[發(fā)明專利]一種基于衍射分束元件的時(shí)間復(fù)用激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109343033A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金里;陳叢;楊孝東;曹國威;李由;程國云;劉劍輝;郭進(jìn)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號: G01S7/484
• 分類號: G01S7/484;G01S7/481
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34153
• 代理人: 顧煒燁

本發(fā)明公開一種基于衍射分束元件的時(shí)間復(fù)用激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)包括脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊、衍射分束元件、反射鏡和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)；所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊和所述衍射分束元件對應(yīng)設(shè)置；所述反射鏡和所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)連接，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可帶動(dòng)所述反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)激光和所述反射鏡的夾角，所述反射鏡設(shè)置在所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊和所述衍射分束元件之間；所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊射出的準(zhǔn)直激光垂直向下射入所述反射鏡，所述準(zhǔn)直激光經(jīng)過所述反射鏡發(fā)射后射出至所述衍射分束元件；本發(fā)明在不增加激光器數(shù)目的基礎(chǔ)上，通過時(shí)分復(fù)用技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對空間探測的分辨率成倍提高，避免了現(xiàn)有技術(shù)中提高分辨率而帶來的巨大成本增加，系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于衍射分束元件的時(shí)間復(fù)用激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近幾年來，隨著機(jī)器人、無人駕駛領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，對智能感知傳感器的需求越來越緊迫。激光雷達(dá)是關(guān)鍵核心智能感知傳感器之一，因測距精度高，方向性強(qiáng)，響應(yīng)快，不受地面雜波影響等優(yōu)勢，且能有效提供機(jī)器人、車輛決策與控制系統(tǒng)所需之信息，成為目前機(jī)器人、無人駕駛等環(huán)境感測最有效方案。

但現(xiàn)有激光雷達(dá)為保證空間掃描的高分辨率，激光雷達(dá)的發(fā)射模塊多為復(fù)雜而精密光路調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在組裝過程中部件間配合精密要求高，致使模塊制作成本高，無法批量生產(chǎn)，嚴(yán)重影響激光雷達(dá)的普及性，制約機(jī)器人、無人駕駛領(lǐng)域的發(fā)展。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種基于衍射分束元件的時(shí)間復(fù)用激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)包括脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊、衍射分束元件、反射鏡和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)；所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊和所述衍射分束元件對應(yīng)設(shè)置；所述反射鏡和所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)連接，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可帶動(dòng)所述反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)激光和所述反射鏡的夾角，所述反射鏡設(shè)置在所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊和所述衍射分束元件之間；所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊射出的準(zhǔn)直激光垂直向下射入所述反射鏡，所述準(zhǔn)直激光經(jīng)過所述反射鏡發(fā)射后射出至所述衍射分束元件。

較佳的，所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊包括激光器，所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊通過光學(xué)系統(tǒng)的組合實(shí)現(xiàn)對所述激光器光源的準(zhǔn)直處理，準(zhǔn)直處理后的所述準(zhǔn)直激光垂直入射入所述反射鏡。

較佳的，還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)可繞所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的中心軸線在水平方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述脈沖激光器準(zhǔn)直發(fā)射模塊、所述衍射分束元件、所述反射鏡和所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)均設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。

較佳的，所述激光器采用波長為905nm的脈沖半導(dǎo)體激光器，峰值發(fā)射功率為30W，所述準(zhǔn)直激光發(fā)散角為3mrad*3mrad。

較佳的，所述準(zhǔn)直激光經(jīng)所述衍射分束元件分束為三道發(fā)散光束，三道所述發(fā)散光束形成的整個(gè)光束發(fā)散角為20°，各個(gè)所述發(fā)散光束之間的角度為10°；各個(gè)所述發(fā)散光束的均勻性≤±10％，發(fā)射效率≥75％。

較佳的，所述衍射分束元件的衍射光柵與水平面垂直。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：1，本發(fā)明通過衍射分束元件，可以精確控制各激光雷達(dá)發(fā)射線束之間的角度，從而可以避免精密、復(fù)雜的微組裝過程，提高線束之間的精度與以一致性；2，在不增加激光器數(shù)目的基礎(chǔ)上，通過時(shí)分復(fù)用技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對空間探測的分辨率成倍提高，避免了現(xiàn)有技術(shù)中提高分辨率而帶來的巨大成本增加，系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)；3，通過調(diào)整所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以進(jìn)行多輪掃描；可填補(bǔ)單次掃描下相鄰光束之間角度的空間范圍，從而大幅度提高空間掃描分辨率。

附圖說明

圖1為所述激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖2為所述激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)實(shí)施例二的光路側(cè)視圖；

圖3為所述激光雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)實(shí)施例二的光路俯視圖；