[发明专利]基于多面阵APD阵列的复合模式激光雷达成像系统

权利要求书

1.基于多面阵APD阵列的复合模式激光成像雷达系统，所述成像雷达系统能够实现扫描成像与凝视成像两种工作模式，且两种工作模式既能够独立工作，又能够同步协调工作；其特征是，包括中央处理单元(6)、激光发射系统和回波接收系统；

所述激光发射系统包括激光器模块(1)、第一发射系统(2)、第二发射系统(3)，

第一发射系统(2)包括相位调制器阵列、光纤放大器阵列、准直扩束光路阵列、单向玻璃阵列和光学相控阵阵列；

第二发射系统(3)包括相位调制器(3-1)、光纤放大器(3-2)、准直扩束光路(3-3)、单向玻璃(3-4)和光学相控阵(3-5)；

所述回波接收系统包括第一接收系统(4)和第二接收系统(5)；

所述第一接收系统(4)包括滤光片阵列、双胶合透镜阵列、面阵APD阵列、多组淬火电路和第一距离测量单元；

第二接收系统(5)包括滤光片(5-1)、双胶合透镜(5-2)、面阵APD(5-3)、淬火电路(5-4)和第二距离测量单元(5-5)；

所述中央处理单元(6)向激光器模块(1)发送控制信号，向激光发射系统发送驱动信号；

激光器模块(1)接收到中央处理单元(6)发送的控制信号后发射多束激光，所述多束激光分别经第一发射系统(2)的相位调制器阵列、光纤放大器阵列和准直扩束光路阵列后经单向玻璃阵列进入光学相控阵阵列，所述第一发射系统(2)中的光学相控阵阵列根据接收的驱动信号控制多束激光偏转并对目标区域进行电光扫描；多束激光经过目标区域反射后，再次经过光学相控阵阵列、单向玻璃阵列反射至第一接收系统，多束激光分别经过滤光片阵列和双胶合透镜阵列后汇聚到面阵APD阵列的感光面上，所述面阵APD阵列将接收的多束激光的光信号转换成电信号，经对应的淬火电路后由第一距离测量单元计算目标区域的距离信息，并传递至中央处理单元(6)；所述中央处理单元(6)根据多束激光偏转角度信息以及目标区域的距离信息，获得目标的空间位置坐标，并进行三维图像重构，实现雷达系统扫描成像。

2.根据权利要求1所述的基于多面阵APD阵列的复合模式激光雷达成像系统，其特征在于，在扫描成像后，发现目标区域存在可疑目标时，对可疑目标进行凝视成像，具体过程为：

激光器模块(1)接收到中央处理单元(6)发送的控制信号后发射单束激光，所述单束激光经第二发射系统(3)中的相位调制器(3-1)、光纤放大器(3-2)和准直扩束光路(3-3)后再经单向玻璃(3-4)进入光学相控阵(3-5)，所述激光发射系统中的第二发射系统(3)的光学相控阵(3-5)根据接收的驱动信号控制单束激光偏转并对可疑目标区域进行凝视；单束激光经过可疑目标反射后，再经光学相控阵(3-5)、单向玻璃(3-4)反射至第二接收系统(5)，单向激光依次经过滤光片(5-1)、双胶合透镜(5-2)后，单束激光投射到面阵APD(5-3)的感光面上，所述面阵APD(5-3)将接到激光的光信号转换成电信号，经淬火电路后由第二距离测量单元计算目标区域的距离信息，并传递给中央处理单元(6)；根据单束激光偏转角度信息以及距离信息，获得可疑目标的空间位置坐标，并进行三维图像重构，实现雷达系统凝视成像。

3.根据权利要求2所述的基于多面阵APD阵列的复合模式激光雷达成像系统，其特征在于，控制激光器模块(1)发射多束激光，其中一束激光对可疑目标进行凝视成像的同时，其余多束激光继续进行扫描成像。

4.根据权利要求1所述的基于多面阵APD阵列的复合模式激光雷达成像系统，其特征在于，所述激光器模块包括激光器(1-1)、光隔离器(1-2)、预放大器(1-3)和分束器(1-4)；所述激光器(1-1)输出激光经过光隔离器(1-2)进入预放大器(1-3)，经过预放后的激光由分束器(1-4)分成多路光束。

5.根据权利要求1所述的基于多面阵APD阵列的复合模式激光雷达成像系统，其特征在于，第一接收系统(4)中的面阵APD阵列的各面阵APD采用8X8像元数的APD。

6.根据权利要求1所述的基于多面阵APD阵列的复合模式激光雷达成像系统，其特征在于，第二接收系统5中的面阵APD采用128X128像元数的APD。

7.根据权利要求1所述的基于多面阵APD阵列的复合模式激光雷达成像系统，所述第一距离测量单元和第二距离测量单元采用FPGA实现。