摘要：为了获得risley棱镜系统光束指向控制精度指标设计及性能提升的依据,对系统光束指向控制精度随轴系角度测量精度的非线性变化规律进行了研究。首先,以一级近轴近似矢量合成模型为基础,采用正解方法根据双棱镜方位推导了出射光束指向的解析表达式;然后,结合单自由度轴系伺服控制经验,通过泰勒级数展开的方式推导出了光束指向控制精度与轴系角度测量精度之间的非线性解析表达式,并由此获得了界定限判据;最后,分别对小偏向角系统和大偏向角系统进行了仿真分析,获得了光束指向控制精度在全视场区域内的变化情况。结果表明,本文研究所得的非线性解析式描述了影响系统光束指向控制精度诸多因素之间的相互关系,能够为risley棱镜光束指向系统的设计及整体性能的优化提供依据。

摘要：光束扫描系统是激光雷达的重要组成部分,决定了激光雷达的视场范围。为了增大视场范围同时保持一定的角度分辨率,车载激光雷达中常采用多个半导体激光器作为光源,而不同激光器的时间响应存在差异,使激光雷达的不同测距通道之间产生测距互差。risley棱镜是一种常用的光束指向器件,具有扫描范围大、指向精度高等特点,在车载激光雷达的光束扫描上具备良好的应用前景。本文建立了risley棱镜的光束指向角模型与扫描轨迹模型,在此基础上合理设计了扫描系统的光机结构,解决了risley棱镜扫描不均匀的问题,用单路激光光源实现了大视场的二维扫描,水平视场角和垂直视场角分别达到360°和30.4°,当激光器脉冲重频为1MHz,扫描频率为5Hz,扫描线数为30线时,水平分辨率为0.05°,垂直分辨率为1.0°。该系统的技术指标与主流车载激光雷达相当,且消除了多路激光器之间的互差,可有效提高激光雷达的整体测距精度。