[发明专利]车载四线激光雷达系统及其电路、方法

权利要求书

1.车载四线激光雷达系统，主要由供电系统、控制系统、发射系统、接收系统、光学系统和扫描系统组成；供电系统向各系统提供电源，控制系统控制发射系统发出激光，激光通过光学系统处理后，遇目标物体反射回来，再经光学系统处理后，由接收系统接收反射回波信号并进行一系列处理后，反馈回控制系统，由控制系统进行运算处理；所述发射系统由4个激光器发射激光，扫描系统包括电机和水银滑环，其特征是：所述4个激光器设置在电机驱动轴上，并受电机驱动进行旋转扫描，形成四线激光雷达扫描；激光器通过水银滑环与外部电路进行电气连接，水银滑环的活动端与电机驱动轴连接，与激光器一起随驱动轴旋转。

2.根据权利要求1所述的车载四线激光雷达系统，其特征是：所述4个激光器在电机驱动轴上垂直排列成一列，其光轴与水平面形成不同的角度。

3.根据权利要求1或2所述的车载四线激光雷达系统，其特征是：所述电机为直流步进电机。

4.实现权利要求1所述的车载四线激光雷达系统的电路，包括控制系统电路、发射系统电路、扫描系统电路、接收系统电路、供电系统电路；其中供电系统电路包括有向各个系统电路供电的电源模块；其特征是：

所述控制系统电路包括控制芯片及分别与控制芯片连接的显示模块和通信接口，显示模块显示内容由控制芯片控制，控制芯片通过通信接口与外部通讯；

所述发射系统包括依次相连的脉冲发生器、开关驱动电路、激光器，脉冲发生器与控制系统电路的控制芯片相连，并受其控制；脉冲发生器向开关驱动电路提供信号驱动信号，由开关驱动电路驱动4个激光器工作； 

扫描系统电路包括电机和水银滑环，水银滑环固定端通过接线端与驱动电路进行电气连接；所述4个激光器设置在电机驱动轴上，与水银环的活动端由一起随电机驱动轴进行旋转扫描，形成四线激光雷达扫描；激光器通过水银滑环活动端的接线端与水银滑环电气连接；

所述接收系统电路主要由依次相连的偏压电路、接收电路、放大电路、时刻鉴别电路、时间间隔测量电路组成；偏压电路为接收电路提供所需的偏压，接收电路接收经反射的激光回波信号，放大电路、时刻鉴别电路对接收的激光回波信号进行处理，然后把处理好的信号送入时间间隔测量电路；时间间隔测量电路还分别与发射系统电路中的脉冲发生器和控制系统电路的控制芯片相连，接收脉冲发生器发出的激光脉冲开始发出的信号，并依此信号与回波信号进行时间间隔测量，将所测的时间间隔参数传送给控制芯片进行最终处理。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征是：所述激光器为产生的激光波长为850~950nm、占空比<0.1%的脉冲半导体激光器。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征是：所述脉冲半导体激光器为德国的OSRAM公司生产的SPL LL系列脉冲半导体激光器。

7.根据权利要求4所述的电路，其特征是：所述开关驱动电路主要开关器件为Elantec 公司生产的EL7041C。

8.根据权利要求4所述的电路，其特征是：所述接收电路接收器件为内部电流增益为10~100倍的APD雪崩二极管。

9.根据权利要求4所述的电路，其特征是：所述时间数字转换芯片为德国ACAM公司生产的高精度时间数字转换芯片TDC—GP2。

10.实现权利要求1所述的车载四线激光雷达系统的方法 ,包括如下步骤：

a.由系统的控制电路提供信号控制发射系统发射激光脉冲，同时向接收系统传送激光脉冲开始发出的信号；

b.发射系统由排列成一列的4个激光器按不同角度同时发射激光；

c.4个激光器设置在电机驱动轴上，并受电机驱动进行旋转扫描，形成四线激光雷达同时扫描；

d.激光器通过水银滑环与外部电路进行电气连接，水银滑环的活动端与电机驱动轴连接，与激光器一起随驱动轴旋转；

e.由光学系统对发射的激光进行准直和整形、以及对激光反射回波进行滤光聚焦处理；

f.经光学系统处理后的激光反射回波信号由接收系统对进行接收，将其转换为电信号后进行放大、整形、滤波和进行时刻鉴别；采用恒定比值鉴别方法，与收到的脉冲激光开始发出信号的时刻对比，得到激光飞行时间，并将其送入控制系统；

g.控制系统根据光速和激光飞行时间，根据激光脉冲测距依激光脉冲测距运算得到被检测目标的距离、方位、大小，并结合本车速度计算得到目标的运动速度；控制系统根据运算结果结合内置软件进行辅助驾驶；

h.将车载四线激光雷达安装在汽车车头前端的中间位置。