[实用新型]一种激光雷达扫描成像系统

说明书

本实用新型提供了一种激光雷达扫描成像系统，其中包括，发射模块、接收模块、数据采集模块、主控模块、数据传输模块，所述发射模块包括激光器、反射镜，接收模块包括接收光学镜头和焦平面阵列探测器，所述反射镜可在正交的两个维度上调节角度。本实用新型的方法具有扫描型激光雷达和泛光照明型激光雷达的优点，在旁轴体系下，发射光学无需承担反射光接收的功能，因此可采用小尺寸、轻量化的振镜进行扫描，由于采用焦平面上阵列排布的探测器单元对视场进行分割，每个探测器单元对应的视场角小，从而有效降低了背景光干扰，采用该方法可以实现轻量化、高帧率、远距离的成像雷达系统。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达扫描成像系统。

背景技术

激光雷达是一种空间信息主动探测手段，其基本工作原理与传统雷达类似：激光雷达向探测目标发射激光，然后由接收器收集被目标反射的光信号，通过测量发射信号的往返时间来确定目标的距离，由于激光具有的高相干性、方向性、单色性等优点，激光雷达系统能够实现远距离、高精度的测距功能。将单点测距的激光雷达通过扫描或多元阵列探测的形式扩展到二维，可构建具有成像能力的激光雷达，从而能获取更丰富的区域距离信息，目前成像激光雷达已经在自动驾驶、建筑物三维建模、地形测绘、交会对接等诸多场合得到应用

成像激光雷达采用的技术方案通常分为扫描型或Flash型，前者采用二维摆镜对单点或多点激光测距系统的视野范围进行扩充，由于传统采用的机械摆镜重量、体积和驱动功率较大，难以构建轻量化、高帧率的成像激光雷达，而Flash型激光雷达发射扩束后的激光同时照明整个视场，并采用焦平面探测器一次性接收所有返回光并同步提取二维距离信息，可达到较高的帧率，但目前该方案在海量通道数据读出处理和大功率泛光照明等方面的技术成熟度不高，短期内难以得到应用。

近年来兴起的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，以下简称MEMS)激光雷达，在构建轻量化成像激光雷达上具有很大的潜力。该类激光雷达主要特点是采用MEMS微振镜代替机械镜作为扫描机构，在体积、功耗和集成性上都有很大优势，且MEMS微振镜的摆动频率较高，在帧率上也有出色的表现。但由于MEMS微振镜的镜面尺寸仅仅为数毫米，作为接收光学组件时口径有限，严重限制探测距离。为避开该缺点，一般采用旁轴光学系统，即MEMS微振镜只作为发射激光扫描用途，由相对MEMS微振镜而言口径较大且视场能覆盖发射激光扫描角度的光学镜头接收回波光。但该方法引入了新的问题：由于需要覆盖全部成像视野，接收光学系统的接收视场角大，导致接收到的背景光光强大大增强，严重降低了信噪比，为有效探测信号，只能采取提高发射激光功率、压缩视场角或缩短探测距离等补救措施，从而限制了MEMS型激光雷达的性能指标和应用范围。

因此需要设计出一种全新的装置和方法来解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达扫描成像系统，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供一种激光雷达扫描成像系统，包括，发射模块、接收模块、数据采集模块、主控模块、数据传输模块，所述发射模块包括激光器、反射镜，接收模块包括接收光学镜头和焦平面阵列探测器，所述反射镜可在正交的两个维度上调节角度。

作为本发明的进一步改进，所述发射模块还包括触发电路、光束准直器。

作为本发明的进一步改进，所述数据采集模块包括信号调理模块和模数转化电路。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块包括用以为发射模块提供触发信号、对角度可调的反射镜进行驱动和反馈角度采集、对采样模块的输出信号进行测距信息提取的逻辑器件。

作为本发明的进一步改进，所述焦平面阵列探测器为在焦平面上放置的二维阵列排布的探测单元。