[發(fā)明專利]一種全固態(tài)激光雷達(dá)及其設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011129308.8
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112285724B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S7/4914;G01S7/4863;G01S7/481
• 代理公司: 北京中知星原知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

1.一種全固態(tài)三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述全固態(tài)三維掃描激光雷達(dá)主要由激光器、光柵、透鏡和面陣探測器構(gòu)成，所述激光器用于產(chǎn)生激光光束；所述光柵用于將激光光束分成等夾角等頻率差的平行光源；所述透鏡用于將平行光源聚焦成等間距等頻率差的三維光源陣列；將所述三維光源陣列中各頻率點(diǎn)的光源以球面波向外發(fā)散，以使不同頻率點(diǎn)的光源之間干涉相增的干涉激光光束進(jìn)行轉(zhuǎn)動掃描；所述面陣探測器用于探測不同掃描角度的干涉激光光束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述光柵主要由等寬等間距的平行狹縫構(gòu)成；所述面陣探測器主要由單個探測單元構(gòu)成二維陣列。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全固態(tài)三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于，激光光束頻率、光柵平行狹縫的周期和透鏡的焦距用于控制所述各頻率點(diǎn)的頻率梯度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全固態(tài)三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述光柵分為透射式和反射式；所述等寬等間距的平行狹縫的密度為每毫米150-7500刻線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全固態(tài)三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述透鏡的焦距為1-2000毫米；所述激光光束波長為0.4-20微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全固態(tài)三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于，所述面陣探測器的每個探測單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)的探測角度收集對應(yīng)的干涉激光光束，探測角度在水平和垂直方向均為從正65°至負(fù)65°，角分辨率優(yōu)于0.02°。

7.一種全固態(tài)三維掃描激光雷達(dá)的設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法包括：

通過光柵將激光光束分成等夾角等頻率差的平行光源陣列；通過透鏡將平行光源聚焦成等間距等頻率差的三維光源陣列；并將三維光源陣列中各頻率點(diǎn)的光源以球面波向外發(fā)散，以使不同頻率點(diǎn)的光源之間干涉相增的干涉激光光束進(jìn)行轉(zhuǎn)動掃描；通過面陣探測器探測不同掃描角度的干涉激光光束。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法還包括：

在所述各頻率點(diǎn)的頻率梯度確定的情況下，根據(jù)所述球面波向外發(fā)散后的時間變化，確定所述干涉激光光束進(jìn)行轉(zhuǎn)動掃描的角度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法還包括：

根據(jù)所述激光光束頻率、光柵的平行狹縫的周期和透鏡的焦距，控制所述頻率梯度。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法還包括：

根據(jù)所述激光光束頻率、光柵的平行狹縫的周期和透鏡的焦距，按照下式控制所述頻率梯度：

在所述各頻率點(diǎn)的頻率梯度確定的情況下，根據(jù)所述球面波向外發(fā)散后的時間變化，按照下式確定所述干涉激光光束進(jìn)行轉(zhuǎn)動掃描的角度：

其中，為頻率梯度，△ω為相鄰兩個頻率點(diǎn)之間的頻率差，d為相鄰兩個頻率點(diǎn)之間的間距，p為光柵的平行狹縫的周期，f_c為透鏡的焦距，ω₀為中心頻率，c為光速，θ為轉(zhuǎn)動掃描的角度，k₀為波矢，t為轉(zhuǎn)動掃描的時間，r為探測點(diǎn)與焦平面中心頻率原點(diǎn)的距離。