[发明专利]一种多线激光雷达

说明书

本申请公开了一种多线激光雷达，包括控制单元，以及与控制单元连接的发射单元、接收单元、扫描单元，无线传输单元、供电单元；控制单元通过接收到扫描单元在不同角度时的触发信号控制发射单元进行发射，照射到探测物上后通过接收单元进行接收回波放大，然后将逻辑电平信号进行计时测距，同时根据电平信号的宽度进行反射率强度的计算，控制单元结合水平和垂直方向的角度信息以及距离信息得出三维点云；该发明运用了阵列探测器多个像元的特点，其角度信息通过像元位置得到，阵列探测器使用非均匀微元的尺寸排布，得到高密度的中心区域测试点云，同时和接收镜头进行匹配时，随着边缘的畸变增加探测器两端长度而增加，便于接收角度的均匀性。

技术领域

本发明专利涉及激光探测技术领域，具体涉及一种多线激光雷达。

背景技术

激光扫描测距雷达能够用于检测目标位置，轮廓和速度，激光测距雷达的应用领域逐步拓展，精确测量、导航定位、安全避障，并开始应用于无人驾驶技术，激光扫描雷达是将发射的激光束通过扫描发射形成扫描截面，从而测试出待测物的特征信息。目前三维扫描激光雷达在垂直方向为多层扫描，能够很好的反应待测物的特征信息，适用于多个领域，如无人驾驶的导航，形状轮廓检测。

目前的三维扫描激光雷达多采用多线扫描方式，即发射使用多个激光管顺序发射，结构为多个激光管纵向排列，每个激光管之间有一定的夹角，同时在对称面有相应的接收探测器进行接收，保证每一个接收探测器和发射激光管的视场角相对应，因此在安装调节过程中非常复杂，不利于生产和量产，同时因为多个接收探测器和发射单元的堆叠，使得在更高线数的激光雷达的体积成倍增加，并且由于每个探测器的大小相同，如何做到在垂直方向的中心区域使点云信息更加的密集也是目前多线激光雷达难以解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种多线激光雷达，包括控制单元，以及与控制单元连接的发射单元、接收单元、扫描单元，无线传输单元、供电单元；

所述控制单元包括FPGA，通过接收到扫描单元在不同角度时的触发信号控制发射单元进行发射，照射到探测物上后通过接收单元进行接收回波放大，然后将逻辑电平信号进行计时测距，同时根据电平信号的宽度进行反射率强度的计算，控制单元结合水平和垂直方向的角度信息以及距离信息得出三维点云；

所述发射单元包括发射电路板、阵列半导体激光器、非球面透镜、凹柱面镜；所述发射电路板给阵列半导体激光器进行供电并控制其发射，经非球面透镜和凹柱面镜组合将光斑整形为水平方向发散角为5mrad，垂直方向发散角为20-40°；

所述接收单元包括双高斯镜头、窄带滤光片、接收探测器阵列、接收电路；所述接收单元通过双高斯镜头成20-40°接收视场，将返回光通过窄带滤光片后聚焦到接收探测器阵列上，接收电路将回波信号进行放大，将电流信号先转换为电压信号放大再转换为逻辑电平信号，接收探测器阵列通过每个接收微元的位置信息得出垂直方向的角度信息；

所述扫描单元包括电机、电机驱动板、编码器、码盘，控制单元用于控制命令、计时、算法点云输出，供电单元用于为所述激光雷达供电；所述扫描单元中的电机带有托盘，托盘带动发射单元和接收单元进行旋转，通过编码器和码盘完成在水平方向的角度输出。

优选的，其中，所述发射单元的阵列半导体激光器使用的是4×75W的半导体激光器芯片排布，且按照快轴方向发散角平行排布，先使用焦距在5-10mm非球面透镜对快轴方向进行准直达到快轴方向发散角为2-5mrad，然后在慢轴方向后方选用焦距为10-30mm焦距的凹柱面镜，将快轴方向的发散角扩束到20-40°。

优选的，其中，所述发射单元和接收单元为左右并列结构或上下结构，且发射单元和接收单元之间由不透发射光波长的材料分隔开。