CN109031250B - 一种发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，包括激光雷达、全反射镜、第一分光镜、第二分光镜、光功率探测器、透射屏、CCD相机、光接收机、第一距离选通开关、多距离光纤延时组件、第二距离选通开关、程控激光回波源、程控背景光噪声源、模拟目标靶、精密电控位移台、激光回波和背景光特性数据库、时序控制和数据采集模块以及计算机处理系统。本发明引入回波靶标随发射光轴移动以及回波强度随激光发射功率、目标反射率和太阳光背景实时变化的设计方案，有效解决了激光雷达测距性能室内检测的定量化问题，同时借助CCD图像测试的优势，巧妙解决了激光雷达发射视场和光轴指向的测试问题，可应用于激光雷达发射视场、光轴指向和测距性能的检测，具有定量性好、操作简单、不受场地和天候限制等突出优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光雷达性能检测系统，特别是涉及一种发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统。
背景技术
激光雷达具有抗干扰能力强、分辨率高等特点，在测距、测速、测角和跟踪等领域得到了广泛的应用。激光雷达的性能评估是激光雷达生产过程中的关键环节，目前主要是依靠外场定点测距方式解决，即在特定的距离上放置一个特定反射率的目标靶，然后由激光雷达瞄准对其进行定点测距。这种方法不但受外场目标靶距离的限制，而且还受大气能见度和太阳光背景的影响。论文《基于可变光纤延迟线的长距离激光测距仿真研究[D]》(赵萌，电子科技大学,2011)提出了用光纤延迟线模拟目标距离的方法，以实现激光雷达测距性能的室内检测，但是没有考虑发射光轴和接收光轴的一致性问题、目标反射率的差异以及背景光的大小等问题，并且没有定量表征激光雷达的测距性能。中国专利201310470143.4(中科院上海技术物理研究所，2013)提出了一种用于在室内模拟同轴激光雷达室外测距性能检测的装置，用于在室内完成激光雷达测距性能的检测，具有实现简单、定量准确、模拟动态范围大的优点，但是其不能检测被测激光雷达发射激光的偏转角和视场角，并且忽略了背景光噪声和不同条件下激光回波信号的差异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，有效解决了激光雷达发射视场、光轴指向和测距性能室内检测的定量化问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，包括激光雷达、全反射镜、第一分光镜、第二分光镜、光功率探测器、透射屏、CCD相机、光接收机、第一距离选通开关、多距离光纤延时组件、第二距离选通开关、程控激光回波源、程控背景光噪声源、模拟目标靶、精密电控位移台、激光回波和背景光特性数据库、时序控制和数据采集模块以及计算机处理系统，其中多距离光纤延时组件包括多组光发射机、光纤和光接收机，所述程控激光回波源、程控背景光噪声源、模拟目标靶设置在精密电控位移台上，所述程控激光回波源、程控背景光噪声源连接激光回波和背景光特性数据库，所述光功率探测器、CCD相机、第一距离选通开关、第二距离选通开关、精密电控位移台、激光回波和背景光特性数据库通过时序控制和数据采集模块连接计算机处理系统；所述激光雷达的发射系统发射激光经全反射镜射向第一分光镜，第一分光镜透射的激光射向第二分光镜，第二分光镜透射的激光射向功率探测器，第二分光镜反射的激光经透射屏射向CCD相机，第一分光镜透射的激光经光接收机、第一距离选通开关、多距离光纤延时组件和第一距离选通开关到程控激光回波源，程控激光回波源和程控背景光噪声源发射的激光经模拟目标靶射入激光雷达接收系统。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明系统设置光功率探测器实时测量发射激光功率，计算机处理系统根据所测的发射激光功率控制程控激光回波源产生相应的激光回波，实现了回波信号强度随激光发射功率实时变化；2)本发明系统设置CCD相机和精密电控位移台，计算机处理系统计算出激光雷达发射激光光轴的偏转角后，通过电控精密位移台调整模拟目标靶的位置，使激光雷达的发射光轴和接收光轴一致，实现了回波靶标随发射光轴的指向移动；3)本发明系统设置激光回波和背景光特性数据库，库中包含了特定条件下的激光回波信号和背景光噪声信号，比如不同目标反射率、不同背景光噪声等，可模拟不同的外场环境条件进行测距，使回波信号强度跟随目标反射率和太阳光背景实时变化，实现了激光雷达性能室内检测的定量化；4)本发明系统通过距离选通开关配合多距离光纤延时组件，可模拟不同距离的测距，只需操作计算机即可完成自动检测，操作简单，稳定性高，定量性好；5)本发明系统将CCD相机置于透射屏后，相对于CCD相机置于屏前的反射式方法，解决了CCD相机可能会挡住发射激光、不能正对屏而引起图像变形的问题，提高了发射激光偏转角、视场角和光强分布的测量精度。
附图说明
图1为本发明的激光雷达性能室内定量检测系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。
如图1所示，发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，包括激光雷达1、全反射镜2、第一分光镜3、第二分光镜4、光功率探测器5、透射屏6、CCD相机7、光接收机8、第一距离选通开关9、多距离光纤延时组件25、第二距离选通开关17、程控激光回波源18、程控背景光噪声源19、模拟目标靶20、精密电控位移台21、激光回波和背景光特性数据库22、时序控制和数据采集模块23以及计算机处理系统24，其中多距离光纤延时组件25包括多组光发射机10，11，12、光纤13和光接收机14，15，16，所述程控激光回波源18、程控背景光噪声源19、模拟目标靶20设置在精密电控位移台21上，所述程控激光回波源18、程控背景光噪声源19连接激光回波和背景光特性数据库22，所述功率探测器5、CCD相机7、第一距离选通开关9、第二距离选通开关17、精密电控位移台21、激光回波和背景光特性数据库22通过时序控制和数据采集模块23连接计算机处理系统24；所述激光雷达1的发射系统发射激光经全反射镜2射向第一分光镜3，第一分光镜3透射的激光射向第二分光镜4，第二分光镜4透射的激光射向光功率探测器5，第二分光镜4反射的激光经透射屏6射向CCD相机7，第一分光镜3透射的激光经光接收机8、第一距离选通开关9、多距离光纤延时组件25和第一距离选通开关9到程控激光回波源18，程控激光回波源18和程控背景光噪声源19发射的光信号经模拟目标靶20射入激光雷达1接收系统。
作为一种具体实施方式，所述全发射镜2与激光雷达1的发射系统呈45°。
作为一种具体实施方式，所述全反射镜2、第一分光镜3和第二分光镜4相互平行。
作为一种具体实施方式，所述透射屏6和激光雷达1的发射系统机械轴平行。
作为一种具体实施方式，所述CCD相机7正对透射屏6。
作为一种具体实施方式，所述激光回波和背景光特性数据库22提供了特定条件下的激光回波信号和背景光噪声信号，所述特定条件包括不同的目标反射率、太阳光照等条件。
作为一种具体实施方式，所述多距离光纤延时组件25中光纤13的长度均不同。
本发明系统的具体工作过程如下：
从被测激光雷达1发射出的激光经全反射镜2改变方向，避免发射激光直接进入被测激光雷达1的接收系统，影响激光雷达信号处理部分放大器的增益调节。
第一反射镜2反射的激光经发射激光照向第一分光镜3，第一分光镜3反射的激光射向光接收机8，第一分光镜3透射的激光射向分光镜4。
第一分光镜3透射的激光照向第二分光镜4，第二分光镜4透射的激光射向光功率探测器5后，光功率探测器5检测发射激光的光功率，其结果在计算机端进行显示，计算机处理系统24控制程控激光回波源18跟随测得的发射激光功率生成相应的激光回波信号；第二分光镜4反射的激光射向透射屏6后，CCD相机7拍摄透射屏6上的光斑图像，计算机处理系统24由所拍图像计算被测激光雷达1发射激光光轴相对其发射系统机械轴的偏转角、发射激光的视场角和光强分布，根据测得的偏转角，计算机处理系统24控制电控精密位移台22调整模拟目标靶，使发射光轴和接收光轴一致。
第一分光镜3反射的激光由光接收机8接收，将光信号转换为电信号送入第一距离选通开关9，根据需要的距离(如30m、50m、120m等)，选通相应的通路，将电信号送入光发射机10/11/12，生成光信号，生成的激光经光纤传输后由光接收机14/15/16接收，光信号转换为电信号，经第二距离选通开关17送入程控激光回波源18，产生激光回波信号；
激光回波和背景光噪声特性数据库22设置环境条件，计算机处理系统24控制激光回波源18和背景光噪声源19生成相应的激光回波和背景光噪声，激光回波和背景光噪声打在模拟目标靶20上形成回波信号，部分回波信号透过目标靶，由被测激光雷达1的接收系统接收，测距、发射视场和光轴指向检测结果在计算机处理系统显示，将检测结果和标准进行对比，完成各性能的检测，判断其是否满足要求。
实施例1
为了验证本发明系统的有效性，本实施例搭建如下检测系统。被测激光雷达1为双目激光雷达，波长为905nm，频率为10KHz；全反镜2为905nm全反镜；分光镜3和4的分光比为4:1；光功率探测器为LaserPoint公司的PD50-D9-VIS光电功率计；透射屏6和模拟目标靶20为半透明黑色亚克力板；CCD相机7型号为MTV-1881EH；光接收机8、14、15、16所用探测器为北京敏光科技有限公司的0.5mm Fast Silicon PIN photodiode；距离选通开关9和17由EPCS1N系列FPGA可编程器件实现；光发射机10、11、12和程控激光回波源所用激光器为滨松公司的L11854-307-05脉冲激光二极管；光纤13为9/125单模光纤；程控背景光噪声源19为905nm连续激光二极管；处理系统24运行环境为联想Y485，Windows 7。
利用上述系统检测被测激光雷达的发射视场和光轴指向，将检测结果和标准进行对比，判断其是否满足要求；在特定的模拟外场环境条件、不同的目标距离下，检测被测激光雷达的工作情况，根据检测结果评估激光雷达的测距性能。
Claims (7)
1.一种发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，其特征在于，包括激光雷达（1）、全反射镜（2）、第一分光镜（3）、第二分光镜（4）、光功率探测器（5）、透射屏（6）、CCD相机（7）、光接收机（8）、第一距离选通开关（9）、多距离光纤延时组件（25）、第二距离选通开关（17）、程控激光回波源（18）、程控背景光噪声源（19）、模拟目标靶（20）、精密电控位移台（21）、激光回波和背景光特性数据库（22）、时序控制和数据采集模块（23）和计算机处理系统（24），其中多距离光纤延时组件（25）包括多组光发射机（10，11，12）、光纤（13）和光接收机（14，15，16），所述程控激光回波源（18）、程控背景光噪声源（19）、模拟目标靶（20）设置在精密电控位移台（21）上，所述程控激光回波源（18）、程控背景光噪声源（19）连接激光回波和背景光特性数据库（22），所述光功率探测器（5）、CCD相机（7）、第一距离选通开关（9）、第二距离选通开关（17）、精密电控位移台（21）、激光回波和背景光特性数据库（22）通过时序控制和数据采集模块（23）连接计算机处理系统（24）；所述激光雷达（1）的发射系统发射激光经全反射镜（2）射向第一分光镜（3），第一分光镜（3）透射的激光射向第二分光镜（4），第二分光镜（4）透射的激光射向光功率探测器（5），第二分光镜（4）反射的激光经透射屏（6）射向CCD相机（7），第一分光镜（3）透射的激光经光接收机（8）、第一距离选通开关（9）、多距离光纤延时组件（25）和第二距离选通开关（17）到程控激光回波源（18），程控激光回波源（18）和程控背景光噪声源（19）发射的激光经模拟目标靶（20）射入激光雷达（1）接收系统。
2.根据权利要求1所述的发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，其特征在于，所述全反射镜（2）与激光雷达（1）的发射系统呈45°。
3.根据权利要求1所述的发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，其特征在于，所述全反射镜（2）、第一分光镜（3）和第二分光镜（4）相互平行。
4.根据权利要求1所述的发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，其特征在于，所述透射屏（6）和激光雷达（1）的发射系统机械轴平行。
5.根据权利要求1所述的发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，其特征在于，所述CCD相机（7）正对透射屏（6）。
6.根据权利要求1所述的发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，其特征在于，所述激光回波和背景光特性数据库（22）提供了特定条件下的激光回波信号和背景光噪声信号，所述特定条件包括不同的目标反射率、太阳光照条件。
7.根据权利要求1所述的一种发射随动的激光雷达性能室内定量检测系统，其特征在于，所述多距离光纤延时组件（25）中光纤（13）的长度均不同。
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Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
| CN109655810B (zh) * | 2019-03-05 | 2021-02-19 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 一种激光雷达抗干扰的方法、激光雷达及车辆 |
| CN110045354B (zh) * | 2019-04-19 | 2021-05-11 | 北京云迹科技有限公司 | 雷达性能评测的方法及装置 |
| CN111239711A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-06-05 | 西南技术物理研究所 | 一种激光三维成像雷达自动化标定系统 |
| JP7348099B2 (ja) * | 2020-02-13 | 2023-09-20 | 株式会社アドバンテスト | 光学試験用装置 |
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| CN116113851A (zh) * | 2020-07-20 | 2023-05-12 | 麦格纳电子欧洲有限责任无限贸易公司 | 用于测试激光雷达模块的设备和用于测试的方法 |
| CN111796257B (zh) * | 2020-07-28 | 2021-12-28 | 南京理工大学 | 一种适用于智能产线的激光雷达全自动检测系统 |
| CN113109828A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-13 | 广东博智林机器人有限公司 | 激光雷达调测装置及系统 |
| CN113639588A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-12 | 彩虹无人机科技有限公司 | 一种激光指示与检测模块化集成系统 |
| CN115728752A (zh) * | 2021-08-31 | 2023-03-03 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光雷达信噪模拟系统及信噪模拟方法 |
| CN114002774B (zh) * | 2021-10-22 | 2023-06-23 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 光纤延时装置及远距离光信号传输特性模拟方法 |
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| CN115015888B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-01-17 | 哈尔滨方聚科技发展有限公司 | 激光三维动态场景仿真系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202350798U (zh) * | 2011-12-08 | 2012-07-25 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 标准距离模拟器 |
| CN102608613A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-25 | 西安理工大学 | 一种激光雷达对点目标探测能力的精确标定装置与方法 |
| CN103293959A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-11 | 中国科学院力学研究所 | 空间激光干涉系统激光指向控制技术的模拟方法和装置 |
| CN108051788A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-05-18 | 上海无线电设备研究所 | 利用光电转换实现近距模拟回波的信号源系统和方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202350798U (zh) * | 2011-12-08 | 2012-07-25 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 标准距离模拟器 |
| CN102608613A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-25 | 西安理工大学 | 一种激光雷达对点目标探测能力的精确标定装置与方法 |
| CN103293959A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-11 | 中国科学院力学研究所 | 空间激光干涉系统激光指向控制技术的模拟方法和装置 |
| CN108051788A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-05-18 | 上海无线电设备研究所 | 利用光电转换实现近距模拟回波的信号源系统和方法 |
Non-Patent Citations (1)
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