[实用新型]一种基于二维DOE元件的激光雷达

说明书

本实用新型公开了一种基于二维DOE元件的激光雷达，该激光雷达包括：激光发射单元，用于发射准直脉冲光；二维DOE元件，设置在激光发射单元的发射端，用于将激光发射单元发出的准直脉冲光的波前位相进行调制，将准直脉冲光在水平和垂直方向上分成M×N束的面阵列照明光束；激光回波信号接收单元，内置面阵列信号探测器，用于接收面阵列照明光束照射目标后反射的激光信号；信号控制单元，与激光发射单元和激光回波信号接收单元相连，用于控制激光发射单元和激光回波信号接收单元；信号处理单元，与激光回波信号接收单元相连，用于接收和处理激光回波信号接收单元接收到的激光信号。本实用新型采用单激光器结构，具有低成本、高灵敏度的特点。

技术领域

本实用新型是一种激光雷达,特别涉及一种基于二维DOE元件的激光雷达，属于激光探测技术领域。

背景技术

激光雷达(Lidar)是传统雷达与激光技术相结合的产物。以微波雷达原理为基础，将激光束作为新的探测信号，充分发挥了激光亮度高，具有良好的方向性、单色性和相干性的特点，使激光雷达具备了频率快、峰值功率高、波长范围广、体积小等技术优势。激光雷达系统结合全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)，可以快速、准确地获取测量点的高精度三维坐标数据，建立数字线划地图、数字正射影像图、数字高程模型等，在各个领域得到广泛应用，已成为当今科学研究、理论创新的热点，倍受关注。但不论是车载还是船载甚至是机载的激光雷达，其原理都是将三维激光扫描仪加上POS系统装载车上。目的就是为了能在更长，更远的范围内建立DTM模型。

目前来看，车载激光雷达领域，以老牌企业Velodyne技术最为成熟，产品种类最为丰富。此外，像国外的Waymo、Quanergy以及速腾聚创、巨星科技、镭神智能等自主品牌，也在积极布局，开发新技术、新产品，共同推动车载激光雷达进入小型化、低成本化时代。用于自主驾驶的车载激光雷达，由最早的单线测距逐渐向多线测距发展，由二维扫描向三维扫描发展，测量精度越来越高，反应时间越来越短，可靠性和稳定性也越来越高。

在先技术之一(参见“新体制成像激光雷达发展评述”倪树新，激光与红外，2006.36(Z1):732-736)，MIT Lincoln lab从2002年开始研发非扫描型3D成像激光雷达，该系统的发射机采用LD泵浦被动调Q的Nd:YAG激光器，使用APD阵列作为探测器，距离分辨率为0.15m，该系统具有很高的灵敏度，探测距离较远，能够对隐藏的军事目标成像处理。

在先技术之二(参见“大口径合成孔径激光成像雷达演示样机及其实验室验证”刘立人，周煜，职亚楠等人，光学学报，31(9)：0900112-1-5，2011)中科院上海光机所研制出一种模拟探测距离为50km的φ300mm口径的合成孔径激光成像雷达(Synthetic ApertureLidar,SAL)演示样机。该演示样机能够在14米传输距离上实现动态二维SAL成像，测试成像分辨率值优于1.4mm(方位向)(距离向)。这是国内第一次报道大尺度SAL图像的动态输出。

在先技术之三(参见“Intergration of a Terrestrial Laser Scanner withGPS采用GPS的陆地激光扫描集成技术”，Talaya J,Alamus R and Bosch E,et al.,IMUOrientation Sensors,ISPRS 2004,July 12～23,Istanbul Turkey)利用德国SICK公司生产的LMS200系列激光测距设备实现高质量的自主驾驶，其激光雷达其为单线测距雷达，基于飞行时间的测量，运用非接触式测量原理，通过计算激光返回时间计算距离值，它可在180度的范围内以5度的间隔进行快速扫描采样，并将采样结果发送到处理器。