[發明專利]一種光纖高頻振動式激光雷達裝置

有效

• 申請號: 202110854048.9
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113406601B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 馬修泉;洪春權;羅國全
• 申請（專利權）人: 廣東國志激光技術有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/483
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 葉玉鳳

本發明公開了一種光纖高頻振動式激光雷達裝置，采用特定機電模塊帶動光纖高頻掃描，從而使光纖出射激光也做高頻運動，接收單元將反射回來的激光吸收，傳輸給后方信號處理單元；信號處理單元比較發射信號和接收信號，從而判斷出周圍事物的形狀，大小，速度等，反饋給汽車處理器做出相應動作。整個裝置結構簡單，通過光纖高頻振動，擴大了探測范圍，顯著提高了探測靈敏度和分辨率。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，特別涉及一種光纖高頻振動式激光雷達裝置。

背景技術

激光雷達，是傳統雷達與激光技術相結合的產物，是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。其以微波雷達原理為基礎，向目標物體發射激光束作為探測信號，然后將接收到的從目標物體反射回來的信號與發射信號進行分析處理，就可獲得目標物體的特征參數，如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，也能夠獲得目標物體的三維圖像。激光雷達充分發揮了激光亮度高，具有良好的方向性、単色性和相干性的特點，使激光雷達具備了分辨率高、探測距離遠、抗觀測背景的干擾性強以及能夠實現全天時觀測等技術優勢，從而被廣泛應用于國防、航天航空、工業和醫學等多個領域。

但是，所述傳統的掃描成像激光雷達系統一般采用轉鼓加擺鏡、雙擺鏡或是雙振鏡的掃描方式，由于這些光學元件所構成的掃描系統體積龐大且笨重，通常需要耗費較多的電能，而且由于慣性等原因難以實現高速掃描，因而不適于高速成像應用。另外，所述傳統的激光雷達存在的成本昂貴，體積大、產能低、電機的可靠性隨著工作時間的加長而降低等缺陷也在實際應用中日益突出。

音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)等具有頻率高，體積小等特點，正好符合振動式激光雷達的需求。并且可以利用音圈電機體積小等特點，放棄傳統激光雷達中多透鏡的組合，直接帶動光纖進行高頻率振動，避免了透鏡安裝精度帶來的誤差，同時也規避了現有激光雷達體積大，結構復雜等缺陷，因此，該光纖高頻振動式激光雷達具有極大的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種光纖高頻振動式激光雷達裝置，以提供一種靈敏度高，探測范圍廣，集成度高的激光雷達裝置。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種光纖高頻振動式激光雷達裝置，其特征在于，所述振動式激光雷達裝置包括：激光振動發射單元、接收單元和處理單元；

所述激光振動發射單元包括激光器和振動模塊。其中，激光器用于產生特定波長的激光，然后耦合進光纖中。振動模塊安裝在裝置最前端，其帶動光纖作超高頻振動，從而產生發散角為β的激光；

所述接收單元與激光振動發射單元交錯排列或者每個接收單元周圍都分布振動發射單元；

所述處理單元用于比較發射激光與反射激光信號，通過特定算法從而得出周圍事物的狀況，反饋給汽車中央處理器做出動作。

可選的，所述振動模塊還包括音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)和回復機構等，所述音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)能產生＞100Hz以上的振動頻率，所述回復機構用于配合振動模塊實現光纖＞100Hz的振動。

可選的，所述光纖末端剛好穿過音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)或者光纖末端與音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)振子連接。

可選的，所述回復機構安裝于音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)內部或者外置于音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)，與音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)共同作用于光纖。

可選的，所述光纖在音圈電機(壓電陶瓷、超聲波電機)和回復機構共同作用下，產生一個β角的掃描范圍。

可選的，所述接收單元內設置有光感器件，所述光感器件用于對反射回來的激光信號進行收集和初步計算處理。