一种基于分布式MEMS的激光雷达的制作方法

本发明属于激光雷达领域，尤其涉及一种基于分布式mems的激光雷达。

背景技术：

目前，用于感测周围环境的主流传感器有以下三种：摄像头视觉传感器、普通毫米波雷达和激光雷达。摄像头视觉传感器可以轻松的实现高分辨率的图像，但是容易受到环境因素和外部因素的影响，而且要实现对图像中物体的识别还须依赖强大的算法。普通毫米波雷达具备较强的穿透雾、烟、灰尘的能力，具有全天候全天时的特点，但是其由于波长原因，探测精度非常有限。相对于摄像头视觉传感器和普通毫米波雷达，激光雷达以红外波段的激光为光源，通过扫描并探测从一个物体上反射回来的激光来确定物体的距离、形状和尺寸，形成精度高的三维地图，但是现有的车用激光雷达尤其是高分辨率激光雷达体积大，不利于和车辆集成，以提供周围整体环境的高分辨率检测。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种传感器尺寸减小到最小，同时为整体环境检测提供了非常高分辨率的增强能力的基于分布式mems的激光雷达。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于分布式mems的激光雷达，包括mems扫描镜的头单元、中央控制子系统和传输装置；所述mems扫描镜的头单元和中央控制子系统之间通过传输装置连接；所述传输装置为光纤传输装置或电缆传输装置；所述光纤传输装置由准直器、双包层光纤和合束器组成；所述合束器固定安装在双包层光纤的末端；所述准直器安装在双包层光纤另一端。

进一步地，所述双包层光纤由纤芯、内包层、外包层和保护层组成；所述纤芯固定安装在内包层内侧；所述内包层固定安装在外包层内侧；所述保护层缠绕在外包层上。

进一步地，所述电缆传输装置由接收镜头、检测板和接收电缆组成；所述接收镜头和检测板之间相连接；所述接收电缆一端和检测板相连接，另一端和中央控制子系统相连接。

进一步地，所述中央控制子系统由激光源、光纤分路器、mems扫描镜控制单元、反射激光检测单元和系统控制单元组成；所述激光源、mems扫描镜控制单元和反射激光检测单元通过导线和系统控制单元相连接；所述激光源和光纤分路器直接通过光纤连接。

进一步地，所述纤芯直径为1微米～10微米。

进一步地，所述mems扫描镜的头单元数量为1-500个。

进一步地，所述合束器固定安装在mems扫描镜的头单元上或中央控制子系统上，优选的所述合束器固定安装在中央控制子系统上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明激光雷达主要包括mems扫描镜的头单元和中央控制子系统。一个中央控制子系统可以连接到多个mems扫描镜的头单元，并提供控制，激光源和反射激光检测。通过共享中央控制子系统，减少控制和激光源的成本，同时允许中央控制子系统提供所有mems扫描镜的头单元的统一视图，并将融合的激光雷达点云数据提供给自主驾驶的应用。本发明激光雷达的mems扫描镜的头单元中的mems扫描镜具有发射激光扫描功能、并作为反射镜将来自被扫描对象的反射激光反射耦合到接收光纤，实现了基于mems扫描镜的同轴检测结构，提高了激光雷达的检测信噪比。本发明分布式mems的激光雷达，其中央控制子系统集中控制各mems扫描镜的头单元，集中检测来自各mems扫描镜的头单元接收的被扫描对象的反射激光信号，可从空间上和时间上将本发明激光雷达反射激光信号和周围其它设备的干扰光信号区分开来，降低了其他操作的激光雷达和附近其他光源的干扰。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明mems扫描镜的头单元工作示意图；

图3为本发明激光雷达电缆接收示意图；

图4为本发明mems扫描镜的头单元带有反射镜示意图；

图5为本发明激光雷达带有反射镜的电缆接收示意图；

标号说明：激光雷达头单元1、中央控制子系统2、传输装置3、电缆传输装置4、反射镜5、光纤传输装置6、光纤7、系统控制单元21、mems扫描镜控制单元22、反射激光检测单元23、激光源24、光纤分路器25、激光源光纤31、接收光纤32、mems控制线33、接收镜头41、检测板42、接收电缆43、纤芯621、内包层622、外包层623、保护层624。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1～4所示，本发明一种激光雷达，包括mems扫描镜的头单元1、中央控制子系统2和传输装置3，其中mems扫描镜的头单元1（mems镜的头单元包括mems反射镜，用于激光源的光纤和用于反射光的光纤。）和中央控制子系统2之间通过传输装置3连接，而传输装置3由光纤传输装置6或电缆传输装置4中的一种构成，而光纤传输装置6由准直器61、双包层光纤62（双包层光纤62由纤芯621、内包层622、外包层623和保护层624组成，并且由内至外依次套接）和合束器63组成；所述合束器63固定安装在双包层光纤62的末端；所述准直器61安装在双包层光纤62另一端；中央控制子系统2由激光源24、光纤分路器25、mems扫描镜控制单元22、反射激光检测单元23和系统控制单元21组成，同时激光源24、mems扫描镜控制单元22和反射激光检测单元23通过导线和系统控制单元21相连接，激光源24和光纤分路器25直接通过光纤连接。

具体实施例1

中央控制子系统2中激光源24发射出光源，并传送到光纤分路器25中去，通过光纤分路器25将光源按一定比例将其分配后再通过纤芯621传送到准直器61中进行矫正后投射到mems扫描镜的头单元1里，并反射出去，当反射出去的光碰到障碍物时，光源将原路返回重新投射到mems扫描镜的头单元1的mems扫描镜上，由于mems扫描镜的头单元1的mems扫描镜在工作过程中会转动，因此反射回来的光源将通过双包层光纤62中内包层进行输送，当反射回来的光源输送至内包层末端时通过合束器63将光源聚集后再传送至反射激光检测单元23中进行处理。

具体实施例2

中央控制子系统2中激光源发射出光源，并传送到光纤分路器25中去，通过光纤分路器25将光源按一定比例将其分配后再通过光纤7传送到准直器61中进行矫正后投射到mems扫描镜的头单元1的mems扫描镜，并反射出去，当反射出去的光碰到障碍物时后，通过接收镜头41将反射光源输送到检测板42上进行处理，处理完成后转化成电信号，最后在通过接收电缆43将电信号输送至中央控制子系统2进行最后的数据处理，完成整个扫描过程。

具体实施例3

通过在mems扫描镜的头单元1里增设反射镜5，光源通过反射镜5反射到mems扫描镜片上，之后再投射出去，投射出去光源碰到障碍物时反射回来并通过光纤传输装置6传送到中央控制子系统2进行处理。

当采用电缆接收时，投射出去光源碰到障碍物时反射回来并通过接收镜头41，接收镜头41将障碍物反射辉光源输送到检测板42上进行处理，处理完成后转化成电信号，最后在通过接收电缆43将电信号输送至中央控制子系统2进行最后的数据处理。

本发明的中央控制子系统可同时控制多台激光雷达mems头单元。且中央控制子系统2通过电线驱动激光源24，通过mems扫描镜控制单元22驱动mems扫描镜旋转工作。

本发明通过使用同轴接收结构，使得激光雷达可以在特定时间窗口对应的非常狭窄的视场角度检测反射光，以避免来自其他光源的大部分干扰。

本发明结构特别适用于车辆自主驾驶和其他设备，通过使用最小暴露头单元，集中和共享激光源24、mems镜控制单元22、反射激光检测单元23和系统控制单元21。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。