專利名稱：一維掃描激光雷達汽車防撞系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種激光雷達裝置，具體地說是一種激光雷達汽車防撞系統。
背景技術：
目前可應用于汽車防撞的系統主要有超聲波防撞雷達，其缺點是易受到大氣紊流和氣渦的影響，此外，其作用距離只能達到幾米到十幾米。微波、毫米波及激光測距雷達一般僅能測量單一方向的目標，不易進行多目標測量和對障礙物進行精確方位測量，因此不易目標識別，實際防撞效果受到限制。CCD攝像系統技術已經成熟，但不能測量目標的距離，不能全天候工作。激光成像雷達通過二維激光掃描可以顯示目標的三維圖像、距離、速度，進行目標識別，其缺點是對于激光器、掃描裝置要求很高，成像速度慢，圖像分辨率差，并且結構復雜，體積大，成本高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種掃描頻率高，可以精確測定障礙物的方位，探測距離遠，具有目標識別、測距、測速、智能避障等功能，可以有效地防止汽車之間及汽車與各種障礙物之間的碰撞，并且造價低、體積小，易于安裝的一維掃描激光雷達汽車防撞系統。
本發明解決上述技術問題采用的技術方案是一維掃描激光雷達汽車防撞系統，由殼體、激光器、偏振分光鏡、擴束光學系統、四分之一波片、反射鏡、一維掃描振鏡、光探測器、放大器、信號處理系統、顯示報警系統、制動系統組成，其特征是偏振分光鏡、擴束光學系統、四分之一波片、反射鏡依次分布在激光器的入射光軸上，偏振分光鏡的法線和反射鏡的法線正交且與入射光軸之間成45°夾角，一維掃描振鏡的鏡面和反射鏡的鏡面相對，光探測器和偏振分光鏡的鏡面之間成45°夾角且在偏振分光鏡的反射光軸上。
本發明一維掃描振鏡背面中央位置處固定有一個軸套，軸套套在軸桿上，軸桿固定在殼體上，一維掃描振鏡的鏡面和反射鏡的鏡面相對，且一維掃描振鏡可繞軸桿轉動。
本發明由一維激光掃描，掃描頻率高，可以精確測定障礙物的方位，單位時間掃描次數多，而激光脈沖重復頻率卻很低，因此激光器可以實現更高功率輸出，探測更遠距離，具有目標識別、測距、測速、智能避障等功能，可以有效地防止汽車之間及汽車與各種障礙物之間的碰撞，每次掃描時間短，相對速度測量準確，因此一維激光掃描方式可以更精確測量相對速度。本發明可以作為動態的汽車安全駕駛輔助裝置，它通過對自身交通工具的有關動態數據的檢測，以及目標動態數據的檢測和計算，自動識別和判斷，適時預警，自動提醒駕駛員與目標保持安全行駛距離。特別是在駕駛員進行疲勞駕駛時，對其進行適時的提醒。本發明造價低、體積小、輕便、易于安裝，具有巨大的經濟效益和社會效益。
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
圖1是本發明的光路和電路示意圖。
具體實施例方式
從圖1中可以看出，一維掃描激光雷達汽車防撞系統，包括激光器1、偏振分光鏡2、擴束光學系統3、四分之一波片4、反射鏡5、一維掃描振鏡6、軸套6-1、軸桿6-2、光探測器7、放大器8、信號處理系統9、顯示報警系統10、制動系統11等，所述擴束光學系統3由小透鏡3-1和大透鏡3-2組成。上述組成部件安裝于殼體底板12上。其中放大器8和信號處理系統9用導線連接，信號處理系統9、顯示報警系統10、制動系統11相互用導線連接，它們的具體組成、結構和連接及其作用屬于已有技術，不在詳述。
本發明的特點是偏振分光鏡2、擴束光學系統3、四分之一波片4、反射鏡5依次分布在激光器1的入射光軸1-1上，偏振分光鏡2的法線和反射鏡5的法線正交且與入射光軸之間成45°夾角，一維掃描振鏡6的鏡面和反射鏡5的鏡面相對，且一維掃描振鏡6可轉動，光探測器7和偏振分光鏡2的鏡面之間成45°夾角且在偏振分光鏡的反射光軸2-1上。
本發明一維掃描振鏡6背面中央位置處固定有一個軸套6-1，軸套6-1套在軸桿6-2上可匹配轉動，軸桿6-2垂直與殼體底板12且固定在殼體上，一維掃描振鏡6的鏡面和反射鏡5的鏡面相對，且一維掃描振鏡6可以繞軸桿6-2轉動，進行一維掃描。
本發明工作原理是激光器1發射的平行于紙面方向的偏振且高重復頻率的脈沖激光透過偏振分光鏡2，經過擴束光學系統3擴束，通過四分之一波片4轉變為圓偏振光，由反射鏡5反射到高頻振動的一維掃描振鏡6，一維掃描振鏡6繞豎立軸桿6-2轉動，反射脈沖激光對目標進行水平掃描，同時目標又把脈沖激光散射回到一維掃描振鏡6，反向經過四分之一波片4轉變為垂直于紙面方向的偏振光，擴束光學系統3同時作為接收光學系統匯聚目標散射的激光信號，偏振分光鏡2反射垂直于紙面方向的目標光信號，由光探測器7接收微弱的目標光信號并轉變為目標電信號，放大器8對目標電信號放大后，信號處理系統9根據目標返回信號計算目標的距離、速度、方位，并由顯示報警系統10對危險的目標顯示、報警，對于特別危險的目標由制動系統10啟動緊急剎車或躲避障礙物，防止發生碰撞。光探測器7、放大器8、信號處理系統9、顯示報警系統10、制動系統11等屬于已有技術，不在詳述。
本發明由一維激光掃描，一維激光掃描方式與二維掃描比較可以大幅度提高單位時間掃描次數，掃描頻率高，而激光脈沖重復頻率卻比二維掃描方式低很多，因此激光器可以實現更高功率輸出，能探測更遠距離，探測距離可達到100m以上，具有目標識別、測距、測速、智能壁障等功能。汽車與前方障礙物的相對速度，可以由在一定時間內與障礙物的距離差計算出來，每次掃描時間越短，相對速度測量越準確，因此一維激光掃描方式可以更精確測量相對速度，一維激光掃描雷達造價低、體積小、輕便、易于安裝，可以有效地防止汽車之間及汽車與各種障礙物之間的碰撞，具有巨大的經濟效益和社會效益。
權利要求
1.一維掃描激光雷達汽車防撞系統，由殼體、激光器、偏振分光鏡、擴束光學系統、四分之一波片、反射鏡、一維掃描振鏡、光探測器、放大器、信號處理系統、顯示報警系統、制動系統組成，其特征是偏振分光鏡、擴束光學系統、四分之一波片、反射鏡依次分布在激光器的入射光軸上，偏振分光鏡的法線和反射鏡的法線正交且與入射光軸之間成45°夾角，一維掃描振鏡的鏡面和反射鏡的鏡面相對，光探測器和偏振分光鏡的鏡面之間成45°夾角且在偏振分光鏡的反射光軸上。
2..根據權利要求1所述一維掃描激光雷達汽車防撞系統，其特征是一維掃描振鏡背面中央位置處固定有一個軸套，軸套套在軸桿上，軸桿固定在殼體上，一維掃描振鏡的鏡面和反射鏡的鏡面相對，且一維掃描振鏡可繞軸桿轉動。
全文摘要
本發明涉及一種一維掃描激光雷達汽車防撞系統，其包括殼體、激光器、偏振分光鏡、擴束光學系統、四分之一波片、反射鏡、一維掃描振鏡、光探測器、放大器、信號處理系統、顯示報警系統、制動系統。偏振分光鏡、擴束光學系統、四分之一波片、反射鏡依次分布在激光器的入射光軸上，偏振分光鏡的法線和反射鏡的法線正交且與入射光軸成45°夾角，一維掃描振鏡的鏡面和反射鏡的鏡面相對，光探測器和偏振分光鏡的鏡面成45°角。本發明造價低、體積小，易于安裝，其掃描頻率高，可精確測定障礙物的方位，探測距離遠，具有目標識別、測距、測速、智能避障等功能，可以有效地防汽車與各種障礙物之間的碰撞。
文檔編號G01S17/93GK1847881SQ20061004407
公開日2006年10月18日 申請日期2006年5月11日 優先權日2006年5月11日
發明者田兆碩, 孫正和, 曲士良, 陳相君 申請人:哈爾濱工業大學(威海)