[发明专利]一种线阵探测器扫描激光雷达

说明书

本发明涉及一种线阵探测器扫描激光雷达，该雷达包括：激光发射系统，包括有多个发射激光器，多个发射激光器被配置为产生脉冲激光束照射被测物体形成漫反射回波；激光接收系统，包括线阵探测器，线阵探测器被配置为采集被测物体表面产生的漫反射回波；控制系统，被配置为控制各发射激光器和线阵探测器的工作；其中，多个发射激光器用于匹配线阵探测器在与阵列方向垂直的区域。本发明可以在线阵探测器扫描激光雷达系统内组合多个经光束整形的边缘激光发射器器件，匹配线阵探测器横向不同区域的感光面，充分利用线阵探测器器件性能，提高激光雷达的横向分辨率。

技术领域

本发明是关于一种线阵探测器扫描激光雷达，涉及激光雷达技术领域。

背景技术

三维环境测量和感知具有重要的民用和军用价值。在ADAS辅助驾驶和自动驾驶系统中，对车辆周边环境进行空间距离测量和三维环境重建，是实现高精度自动驾驶控制的前提条件。毫米波雷达和摄像头三维视觉重建是比较常见的距离测量技术，但是在自动驾驶应用场景下，毫米波雷达的横向分辨率难以达到要求，且易受金属物体干扰；摄像头三维视觉重建的测距精度较低，对于远距离的目标，也较难实现精准的距离测量。激光雷达通过主动发射脉冲式红外激光束，照射到被测物体后，形成漫反射回波，由接收系统收集；通过测量发射脉冲和接收回波之间的时间差，可以获得被测物体的距离信息。激光雷达具有测距精度高、横向分辨率高的优点，在辅助驾驶和自动驾驶领域有广阔的应用前景。

激光雷达包括光源、探测器、光学发射、光学接收和扫描系统。通过对测距方式、收发系统和扫描系统的排列组合，形成几种技术方案，例如：机械旋转式，其特点为一个点光源对应一个探测器，采用多对收发系统进行逐一的收发光路对准，同时采用整体旋转的方式进行扫描；使用阵列点光源和阵列探测器，使其一一对应，同样采用整体旋转的方式进行扫描，是机械旋转式的一种变形；MEMS方案的特点为使用单个或多个点光源，使用线阵或面阵探测器，利用MEMS的二维摆扫，实现空间点云的输出。如图1所示的专利CN208506242U公开的激光雷达系统，包括发射激光器1、光束整形镜2，反射镜3、接收透镜4、线阵APD5及探测物6。使用线阵探测器作为接收器件，激光发射系统产生线状激光光斑与接收视场匹配，可以快速获得多个距离测量点，提高系统的测量速度和适用范围。此外，由于使用单个光束与阵列探测器件进行匹配，系统的装调难度大大减小，有利于控制激光雷达产品的整体成本。目前常见的线阵探测器阵列通常有4组、8组或16组测量单元，单次测量可以进行4点、8点或16点的采样。线性探测器阵列在垂直阵列方向宽度通常要大于线状激光光斑的宽度，如图2所示。现有技术中的主流线性阵列探测器例如FirstSensor和滨松的阵列探测器，其垂直于阵列方向尺寸在1-2mm，而线激光经过接收系统会聚后的宽度通常在200-300um。

综上所述，现有技术方案存在以下问题：其一，线性探测器探测线激光，但是线性探测器较宽，激光窄，探测器性能利用不完全，一束线激光覆盖探测器范围广，每个单元能量不足，造成探测距离近，若使用多个激光器竖直排列，又急剧增加雷达系统高度；其二，未使用的线性探测器阵列的感光面积会增加环境噪声，影响探测信号的信噪比；其三，若扩宽线状激光光斑宽度来匹配线性探测器阵列宽度，则系统横向分辨率会降低很多，严重影响系统性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够组合使用多个激光器提高探测距离和横向分辨率的线阵探测器扫描激光雷达。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种线阵探测器扫描激光雷达，该雷达包括：

激光发射系统，包括多个发射激光器，所述发射激光器采用边缘发射激光器，多个所述边缘发射激光器被配置为发射线激光照射被测物体形成漫反射回波；

激光接收系统，包括一个线阵探测器，所述线阵探测器被配置为采集被测物体表面产生的漫反射回波；

控制系统，被配置为控制各所述发射激光器和线阵探测器工作；

其中，所述多个发射激光器用于匹配所述线阵探测器在与阵列方向垂直的区域。