CN100412567C - 一维扫描激光雷达汽车防撞系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一维扫描激光雷达汽车防撞系统，其包括壳体、激光器、偏振分光镜、扩束光学系统、四分之一波片、反射镜、一维扫描振镜、光探测器、放大器、信号处理系统、显示报警系统、制动系统。偏振分光镜、扩束光学系统、四分之一波片、反射镜依次分布在激光器的入射光轴上，偏振分光镜的法线和反射镜的法线正交且与入射光轴成45°夹角，一维扫描振镜的镜面和反射镜的镜面相对，光探测器和偏振分光镜的镜面成45°角。本发明造价低、体积小，易于安装，其扫描频率高，可精确测定障碍物的方位，探测距离远，具有目标识别、测距、测速、智能避障等功能，可以有效地防汽车与各种障碍物之间的碰撞。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光雷达装置，具体地说是一种激光雷达汽车防撞系统。
背景技术
目前可应用于汽车防撞的系统主要有：超声波防撞雷达，其缺点是易受到大气紊流和气涡的影响，此外，其作用距离只能达到几米到十几米。微波、毫米波及激光测距雷达一般仅能测量单一方向的目标，不易进行多目标测量和对障碍物进行精确方位测量，因此不易目标识别，实际防撞效果受到限制。CCD摄像系统技术已经成熟，但不能测量目标的距离，不能全天候工作。激光成像雷达通过二维激光扫描可以显示目标的三维图像、距离、速度，进行目标识别，其缺点是对于激光器、扫描装置要求很高，成像速度慢，图像分辨率差，并且结构复杂，体积大，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种扫描频率高，可以精确测定障碍物的方位，探测距离远，具有目标识别、测距、测速、智能避障等功能，可以有效地防止汽车之间及汽车与各种障碍物之间的碰撞，并且造价低、体积小，易于安装的一维扫描激光雷达汽车防撞系统。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一维扫描激光雷达汽车防撞系统，由壳体、激光器、偏振分光镜、扩束光学系统、四分之一波片、反射镜、一维扫描振镜、光探测器、放大器、信号处理系统、显示报警系统、制动系统组成，其特征是：偏振分光镜、扩束光学系统、四分之一波片、反射镜依次分布在激光器的入射光轴上，偏振分光镜的法线和反射镜的法线正交，且偏振分光镜的法线与入射光轴之间成45°夹角，一维扫描振镜的镜面和反射镜的镜面相对，光探测器和偏振分光镜的镜面之间成45°夹角且在偏振分光镜的反射光轴上。
本发明一维扫描振镜背面中央位置处固定有一个轴套，轴套套在轴杆上，轴杆固定在壳体上，一维扫描振镜的镜面和反射镜的镜面相对，且一维扫描振镜可绕轴杆转动。
本发明由一维激光扫描，扫描频率高，可以精确测定障碍物的方位，单位时间扫描次数多，而激光脉冲重复频率却很低，因此激光器可以实现更高功率输出，探测更远距离，具有目标识别、测距、测速、智能避障等功能，可以有效地防止汽车之间及汽车与各种障碍物之间的碰撞，每次扫描时间短，相对速度测量准确，因此一维激光扫描方式可以更精确测量相对速度。本发明可以作为动态的汽车安全驾驶辅助装置，它通过对自身交通工具的有关动态数据的检测，以及目标动态数据的检测和计算，自动识别和判断，适时预警，自动提醒驾驶员与目标保持安全行驶距离。特别是在驾驶员进行疲劳驾驶时，对其进行适时的提醒。本发明造价低、体积小、轻便、易于安装，具有巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明的光路和电路示意图。
具体实施方式
从图1中可以看出，一维扫描激光雷达汽车防撞系统，包括激光器1、偏振分光镜2、扩束光学系统3、四分之一波片4、反射镜5、一维扫描振镜6、轴套6-1、轴杆6-2、光探测器7、放大器8、信号处理系统9、显示报警系统10、制动系统11等，所述扩束光学系统3由小透镜3-1和大透镜3-2组成。上述组成部件安装于壳体底板12上。其中放大器8和信号处理系统9用导线连接，信号处理系统9、显示报警系统10、制动系统11相互用导线连接，它们的具体组成、结构和连接及其作用属于已有技术，不在详述。
本发明的特点是：偏振分光镜2、扩束光学系统3、四分之一波片4、反射镜5依次分布在激光器1的入射光轴1-1上，偏振分光镜2的法线和反射镜5的法线正交，且偏振分光镜的法线与入射光轴之间成45°夹角，一维扫描振镜6的镜面和反射镜5的镜面相对，且一维扫描振镜6可转动，光探测器7和偏振分光镜2的镜面之间成45°夹角且在偏振分光镜的反射光轴2-1上。
本发明一维扫描振镜6背面中央位置处固定有一个轴套6-1，轴套6-1套在轴杆6-2上可匹配转动，轴杆6-2垂直与壳体底板12且固定在壳体上，一维扫描振镜6的镜面和反射镜5的镜面相对，且一维扫描振镜6可以绕轴杆6-2转动，进行一维扫描。
本发明工作原理是：激光器1发射的平行于纸面方向的偏振且高重复频率的脉冲激光透过偏振分光镜2，经过扩束光学系统3扩束，通过四分之一波片4转变为圆偏振光，由反射镜5反射到高频振动的一维扫描振镜6，一维扫描振镜6绕竖立轴杆6-2转动，反射脉冲激光对目标进行水平扫描，同时目标又把脉冲激光散射回到一维扫描振镜6，反向经过四分之一波片4转变为垂直于纸面方向的偏振光，扩束光学系统3同时作为接收光学系统汇聚目标散射的激光信号，偏振分光镜2反射垂直于纸面方向的目标光信号，由光探测器7接收微弱的目标光信号并转变为目标电信号，放大器8对目标电信号放大后，信号处理系统9根据目标返回信号计算目标的距离、速度、方位，并由显示报警系统10对危险的目标显示、报警，对于特别危险的目标由制动系统10启动紧急刹车或躲避障碍物，防止发生碰撞。光探测器7、放大器8、信号处理系统9、显示报警系统10、制动系统11等属于已有技术，不在详述。
本发明由一维激光扫描，一维激光扫描方式与二维扫描比较可以大幅度提高单位时间扫描次数，扫描频率高，而激光脉冲重复频率却比二维扫描方式低很多，因此激光器可以实现更高功率输出，能探测更远距离，探测距离可达到100m以上，具有目标识别、测距、测速、智能壁障等功能。汽车与前方障碍物的相对速度，可以由在一定时间内与障碍物的距离差计算出来，每次扫描时间越短，相对速度测量越准确，因此一维激光扫描方式可以更精确测量相对速度，一维激光扫描雷达造价低、体积小、轻便、易于安装，可以有效地防止汽车之间及汽车与各种障碍物之间的碰撞，具有巨大的经济效益和社会效益。
Claims (2)
1. 一维扫描激光雷达汽车防撞系统，由壳体、激光器、偏振分光镜、扩束光学系统、四分之一波片、反射镜、一维扫描振镜、光探测器、放大器、信号处理系统、显示报警系统、制动系统组成，其特征是：偏振分光镜、扩束光学系统、四分之一波片、反射镜依次分布在激光器的入射光轴上，偏振分光镜的法线和反射镜的法线正交，且偏振分光镜的法线与入射光轴之间成45°夹角，一维扫描振镜的镜面和反射镜的镜面相对，光探测器和偏振分光镜的镜面之间成45°夹角且在偏振分光镜的反射光轴上。
2. 根据权利要求1所述一维扫描激光雷达汽车防撞系统，其特征是：一维扫描振镜背面中央位置处固定有一个轴套，轴套套在轴杆上，轴杆固定在壳体上，一维扫描振镜的镜面和反射镜的镜面相对，且一维扫描振镜可绕轴杆转动。
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