[发明专利]一种宽温环境下使用的激光雷达系统及方法

权利要求书

1.一种宽温环境下使用的激光雷达系统，其特征在于：包括：

激光发射器组件，用于产生脉冲激光光束；

分光镜，用于将发射的激光光束分成两路，其中一路直接传输至第一激光接收器组件，另一路传输至待探测空间中；

第一激光接收器组件，用于直接接收经过分光镜的其中一路激光光束，并转换为电压脉冲信号；

第二激光接收器组件，用于接收经过目标反射的激光回波，并转换为电压脉冲信号；

信号处理器，分别与所述的激光发射器组件、第一激光接收器组件、第二激光接收器组件连接，用于产生激光发射驱动信号，从而驱动激光发射器组件产生脉冲激光光束，还用于对第一激光接收器组件和第二激光接收器组件输出的信号进行信息处理，完成目标距离测量。

2.根据权利要求1所述的宽温环境下使用的激光雷达系统，其特征在于：所述的激光发射器组件包含激光光源及其驱动电路、激光发射整形光学系统，所述的激光光源及其驱动电路与信号处理器连接，根据信号处理器产生的驱动信号发射激光光束；所述的激光发射整形光学系统将激光光源发出的激光光束整形成窄波束激光。

3.根据权利要求2所述的宽温环境下使用的激光雷达系统，其特征在于：所述的激光光源为半导体二极管激光器。

4.根据权利要求2所述的宽温环境下使用的激光雷达系统，其特征在于：所述的激光发射整形光学系统由柱面透镜组构成。

5.根据权利要求1所述的宽温环境下使用的激光雷达系统，其特征在于：所述的分光镜放置于激光发射器组件之后，相对光束中心倾斜放置，能够将入射激光光束分成反射光和透射光两部分。

6.根据权利要求1所述的宽温环境下使用的激光雷达系统，其特征在于：所述的第一激光接收器组件包含第一激光接收光学系统、第一激光探测器及第一接收电路；其中，所述的第一接收电路与所述的信号处理器连接，所述的第一激光接收光学系统用于接收所述的分光镜反射的激光束，所述的第一激光探测器放置于第一激光接收光学系统之后，用于将第一激光接收光学系统接收到的激光转换为电流信号，所述的第一接收电路将该电流信号转换为电压信号并放大；所述的第一激光接收光学系统由单片非球面透镜构成。

7.根据权利要求1所述的宽温环境下使用的激光雷达系统，其特征在于：所述的第二激光接收器组件包含第二激光接收光学系统、第二激光探测器及第二接收电路；其中，所述的第二接收电路与所述的信号处理器连接，所述的第二激光接收光学系统用于接收由目标反射的激光信号，所述的第二激光探测器放置于第二激光接收光学系统之后，用于将第二激光接收光学系统接收到的激光转换为电流信号，所述的第二接收电路将该电流信号转换为电压信号并放大；所述的第二激光接收光学系统由单片非球面透镜构成。

8.根据权利要求1所述的宽温环境下使用的激光雷达系统，其特征在于：所述的信号处理器包含模数转换电路和处理器，所述的模数转换电路与第一激光接收器组件和第二激光接收器组件连接，用于将电压信号转换为数字信号，所述处理器与驱动电路连接；所述处理器为FPGA。

9.权利要求1-8任一项所述的激光雷达系统在宽温环境下的测量方法，其特征在于：包含以下步骤：

1)信号处理器产生激光发射驱动信号，控制激光光源产生激光光束；

2)激光发射器组件将产生的激光光束整形成窄波束，传输至分光镜；

3)分光镜将入射的激光光束分为反射光束和透射光束；

4)分光镜的反射光束直接传输至第一激光接收器组件，转换为电压脉冲信号传送至信号处理器，信号处理器将此电压脉冲信号的出现前沿时刻作为t₀；

5)分光镜的透射光束传输至目标空间，遭遇目标后产生目标回波；

6)第二激光接收器组件接收目标回波，转换为电压脉冲信号传送至信号处理器，信号处理器将此电压脉冲信号的出现前沿时刻作为t₁；

7)由c×(t₁-t₀)/2即可得到目标距离，c为光速，至此完成了宽温环境下使用的激光雷达测量。