用于激光雷达的光学组件检测系统及激光雷达技术方案

本发明专利技术提供一种用于激光雷达的光学组件检测系统，光学组件包括发射端光学组件和接收端光学组件，光学组件检测系统包括：检测激光器和检测探测器，其中检测激光器配置成发射检测激光束，检测激光束经过发射端光学组件和/或接收端光学组件，出射到激光雷达外部或者入射到检测探测器；检测探测器配置成接收检测激光束或检测激光束在目标物上反射后并经过接收端光学组件的回波，并转换为检测电信号；信号处理单元，与检测探测器通讯以接收检测电信号，并配置成根据检测电信号确定光学组件的工作状态。通过本发明专利技术设计的光学组件检测系统，可以在雷达工作期间检测发射端和/或接收端光学组件的工作状态和各光学器件的在位状态，提高雷达故障检测效率。高雷达故障检测效率。高雷达故障检测效率。

【技术实现步骤摘要】
用于激光雷达的光学组件检测系统及激光雷达


[0001]本公开涉及光电探测领域，尤其涉及一种用于激光雷达的光学组件检测系统及一种激光雷达。

技术介绍

[0002]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，是一种将激光技术与光电探测技术相结合的先进探测方式。激光雷达因其分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小及重量轻等优势，被广泛应用于自动驾驶、交通通讯、无人机、智能机器人、资源勘探等领域。
[0003]光学器件(比如凸透镜、凹透镜、平面镜、凹面镜、凸面镜、半透镜等)作为激光雷达的核心器件，用于将激光器发出的光线以及目标物的反射光线进行准直、偏折、反射、会聚等，从而根据激光雷达的功能需求，实现不同的光路设计。每一个光学器件在激光雷达中都有其独特的作用，所有的光学器件均保持正常才能正确的引导光路，使激光雷达保持高性能的探测。
[0004]在激光雷达使用过程中，当因外界震动、固定胶水失效等原因，有可能导致光学器件异常，如碎裂、失位，任何一个光学器件异常都会使得光路发生偏移，使光学系统的原有功能降级或者丧失，影响雷达使用性能。如果光学系统应用在安全相关的系统中，光学器件的异常还有可能导致安全风险。因此有必要对激光雷达光学器件异常进行检测。
[0005]激光雷达在出厂前，会对各个光学器件进行标定，按照设计好的光路将光学器件固定在预定的位置上。如图1所示是一个基础的激光雷达示意图，当透镜(组)1和透镜(组)2都处在它们既定的位置上时，激光器发出的光经过透镜1准直，照射到目标物上，目标物对激光漫反射，其中一部分反射光经过透镜2汇聚到光探测元件上，经过飞行时间TOF(Time of Flight)计算完成探测。
[0006]当激光雷达在使用过程中，一旦上述两个透镜(组)的任何一个/组失位、碎裂或者变形，都会影响激光雷达的探测性能。如图2a,2b所示，比如当发射端透镜1失位、碎裂或者变形后，激光器发出的激光经过透镜1偏折到其他方向，照射不到目标物上，那么激光雷达就无法探测到目标物。再比如，当接收端透镜2失位、碎裂或者变形后，目标物的反射光经过透镜2偏折到其他方向，无法照射到光探测元件上，那么激光雷达也无法探测到目标物。
[0007]实际上，随着激光雷达技术发展和商业上的成功，现在的激光雷达光机结构越来越复杂，除了使用透镜外，还可能会使用转镜、振镜、楔形棱镜、凹面镜等复杂的光学器件和光学器件组合，图3为典型的采用光学器件组合的激光雷达光学系统。
[0008]激光雷达对光学系统精度要求越来越高，其容错率也越来越低，而现有技术中尚没有对出厂后的激光雷达的光学系统进行有效检测的手段，往往是在激光雷达无法正常工作后，在检修过程中发现光学系统异常。
[0009]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0010]有鉴于现有技术的一个或多个缺陷，本专利技术设计一种光学组件检测系统，可以在激光雷达工作期间实时检测发射端光学组件和/或接收端光学组件的工作状态以及每个光学器件的在位状态，提高激光雷达故障检测效率。
[0011]本专利技术提供一种用于激光雷达的光学组件检测系统，所述激光雷达的光学组件包括发射端光学组件和接收端光学组件，所述光学组件检测系统包括：
[0012]检测激光器和检测探测器，其中所述检测激光器配置成发射检测激光束，所述检测激光束经过所述发射端光学组件和/或接收端光学组件，出射到所述激光雷达外部或者入射到检测探测器；
[0013]所述检测探测器配置成接收所述检测激光束或所述检测激光束在目标物上反射后并经过所述接收端光学组件的回波，并转换为检测电信号；和
[0014]信号处理单元，与所述检测探测器通讯以接收所述检测电信号，并配置成根据所述检测电信号确定所述光学组件的工作状态。
[0015]根据本专利技术的一个方面，其中所述检测激光器包括设置在所述发射端光学组件的光路上游的第一检测激光器，所述第一检测激光器配置为发射第一检测激光束；所述检测探测器包括设置在所述发射端光学组件的光路下游的第一检测探测器，所述第一检测探测器配置为接收所述第一检测激光束并转换为第一检测电信号，所述信号处理单元配置成可根据所述第一检测电信号，确定所述激光雷达的发射端光学组件的工作状态。
[0016]根据本专利技术的一个方面，其中所述检测激光器包括设置在所述发射端光学组件的光路上游的第二检测激光器，所述第二检测激光器配置为发射第二检测激光束；所述检测探测器包括设置在所述接收端光学组件的光路下游的第二检测探测器，所述第二检测探测器配置为接收所述第二检测激光束在目标物上反射后经过所述接收端光学组件的回波并转换为第二检测电信号，所述信号处理单元配置成可根据所述第二检测电信号，确定所述激光雷达的光学组件的工作状态。
[0017]根据本专利技术的一个方面，其中所述激光雷达为包括转镜或振镜的激光雷达，所述检测激光器包括设置在所述发射端光学组件的光路上游的第三检测激光器，所述第三检测激光器配置为发射第三检测激光束；所述检测探测器包括设置在所述接收端光学组件的光路下游的第三检测探测器，所述第三检测探测器配置为接收所述第三检测激光束并转换为第三检测电信号，所述信号处理单元配置成可根据所述第三检测电信号，确定所述激光雷达的光学组件的工作状态。
[0018]根据本专利技术的一个方面，所述第三检测激光器配置为在所述激光雷达处于非测距状态时发射所述第三检测激光束。
[0019]根据本专利技术的一个方面，其中当所述检测电信号的信号强度大于预设阈值时，确定所述激光雷达的光学组件正常。
[0020]根据本专利技术的一个方面，其中所述检测激光器设置在所述激光雷达的激光器电路板上，所述检测探测器设置在所述激光雷达的探测器电路板上或者激光雷达的结构件上。
[0021]根据本专利技术的一个方面，所述光学组件还包括固定件，所述发射端光学组件和所述接收端光学组件通过所述固定件固定在激光雷达中。
[0022]根据本专利技术的一个方面，所述光学组件检测系统包括设置在所述固定件上的在位
检测单元，所述在位检测单元配置成可检测所述光学组件的在位状态，所述信号处理单元与所述在位检测单元通讯以确定所述光学组件的在位状态。
[0023]根据本专利技术的一个方面，还包括无线通信单元，与所述信号处理单元耦接，配置为将所述光学组件的工作状态和/或所述光学组件的在位状态上报移动终端设备。
[0024]本专利技术还提供一种激光雷达，包括：
[0025]发射单元，包括激光器和发射端光学组件，所述激光器配置成发射探测激光束，所述探测激光束经由所述发射端光学组件出射到所述激光雷达外部；
[0026]接收单元，包括探测器和接收端光学组件，所述接收端光学组件配置成将所述探测激光束在目标物上反射的回波汇聚到所述探测器上，所述探测器将所述回波转换为电信号；和
[0027]光学组件检测系统，包括：
[0028]检测激光器和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光雷达的光学组件检测系统，所述激光雷达的光学组件包括发射端光学组件和接收端光学组件，所述光学组件检测系统包括：检测激光器和检测探测器，其中所述检测激光器配置成发射检测激光束，所述检测激光束经过所述发射端光学组件和/或接收端光学组件，出射到所述激光雷达外部或者入射到检测探测器；所述检测探测器配置成接收所述检测激光束或所述检测激光束在目标物上反射后并经过所述接收端光学组件的回波，并转换为检测电信号；和信号处理单元，与所述检测探测器通讯以接收所述检测电信号，并配置成根据所述检测电信号确定所述光学组件的工作状态。2.如权利要求1所述的光学组件检测系统，其中所述检测激光器包括设置在所述发射端光学组件的光路上游的第一检测激光器，所述第一检测激光器配置为发射第一检测激光束；所述检测探测器包括设置在所述发射端光学组件的光路下游的第一检测探测器，所述第一检测探测器配置为接收所述第一检测激光束并转换为第一检测电信号，所述信号处理单元配置成可根据所述第一检测电信号，确定所述激光雷达的发射端光学组件的工作状态。3.如权利要求1或2所述的光学组件检测系统，其中所述检测激光器包括设置在所述发射端光学组件的光路上游的第二检测激光器，所述第二检测激光器配置为发射第二检测激光束；所述检测探测器包括设置在所述接收端光学组件的光路下游的第二检测探测器，所述第二检测探测器配置为接收所述第二检测激光束在目标物上反射后经过所述接收端光学组件的回波并转换为第二检测电信号，所述信号处理单元配置成可根据所述第二检测电信号，确定所述激光雷达的光学组件的工作状态。4.如权利要求1或2所述的光学组件检测系统，其中所述激光雷达为包括转镜或振镜的激光雷达，所述检测激光器包括设置在所述发射端光学组件的光路上游的第三检测激光器，所述第三检测激光器配置为发射第三检测激光束；所述检测探测器包括设置在所述接收端光学组件的光路下游的第三检测探测器，所述第三检测探测器配置为接收所述第三检测激光束并转换为第三检测电信号，所述信号处理单元配置成可根据所述第三检测电信号，确定所述激光雷达的光学组件的工作状态。5.如权利要求4所述的光学组件检测系统，所述第三检测激光器配置为在所述激光雷达处于非测距状态时发射所述第三检测激光束。6.如权利要求1所述的光学组件检测系统，其中当所述检测电信号的信号强度大于预设阈值时，确定所述激光雷达的光学组件正常。7.如权利要求6所述的光学组件检测系统，其中所述检测激光器设置在所述激光雷达的激光器电路板上，所述检测探测器设置在所述激光雷达的探测器电路板上或者激光雷达的结构件上。8.如权利要求7所述的光学组件检测系统，所述光学组件还包括固定件，所述发射端光学组件和所述接收端光学组件通过所述固定件固定在激光雷达中。9.如权利要求8所述的光学组件检测系统，所述光学组件检测系统包括设置在所述固定件上的在位检测单元，所述在位检测单元配置成可检测所述光学组件的在位状态，所述信号处理单元与所述在位检测单元通讯以确定所述光学组件的在位状态。
10.如权利要求9所述的光学组件检测系统，还包括无线通信单元，与所述信号处理单元耦接，配置为将所述光学组件的工作状态和/或所述光学组件的在位状态上报移动终端设备。11.一种激光雷达，包括：发射单元，包括激光器和发射端光学组件，所述激光器配置成发射探测激光束，所述探测激光束经由所述发射端光学组件出射到所述激光雷达外部；接收单元，包括探...

【专利技术属性】
技术研发人员：于庆国，宋佳敏，赵鑫，邹聪聪，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：