[发明专利]高速高分辨率激光雷达

说明书

本发明涉及一种高速高分辨率激光雷达，为提供高速高分辨率激光雷达，是单元模块主要由激光面投影编码模块、图像信号采集模块和数据处理模块构成，激光面投影编码模块主要由在密闭外壳内沿光路依次设置的激光器、扩束器、编码图像发生器、傅里叶变换透镜、视场变换输出镜头和密闭外壳的输出窗口及光路中途设置的必要转向棱镜组构成；激光面投影编码模块输出90°‑150°视场宽度的编码图像，图像信号采集模块配合激光面投影编码模块由1‑4个带有滤光片窗口的通用摄像头密闭封装，数据处理模块由数据采集器和算法封装处理单元构成。集成式是2‑4单元共用一个密闭外壳，分散式以单独封装分布式放置。具有高速、高分辨率，高效可靠的优点。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达，特别是涉及一种高速高分辨率激光雷达。

背景技术

目前，激光成像雷达的主流技术，包括机械扫描式、主流技术包括MEMS ( Micro-Electro-Mechanical System)激光雷达、Flash激光雷达和OPA(Optical Phased Array)激光雷达。OPA 及 Flash是纯固态激光雷达技术，MEMS技术方案不属于严格意义上的纯固态激光雷达。

Flash 激光雷达在短时间内同时发射出多束覆盖待测目标及区域的光束，然后通过高灵敏度接收器接收信号来对周围环境进行成像；OPA 方案由数个发光单元组成阵列，各光源的发光时间可控。通过单元的电压调节调制单元波束，由电控元件实现主波束方向的控制完成扫描。该技术的难点在于扫描速度和数据记录速度的控制。描速度取决于所用材料的电子学特性，一般都可达MHz量级。目前，机械式激光雷达通过扫描以及SAR（Synthetic Aperture Radar）实现360度的水平视场全景成像，而半固态和固态式激光雷达只能做到120度的水平视场扫描。

机械扫描式雷达代表专利是美国Velodyne公司2007年 7 月申请了 US 7969558专利，名称「High definition LiDAR System」（高分辨率激光雷达系统）。2011 年 6 月获得美国专利审判和上诉委员会（PTAB）授权。分别在美国、欧洲、中国和世界知识产权组织申请了7件US 7,969,558专利的同族专利。其中，中国的同族发明专利处于“撤回”状态（2019年数据）。

该专利提出了一种基于激光雷达的三维点云测量系统和方法，核心内容是由小型电机驱动最多64个激光束旋转扫描测距构成。Velodyne 公司的产品性能和精度处于国际领先地位， 16 线、32 线、64 线产品被广泛应用在自动驾驶车辆上。该专利涉及的激光雷达的3D点云测量系统，也是3D实时环视激光雷达的基础专利，并被大量的专利引用。

该专利适用于自动驾驶、高级驾驶辅助系统（ADAS）、机器人视觉等领域、无人机、测绘、物联网、工业互联网、智能家居。该专利已经授权给Quanergy、博世、BLICKFELD、LUMINAR、Waymo、Ouster、三星电子、丰田以及禾赛等诸多企业、公司和工厂使用。

国内，华为技术有限公司96线激光雷达，相关专利包括CN112444818A和CN112446270A。其他，速腾、禾赛、北科天绘、流深光电、饮冰、镭神、锐特森等公司专利技术主要以机械扫描式为主，均在不同程度上借鉴学习了US 7969558专利。

Waymo 公司和谷歌公司通过US10699141B2、US10401862B2、US10173673B1、US10095236B1、US10663976B2、US10663975B2、US9983590B2、US10386480B1、US2020/0142036A1、US10641877B2、US2020/0180653A1等专利实现全方位的技术壁垒。