一种线扫激光雷达探测方法技术

本发明专利技术提供了一种线扫激光雷达探测方法，包括发送和接收，其中：

【技术实现步骤摘要】
一种线扫激光雷达探测方法


[0001]本专利技术涉及一种线扫激光雷达探测方法。

技术介绍

[0002]激光雷达具有分辨率高、耗能低、小巧便捷和造价低廉的优点。激光雷达相比微波雷达，激光雷达出射波发射功率小、电磁波波长短导致探测距离天生相对不远。但是，传统的激光雷达设计或者覆盖视场角范围有限、探测距离不够、需要超高功率激光光源。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种线扫激光雷达探测方法，该线扫激光雷达探测方法能实现对激光雷达出射波形进行特别设计以进一步弥补激光雷达探测距离不远的问题，并且同时带来进一步提升激光雷达多目标定位识别性能，扩大激光雷达探测视域的优点。
[0004]本专利技术通过以下技术方案得以实现。
[0005]本专利技术提供的一种线扫激光雷达探测方法，包括发送和接收，其中：
[0006]①
发送：将激光雷达波形在z方向扩展，在x方向不做处理或进行聚束；
[0007]②
接收：取激光雷达出射波前截面的长方形的窄短x方向与z方向垂直。
[0008]所述步骤
①
形成出射激光波前截面是狭长的长方形的激光雷达波形。
[0009]所述在z方向扩展为，光纤出射头出射的激光光斑通过z方向设凹透镜，使激光光斑z方向发散角θ
z
扩束角度大于1
°
。
[0010]所述激光光斑z方向发散角θ
z
扩束角度为45
°
。
[0011]所述在x方向不做处理或进行聚束为，光纤出射头出射的激光光斑通过x方向设x方向凸、z方向平的透镜。
[0012]所述z方向为纵向方向，x方向为横向方向。
[0013]所述步骤
②
用探测器接收信号，探测器选用基于铟镓砷的单光子雪崩探测器阵列。
[0014]所述探测器的工作模式有旋转线扫模式、区间旋转线扫模式和超高速横向线扫模式。
[0015]所述步骤
②
将雷达回波光子压缩成压缩光子降低量子噪声后再成像。
[0016]本专利技术的有益效果在于：能实现对激光雷达出射波形进行特别设计以进一步弥补激光雷达探测距离不远的问题，并且同时带来进一步提升激光雷达多目标定位识别性能，扩大激光雷达探测视域的优点；在同等条件下具有更远的探测距离，更宽广的探测视域，更强的隐蔽性和更佳的多目标定位识别功能。线扫激光雷达探测技术适用于远距离大视场角激光扫描成像建模，无人机探测，飞鸟探测和空中避险预警等应用场景。
附图说明
[0017]图1是本专利技术至少一种实施方式的原理示意图；
[0018]图2是本专利技术至少一种实施方式的旋转线扫工作原理示意图；
[0019]图3是本专利技术至少一种实施方式的区间旋转线扫工作原理示意图；
[0020]图4是本专利技术至少一种实施方式的横向线扫工作原理示意图。
具体实施方式
[0021]下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0022]实施例1
[0023]如图1至图4所示的一种线扫激光雷达探测方法，其特征在于：包括发送和接收，其中：
[0024]①
发送：将激光雷达波形在z方向扩展，在x方向不做处理或进行聚束；
[0025]②
接收：取激光雷达出射波前截面的长方形的窄短x方向与z方向垂直。
[0026]实施例2
[0027]基于实施例1，所述步骤
①
形成出射激光波前截面是狭长的长方形的激光雷达波形。
[0028]实施例3
[0029]基于实施例1，所述在z方向扩展为，光纤出射头出射的激光光斑通过z方向设凹透镜，使激光光斑z方向发散角θ
z
扩束角度大于1
°
。
[0030]实施例4
[0031]基于实施例3，所述激光光斑z方向发散角θ
z
扩束角度为45
°
。
[0032]实施例5
[0033]基于实施例1，所述在x方向不做处理或进行聚束为，光纤出射头出射的激光光斑通过x方向设x方向凸、z方向平的透镜。
[0034]实施例6
[0035]基于实施例1，所述z方向为纵向方向，x方向为横向方向。
[0036]实施例7
[0037]基于实施例1，所述步骤
②
用探测器接收信号，探测器选用基于铟镓砷的单光子雪崩探测器阵列。
[0038]实施例8
[0039]基于实施例7，所述探测器的工作模式有旋转线扫模式、区间旋转线扫模式和超高速横向线扫模式。
[0040]实施例9
[0041]基于实施例1，所述步骤
②
将雷达回波光子压缩成压缩光子降低量子噪声后再成像。
[0042]实施例10
[0043]基于上诉实施例，将出射激光光斑在某一方向扩展，扩展后的发散角为θ
z
；将另一垂直方向的激光发散角不处理或进行聚束，不处理或进行聚束方向的激光发散角为θ
x
。具体的：
[0044]1)线扫激光雷达激光出射
[0045]线扫激光雷达一般选用1064nm或1550nm的大功率脉冲激光器或连续激光器。激光通过光纤导出。从光纤出射头出射的激光光斑一般在x方向和z方向的发散角都约为0.06
°
。将光纤出射头出射的激光光斑通过z方向凹，x方向平的透镜1或透镜组1。例如透镜1可将激光光斑z方向发散角θ
z
扩束为45
°
.若使用透镜组1，则可实现激光光斑z方向发散角θ
z
的动态调整。接下来可让光斑通过x方向凸、z方向平的透镜2实现激光出射光斑在x方向的聚束。通过计算和定制透镜2，可使通过透镜1的激光光斑发散角趋于0.00
°
,该情况下基于几何光学的线扫激光雷达的理论探测距离是无穷远。由于光束在大气中传播会有瑞利散射等因素限制该线扫激光雷达的实际探测距离，可利用空间光调制器(SLM)等模块将出射激光调制为光孤子进一步增强线扫激光雷达的实际探测距离。一般取z方向为纵向方向，x方向为横向方向。相较圆形波前截面扫描方式，同等条件下某扫描瞬间雷达波覆盖的目标数量少，雷达波在被探测目标处停留时间更短使得线扫激光雷达同等条件下具有更佳的多目标探测能力和更强的隐蔽性。
[0046]2)线扫激光雷达回波接收
[0047]线扫激光雷达在实现远距离多目标探测时，接收雷达回波的探测器往往选用基于铟镓砷的单光子雪崩探测器(SPAD)阵列。SPAD阵列具有单光子级别的敏感度，每秒拍照次数(帧率)可达到1kHz到6kHz甚至更高。SPAD阵列的单光子敏感度为极弱雷达回波的探测提供了硬件保障，从而保障了线扫激光雷达的远距离探测性能。SPAD的高帧率为快速扫描提供了硬件保障，特别是线扫激光雷达的旋转线扫模式、区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线扫激光雷达探测方法，其特征在于：包括发送和接收，其中：
①
发送：将激光雷达波形在z方向扩展，在x方向不做处理或进行聚束；
②
接收：取激光雷达出射波前截面的长方形的窄短x方向与z方向垂直。2.如权利要求1所述的线扫激光雷达探测方法，其特征在于：所述步骤
①
形成出射激光波前截面是狭长的长方形的激光雷达波形。3.如权利要求1所述的线扫激光雷达探测方法，其特征在于：所述在z方向扩展为，光纤出射头出射的激光光斑通过z方向设凹透镜，使激光光斑z方向发散角θ
z
扩束角度大于1
°
。4.如权利要求3所述的线扫激光雷达探测方法，其特征在于：所述激光光斑z方向发散角θ
z
扩束角...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德胜，许宸祯，窦立刚，董超，刘方辉，李显军，
申请(专利权)人：贵州航天天马机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：