[發(fā)明專利]基于混沌調(diào)制VCSEL陣列的無人駕駛激光雷達裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910074788.3
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109856645B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王云才;吳梅;王安幫;賈志偉;趙彤;郭園園;王龍生;王大銘
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: G01S17/931
• 分類號: G01S17/931;G01S17/894;G01S7/481
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種基于混沌調(diào)制VCSEL陣列的無人駕駛激光雷達裝置，其特征在于：包括信號發(fā)射模塊（100）、光路調(diào)節(jié)模塊（110）、信號接收模塊（120）以及數(shù)據(jù)處理模塊（130），所述信號發(fā)射模塊（100）將光路數(shù)據(jù)傳輸入光路調(diào)節(jié)模塊（110），所述光路調(diào)節(jié)模塊（110）將調(diào)節(jié)后的光路數(shù)據(jù)傳入信號接收模塊（120），所述信號接收模塊（120）最后將數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)處理模塊（130）；

所述信號接收模塊（120）包括光電探測器陣列（3）和寄存器（4）；

所述數(shù)據(jù)處理模塊（130）包括數(shù)字相關(guān)器（9）、感知數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（10）、融合決策系統(tǒng)（11）、控制執(zhí)行系統(tǒng)（12）；

所述信號發(fā)射模塊（100）包括驅(qū)動調(diào)制系統(tǒng)（1）以及沿光路方向設(shè)置的VCSEL陣列（2），所述VCSEL陣列（2）包括N個VCSEL激光器，N≥4，所述驅(qū)動調(diào)制系統(tǒng)（1）發(fā)出的電混沌信號，一部分電混沌信號作為參考信號存儲入寄存器（4），另一部分電混沌信號驅(qū)動VCSEL陣列（2）中的激光器以一定時間間隔相繼出射光束；

所述光路調(diào)節(jié)模塊（110）包括沿光路方向依次設(shè)置的微透鏡陣列（5）、MEMS振鏡陣列（6），N束平行的寬帶混沌探測激光相繼發(fā)出，N束探測光束相繼由微透鏡陣列（5）準(zhǔn)直并調(diào)控出射角度使每束探測信號平行出射，經(jīng)過由掃描控制系統(tǒng)（7）控制的MEMS振鏡陣列（6）的傾斜角來對目標(biāo)物（8）進行水平角度掃描；探測光束到達目標(biāo)物發(fā)生后向散射產(chǎn)生回波信號，回波信號再經(jīng)過MEMS振鏡陣列（6）、微透鏡陣列（5）反射后被相應(yīng)的光電探測器陣列（3）探測轉(zhuǎn)換為電混沌信號，并由寄存器（4）存儲，所述光電探測器陣列（3）中的光電探測器與VCSEL陣列（2）中的VCSEL激光器一一對應(yīng)；

參考信號和探測信號從寄存器（4）傳輸至數(shù)字相關(guān)器（9），由數(shù)字相關(guān)器（9）進行延時互相關(guān)處理，從而獲取N束探測信號往返所需時間，進而得到每一個水平角度的N束探測信號發(fā)射點與散射點之間的距離即散射點的二維信息；感知數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（10）通過散射點的二維信息結(jié)合掃描控制系統(tǒng)（7）對N束探測光束的水平方向探測的二維角度、周期及方向信息，分析得到散射點的三維信息即目標(biāo)物在三維空間中的位置信息；融合決策系統(tǒng)（11）得到目標(biāo)物的三維立體圖像信息結(jié)合當(dāng)前汽車所處的道路位置信息做出決策，并驅(qū)動控制執(zhí)行系統(tǒng)（12）執(zhí)行操作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混沌調(diào)制VCSEL陣列的無人駕駛激光雷達裝置，其特征在于：所述VCSEL陣列（2）中的VCSEL激光器波長大于等于1400nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混沌調(diào)制VCSEL陣列的無人駕駛激光雷達裝置，其特征在于：所述VCSEL陣列（2）中的VCSEL激光器采用單列排布或者采用自由組合形式排布，所述光電探測器陣列（3）中的光電探測器與VCSEL陣列（2）中的VCSEL激光器一一對應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于混沌調(diào)制VCSEL陣列的無人駕駛激光雷達裝置，其特征在于：所述VCSEL陣列（2）中的VCSEL激光器采用面陣形VCSEL陣列排布，所述光電探測器陣列（3）中的光電探測器與VCSEL陣列（2）中的VCSEL激光器一一對應(yīng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混沌調(diào)制VCSEL陣列的無人駕駛激光雷達裝置，其特征在于：所述驅(qū)動調(diào)制系統(tǒng)（1）驅(qū)動的時間間隔為1ps。