[发明专利]垂直扩散式单光束全方位激光雷达

说明书

本发明公开了一种垂直扩散式单光束全方位激光雷达，包括：基座、激光发射元件、激光扫描组件、激光反射组件和激光探测元件；激光发射元件设置于基座上；激光扫描组件设置于激光发射元件的上方；激光反射组件设置于激光发射元件和激光扫描组件之间；激光探测元件设置于基座上且位于激光反射组件的下方；激光扫描组件包含：第一驱动电机、支架、连接架、凸面反射镜体和凸面反射镜；凸面反射镜用于将激光发射元件发射的激光水平反射至垂直扩散式单光束全方位激光雷达的外部以形成不间断的桶状激光柱。本方案的垂直扩散式单光束全方位激光雷达可在垂直方向上对四周进行连续检测，结构稳定，成本低，且能够隐藏于车体内部。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体涉及垂直扩散式单光束全方位激光雷达。

背景技术

激光雷达LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称。用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物。由发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测与外差探测。

现有技术虽有旋转式激光雷达，一般采用光学振镜将激光束分成几束发出去，形成多路发射激光。但旋转式垂直发散型激光雷达分为两种情况：1、假如每一路采用不同波长激光发射需要多个发射元器件，它就没有起到节省元器件的作用；2、假如采用一个发射元器件发射同一光源，即所有路的光束采用同一波长，那么在接收的物体的反射激光的回波中还是分不出探测激光在目标反射点的位置，也就是其高度数值，而且叉开的光束之间的空档在远处会形成盲区，导致检测不准确。此外现有技术也存在多线束旋转式激光雷达，但成本甚高。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对以上的现有的激光雷达对检测目标在垂直维度上检测不够完善的技术问题，本发明提供了垂直扩散式单光束全方位激光雷达，它采用特殊设计凸面反射镜使出射光沿垂直方向发生扩散性发射，在远处形成对目标在垂直方向上的检测，其优点是成本低，可以节省多个发射激光管的部件成本，并且光线垂直扩散光学展开，使得激光在垂直方向上是连续性的，形成不间断的桶状激光柱，检测更加精确。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种垂直扩散式单光束全方位激光雷达，包括：基座、激光发射元件、激光扫描组件、激光反射组件和激光探测元件；激光发射元件设置于基座上且用于发射激光束；激光扫描组件设置于激光发射元件的上方用于将激光发射元件发射的激光水平反射至垂直扩散式单光束全方位激光雷达的外部以探测其周围的物体；激光反射组件设置于激光发射元件和激光扫描组件之间以将激光发射元件发射的激光导向至激光扫描组件；激光探测元件设置于基座上且位于激光反射组件的下方以用于接收从激光扫描组件反射回来的激光；激光扫描组件包含：第一驱动电机、支架、连接架、凸面反射镜体和凸面反射镜；第一驱动电机固定至支架；连接架连接至第一驱动电机的电机轴；凸面反射镜倾斜设置于凸面反射镜体；凸面反射镜体连接至连接架；凸面反射镜用于将激光发射元件发射的激光水平反射至垂直扩散式单光束全方位激光雷达的外部以形成不间断的桶状激光柱。

进一步地，激光反射组件包含斜置且相互平行的第一反射镜和第二反射镜；第一反射镜设于激光发射元件的正上方；第二反射镜位于凸面反射镜的正下方；激光探测元件位于第二反射镜的下方；激光发射元件发射的激光依次经过第一反射镜、第二反射镜和凸面反射镜发射至垂直扩散式单光束全方位激光雷达的外部的物体，物体反射的激光再经过凸面反射镜和第二反射镜到达激光探测元件以实现物体检测反馈。