[发明专利]实现变扫描视场及变扫描密度激光雷达的方法及装置

说明书

本发明涉及一种实现变扫描视场及变扫描密度激光雷达的方法及装置，属于激光测量领域。本发明的方法首先对于目标区域，进行大视场大光斑尺寸扫描，获得视场内疑似目标的位置信息，然后控制变焦液体透镜进行变焦，调整光斑间距，同时控制两个扫描振镜对预定的区域进行小范围扫描，减小扫描振镜的步进角度，提高对小范围区域的扫描点密度，从而实现对疑似目标的高分辨率信息获取。一种实现变扫描视场及变扫描密度激光雷达的方法及装置可以兼顾大视场预警与对目标的高分辨率探测。

技术领域

本发明涉及一种实现变扫描视场及变扫描密度激光雷达的方法及装置，属于激光测量领域。

背景技术

激光雷达使用激光作为信号源，激光被物体反射后，通过接收系统采集回波信号，并与初始信号相比较，得到光信号的时间或相位的变化量，从而获得被测物体距离的精确信息。由于激光具有重复频率高、激光光斑小、能量集中、指向性好等优点。使得激光雷达可以实现对被测物体的远距离、高精度测量。当前，激光雷达在航空航天、遥感探测、测量和智能驾驶等领域都有广泛的应用。

激光雷达在应用中，往往需要兼顾大视场与高分辨率。同时，对于采用二维振镜进行扫描的激光雷达系统中，还存在扫描位置的畸变。因此，对于大视场，需要快速进行扫描，获得疑似目标的位置，同时校正扫描位置的畸变。对于小视场扫描，需要提高扫描密度，获得目标的高精度信息。因此，在进行扫描的过程中，对于大视场需要大扫描光斑尺寸和大步进角进行扫描，而对于小视场，需要小光斑尺寸和小步进角度。这就需要发射光斑在不同扫描视场下，需要进行缩放，来改变扫描光斑尺寸的大小。

发明内容

本发明的目的在于克服传统激光雷达无法兼顾大视场与高分辨率，同时在大范围扫描时还存在扫描位置畸变等问题，提供一种实现变扫描视场及变扫描密度激光雷达的方法及装置该方法首先对于目标区域，进行大视场大光斑尺寸扫描，获得视场内疑似目标的位置信息，然后控制变焦液体透镜进行变焦，调整光斑间距及光斑直径，同时控制两个振镜对预定的区域进行小范围扫描，减小扫描振镜扫描的步进角度，提高对小范围区域的扫描点密度，从而实现对疑似目标的高分辨率信息获取。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

实现变扫描视场及变扫描密度激光雷达的方法，包括如下步骤：

步骤一、采用基于变焦液体透镜的激光雷达进行大视场扫描；

步骤二、判断扫描点是否为边缘点；若扫描点为边缘点，则以激光点间距为e的n×n面阵激光光斑，扫描步进角为Δθ，进行扫描。

若扫描点为非边缘点，则首先计算当前扫描点距离边缘点的位置畸变值。

第i行第j列的扫描点位置坐标S_km通过下式计算得到：

其中，θ_i、θ_j为第i行第j列扫描时扫描振镜在行、列方向的扫描角度，H为两扫描振镜在垂直方向上的间距，l为扫描振镜到扫描区域的距离，p_km为n×n面阵激光光斑中第k行第m列个光斑的位置坐标。p_km的值由下式计算得到：

边缘扫描点的位置坐标S₁₁由公式(3)计算得到

其中，θ₁为第1行扫描时扫描振镜在行方向的扫描角度，θ_j为第一行第j列扫描时扫描振镜在列方向的扫描角度。P₁₁的值由下式计算得到：

第i行第j列扫描点相对于第1行第j列在行方向的位置畸变由公式(5)计算得到