本发明涉及激光雷达,尤其涉及一种激光雷达。
背景技术:
1、激光三维成像的本质是并行激光测距,根据直接或间接获取激光发射信号与回波信号之间的时间差得到目标的距离图像。扫描式激光雷达由单点激光相干或非相干测距系统配以光束扫描装置构成,是目前发展相对成熟的三维成像激光雷达技术。扫描式激光雷达要求实现每个点的快速测距,光束扫描装置控制雷达光轴指向不同方向,依次测量目标上各点的距离,同时记录光束指向的方位-俯仰角,这样就可以得到目标的距离-角度-角度图像。
2、为无人驾驶车辆提供必要3d点云数据的车载激光雷达通常要求拥有360°的水平视场角和一定角度的垂直视场角。扫描式激光雷达通过电机驱动镜面转动,并利用几何光学的原理实现光束的偏转,具有大扫描视场和高扫描效率,是近些年最常见、应用最广泛、最成熟的车载激光雷达。“机械旋转+线阵收发排列”是这种扫描方式的典型代表:在水平方向采用机械旋转,获得360°视场;在垂直方向通过激光收发模块的线阵排列,与之匹配的并行探测模块,形成在线阵排列方向垂直的平面内的多线扫描,各个扫描线束之间存在特定的夹角,从而实现线排列方向一定程度的均匀或非均匀角度覆盖。这种扫描方式可以减少一个维度的运动量,仅需沿一个维度扫描即可获取目标的距离图像,大幅提高了系统的扫描效率。但是这种方案要求在扫描式激光雷达的上仓结构中,高频激光发射源在垂直方向密集阵列排布,并将各通道发射和接收光学模块精密对准,不同测距通道之间的串扰使装配安装精度要求相当高,扫描式激光雷达整体尺寸大、转动惯量大、功耗大、成本高,对散热和工艺等的要求也很高。
技术实现思路
1、本发明提供了一种激光雷达,解决了扫描式激光雷达整体尺寸大、转动惯量大、功耗大、成本高等问题。
2、本发明实施例提供一种激光雷达,所述激光雷达包括相对设置的上仓和下仓、连接所述上仓和下仓并位于所述上仓和下仓之间的衔接颈以及连通所述下仓、所述衔接颈、所述上仓的光路;所述下仓内设有激光收发组件,所述上仓内设有反射组件,所述反射组件包括反射件和自转控制器;所述上仓还设有窗口;所述激光雷达还包括控制组件,所述控制组件包括转台控制器和转台,所述转台控制器固定于所述下仓内,所述转台的一端连接于所述转台控制器,另一端伸入所述上仓用于安装所述反射件;所述转台控制器控制所述转台绕着第一轴线旋转,所述自转控制器用于驱动所述反射件在所述转台上绕着与所述第一轴线方向不同的第二轴线翻转,以使绕着所述第一轴线旋转的反射件同时还绕着所述第二轴线翻转;所述激光收发组件用于发射位于同一平面内的若干激光光束,其中,所述若干激光光束沿着所述光路射入所述上仓的反射件,所述若干激光光束经过所述反射件反射后从所述窗口射出;所述若干激光光束射出后经由物体反射形成的若干回波光束通过所述窗口返回所述反射件,所述若干回波光束经过所述反射件反射后沿着所述光路返回至所述激光收发组件并被所述激光收发组件接收。
3、上述激光雷达,当激光光束入射至反射件时,反射件通过绕第一轴线旋转的同时绕第二轴线翻转,对激光光束沿第一轴线和沿第二轴线进行反射,从而实现多线扫描。若反射件绕第一轴线进行360°旋转的同时绕第二轴线进行360°翻转,就能够实现360°的周向扫描,从而形成360°的点云阵列。激光雷达的整体结构突破了传统的多线激光雷达配置的约束,能够适用于包括非相干和相干等不同体制的激光雷达,转动惯量小,结构简单,可靠性高,易于集成小型化,在车载激光雷达领域具有良好的发展前景。
1.一种激光雷达,其特征在于,所述激光雷达包括相对设置的上仓和下仓、连接所述上仓和下仓并位于所述上仓和下仓之间的衔接颈以及连通所述下仓、所述衔接颈、所述上仓的光路;所述下仓内设有激光收发组件,所述上仓内设有反射组件,所述反射组件包括反射件和自转控制器;所述上仓还设有窗口;所述激光雷达还包括控制组件,所述控制组件包括转台控制器和转台,所述转台控制器固定于所述下仓内,所述转台的一端连接于所述转台控制器,另一端伸入所述上仓用于安装所述反射件;所述转台控制器控制所述转台绕着第一轴线旋转,所述自转控制器用于驱动所述反射件在所述转台上绕着与所述第一轴线方向不同的第二轴线翻转,以使绕着所述第一轴线旋转的反射件同时还绕着所述第二轴线翻转;所述激光收发组件用于发射位于同一平面内的若干激光光束,其中,所述若干激光光束沿着所述光路射入所述上仓的反射件,所述若干激光光束经过所述反射件反射后从所述窗口射出;所述若干激光光束射出后经由物体反射形成的若干回波光束通过所述窗口返回所述反射件,所述若干回波光束经过所述反射件反射后沿着所述光路返回至所述激光收发组件并被所述激光收发组件接收。
2.如权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述窗口为环形窗口。
3.如权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述上仓、所述下仓以及所述衔接颈均呈圆柱体状,且所述上仓、所述下仓以及所述衔接颈的中心轴线均位于同一直线上。
4.如权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述激光雷达还包括供电组件和通讯组件,所述供电组件和所述通讯组件设置于所述衔接颈。
5.如权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述反射组件还包括消像旋组件和齿轮传动系统,所述消像旋组件设置于所述激光收发组件和所述反射件之间的光路上;所述齿轮传动系统分别与所述反射件、所述消像旋组件连接,所述齿轮传动系统用于带动所述消像旋组件绕所述第一轴线旋转。
6.如权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述反射件为棱柱体或者棱锥体,所述第二轴线为所述反射件的轴线,所述反射件包括若干反射面,所述若干反射面围绕所述第二轴线相邻设置。
7.如权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述激光收发组件包括激光发射器、分束器和多通道光学环形器,所述多通道光学环形器包括第一多通道光纤准直器、第二多通道光纤准直器、若干分光片和若干波片,所述第一多通道光纤准直器的通道数和所述第二多通道光纤准直器的通道数相同。
8.如权利要求7所述的激光雷达,其特征在于,所述第一多通道光纤准直器和所述第二多通道光纤准直器均为三通道光纤准直器,所述多通道光学环形器包括一个偏振分光片、两个半波片以及一个四分之一波片,所述四分之一波片、所述偏振分光片、一个所述半波片以及所述第一多通道光纤准直器沿所述第一轴线依次设置,所述偏振分光片、另一个所述半波片以及所述第二多通道光纤准直器沿垂直所述第一轴线的方向依次设置。
9.如权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述转台包括转轴和转盘,所述转轴分别连接所述转台控制器和所述转盘,所述转轴呈中空圆柱体状,所述第一轴线为所述转轴的中轴线,所述反射组件设置于所述转盘远离所述转台控制器的一侧。
10.如权利要求7所述的激光雷达,其特征在于,所述激光雷达还包括处理组件,所述处理组件包括依次连接的多通道光混频器、多通道光探测器以及数字信号采集处理单元,所述多通道光混频器包括接收端和输出端,所述接收端分别与所述分束器、所述第二多通道光纤准直器连接,所述输出端与所述多通道光探测器连接。
