[發(fā)明專利]一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)

有效

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• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115480253B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王春生
• 申請（專利權(quán)）人: 北京因泰立科技有限公司
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S7/481;G01S7/484;G01S7/486
• 代理公司: 天津英揚昊睿專利代理事務(wù)所(普通合伙) 12227
• 代理人: 吳揚

1.一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征包括發(fā)射模塊、接收模塊、掃描模塊、控制模塊、殼體，所述發(fā)射模塊由發(fā)射電路板、VCSEL和整形透鏡組成，所述接收模塊由SPAD線陣探測器、接收鏡頭和接收電路板組成，所述掃描模塊由電機和四面反光鏡組成，所述控制模塊由控制系統(tǒng)和算法單元組成，所述殼體上安裝有收發(fā)透光的窗口片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于所述VCSEL上裝有N×M排布的VCSEL芯片，N在1-5之間，M為5-100之間，所述VCSEL芯片為多個，多個所述VCSEL芯片呈豎直方向并行排布，所述VCSEL芯片之間間距在200-500um，所述VCSEL芯片的形狀為多邊形或者圓形，所述整形透鏡使用非球面柱面透鏡進(jìn)行長條狀整形，發(fā)散角在θ∥*θ⊥°，θ∥在0.1°-0.3°之間，θ⊥在10-45°之間，多個所述VCSEL同時發(fā)射。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于所述接收模塊為1*L行的SPAD線陣探測器，L個SPAD即為接收在垂直方向的線數(shù)，L數(shù)量在16-512之間，所述SPAD線陣探測器與接收透鏡相適配。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于所述接收模塊和發(fā)射模塊放置兩側(cè)，所述接收模塊和所述發(fā)射模塊之間放置掃描模塊，保證所述發(fā)射模塊中心垂直剖面和所述接收模塊中心剖面在同一面上，該面和所述掃描模塊中心剖面在的垂直距離為四面反光鏡對角線的一半，所述發(fā)射模塊和所述掃描模塊之間添加反光鏡，所述接收模塊和所述掃描模塊之間添加反光鏡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于所述窗口片位于所述掃描模塊中反光鏡后面，所述窗口片中心與掃描模塊中心重合，所述窗口片與掃描模塊中心之間的距離等于掃描模塊中四面反光鏡對角線距離+1mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于所述SPAD線陣探測器上安裝有光闌、微透鏡陣列，所述光闌大小和SPAD線陣探測器的感應(yīng)微元尺寸相同，每個所述微透鏡的中心和SPAD線陣探測器的感應(yīng)微元中心重合，所述SPAD線陣探測器的感應(yīng)微元的數(shù)量與光闌、微透鏡陣列數(shù)量相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于所述光闌安裝在SPAD線陣探測器表面，所述光闌前端粘貼微透鏡。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括發(fā)射驅(qū)動模塊、掃描驅(qū)動模塊、接收處理模塊、背景光抑制模塊、點云處理模塊。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于所述背景光抑制模塊主要由FPGA進(jìn)行判斷處理，判斷方法為首先對發(fā)射脈沖編碼間隔和接收到的脈沖間隔進(jìn)行對比，接收信號的幅度進(jìn)行判斷，接收信號的脈寬進(jìn)行判斷，三種判斷方式串行進(jìn)行背景光抑制，對測試信號進(jìn)行濾除得到有效點云信息。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SPAD線陣探測器的三維掃描激光雷達(dá)，其特征在于多個所述VCSEL發(fā)射光源整形為一長條形狀光斑，通過四面反光鏡掃描照射到待測物上，返回回波通過相鄰反光鏡反射信號光給接收鏡頭并聚焦到SPAD線陣探測器上進(jìn)行信號放大，SPAD線陣探測器的多個像素單元提供角度信息；所述控制模塊進(jìn)行發(fā)射和掃描控制，對接收信號進(jìn)行處理同時能夠進(jìn)行算法處理進(jìn)行背景光抑制。