[發明專利]基于無掃描激光雷達與CCD相機的同步測距測速系統

無效

• 申請號: 200910071695.1
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN101526619A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 孫秀冬;許元男;趙遠;劉麗萍;張宇;靳辰飛;吳杰;陳鍾賢
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01C11/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及激光雷達測量領域。

背景技術

無掃描距離成像激光雷達是當今激光雷達發展的主要方向之一。但是現有的無掃描激光雷達只能獲得物體的距離信息，無法獲得運動物體的速度信息。而激光多普勒測速儀和雷達多普勒測速儀由于價格昂貴，結構獨立，且體積較大，很難與無掃描激光雷達配合使用。這些都限制了無掃描激光雷達對目標的運動信息(方向和速度)的獲取能力，并進一步限制了其應用范圍。

發明內容

本發明為了解決現有的無掃描激光雷達只能獲得物體的距離信息，無法獲得運動信息(方向和速度)的問題，而提出了一種基于無掃描激光雷達與CCD相機的同步測距測速系統。

本發明包括無掃描激光雷達、控制處理器、第一分光器、PIN解碼器、延時發生器、高壓調制電源、選通電源、第二分光器、窄帶濾波片、帶阻濾波片和CCD相機；無掃描激光雷達包括脈沖激光器、發射光學整形系統、ICCD面陣探測器和接收光學系統；

脈沖激光器發射出的激光光束經第一分光器分束后分別照射在發射光學整形系統和PIN解碼器的受光面上，照射在發射光學整形系統上的激光光束經整形后照射到目標上，經目標反射后的回波脈沖被接收光學系統接收，經接收光學系統匯聚后激光光束經第二分光器分束后分別透射窄帶濾波片和帶阻濾波片照射在ICCD面陣探測器和CCD相機的受光面上；

ICCD面陣探測器的圖像輸出端和CCD相機的圖像輸出端分別連接控制處理器的兩個圖像輸入端，控制處理器的脈沖控制端與脈沖激光器的受控端相連，控制處理器的延時控制端與延時發生器的受控端相連，PIN解碼器的觸發信號輸出端與延時發生器的觸發端相連，延時發生器的兩個延時信號輸出端分別連接高壓調制電源的受控端和選通電源的受控端，控制處理器的觸發信號輸出端與高壓調制電源的觸發端連接，高壓調制電源的增益信號輸出端與ICCD面陣探測器的增益信號輸入端連接，選通電源的輸出端與ICCD面陣探測器的電源輸入端連接，控制處理器的曝光信號輸出端與CCD相機的曝光信號輸入端連接；ICCD面陣探測器由微通道板、熒光屏和CCD組成；所述的微通道?板、熒光屏和CCD依次設置在同一水平光軸上；控制處理器，用于觸發脈沖激光器和觸發高壓調制電源生成高壓調制信號，還用于控制延時發生器生成延時信號，還用于設定CCD相機的曝光時間，并在所述的曝光時間內觸發脈沖激光器發射兩束具有時間間隔的脈沖，在發射脈沖的同時觸發ICCD面陣探測器的微通道板的增益調制，兩束脈沖對應不同的調制增益方式；以及用于對ICCD面陣探測器和CCD相機傳送來的圖像信息處理出距離像。

該系統新增一個靈活小巧的成像器件CCD相機，CCD相機的曝光時間通常比增益調制式無掃描激光雷達的成像時間要長，所以可以在此曝光時間之內，同時完成激光雷達獲得距離圖像和CCD獲得寬光譜強度圖像，并由激光雷達圖像中的距離信息和CCD圖像中的運動模糊信息，解算出物體的運動方向和速度，從而同步完成對物體測距和測速的任務。

特點：在盡量避免增大系統結構復雜程度的情況下，在較短的曝光時間內對運動物體同步獲得距離信息和運動信息。

優點：彌補了無掃描激光雷達無法同時測量運動目標的運動信息(運動方向和速度)的缺點，新增的CCD相機器件小巧，并與無掃描激光雷達共用光學接收系統，兩者配合起來結構相對簡單。由激光雷達獲取的距離信息和CCD圖像中的運動模糊信息解算出物體的運動方向和速度的精度也較高。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；圖2為具體實施方式三中對ICCD面陣探測器9和CCD相機14傳送來的圖像信息處理流程示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式由無掃描激光雷達、控制處理器1、第一分光器3、PIN解碼器5、延時發生器6、高壓調制電源7、選通電源8、第二分光器11、窄帶濾波片12、帶阻濾波片13和CCD相機14組成；無掃描激光雷達由脈沖激光器2、發射光學整形系統4、ICCD面陣探測器9和接收光學系統10組成；

脈沖激光器2發射出的激光光束經第一分光器3分束后分別照射在發射光學整形系統4和PIN解碼器5的受光面上，照射在發射光學整形系統4上的激光光束經整形后照射到目標上，經目標反射后的回波脈沖被接收光學系統10接收，經接收光學系統10匯聚后激光光束經第二分光器11分束后分別透射窄帶濾波片12和帶阻濾波片13照射在ICCD面陣探測器9和CCD相機14的受光面上；