一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，发射与接收扫描器为双旋转激光发射与接收扫描器；双旋转激光发射与接收扫描器包括基座、安装在基座上的发射和接收窗口的旋转体，旋转体上部安装有激光发生器、透镜组和反射镜，反射镜出射光路对准发射窗口，反射镜背面设有一带凸轮的电机凸轮可驱动反射镜摆动，使光路呈扇形扫描，旋转体下部安装有一激光接收装置，接收窗口处安装锥形反射镜，反射来激光经锥形反射镜反射到激光接收探头上。本发明使汽车防碰撞系统实现垂直扇面扫描的目的，同时实现旋转扫描，并且减少扫描激光波束的辐射能量要求，达到既安全,准确又灵敏之目的。
【专利说明】
一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达。
【背景技术】
[0002]随着工业的发展，汽车大量使用，交通事故发生的概率增加，据不完全统计车祸占意外死亡总数的50%以上，全世界因交通事故而死亡的人数已超过3000万人。据估计，当今世界每年死于车祸的人数约为25万?30万人。我国车祸发生率全球最高，为15%左右，与国夕卜相比较，为日本的26.5倍、美国的17.8倍。每年依然大约有6万人死于交通事故，20多万人在事故中受伤，我国车祸的发生率和死亡率皆居世界之首位，因此对汽车安全关注度的提高，主动防撞系统日益受到关注。作为领先技术的车载激光雷达系统，可以有效的进行主动碰撞预警，规避大量的潜在危险目标，显著地提高了车辆驾驶的安全性，是新一代汽车安全装备的首选。
[0003]目前市面上已有的防撞系统的激光雷达扫描范围的设计存在严重的探测盲区，无法到全方位扫描，从而造成产品的可靠性问题，传统的激光系统会对周围生命视觉安全造成危胁。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，使汽车防碰撞系统实现垂直扇面扫描的目的，同时实现旋转扫描，并且减少扫描激光波束的幅射能量要求，达到既安全，准确又灵敏之目的。
[0005]本发明提供如下技术方案，一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，包括发射与接收扫描器，发射与接收扫描器通过处理电路连接电动刹车装置;发射与接收扫描器为双旋转激光发射与接收扫描器;双旋转激光发射与接收扫描器包括一基座、安装在基座上的发射和接收窗口、的旋转体，旋转体上部安装有激光发生器、透镜组和反射镜，反射镜出射光路对准发射窗口，反射镜背面设有一带凸轮的电机，凸轮可驱动反射镜摆动，使光路呈扇形扫描，旋转体下部安装有一激光接收装置，接收窗口处安装锥形反射镜，反射来激光经锥形反射镜反射到激光接收探头上。
[0006]所述的反射镜及带凸轮的电机固定在旋转体上，反射镜跟随旋转体转动即能产生出射激光光路的旋转变化，实现旋转扫描。
[0007]电机由固定在旋转体上的自带电池供电，电机带动凸轮转动使反射镜角度产生扇形摆动。
[0008]接收窗口采用锥形反射镜，无论窗口旋转到那一角度，经其反射来的激光束均能指向激光接收探头，故将激光发生器、透镜组及激光接收装置均固定在基座上，而不随旋转体转动，可保持电连接的便利性，也减少精密器件在高速旋转中受损。
[0009]基座上安装有一驱动电机可驱动旋转体旋转。驱动电机与旋转体间通过啮合齿轮组成传动连接。所述双旋转激光发射与接收扫描器发射的激光信号采用单光束脉冲，波长在1.4um至1.8um之间，以1.54um为中心的安全区红外频谱，狭窄的脉冲宽度I?5ns(或称载波基频)，由第一调制频率在IGhz到200Mhz之间产生;第二调制频率(或称占空调制频率)在75Mhz到10Mhz之间(其重复周期为1ns?13.33ns);第三调制频率(或称距离调制频率)833.33khz，半周期为600ns，扫描激光束发射的峰值功率为3.5至30瓦，激光束辐射角度为
0.002弧度。
[0010]有益效果:反射镜设有带凸轮的电机，凸轮可驱动反射镜摆动，使光路呈扇形扫描，垂直扇面扫描的目的，双旋转激光发射与接收扫描器发射的激光信号采用单光束脉冲，减少扫描激光波束的幅射能量要求，达到既安全，准确又灵敏之目的。通过对激光波的频率调制，建立不同频道来有效避免不同系统间的干扰，同时也对各种来源之噪音起到过滤之作用。激光束辐射角度为0.002弧度，不但加强了本系统扫描障碍物的辨识能力，并且也节省了激光扫描能量。
【附图说明】
[0011]图1为双旋转激光发射与接收扫描器结构示意图。
[0012]附图标记:I一基座，2—旋转体，21—发射窗器，22—接收窗口，3—激光发生器，31 —透镜组，32—反射镜，4一电机，41一凸轮，42—电池，5—激光接收探头，51—锥形反射镜，6—驱动电机，61 —齿轮组。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释说明。
[0014]参照图1，一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，包括发射与接收扫描器，扫描器采用双旋转激光发射与接收扫描器。双旋转激光发射与接收扫描器包括一基座1、安装在基座I上带发射和接收窗口 21、22的旋转体2，旋转体2上部安装有激光发生器3、透镜组31及一反射镜32，反射镜32出射光路对准发射窗口 21，反射镜32背面设有一带凸轮的电机4，凸轮41可驱动反射镜32摆动，使光路呈扇形扫描，实现垂直扇面扫描的目的；旋转体2下部安装有一激光接收装置，一锥形反射镜51安装在接收窗口 22处，反射来激光经锥形反射镜51反射到激光接收探头5上。所述的反射镜32及带凸轮41的电机4固定在旋转体2上，反射镜32跟随旋转体2转动即能产生出射激光光路的旋转变化，实现旋转扫描。电机4由固定在旋转体2上的自带电池供电。电机带动凸轮41转动使反射镜角度产生扇形摆动，反射出的激光束也产生一定角度范围内的变化，实现垂直扫描。而接收窗口 22采用锥形反射镜51，无论窗口 22旋转到哪一角度，经其反射来的激光束均能指向激光接收探头5，故将激光发生器3、透镜组31及激光接收装置均固定在基座上，而不随旋转体2转动，可保持电连接的便利性，也减少精密器件在高速旋转中受损，基座I上安装有一驱动电机6可驱动旋转体2旋转。驱动电机6与旋转体2间通过啮合齿轮组61成传动连接，调整齿轮齿牙比即可改变激光的旋转扫描速度，扫描器平面旋转速率大于48转/秒，垂直摆动速率大于8扇面/秒，而扇面夹角约300度角，即可满足1.6m到120m内障碍物的扫描，因此能获得足够的时间来避免绝大多数的碰撞，甚至汽车以相当高的速度(例如60mph)对开或短距离内冒出之障碍物。
[0015]双旋转激光发射与接收扫描器发射的激光信号采用单光束脉冲，选择波长在1.4um至1.8um之间，以1.54um为中心的安全区红外频谱，狭窄的脉冲宽度I?5ns(或称载波基频)，由第一调制频率在IGhz到200Mhz之间产生;第二调制频率(或称占空调制频率)在75Mhz到10Mhz之间(其重复周期为1ns?13.33ns);第三调制频率(或称距离调制频率)833.33khz，半周期为600ns，扫描激光束发射的峰值功率为3.5至30瓦，激光束辐射角度为
0.002弧度。减少扫描激光波束的幅射能量要求，达到既安全，准确又灵敏之目的。通过对激光波的频率调制，建立不同频道来有效避免不同系统间的干扰，同时也对各种来源之噪音起到过滤之作用。激光束辐射角度为0.002弧度，不但加强了本系统扫描障碍物的辨识能力，并且也节省了激光扫描能量。
【主权项】
1.一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，包括发射与接收扫描器，发射与接收扫描器为双旋转激光发射与接收扫描器;双旋转激光发射与接收扫描器包括基座(I)、安装在基座(I)上的发射和接收窗口的旋转体(2)，旋转体(2)上部安装有激光发生器(3)、透镜组(31)和反射镜(32)，反射镜(32)出射光路对准发射窗口( 21)，反射镜(32)背面设有一带凸轮的电机(4)，凸轮(41)可驱动反射镜(32)摆动，使光路呈扇形扫描，旋转体(2)下部安装有一激光接收装置，接收窗口(22)处安装锥形反射镜(51)，反射来激光经锥形反射镜(51)反射到激光接收探头(5)上。2.根据权利要求1所述的一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，所述电机(4)由固定在旋转体(2)上的自带电池供电，电机带动凸轮(41)转动使反射镜角度产生扇形摆动。3.根据权利要求1所述的一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，所述基座(I)上安装有驱动电机(6)可驱动旋转体(2)旋转，驱动电机(6)与旋转体(2 (间通过啮合齿轮组(61)成传动连接。4.根据权利要求1所述的一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，所述双旋转激光发射与接收扫描器发射的激光信号采用单光束脉冲，波长在1.4um至1.Sum之间，以.1.5 4 u m为中心的安全区红外频谱，狭窄的脉冲宽度I?5 n s，由第一调制频率在IG h z到.200Mhz之间产生;第二调制频率在75Mhz到10Mhz之间(其重复周期为1ns?13.33ns);第三调制频率833.33khz，半周期为600ns，扫描激光束发射的峰值功率为3.5至30瓦，激光束辐射角度为0.002弧度。
【文档编号】G01S17/93GK105891843SQ201610328546
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】李乔, 田海霞
【申请人】李乔