一种色散光谱激光雷达系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种色散光谱激光雷达系统，包括：发射端，经配置以发射信号光光束；接收端，包括接收光学组件以及色散光谱感光组件，其中所述接收光学组件用于接收至少部分被目标反射回的信号光光束以及部分环境光光束并入射到所述色散光谱感光组件中，所述色散光谱感光组件对入射光束进行色散将不同波长的光束在空间上进行区分；控制与处理器用于控制所述色散光谱感光组件以筛选出与所述信号光光束波长一致的所述入射光束信号，并基于所述入射光束信号计算光子的飞行时间。通过色散的方式实现对信号光波长的筛选，从而提升了信噪比与测量精度。与测量精度。与测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种色散光谱激光雷达系统及测量方法


[0001]本专利技术涉及光学传感器以及激光雷达
，尤其涉及一种色散光谱激光雷达系统及测量方法。

技术介绍

[0002]激光雷达是一种主动型的三维测量技术，其通过激光发射端向空间发射激光束，再通过接收端接收被物体反射回的激光束后，通过对所接收的光信号进行处理以得到激光束在空间中的飞行时间，根据距离与光子飞行时间和光速的关系，可以计算得到目标的距离和方位信息。环境光干扰是目前激光雷达系统普遍面临的难题，即当激光雷达在户外强光下工作时，往往会受到太阳环境光的干扰，导致测量距离和测量精度出现一定程度的下降。
[0003]为了解决环境光干扰问题，现有方案中往往会选择太阳光谱辐照度比较低的近红外激光发射器，再通过在接收端配合该波段附近的窄带滤光片做进一步的环境光滤除。然而考虑到工程化中的实际问题，如激光发射器中心波长的制造公差、滤光片中心透过波长的制造公差、激光发射器中心波长随温度的漂移等，实际采用的滤光片光谱透过率半高全宽远大于激光器波长的半高全宽，因而对环境光过滤的效果十分有限，导致信噪比和测量精度较低。
[0004]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
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不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种色散光谱激光雷达系统及测量方法，以解决上述
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问题中的至少一种。
[0006]为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0007]一种色散光谱激光雷达系统，包括：发射端，经配置以发射信号光光束；接收端，包括接收光学组件以及色散光谱感光组件；其中，所述接收光学组件用于接收至少部分被目标反射回的信号光光束以及部分环境光光束并入射到所述色散光谱感光组件中，所述色散光谱感光组件对入射光束进行色散，以将不同波长的光束在空间上进行区分；控制与处理器用于控制所述色散光谱感光组件以筛选出与所述信号光光束波长一致的所述入射光束信号，并基于所述入射光束信号计算光子的飞行时间。
[0008]在一些实施中，所述色散光谱感光组件包括色散器件以及感光探测器；其中，所述色散器件对入射的光束进行色散，并按波长以不同的角度出射，使得不同波长的光束入射到所述感光探测器的不同空间位置上。
[0009]在一些实施中，所述发射端包括光源以及发射光学组件，所述光源用于发射信号光光束并由所述发射光学组件调制后向所述目标发射。
[0010]在一些实施中，所述信号光光束包括斑点光束、线条光束、泛光光束中的一种。
[0011]在一些实施中，所述发射端包括至少一个发射通道，所述接收光学组件包括有至少一个接收通道；其中，所述发射通道与所述接收通道一一对应。
[0012]在一些实施中，所述发射端与所述接收端被设置成共轴形式。
[0013]在一些实施中，所述发射端与所述接收端被设置成离轴形式。
[0014]在一些实施中，所述发射端与所述接收端被安装在同一个基底上。
[0015]在一些实施中，还包括旋转平台，用于放置所述发射端以及所述接收端，并在所述控制与处理器的控制下进行旋转以实现扫描。
[0016]本专利技术实施例另一技术方案为：
[0017]一种利用色散光谱激光雷达系统进行测量的方法，包括如下步骤：
[0018]发射信号光光束；
[0019]接收至少部分被目标反射回的信号光光束以及部分环境光光束；
[0020]对接收到的入射光束进行色散，以将不同波长的光束在空间上进行区分；
[0021]筛选出与所述信号光光束波长一致的所述入射光束信号，并基于所述入射光束信号计算光子的飞行时间。
[0022]本专利技术技术方案的有益效果是：
[0023]本专利技术针对激光雷达中环境光干扰的问题，提出了一种基于色散的色散光谱激光雷达系统及测量方法，能够更为高效的降低环境光的影响，提升激光雷达的探测距离和精度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是根据本专利技术一个实施例的色散光谱激光雷达组成示意图；
[0026]图2是根据本专利技术一个实施例的机械扫描式色散光谱激光雷达系统示意图；
[0027]图3是根据本专利技术一个实施例的非机械扫描式色散光谱激光雷达系统示意图；
[0028]图4是根据本专利技术一个实施例的色散光谱激光雷达接收端的组成示意图；
[0029]图5a是根据本专利技术一个实施例的波导传输元件示意图；
[0030]图5b是根据本专利技术一个实施例的波导色散元件示意图；
[0031]图6是根据本专利技术一个实施例的含有面阵色散光谱感光组件的激光雷达系统接收端示意图；
[0032]图7是根据本专利技术一实施例的面阵色散光谱激光雷达接收端的示意图；
[0033]图8是根据本专利技术另一实施例的面阵色散光谱激光雷达接收端的示意图；
[0034]图9是根据本专利技术又一实施例的面阵色散光谱激光雷达接收端的示意图；
[0035]图10是根据本专利技术又一实施例的面阵色散光谱激光雷达接收端的示意图；
[0036]图11是根据本专利技术又一实施例的面阵色散光谱激光雷达接收端的示意图。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0038]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
[0039]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0040]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种色散光谱激光雷达系统，其特征在于，包括：发射端，经配置以发射信号光光束；接收端，包括接收光学组件以及色散光谱感光组件；其中，所述接收光学组件用于接收至少部分被目标反射回的信号光光束以及部分环境光光束并入射到所述色散光谱感光组件中，所述色散光谱感光组件对入射光束进行色散，以将不同波长的光束在空间上进行区分；控制与处理器用于控制所述色散光谱感光组件以筛选出与所述信号光光束波长一致的所述入射光束信号，并基于所述入射光束信号计算光子的飞行时间。2.如权利要求1所述的色散光谱激光雷达系统，其特征在于：所述色散光谱感光组件包括色散器件以及感光探测器；其中，所述色散器件对入射的光束进行色散，并按波长以不同的角度出射，使得不同波长的光束入射到所述感光探测器的不同空间位置上。3.如权利要求1所述的色散光谱激光雷达系统，其特征在于：所述发射端包括光源以及发射光学组件，所述光源用于发射信号光光束并由所述发射光学组件调制后向所述目标发射。4.如权利要求1所述的色散光谱激光雷达系统，其特征在于：所述信号光光束包括斑点光束、线条光束、泛光光束中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮，关健，李国花，闫敏，
申请(专利权)人：深圳奥锐达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：