[发明专利]一种基于AWG的激光雷达扫描系统

说明书

本发明公开了一种基于AWG的激光雷达扫描系统，包括横向旋转平台及布置在横向旋转平台上的纵向扫描机构，纵向扫描机构包括AWG及准直器，AWG为无源器件，器件尺寸小，易于集成，重量轻，便于旋转；横向旋转平台转动惯量小，便于实现高速旋转，且旋转寿命长；激光雷达的横向扫描由机械旋转决定，横向分辨率高，纵向分辨率由AWG决定，可通过在AWG前或后增加光开关复用实现分辨率的进一步提升；激光雷达可通过零部件复用实现廉价规模化的部署；激光雷达可通过提升DFB阵列数量或可调谐激光器波长数量实现线数的提升。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术应用领域，尤其涉及先进驾驶辅助系统、无人驾驶系统、智能安防系统、轨道交通巡检、无人机避障等领域的一种基于AWG的激光雷达扫描系统。

背景技术

先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistant System)，简称ADAS，是利用安装于车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等，可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量，通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。早期的ADAS技术主要以被动式报警为主，当车辆检测到潜在危险时，会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况。对于最新的ADAS技术来说，主动式干预也很常见。

随着激光技术的发展，激光扫描技术越来越广泛地应用于测量、交通、驾驶辅助和无人机、移动机器人等领域。现有的激光扫描雷达一般制造成本高，结构较为复杂，寿命短，有些则是体积和质量都较大，不利于在激光雷达在驾驶辅助系统、无人驾驶系统及移动机器人、无人驾驶飞机避障与导航领域的应用。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种基于AWG(Array waveguide grating，阵列波导光栅)的激光雷达扫描系统，以缓解现有技术中由于较大重量、复杂结构的机械旋转扫描导致的制造成本高、寿命短、体积大等技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于AWG的激光雷达扫描系统，包括横向旋转平台及布置在横向旋转平台上的纵向扫描机构，所述纵向扫描机构包括AWG及准直器。

进一步地，所述纵向扫描机构的组件均为无源器件，无其他有源器件，无需与电滑环配合使用，具有转动惯量低、体积小、寿命长的特点。

进一步地，所述横向旋转平台能够360度机械旋转，转速需满足10r/s。

进一步地，所述准直器由准直透镜等能够实现光路准直的无源器件构成。

进一步地，所述AWG的N个通道对应可调谐激光光源的N个不同波长。

进一步地，采用M个AWG复用，配合1*M的光开关，实现纵向扫描线数或精度的M倍提升。

进一步地，所述横向旋转平台上的AWG通过光纤滑环与环形器连接；所述光纤滑环用于解决旋转和静止界面间光纤续传的问题；所述环形器用于实现收发同轴功能。

所述可调谐激光光源的实现方式包括以下两种：

一、可调谐激光光源由DFB阵列实现，DFB阵列由N个不同波长的DFB激光器实现。

进一步地，N个不同波长的DFB激光器同时工作，通过N*1的MUX耦合实现波分复用，在纵向扫描机构形成N个同时工作的点光源。

进一步地，采用上述激光雷达扫描系统的激光雷达还包括BPD阵列，所述BPD阵列由N个不同波长的BPD组成，用于接收N个不同波长的DFB激光器产生的本地参考光和信号光，通过对本地参考光和信号光干涉，实现信息提取。

二、可调谐激光光源由可调谐激光器实现，可调谐激光器可实现N个不同波长的调谐。