[發明專利]一種全固態形式的LiDAR傳感系統

在審

• 申請號: 202010639617.3
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111812615A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 余崇圣;李夢;陳方圓;董子樂
• 申請（專利權）人: 重慶知至科技有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/93;G01S17/931
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 沈建華

本發明公開了一種全固態形式的LiDAR傳感系統，包括：光束控制模塊分別與激光調制模塊和MEMS控制模塊連接，激光調制模塊與MEMS控制模塊連接，MEMS控制模塊與MEMS光束操縱傳感器連接；光束控制模塊與激光發射陣列控制模塊連接，激光發射陣列控制模塊與激光發射陣列模塊連接，激光發射陣列模塊與MEMS光束操縱傳感器連接；光探測器與信號放大模塊連接，信號放大模塊與信號處理與控制模塊連接，信號處理與控制模塊與識別顯示模塊連接。本發明提供的LiDAR傳感系統穩定性高、體積小、功耗低，具有更好的角度分辨率。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，特別涉及一種全固態形式的LiDAR傳感系統。

背景技術

近年來激光雷達應用領域廣泛，在智能機器人、三維建模、無人駕駛等領域發揮重要作用。目前現有的激光雷達傳感器技術按有無機械旋轉部件，主要分為電機機械旋轉式激光雷達、MEMS微振鏡技術混合固態激光雷達和OPA光相控陣激光雷達。機械激光雷達帶有控制激光發射角度的旋轉部件，比如電機，混合固態激光雷達通過MEMS工藝將器件旋轉的部分集成到微振鏡芯片，而固態激光雷達則依靠電子部件來控制激光發射角度，無需機械或者微振鏡部件。在目前無論是機械式還是固態技術，現有技術的激光雷達系統體積大、功耗大、可靠性差、成本高、工作溫度范圍小以及難以過車規級認證等，直接制約了激光雷達技術的應用推廣。

發明內容

針對現有的激光雷達系統體積大、功耗大、可靠性差、成本高、工作溫度范圍小以及難以過車規級認證，本發明提出了一種全固態形式的LiDAR傳感系統。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種全固態形式的LiDAR傳感系統，包括光束控制模塊、激光調制模塊、MEMS控制模塊、激光發射陣列控制模塊、激光發射陣列模塊、MEMS光束操縱傳感器、光探測器、信號放大模塊、信號處理與控制模塊和識別顯示模塊；所述光束控制模塊分別與所述激光調制模塊和所述MEMS控制模塊連接，所述激光調制模塊與所述MEMS控制模塊連接，所述MEMS控制模塊與所述MEMS光束操縱傳感器連接；所述光束控制模塊與所述激光發射陣列控制模塊連接，所述激光發射陣列控制模塊與所述激光發射陣列模塊連接，所述激光發射陣列模塊與所述MEMS光束操縱傳感器連接；所述光探測器與所述信號放大模塊連接，所述信號放大模塊與所述信號處理與控制模塊連接，所述信號處理與控制模塊與所述識別顯示模塊連接。

優選的，大組件包括主放大器和前置放大器；所述光探測器與所述前置放大器連接，所述前置放大器與所述主放大器連接，所述主放大器與所述信號處理與控制模塊連接。

優選的，所述MEMS光束操縱傳感器包括彈簧式MEMS懸臂結構、可調諧光柵和光耦合波導錐；所述彈簧式MEMS懸臂結構上設有MEMS梳狀驅動器；所述可調諧光柵的一端與所述MEMS梳狀驅動器連接，另一端與所述光耦合波導錐連接。

優選的，所述彈簧式MEMS懸臂結構上設有MEMS懸浮式結構；所述MEMS懸浮式結構包括石墨烯層、二氧化硅層和硅層，所述二氧化硅層依附在在所述硅層上，所述石墨烯層依附在所述二氧化硅層上；對所述石墨烯層圖形化，使石墨烯層形成電極板；所述MEMS梳狀驅動器通過所述電極板對所述彈簧式MEMS懸臂結構進行拉伸。

優選的，所述硅層厚度為220nm；所述二氧化硅層厚度為2um；所述石墨烯層厚度小于等于1nm。

優選的，所述激光發射陣列模塊包括905nm、1550nm或垂直腔面發射激光器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明中光束控制模塊通過MEMS控制模塊控制MEMS光束操縱傳感器調制激光光束出射角度，經過調制后的光束到達目標探測物，反射回來被光探測器檢測，然后被放大和處理，多次測量后最終在識別顯示模塊上顯示三維實景圖像；