CN114114208A - 一种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，主要包括基板、发射单元、接收单元和控制单元。其中，发射单元中的短波红外光源阵列能够产生短波红外波段的激光，则利用短波红外激光的频率高、带宽宽、波束窄等特点能够在处理分析短波红外激光回波后获取外部空间中目标物体的结构细节，从而增强短波红外固态雷达的主动探测能力和物体识别性能；另外，发射单元中的反光镜组对准直后的短波红外激光进行反射和汇聚，如此不仅使得各组件排列紧凑以达到减小装置体积的目的，还能够提高汇聚激光的能量强度和偏振角度，从而增强短波红外激光对外部空间的探测能力。

Description

一种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置。

背景技术

随着传感器技术、人工智能、模式识别和智能控制等技术的发展，工业自动化已被广大制造类企业接受和应用，先进制造已成为制造业的未来发展趋势，作为信息采集和传输的前端，各式传感器是智能系统中不可或缺的核心器件。其中，激光雷达是一种以发射激光束来探测目标物体的位置、速度、角位置等特征量的传感器，其工作原理是向目标物体发射激光束，然后接收从目标物体反射回来的激光回波并与发射信息进行比对和处理后，获得目标物体的有关信息，从而对目标物体进行探测、跟踪和识别。

当前，常规的激光雷达存在一些缺点，受天气影响较大，雨、雪、雾会导致探测距离大幅度下降，另外，烟雾、沙尘也会影响到此类雷达的探测距离。虽然一些技术人员也尝试使用短波红外波段的激光增强常规激光雷达的探测性能，但是由于短波红外激光的特殊性，对雷达设备的结构和信号处理方面都有很高的要求，所以现有的短波红外激光雷达技术还不够成熟，存在许多产品结构和性能上的不足，严重影响的产品可靠性，尚无法在广大领域进行推广应用。

发明内容

为了克服常规激光雷达的缺点，本申请提出了基于砷化镓铟探测的固态雷达，接收单元灵敏度高，极限量程大，动态范围大，光子效能高。本申请极大地减少了激光发射和接收的线数，也随之降低了对焦与标定的复杂度，因此生产效率得以大幅提升。大幅提升垂直与水平方向视场角、减小盲区、提高近处精度，为机器人带来更全面的视野。不像机械式激光雷达一样让收发模块在进行转动，从而避免了类似机械旋转式激光雷达的多次校准。无需繁复耗时的多线激光校准流程，降低了生产过程中光学校准的难度，在提高性能的同时实现自动化量产。

在一个实施例中，本申请提出一种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其包括基板、发射单元、接收单元和控制单元；所述基板用于装配所述发射单元和所述接收单元；所述发射单元包括短波红外光源阵列、准直镜组、反光镜组和振镜；所述短波红外光源阵列用于以阵列方式多点发射短波红外激光，多点发射的短波红外激光分别经过所述准直镜组中的各个准直镜，出射的各路准直激光分别在所述反光镜组中的各个反光镜上进行反射和汇聚，汇聚激光到达所述振镜并以预设角度发射到外部空间中；所述接收单元包括镜头、透镜、滤光镜和探测器；所述镜头用于接收来自所述外部空间的短波红外激光回波，短波红外激光回波经过设于所述镜头内的所述透镜和所述滤光镜后形成待测激光，所述探测器用于将所述待测激光转换为电信号；所述控制单元用于调控所述短波红外光源阵列多点发射短波红外激光的参数，和调控所述振镜的振动参数，以及对所述探测器产生的电信号进行处理以得到雷达探测图像。

所述发射单元还包括光源支架、第一固定架和第二固定架；所述光源支架固定在所述基板的一端，所述短波红外光源阵列可拆卸连接在所述光源支架上，且所述短波红外光源阵列中的各个激光发射探头指向所述基板的另一端；所述第一固定架安装在所述基板的中部，在所述第一固定架上设有指向所述基板两端的镜组通道，所述准直镜组设于所述镜组通道内，所述准直镜组中的各个准直镜的光路分别与所述短波红外光源阵列中的各个激光发射探头一一对齐；所述基板的另一端设有向端部倾斜的坡面，所述第二固定架可拆卸连接在所述坡面上，所述第二固定架具有相对于所述坡面的多个立壁且多个立壁面向所述准直镜组的那一侧形成内陷的折线弧面，所述反光镜组中的各个反光镜分别设于各个所述立壁上且能够对各个准直镜出射的准直激光进行平行于所述坡面的反射，以及将反射的准直激光在所述第一固定架的上端空间进行汇聚且形成汇聚激光。

所述发射单元还包括第三固定架和固定盖，所述第三固定架安装在所述第一固定架的上端；所述第三固定架上设有面向所述反光镜组的振镜通道，所述固定盖将所述振镜固定在所述振镜通道内，所述振镜能够接收所述汇聚激光。

所述反光镜组中的各个反光镜上设有镀膜，所述镀膜用于对射到反光镜上的准直激光进行反射。

所述接收单元还包括镜头支架、透镜压环；所述镜头支架安装在所述基板的周边，所述镜头支架上设有镜头通道，所述镜头固定在所述镜头通道内；所述透镜压环将所述透镜固定在所述镜头的一端，所述滤光镜固定在所述镜头的另一端。

所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置包括多个所述接收单元，各个所述接收单元以不同角度接收来自所述外部空间的短波红外激光回波。

所述控制单元包括驱动电路、前端处理电路、信号调理电路和中央处理电路；所述驱动电路与所述短波红外光源阵列、所述振镜连接，用于驱动所述短波红外光源阵列中的各个激光发射探头产生短波红外激光，以及驱动所述振镜产生预设的振动角度；所述前端处理电路与所述探测器连接，用于对所述探测器产生的电信号进行运算放大、滤波和模数转换，得到检测信号；所述信号调理电路与所述前端处理电路连接，用于对所述前端处理电路输出的检测信号进行标准化转换，得到所述中央处理电路能够识别的标准信号；所述中央处理电路与所述驱动电路和所述信号调理电路连接，用于向所述驱动电路下发所述短波红外光源阵列的驱动参数，以及对所述信号调理电路产生的标准信号进行数字分析以得到所述雷达探测图像。

所述控制单元包括多个所述前端处理电路，各个所述前端处理电路分别用于连接多个所述接收单元，以及对各个所述接收单元产生的电信号进行处理以得到对应的检测信号；所述信号调理电路与各个所述前端处理电路连接，用于循环切换输入各个所述前端处理电路中的一路检测信号，且将该路检测信号进行标准化转换。

所述控制单元还包括与所述中央处理电路连接的外围辅助电路，所述外围辅助电路包括供电模组、通信模组、定位导航模组中的一者或多者。

所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置还包括壳体，所述壳体内形成有空腔，所述空腔用于装配所述基板、所述发射单元、所述接收单元和所述控制单元；所述壳体的表面设有所述发射单元出射汇聚激光的通孔，以及设有所述接收单元接收短波红外激光回波的通孔。

本申请的有益效果是：

依据上述实施例的一种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，主要包括基板、发射单元、接收单元和控制单元。其中，发射单元中的短波红外光源阵列能够产生短波红外波段的激光，则利用短波红外激光的频率高、带宽宽、波束窄等特点能够在处理分析短波红外激光回波后获取外部空间中目标物体的结构细节，从而增强短波红外固态雷达的主动探测能力和物体识别性能；此外，发射单元中的反光镜组对准直后的短波红外激光进行反射和汇聚，如此不仅使得各组件排列紧凑以达到减小装置体积的目的，还能够提高汇聚激光的能量强度和偏振角度，从而增强短波红外激光对外部空间的探测能力。其中，接收单元能够对短波红外激光回波进行透光、滤光和光电转换的处理，不仅增大短波红外激光的进光角度，还能够提高对短波红外激光的探测转换能力。其中，由于控制单元可调控短波红外激光的参数和处理生成雷达探测图像，则可强化短波红外固态雷达的实用性，适应多种场合的应用要求。

此外，本技术方案基于砷化铟镓探测，具体是指一种0.1um至2.2um波长范围内的光谱范围有效探测，也可扩展到550nm至2.5um波长范围内的光谱范围有效探测。因为物体本身就可以辐射出红外和远红外光，而短波红外和可见光比较类似，所发出的光子都会被物体反射或吸收，固态雷达需要呈高对比度的像需要光源补光，固态雷达接收需使用根据相应光源波段设计相应的镀膜的透镜。通过对固态雷达的结构进行了创新性发明，大大强化了短波红外波段激光雷达的使用可靠性，本技术方案极大地减少了激光发射和接收的线数，也随之降低了对焦与标定的复杂度，因此生产效率得以大幅提升。大幅提升垂直与水平方向视场角、减小盲区、提高近处精度，为机器人带来更全面的视野。不像机械式激光雷达一样让收发模块在进行转动，从而避免了类似机械旋转式激光雷达的多次校准。无需繁复耗时的多线激光校准流程，降低了生产过程中光学校准的难度，在提高性能的同时实现自动化量产。

附图说明

图1为本申请中基于砷化镓铟探测的固态雷达装置的结构示意图；

图2为一种实施例中发射单元的结构爆炸图；

图3为一种实施例中接收单元的结构爆炸图；

图4为一种实施例中基于砷化镓铟探测的固态雷达装置的结构爆炸图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1至图4，本申请技术方案公开一种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其包括基板1、发射单元2、接收单元3和控制单元4，下面分别说明。

基板1作为其它组件安装的承载台面，主要用于装配发射单元2和接收单元3，从而让发射单元2、接收单元3达到分布紧凑、安装稳定的应用优势。需要说明的是，基板1可以采用金属板、塑料板、硅基板等材料，上面应当设有一些安装孔位，从而允许发射单元2、接收单元3中的各个组件依靠这些安装孔位而实现固定或可拆卸连接。

发射单元2主要包括短波红外光源阵列21、准直镜组22、反光镜组23和振镜24。其中，短波红外光源阵列21具有多个激光发射探头(如附图标记211、212、213)，则这些激光发射探头用于以阵列方式多点发射短波红外激光，多点发射的短波红外激光分别经过准直镜组22中的各个准直镜(如附图标记221、222、223)，出射的各路准直激光分别在反光镜组23中的各个反光镜(如附图标记231、232、233)上进行反射和汇聚，汇聚激光到达振镜24并以预设角度发射到外部空间中。

需要说明的是，短波红外光源阵列21产生的每路短波红外激光是指频率在1到2.5um范围内的光波，具有低能量、高透射、水吸收、瞬态等特性，可在光谱成像、雷达探测等众多领域发挥作用。

接收单元3主要包括镜头31、透镜32、滤光镜33和探测器34。其中，镜头31用于接收来自外部空间的短波红外激光回波，短波红外激光回波经过设于镜头31内的透镜32和滤光镜33后形成待测激光，待测激光被探测器34接收，探测器34用于将待测激光转换为电信号。

需要说明的是，透镜32可以是透明物质制成的光学元件，能够将外部空间中射入镜头31内短波红外激光回波进行光线聚合。由于短波红外激光回波中还可能掺杂有一些可将光和不可见光的成分，所以还需要使用滤色镜33对光谱中起到干扰作用的光进行过滤，从而允许透过短波红外波段的激光回波。探测器34是一种光电转换元件，当短波红外激光回波照射到探测器34的表面后会生成电流，电流大小正比于输入的光功率，那么通过探测电流大小就能知道对应的光功率了，而是实现短波红外激光回波的检测作用。

控制单元4与发射单元2和接收单元3连接，主要用于调控短波红外光源阵列21多点发射短波红外激光的参数(比如频率、强度等)，和调控振镜24的振动参数(比如角度、频率)，以及对探测器34产生的电信号进行处理以得到雷达探测图像。

需要说明的是，由于控制单元4对短波红外光源阵列21和振镜24起到调控作用，那么控制单元4能够控制各个激光发射探头的功率、出光频率、脉宽等参数，并且能够控制振镜24的振动角度和振动频率。由于控制单元4起到信号处理作用，那么控制单元4能够整合处理探测器34所采集的电信号(扫描数据)，并且通过计算得到外部空间中目标物体的位置、速度、姿态以及旋转等状态，将这些状态进行图像化呈现即可得到雷达探测图像。

在本实施例中，在接收单元3中的探测器34是基于砷化铟镓探测，具体是指一种0.1um至2.2um波长范围内的光谱范围有效探测；也可扩展到550nm至2.5um波长范围内的光谱范围有效探测。因为物体本身就可以辐射出红外和远红外光，而短波红外和可见光比较类似，所发出的光子都会被物体反射或吸收，固态雷达需要呈高对比度的像需要光源补光，固态雷达接收需使用根据相应光源波段设计相应的镀膜的透镜。

在本实施例中，发射单元2中的短波红外光源阵列21能够产生短波红外波段的激光，则利用短波红外激光的频率高、带宽宽、波束窄等特点能够在控制单元4处理分析短波红外激光回波后获取外部空间中目标物体的结构细节，从而增强短波红外固态雷达的主动探测能力和物体识别性能。此外，发射单元2中的反光镜组23对准直后的短波红外激光进行反射和汇聚，如此不仅使得各组件排列紧凑以达到减小装置体积的目的，还能够提高汇聚激光的能量强度和偏振角度，从而增强短波红外激光对外部空间的探测能力。

在本实施例中，接收单元3能够对短波红外激光回波进行透光、滤光和光电转换的处理，不仅增大短波红外激光的进光角度，还能够提高对短波红外激光的探测转换能力。

在本实施例中，控制单元4可调控短波红外激光的参数和处理生成雷达探测图像，如此能够强化短波红外固态雷达的实用性，适应多种场合的应用要求。

在本实施例中，参见图2，短波红外光源阵列21中的激光发射探头211、212、213在实际应用中分布于同一平面且能够同步触发产生短波红外激光，激光发射探头211与准直镜221、反光镜231处于同一光路直线上，激光发射探头212与准直镜222、反光镜232处于同一光路直线上，激光发射探头213与准直镜223、反光镜233处于同一光路直线上。

进一步地，参见图1和图2，发射单元2还包括光源支架20、第一固定架25和第二固定架26，分别说明如下。

光源支架20固定在基板1的一端，比如将光源支架20固定在基板1的端部11处。短波红外光源阵列21可拆卸连接在光源支架20上，且各个激光发射探头211、212、213并列分布于光源支架20的一个侧面上；此外，短波红外光源阵列21中的各个激光发射探头指向基板1的另一端，并且与准直镜组22处于同一安装平面。

第一固定架25安装在基板1的中部，比如第一固定架25安装在基板1的中部限位区域12内，并通过螺钉254进行固定。在第一固定架25上设有指向基板两端的镜组通道(比如251、252、253构成的三个通道)，准直镜组22设于镜组通道内，使得准直镜221设于通道251内，准直镜222设于通道252内，准直镜223设于通道253内；并且，准直镜组22中的各个准直镜的光路分别与短波红外光源阵列中的各个激光发射探头一一对齐，目的是保证激光发射探头产生的短波红外激光能够准确进入对应的准直镜。

基板1的另一端设有向端部倾斜的坡面13，第二固定架26可拆卸连接在坡面13上，比如通过螺钉14将第二固定架26固定在坡面13上。第二固定架26具有相对于坡面13的多个立壁261，且多个立壁261面向准直镜组22的那一侧形成内陷的折线弧面，则反光镜组23中的各个反光镜231、232、233分别设于各个立壁上且同样在多个立壁261的内陷区域形成折线型的弧面；此外，各个反光镜231、232、233能够对各个准直镜221、222、223分别出射的准直激光进行平行于坡面13的反射，即向上的反射角度等于坡面13的角度，那么可将反射的准直激光在第一固定架25的上端空间进行汇聚且形成汇聚激光。

进一步地，参见图1和图2，发射单元2还包括第三固定架27和固定盖28。其中，第三固定架27安装在第一固定架25的上端，比如通过螺钉255将第三固定架27设置在第一固定架25的上端面；第三固定架27上设有面向反光镜组23的振镜通道271，那么固定盖28可将振镜24固定在振镜通道271内，振镜24能够接收来自反光镜组23的汇聚激光，并且将汇聚激光以预设的角度发射到外部空间中。

在本实施例中，参见图2，反光镜组26中的各个反光镜231、232、233上设有镀膜，镀膜的作用是对射到反光镜上的准直激光进行反射。在一些情况下，各个反光镜的介质膜材料可以选取无吸收的材料，并且在某些特定的波长范围能达到较高的反射率，比如使用BK7玻璃、石英系列、单晶硅、钼等基材达到99％的反射率。

在本实施例中，参见图1和图3，接收单元3除了包括镜头31、透镜32、滤光镜33和探测器34，还包括镜头支架35、透镜压环36。

其中，镜头支架35安装在基板1的周边，比如通过螺钉352固定在基板1的一侧。镜头支架35上设有镜头通道351，该镜头通道351用于将镜头31固定在其内部，比如通过螺钉353将镜头31固定在镜头通道351内。

其中，透镜压环36作用是将透镜32固定在镜头31的一端，以防止透镜32在镜头31上脱落，当然也随时拆掉透镜压环36以便更换透镜32。此外，滤光镜33固定在镜头31的另一端，并且滤光镜33上设有光学镀膜，光学镀膜只允许透过短波红外波段的激光回波。

在本实施例中，参见图1、图2和图3，控制单元4主要包括驱动电路41、前端处理电路42、信号调理电路43和中央处理电路44，分别说明如下。

驱动电路41与短波红外光源阵列21、振镜24连接，比如通过螺钉411将驱动电路固定在光源支架20上，并通过两路信号线分别连接至短波红外光源阵列21、振镜24。在这里，驱动电路41的主要作用是驱动短波红外光源阵列21中的各个激光发射探头(如211、212、213)产生短波红外激光，以及驱动振镜24产生预设的振动角度，当然驱动电路41还可以通过采样芯片(如ADC芯片)对振镜24的机械振动角度进行电压检测，从而准确控制振镜进行一定角度的偏转。由于激光光源驱动、以及振镜角度调节是激光器的常见功能，所以这里不再对驱动电路41的结构和工作原理进行具体说明。

前端处理电路42与探测器34连接，比如将探测器34直接集成在处理电路42上，而且将前端处理电路42通过螺钉固定在镜头支架35上；当然，由于探测器34会发热，甚至影响其正常工作，所以某些情况下还可以在前端处理电路42上设置温度测量IC、散热器、风扇等组件进行散热控制，甚至直接采用制冷型的探测器。在这里，前段处理电路42的主要作用是对探测器34产生的电信号进行运算放大、滤波和模数转换，得到检测信号(即数字扫描信号)。由于运算放大、滤波和ADC采样是信号的常见处理方式，所以这里不再具体说明。

信号调理电路43与前端处理电路42连接，比如通过支柱421将信号调理电路43固定在前端处理电路42上，从而形成层叠结构，这种结构不仅利于散热，还能够减小电路板的空间体积，做到组件紧凑化的安装效果。当然，某些情况下，也可以将信号调理电路43、前端处理电路42集成在一块PCB上。在这里，信号调理电路43用于对前端处理电路42输出的检测信号进行标准化转换，得到中央处理电路44能够识别的标准信号，比如将检测信号按照I/O通信协议或I2C通信协议进行转换，从而使得中央处理电路44能够依据相应的通信协议接收来自信号调理电路43产生的标准信号。

中央处理电路44与驱动电路41和信号调理电路43连接(在图3、图4中未示意连接线)，比如中央处理电路44通过一些支柱固定在基板1的背面，并使用信号线分别连接至驱动电路41、信号调理电路43。在这里，中央处理电路44用于向驱动电路41下发短波红外光源阵列21的驱动参数(比如控制各个激光发射探头的功率、出光频率、脉宽等参数，以及控制振镜的振动角度、振动频率等参数)；此外，中央处理电路44还用于对信号调理电路43产生的标准信号进行数字分析以得到雷达探测图像，比如通过分析标准信号来计算得到外部空间中目标物体的位置、速度、姿态以及旋转等状态，然后将这些状态进行图像化呈现以形成雷达探测图像。在这里，中央处理电路44采用的是短波红外激光雷达的一般功能，比如通过飞行时间法原理来计算短波红外激光的发射时间与短波红外激光回波的接收时间的时间差即可获得外部空间中目标物体的位置等信息。

在本实施例中，参见图4中的短波红外固态雷达装置的结构爆炸图，只要将各个组件进行合理装配，则能够实现装置结构紧凑、安装稳定的效果。短波红外光源阵列21可拆卸连接在光源支架20上，光源支架20固定在基板1的一端；第一固定架25设置在基板1的中央区域，准直镜组22固定在第一固定架25的镜组通道内；第二固定架26设置在基板1的另一端坡面上，反光镜组23固定在第二固定架26的多个立壁构成的折线形凹陷区内；第三固定架27设置在第一固定架25的上端面，固定盖28将振镜24固定在第三固定架27的振镜通道上。此外，驱动电路41固定在光源支架20的一侧并与短波红外光源阵列21、振镜34信号连接。

参见图4，透镜压环36将透镜32固定在镜头31的一端，镜头31固定在镜头支架35的镜头通道内，滤光镜33固定在镜头31的另一端，探测器34集成在前端处理电路42上并设于滤光镜33的后端。此外，前端处理电路42与信号调理电路43叠加固定，并且两者之间信号连接。

在一个实施例中，可将中央处理电路44固定在基板1的背面，并通过信号线与驱动电路41、信号调理电路43信号连接。

进一步地，参见图1和图4，控制单元4还包括与中央处理电路44连接的外围辅助电路45，比如外围辅助电路45与中央处理电路44叠加固定，如此不仅利于散热，还能够减小电路板的空间体积，做到组件紧凑化的安装效果。在这里，外围辅助电路45可包括供电模组、通信模组、定位导航模组中的一者或多者。其中，供电模组用于为各个电路提供工作所需的直流电；其中，通信模组用于实现中央处理电路44与外界设备之间的协议通信或者网络通信，可传输用户指令、调节参数、图像数据等；其中，定位导航模组用于通过GPS、北斗等方式获取装置的当前定位坐标，便于知悉装置对激光的探测位置。当然，外围辅助电路45还可以集成其它的一些功能模块，这里不做具体限制。

进一步地，参见图1和图4，短波红外固态雷达装置还包括壳体(图1至图4中未示意)，壳体内形成有空腔，空腔用于装配基板1、发射单元2、接收单元3和控制单元4，比如通过一些螺钉将基板1固定在壳体中。当然，壳体的表面设有发射单元2出射汇聚激光的通孔，以及设有接收单元3接收短波红外激光回波的通孔。

进一步地，壳体表面还可设置一些通向内部空腔的接头，比如无线接头、航空接头、航空接头，将这些接头与外围辅助电路45连接，那么只需要用户在这些接头上插入相应的信号线/电源线，便能够实现外围通信/供电。比如无线接头用于实现通信模组的外部通信，航空接头用于实现通电模组的供电，航空接头用于实现定位导航模组的外部通信。当然，外部连接的可以是交/直流电源、计算机、显示器、路由器等设备。

在另一个实施例中，由于接收单元3的作用是接收来自外部空间的短波红外激光回波，所以适当增加接收单元3的数目就能够增大回波的探测面积。那么基于这一思路，可以在基于砷化镓铟探测的固态雷达装置中设置多个接收单元3，各个接收单元3分别固定在基板1的周边，并且以不同角度和方位面向外部空间，这些接收单元3就能够在不同角度接收来自外部空间的短波红外激光回波。

在设置多个接收单元3的情况下，为了能够对各个接收单元3输出的检测信号进行统一化处理，则参考图1和图3，控制单元4应该包括多个前端处理电路42，各个前端处理电路42分别用于连接多个接收单元3中的探测器34，以及对各个接收单元3中探测器34产生的电信号进行处理以得到对应的检测信号。此外，信号调理电路43与各个前端处理电路42连接，此时信号调理电路43一方面用于循环切换输入各个前端处理电路42中的一路检测信号，实现对各路检测信号的循环扫描，另一方面将切换输入的那一路检测信号进行标准化转换，从而将转换后的标准信号传输至中央处理电路44。比如，此时信号调理电路43可以设置多路选一的开关IC，利用此开关IC可以任意选择一路检测信号作为输入。

在上面的实施例中，提供的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置具有重量轻、体积小、宽频带、高分辨、高概率识别和抗干扰反隐身性能。这种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置可与各种专业设备进行配合使用，比如用于资源勘探和环境监测，从而进行石油、天然气、植被、考古勘探等，监测自然环境变化、预测自然灾害的发生等。

可以理解，本技术方案对短波红外固态雷达的结构进行了紧凑化和实用性的改进，大大强化了短波红外波段激光雷达的使用可靠性。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法或软件功能的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请技术方案，并不用以限制本申请。对于所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，包括基板、发射单元、接收单元和控制单元；

所述基板用于装配所述发射单元和所述接收单元；

所述发射单元包括短波红外光源阵列、准直镜组、反光镜组和振镜；所述短波红外光源阵列用于以阵列方式多点发射短波红外激光，多点发射的短波红外激光分别经过所述准直镜组中的各个准直镜，出射的各路准直激光分别在所述反光镜组中的各个反光镜上进行反射和汇聚，汇聚激光到达所述振镜并以预设角度发射到外部空间中；

所述接收单元包括镜头、透镜、滤光镜和探测器；所述镜头用于接收来自所述外部空间的短波红外激光回波，短波红外激光回波经过设于所述镜头内的所述透镜和所述滤光镜后形成待测激光，所述探测器用于将所述待测激光转换为电信号；

所述控制单元用于调控所述短波红外光源阵列多点发射短波红外激光的参数，和调控所述振镜的振动参数，以及对所述探测器产生的电信号进行处理以得到雷达探测图像。

2.如权利要求1所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，所述发射单元还包括光源支架、第一固定架和第二固定架；

所述光源支架固定在所述基板的一端，所述短波红外光源阵列可拆卸连接在所述光源支架上，且所述短波红外光源阵列中的各个激光发射探头指向所述基板的另一端；

所述第一固定架安装在所述基板的中部，在所述第一固定架上设有指向所述基板两端的镜组通道，所述准直镜组设于所述镜组通道内，所述准直镜组中的各个准直镜的光路分别与所述短波红外光源阵列中的各个激光发射探头一一对齐；

所述基板的另一端设有向端部倾斜的坡面，所述第二固定架可拆卸连接在所述坡面上，所述第二固定架具有相对于所述坡面的多个立壁且多个立壁面向所述准直镜组的那一侧形成内陷的折线弧面，所述反光镜组中的各个反光镜分别设于各个所述立壁上且能够对各个准直镜出射的准直激光进行平行于所述坡面的反射，以及将反射的准直激光在所述第一固定架的上端空间进行汇聚且形成汇聚激光。

3.如权利要求2所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，所述发射单元还包括第三固定架和固定盖，所述第三固定架安装在所述第一固定架的上端；所述第三固定架上设有面向所述反光镜组的振镜通道，所述固定盖将所述振镜固定在所述振镜通道内，所述振镜能够接收所述汇聚激光。

4.如权利要求2所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，所述反光镜组中的各个反光镜上设有镀膜，所述镀膜用于对射到反光镜上的准直激光进行反射。

5.如权利要求1所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，所述接收单元还包括镜头支架、透镜压环；

所述镜头支架安装在所述基板的周边，所述镜头支架上设有镜头通道，所述镜头固定在所述镜头通道内；

所述透镜压环将所述透镜固定在所述镜头的一端，所述滤光镜固定在所述镜头的另一端。

6.如权利要求5所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，包括多个所述接收单元，各个所述接收单元以不同角度接收来自所述外部空间的短波红外激光回波。

7.如权利要求1所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，所述控制单元包括驱动电路、前端处理电路、信号调理电路和中央处理电路；

所述驱动电路与所述短波红外光源阵列、所述振镜连接，用于驱动所述短波红外光源阵列中的各个激光发射探头产生短波红外激光，以及驱动所述振镜产生预设的振动角度；

所述前端处理电路与所述探测器连接，用于对所述探测器产生的电信号进行运算放大、滤波和模数转换，得到检测信号；

所述信号调理电路与所述前端处理电路连接，用于对所述前端处理电路输出的检测信号进行标准化转换，得到所述中央处理电路能够识别的标准信号；

所述中央处理电路与所述驱动电路和所述信号调理电路连接，用于向所述驱动电路下发所述短波红外光源阵列的驱动参数，以及对所述信号调理电路产生的标准信号进行数字分析以得到所述雷达探测图像。

8.如权利要求7所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，所述控制单元包括多个所述前端处理电路，各个所述前端处理电路分别用于连接多个所述接收单元，以及对各个所述接收单元产生的电信号进行处理以得到对应的检测信号；

所述信号调理电路与各个所述前端处理电路连接，用于循环切换输入各个所述前端处理电路中的一路检测信号，且将该路检测信号进行标准化转换。

9.如权利要求7所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，所述控制单元还包括与所述中央处理电路连接的外围辅助电路，所述外围辅助电路包括供电模组、通信模组、定位导航模组中的一者或多者。

10.如权利要求1所述的基于砷化镓铟探测的固态雷达装置，其特征在于，还包括壳体，所述壳体内形成有空腔，所述空腔用于装配所述基板、所述发射单元、所述接收单元和所述控制单元；所述壳体的表面设有所述发射单元出射汇聚激光的通孔，以及设有所述接收单元接收短波红外激光回波的通孔。

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