[发明专利]一种宽温环境下使用的激光雷达系统及方法

说明书

本发明涉及一种宽温环境下使用的激光雷达系统及方法，包括产生脉冲激光光束的激光发射器组件；将发射的激光光束分成两路的分光镜，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；接收经过分光镜的其中一路激光光束的第一激光接收器组件，并转换为电压脉冲信号；接收经过目标反射的激光回波，并转换为电压脉冲信号的第二激光接收器组件；分别与激光发射器组件、第一激光接收器组件、第二激光接收器组件连接的信号处理器，用于产生激光发射驱动信号。本发明通过分光镜将激光发射光束分为两路，一路用作测量的起始时刻，另一路用作目标探测终止时刻，实现不受温度变化的目标距离测量，提高激光雷达的测量准确度。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种宽温环境下使用的激光雷达系统及方法。

背景技术

激光雷达系统是利用激光定向和测距，并通过位置、速度及表面发射特性等信息识别目标，激光雷达系统继承了激光发射、扫描、接收及信号处理等技术，具有测量分辨率高、成本低、抗电磁干扰能力强的优势，被广泛应用于气象、车载等民用领域以及激光制导、激光引信等军用领域。其中，随着半导体激光器制造工艺的成熟，半导体激光器的输出功率不断提高，成本不断降低，成为小型化激光雷达研究和发展的热点，常用的车载激光雷达以及激光引信等领域均采用了半导体激光器。大部分采用半导体激光器的激光雷达采用脉冲体制进行直接探测，即激光器根据同步信号产生脉冲激光，由发射光学系统对输出的激光进行准直并照射到目标，目标将激光进行反射，接收光学系统会聚从目标反射回的激光，并投射到激光探测器上，激光探测器将激光信号转换为电信号，后续接收机电路对电信号进行处理，根据飞行时间法，测量由目标反射的激光脉冲与同步信号之间的时间差，减去系统固有延时，即能得到目标距离信息。在宽温环境下，半导体激光器产生的脉冲激光时刻与同步信号之间的时间，以及激光探测器的响应时间，根据温度的变化会产生漂移现象。因此，在宽温环境下，这种激光雷达测量得到的目标距离存在漂移现象，严重影响了测距准确度。宽温环境下使用的激光雷达系统，主要是为了满足在严苛温度环境下，例如在-40℃或者+50℃环境下，激光雷达系统的适应性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽温环境下使用的激光雷达系统及方法，实现激光雷达在大温度变化范围中的适用性，提高激光雷达测距的准确度。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种宽温环境下使用的激光雷达系统，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。

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。

进一步的，所述的激光光源为半导体二极管激光器。

进一步的，所述的激光发射整形光学系统由柱面透镜组构成。

进一步的，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。