一种新型高线数MEMS激光雷达系统技术方案

本申请公开了一种新型高线数MEMS激光雷达系统，包括：激光发射模块，用于产生激光以实现激光扫描；旋转反射模块，用于调整激光的方向使激光投射到待测物体，折射激光投射到待测物体后的反射激光；激光接收模块，包括：用于接收反射激光并将反射激光折射为目标光斑的折射透镜组，排布有多个APD像元、用于接收目标光斑的线列APD；目标光斑的宽度大于两个相邻APD像元的间隙宽度；与激光发射模块、激光接收模块均连接的数据处理模块，用于测量激光的飞行时间。本申请中不要求APD像元的个数必须与发射激光线数一致，可选择数量较少的APD像元来实现高线数雷达，本申请使用元件数量较少，器件成本低，降低了应用和操作难度。

A new high line number MEMS lidar system

【技术实现步骤摘要】
一种新型高线数MEMS激光雷达系统
本专利技术涉及激光雷达
，特别涉及一种新型高线数MEMS激光雷达系统。
技术介绍
多线激光雷达，一般是通过多个激光器发射激光来探测目标的位置、速度等特征量，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后接收从目标物体反射回来的信号并与发射信号进行飞行时间测量和信号特征提取，从而获得目标的有关信息。雷达线数越高，分辨率越高，获取到外界信息也就越全面，从而产生了对高线数激光雷达的迫切需求。目前，机械旋转式激光雷达的线数是由激光源LD数目决定，并且探测器数目和LD数目相等，光路上一一对应。当雷达线数较高时，比如128线激光雷达中，就需要由128个激光源LD与128线的探测器APD(avalanchephotodiodes，雪崩光电二极管)，这种技术下的高线束激光雷达的器件数目巨大，成本高，调试难度大。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种元件数量少、成本低、调试简单的新型高线数MEMS激光雷达系统。其具体方案如下：一种新型高线数MEMS激光雷达系统，包括：激光发射模块，用于产生激光，以实现激光扫描；旋转反射模块，用于调整所述激光的方向使所述激光投射到待测物体，还用于折射所述激光投射到所述待测物体后的反射激光；激光接收模块，包括：用于接收所述反射激光并将所述反射激光折射为目标光斑的折射透镜组，排布有多个APD像元、用于接收所述目标光斑的线列APD；所述目标光斑的宽度大于两个相邻的所述APD像元的间隙宽度；与所述激光发射模块、所述激光接收模块均连接的数据处理模块，用于测量所述激光的飞行时间。优选的，所述激光发射模块包括激光驱动电路、激光器、发射透镜组、MEMS驱动电路和MEMS微镜，其中：所述激光驱动电路驱动所述激光器产生所述激光，所述发射透镜组对所述激光进行准直操作并将所述激光投射到所述MEMS微镜上，所述MEMS微镜将所述激光折射到所述旋转反射模块，所述MEMS驱动电路驱动所述MEMS微镜变换角度。优选的，所述旋转反射模块包括：折射所述激光的双面旋转反射镜；控制所述双面旋转反射镜的电机。优选的，所述数据处理模块包括：与所述线列APD连接的信号放大电路；通道个数与所述APD像元的个数相同、与所述信号放大电路连接的接收通道选择单元；与所述接收通道选择单元连接的高速ADC；与所述激光发射模块、所述接收通道选择单元、所述高速ADC均连接，用于测量飞行时间的高速处理器。优选的，所述接收通道选择单元具体用于：根据所述目标光斑所覆盖的所述APD像元，确定对应连续的多个接收通道，以对所述目标光斑所覆盖的所述APD像元的回波信号求和得到总信号。优选的，所述激光发射模块，具体用于产生激光，以实现激光俯仰扫描。优选的，所述目标光斑的宽度具体为所述线列APD上两个相邻的所述APD像元的外侧边之间的距离。优选的，所述APD线列排布有16个APD像元。本申请公开了一种新型高线数MEMS激光雷达系统，包括：激光发射模块，用于产生激光，以实现激光扫描；旋转反射模块，用于调整所述激光的方向使所述激光投射到待测物体，还用于折射所述激光投射到所述待测物体后的反射激光；激光接收模块，包括：用于接收所述反射激光并将所述反射激光折射为目标光斑的折射透镜组，排布有多个APD像元、用于接收所述目标光斑的线列APD；所述目标光斑的宽度大于两个相邻的所述APD像元的间隙宽度；与所述激光发射模块、所述激光接收模块均连接的数据处理模块，用于测量所述激光的飞行时间。本申请中激光接收模块包括折射透镜组和线列APD，由于目标光斑的宽度大于两个相邻APD像元的间隙宽度，因此不要求APD像元的个数必须与发射激光线数一致，所有反射激光均可投射到APD像元上，解除了现有技术中雷达线数必须与探测器数量相等的限制，从而可选择数量较少的APD像元来实现高线数雷达，本申请使用元件数量较少，器件成本低，容易调试，降低了应用和操作难度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种MEMS激光雷达的结构分布图；图2为本专利技术实施例中一种具体的MEMS激光雷达的结构分布图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，机械旋转式激光雷达的线数是由激光源LD数目决定，并且探测器数目和LD数目相等，光路上一一对应。当雷达线数较高时，比如128线激光雷达中，就需要由128个激光源LD与128线的探测器APD，这种技术下的高线束激光雷达的器件数目巨大，成本高，调试难度大。本申请中激光接收模块包括折射透镜组和线列APD，由于目标光斑的宽度大于两个相邻APD像元的间隙宽度，因此不要求APD像元的个数必须与发射激光线数一致，所有反射激光均可投射到APD像元上，本申请使用元件数量较少，器件成本低，容易调试，降低了应用和操作难度。本专利技术实施例公开了一种新型高线数MEMS激光雷达系统，参见图1所示，包括：激光发射模块1，用于产生激光，以实现激光扫描；旋转反射模块2，用于调整激光的方向使所述激光投射到待测物体，还用于折射激光投射到所述待测物体后的反射激光；激光接收模块3，包括：用于接收反射激光并将反射激光折射为目标光斑的折射透镜组31，排布有多个APD像元30、用于接收目标光斑的线列APD32；目标光斑的宽度大于两个相邻APD像元30的间隙宽度；与激光发射模块1、激光接收模块3均连接的数据处理模块4，用于测量激光的飞行时间。可以理解的是，激光发射模块1通过MEMS控制产生设定线数的激光，以实现对待测物体的激光俯仰扫描。可以理解的是，目标光斑的宽度被设置为大于两个相邻APD像元30的间隙宽度，因此不论目标光斑的位置在哪，总会有APD像元30被目标光斑覆盖到，从而被覆盖到的APD像元30实现对待测物体的回波信号的探测。这种设置不再对APD像元30的个数限制，利用较少的APD像元30即可实现较高线数的激光雷达。例如，APD线列仅排布有16个APD像元30，而整个新型高线数MEMS激光雷达系统可实现高线数激光测试，如128线、256线等。本申请中激光接收模块包括折射透镜组和线列APD，由于目标光斑的宽度大于两个相邻APD像元的间隙宽度，因此不要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型高线数MEMS激光雷达系统，其特征在于，包括：/n激光发射模块，用于产生激光，以实现激光扫描；/n旋转反射模块，用于调整所述激光的方向使所述激光投射到待测物体，还用于折射所述激光投射到所述待测物体后的反射激光；/n激光接收模块，包括：用于接收所述反射激光并将所述反射激光折射为目标光斑的折射透镜组，排布有多个APD像元、用于接收所述目标光斑的线列APD；所述目标光斑的宽度大于两个所述APD像元的间隙宽度；/n与所述激光发射模块、所述激光接收模块均连接的数据处理模块，用于测量所述激光的飞行时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型高线数MEMS激光雷达系统，其特征在于，包括：
激光发射模块，用于产生激光，以实现激光扫描；
旋转反射模块，用于调整所述激光的方向使所述激光投射到待测物体，还用于折射所述激光投射到所述待测物体后的反射激光；
激光接收模块，包括：用于接收所述反射激光并将所述反射激光折射为目标光斑的折射透镜组，排布有多个APD像元、用于接收所述目标光斑的线列APD；所述目标光斑的宽度大于两个所述APD像元的间隙宽度；
与所述激光发射模块、所述激光接收模块均连接的数据处理模块，用于测量所述激光的飞行时间。


2.根据权利要求1所述新型高线数MEMS激光雷达系统，其特征在于，所述激光发射模块包括激光驱动电路、激光器、发射透镜组、MEMS驱动电路和MEMS微镜，其中：
所述激光驱动电路驱动所述激光器产生所述激光，所述发射透镜组对所述激光进行准直操作并将所述激光投射到所述MEMS微镜上，所述MEMS微镜将所述激光折射到所述旋转反射模块，所述MEMS驱动电路驱动所述MEMS微镜变换角度。


3.根据权利要求2所述新型高线数MEMS激光雷达系统，其特征在于，所述旋转反射模块包括：
折射所述激光的双面旋转反射镜；
控制所述双面旋转反射镜的电机。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建中，邹旗，黄印，张于通，李天彬，向思桦，
申请(专利权)人：成都英飞睿技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51