[发明专利]高扫描频率激光雷达

说明书

本发明公开一种高扫描频率激光雷达，包括固定平台和圆形旋转平台，固定平台作为圆形旋转平台的底座，固定平台设有电源、电机、数据处理模块，电机用于驱动圆形旋转平台，圆形旋转平台设有电路控制模块和若干个激光测距模块，激光测距模块按角度均匀分布在圆形旋转平台上，电路控制模块通过有线或者无线的方式从固定平台上获取电源，再为每个激光测距模块提供电源，电路控制模块接收数据处理模块的指令，控制每个激光测距模块进行测量，然后将收集的测量结果通过有线或者无线的方式传输到固定平台上的数据处理模块。本发明可实现激光雷达高频率扫描，同时具有成本低、结构简单、分辨率高、对硬件系统要求低的特点。

技术领域

本发明属于雷达测绘领域，涉及一种高扫描频率激光雷达。

背景技术

激光雷达系统通过向物体发射激光信号，接收由物体反射回的激光信号，并对光信号进行分析。根据发射信号和接收信号之间的时间差可得物体的相关性质，如距离、方位等。激光雷达系统可以在降低角度分辨率的前提下，提高电机旋转速度，从而提高扫描频率。若是在保证角分辨率的前提下来提高激光雷达的扫描频率，就需要等比例提高激光雷达的测量频率和旋转速度。但是激光雷达的测量频率提高十分困难，它受到激光和光探测器的器件响应频率的限制。激光雷达旋转速度的提高需要加快激光雷达的扫描旋转机构，受到激光雷达电机最大转速的限制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种高扫描频率激光雷达，通过在圆形旋转平台上增加测距模块，达到激光雷达扫描频率倍增的效果，具有结构简单，成本低，分辨率高等特点。

一种高扫描频率激光雷达，包括一个固定平台和一个圆形旋转平台，固定平台作为圆形旋转平台的底座，固定平台设有电源、电机、数据处理模块，电机用于驱动圆形旋转平台，圆形旋转平台设有电路控制模块和若干个激光测距模块，激光测距模块按角度均匀分布在圆形旋转平台上，电路控制模块通过有线或者无线的方式从固定平台上获取电源，再为每个激光测距模块提供电源，电路控制模块接收数据处理模块的指令，控制每个激光测距模块进行测量，然后将收集的测量结果通过有线或者无线的方式传输到固定平台上的数据处理模块；激光测距模块包括激光器、会聚透镜或者会聚反射镜、光探测器，激光器出射激光，激光遇到物体返回，经过会聚透镜或者会聚反射镜，聚焦到光探测器上。

所述的固定平台和圆形旋转平台的电源供应和数据传输，通过有线或者无线的方式实现，有线的电源供应和数据传输采用滑环的结构，无线的电源供应通过电磁感应线圈，无线的输出传输通过无线光通信模组。

所述的激光测距模块彼此独立，相邻角间距相等，一个扫描周期为单测距模块扫描周期的1/N。

所述的激光测距模块包括三种模式：

（1）激光器镶嵌在会聚透镜中央，出射激光，遇到物体返回的激光重新经过透镜会聚到光探测器上；

（2）激光器放置在会聚反射镜焦点前端，出射激光，遇到物体返回的激光重新经过反射镜会聚到光探测器上；

（3）激光器放置在会聚透镜一侧，出射激光，遇到物体返回的激光重新经过透镜会聚到光探测器上。

本发明的有益效果：

(1)本发明提出的高扫描频率激光雷达，通过在圆形旋转平台上均匀分布N个独立的激光测距模块，从而使扫描频率提高了N倍。

(2)本发明提高了扫描频率的同时无需提高电机的转动速度。

附图说明

图1为高扫描频率激光雷达的一种结构框图。

图2为高扫描频率激光雷达2倍扫描频率圆形旋转平台结构示意图。

图3为高扫描频率激光雷达3倍扫描频率圆形旋转平台结构示意图。

图4为高扫描频率激光雷达中基于会聚透镜的激光测距模块的结构示意图，激光器位于会聚透镜中央。