[發明專利]一種微型固態激光雷達及其數據處理方法

在審

• 申請號: 201910241228.2
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN111751838A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王強;張建飛;王歡
• 申請（專利權）人: 上海小瞳智能科技有限公司
• 主分類號: G01S17/48
• 分類號: G01S17/48;G01S7/481
• 代理公司: 上海市嘉華律師事務所 31285
• 代理人: 黃琮;夏燁

本發明涉及一種微型固態激光雷達及其數據處理方法，微型固態激光雷達包括激光發射器、成像鏡片、成像傳感器、控制及數據處理裝置；激光發射器用于發射線狀激光；成像鏡片用于收集反射回來的激光光線并成像在成像傳感器上面；成像傳感器接受經過成像鏡片聚焦后的光線并成像；控制及數據處理裝置用于控制激光發射器工作，接受成像傳感器的成像數據并運行結構光算法，最終得到空間環境中的點云數據。本發明采用線激光進行三角測量，結合數據處理方法采用激光短脈沖式的工作方式，可以在較低的平均功率以及人眼安全的的前提下提升工作距離，避免點狀激光加上機械掃描所帶來的掃描裝置成本，并能夠提高系統穩定性、延長使用壽命，降低系統體積。

技術領域

本發明涉及測距設備領域，具體涉及一種微型固態激光雷達及其數據處理方法。

背景技術

目前，現有技術中有多種方式可以進行距離測量，其中超聲波測距和激光測距是目前主流的測距方法。

超聲波測距是利用壓電或者磁致形變現象產生超聲波進行測距。超聲波測距系統包括一個超聲波發生裝置和一個超聲波接收裝置。超聲波發生裝置發射超聲波，超聲波在傳播過程中碰到障礙物或者目標就會反射，最終被超聲波接收器接收，通過超聲波傳播速度以及超聲波傳播所需時間，即可以計算出距離。然而，由于在曲面或者彎曲面，超聲波會發生漫反射，影響了測量精度。同時超聲波測距裝置的抗干擾能力低，容易受到風或者其他自然因素的影響。

激光測距是另一種測距方式。根據使用的物理信息的不同，激光測距可以分為很多種方式。一些激光測距利用反射波的相位變化來進行間接的激光往返時間的測量；還有一些使用脈沖的方式直接進行激光往返時間的測量，根據激光往返時間可以算出距離信息。其中，激光三角測距將激光器、目標點和激光接收裝置放置在三個點上，激光器發射激光，然后經過目標點的反射，最終被激光接收器接收，激光接收器接收到激光以后，根據激光三角測距原理計算出距離。

現有技術中的機械式掃描激光雷達是在點激光三角測距的基礎上，附加激光旋轉掃描轉置，從而完成對周圍環境的360度掃描并測距，但機械式掃描激光雷達因為存在運動轉置，需要通過電機旋轉來帶動點激光測距模塊維持圓周運動，使得其壽命短、體積大、價格昂貴。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術中的缺陷，提供一種微型固態激光雷達，完成對周圍環境的測量。

為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是這樣實現的：

一種微型固態激光雷達，其特征在于，包括：激光發射器、成像鏡片、成像傳感器、控制及數據處理裝置；

所述激光發射器用于發射線狀激光；

所述成像鏡片用于收集反射回來的激光光線并成像在成像傳感器上面；

所述成像傳感器接受經過成像鏡片聚焦后的光線并成像；

所述控制及數據處理裝置用于控制激光發射器工作，接受成像傳感器的成像數據并運行結構光算法，最終得到空間環境中的點云數據；

所述激光發射器發射出來的光線照射到物體表面后，經過物體表面反射被成像鏡片接收，最終成像在成像鏡片上；所述激光發射器、成像傳感器均與控制及數據處理裝置電氣連接。

進一步的，所述成像鏡片為非對稱光學鏡片，所述非對稱光學鏡片具有非對稱聚焦的特性，即所述成像鏡片在所述激光發射器與成像鏡片連線方向上的等效焦距大于激光發射器與成像鏡片垂直方向上的等效焦距。

進一步的，所述成像傳感器前端設置有窄帶帶通濾波鏡片，該窄帶帶通濾波鏡片的中心波長與激光發射器發射的激光的波長相同。

進一步的，所述激光發射器包括激光驅動電路、激光二極管、激光投射鏡片。