[发明专利]基于混沌调制VCSEL阵列的无人驾驶激光雷达装置

摘要

本发明公开了一种基于混沌调制VCSEL阵列的无人驾驶激光雷达装置，属于激光雷达在无人驾驶汽车的应用技术领域。该装置包括信号发射模块、光路调节模块、信号接收模块以及数据处理模块，信号发射模块包括驱动调制系统以及VCSEL阵列，驱动调制系统发出电混沌信号对VCSEL阵列内的激光器进行调制且以一定时间间隔相继驱动其发射混沌光束，进入光路调节模块，然后将调节后的光路数据传入信号接收模块，信号接收模块最后将数据传入数据处理模块进行数据处理后执行操作。本发明利用电混沌信号作为参考信号，无需采用光反馈器件和分束器来获取参考光，简化了装置，提升了光束的利用率，宽带混沌信号有效实现抗干扰性能，提高了测距精度。

主权项

1.一种基于混沌调制VCSEL阵列的无人驾驶激光雷达装置，其特征在于：包括信号发射模块（100）、光路调节模块（110）、信号接收模块（120）以及数据处理模块（130），所述信号发射模块（100）将光路数据传输入光路调节模块（110），所述光路调节模块（110）将调节后的光路数据传入信号接收模块（120），所述信号接收模块（120）最后将数据传入数据处理模块（130）；所述信号接收模块（120）包括光电探测器阵列（3）和寄存器（4）；所述数据处理模块（130）包括数字相关器（9）、感知数据处理系统（10）、融合决策系统（11）、控制执行系统（12）；所述信号发射模块（100）包括驱动调制系统（1）以及沿光路方向设置的VCSEL阵列（2），所述VCSEL阵列（2）包括N个VCSEL激光器，N≥4，所述驱动调制系统（1）发出的电混沌信号，一部分电混沌信号作为参考信号存储入寄存器（4），另一部分电混沌信号驱动VCSEL阵列（2）中的激光器以一定时间间隔相继出射光束；所述光路调节模块（110）包括沿光路方向依次设置的微透镜阵列（5）、MEMS振镜阵列（6），N束平行的宽带混沌探测激光相继发出，N束探测光束相继由微透镜阵列（5）准直并调控出射角度使每束探测信号平行出射，经过由扫描控制系统（7）控制的MEMS振镜阵列（6）的倾斜角来对目标物（8）进行水平角度扫描；探测光束到达目标物发生后向散射产生回波信号，回波信号再经过MEMS振镜阵列（6）、微透镜阵列（5）反射后被相应的光电探测器阵列（3）探测转换为电混沌信号，并由寄存器（4）存储，所述光电探测器阵列（3）中的光电探测器与VCSEL阵列（2）中的VCSEL激光器一一对应；参考信号和探测信号从寄存器（4）传输至数字相关器（9），由数字相关器（9）进行延时互相关处理，从而获取N束探测信号往返所需时间，进而得到每一个水平角度的N束探测信号发射点与散射点之间的距离即散射点的二维信息；感知数据处理系统（10）通过散射点的二维信息结合扫描控制系统（7）对N束探测光束的水平方向探测的二维角度、周期及方向信息，分析得到散射点的三维信息即目标物在三维空间中的位置信息；融合决策系统（11）得到目标物的三维立体图像信息结合当前汽车所处的道路位置信息做出决策，并驱动控制执行系统（12）执行操作。