[发明专利]激光雷达系统、车辆以及激光雷达探测方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达系统、一种具有该激光雷达系统的车辆以及一种激光雷达探测方法。该激光雷达系统包括用于发射激光光束的发射模块、用于对激光光束进行二维扫描的扫描模块以及具有线阵APD的接收模块，其中，经目标物反射回来的光汇聚到线阵APD上。通过本发明能够有效避免杂光并且通过使用线阵APD能够简化装调过程，降低成本。

技术领域

本发明涉及激光扫描探测领域，特别是涉及一种激光雷达系统、一种具有该激光雷达系统的车辆以及一种激光雷达探测方法。

背景技术

激光雷达系统是激光技术与雷达技术相结合的产物。激光雷达以激光作介质，发射到目标物上，目标物产生漫反射，反射回来的激光(包含幅值、相位等物理信息)被探测器所接受，从而获取目标物的距离、方位等信息，实现对周围环境的三维探测。激光雷达具有主动探测、抗干扰能力强、探测精度高、全天时工作等优点，广泛应用于自动驾驶领域。

目前常见的机械旋转式激光雷达利用多个发射激光器与多个接收探测器实现多线扫描，通过旋转平台实现水平视场360°的扫描，但是扫描帧率低且系统结构复杂，需要单独调试激光器与探测器，装配周期长、成本高昂，限制了激光雷达的发展。因此，为了降低激光雷达的成本和体积，作为传统机械式激光雷达的革新者，MEMS激光雷达受到了越来越广泛的关注，特别是在自动驾驶领域。目前的MEMS激光雷达大多采用共光路光学系统，存在杂光问题，而且MEME微镜口径通常较小，影响测距性能。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够避免现有技术中的至少部分缺点的解决方案。

本发明第一方面提供了一种激光雷达系统，该激光雷达系统包括发射模块、第一扫描模块、第二扫描模块以及接收模块。发射模块设置用于发射激光光束。第一扫描模块设置用于对激光光束进行一维扫描。第二扫描模块设置用于对从第一扫描模块出射的光束进行一维扫描并投射到目标物上，第二扫描模块与第一扫描模块的扫描方向垂直并结合形成二维扫描。接收模块包括线阵APD(雪崩光电二极管)，经目标物反射回来的光束汇聚到线阵APD上，以产生探测信号。

由此，相比于由多个激光器/单点APD配对组合而成的常规机械式激光雷达，例如以16线机械式激光雷达为例，需要对16颗激光器与16颗APD进行一一对应装调，过程复杂，耗时长，本发明通过采用发射模块(例如激光器)匹配线阵APD的方式，使得装调单元少，因此过程简单，耗时短。也就是说，本发明通过采用线阵APD能够解决机械式装调困难和成本高昂的问题。

优选地，所述激光雷达系统具有收发非共光路，即激光雷达的投射光线与目标物的反射光线不在同一光路。例如，在本发明的一些实施例中，第二扫描模块包括第一工作部分和第二工作部分，其中，第一工作部分用于对从第一扫描模块出射的光束进行导向，而第二工作部分用于接收经目标物反射回来的光束。通过该第二扫描模块构成的非共光路方案，能够有效地减少杂光的影响。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述激光雷达系统还可以包括反射镜，该反射镜设置用于接收经第二扫描模块反射回来的光束，例如接收经第二扫描模块的第二工作部分反射回来的光束，经反射镜反射回来的光束然后汇聚到线阵APD上。由此，相对于常规的由于扫描器件口径小而限制测距能力的点扫描激光雷达，在这些实施例中，通过上述具有第一工作部分和第二工作部分的大口径第二扫描模块与反射镜的配合作用，能够实现大的接收口径，接收回波能量多，测距远。此外，相对于采用面阵APD的常规设计，在这些实施例中，通过上述方式采用线阵APD与反射镜配合，能够较大程度地降低成本。

在本发明的一些实施例中，发射模块可以包括单个激光器或者多个激光器，用来发射激光脉冲或者激光光束。例如，在帧率需求较低的情况下，可以使用单个激光器，以降低成本；而在帧率需要较高的情况下，可以适当增加激光器的数量，以满足帧率需求。备选地，发射模块可以是多通道激光器。