[发明专利]一种高测量精度的激光雷达及其使用方法

说明书

本发明公开了一种高测量精度的激光雷达及其使用方法，高测量精度的激光雷达包括多波长发射光源、发射插针、发射透镜、接收透镜、波长分开元件和阵列探测器；所述多波长发射光源用于提供不同波长的光信号，所述发射插针用于发射多波长复用的探测光信号，由所述发射透镜进行准直发射或者聚焦发射；所述阵列探测器用于获取不同波长的光信号单独的传输时间，进行求和取平均，继而计算出目标的距离。本发明对现有激光雷达的光路设计进行改进，将多个波长的光信号耦合进同一个探测光脉冲同时进行发射探测，得到各波长对同一探测目标的距离数据，对各个波长对应的距离数据求和取平均，避免随机误差的影响，提高激光雷达的测量精度。

技术领域

本发明属于激光探测技术领域，更具体地，涉及一种高测量精度的激光雷达及其使用方法。

背景技术

激光雷达的功能是通过向目标发射探测光信号，对周围目标环境的进行距离探测的设备，可用于获取目标的距离、角度、相对位置等信息，属于目标感知的设备。随着对目标探测实时性要求的增加，激光雷达发展出了多线激光雷达，可实时获取周围环境的目标信息。但不管是单线激光雷达，还是多线激光雷达，都是基于脉冲光信号的飞行时间来进行距离计算，且大都基于单脉冲探测单个目标的测量原理。此种技术方法存在较大的精度缺陷，难以满足高测量精度的测试要求，随着激光雷达行业应用的发展，尤其是高测量精度行业领域的发展，对激光雷达的测量精度要求提出了更进一步的要求。

目前，激光雷达提高测量精度的方法基本都是采用多脉冲平均的方法，即在单个目标、单个角度方向多发射几个脉冲信号，然后将多个脉冲信号飞行时间计算得到的距离进行求和平均，获得目标和激光雷达设备之间的距离。上述技术方法可以优化激光雷达的测距精度，但单个方向重复发射脉冲光信号，会使得激光雷达的实际使用重复频率下降，进而降低激光雷达的角度分辨率，影响整体性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：

现有的激光雷达，大部分都采用单波长光源，在单个方向重复发射脉冲光信号，对目标进行探测，获取目标的距离，此技术方案中随机误差会对测距精度产生影响，且对单个目标重复探测也会使激光雷达的角度分辨率下降。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种高测量精度的激光雷达，包括多波长发射光源、发射插针、发射透镜、接收透镜、波长分开元件和阵列探测器；

所述多波长发射光源用于提供不同波长的光信号，所述多波长发射光源与所述发射插针耦合；所述发射插针作为二级发射光源，用于发射多波长复用的探测光信号，由所述发射透镜进行准直发射或者聚焦发射；

所述接收透镜用于将目标反射回来的多波长复用的探测光信号接收至所述波长分开元件；所述波长分开元件用于将多波长复用的探测光信号中不同波长的光信号在空间进行分开；

所述阵列探测器用于获取不同波长的光信号单独的传输时间，进行求和取平均，继而计算出目标的距离。

优选的，所述多波长发射光源包括不同的单波长光源和阵列波导光栅，其中，所述不同的单波长光源发射的光信号由所述阵列波导光栅接收，所述阵列波导光栅用于将不同的单波长光源发射的光信号进行耦合，得到多波长复用的探测光信号。

优选的，所述多波长发射光源包括宽光谱光源，所述宽光谱光源用于提供不同波长的光信号。

优选的，所述阵列探测器的不同位置处均设有像元，所述像元均为独立控制，用于获取不同波长的光信号单独的传输时间。

优选的，所述阵列探测器包括处理器，所述处理器用于对所述像元获取到的对应于不同波长的传输时间进行求和取平均，继而计算出目标的距离。

优选的，由所述发射透镜进行聚焦发射时，所述高测量精度的激光雷达还包括平移装置和摄像头；