[發(fā)明專利]一種全固態(tài)激光雷達的掃描方法

在審

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• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107271984A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 陳明;陳鋒
• 申請（專利權）人: 陳明;陳鋒
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種全固態(tài)激光雷達的掃描方法，屬于光電探測領域。

背景技術

激光雷達由信號發(fā)射模塊、信號接收模塊、信號處理及控制電路三部分組成，其中現(xiàn)有全固態(tài)激光雷達有兩種掃描方案，一種是在信號發(fā)射模塊中使用光束掃描式激光芯片進行光束偏轉照射的光學掃描方法，另一種是在信號接收模塊里直接讓陣列式光電接收芯片上陣列排布的光電單元進行電子掃描，這兩種方法都需要依賴上述特殊掃描芯片，這些特殊掃描芯片都存在制造工藝復雜、產量低、成本高的問題。例如，Quanergy公司的S3光學相控陣激光掃描芯片就是一種用于信號發(fā)射模塊中通過光束偏轉照射，進行光學掃描的光束掃描式激光芯片，此類芯片制造工藝很復雜、生產成本很高，因此至今沒有在市面上大規(guī)模應用。再如，Hamamatsu公司的距離圖像傳感器系列芯片，是一種專為信號接收模塊進行全固態(tài)掃描設計的陣列式光電接收芯片，它類似于CCD圖像傳感器，是利用芯片上陣列排布的眾多光電單元直接對光信號進行測量和電子掃描的器件，制造工藝也很復雜，僅該芯片采購價格就超過100美元，顯然遠遠高于常規(guī)光電接收器件的價格水平。目前，用于普通激光雷達信號發(fā)射模塊的常規(guī)信號光源有各種激光器和紅外二極管，用于普通激光雷達信號接收模塊的常規(guī)光電接收器件有雪崩二極管、光電倍增管、光敏二極管等，它們都具有技術成熟、產量大、成本低的特點。如果能夠在使用常規(guī)信號光源和常規(guī)光電接收器件的條件下實現(xiàn)全固態(tài)掃描，那么這種新型全固態(tài)激光雷達成本將會顯著降低，將很快惠及社會。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種全固態(tài)激光雷達的掃描方法，能夠在使用常規(guī)信號光源和常規(guī)光電接收器件的條件下實現(xiàn)全固態(tài)掃描。

本發(fā)明描述了一種全固態(tài)激光雷達的掃描方法，具體如下：

步驟S1：信號發(fā)射模塊采用常規(guī)信號光源，并在信號處理及控制電路的控制下向探測場景照射帶有測量信號的光線；

步驟S2：信號接收模塊的光學鏡頭把探測場景的反射光線先照射到液晶光閥陣列上，液晶光閥陣列上排布的每個液晶光閥單元對射向自己的那部分反射光線進行通斷控制；

步驟S3：液晶光閥陣列的各液晶光閥單元在信號處理及控制電路控制下每次只打開一個液晶光閥單元，讓相應反射光線能夠照射到光路下游的常規(guī)光電接收器件上，使常規(guī)光電接收器件產生相應的回波信號，信號處理及控制電路接收到這個回波信號后即可關閉該液晶光閥單元并打開下一個液晶光閥單元，然后信號處理及控制電路會控制常規(guī)信號光源發(fā)出新的測量信號，以此類推實現(xiàn)掃描；

步驟S4：信號處理及控制電路每次接收到一個回波信號后，都會與常規(guī)信號光源發(fā)射的測量信號進行對比計算，求出信號差并計算出相應的距離數(shù)據(jù)，該距離數(shù)據(jù)與相應液晶光閥單元在液晶光閥陣列中的陣列位置數(shù)據(jù)相匹配就能夠得到一個有效的掃描數(shù)據(jù)；

步驟S5：信號處理及控制電路控制液晶光閥陣列中的所有液晶光閥單元全部開關一次后，就可以得到一組掃描數(shù)據(jù)的集合，該掃描數(shù)據(jù)的集合就是這個探測場景的點云圖。

本發(fā)明的有益效果是這樣的：本發(fā)明由信號發(fā)射模塊、信號接收模塊、信號處理及控制電路三部分組成，本發(fā)明的全固態(tài)掃描元件是安裝在信號接收模塊中的液晶光閥陣列，由步驟S2和步驟S3可知液晶光閥陣列位于光學鏡頭與常規(guī)光電接收器件之間。當光學鏡頭把探測場景的反射光線聚焦到常規(guī)光電接收器件上之前，反射光線必須先通過該液晶光閥陣列，因此該液晶光閥陣列的各液晶光閥單元在信號處理及控制電路的控制下逐個開關的過程中，探測場景的反射光線就會被依次開關的各液晶光閥單元分割為一個接一個的光信號，并依次照射到常規(guī)光電接收器件上產生一個接一個的回波信號，各液晶光閥單元全部開關一遍就完成了對這個探測場景的一次掃描。由于液晶光閥單元的開關原理是基于液晶對光線的光學調制特性，顯然該掃描過程是全固態(tài)的，實現(xiàn)了本發(fā)明目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工作流程圖。

圖2是本發(fā)明的原理示意圖。

圖中標記如下：1.信號處理及控制電路，2.常規(guī)信號光源，3.光學鏡頭，4.常規(guī)光電接收器件，5.液晶光閥陣列，6.液晶光閥單元。

具體實施方式