[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

说明书

本发明公开了一种基于单波长和单探测器的多线激光雷达及探测方法，激光雷达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；发射高速光开关和接收高速光开关形成n个通道，使用时切换至同一通道；激光器产生探测光信号并传输至发射高速光开关，根据当前切换的通道从发射高速光开关的对应输出端口输出；回波信号传输至接收高速光开关后，根据当前切换的通道从接收高速光开关的对应输入端口传输至其输出端口，最终由探测器探测接收。本方案去除复杂的激光器阵列和探测器阵列，成本较低、组装工艺简单、生产效率高，避免了密集光源发热量较大的问题。

技术领域

本发明属于激光探测技术领域，更具体地，涉及一种基于单波长和单探测器的多线激光雷达及探测方法。

背景技术

根据扫描线数的区别，激光雷达可以分为单线激光雷达和多线激光雷达。其中，单线激光雷达只有一个探测光源出射，通过扫描机构的旋转实现光束在二维平面的扫描探测。单线激光雷达只能扫描二维平面内的点云数据，使用时存在不少的应用限制；如果想探测三维空间的点云数据，需要匹配增加另外一个维度的旋转机构，但此种三维点云探测的技术方案不能满足实时探测的要求，只能应用在静态目标的探测应用领域。基于上述原因，业界推出了多线激光雷达，将多个探测光源集合在一起，按照时序控制依次发光探测；并同时在旋转机构上旋转，实现实时的点云数据探测。

目前的多线激光雷达，通常采用的是激光器阵列和探测器阵列组合实现的技术方案，通过时序控制每个激光器依次发光，再由对应的探测器进行脉冲信号的回波探测，实现多线激光雷达。然而，此种技术方案的劣势是激光器阵列和探测器阵列的数量过多，成本较为昂贵，且组装工艺复杂，生产效率低；同时，密集的光源封装阵列发热量比较大，对雷达整体散热的要求也比较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于单波长和单探测器的多线激光雷达及其探测方法，其目的在于通过在发射端和接收端设置高速光开关，采用单波长和单探测器实现多线激光雷达，由此解决传统采用激光器阵列和探测器阵列存在的成本高、组装复杂、发热量大等技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于单波长和单探测器的多线激光雷达，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述发射插针阵列采用一维封装形式，具体如下：