一种基于锥角角度调节的智能汽车激光雷达系统的制作方法

测量装置的制造及其应用技术1.本实用新型涉及激光雷达监测领域，更具体地，涉及一种基于锥角角度调节的智能汽车激光雷达系统。背景技术：2.车路协同是创建新一代智能交通系统的核心。激光雷达系统是路侧环境感知系统方案的重要部分，通过对探测范围内行驶在交通道路上的各种机动车、非机动车、行人等进行精准的检测、识别处理，获取目标位姿信息。激光雷达可以架设在高速公路出入口和路侧、大型十字路口和路侧，对周边当前车辆视觉盲区提供有效的信息补充，提升驾驶安全性。同时也可将采集到的信息通过智能交通站牌、手机app进行发布，让更多交通参与者提前获取车辆运行信息。然而，由于大气分子散射频谱过宽，大气质量会直接影响激光雷达的监测效果。现有的相干激光雷达一般工作在红外或近红外波段，通过气溶胶来探测多普勒频移，通常取一部分发射光为本振光，将气溶胶的后向散射光与本振光进行混频，然后输出差频电信号及直流分量，经过中频放大器和鉴频器，最后获得所需的多普勒频移，上述技术方案的缺点是信噪比不高，光电探测器量子效率高并对太阳背景光不敏感，激光雷达无法精确探测目标位姿信息3.公开号为cn212229160u的中国实用新型专利公开了一种相干激光雷达设备，包括激光输出单元，环形器，光开关，凸透镜，位于凸透镜下方的多个抛物面镜，光纤耦合器，光学处理组件，控制器，光开关用于输出垂直光的输出光纤位于凸透镜的焦点，光开关用于输出倾斜光的输出光纤分别位于多个抛物面镜的焦点，抛物面镜在垂直方向上具有预设俯仰角度。上述技术方案仅采用抛物面镜对倾斜光进行反射式准直使得倾斜光具有一定偏转角度，对光学系统角度扫描的广度提升有限。技术实现要素：4.本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种基于锥角角度调节的智能汽车激光雷达系统，实现了光学系统锥角的角度的调节，提高光学系统角度扫描的广度。5.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：6.一种基于锥角角度调节的智能汽车激光雷达系统，包括依次排列设置的保偏激光器、准直镜、偏振镜、分光装置、1/4波片和楔形棱镜，所述楔形棱镜一侧设有反射镜，所述反光镜的反射光路上依次设有变焦望远组件和折射组件，所述分光装置下方依次设有滤光片、凸透镜和光电接收器；所述望远组件由两组透镜构成，所述两组透镜之间距离可调；所述折射组件由楔形棱镜叠加或拼接构成，所述楔形棱镜水平平行且同轴设置，所述楔形棱镜可旋转。7.进一步地，所述分光装置为布鲁斯特偏振片或pbs分束器。8.优选地，所述分光装置为布鲁斯特偏振片。9.进一步地，所述楔形棱镜一面为平面，一面为楔形面，所述两个楔形棱镜的斜面相对放置。10.进一步地，所述楔形棱镜上的平面对准入射光束。11.进一步地，所述楔形棱镜的平面的反射率为0.1～0.3％。12.进一步地，所述楔形棱镜的斜面上镀有高增透膜。13.进一步地，所述高增透膜的反射率小于0.04％。14.进一步地，所述折射组件中楔形棱镜的数量为2个。15.进一步地，所述偏振镜的消光比为10000:1～100000:1。16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：17.本实用新型通过反射镜进行光路补偿，补偿楔形棱镜带来的光轴偏转，使望远组件、折射组件与楔形棱镜出来的光轴保持同光路。本实用新型在望远组件之前设置折射组件，提高了对大气分子散射光的获取能力；其次，折射组件中构建了双楔形的棱镜装置，通过旋转双楔形的棱镜，调节两个楔形棱镜楔形面的相对角度差，以实现光学系统锥角的角度的调节，提高角度扫描的广度，更加便捷，实效。附图说明18.图1为实施例1中一种基于锥角角度调节的智能汽车激光雷达系统的结构示意图；19.图2为望远组件的工作示意图；20.图3为实施例2中一种基于锥角角度调节的智能汽车激光雷达系统的结构示意图；21.其中，1为保偏激光器、2为准直镜，3为偏振片，4为分光装置，5为1/4波片，6为楔形棱镜，7为反射镜，8为望远组件，9为折射组件，10为滤光片11为凸透镜，12为光电接收器。具体实施方式22.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。23.实施例124.如图1和2所示，本实施例提供一种基于锥角角度调节的智能汽车激光雷达系统，包括依次排列设置的保偏激光器、准直镜、偏振镜、分光装置、1/4波片和楔形棱镜，楔形棱镜一侧设有反光镜的反射光路上依次设有变焦望远组件和折射组件，通过反射镜进行光路补偿，本实施例中分光装置为布鲁斯特偏振片。望远组件由两组透镜构成，两组透镜之间距离可调；折射组件由楔形棱镜叠加或拼接构成，本实施例中折射组件中楔形棱镜的数量为2个，2个楔形棱镜水平平行且同轴设置，楔形棱镜可旋转，通过旋转两个楔形棱镜，调节锥角角度，使光束能在远方形成角度扫描楔形棱镜一面为平面，一面为楔形面，两个楔形棱镜的斜面相对放置，且两个楔形棱镜靠近斜面一侧的顶角的角度不同。25.在分光装置下方依次设有滤光片、凸透镜和光电接收器，本实施例中，保偏激光器输出稳定频率的激光束，通过准直镜后，经过偏振镜保证水平偏振后，透过布鲁斯特偏振片，再经过1/4波片形成原型偏振光，原型偏振光透过楔形棱镜后，部分原型偏振光经过望远组件以及折射组件聚焦到远方的大气，原型偏振光中的本振光通过楔形棱镜的第一平面反射千分之一的回光，该千分之一的回光与大气反射光沿原光路返回，经过1/4波片后变成水平偏振光，再经分束器反射至凸透镜，经凸透镜会聚到光电接收器上，形成混频信号。26.楔形棱镜上的平面对准入射光束，平面的反射率为0.1～0.3％，以平面作为本振光取样信号，光束经过楔形棱镜后的偏转角度a满足a＝(n-1)a1，其中n是材料折射率，a1是棱镜顶角。在楔形棱镜的斜面上镀有高增透膜，高增透膜的反射率小于0.04％。27.如图2所示，本实施例中的望远组件包含两组透镜，通过调整两组透镜之间的距离，可以调整光束在远方的聚焦位置。具体地，当能量足够强的时候，需要测试无限远时，光束接近准直光束，望远系统采用开普勒，进入望远系统透镜组1的光束满足是准直光束，发散角度＜10mrad，变焦满足，透镜组1的焦距f1＞0，透镜组2焦距f2＞0，f2＞2*f1；望远系统采用聚焦方式，能提高激光在打在大气中气溶胶，或其它颗粒中后的反射光密度。图2中，fbk-1是透镜组1后焦点。ffk是透镜组2的前焦点，fk-1和fk和分别是透镜组1和2的焦距；当zk-1＝fbk-1，zk＝ffk时，相当于透镜组1聚焦的准直光束的焦点是在透镜组2的前焦点上，那lf聚焦是无穷远，说明准直光。当透镜组1移动距离l，随着l增大，聚焦距离越来越近。28.本实施例提供的一种基于锥角角度调节的智能汽车激光雷达系统的混频型号形成方式如下：运动物体对信号光的多普勒效应,将频率已经发生变化的信号光进行收集,与本振光在探测器表面进行混频,由探测器得到两者的差频信息f，即多普勒频移,根据多普勒频移与运动物体速度间的关系：f＝2vcosθ/λ,从式中推导出物体运动速度；其中，f为多普勒频移,v为运动物体的速度,θ为物体运动速度与激光视线方向的锥角角度,λ为发射激光的波长。如风速为1～50m/s时，检测光强度在1.29～64.5mhz之间。29.实施例230.如图3所示，本实施例参照实施例1，提供一种基于锥角角度调节的智能汽车雷达系统，本实施例中分光装置为pbs分束器，其余结构与工作过程与实施例1相同。31.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。









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