CN207164240U - 一种单激光器多线束扫描雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单激光器多线束扫描雷达，包括激光发射器、接收传感器、第一旋转机构、第二旋转机构和反射机构，第一旋转机构用于驱动激光发射器、第二旋转机构、接收传感器和反射机构同步水平旋转，第二旋转机构用于驱动反射机构旋转，反射机构沿旋转方向设置有至少一个反射曲面，反射曲面用于将激光发射器发射的探测激光反射至待测目标，反射曲面的曲率沿旋转方向连续变化，通过旋转改变反射出去的激光在垂直方向的角度，接收传感器用于接收待测目标反射回来的激光。本实用新型无需增加激光发射器的数量，即可使原有的一维单线扫描，变成二维的多线扫描，使扫描的范围变得更大，扫描点更多，精度更高，成本低。

Description

一种单激光器多线束扫描雷达

技术领域

本实用新型属于激光雷达领域，具体地涉及一种单激光器多线束扫描雷达。

背景技术

激光雷达具有结构相对简单、高单色性、高方向性、相干性好、测量精度较高、空间分辨率高、探测距离远、价格便宜等优点，已成为目前对大气、海洋和陆地进行高精度遥感探测的有效方法，被广泛地应用。

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其原理是：向目标发射激光，然后将接收从目标反射回来的激光与发射激光进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

现有的低端单激光器雷达通常只能做单线一维的扫描，如公开专利：CN1847881A，这种雷达扫描的范围较小，扫描点少，精度低，在应用领域的使用有一定的局限性。而高端的多线束激光雷达往往采用多激光器的方案，如美国Velodyne公司的激光雷达VLP-16采用16个激光器，其虽然解决了上述问题，成本高，体积也比较大，且控制比较麻烦。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种单激光器多线束扫描雷达用以解决上述的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种单激光器多线束扫描雷达，包括激光发射器、接收传感器、第一旋转机构、第二旋转机构和反射机构，所述第一旋转机构用于驱动激光发射器、第二旋转机构、接收传感器和反射机构同步水平旋转，所述第二旋转机构用于驱动反射机构旋转，所述反射机构沿旋转方向设置有至少一个反射曲面，所述反射曲面用于将激光发射器发射的探测激光反射至待测目标，所述反射曲面的曲率沿旋转方向连续变化，通过旋转改变反射出去的激光在垂直方向的角度，所述接收传感器用于接收待测目标反射回来的激光。

进一步的，所述第二旋转机构用于驱动反射机构进行水平旋转。

更进一步的，所述反射机构还包括本体，所述本体为圆盘状结构，所述反射曲面设置在本体的圆周面上

更进一步的，所述反射曲面的数量为多个。

更进一步的，多个反射曲面首尾依次连接，形成一体化的圆周曲面。

进一步的，沿旋转方向，所述反射曲面的曲率依次递增或递减。

进一步的，所述第一旋转机构旋转一个最小角度时，第二旋转机构驱动反射机构至少旋转过一个反射曲面所对应的角度。

进一步的，所述第一旋转机构为第一旋转电机，所述第二旋转机构为第二旋转电机。

进一步的，所述接收传感器的接收口设有广角镜头，待测目标反射回来的激光经过广角镜头汇聚后传输给接收传感器进行光电转换。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型通过旋转的反射机构改变激光垂直方向的角度，无需增加激光发射器的数量，即可使原有的一维单线扫描，变成二维的多线扫描，使扫描的范围变得更大，扫描点更多，精度更高，产品的体积也不会增大很多，成本低，且控制较简单。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例的反射曲面局部示意图；

图3为本实用新型具体实施例的工作原理示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-3所示，一种单激光器多线束扫描雷达，包括激光发射器3、接收传感器5、第一旋转机构1、第二旋转机构2和反射机构4，所述第一旋转机构1 用于驱动激光发射器3、第二旋转机构2、接收传感器5和反射机构4同步水平旋转，本具体实施例中，第一旋转机构1为第一旋转电机，激光发射器3、第二旋转机构2、接收传感器5和反射机构4固定设置在一安装部11上，安装部11 优选为圆盘状结构，使得结构更紧凑，当然，在其它实施例中，安装部11也可以是多面体等其它结构。

第一旋转电机1的转轴与安装部11固定连接，驱动安装部11在水平面内进行360旋转，从而驱动激光发射器3、第二旋转机构2、接收传感器5和反射机构4同步进行360度水平旋转。

本具体实施例中，激光发射器3的数量为1个，接收传感器5的数量为1 个。

所述反射机构4沿旋转方向设置有至少一个反射曲面41，所述反射曲面41 用于将激光发射器3发射的探测激光反射至待测目标6，所述反射曲面41的曲率沿旋转方向连续变化，随着旋转，由反射曲面41反射出去的激光在垂直方向的角度发生改变，所述接收传感器5用于接收待测目标6反射回来的激光。

本具体实施例中，接收传感器5为光电转换器，用于将接收到的激光信号转换为电信号。本具体实施例中，接收传感器5被配置为其接收的激光信号与反射机构4反射的激光信号成一定夹角。当然，在其它实施例中，接收传感器5 的设置位置可以根据实际情况进行选择，只要能接收到待测目标6反射回来的激光即可，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再详细说明。

本具体实施例中，接收传感器5的接收口还设有广角镜头7，广角镜头7将待测目标6反射回来的激光进行汇聚后传输给接收传感器5进行光电转换，提高检测灵敏度。

所述第二旋转机构2用于驱动反射机构4旋转，从而改变由反射曲面41反射出去的激光在垂直方向的角度。

本具体实施例中，第二旋转机构2为第二旋转电机，第二旋转电机2的转轴与反射机构4固定连接，用于驱动反射机构4进行水平360旋转。采用水平方向旋转，可以使得整体结构更为紧凑，体积更小，且第二旋转电机2安装更简单，控制简便。当然，在其它实施例中，第二旋转电机2也可以用于驱动反射机构4进行竖直旋转或其它方向旋转，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再详细说明。

本具体实施例中，所述反射机构4还包括本体，所述本体为圆盘状结构，所述反射曲面41设置在本体的圆周面上。当然，在其它实施中，本体也可以是多面体等其它结构，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再详细说明。

本具体实施例中，所述反射曲面41的数量为多个，当然，在其它实施例中，反射曲面41的数量也可以是1个。多个反射曲41首尾依次连接，形成一体化的圆周曲面。当然，在其它实施例中，多个反射曲41也可以间距设置。此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。

本具体实施例中，沿旋转方向，所述反射曲面41的曲率依次递增或递减，使得反射出去的激光由下往上扫描或由上往下扫描。当然，在其它实施例中，反射曲面41的曲率的变化规律可以根据实际需要进行选择，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再详细说明。

本具体实施例中，所述第一旋转机1构旋转一个最小角度时，如1度，当然，在其它实施例中，最小角度可以根据实际情况进行选择，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说，第二旋转机构2驱动反射机构4旋转过一个反射曲面41所对应的角度。当然，在其它实施例中，也可以是第一旋转机1构旋转一个最小角度时，第二旋转机构2驱动反射机构4旋转过大于一个反射曲面41所对应的角度。

工作原理：

①垂直方向的扫描

激光发射器3发射探测激光打到反射机构4的反射曲面41上，反射曲面41 随着第二旋转电机2旋转，反射曲面41的曲率也随之变化，使反射出去的激光在垂直方向产生角度的变化，完成垂直方向的多线束扫描，如图3所示，扫描的角度通过反射曲面41的曲率控制。

②水平方向的扫描

第一旋转电机1进行360°的旋转，在进行垂直方向扫描的同时，整个系统也在进行着水平360°的扫描。

当第一旋转电机1转动一个最小角度时，第二旋转电机2转动过一个反射曲面41组所对应的角度，完成一个垂直方向的扫描周期。通过第一旋转电机1 和第二旋转电机2的旋转周期配合，即可实现二维多线束扫描，扫描的激光被待测目标6反射后通过探测传感器5转换后利用三角测距或脉冲测距原理，扫描出空间点。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种单激光器多线束扫描雷达，包括激光发射器、接收传感器、第一旋转机构、第二旋转机构和反射机构，所述第一旋转机构用于驱动激光发射器、第二旋转机构、接收传感器和反射机构同步水平旋转，所述第二旋转机构用于驱动反射机构旋转，其特征在于：所述反射机构沿旋转方向设置有至少一个反射曲面，所述反射曲面用于将激光发射器发射的探测激光反射至待测目标，所述反射曲面的曲率沿旋转方向连续变化，通过旋转改变反射出去的激光在垂直方向的角度，所述接收传感器用于接收待测目标反射回来的激光。

2.根据权利要求1所述的单激光器多线束扫描雷达，其特征在于：所述第二旋转机构用于驱动反射机构进行水平旋转。

3.根据权利要求2所述的单激光器多线束扫描雷达，其特征在于：所述反射机构还包括本体，所述本体为圆盘状结构，所述反射曲面设置在本体的圆周面上。

4.根据权利要求3所述的单激光器多线束扫描雷达，其特征在于：所述反射曲面的数量为多个。

5.根据权利要求4所述的单激光器多线束扫描雷达，其特征在于：多个反射曲面首尾依次连接，形成一体化的圆周曲面。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的单激光器多线束扫描雷达，其特征在于：沿旋转方向，所述反射曲面的曲率依次递增或递减。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的单激光器多线束扫描雷达，其特征在于：所述第一旋转机构旋转一个最小角度时，第二旋转机构驱动反射机构至少旋转过一个反射曲面所对应的角度。

8.根据权利要求1所述的单激光器多线束扫描雷达，其特征在于：所述第一旋转机构为第一旋转电机，所述第二旋转机构为第二旋转电机。

9.根据权利要求1所述的单激光器多线束扫描雷达，其特征在于：所述接收传感器的接收口设有广角镜头，待测目标反射回来的激光经过广角镜头汇聚后传输给接收传感器进行光电转换。