一种微机电激光雷达系统技术方案

本发明专利技术提供一种微机电激光雷达系统，所述系统包括：激光发射器、微机电振镜以及激光接收器，所述激光接收器包括光学接收模块以及由若干个长条状光敏面构成的光电探测器，所述光电探测器为阵列结构，每一行包括一个所述长条状光敏面；本发明专利技术提供的微机电激光雷达系统，采用微机电振镜的方式替代机械旋转式激光雷达，配合长条状光敏面阵列结构的探测器，能够对探测物进行一维或二维扫描。

【技术实现步骤摘要】
一种微机电激光雷达系统
本专利技术涉及激光雷达领域，更具体地，涉及一种微机电激光雷达系统。
技术介绍
目前，激光雷达已经在军事、安防，测绘等方面有广泛的用途。近年来，随着自动驾驶，无人机和机器人等智能设备的激增，对于激光雷达的需求也越来越迫切，对性能的要求也越来越严格。目前，激光雷达还没有在汽车领域大规模应用，传统的激光雷达采用的是多线机械旋转式激光雷达，以Velodyne公司为例，其生产的16线激光雷达售价高达7999美元，32线和64线产品售价则成倍增加，这是由于多线机械旋转式激光雷达在物料、装配和调试等方面成本都较高，而且产能也不易提高，造成了多线机械式激光雷达少则几千美金，多则上万美金；并且多线机械旋转式激光雷达的体积较大，通常只能安装在车顶，无法集成在车身内部。近年来，国内外相关领域的工程技术人员争相开发新式的激光雷达。美国的Advancedscientificconcept(ASC)公司针对民用市场发布多款3Dflashlidar，该系列的产品无需任何旋转单元，通过发射一束大发散角的光脉冲，就能获取目标物的3维距离信息。其核心技术是采用了128*128像素的点阵式探测器，每个像素点都能够获得一个距离信息，组合起来，就得到了整个探测物的3维信息。但受限于制作难度和制作成本，此种点阵式的探测器很难实现更多的像素点数，和更高的分辨率。为了获得更大视场，更高分辨率的激光雷达，长春理工大学的母一宁等人提出了“用于激光雷达的复合式扫描系统”(CN104914445A)，采用X轴振镜，Y轴振镜，以及PZT快速倾斜镜两套扫描系统完成大角度和高精度的扫描工作，配合大光敏面的APD，实现对整个大视场角的出射光进行回波探测。但是，近年来，虽然有各式各样新型的激光雷达出现，但其均存在问题。若采用点阵式探测器的激光雷达，则很难提高激光雷达的分辨率，若采用大光敏面探测器的新型激光雷达，则需要克服大暗电流和强环境光干扰等问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种微机电激光雷达系统。根据本专利技术的一个方面，提供一种微机电激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：激光发射器、微机电振镜以及激光接收器，所述激光接收器包括光学接收模块以及由若干个长条状光敏面构成的光电探测器，所述光电探测器为阵列结构，每一行包括一个所述长条状光敏面；其中，所述激光发射器向所述微机电振镜发射激光，所述微机电振镜通过自振将所述激光反射至目标区域，以对所述目标区域内的待探测物体进行激光扫描；所述光学接收模块接收所述目标区域内待探测物体经所述激光扫描后漫反射回的激光回波信号，并将所述激光回波信号向所述光电探测器汇聚，其中，所述光学接收模块的汇聚视场与所述长条状光敏面的长度相匹配；所述光电探测器接收所述激光回波信号，将所述激光回波信号转换为激光电信号。其中，所述系统还包括：控制处理器，所述控制处理器包括控制单元，所述控制单元用于控制所述激光发射器的激光发射、控制所述微机电振镜的自振频率以及接收所述激光接收器发送的激光电信号。其中，所述控制处理器还包括计时测距单元，所述计时测距单元用于对所述激光电信号进行信号处理，并采集所述微机电振镜发送的振动偏转角度信息，以得到所述目标区域内待探测物体的距离和方位信息。其中，所述激光发射器包括激光光源和光学整形模块；其中，所述激光光源用于发射激光；所述光学整形模块用于对所述激光进行光束整形，以使所述激光的发散角减小。其中，当所述激光光源为一个、所述微机电振镜为一维微机电振镜时，所述一维微机电振镜对所述目标区域内的待探测物体进行一维激光扫描。其中，当所述激光光源为一个、所述微机电振镜为一维微机电振镜时，所述光电探测器对应设置为一个长条状光敏面。其中，当所述激光光源为一个、所述微机电振镜为二维微机电振镜时，所述二维微机电振镜对所述目标区域内的待探测物体进行二维激光扫描。其中，当所述激光光源为一个、所述微机电振镜为二维微机电振镜时，所述光电探测器对应设置为多个长条状光敏面，其中每个长条状光敏面分别对二维激光扫描的光信号进行探测。其中，当所述激光光源为多个时，所述微机电振镜设置为一维微机电振镜或二维微机电振镜，以对所述目标区域内的待探测物体进行二维激光扫描。其中，所述光电探测器中每一个所述长条状光敏面长度相等且相邻两个长条状光敏面之间的行间距相等。本专利技术提供的微机电激光雷达系统，采用微机电振镜的方式替代机械旋转式激光雷达，配合长条状光敏面阵列结构的探测器，能够对探测物进行一维或二维扫描。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种微机电激光雷达系统的结构图；图2是本专利技术实施例提供的一种长条状光敏阵列结构的光电探测器示意图；图3是本专利技术实施例提供的多个激光光源时的微机电激光雷达系统结构图；图4是本专利技术实施例提供的另一种长条状光敏阵列结构的光电探测器示意图；附图标记：1、激光发射器；2、微机电振镜；3、激光接收器；4、目标区域；5、激光光源；6、光学整形模块；7、光学接收模块；8、光电探测器。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1是本专利技术实施例提供的一种微机电激光雷达系统的结构图，如图1所示，所述系统包括：激光发射器1、微机电振镜2以及激光接收器3，所述激光接收器3包括光学接收模块7以及由若干个长条状光敏面构成的光电探测器8，所述光电探测器8为阵列结构，每一行包括一个所述长条状光敏面；其中，所述激光发射器1向所述微机电振镜2发射激光，所述微机电振镜2通过自振将所述激光反射至目标区域4，以对所述目标区域内4的待探测物体进行激光扫描；所述光学接收模块7接收所述目标区域4内待探测物体经所述激光扫描后漫反射回的激光回波信号，并将所述激光回波信号向所述光电探测器8汇聚，其中，所述光学接收模块7的汇聚视场与所述长条状光敏面的长度相匹配；所述光电探测器8接收所述激光回波信号，将所述激光回波信号转换为激光电信号。可以理解的是，目前自动驾驶，机器人，智能硬件等应用领域对于激光雷达的性能要求越来越好，尺寸要求越来越小，方便嵌入集成到总体系统的内部。针对上述应用领域对激光雷达的要求，本专利技术实施例提供的微机电激光雷达通过采用微机电振镜的方式替代机械旋转式激光雷达，其中，所述微机电振镜起到偏转光线实现扫描的作用，比传统的电机转镜系统，体积更小，功耗更低。可以理解的是，通过微机电振镜2的自振从而使得激光能够通过不同角度的反射对目标区域4进行扫描，由于自振为固定频率的振动，故而所述微机电振镜2的扫描区域以及扫描频率固定，从而探测到目标区域4内待探测物体的信息，从而实现激光雷达探测。进一步的，微机电振镜2是在毫米尺度上对材料进行设计、加工、制造、测量和控制的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：/n激光发射器、微机电振镜以及激光接收器，所述激光接收器包括光学接收模块以及由若干个长条状光敏面构成的光电探测器，所述光电探测器为阵列结构，每一行包括至少一个所述长条状光敏面；/n其中，所述激光发射器向所述微机电振镜发射激光，所述微机电振镜通过自振将所述激光反射至目标区域，以对所述目标区域内的待探测物体进行激光扫描；/n所述光学接收模块接收所述目标区域内待探测物体经所述激光扫描后漫反射回的激光回波信号，并将所述激光回波信号向所述光电探测器汇聚，其中，所述光学接收模块的汇聚视场与所述长条状光敏面的长度相匹配；/n所述光电探测器接收所述激光回波信号，将所述激光回波信号转换为激光电信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种微机电激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：
激光发射器、微机电振镜以及激光接收器，所述激光接收器包括光学接收模块以及由若干个长条状光敏面构成的光电探测器，所述光电探测器为阵列结构，每一行包括至少一个所述长条状光敏面；
其中，所述激光发射器向所述微机电振镜发射激光，所述微机电振镜通过自振将所述激光反射至目标区域，以对所述目标区域内的待探测物体进行激光扫描；
所述光学接收模块接收所述目标区域内待探测物体经所述激光扫描后漫反射回的激光回波信号，并将所述激光回波信号向所述光电探测器汇聚，其中，所述光学接收模块的汇聚视场与所述长条状光敏面的长度相匹配；
所述光电探测器接收所述激光回波信号，将所述激光回波信号转换为激光电信号。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
控制处理器，所述控制处理器包括控制单元，所述控制单元用于控制所述激光发射器的激光发射、控制所述微机电振镜的自振频率以及接收所述激光接收器发送的激光电信号。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制处理器还包括计时测距单元，所述计时测距单元用于对所述激光电信号进行信号处理，并采集所述微机电振镜发送的振动偏转角度信息，以得到所述目标区域内待探测物体的距离和方位信息。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光发射器包括激光光...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洋，王庆飞，田林岩，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11