[發(fā)明專(zhuān)利]一種微機(jī)電激光雷達(dá)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010931916.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112034435A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐洋;王慶飛;田林巖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京萬(wàn)集科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/481
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/481;G01S17/88;G01S17/93
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種微機(jī)電激光雷達(dá)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：激光發(fā)射器、微機(jī)電振鏡以及激光接收器，所述激光接收器包括光學(xué)接收模塊以及由若干個(gè)長(zhǎng)條狀光敏面構(gòu)成的光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器為陣列結(jié)構(gòu)，每一行包括一個(gè)所述長(zhǎng)條狀光敏面；本發(fā)明提供的微機(jī)電激光雷達(dá)系統(tǒng)，采用微機(jī)電振鏡的方式替代機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)，配合長(zhǎng)條狀光敏面陣列結(jié)構(gòu)的探測(cè)器，能夠?qū)μ綔y(cè)物進(jìn)行一維或二維掃描。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光雷達(dá)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微機(jī)電激光雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，激光雷達(dá)已經(jīng)在軍事、安防，測(cè)繪等方面有廣泛的用途。近年來(lái)，隨著自動(dòng)駕駛，無(wú)人機(jī)和機(jī)器人等智能設(shè)備的激增，對(duì)于激光雷達(dá)的需求也越來(lái)越迫切，對(duì)性能的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。

目前，激光雷達(dá)還沒(méi)有在汽車(chē)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用，傳統(tǒng)的激光雷達(dá)采用的是多線機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)，以Velodyne公司為例，其生產(chǎn)的16線激光雷達(dá)售價(jià)高達(dá)7999美元，32線和64線產(chǎn)品售價(jià)則成倍增加，這是由于多線機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)在物料、裝配和調(diào)試等方面成本都較高，而且產(chǎn)能也不易提高，造成了多線機(jī)械式激光雷達(dá)少則幾千美金，多則上萬(wàn)美金；并且多線機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)的體積較大，通常只能安裝在車(chē)頂，無(wú)法集成在車(chē)身內(nèi)部。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)新式的激光雷達(dá)。美國(guó)的Advanced scientific concept(ASC)公司針對(duì)民用市場(chǎng)發(fā)布多款3D flash lidar，該系列的產(chǎn)品無(wú)需任何旋轉(zhuǎn)單元，通過(guò)發(fā)射一束大發(fā)散角的光脈沖，就能獲取目標(biāo)物的3維距離信息。其核心技術(shù)是采用了128*128像素的點(diǎn)陣式探測(cè)器，每個(gè)像素點(diǎn)都能夠獲得一個(gè)距離信息，組合起來(lái)，就得到了整個(gè)探測(cè)物的3維信息。但受限于制作難度和制作成本，此種點(diǎn)陣式的探測(cè)器很難實(shí)現(xiàn)更多的像素點(diǎn)數(shù)，和更高的分辨率。

為了獲得更大視場(chǎng)，更高分辨率的激光雷達(dá)，長(zhǎng)春理工大學(xué)的母一寧等人提出了“用于激光雷達(dá)的復(fù)合式掃描系統(tǒng)”(CN 104914445A)，采用X軸振鏡，Y軸振鏡，以及PZT快速傾斜鏡兩套掃描系統(tǒng)完成大角度和高精度的掃描工作，配合大光敏面的APD，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)大視場(chǎng)角的出射光進(jìn)行回波探測(cè)。

但是，近年來(lái)，雖然有各式各樣新型的激光雷達(dá)出現(xiàn)，但其均存在問(wèn)題。若采用點(diǎn)陣式探測(cè)器的激光雷達(dá)，則很難提高激光雷達(dá)的分辨率，若采用大光敏面探測(cè)器的新型激光雷達(dá)，則需要克服大暗電流和強(qiáng)環(huán)境光干擾等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的一種微機(jī)電激光雷達(dá)系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種微機(jī)電激光雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

激光發(fā)射器、微機(jī)電振鏡以及激光接收器，所述激光接收器包括光學(xué)接收模塊以及由若干個(gè)長(zhǎng)條狀光敏面構(gòu)成的光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器為陣列結(jié)構(gòu)，每一行包括一個(gè)所述長(zhǎng)條狀光敏面；

其中，所述激光發(fā)射器向所述微機(jī)電振鏡發(fā)射激光，所述微機(jī)電振鏡通過(guò)自振將所述激光反射至目標(biāo)區(qū)域，以對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的待探測(cè)物體進(jìn)行激光掃描；

所述光學(xué)接收模塊接收所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)待探測(cè)物體經(jīng)所述激光掃描后漫反射回的激光回波信號(hào)，并將所述激光回波信號(hào)向所述光電探測(cè)器匯聚，其中，所述光學(xué)接收模塊的匯聚視場(chǎng)與所述長(zhǎng)條狀光敏面的長(zhǎng)度相匹配；

所述光電探測(cè)器接收所述激光回波信號(hào)，將所述激光回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為激光電信號(hào)。

其中，所述系統(tǒng)還包括：

控制處理器，所述控制處理器包括控制單元，所述控制單元用于控制所述激光發(fā)射器的激光發(fā)射、控制所述微機(jī)電振鏡的自振頻率以及接收所述激光接收器發(fā)送的激光電信號(hào)。

其中，所述控制處理器還包括計(jì)時(shí)測(cè)距單元，所述計(jì)時(shí)測(cè)距單元用于對(duì)所述激光電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并采集所述微機(jī)電振鏡發(fā)送的振動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度信息，以得到所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)待探測(cè)物體的距離和方位信息。