用于无人驾驶汽车的高探测效率VCSEL阵列混沌激光雷达装置

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	用于无人驾驶汽车的高探测效率VCSEL阵列混沌激光雷达装置
其他题名	用于无人驾驶汽车的高探测效率VCSEL阵列混沌激光雷达装置
	王安帮; 赵彤; 郭园园; 王龙生; 贾志伟; 吴梅; 王云才; 高华
	2019-06-07
专利权人	太原理工大学
公开日期	2019-06-07
授权国家	中国
专利类型	发明申请
摘要	本发明公开了一种用于无人驾驶汽车的高探测效率VCSEL阵列混沌激光雷达装置，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，信号发射模块将光路数据传输入光路调节模块，光路调节模块将调节后的光路数据传入信号接收模块，最后将数据传入数据处理模块。信号发射模块采用了多个VCSEL激光器组成阵列单元，然后再形成阵列组合，一次驱动多个VCSEL激光器，可以大幅提升获取的信息量以及测量速度，增大出光效率，提升探测物体的探测效率，且结构简单、紧凑、易于阵列集成，很大程度上减小了车载激光雷达的体积，宽带混沌信号也有效实现抗干扰性能，提高了测距精度。
其他摘要	本发明公开了一种用于无人驾驶汽车的高探测效率VCSEL阵列混沌激光雷达装置，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，信号发射模块将光路数据传输入光路调节模块，光路调节模块将调节后的光路数据传入信号接收模块，最后将数据传入数据处理模块。信号发射模块采用了多个VCSEL激光器组成阵列单元，然后再形成阵列组合，一次驱动多个VCSEL激光器，可以大幅提升获取的信息量以及测量速度，增大出光效率，提升探测物体的探测效率，且结构简单、紧凑、易于阵列集成，很大程度上减小了车载激光雷达的体积，宽带混沌信号也有效实现抗干扰性能，提高了测距精度。
主权项	一种用于无人驾驶汽车的高探测效率VCSEL阵列混沌激光雷达装置，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）包括会聚光学透镜阵列Ⅰ（10）和光电探测器阵列Ⅰ（11）、会聚光学透镜阵列Ⅱ（12）和光电探测器阵列Ⅱ（13）；数据处理模块（130）包括数字相关器（14）、感知数据处理系统（15）、融合决策系统（16）、控制执行系统（17）；所述信号发射模块（100）包括驱动系统（1）以及沿光路方向依次设置的VCSEL阵列组合（2）、准直光学透镜阵列（3）、半透半反透镜阵列（4），所述VCSEL阵列组合（2）包括N个VCSEL阵列单元（140），N≥4，每个VCSEL阵列单元（140）由m个VCSEL激光器（18）根据需求自由组合排布形成，m≥2；所述驱动系统（1）当触发计时开始时以一定的时间间隔逐个驱动单个VCSEL阵列单元（140）出射光束，N个VCSEL阵列单元（140）相继发出N×m束混沌激光，出射光束经由准直光学透镜阵列（3）准直，通过半透半反镜阵列（4）的反馈后产生m束平行的宽带混沌激光；所述光路调节模块（110）包括分束器阵列（5），以及沿光路方向依次设置的微透镜阵列（6）、MEMS振镜阵列（7），每个VCSEL阵列单元的m束平行的宽带混沌激光通过与之投影重合的分束器阵列（5）被分为m束参考光束和m束探测光束，m束参考光束由会聚光学透镜阵列Ⅰ（10）会聚后被光电探测器阵列Ⅰ（11）探测；m束探测光束由微透镜阵列（6）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（8）控制的MEMS振镜阵列（7）的倾斜角来对目标物（9）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（7）、微透镜阵列（6）准直后经过分束器阵列（5）反射，由会聚光学透镜阵列Ⅱ（12）会聚后被光电探测器阵列Ⅱ（13）探测；参考光束和探测光束分别由光电探测器阵列转化为电信号，由数字相关器（14）相继对每个阵列单元探测的信号进行延时互相关处理，从而相继获取N×m束探测信号往返所需时间，进而得到每一个水平角度的N×m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（15）通过散射点的二维信息结合扫描控制系统（8）对每个阵列单元的探测光束信号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（16）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（17）执行操作。
申请日期	2019-01-25
专利号	CN109856644A
专利状态	申请中
申请号	CN201910073846.0
公开（公告）号	CN109856644A
IPC 分类号	G01S17/93 \| G01S17/89 \| G01S7/481
专利代理人	朱源
代理机构	太原科卫专利事务所(普通合伙)
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/55279
专题	半导体激光器专利数据库
作者单位	太原理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	王安帮,赵彤,郭园园,等. 用于无人驾驶汽车的高探测效率VCSEL阵列混沌激光雷达装置. CN109856644A[P]. 2019-06-07.

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CN109856644A.PDF（455KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文