随机械旋转式激光雷达高速旋转，机械旋转式激光雷达的稳定性较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种分布式激光雷达系统，包含：一个光收发部件和多个扫描部件，上述光收发部件中包含多个光收发组，其中每个光收发组对应一个扫描部件，上述每个光收发组中包含激光发射器和激光接收器；该分布式激光雷达系统还包括与上述激光发射器一一对应的发射光纤，和与上述激光接收器一一对应的接收光纤；上述激光发射器用于发射激光；上述发射光纤的一端与对应的激光发射器耦合，另一端在对应的扫描部件中作为光出射端发射探测激光；上述接收光纤的一端与对应的激光接收器耦合，另一端在对应的扫描部件中作为光入射端接收探测激光的反射光；上述激光接收器用于接收上述接收光纤传导的反射光。在本专利技术的一个可选实施例中，当上述光收发组中包含多个激光发射器和多个激光接收器；上述多个激光发射器与多个发射光纤一一对应，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在对应的扫描部件中组成发射光纤阵列，上述发射光纤阵列的端面作为光出射端发射探测激光；上述多个激光接收器与多个接收光纤一一对应，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在对应的扫描部件中组成接收光纤阵列，上述接收光纤阵列的端面作为光入射端接收探测激光的反射光。在本专利技术的另一可选实施例中，当上述光收发组中包含一个激光发射器和一个激光接收器；上述一个激光发射器与一个发射光纤对应，上述发射光纤的一端与对应的激光发射器耦合，上述发射光纤的另一端在对应的扫描部件中作为光出射端发射探测激光；上述一个激光接收器与一个接收光纤对应，上述接收光纤的一端与对应的激光接收器耦合，上述接收光纤的另一端在对应的扫描部件中作为光入射端接收探测激光的反射光。可选地，上述扫描部件中包含发射透镜、接收透镜和反射镜组件，上述反射镜组件包含旋转轴和多个反射镜，每个反射镜的法线与上述旋转轴轴线的夹角度数不相同，上述旋转轴带动上述多个反射镜旋转；上述发射透镜用于将所述探测激光进行准直；上述反射镜组件用于将上述发射透镜准直后的激光反射到探测区域，还用于将探测激光的反射光反射到所述接收透镜；上述接收透镜用于将接收到的反射光汇聚到所述接收光纤。可选地，上述每个光收发组和对应扫描部件之间的发送光纤通过多芯光纤连接器连接；每个光收发组和对应扫描部件之间的接收光纤通过多芯光纤连接器连接；或者，上述每个光收发组和对应扫描部件之间的发送光纤和接收光纤通过多芯光纤连接器连接。可选地，上述每个激光接收器与对应的接收光纤之间有一个微透镜，该微透镜用于将上述接收光纤接收到的反射光汇聚到对应的激光接收器。可选地，上述每个激光发射器与对应的发射光纤之间有一个光束整形器，该光束整形器用于将激光发射器发射的激光耦合到上述对应的发射光纤中。作为一个可选方案，上述光束整形器是双柱面透镜，上述双柱面透镜的两个柱面的母线相互正交。作为另一可选方案，上述光束整形器是基于光学衍射的光束整形器，包括：准直透镜，第一衍射元件和第二衍射元件；上述准直透镜用于将上述激光发射器发射的光束在快轴方向进行准直，变成细长条形光束；上述第一衍射元件用于将该细长条形光束分成若干光束，除中心光束外，其余各光束分别偏转向不同的空间方位；上述第二衍射元件用于对上述其余各光束进行校正，使上述其余各光束与上述中心光束重叠，并聚焦到对应发射光纤的端面。作为又一可选方案，上述光束整形器是基于光学衍射的光束整形器，包括：第一透镜，第一衍射元件、第二衍射元件和第二透镜；上述第一透镜用于将上述激光发射器发射的光束在快轴方向进行准直，变成细长条形光束；上述第一衍射元件用于将该述细长条形光束分成若干光束，除中心光束外，其余各光束分别偏转向不同的空间方位；上述第二衍射元件用于对上述其余各光束进行校正，使上述其余各光束与上述中心光束平行；上述第二透镜用于将来自上述第二衍射元件的上述其余各光束和上述中心光束重叠并聚焦到对应发射光纤的端面。本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统，将激光发射器和激光接收器集中在光收发部件中，通过光纤将激光发射器发射的探测激光发送到分布式的多个激光扫描部件，探测激光的反射光也通过光纤传输到对应的激光接收器。本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统可以将光收发部件固定在激光雷达载体(如汽车、飞行器)的任何位置，激光雷达的扫描方向和视场可以通过调整扫描部件的个数和安装角度满足不同需求。进一步地，由于本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统中的每个激光发射器对应一个发射光纤，每个激光接收器对应一个接收光纤，可降低设备维护和维修成本，当某一个扫描部件出现光路故障时，只需检修该扫描部件对应的激光发射器和接收器；并且，如果某一激光发射器或接收器发生故障，不会影响其他探测光路。此外，由于本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统中的每个激光发射器对应一个发射光纤，因此可根据实际扫描需求给不同的扫描部件配置不同的激光发射器，例如选择较低功率的激光发射器作为光源，从而降低激光雷达的成本。附图说明为了清楚地说明本专利技术实施例提供的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述的附图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附图。图1是本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统的架构图；图2是本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统中光收发部件的示意图；图3是本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统的另一结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统的又一结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统中反射镜组件的结构示意图一；图7是本专利技术实施例提供的分布式激光雷达系统中反射镜组件的结构示意图二；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式激光雷达系统，其特征在于，包含：一个光收发部件和多个扫描部件，所述光收发部件中包含多个光收发组，其中每个光收发组对应一个扫描部件，所述每个光收发组中包含激光发射器和激光接收器；/n所述分布式激光雷达系统还包括与所述激光发射器一一对应的发射光纤，和与所述激光接收器一一对应的接收光纤；/n所述激光发射器用于发射激光；/n所述发射光纤的一端与对应的激光发射器耦合，另一端在对应的扫描部件中作为光出射端发射探测激光；/n所述接收光纤的一端与对应的激光接收器耦合，另一端在对应的扫描部件中作为光入射端接收探测激光的反射光；/n所述激光接收器用于接收所述接收光纤传导的反射光。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式激光雷达系统，其特征在于，包含：一个光收发部件和多个扫描部件，所述光收发部件中包含多个光收发组，其中每个光收发组对应一个扫描部件，所述每个光收发组中包含激光发射器和激光接收器；
所述分布式激光雷达系统还包括与所述激光发射器一一对应的发射光纤，和与所述激光接收器一一对应的接收光纤；
所述激光发射器用于发射激光；
所述发射光纤的一端与对应的激光发射器耦合，另一端在对应的扫描部件中作为光出射端发射探测激光；
所述接收光纤的一端与对应的激光接收器耦合，另一端在对应的扫描部件中作为光入射端接收探测激光的反射光；
所述激光接收器用于接收所述接收光纤传导的反射光。


2.根据权利要求1所述的分布式激光雷达系统，其特征在于，当所述光收发组中包含多个激光发射器和多个激光接收器；
所述多个激光发射器与多个发射光纤一一对应，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在对应的扫描部件中组成发射光纤阵列，所述发射光纤阵列的端面作为光出射端发射探测激光；
所述多个激光接收器与多个接收光纤一一对应，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在对应的扫描部件中组成接收光纤阵列，所述接收光纤阵列的端面作为光入射端接收探测激光的反射光。


3.根据权利要求1所述的分布式激光雷达系统，其特征在于，当所述光收发组中包含一个激光发射器和一个激光接收器；
所述一个激光发射器与一个发射光纤对应，所述发射光纤的一端与对应的激光发射器耦合，所述发射光纤的另一端在对应的扫描部件中作为光出射端发射探测激光；
所述一个激光接收器与一个接收光纤对应，所述接收光纤的一端与对应的激光接收器耦合，所述接收光纤的另一端在对应的扫描部件中作为光入射端接收探测激光的反射光。


4.根据权利要求1-3任一所述的分布式激光雷达系统，其特征在于，所述扫描部件中包含发射透镜、接收透镜和反射镜组件，所述反射镜组件包含旋转轴和多个反射镜，每个反射镜的法线与所述旋转轴轴线的夹角度数不相同，所述旋转轴带动所述多个反射镜旋转；
所述发射透镜用于将所述探测激光进行准直；
所述反射镜组件用于将所述发射透镜准直后的激光反射到探测区域，还用于将探测激光的反射光反射到所述接收透镜；
所述接收透镜用于将接收到...

【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：新型
国别省市：江苏;32