CN106019302A - 一种单线扫描式激光雷达 - Google Patents

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    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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Abstract

本发明公开了一种单线扫描式激光雷达，包括控制电路、电机、计时器、反光镜、辅助光发射器、激光发射器、调制器、检光器、档位器和对外接口。本发明运行稳定，探测测量周边障碍物距离广，探测的角度精度高，能准确测得周围的障碍物距离和角度，能够为使用者在2D环境建模和3D环境建模提供有效可靠的数据；本发明成本低，使用方便，安全可靠，可以用于军事、汽车、机器人和航海等领域，也能为雷达制造业提高经济收益，提高与国外激光雷达抗衡的能力。

Description

一种单线扫描式激光雷达
技术领域
本发明主要涉及光电探测领域，具体涉及一种单线扫描式激光雷达。
背景技术
激光雷达关键是技术一直被欧美国家垄断，价格昂贵，我国研制激光雷达起步较晚，技术尚不成熟。而激光雷达在军事、汽车、机器人和航海等领域的需求量日渐增多。因此，自主研发一种精度高，安全可靠，使用范围广，成本较低的激光雷达显得尤为关键。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，降低激光雷达生产成本，提供一种一种单线扫描式激光雷达。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：包括控制电路、电机、计时器、反光镜、辅助光发射器、激光发射器、调制器、检光器、档位器和对外接口；所述电机的输出轴与检光器、反光镜机械连接，电机带动反光镜和检光器一起转动，反光镜呈45°倾斜设置，反光镜设置在调制器的入射光路上，辅助光发射器发出的辅助光信号、激光发射器发射的激光信号入射到调制器上；所述控制电路通过电机接口与电机相连，控制电路可以设置电机的转速、从电机接口读取电机的实际转速；控制电路通过计时器接口与计时器相连，控制电路可以控制计时器的开始和停止、读取计时器的时间数值；控制电路与激光发射器电气相连，控制电路控制激光发射器，使能向外发送激光脉冲；控制电路与与辅助光发射器电气连接，控制电路控制辅助光发射器电，使能向外发送辅助光脉冲；控制电路与检光器电气连接，控制电路接收检光器判断是否接收到调制光的电平信号；控制电路与档位控制器电气相连，控制电路接收档位器的编码指令；控制电路与对外接口电气相连，对其输送时间信号和角度信号。
所述的一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：所述电机由控制电路设定旋转频率f，旋转频率f的范围是0.5HZ-1000HZ
所述的一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：所述反光镜的镜面表面设有涂层，可以有效提高光反射率，将绝大部分调制光束水平反射到外界。
所述的一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：所述激光发射器发射出的是非可见的红外激光。
所述的一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：所述调制器将辅助光发射器发出的辅助光束和激光发射器发出的激光光束混合调制成为调制光束。
本发明的有益效果在于：
本发明为能准确测得周围的障碍物距离和角度，能够为使用者在2D环境建模和3D环境建模提供有效可靠的数据；单线式扫描成本低，使用方便，安全可靠，可以用于军事、汽车、机器人和航海等领域；本发明也能为雷达制造业提高经济收益，提高与国外激光雷达抗衡的能力。
附图说明
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种单线扫描式激光雷达，包括控制电路1、电机2、计时器3、反光镜4、辅助光发射器5、激光发射器6、调制器7、检光器8、档位器9和对外接口10；电机的输出轴与检光器、反光镜机械连接，电机带动反光镜和检光器一起转动，反光镜呈45°倾斜设置，反光镜设置在调制器的入射光路上，辅助光发射器发出的辅助光信号、激光发射器发射的激光信号入射到调制器上；控制电路通过电机接口与电机相连，控制电路可以设置电机的转速、从电机接口读取电机的实际转速；控制电路通过计时器接口与计时器相连，控制电路可以控制计时器的开始和停止、读取计时器的时间数值；控制电路与激光发射器电气相连，控制电路控制激光发射器，使能向外发送激光脉冲；控制电路与与辅助光发射器电气连接，控制电路控制辅助光发射器电，使能向外发送辅助光脉冲；控制电路与检光器电气连接，控制电路接收检光器判断是否接收到调制光的电平信号；控制电路与档位控制器电气相连，控制电路接收档位器的编码指令；控制电路与对外接口电气相连，对其输送时间信号和角度信号。
电机2由控制电路1设定旋转频率f，旋转频率f的范围是0.5HZ-1000HZ
反光镜4的镜面表面设有涂层，可以有效提高光反射率，将绝大部分调制光束水平反射到外界。
激光发射器6发射出的是非可见的红外激光。
调制器7将辅助光发射器5发出的辅助光束和激光发射器6发出的激光光束混合调制成为调制光束。
结合附图进一步说明其工作原理如下：
第零步，通过档位器设置控制电路初始化设置电机旋转频率f（0.5HZ-1000HZ）。设定计时终结阈值。
第一步，控制电路控制激光发射器发射一束激光，控制辅助光发射器发射一束辅助光。同时计时器开始计时记为初始时刻。
第二步，发出的激光和辅助光汇聚于调制器，调制器将两束光混合调制成为一束调制光并将调制光射向反光镜。
第三步，反光镜将调制光水平射向外界。当调制光遇到障碍物时，部分调制光会反射回来。当检光器检测到调制光时，通过接口通知控制电路，控制电路记录计时器此时的时刻作为一个终止时刻。控制电路读取此时电机的角度记为有效角度r。
第四步，控制电路将初始时刻与终止时刻做差得到调制光束的飞行时间t，并将有效角度r打包输出到对外接口。使用该种激光雷达的人可以通过式（1）算出距离D，进而知道在哪方向上，多远出处有障碍物，得出点（D，r）
D=V 光速x t/2 （1）
第五步，开始第一步。或者，当计时器计时间超出计时终结阈值时，检光器仍没有检测到返回的调制光束，此时认为调制光束失踪，开启第一步。

Claims (5)

1.一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：包括控制电路、电机、计时器、反光镜、辅助光发射器、激光发射器、调制器、检光器、档位器和对外接口；所述电机的输出轴与检光器、反光镜机械连接，电机带动反光镜和检光器一起转动，反光镜呈45°倾斜设置，反光镜设置在调制器的入射光路上，辅助光发射器发出的辅助光信号、激光发射器发射的激光信号入射到调制器上；
所述控制电路通过电机接口与电机相连，控制电路可以设置电机的转速、从电机接口读取电机的实际转速；
控制电路通过计时器接口与计时器相连，控制电路可以控制计时器的开始和停止、读取计时器的时间数值；
控制电路与激光发射器电气相连，控制电路控制激光发射器，使能向外发送激光脉冲；
控制电路与与辅助光发射器电气连接，控制电路控制辅助光发射器电，使能向外发送辅助光脉冲；
控制电路与检光器电气连接，控制电路接收检光器判断是否接收到调制光的电平信号；
控制电路与档位控制器电气相连，控制电路接收档位器的编码指令；
控制电路与对外接口电气相连，对其输送时间信号和角度信号。
2.根据权利要求1所述的一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：所述电机由控制电路设定旋转频率f，旋转频率f的范围是0.5HZ-1000HZ。
3.根据权利要求1所述的一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：所述反光镜的镜面表面设有涂层。
4.根据权利要求1所述的一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：所述激光发射器发射出的是非可见的红外激光。
5.根据权利要求1所述的一种单线扫描式激光雷达，其特征在于：所述调制器将辅助光发射器发出的辅助光束和激光发射器发出的激光光束混合调制成为调制光束。
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