一种激光雷达系统技术方案

本发明专利技术提供一种激光雷达系统，包括：发射模块，用于发射探测激光束；反射模块，用于接收所述探测激光束并反射至待测目标，及用于接收并反射经所述待测目标反射的回波信号；接收模块，用于接收并处理经所述反射模块反射的所述回波信号；其中，所述接收模块包括接收透镜组，所述反射模块与所述接收透镜组的焦平面呈预设夹角，所述反射模块能够绕第一轴线旋转运动，所述第一轴线与所述接收透镜组的光轴平行或重合；所述反射模块包括多个扫描单元，多个所述扫描单元呈二维阵列分布，每个所述扫描单元能够沿竖直方向发生俯仰偏转。本发明专利技术激光雷达系统具有较远的探测距离，分辨率高且成本低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达系统


[0001]本专利技术涉及环境感知
，特别涉及一种激光雷达系统。

技术介绍

[0002]激光雷达是一种主动式探测系统，其工作原理是向待测目标主动发射激光信号，并接收目标反射回的激光信号，通过对发射和接收信号的特征进行比较分析，获得待测目标的信息。目前很多激光雷达基于脉冲飞行时间(PTOF)测距原理实现对目标距离和轮廓等信息的检测，在自动驾驶、地形测绘、公路检测、矿场检测、城市三维建模等领域有广泛的应用前景。
[0003]对三维激光雷达而言，为了获得目标的三维信息，需要激光雷达同时沿着水平方向和垂直方向进行扫描。目前大多数商用化产品是采用多个激光器和多个探测器实现多线扫描的，通过增加激光器和探测器的数目，可使激光雷达的分辨率得到提高。这种系统方案虽然能够实现较大的探测距离，但高昂的成本使其难以得到大规模应用。
[0004]因此，有必要对现有激光雷达的光路系统进行改进，以弥补现有技术的不足。

技术实现思路

[0005]为解决上述至少一个技术问题，本专利技术公开了一种激光雷达系统，包括：
[0006]发射模块，用于发射探测激光束；
[0007]反射模块，用于接收所述探测激光束并反射至待测目标，及用于接收并反射经所述待测目标反射的回波信号；
[0008]接收模块，用于接收并处理经所述反射模块反射的所述回波信号；
[0009]其中，所述接收模块包括接收透镜组，所述反射模块与所述接收透镜组的焦平面呈预设夹角，所述反射模块能够绕第一轴线旋转运动，所述第一轴线与所述接收透镜组的光轴平行或重合；
[0010]所述反射模块包括多个扫描单元，多个所述扫描单元呈二维阵列分布，每个所述扫描单元能够沿竖直方向发生俯仰偏转，用于改变所述探测激光束的出射方向，以及用于改变所述回波信号的传输方向。
[0011]作为一种实施方式，所述接收透镜组的中心设有通孔，所述发射模块安装于所述通孔内；
[0012]所述发射模块包括激光光源和准直单元，所述激光光源用于发射所述探测激光束，所述准直模块用于准直所述探测激光束，并入射至所述反射模块。
[0013]作为一种实施方式，所述发射模块包括依次设置的激光光源、准直单元和反射单元，所述反射单元位于所述反射模块与所述接收透镜组之间；
[0014]所述激光光源用于发射所述探测激光束；
[0015]所述准直单元用于准直所述探测激光束，并传输至所述反射单元，
[0016]所述反射单元用于接收准直后的所述探测激光束，并反射至所述反射模块；
[0017]其中，所述反射单元的反射面积小于所述反射模块的反射面积。
[0018]进一步地，所述接收模块还包括探测单元，所述探测单元用于接收并处理经所述接收透镜组会聚的所述回波信号。
[0019]进一步地，所述接收模块还包括过滤单元，所述过滤单元与所述探测单元相邻设置，所述过滤单元设置于所述探测单元的接收侧，所述过滤单元与所述探测单元之间具有预设距离；
[0020]所述过滤单元用于过滤掉预设波长范围以外的光信号，及透过经所述接收透镜组传输的所述回波信号。
[0021]可选地，所述接收模块还包括探测单元，所述探测单元用于接收并处理经所述接收透镜组会聚的所述回波信号。
[0022]作为一种实施方式，所述发射模块包括激光光源，所述激光光源设置于所述接收透镜组和所述探测单元之间；
[0023]所述激光光源用于发射所述探测激光束；
[0024]所述接收透镜组用于准直并传输所述探测激光束，以及用于接收并会聚经所述反射模块反射的所述回波信号。
[0025]作为一种实施方式，所述发射模块包括激光光源和反射单元，所述反射单元位于所述接收透镜组和所述探测单元之间，
[0026]所述激光光源用于发射所述探测激光束；
[0027]所述反射单元用于接收所述激光光源发射的所述探测激光束，并反射至所述接收透镜组；
[0028]所述接收透镜组用于准直并传输经所述反射单元反射的所述探测激光束，以及用于接收并会聚经所述反射模块反射的所述回波信号；
[0029]其中，所述反射单元的反射面积小于所述反射模块的反射面积。
[0030]可选地，所述接收模块还包括过滤单元，所述过滤单元与所述探测单元相邻设置，所述过滤单元设置于所述探测单元的接收侧，所述过滤单元与所述探测单元之间具有预设距离；
[0031]所述过滤单元用于过滤掉预设波长范围以外的光信号，及透过经所述接收透镜组传输的所述回波信号。
[0032]可选地，所述反射模块还包括驱动机构，所述驱动机构与所述多个扫描单元相连，所述驱动机构用于驱动所述多个扫描单元整体绕所述第一轴线旋转运动；和/或，
[0033]多个所述扫描单元在任意时刻的偏转角度均相同。
[0034]采用上述技术方案，本专利技术所述的激光雷达系统具有如下有益效果：
[0035]1)本专利技术的激光雷达系统工作时，发射模块发射探测激光束并入射至反射模块，反射模块将接收到的所述探测激光束并反射至待测目标，形成发射光路；所述待测目标的表面发生漫反射形成回波信号，其中一部分回波信号被所述反射模块接收，并反射至接收透镜组进行会聚，会聚后的所述回波信号传输至探测单元接收并处理，形成接收光路；其中，所述发射光路和所述接收光路至少部分平行或共轴。所述反射模块能够整体绕第一轴线旋转运动，实现水平水平方向360
°
的扫描，所述反射模块的多个扫描单元阵列分布，通过多个扫描单元的偏转运动，实现垂直方向的预设视场角，因此，本专利技术激光雷达系统仅采用
一个激光发射模块和一个探测单元即可实现三维高分辨率扫描，成本大大降低。
[0036]2)本专利技术通过控制反射模块的多个扫描单元的偏转运动频率，可以控制垂直方向扫描频率，垂直方向的扫描频率高，激光雷达系统的角分辨率高；
[0037]3)本专利技术激光雷达系统的反射模块，通过二维阵列的多个扫描单元的偏转时时改变探测激光束最终的出射方向，在任意时刻，该激光雷达系统的瞬时视场角可以控制得非常小，以减少环境杂散光的进入，提高信噪比，从而实现远距离探测。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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的附图。
[0039]图1为本专利技术实施例一所述的激光雷达系统示意图；
[0040]图2为本专利技术实施例二所述的激光雷达系统示意图；
[0041]图3为本专利技术实施例三所述的激光雷达系统示意图；
[0042]图4为本专利技术实施例四所述的激光雷达系统示意图。
[0043]以下对附图作补充说明：
[0044]1-发射模块，11-激光光源，12-准直单元，2-反射模块，21-扫描单元；3-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：发射模块，用于发射探测激光束；反射模块，用于接收所述探测激光束并反射至待测目标，及用于接收并反射经所述待测目标反射的回波信号；接收模块，用于接收并处理经所述反射模块反射的所述回波信号；其中，所述接收模块包括接收透镜组，所述反射模块与所述接收透镜组的焦平面呈预设夹角，所述反射模块能够绕第一轴线旋转运动，所述第一轴线与所述接收透镜组的光轴平行或重合；所述反射模块包括多个扫描单元，多个所述扫描单元呈二维阵列分布，每个所述扫描单元能够沿竖直方向发生俯仰偏转，用于改变所述探测激光束的出射方向，以及用于改变所述回波信号的传输方向。2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述接收透镜组的中心设有通孔，所述发射模块安装于所述通孔内；所述发射模块包括激光光源和准直单元，所述激光光源用于发射所述探测激光束，所述准直模块用于准直所述探测激光束，并入射至所述反射模块。3.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述发射模块包括依次设置的激光光源、准直单元和反射单元，所述反射单元位于所述反射模块与所述接收透镜组之间；所述激光光源用于发射所述探测激光束；所述准直单元用于准直所述探测激光束，并传输至所述反射单元，所述反射单元用于接收准直后的所述探测激光束，并反射至所述反射模块；其中，所述反射单元的反射面积小于所述反射模块的反射面积。4.根据权利要求2或3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述接收模块还包括探测单元，所述探测单元用于接收并处理经所述接收透镜组会聚的所述回波信号。5.根据权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于，所述接收模块还包括过滤单元，所述过滤单元与所述探测单元相邻设置，所述过滤单元设置于所述探测单元的接收侧，所述过滤单元与所述探...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宏，
申请(专利权)人：觉芯电子无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：