CN108226902A - 一种面阵激光雷达测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种面阵激光雷达测量系统。该系统包括：激光光源模块、二维扫描机构、光电探测器、发射镜头、接收镜头，分光镜、二维位置探测器、控制模块和运算模块；控制模块，分别与激光光源模块和二维扫描机构连接，用于控制激光光源模块发出的激光强度和二维扫描机构的扫描角度；分光镜，用于将经二维扫描机构反射出的激光分成两束，二维位置探测器接收经所述分光镜反射的激光束并产生第一电信号，发送到运算模块；运算模块，分别与二维位置探测器和光电探测器相连接，用于根据第一电信号与光电探测器产生的第二电信号计算出被测物体的目标参数。本发明实施例提高了面阵扫描激光雷达的空间分辨率，提升了测量的空间位置精度。

Description

一种面阵激光雷达测量系统
技术领域
本发明实施例涉及激光雷达技术，尤其涉及一种面阵激光雷达测量系统。
背景技术
激光雷达是通过向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态特征量的雷达系统。
在现有激光雷达测量系统中，测量光束偏转角多采用间接测量方式，即通过对扫描机构的机械面测量，计算得到光束的偏转角，利用该间接得到的偏转角进行运算得到目标物体的目标参数。但是，间接测量方式精度或分辨率不足，且不容易做到激光脉冲和位置反馈的精确时间同步，从而带来较大的位置测量误差。
发明内容
本发明实施例提供一种面阵激光雷达测量系统，以实现直接测量激光束偏转角度，从而提高目标参数测量的精确度。
本发明实施例提供了一种面阵激光雷达测量系统，该系统包括：激光光源模块、二维扫描机构、光电探测器、发射镜头和接收镜头，还包括：分光镜、二维位置探测器、控制模块和运算模块；其中，
所述控制模块，分别与所述激光光源模块和二维扫描机构连接，用于控制激光光源模块发出的激光强度和二维扫描机构的扫描角度；
所述分光镜，用于将经所述二维扫描机构反射出的激光分成两束，其中，反射光束打到所述二维位置探测器上，透射光束通过所述发射透镜照射到被测物体上；
所述二维位置探测器接收经所述分光镜反射的激光束并产生第一电信号，将所述第一电信号发送到所述运算模块；
所述运算模块，分别与所述二维位置探测器和光电探测器相连接，用于根据所述第一电信号与所述光电探测器产生的第二电信号计算出所述被测物体的目标参数。
可选的，运算模块具体用于：
根据所述第一电信号确定所述反射光束的反射角度；
根据所述反射角度确定透射光束的出射角度；
根据所述第二电信号确定从所述被测物体反射回的光束角度；
根据激光光源模块发出激光的时间、光电探测器接收到所述第二电信号的时间、所述透射光束的出射角度和所述被测物体反射回的光束角度确定所述被测物体的目标参数。
可选的，目标参数包括所述被测物体的目标距离、方位、高度、速度、姿态特征量中至少一个。
本发明实施例通过在面阵激光雷达测量系统中增加分光镜和二维位置探测器，直接测量照射到待测物体的激光光束的偏转角度，进而计算待测物体的目标参数，解决了通过对扫描机构的机械面测量计算得到光束的偏转角的间接测量方式精度或分辨率不足，脉冲和位置反馈的时间同步不精确，从而导致目标参数测量误差的问题，提高了面阵扫描激光雷达的空间分辨率，提升了测量的空间位置精度。
附图说明
图1是本发明实施例中的面阵激光雷达测量系统的结构示意图。
图2是本发明实施例中光电探测器阵列示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例
图1为本发明实施例提供的面阵激光雷达测量系统的结构示意图，适用于激光测距等情况。如图1所示，该系统具体包括：
激光光源模块1、二维扫描机构2、光电探测器7、发射镜头5和接收镜头6、分光镜3、二维位置探测器4、控制模块8和运算模块9；其中，
控制模块，分别与激光光源模块1和二维扫描机构2连接，用于控制激光光源模块1发出的激光强度和二维扫描机构2的扫描角度。
具体的，在该面阵激光雷达测量系统工作的过程中，二维扫描机构2倾斜的角度会不断的调整，以使激光光源模块1发出的激光束经过二维扫描机构2反射，照到被测物体上的不同位置处，从而实现对测量场景的二维扫描，得到被测物体的整体信息。二维扫描机构2可以是微机电系统振镜，机械振镜，旋转棱镜等，且每个方向上的扫描频率可达khz以上，从而实现对测量场景的高分辨率的高帧频三维测量。
分光镜3，用于将经二维扫描机构2反射出的激光分成两束，其中，反射光束打到二维位置探测器4上，透射光束(即主能量光束)通过发射镜头5照射到被测物体上；即可实现对照射到被测物体上光束的出射角度的精确测量。
二维位置探测器4(Position Sentitive Detector，PSD)，用于测定光束的二维坐标位置，是一种能检测光束位置的器件，常作为与发光源组合的位置传感器广泛应用。二维位置探测器4接收经分光镜反射的激光束时，会产生第一电信号，然后将第一电信号发送到运算模块9。运算模块9根据所接收到的第一电信号，可以计算出反射光束的反射角度，进而计算出照射到被测物体上光束的出射角度。特别的因为PSD与被测物体，接收到的是光源发出的同一个激光脉冲信号，是直接测量的方式，所以对于照射到被测物体上光束的出射角度的测量更加精确。
此外，通过二维位置探测器4获取反射光束照射到的位置，精确测量照射到被测物体上光束的出射角度，则无需二维扫描机构2进行位置反馈，这样可以通过多样化的选择，解决镜面尺寸，扫描速率等限制因素，提升雷达的测量测量性能。
运算模块9，分别与二维位置探测器4和光电探测器7相连接，用于根据第一电信号与光电探测器7产生的第二电信号计算出被测物体的目标参数。
进一步的，目标参数包括所述被测物体的目标距离、方位、高度、速度、姿态特征量中至少一个。
进一步的运算模块9具体用于：根据所述第一电信号确定所述反射光束的反射角度；根据所述反射角度确定透射光束的出射角度；根据所述第二电信号确定从所述被测物体反射回的光束角度；根据激光光源模块发出激光的时间、光电探测器接收到所述第二电信号的时间、所述透射光束的出射角度和所述被测物体反射回的光束角度确定所述被测物体的目标参数。
示例性的，假设由激光光源模块1发出的激光束经过二维扫描机构2反射照射到分光镜3，分光镜3将该激光束分成两束，其中一束打到了二维位置探测器4上的P点处，P点处会产生一个电信号，并将该电信号发送到运算模块9，运算模块9根据接收到的电信号，可确定P点的二维坐标，进而确定反射到二维位置探测器4上的反射光束的反射角度，根据反射角度确定透射光束的出射角度，即照射到被测物体上光束的出射角度。照射到被测物体的激光束经物体反射到接收镜头6，照射到光电探测器阵列中的P1点上，如图2所示。那么，在P1点位置处会产生一个电信号，并将该电信号发送到运算模块9，运算模块9可根据该电信号确定被照射物体的方位。进一步的，根据激光光源模块1发出激光的时间和光电探测器接收到由被测物体反射的光束产生电信号的时间，即可计算出被测物体的距离，由此得知被测物体的目标参数。进一步的，还可以根据出射光和接收到光的相位差确定激光束的相位延迟，从而计算出被测物体的距离。
本实施例的技术方案，通过在面阵激光雷达测量系统中增加分光镜和二维位置探测器，直接测量照射到待测物体的激光光束的偏转角度，进而计算待测物体的目标参数，解决了通过对扫描机构的机械面测量计算得到光束的偏转角的间接测量方式精度或分辨率不足，脉冲和位置反馈的时间同步不精确，从而导致目标参数测量误差的问题，提高了面阵扫描激光雷达的空间分辨率，提升了测量的空间位置精度；二维扫描机构无需转动位置反馈结构，简化了扫描机构的复杂度，降低对扫描机构性能要求，扩展了扫描机构的选型范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (3)

1.一种面阵激光雷达测量系统，包括：激光光源模块、二维扫描机构、光电探测器、发射镜头和接收镜头，其特征在于，所述系统还包括：分光镜、二维位置探测器、控制模块和运算模块；其中，
所述控制模块，分别与所述激光光源模块和二维扫描机构连接，用于控制激光光源模块发出的激光强度和二维扫描机构的扫描角度；
所述分光镜，用于将经所述二维扫描机构反射出的激光分成两束，其中，反射光束打到所述二维位置探测器上，透射光束通过所述发射透镜照射到被测物体上；
所述二维位置探测器接收经所述分光镜反射的激光束并产生第一电信号，将所述第一电信号发送到所述运算模块；
所述运算模块，分别与所述二维位置探测器和光电探测器相连接，用于根据所述第一电信号与所述光电探测器产生的第二电信号计算出所述被测物体的目标参数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运算模块具体用于：
根据所述第一电信号确定所述反射光束的反射角度；
根据所述反射角度确定透射光束的出射角度；
根据所述第二电信号确定从所述被测物体反射回的光束角度；
根据激光光源模块发出激光的时间、光电探测器接收到所述第二电信号的时间、所述透射光束的出射角度和所述被测物体反射回的光束角度确定所述被测物体的目标参数。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标参数包括所述被测物体的目标距离、方位、高度、速度、姿态特征量中至少一个。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109164464A (zh) * 2018-10-12 2019-01-08 北醒（北京）光子科技有限公司 一种扫描装置和激光雷达
CN109490908A (zh) * 2018-11-07 2019-03-19 深圳市微觉未来科技有限公司 一种新型线扫描激光雷达及扫描方法
CN109870699A (zh) * 2019-04-03 2019-06-11 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达
CN109932729A (zh) * 2019-04-19 2019-06-25 北京瑞特森传感科技有限公司 面阵激光雷达
CN110749893A (zh) * 2019-09-21 2020-02-04 深圳奥锐达科技有限公司 一种二维扫描激光雷达装置及电子设备
CN112462384A (zh) * 2020-10-13 2021-03-09 中航航空电子有限公司 一种高分辨率固态面阵激光雷达系统、控制方法及装置
WO2021056666A1 (zh) * 2019-09-27 2021-04-01 深圳奥锐达科技有限公司 一种发射器及距离测量系统
CN114624673A (zh) * 2020-12-11 2022-06-14 上海禾赛科技有限公司 激光雷达

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07248203A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Citizen Watch Co Ltd 複合計測機能を有するレーザ走査顕微鏡
CN102155927A (zh) * 2011-03-22 2011-08-17 浙江大学 一种基于激光自准直的二维微角度测量装置
CN102818541A (zh) * 2012-08-13 2012-12-12 西安交通大学 一种高分辨率的滚转角测量装置及测量方法
CN103884491A (zh) * 2014-03-10 2014-06-25 北京理工大学 一种扫描相机摆镜二维动态角测量校准方法与装置
KR101538028B1 (ko) * 2014-04-11 2015-07-22 한국기계연구원 박막의 가공 두께 제어 및 모니터링을 위한 실시간 측정 및 가공 장치 및 방법
CN104949940A (zh) * 2015-06-19 2015-09-30 苏州大学 一种测量散射物体散射函数实部和虚部的装置和方法
CN105180843A (zh) * 2015-05-26 2015-12-23 张白 一种连续增量式光臂放大型高精度角度传感器及测量方法
CN105737765A (zh) * 2016-04-06 2016-07-06 合肥工业大学 基于半导体激光器组件的四自由度光学测头
CN106405572A (zh) * 2016-11-10 2017-02-15 西安交通大学 基于空间编码的远距离高分辨率激光主动成像装置及方法
CN106767545A (zh) * 2017-01-19 2017-05-31 中国科学院高能物理研究所 一种高精度高空间分辨角度测量仪及角度测量方法
US20170322015A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Voco Gmbh Device for determining a 3d structure of an object
CN207937596U (zh) * 2018-02-28 2018-10-02 北京瑞特森传感科技有限公司 一种面阵激光雷达测量系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07248203A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Citizen Watch Co Ltd 複合計測機能を有するレーザ走査顕微鏡
CN102155927A (zh) * 2011-03-22 2011-08-17 浙江大学 一种基于激光自准直的二维微角度测量装置
CN102818541A (zh) * 2012-08-13 2012-12-12 西安交通大学 一种高分辨率的滚转角测量装置及测量方法
CN103884491A (zh) * 2014-03-10 2014-06-25 北京理工大学 一种扫描相机摆镜二维动态角测量校准方法与装置
KR101538028B1 (ko) * 2014-04-11 2015-07-22 한국기계연구원 박막의 가공 두께 제어 및 모니터링을 위한 실시간 측정 및 가공 장치 및 방법
CN105180843A (zh) * 2015-05-26 2015-12-23 张白 一种连续增量式光臂放大型高精度角度传感器及测量方法
CN104949940A (zh) * 2015-06-19 2015-09-30 苏州大学 一种测量散射物体散射函数实部和虚部的装置和方法
CN105737765A (zh) * 2016-04-06 2016-07-06 合肥工业大学 基于半导体激光器组件的四自由度光学测头
US20170322015A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Voco Gmbh Device for determining a 3d structure of an object
CN106405572A (zh) * 2016-11-10 2017-02-15 西安交通大学 基于空间编码的远距离高分辨率激光主动成像装置及方法
CN106767545A (zh) * 2017-01-19 2017-05-31 中国科学院高能物理研究所 一种高精度高空间分辨角度测量仪及角度测量方法
CN207937596U (zh) * 2018-02-28 2018-10-02 北京瑞特森传感科技有限公司 一种面阵激光雷达测量系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109164464A (zh) * 2018-10-12 2019-01-08 北醒（北京）光子科技有限公司 一种扫描装置和激光雷达
CN109490908A (zh) * 2018-11-07 2019-03-19 深圳市微觉未来科技有限公司 一种新型线扫描激光雷达及扫描方法
CN109870699A (zh) * 2019-04-03 2019-06-11 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达
CN109932729A (zh) * 2019-04-19 2019-06-25 北京瑞特森传感科技有限公司 面阵激光雷达
CN110749893A (zh) * 2019-09-21 2020-02-04 深圳奥锐达科技有限公司 一种二维扫描激光雷达装置及电子设备
WO2021056666A1 (zh) * 2019-09-27 2021-04-01 深圳奥锐达科技有限公司 一种发射器及距离测量系统
CN112462384A (zh) * 2020-10-13 2021-03-09 中航航空电子有限公司 一种高分辨率固态面阵激光雷达系统、控制方法及装置
CN112462384B (zh) * 2020-10-13 2024-04-05 中航航空电子有限公司 一种高分辨率固态面阵激光雷达系统、控制方法及装置
CN114624673A (zh) * 2020-12-11 2022-06-14 上海禾赛科技有限公司 激光雷达

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