[发明专利]一种基于旋转多面镜的激光雷达控制系统及其实现方法

权利要求书

1.一种基于旋转多面镜的激光雷达控制系统，其特征在于，包括上位机，控制器，可编程逻辑器件，激光发射装置，激光接收装置，多面镜以及高速旋转电机；所述上位机连接所述控制器以及所述可编程逻辑器件；所述多面镜置于所述高速旋转电机表面顶部，并与所述高速旋转电机的转轴方向相平行；

其中，所述上位机，用于输出操控命令，并将所述操控命令发送至所述控制器和所述可编程逻辑器件；

所述控制器，用于根据所述操控命令，触发相应的控制信号，并将所述控制信号发送至所述激光发射装置；

所述可编程逻辑器件，用于根据所述操控命令输出窄脉冲信号，并将所述窄脉冲信号发送至所述激光发射装置；

所述激光发射装置，用于根据所述控制器的控制信号以及所述窄脉冲信号，发射激光至所述多面镜；

所述激光接收装置，用于接收由目标物体反射回来的激光，对激光飞行时间进行采样，并将采样结果发送至所述可编程逻辑器件；

所述多面镜，用于折射激光至所述目标物体，对所述目标物体进行扫描；

所述高速旋转电机，用于根据电路中的电能，产生驱动转矩，进而旋转所述多面镜。

2.根据权利要求1所述的一种基于旋转多面镜的激光雷达控制系统，其特征在于，所述激光发射装置还包括准直镜头，激光发射器以及激光驱动控制电路；

其中，所述准直镜头，用于实现光路的准直；

所述激光发射器，用于发射高功率窄脉冲激光；

所述激光驱动控制电路，用于根据所述控制器的控制信号对所述激光发射器进行驱动。

3.根据权利要求1所述的一种基于旋转多面镜的激光雷达控制系统，其特征在于，所述激光接收装置还包括光学接收透镜组，光电探测器，回波放大电路以及时间-数字转换电路；

其中，所述光学接收透镜组，用于实现光路的聚焦；

所述光电探测器，用于探测接收激光，并将光信号转换为电信号；

所述回波放大电路，用于对所述电信号进行放大处理；

所述时间-数字转换电路，用于产生高频率时钟信号，对激光飞行时间进行采样。

4.根据权利要求1所述的一种基于旋转多面镜的激光雷达控制系统，其特征在于，所述高速旋转电机内设有无源编码器；

其中，所述无源编码器，用于将编码信息输入到所述可编程逻辑器件中，所述编码信息包括所述高速旋转电机的角度信息以及角速度信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于旋转多面镜的激光雷达控制系统，其特征在于，将所述激光发射装置以及所述激光接收装置集成为激光收发模块；

其中，所述激光收发模块，用于实现激光同轴发射与接收；

所述激光收发模块垂直于所述多面镜并布置在所述高速旋转电机的四周。

6.一种基于旋转多面镜的激光雷达控制系统的实现方法，其特征在于，包括：

通过上位机发送操控命令至控制器和可编程逻辑器件；

根据所述操控命令，通过所述控制器触发相应的控制信号，并将所述控制信号发送至激光发射装置；

根据所述操控命令，通过所述可编程逻辑器件输出窄脉冲信号，并将所述窄脉冲信号发送至所述激光发射装置；

根据所述控制器的控制信号以及所述窄脉冲信号，通过所述激光发射装置发射激光至多面镜；

通过所述多面镜，折射激光至目标物体，对所述目标物体进行扫描；

通过激光接收装置接收由目标物体反射回来的激光，对激光飞行时间进行采样，并将采样结果发送至所述可编程逻辑器件；

通过高速旋转电机，产生驱动转矩，进而旋转所述多面镜。

7.根据权利要求6所述的一种基于旋转多面镜的激光雷达控制系统的实现方法，其特征在于，所述根据所述控制器的控制信号以及所述窄脉冲信号，通过所述激光发射装置发射激光脉冲，还包括：

根据所述控制器的控制信号，通过激光驱动控制电路提高所述窄脉冲信号的功率，输出驱动信号至激光发射器；

所述激光发射器根据驱动信号，发射激光；

通过准直镜头将所述激光折射到所述多面镜。