本發(fā)明屬于激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于VCSEL的激光雷達(dá)測距裝置。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的激光雷達(dá)測距系統(tǒng)中，通常激光器和探測器是分開的，位于空間不同位置，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；而且為了使探測器接收到回波信號，通常不得不使用兩套光學(xué)天線，一套用于發(fā)射激光，一套用于接收回波，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜，即使采用一套光學(xué)天線，也需要在天線內(nèi)增加光學(xué)元件，使回波信號能夠進(jìn)入探測器。不僅如此，傳統(tǒng)的LD由于出射光束質(zhì)量較差，還需對其進(jìn)行光束整形。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種基于VCSEL的激光雷達(dá)測距裝置，以解決目前需要兩套光學(xué)天線、需要對光束進(jìn)行整形的情況。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于VCSEL的激光雷達(dá)測距裝置，包括控制模塊、驅(qū)動模塊、信息處理模塊、VCSEL激光器、VCSEL探測器、收發(fā)天線，所述控制模塊的輸出端連接驅(qū)動模塊輸入端，所述驅(qū)動模塊的輸出端連接VCSEL激光器輸入端，所述VCSEL激光器的輸出端連接收發(fā)天線輸入端，所述收發(fā)天線的輸出端連接VCSEL探測器輸入端，所述VCSEL探測器的輸出端連接信息處理模塊輸入端，所述信息處理模塊的輸出端連接控制模塊輸入端。

進(jìn)一步的，所述收發(fā)天線為光學(xué)收發(fā)天線。

進(jìn)一步的，所述控制模塊的輸出端還連接顯示模塊。

進(jìn)一步的，所述VCSEL激光器和VCSEL探測器集成在一塊芯片上。

進(jìn)一步的，所述控制模塊采用單片機(jī)或者FPGA芯片中的一種。

進(jìn)一步的，所述信號處理模塊采用TDC芯片或FPGA中的一種。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的基于VCSEL的激光雷達(dá)測距裝置具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明所述的基于VCSEL的激光雷達(dá)測距裝置在VCSEL激光器基礎(chǔ)上，將激光器、探測器集成在一塊芯片上，很大程度上簡化了激光測距裝置的結(jié)構(gòu)，具有出射光束質(zhì)量好，無需復(fù)雜整形系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，測量準(zhǔn)確等優(yōu)點；可以實現(xiàn)光束發(fā)射與接收共用一套光學(xué)天線，且無需額外增加其他元件使回波進(jìn)入VCSEL探測器。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述的基于VCSEL的激光雷達(dá)測距裝置實施例一示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的基于VCSEL的激光雷達(dá)測距裝置實施例二示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-控制模塊；2-驅(qū)動模塊；3-信息處理模塊；4-VCLEL激光器；5-VCSEL探測器；6-收發(fā)天線；7-目標(biāo)；8-顯示模塊。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

實施例一

如圖1所示，一種基于VCSEL的激光雷達(dá)測距裝置，包括控制模塊1、驅(qū)動模塊2、信息處理模塊3、VCSEL激光器4、VCSEL探測器5、收發(fā)天線6，所述控制模塊1的輸出端連接驅(qū)動模塊2輸入端，所述驅(qū)動模塊2的輸出端連接VCSEL激光器輸入端，所述VCSEL激光器的輸出端連接收發(fā)天線6輸入端，所述收發(fā)天線6的輸出端連接VCSEL探測器5輸入端，收發(fā)天線6為光學(xué)收發(fā)天線。光學(xué)天線，用于發(fā)射激光器輸出的光束，同時接收被目標(biāo)反射或散射返回的回波?？刂颇K1采用單片機(jī)或者FPGA芯片中的一種，單片機(jī)采用的是stc90c516RD+芯片，F(xiàn)PGA芯片采用的是XC4VLX80芯片。所述信號處理模塊采用TDC芯片或FPGA中的一種，TDC芯片采用TDC-GP21計時模塊。驅(qū)動模塊2采用驅(qū)動電路。

VCSEL激光器4和VCSEL探測器5集成在一塊芯片上。很大程度上簡化了激光測距裝置的結(jié)構(gòu)，具有出射光束質(zhì)量好，無需復(fù)雜整形系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊等優(yōu)點。可以實現(xiàn)光束發(fā)射與接收共用一套光學(xué)天線6，且無需額外增加其他元件使回波進(jìn)入VCSEL探測器5。

所述VCSEL探測器5的輸出端連接信息處理模塊3輸入端，所述信息處理模塊3的輸出端連接控制模塊1輸入端。控制模塊1的輸出端還連接顯示模塊8。顯示模塊，與控制模塊相連接，用于顯示測量結(jié)果。

控制模塊1用于控制整個系統(tǒng)工作；其功能包括：控制驅(qū)動模塊2工作，對信號處理模塊3輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將其傳輸給顯示模塊8。

驅(qū)動模塊2用于驅(qū)動VCSEL激光器4工作，驅(qū)動模塊2可以輸出不同重復(fù)頻率、不同大小電流的、占空比小的脈沖驅(qū)動信號驅(qū)動VCSEL激光器4工作。

信號處理模塊3用于信號處理和時間測量，對探測接收到的被目標(biāo)反射或散射后返回的激光光束進(jìn)行處理以方便用于時間測量；以VCSEL探測器5探測到的首個脈沖信號(由光學(xué)天線6表面反射回來的)來作為記時起始信號，以VCSEL探測器5接收到激光回波信號時刻為結(jié)束，測量這一段時間間隔，將結(jié)果輸入到控制模塊1。

工作時控制模塊1向驅(qū)動模塊2發(fā)送啟動信號，驅(qū)動模塊2開始工作輸出脈沖驅(qū)動信號；驅(qū)動信號輸入到VCSEL激光器4，VCSEL激光器4開始工作發(fā)射脈沖光束，脈沖光束通過光學(xué)天線6時部分光發(fā)生反射，VCSEL探測器5探測到第一個脈沖信號，以此作為記時起始信號，信息處理模塊3開始計時；激光光束在空間飛行一段時間后照射到探測目標(biāo)上，被目標(biāo)反射或散射，反射或散射光按原路返回被VCSEL探測器5接收；VCSEL探測器5將接收到的第二個脈沖光信號轉(zhuǎn)為電信號輸入與之相連接的信號處理模塊3，信號處理模塊3對回波電信號進(jìn)行處理并結(jié)束計時，隨后將測量結(jié)果輸出到控制模塊1；控制模塊1對測量結(jié)果進(jìn)行處理輸送到顯示模塊8；顯示模塊8接收到控制模塊1的信號，顯示測量結(jié)果。

測量距離可以用下式表示：

式中L為目標(biāo)與測量裝置間距離，c為光速，Δt為激光往返距離L所花的時間。

實施例二

實驗裝置如圖2所示。與實施例一不同的是，控制模塊1、驅(qū)動模塊2、信號處理模塊3均集成在一起，其它部分與實施例一相同，此處不再重復(fù)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。