[實用新型]基于車載激光雷達的光波導光學相控陣掃描系統

有效

• 申請號: 201520763613.0
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN205080260U
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 田雨農;吳文;周秀田;史文虎
• 申請（專利權）人: 大連樓蘭科技股份有限公司
• 主分類號: G01S17/93
• 分類號: G01S17/93;G01S7/481
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

技術領域

本實用新型涉及一種掃描系統，尤其涉及一種基于車載激光雷達的光波導光學相控陣掃描系統。

背景技術

汽車智能駕駛所需激光雷達系統不需要像測繪型激光雷達的海量數據去獲取高精度環境信息，又不滿足于工業安防型系統的低點云密度。需根據車輛道路應用環境設計具體高效的專用系統，在能夠有效探測路面障礙物的點云密度前提下，做到實時目標識別，這便要求激光雷達具備高效的掃描系統，盡量減小旁向激光腳點間距和航向激光腳點間距，增加旁向和航向的激光腳點密度，真正做到無縫掃描。

車載激光雷達，顧名思義需要把激光雷達安裝于車體上，由于車體空間有限，這便對激光雷達的小型化提出了要求。激光掃描子系統在激光雷達系統中占據重要地位，同樣也占據著激光雷達系統中較大的空間，實現激光掃描子系統的小型化，對于車載激光雷達的研究是至關重要的。

激光雷達系統中分為2種典型的掃描方式：機械掃描方式、非機械掃描方式，其中機械掃描方式分為擺鏡掃描、多面棱鏡掃描和圓錐鏡掃描；非機械掃描方式又分為電光掃描和聲光掃描。現在的機載和艦載激光雷達掃描系統多采用機械掃描方式，其中的激光掃描子系統占據著較大的空間，但是對于車載激光雷達，這種掃描方式卻不太合適，車體中沒有較大的空間來安裝這種機械的激光掃描系統。多面棱鏡掃描主要包括一個多面棱鏡和一個驅動馬達；馬達可以是電動，也可以是氣動，由控制系統來驅動。多面棱鏡，也稱為轉鏡，各側面都加工成反射鏡面，所以其工作原理基于平面鏡的反射特性實現偏轉。激光光束照射到多面棱鏡表面，經棱鏡表面反射，馬達帶動多面棱鏡旋轉，轉鏡每轉動角度，反射光線轉動角度，多面棱鏡周期性旋轉，同樣反射光線周期性偏轉，實現掃描的目的。機械掃描方式雖然結構簡單，成本較低，但是基于車載激光雷達，存在較多的缺點：結構笨重，馬達和多面體棱鏡重量和體積較大、容易造成機械磨損，不利于長時間運轉使用、掃描速度慢，因為使用了對眼睛安全的波長，為了減少色散度，選擇了較小的光窗數值孔徑，一般為5cm。光通過每一個多棱鏡的表面時，都會經歷一段較短的不能接受光信號的時間，降低反射信號接收比，使得最大信號接收比一般低于70％。

實用新型內容

本實用新型提供了一種基于車載激光雷達的光波導光學相控陣掃描系統，其具有體積小、掃描范圍大、響應速度快、適應波段寬、可靠性高、全固態化等優點。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：基于車載激光雷達的光波導光學相控陣掃描系統，包括激光器、光耦合系統、光波導器件和控制電源；所述的激光器用于發射激光，光耦合系統用于把激光器發射的激光耦合到光波導器件里，所述的光波導器件實現激光的空間掃描，控制電源對光波導器件施加電壓；光耦合系統分別與激光器和光波導器件相連，光波導器件還與控制電源相連。

所述的光波導器件由n個陣列單元組成，每個陣列單元由芯層和包層構成。

所述的光波導器件的芯層為砷鎵鋁本征層。

所述的光波導器件的包層由芯層兩側交替摻雜的P型和N型砷鎵鋁半導體構成。

本實用新型專利由于采用以上技術方案，能夠取得如下的技術效果：光波導光學相控陣掃描技術有別于傳統機械掃描方式，是在傳統機械掃描方式無法滿足日益發展的技術需求的情況下發展起來的，光波導光學相控陣具有體積小、掃描范圍大、響應速度快、適應波段寬、可靠性高、全固態化等優點，可滿足掃描成像和測距的要求。

光波導光學相控陣掃描系統相比于傳統的機械掃描系統體積更小，適合運用于車載激光雷達中；光波導陣列通過加電方式來實現光束掃描，無機械結構，彌補了機械掃描方式帶來的機械磨損，延長了使用壽命，可靠性高；光波導陣列是利用晶體的電光效應，響應速度快，達到ns級，可實現高速掃描；機械掃描方式中光信號通過棱鏡表面時，會經歷短時間接收不到光信號的情況，降低了反射信號比，使得最大信號接收比降低，而光波導光學相控陣掃描方式不存在類似的情況，提高了最大信號接收比。

附圖說明

本實用新型共有附圖2幅：

圖1是本實用新型的結構框圖；

圖2是光波導器件內部結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的解釋說明。