[实用新型]一种多线激光雷达

说明书

本实用新型提供一种多线激光雷达，包括发射单元、探测单元、扫描单元和测量单元。发射单元包括激光发射器、光纤耦合器和准直镜；扫描单元包括转镜、电机和编码器；探测单元包括会聚镜和探测器；测量单元由电路模块组成。

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种多线激光雷达。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。具有精准度高、作业速度快和效率高等优势，是汽车自动驾驶、机器人定位导航、空间环境测绘、安保安防等领域必不可少的核心传感器。但是，目前市面上主流的激光雷达产品存在成本高、探测精度低、抗干扰性弱等问题。

发明内容

基于此，本实用新型要解决的问题是提供一种成本低、探测精度高、抗干扰性强的多线激光雷达。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种多线激光雷达，包括发射单元、探测单元、扫描单元和测量单元。发射单元包括激光发射器、光纤耦合器和准直镜；扫描单元包括转镜、电机和编码器；探测单元包括会聚镜和探测器；测量单元由电路模块组成。

激光发射器通过光纤连接至光纤耦合器，光纤耦合器将激光发射器发射出的激光整形后由准直镜射出。

进一步地，激光发射器激光发射器的数量为多个，其发射出的激光波长位于0.8μm～2.5μm区域，采用多个激光发射器能够增加多线激光雷达装置发射出的激光的线束数量，提高探测精度；较短的波长能够提供较强的穿透力，在透光性差的场景下依然能够有效使用。

进一步地，可采用分叉光纤对激光进行传导，降低了激光传导过程中的光学损耗，压缩了光束发散角，增加了激光雷达的测量距离，压缩了激光发射器的成本。

进一步地，光纤末端的切割角度为0.1°～0.5°，可有效提高光纤末端的指向一致性，降低光纤末端的偏心和激光光束质量退化量。

进一步地，光纤耦合器能够将激光发射器发射出的不规则光束整形为圆形轮廓的平顶光束，整形后的平顶光束是的光束能量分布更均匀和集中，有利于提高激光雷达的探测距离。

转镜由多个反射镜构成，转镜与电机的旋转轴相连接，经电机驱动而旋转。

进一步地，反射镜为镀铝反射镜，反射镜的数量为六面，转镜的横截面为六边形，采用镀铝反射镜具有抗氧化、无针孔、光洁度好、高反射率等优势，经光纤耦合器整形后的激光束照射至反射镜表面后，反射镜旋转带动反射光线移动，从而形成扫描信号。

进一步地，反射镜与旋转轴之间的夹角：-9°≤α≤9°，且反射镜与旋转轴之间的夹角均不相同，通过不同的反射镜与旋转轴之间夹角的布置，使得转镜在垂直方向上将一束反射光线转化为六束不同的反射光线，从而增大了激光雷达的扫描面积。

编码器包括发射光源、码盘、指示光栅、光电接收器和壳体，光源与壳体相连接固定在码盘下侧；码盘与电机的旋转轴相连接，经电机驱动而旋转；指示光栅与壳体相连接固定在码盘上侧，码盘与指示光栅之间保持相对运动；光电接收器固定在指示光栅的上侧。编码器能够实现实时输出位置编码与转镜角度的对应关系，从而实现了对转镜的旋转角度的定位与测量。

会聚镜将接收到的激光回波会聚到所述探测器上，采用会聚镜能够有效的减少探测器的数量，降低了激光雷达生产成本。

探测器将会聚镜接收到的激光回波进行处理，转化为电信号输入。

进一步地，探测器为APD探测器，采用一个APD探测器可以接收5路激光，由于激光雷达的主要成本是在APD探测器上，采用本方案可以有效减少APD探测器的使用，降低了激光雷达生产成本。

进一步地，探测单元还包括跨阻放大器，用于对接收到的电信号进行处理。