一种多线激光雷达的扫描系统、多线激光雷达及扫描方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多线激光雷达的扫描系统、多线激光雷达及扫描方法。扫描系统包括激光发射单元；激光整形单元，用于将脉冲式激光的光斑进行整形；MEMS模组，用于改变整形后的激光在垂直方向上的发射角度；激光接收单元，用于对经被测物返回的激光进行整形；光电转换单元，用于接收经被测物返回的光信号并将其转换为电信号再进行放大后输出；以及，计算单元，用于获取发射角度信息并控制激光发射单元发射激光，同时接收光电转换单元输出的回波信号，并根据激光发射时间与回波信号计算被测物距离。通过选用MEMS模组，从而使得只需一个激光发射单元和一个接收单元就可以实现对激光雷达周围三维环境的探测，降低了扫描系统的成本和结构复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种多线激光雷达的扫描系统、多线激光雷达及扫描方法
本专利技术涉及激光探测
，具体涉及一种多线激光雷达的扫描系统、多线激光雷达及扫描方法。
技术介绍
激光雷达是一种以发射激光束探测目标的距离、方位等特征量的雷达系统。因其可以得到目标的三维信息，其具有抗干扰能力强、分辨率高等优点，因此，在自动驾驶和机器人领域占据了重要的地位。传统的机械扫描多线激光雷达一般采用多个激光发射单元来实现多个发射角度的测量，从而导致激光扫描雷达成本高，结构复杂。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的机械扫描多线激光雷达采用多个激光发射单元来实现多个发射角度的测量，从而导致激光扫描雷达成本高，结构复杂缺陷，从而提供一种多线激光雷达的扫描系统、多线激光雷达及扫描方法。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的技术方案为：一种多线激光雷达的扫描系统，包括：激光发射单元，用于产生脉冲式激光；激光整形单元，与所述激光发射单元相连，用于将所述脉冲式激光的光斑进行整形；MEMS模组，用于改变整形后的激光在垂直方向上的发射角度；激光接收单元，用于对经被测物返回的激光进行整形；光电转换单元，用于接收经被测物返回的光信号并将其转换为电信号再进行放大后输出；以及，计算单元，与所述MEMS模组及所述光电转换单元电连接，用于获取发射角度信息并控制所述激光发射单元发射激光，同时接收所述光电转换单元输出的回波信号，并根据所述激光发射时间与所述回波信号计算被测物距离。本专利技术还提供一种多线激光雷达，其特征在于，包括：如上述方案所述的扫描系统；驱动源，与所述扫描系统相装配，并驱动所述扫描系统沿水平方向旋转扫描；以及，主控系统，与所述驱动源及所述计算单元电连接，用于控制所述驱动源动作并读取所述扫描系统的转动角度，同时读取所述计算单元输出的发射角度信息以及距离信息，并根据所述转动角度、发射角度信息以及距离信息计算被测物的三维空间坐标信号。可选的，所述激光接收单元的中心光轴与所述MEMS模组的中心光轴重合，且所述激光接收单元的中心轴处开设有孔，所述孔的尺寸大于位于中心轴位置的激光光斑的大小。可选的，所述MEMS模组的垂直旋转角度小于所述光电转换单元与激光接收单元组成的接收系统的视场角。可选的，所述MEMS模组在垂直方向做往返自由振动。可选的，所述MEMS模组包括MEMS振镜以及角度反馈组件，所述MEMS振镜在0°方向时与水平方向形成45°夹角。可选的，所述激光发射单元的发射光轴与所述接收透镜的中心光轴形成90°夹角。可选的，所述光电转换单元为在竖直方向排列的多个APD阵列单元。本专利技术还提供一种如上述所有方案中任一项所述的多线激光雷达的扫描方法，包括以下步骤：控制驱动源动作并获取扫描系统转动的旋转角度；获取MEMS模组返回的发射角度信息；控制激光发射单元发射激光；获取光电转换单元输出的回波信号；根据激光发射时间与所述回波信号计算该发射角度时的距离信息；根据所述距离信息、发射角度信息以及转动角度计算被测物的三维坐标。可选的，所述主控系统控制所述驱动源驱动所述扫描系统在水平方向上变速转动。本专利技术提供的多线激光雷达的扫描系统，通过选用MEMS模组，MEMS模组可改变激光在垂直方向上的发射角度，从而使得只需一个激光发射单元和一个激光接收单元就可以实现对激光雷达周围三维环境的探测，极大的减少了激光发射单元的数量，从而降低了多线激光雷达扫描系统的成本和结构复杂度。本专利技术提供的多线激光雷达，通过选用成本和结构复杂度均较低的扫描系统，从而使得多线激光雷达的成本和结构复杂度也可以进一步降低，提高了多线激光雷达批量生产的效率。本专利技术提供的多线激光雷达的扫描方法，扫描可靠性高；通过控制扫描系统变速旋转，从而使得在扫描系统静止前经过足够多次数的扫描就可以完全得到周围的环境信息，解决传统的三维激光雷达存在扫描盲点的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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的附图。图1为本专利技术的实施例1中的多线激光雷达的扫描系统的光学结构示意图；图2为本专利技术的实施例1中的多线激光雷达的结构示意图；图3为本专利技术的实施例1中的多线激光雷达扫描轨迹示意图。附图标记说明：1、激光接收单元；2、中心开孔；3、MEMS模组；4、光电转换单元；5激光发射整形系统；6、激光发射单元。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。请参阅图1，本实施例涉及一种多线激光雷达的扫描系统，其中，扫描系统包括激光发射单元、激光整形单元、MEMS模组3，激光接收单元1、光电转换单元4以及计算单元。激光发射单元用于产生脉冲式激光。激光整形单元与激光发射单元相连，激光整形单元用于将激光发射单元发出的脉冲式激光的光斑进行整形，以得到质量较好的光束。MEMS模组3，即采用独特的微机电系统(MEMS)技术的电磁驱动振镜模组，MEMS模组3用于改变整形后的激光在垂直方向上的发射角度并获取该发射角度信息。激光接收单元1具体为激光接收透镜，用于对经被测物返回的激光进行整形，以保证激光接收单元1将接收能量全部汇聚到感光面上。光电转换单元4用于接收经被测物返回的光信号，并将该光信号转换为电信号再进行放大后输出。计算单元与MEMS模组3及光电转换单元4电连接，计算单元用于控制激光发射单元发射激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多线激光雷达的扫描系统，其特征在于，所述扫描系统包括：/n激光发射单元，用于产生脉冲式激光；/n激光整形单元，与所述激光发射单元相连，用于将所述脉冲式激光的光斑进行整形；/nMEMS模组，用于改变整形后的激光在垂直方向上的发射角度；/n激光接收单元，用于对经被测物返回的激光进行整形；/n光电转换单元，用于接收经被测物返回的光信号并将其转换为电信号再进行放大后输出；/n以及，计算单元，与所述MEMS模组及所述光电转换单元电连接，用于获取发射角度信息并控制所述激光发射单元发射激光，同时接收所述光电转换单元输出的回波信号，并根据所述激光发射时间与所述回波信号计算被测物距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种多线激光雷达的扫描系统，其特征在于，所述扫描系统包括：
激光发射单元，用于产生脉冲式激光；
激光整形单元，与所述激光发射单元相连，用于将所述脉冲式激光的光斑进行整形；
MEMS模组，用于改变整形后的激光在垂直方向上的发射角度；
激光接收单元，用于对经被测物返回的激光进行整形；
光电转换单元，用于接收经被测物返回的光信号并将其转换为电信号再进行放大后输出；
以及，计算单元，与所述MEMS模组及所述光电转换单元电连接，用于获取发射角度信息并控制所述激光发射单元发射激光，同时接收所述光电转换单元输出的回波信号，并根据所述激光发射时间与所述回波信号计算被测物距离。


2.一种多线激光雷达，其特征在于，包括：
如权利要求1所述的扫描系统；
驱动源，与所述扫描系统相装配，并驱动所述扫描系统沿水平方向旋转扫描；
以及，主控系统，与所述驱动源及所述计算单元电连接，用于控制所述驱动源动作并读取所述扫描系统的转动角度，同时读取所述计算单元输出的发射角度信息以及距离信息，并根据所述转动角度、发射角度信息以及距离信息计算被测物的三维空间坐标信号。


3.根据权利要求2所述的多线激光雷达，其特征在于，所述激光接收单元的中心光轴与所述MEMS模组的中心光轴重合，且所述激光接收单元的中心轴处开设有孔，所述孔的尺寸大于位于中心轴位置的激光光斑的大小。

【专利技术属性】
技术研发人员：潘奇，胡攀攀，杨俊，
申请(专利权)人：武汉万集信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42