[发明专利]一种基于单波长和单探测器的多线激光雷达及探测方法

权利要求书

1.一种基于单波长和单探测器的多线激光雷达，其特征在于，包括发射端顺次设置的激光器、发射高速光开关和发射透镜，以及接收端顺次设置的探测器、接收高速光开关和接收透镜；

所述发射高速光开关和所述接收高速光开关形成光信号传输的n个通道，使用时所述发射高速光开关和所述接收高速光开关切换至同一通道；其中，所述发射高速光开关对应设有n个输出端口，作为激光雷达的n个次级光发射源；所述接收高速光开关对应设有n个输入端口；

在发射端，所述激光器产生单波长的探测光信号并传输至所述发射高速光开关，根据当前切换的通道从所述发射高速光开关的对应输出端口输出，最终经所述发射透镜后准直输出，以便进行空间扫描探测；

在接收端，回波信号经所述接收透镜后传输至所述接收高速光开关，根据当前切换的通道从所述接收高速光开关的对应输入端口传输至其输出端口，最终由所述探测器探测接收。

2.如权利要求1所述的基于单波长和单探测器的多线激光雷达，其特征在于，还包括同步控制电路模块，所述同步控制电路模块分别与所述发射高速光开关和所述接收高速光开关连接，以便控制所述发射高速光开关和所述接收高速光开关切换至同一通道完成传输。

3.如权利要求1所述的基于单波长和单探测器的多线激光雷达，其特征在于，所述发射高速光开关和所述发射透镜之间还设有发射插针阵列，以便通过发射插针将探测光信号传输至所述发射透镜；

所述接收高速光开关和所述接收透镜之间还设有接收插针阵列，以便通过接收插针将回波信号传输至所述接收高速光开关；

其中，所述发射插针阵列中发射插针的数量与所述接收插针阵列中接收插针的数量一致。

4.如权利要求3所述的基于单波长和单探测器的多线激光雷达，其特征在于，所述发射插针阵列采用一维封装形式或二维封装形式；

当采用一维封装形式时，所述发射插针阵列中的多个发射插针呈一维方向排列，且整体安装在旋转平台上；其中，所述发射插针阵列发出一列光信号，通过所述旋转平台的旋转来实现二维平面的角度扫描探测；

当采用二维封装形式时，所述发射插针阵列中的多个发射插针呈二维平面排列，通过自身发出多列光信号实现二维平面的角度扫描探测。

5.如权利要求1-4任一所述的基于单波长和单探测器的多线激光雷达，其特征在于，所述激光器具体为光纤激光器，所述光纤激光器直接通过光纤与所述发射高速光开关的输入端口相连接。

6.如权利要求1-4任一所述的基于单波长和单探测器的多线激光雷达，其特征在于，所述激光器具体为半导体激光器，所述半导体激光器依次通过光学耦合系统和光纤与所述发射高速光开关的输入端口相连接；

其中，所述光学耦合系统包括两个透镜，以便将所述半导体激光器的光能量先进行准直，再耦合进光纤，最终传输至所述发射高速光开关。

7.一种基于单波长和单探测器的探测方法，其特征在于，包括：

通过同步控制电路模块将发射高速光开关和接收高速光开关同时切换至通道i，并利用激光器发出一个单波长的探测光信号；

探测光信号通过所述发射高速光开关中对应通道i的输出端口输出，最终经所述发射透镜后准直输出，以便进行空间扫描探测；

回波信号经接收透镜接收后，通过所述接收高速光开关中对应通道i的输入端口传输至其输出端口，最终传输至探测器；

当所述探测器接收到回波信号后，将发射高速光开关和接收高速光开关同时切换至下一通道i+1，并利用激光器发出下一个探测光信号。

8.如权利要求7所述的基于单波长和单探测器的探测方法，其特征在于，如果所述探测器未接收到回波信号，则进一步判断探测光信号的飞行时间是否已经超过重复频率对应的时间周期；

如果没有超过则继续等待；如果已超过则将发射高速光开关和接收高速光开关同时切换至下一通道i+1，并利用激光器发出下一个探测光信号；

其中，当当前通道数大于所述发射高速光开关的最大通道数n时，激光雷达开始下一个周期的探测工作。