一种高分辨率固态面阵激光雷达系统、控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光电探测技术领域，特别是涉及一种高分辨率固态面阵激光雷达系统、控制方法及装置，所述高分辨率固态面阵激光雷达系统包括：发射模块，用于产生激光并发射；接收模块，用于接收被探测物反射的激光，所述接收模块包括回波探测器以及一个可以沿光轴移动的扫描器，通过移动所述扫描器的位置可以改变照射到所述回波探测器上的激光的位置；以及控制模块，所述控制模块分别与所述发射模块以及所述接收模块连接，用于所述发射模块以及所述接收模块的工作控制，以及根据所述扫描器获取的同一被测物的至少两张反射图像合成被测物图像。本发明专利技术通过设置可以移动的扫描器可以实现对目标的多点多次探测从而实现高分辨率的探测成像，成本低，易实现。易实现。易实现。

【技术实现步骤摘要】
一种高分辨率固态面阵激光雷达系统、控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及光电探测
，特别是涉及一种高分辨率固态面阵激光雷达系统、控制方法及装置。

技术介绍

[0002]激光雷达作为机器人和无人驾驶的核心传感器，其重要性不言而喻，目前，根据有无机械部件来分，激光雷达可分为机械激光雷达和固态激光雷达。其中，机械激光雷达带有控制激光发射角度的旋转部件，而固态激光雷达则无需机械旋转部件，主要依靠电子部件来控制激光发射角度。相比于机械激光雷达，固态激光雷达体积小巧，造价便宜，适用场景更为广泛。
[0003]固态激光雷达主要由激光器、准直光路、透反镜、达曼光栅、中空反射镜、激光回波接收处理电路等部件组成，可实现固态无扫描激光探测成像，系统分辨率受限于所采用的阵列APD(avalanche photodiode，雪崩光电二极管)的分辨率。
[0004]受限于工艺和材料技术，现有技术中采用的APD阵列探测器的分辨率短期内难以快速提升，目前已有的APD阵列分辨率约在10*10左右，难以满足高分辨率激光探测需求。高分辨率APD阵列的制造难度极大，且成本以数量级形式提升，同时高分辨率APD阵列也急剧增加了对后端接收处理电路的体积和功耗，从而使得面阵固态激光雷达受限于极高的技术难度、巨大体积功耗及高昂的制造成本难以广泛推广和应用。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述的问题，提供一种高分辨率固态面阵激光雷达系统、控制方法及装置。
[0006]本专利技术实施例是这样实现的，一种高分辨率固态面阵激光雷达系统，所述高分辨率固态面阵激光雷达系统包括：
[0007]发射模块，用于产生激光并发射；
[0008]接收模块，用于接收被探测物反射的激光，所述接收模块包括回波探测器以及一个可以沿光轴移动的扫描器，通过移动所述扫描器的位置可以改变照射到所述回波探测器上的激光的位置；以及
[0009]控制模块，所述控制模块分别与所述发射模块以及所述接收模块连接，用于所述发射模块以及所述接收模块的工作控制，以及根据所述扫描器获取的同一被测物的至少两张反射图像合成被测物图像。
[0010]在其中一个实施例中，还提供了一种高分辨率固态面阵激光雷达系统的控制方法，包括以下步骤：
[0011]发射点阵激光；
[0012]采集反射的点阵激光得到反射图像；
[0013]控制扫描器移动一个预设距离，发射点阵激光并采集反射的点阵激光得到反射图
像；
[0014]重复上一步骤若干次，根据得到的若干所述反射图像合成被测物图像。
[0015]在其中一个实施例中，本专利技术实施例还提供了一种高分辨率固态面阵激光雷达系统的控制装置，包括：
[0016]发射单元，用于发射点阵激光；
[0017]采集单元，用于采集反射的点阵激光得到反射图像；
[0018]移动单元，用于控制扫描器移动一个预设距离，以发射点阵激光并采集反射的点阵激光得到反射图像；
[0019]图像合成单元，用于根据得到的若干所述反射图像合成被测物图像。
[0020]本专利技术实施例提供的高分辨率固态面阵激光雷达系统通过设置可以移动的扫描器，实现了发射激光点阵和接收激光点阵相对于目标的同步平移，从而实现对目标的多次多点快速探测，经过控制系统对获取的多种反射图像的拼接融合，利用低分辨率面阵探测器实现了高分辨的探测成像。本专利技术的方案成本低，体积功耗小，能够大幅提升激光探测分辨率，有利于推进固态激光雷达的广泛应用。
附图说明
[0021]图1为一个实施例中提供的高分辨率固态面阵激光雷达系统的结构框图；
[0022]图2为一个实施例中提供的高分辨率固态面阵激光雷达系统的结构图；
[0023]图3为一个实施例中提供的高分辨率固态面阵激光雷达系统控制方法的流程图；
[0024]图4为一个实施例中提供的高分辨率固态面阵激光雷达系统控制装置的结构框图；
[0025]图5为一个实施例中提供的计算机设备的内部结构图。
[0026]图中：1、激光光源；2、扩束准直透镜；3、半透镜；4、光栅；5、第一聚焦透镜；6、中空反射镜；7、扫描器；8、回波探测器；9、第二聚焦透镜；10、光电管。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
[0029]图1示出了本专利技术实施例提供的一种高分辨率固态面阵激光雷达系统的结构框图，所述高分辨率固态面阵激光雷达系统包括：
[0030]发射模块100，用于产生激光并发射；
[0031]接收模块200，用于接收被探测物反射的激光，所述接收模块200包括回波探测器8以及一个可以沿光轴移动的扫描器7，通过移动所述扫描器7的位置可以改变照射到所述回波探测器8上的激光的位置；以及
[0032]控制模块300，所述控制模块300分别与所述发射模块100以及所述接收模块200连接，用于所述发射模块100以及所述接收模块200的工作控制，以及根据所述扫描器7获取的同一被测物的至少两张反射图像合成被测物图像。
[0033]在本专利技术实施例中，发射模块100用于产生激光并发射，对于激光的产生方式本专利技术实施例不作具体限定，发射模块100可以选用现有模块实现。
[0034]在本专利技术实施例中，接收模块200用于接收被测物反射的激光，在本专利技术实施例中，与现有技术不同，接收模块200包括回波探测器8以及一个可以沿光轴移动的扫描器7，回波探测器8用于接收被测物反射的激光并产生电信号，控制装置根据该电信号获取被测物的反射图像。需要理解的是，本申请中的所述反射图像仅仅用于区别直接通过回波探测器8获取的图像与控制系模块通过算法合成的图像；此外，本专利技术提供的系统同时可以当作一般面阵激光雷达使用，此时上述反射图像即通过系统获取的被测物的图像。在本专利技术实施例中，扫描器7用于接收被测物的反射激光并将反射激光传递到前述回波探测器8上，扫描器7可以沿系统出射光的轴线方向移动，通过移动扫描器7可以实现了发射激光点阵和接收激光点阵相对于目标的同步平移，从而实现对被测物的加密探测。
[0035]在本专利技术实施例中，控制模块300可以控制发射模块100以及接收模块200的工作，此外，还可以根据回波探测器8获取的若干张被测物的反射图像合成被测物图像。本专利技术实施例对于控制模块300的具体硬件实现不作限定。
[0036]在本专利技术实施例中，所述回波探测器8可以是但不限于阵列雪崩光电二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率固态面阵激光雷达系统，其特征在于，所述高分辨率固态面阵激光雷达系统包括：发射模块，用于产生激光并发射；接收模块，用于接收被探测物反射的激光，所述接收模块包括回波探测器以及一个可以沿光轴移动的扫描器，通过移动所述扫描器的位置可以改变照射到所述回波探测器上的激光的位置；以及控制模块，所述控制模块分别与所述发射模块以及所述接收模块连接，用于所述发射模块以及所述接收模块的工作控制，以及根据所述扫描器获取的同一被测物的至少两张反射图像合成被测物图像。2.根据权利要求1所述的高分辨率固态面阵激光雷达系统，其特征在于，所述发射模块包括激光光源、扩束准直透镜、光栅以及第一聚焦透镜；所述激光光源与所述控制模块连接，用于根据所述控制模块的控制发射激光光束；所述扩束准直透镜设置于所述激光光源的出射侧，用于对所述激光光源发射出的激光进行扩束准直；所述光栅设置于所述扩束准直透镜出射侧，用于激光光束的衍射分光；所述第一聚焦透镜设置于所述光栅的出射侧，用于对所述光栅的出射光进行聚焦从而产生点阵光斑。3.根据权利要求2所述的高分辨率固态面阵激光雷达系统，其特征在于，所述控制模块还包括同步采集单元，所述同步采集单元用于获取激光发射信号；所述同步采集单元包括半透镜、第二聚焦透镜以及光电管；所述半透镜设置于所述扩束准直透镜与所述光栅之间，所述半透镜与激光光路的轴线呈一夹角；所述第二聚焦透镜用于对所述半透镜反射的激光进行聚焦并使聚焦后的激光光束照射到所述光电管上；所述光电管用于根据接收到的所述激光光束产生电信号并传输给所述控制模块。4.根据权利要求1所述的高分辨率固态面阵激光雷达系统，其特征在于，所述接收模块还包括中空反射镜；所述中空反射镜设置于所述扫描器系统出射...

【专利技术属性】
技术研发人员：范大勇，黄涛，
申请(专利权)人：中航航空电子有限公司，
类型：发明
国别省市：