一种基于楔形棱镜的室内扫描方法及系统技术方案

本申请公开了一种基于楔形棱镜的室内扫描方法及系统，涉及光束扫描技术领域，包括以下步骤：根据预设的目标函数和优化算法对激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度进行调配，得到最优激光发射器位置及其对应的最优楔形棱镜旋转速度；根据最优激光发射器位置和最优楔形棱镜旋转速度配置激光发射器和各个楔形棱镜，并用配置好的激光发射器将光纤传送的光信号以光束的形式垂直发射；垂直光束依次穿过至少两个同光轴的楔形棱镜，基于楔形棱镜的旋转速度改变偏折方向并入射至目标平面。本申请通过目标函数和粒子群算法调节发射装置的位置、激光发射器的发射方向和棱镜的旋转速度，并结合多收发布局来提高室内的扫描覆盖率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于楔形棱镜的室内扫描方法及系统


[0001]本申请涉及光束扫描
，尤其涉及一种基于楔形棱镜的室内扫描方法及系统。

技术介绍

[0002]无线通信技术作为信息化的重要产物，为人们的生产生活和科技发展带来了极大便利，已广泛应用于自动驾驶、物联网等领域，光无线通信技术就是其典型代表，光无线通信技术不仅能够以较低的成本获得高速运行的发射器和探测器，而且由于光只能穿透玻璃，不能穿透其他不透明的障碍物，只能在室内进行传输，故其在较大程度上可以避免窃听，并防止运行在不同房间的链路的相互干扰。
[0003]但是，现有的光无线通信装置都各有不足，比如多分焦平面式结构需要多个可调的子系统，比较复杂，机械旋镜式结构受制于反射式原理，且寿命短、调试难，对应的通信扫描方法也各有缺点，因此，如何设计一种成本低、结构简单、且能够实现多光束同时通信的光无线扫描方法及系统是目前迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供的一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，旨在解决现有技术中存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
[0006]本申请的一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，包括以下步骤：
[0007]根据预设的目标函数和优化算法对激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度进行调配，得到最优激光发射器位置及其对应的最优楔形棱镜旋转速度；
[0008]根据所述最优激光发射器位置和最优楔形棱镜旋转速度配置激光发射器和各个楔形棱镜，并用配置好的激光发射器将光纤传送的光信号以光束的形式垂直发射；
[0009]垂直光束依次穿过至少两个同光轴的楔形棱镜，基于所述楔形棱镜的旋转速度改变偏折方向并入射至目标平面。
[0010]作为优选，所述根据预设的目标函数和优化算法对激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度进行调配，得到最优激光发射器位置及其对应的最优楔形棱镜旋转速度，包括：
[0011]构建以扫描覆盖率为因变量、以激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度为自变量的目标函数，并根据所述目标函数定义适应度函数，其中，扫描覆盖率与适应度的和为1；
[0012]自定义各粒子的初始适应度，并利用粒子群算法对所述初始适应度进行迭代优化，当各粒子的适应度达到预设条件时，计算结束，得到最优的激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度。
[0013]作为优选，所述方法还包括：
[0014]根据预设的分辨精度将目标平面划分为N个同等大小的网格，N为大于1的整数；
[0015]判断网格内是否具有离散光点，若有，所述网格记为1，否则记为0；
[0016]用记为1的网格数量比全部网格数量，得到光的扫描覆盖率。
[0017]作为优选，所述方法还包括：
[0018]在所述激光发射器与楔形棱镜之间设置第一可调透镜，垂直光束入射到所述第一可调透镜以改变光束出射方向；
[0019]设置第二可调透镜，经所述楔形棱镜偏折的光束集中聚焦到所述第二可调透镜的像方焦平面上以控制入射到目标平面上的光斑尺寸。
[0020]作为优选,所述方法还包括：
[0021]在所述激光发射器与所述第一可调透镜之间设置空间光调控器，垂直光束入射至空间光调制器以改变所述激光发射器出射的光场分布。
[0022]一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，包括以下步骤：
[0023]根据预设的目标函数和优化算法对各个激光发射器的位置和楔形棱镜的旋转速度进行调配，得到多个激光发射器的最优排列位置及其对应的最优的楔形棱镜旋转速度；
[0024]根据所述多个激光发射器的最优排列位置及其对应的最优的楔形棱镜旋转速度配置各个激光发射器的排布阵列和楔形棱镜的旋转速度，并用配置好的激光发射器将光纤传送的光信号以光束的形式垂直发射至第一可调透镜；
[0025]经第一可调透镜调整引入角度的光束穿过至少一个绕光轴旋转的楔形棱镜，并基于所述楔形棱镜的旋转速度改变偏折方向；
[0026]方向改变的光束集中聚焦到第二可调透镜的像方焦平面后入射至目标平面以控制所述目标平面上的光斑尺寸。
[0027]一种基于楔形棱镜的室内扫描系统，包括：
[0028]激光发射器，用于接收光纤传送的光信号，并将所述光信号以光束的形式垂直发射；
[0029]至少两个同光轴的楔形棱镜，沿光束出射方向顺序排列，并受驱动绕所述光轴旋转，用于偏折由所述激光发射器出射的光束方向。
[0030]作为优选，还包括：
[0031]第一可调透镜，位于所述激光发射器与第一楔形棱镜之间并与所述楔形棱镜同光轴，用于调整激光发射器出射光的引入角度；
[0032]第二可调透镜，位于最后一个楔形棱镜后并与所述楔形棱镜同光轴，用于调控入射到目标平面上的光斑尺寸。
[0033]作为优选，包括：
[0034]空间光调制器，位于所述激光发射器与第一可调透镜之间并与所述楔形棱镜同光轴，用于改变所述激光发射器出射的光场分布。一种基于楔形棱镜的室内扫描系统，由至少两个室内扫描装置组成，所述室内扫描装置包括：
[0035]一种基于楔形棱镜的室内扫描系统，包括：
[0036]至少两个激光发射器，用于接收光纤传送的光信号，并将所述光信号以光束的形式垂直发射；
[0037]第一可调透镜，用于调整由所述激光发射器出射的光束的引入角度；
[0038]至少一个绕光轴旋转的楔形棱镜，用于改变由所述第一可调透镜出射的光束的偏折方向；
[0039]第二可调透镜，用于将经所述楔形棱镜偏折的光束聚焦到其像方焦平面上以控制入射到目标平面上的光斑尺寸，所述的第一可调透镜、楔形棱镜和第二可调透镜同光轴设置。
[0040]本申请具有如下有益效果：
[0041]1、在单收发装置、两/多级棱镜系统中，通过目标函数调节发射装置的位置、激光发射器的发射方向和棱镜的旋转速度，来实现室内的高扫描覆盖率；
[0042]2、在两/多级棱镜系统中，采用多发射设计，突破传统单发射系统中棱镜扫描速度和探测距离之间的相互限制，在短时间内实现覆盖性扫描；
[0043]3、在单个棱镜折射系统中，采用多发射设计，引入阵列排布、折射旋转配置等，实现较为丰富的远程图案分布；
[0044]4、在两/多级棱镜系统中，采用波前整形和波束引导的方式，优化发射端功率分布,增强接收端对光信号的捕获能力。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]图1是本申请实施例1具有两级楔形棱镜的单发射器扫描系统结构图；
[0047]图2是本申请实现实施例1一种基于楔形棱镜的室内扫描方法的流程图；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预设的目标函数和优化算法对激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度进行调配，得到最优激光发射器位置及其对应的最优楔形棱镜旋转速度；根据所述最优激光发射器位置和最优楔形棱镜旋转速度配置激光发射器和各个楔形棱镜，并用配置好的激光发射器将光纤传送的光信号以光束的形式垂直发射；垂直光束依次穿过至少两个同光轴的楔形棱镜，基于所述楔形棱镜的旋转速度改变偏折方向并入射至目标平面。2.根据权利要求1所述的一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，其特征在于，所述根据预设的目标函数和优化算法对激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度进行调配，得到最优激光发射器位置及其对应的最优楔形棱镜旋转速度，包括：构建以扫描覆盖率为因变量、以激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度为自变量的目标函数，并根据所述目标函数定义适应度函数，其中，扫描覆盖率与适应度的和为1；自定义各粒子的初始适应度，并利用粒子群算法对所述初始适应度进行迭代优化，当各粒子的适应度达到预设条件时，计算结束，得到最优的激光发射器位置和各个楔形棱镜的旋转速度。3.根据权利要求1所述的一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，其特征在于，所述方法还包括：根据预设的分辨精度将目标平面划分为N个同等大小的网格，N为大于1的整数；判断网格内是否具有离散光点，若有，所述网格记为1，否则记为0；用记为1的网格数量比全部网格数量，得到光的扫描覆盖率。4.根据权利要求1所述的一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述激光发射器与楔形棱镜之间设置第一可调透镜，垂直光束入射到所述第一可调透镜以改变光束出射方向；设置第二可调透镜，经所述楔形棱镜偏折的光束集中聚焦到所述第二可调透镜的像方焦平面上以控制入射到目标平面上的光斑尺寸。5.根据权利要求4所述的一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述激光发射器与所述第一可调透镜之间设置空间光调控器，垂直光束入射至空间光调制器以改变所述激光发射器出射的光场分布。6.一种基于楔形棱镜的室内扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预设的目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璟，
申请(专利权)人：长沙思木锐信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：