CN107064953A - 一种基于激光雷达的定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于激光雷达的定位方法及装置,所述方法包括:激光雷达装置通过控制激光器发出的光束经反射镜反射后出射,并接收预设空间范围内的N个位置点返回的反射光束;根据其中至少三个位置点的光束的发射时间与接收时间的时间间隔,确定至少三个位置点与激光雷达装置的距离;进而,结合至少三个位置点的坐标,确定出激光雷达装置的坐标。由于激光雷达装置可在激光器发出光束后,控制经反射镜反射后的出射光束在预设空间范围内扫描,且,扫描平面包括相互垂直的第一平面和第二平面,因而,激光雷达装置通过发射和接收光束,可获取各个位置点在三维的距离和坐标,并确定出激光雷达装置的三维坐标,有效提高定位的精度。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域,尤其涉及一种基于激光雷达的定位方法及装置。
背景技术
随着信息技术的不断发展,激光雷达的应用已经不仅局限于军事领域,而且可以用在室内定位技术中,为人们提供多方面的服务。
现有技术中,利用激光雷达做室内定位时,通过转动激光雷达中的光线发射器可使得激光光束在某一方向上的切面上扫描,然后通过目标反射回来的激光光束确定出目标与激光雷达的距离,进而,根据激光光束的出射方向确定出目标在切面上的位置坐标。然而,由于激光雷达只能在某一方向上切面上进行扫描,定位过程中存在着只能对目标进行二维定位的问题,而且只有在目标所处的位置在扫描的切面上时,激光雷达才能接收到目标反射回的光束,对目标的位置进行定位,而当目标所处位置不在扫描的切面上时,则无法对目标进行定位。
因此,目前亟需一种基于激光雷达的定位方法,用以解决现有技术中激光雷达对不在扫描切面上的目标无法进行定位,以及对扫描平面上的目标只能进行二维定位的技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于激光雷达的定位方法及装置,用以解决现有技术中激光雷达对不在扫描切面上的目标无法进行定位,以及对扫描平面上的目标只能进行二维定位的技术问题。
本发明实施例提供的一种基于激光雷达的定位方法,所述方法应用于激光雷达装置,所述激光雷达装置中包括激光器和反射镜,所述方法包括:
所述激光雷达装置控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束,并接收所述预设空间范围内的N个位置点分别接收到所述出射光束后返回的反射光束;所述出射光束的扫描平面包括第一平面,以及与所述第一平面垂直的第二平面;N为大于等于3正整数;
所述激光雷达装置根据所述N个位置点中的至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,确定所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离;
所述激光雷达装置根据所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离,以及所述至少三个位置点的位置坐标,确定所述激光雷达装置的位置坐标。
可选地,所述激光雷达装置控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射并向预设空间范围发出出射光束,包括:
所述激光雷达装置控制所述反射镜绕第一轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第一轴向转动的反射镜反射后,在所述第一平面内扫描所述预设空间范围;所述第一轴向与所述第一平面垂直;
所述激光雷达装置控制所述反射镜绕第二轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第二轴向转动的反射镜反射后,在所述第二平面内扫描所述预设空间范围;所述第二轴向与所述第一轴向垂直,且与所述第二平面垂直。
可选地,所述激光雷达装置通过以下方式得到所述预设空间范围内的各个位置点的位置坐标:
所述激光雷达装置在预设位置发出出射光束;
所述激光雷达装置接收M个位置点中的每个位置点接收到所述出射光束后反射回的反射光束,并根据所述M个位置点中的每个位置点对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,得到所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离;M为正整数;
所述激光雷达装置根据所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离,以及所述M个位置点分别对应的出射光束的扫描方向,得到所述M个位置点在以所述预设位置为原点的预设坐标系中的位置坐标。
可选地,所述第一平面为水平平面,所述第二平面为竖直平面;或者,所述第一平面为竖直平面,所述第二平面为水平平面。
可选地,所述反射镜为微机电系统MEMS反射镜。基于同样的发明构思,本发明实施例进一步地提供一种激光雷达装置,所述激光雷达装置中包括激光器和反射镜,所述装置包括:
发射模块,用于控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束;所述出射光束的扫描平面包括第一平面,以及与所述第一平面垂直的第二平面;
接收模块,用于接收所述预设空间范围内的N个位置点分别接收到所述出射光束后返回的反射光束;N为大于等于3正整数;
处理模块,用于根据所述N个位置点中的至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,确定所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离;以及,根据所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离,以及所述至少三个位置点的位置坐标,确定所述激光雷达装置的位置坐标。
可选地,所述发射模块具体用于:
控制所述反射镜绕第一轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第一轴向转动的反射镜反射后,在所述第一平面内扫描所述预设空间范围;所述第一轴向与所述第一平面垂直;以及,
控制所述反射镜绕第二轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第二轴向转动的反射镜反射后,在所述第二平面内扫描所述预设空间范围;所述第二轴向与所述第一轴向垂直,且与所述第二平面垂直。
可选地,所述发射模块还用于:
在预设位置发出出射光束;
所述接收模块还用于:
接收M个位置点中的每个位置点接收到所述出射光束后反射回的反射光束;M为正整数;
所述处理模块还用于:
根据所述M个位置点中的每个位置点对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,得到所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离;以及,根据所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离,以及所述M个位置点分别对应的出射光束的扫描方向,得到所述M个位置点在以所述预设位置为原点的预设坐标系中的位置坐标。
可选地,所述第一平面为水平平面,所述第二平面为竖直平面;或者,所述第一平面为竖直平面,所述第二平面为水平平面。
可选地,所述反射镜为微机电系统MEMS反射镜。
本发明实施例中基于激光雷达的定位方法,应用于激光雷达装置,所述激光雷达装置中包括激光器和反射镜。激光雷达装置通过控制激光器发出的光束经反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束,并接收预设空间范围内的N个位置点分别接收到出射光束后返回的反射光束;根据N个位置点中的至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与反射光束的接收时间的时间间隔,确定所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离;进而,结合所述至少三个位置点的位置坐标,确定出激光雷达装置的位置坐标。本发明实施例中,激光雷达装置可在激光器发出光束后,控制经反射镜反射后的出射光束在预设空间范围内扫描,由于,扫描平面包括相互垂直的第一平面和第二平面,因而,激光雷达装置通过向预设空间范围内的多个位置点发射和接收光束,可获取各个位置点在三个空间维度上的距离和位置坐标,根据获取到的多个位置点中至少三个位置点的距离和位置坐标,确定出激光雷达装置的三维位置坐标,有效提高定位的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的激光雷达装置的结构示意图;
图2为本发明实施例中提供的一种基于激光雷达的定位方法所对应的流程示意图;
图3为本发明实施例中的终端的充电过程示意图;
图4为本发明实施例中提供的另一种激光雷达装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中的基于激光雷达的定位方法可应用于激光雷达装置,图1为所述激光雷达装置的结构示意图,如图1所示,所述激光雷达装置中包括投光单元100、受光单元200和处理单元300,所述投光单元100和所述受光单元分别与所述处理单元300连接。
所述处理单元300可控制投光单元100发出光束,并使光束以一定的扫描方向扫描预设空间范围。由于预设空间范围内的物体在接收到激光雷达装置中投光单元100发出的出射光束后,会对出射光束进行反射,因而,受光单元200可接收预设空间范围内的物体返回的反射光束,并通过处理单元300对反射光束进行数据处理和分析。
其中,所述处理单元300可以为多种类型的计算机处理设备,如笔记本电脑等,此处不做具体限制。
具体来说,所述投光单元100中包括激光器101、反射镜102、透镜103以及控制电路104,所述控制电路104分别与激光器101和反射镜102连接,并与处理单元300连接,用于为激光器101提供稳定的电压、电流和温度控制。
激光器101作为整个激光雷达装置中的光源,可在控制电路104的控制下,持续向外发射一定波长的光束,具体的,激光器101发出的光束首先入射到反射镜102上,然后经反射镜102反射以及透镜103扩束后,出射到预设空间范围中。
本发明实施例中,所述激光器101可由本领域技术人员可以根据实际需要的激光器类型、激光波段、功率等参数选择激光器的具体型号,此处不做限制。
相应地,如图1所述,反射镜102设置在与激光器101发射的光束的中心轴线上,反射镜102所在的平面与激光器101发射出的光束的方向存在着一定的夹角,以使入射到其上的光束反射至另一方向;透镜103设置在经反射镜反射后的光束的中心轴线上,用于对反射镜反射后的光束进行扩束,以扩大激光雷达装置的出射光束的覆盖范围。
本发明实施例中,反射镜102还可在控制电路104的控制下,绕第一轴向或与第一轴向垂直的第二轴向转动,因而,激光器发出的光束经反射镜反射后形成的出射光束的出射方向可在扫描平面内按照与反射镜转动的相应速率变化;其中,所述扫描平面包括第一平面和第二平面,且,第一平面与第一轴向垂直,第二平面与第一平面垂直,且与第二轴向垂直。
也就是说,在激光器101持续向外发射光束的过程中,若反射镜102以一定的速率绕第一轴向转动,则反射镜反射后的光束的方向也随着反射镜的转动,在第一平面内按照相应速率实时改变,进而,反射后的光束可通过透镜103扩大扫描角度后,可使激光雷达装置的出射光束在第一平面内对预设空间范围进行扫描;同理,若反射镜以一定的速率绕第二轴向转动,则反射镜反射后的光束将随着反射镜的转动,可在第二平面内实时改变方向,可使激光雷达装置的出射光束在第二平面内对预设空间范围内进行扫描。
本发明实施例中,反射镜可以为多种类型的反射镜,如微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)反射镜或镀膜反射镜,本领域技术人员也可以根据实际需要选择合适大小、类型的反射镜,只需反射镜在与激光器的激光波段下具有相匹配的反射率即可,本发明对此不做限制。
需要说明的是,由于透镜103可对反射镜反射后光束进行扩束,以使激光雷达装置的出射光束在与扫描平面垂直的方向上具有一定的扫描角度。因此,为保证较好的扩束效果,透镜103也可设置为绕与反射镜102同样的转轴转动,以使反射后的光束能在透镜的中心轴线附近出射。
所述受光单元200包括透镜201、光检测器202和距离测量电路203,距离测量电路203与处理单元300连接。其中,所述光检测器202用于接收预设空间范围内的物体在接收到激光器101发出的光束后反射回来的光束,其可为与激光器101发射的激光的波段相匹配的多种类型的光探测器,此处不做限制。
所述距离测量电路用于将光检测器接收到的反射光束的光信号转化为电信号,以使与之连接的处理单元300可对电信号进行处理和分析计算。基于上面描述的激光雷达装置的具体结构,图2为本发明实施例提供的一种基于激光雷达的定位方法所对应的流程示意图,如图2所示,该方法包括如下步骤201至203:
步骤201:所述激光雷达装置控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束,并接收所述预设空间范围内的N个位置点分别接收到所述出射光束后返回的反射光束;所述出射光束的扫描平面包括第一平面,以及与所述第一平面垂直的第二平面;N为大于等于3正整数;
步骤202:所述激光雷达装置根据所述N个位置点中的至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,确定所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离;
步骤203:所述激光雷达装置根据所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离,以及所述至少三个位置点的位置坐标,确定所述激光雷达装置的位置坐标。
本发明实施例中,激光雷达装置可在激光器发出光束后,控制经反射镜反射后的出射光束在预设空间范围内扫描,由于,扫描平面包括相互垂直的第一平面和第二平面,因而,激光雷达装置通过向预设空间范围内的多个位置点发射和接收光束,可获取各个位置点在三个空间维度上的距离和位置坐标,根据获取到的多个位置点中至少三个位置点的距离和位置坐标,确定出激光雷达装置的三维位置坐标,有效提高定位的精度。
需要说明的是,上述的基于激光雷达进行定位方法流程,具体适用于室内定位的场景中,且,主要用于对激光雷达装置自身的位置进行定位。其中,所述预设空间范围具体可指室内的某一空间范围,如某一建筑物的内部区域,其具体的位置和大小均可由本领域技术人员根据实际需要自行设置,此处不做限制。
由于预设空间范围为室内的某一空间范围,因而,预设空间范围内的各种类型的物体,如墙面、人、家具等,均可接收激光雷达装置发出的出射光束,并以一定的反射率对光束进行反射。因而,根据激光雷达装置的发射出出射光束,以及接收到的预设空间范围内的物体返回的反射光束之间的关系,可确定出激光雷达装置的具体位置。
上述方法流程的具体应用场景中,可将所述激光雷达装置放置在头戴设备或者其他需要三维定位的设备中,当人体携带上述设备在预设空间范围内移动时,可通过对激光雷达装置的定位间接地实现对人体所在位置的实时定位。
具体来说,在步骤201中,所述激光雷达装置控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束。由于反射镜可按照一定速率绕第一轴向,或与所述第一轴向垂直的第二轴向转动,因而,所述出射光束的出射方向可在扫描平面内按照与反射镜转动的相应速率变化。也就是说,所述激光雷达装置的出射光束可在第一平面,以及与第一平面垂直的第二平面内对预设空间范围进行扫描。其中,所述第一轴向与所述第一平面垂直,所述第二轴向与所述第一轴向垂直,且与所述第二平面垂直。
具体包括:激光雷达装置可控制反射镜绕第一轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第一轴向转动的反射镜反射后,在所述第一平面内扫描预设空间范围;
随后,激光雷达装置控制反射镜绕第二轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕第二轴向转动的反射镜反射后,在所述第二平面内扫描预设空间范围;
由于经过图1中的透镜103进行扩束后,激光雷达装置在垂直于扫描平面的方向上具有一定的发散角度,因而,光束在第一平面和第二平面内扫描预设空间范围后,将以扇形截面扫描出两个边线为弧形的空间范围。进而,激光雷达装置可将扫描得到的两个弧形的空间范围组合起来,得到一个椎体的三维空间。其中,所述椎体的三维空间中包括扫描到的预设空间范围内的多个位置点。
需要说明的是,所述激光雷达装置也可按照先控制反射镜绕第一轴向转动,再控制反射镜绕第二轴向转动的顺序扫描预设空间范围,本发明对扫描的先后次序不做具体限制。
本发明实施例中,第一平面可为水平平面,第二平面可为竖直平面,相应地,第一轴向可为竖直方向,第二轴向可为水平方向;或者,第一平面可为竖直平面,第二平面可为水平平面,相应地,第一轴向可为水平方向,第二轴向可为竖直方向;又或者,第一平面和第二平面可为本领域技术人员根据实际需要设置的满足相互垂直关系的两个平面,第一轴向和第二轴向可为满足相应垂直关系的两个轴向,此处不做具体限制。
由于预设空间范围中可包括多个位置点,当出射光束在第一平面或第二平面内扫描时,每个位置点均可接收到与该位置点对应的扫描方向上的出射光束,进而可对接收到出射光束进行反射。
若激光雷达装置接收到多个位置点中的N个位置点在分别接收到所述出射光束后返回的反射光束,其中,N为大于等于3正整数,则在步骤202中,激光雷达装置可从接收到反射光束的N个位置点中选取至少三个位置点,并根据所述至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔以及光速,计算出所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离。
具体的,以所述至少三个位置点中的第一位置点为例,第一位置点与激光雷达装置的距离为:
其中,d1为第一位置点与激光雷达装置的距离,t为第一位置点对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,c为光速,即3×108m/s。
进一步地,在步骤203中,激光雷达装置可根据确定出的所述至少三个位置点中的每个位置点与激光雷达装置的距离、预设空间范围的点云图中包含的所述至少三个位置点中的每个位置点的位置坐标,以及所述至少三个位置点分别对应的出射光束的方向,进行三角函数与立体几何计算,确定出所述激光雷达装置的三维的位置坐标。
由于此处可采用现有技术已有的三角定位计算方法,计算激光雷达装置的三维的位置坐标,因此,本发明对此计算过程不做赘述。
本发明实施例中,所述激光雷达装置可在通过执行上述方法流程对激光雷达装置的位置进行定位之前,可将激光雷达装置放在预设位置处,以所述预设位置为原点建立三维空间坐标系,并通过执行图3中的如下步骤301至步骤303,确定出预设空间范围内的每个位置点的位置坐标,即预设空间范围内的点云图。
步骤301:所述激光雷达装置在预设位置处向所述预设空间范围发出出射光束,并通过转动所述反射镜,使所述出射光束在所述扫描平面内进行360度扫描;所述预设空间范围包括M个位置点,M为大于等于N的正整数;
步骤302:所述激光雷达装置接收所述M个位置点中的每个位置点接收到所述出射光束后反射回的反射光束,并根据所述M个位置点分别对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,得到所述M个位置点与所述预设位置之间的距离;
步骤303:所述激光雷达装置根据所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离,以及所述M个位置点分别对应的出射光束的扫描方向,得到所述M个位置点在以所述预设位置为原点的预设坐标系中的位置坐标。
基于相同的技术构思,本发明实施例还提供一种激光雷达装置,所述激光雷达装置中包括激光器和反射镜,所述装置可执行上述方法实施例,对自身的位置坐标进行定位。
如图4所示,所述装置400包括:
发射模块401,用于控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束;所述出射光束的扫描平面包括第一平面,以及与所述第一平面垂直的第二平面;
接收模块402,用于接收所述预设空间范围内的N个位置点分别接收到所述出射光束后返回的反射光束;N为大于等于3正整数;
处理模块403,用于根据所述N个位置点中的至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,确定所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离;以及,根据所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离,以及所述至少三个位置点的位置坐标,确定所述激光雷达装置的位置坐标。
可选地,所述发射模块401具体用于:
控制所述反射镜绕第一轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第一轴向转动的反射镜反射后,在所述第一平面内扫描所述预设空间范围;所述第一轴向与所述第一平面垂直;以及,
控制所述反射镜绕第二轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第二轴向转动的反射镜反射后,在所述第二平面内扫描所述预设空间范围;所述第二轴向与所述第一轴向垂直,且与所述第二平面垂直。
可选地,所述发射模块401还用于:
在预设位置发出出射光束;
所述接收模块402还用于:
接收M个位置点中的每个位置点接收到所述出射光束后反射回的反射光束;M为正整数;
所述处理模块403还用于:
根据所述M个位置点中的每个位置点对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,得到所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离;以及,根据所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离,以及所述M个位置点分别对应的出射光束的扫描方向,得到所述M个位置点在以所述预设位置为原点的预设坐标系中的位置坐标。
可选地,所述第一平面为水平平面,所述第二平面为竖直平面;或者,所述第一平面为竖直平面,所述第二平面为水平平面。
可选地,所述反射镜为微机电系统MEMS反射镜。
由上述内容可以看出:
本发明实施例中基于激光雷达的定位方法,应用于激光雷达装置,所述激光雷达装置中包括激光器和反射镜。激光雷达装置通过控制激光器发出的光束经反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束,并接收预设空间范围内的N个位置点分别接收到出射光束后返回的反射光束;根据N个位置点中的至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与反射光束的接收时间的时间间隔,确定所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离;进而,结合所述至少三个位置点的位置坐标,确定出激光雷达装置的位置坐标。本发明实施例中,激光雷达装置可在激光器发出光束后,控制经反射镜反射后的出射光束在预设空间范围内扫描,由于,扫描平面包括相互垂直的第一平面和第二平面,因而,激光雷达装置通过向预设空间范围内的多个位置点发射和接收光束,可获取各个位置点在三个空间维度上的距离和位置坐标,根据获取到的多个位置点中至少三个位置点的距离和位置坐标,确定出激光雷达装置的三维位置坐标,有效提高定位的精度。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或两个以上其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或两个以上流程和/或方框图一个方框或两个以上方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或两个以上流程和/或方框图一个方框或两个以上方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或两个以上流程和/或方框图一个方框或两个以上方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于激光雷达的定位方法,其特征在于,所述方法应用于激光雷达装置,所述激光雷达装置中包括激光器和反射镜,所述方法包括:
所述激光雷达装置控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束,并接收所述预设空间范围内的N个位置点分别接收到所述出射光束后返回的反射光束;所述出射光束的扫描平面包括第一平面,以及与所述第一平面垂直的第二平面;N为大于等于3正整数;
所述激光雷达装置根据所述N个位置点中的至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,确定所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离;
所述激光雷达装置根据所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离,以及所述至少三个位置点的位置坐标,确定所述激光雷达装置的位置坐标。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光雷达装置控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射并向预设空间范围发出出射光束,包括:
所述激光雷达装置控制所述反射镜绕第一轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第一轴向转动的反射镜反射后,在所述第一平面内扫描所述预设空间范围;所述第一轴向与所述第一平面垂直;
所述激光雷达装置控制所述反射镜绕第二轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第二轴向转动的反射镜反射后,在所述第二平面内扫描所述预设空间范围;所述第二轴向与所述第一轴向垂直,且与所述第二平面垂直。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光雷达装置通过以下方式得到所述预设空间范围内的各个位置点的位置坐标:
所述激光雷达装置在预设位置发出出射光束;
所述激光雷达装置接收M个位置点中的每个位置点接收到所述出射光束后反射回的反射光束,并根据所述M个位置点中的每个位置点对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,得到所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离;M为大于等于N正整数;
所述激光雷达装置根据所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离,以及所述M个位置点分别对应的出射光束的扫描方向,得到所述M个位置点在以所述预设位置为原点的预设坐标系中的位置坐标。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一平面为水平平面,所述第二平面为竖直平面;或者,所述第一平面为竖直平面,所述第二平面为水平平面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述反射镜为微机电系统MEMS反射镜。
6.一种激光雷达装置,其特征在于,所述激光雷达装置中包括激光器和反射镜,所述装置包括:
发射模块,用于控制所述激光器发出的光束经所述反射镜反射后向预设空间范围发出出射光束;所述出射光束的扫描平面包括第一平面,以及与所述第一平面垂直的第二平面;
接收模块,用于接收所述预设空间范围内的N个位置点分别接收到所述出射光束后返回的反射光束;N为大于等于3正整数;
处理模块,用于根据所述N个位置点中的至少三个位置点分别对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,确定所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离;以及,根据所述至少三个位置点中的每个位置点与所述激光雷达装置的距离,以及所述至少三个位置点的位置坐标,确定所述激光雷达装置的位置坐标。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述发射模块具体用于:
控制所述反射镜绕第一轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第一轴向转动的反射镜反射后,在所述第一平面内扫描所述预设空间范围;所述第一轴向与所述第一平面垂直;以及,
控制所述反射镜绕第二轴向转动,以使所述激光器发出的光束经过绕所述第二轴向转动的反射镜反射后,在所述第二平面内扫描所述预设空间范围;所述第二轴向与所述第一轴向垂直,且与所述第二平面垂直。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述发射模块还用于:
在预设位置发出出射光束;
所述接收模块还用于:
接收M个位置点中的每个位置点接收到所述出射光束后反射回的反射光束;M为正整数;
所述处理模块还用于:
根据所述M个位置点中的每个位置点对应的出射光束的发射时间与所述反射光束的接收时间的时间间隔,得到所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离;以及,根据所述M个位置点中的每个位置点与所述预设位置之间的距离,以及所述M个位置点分别对应的出射光束的扫描方向,得到所述M个位置点在以所述预设位置为原点的预设坐标系中的位置坐标。
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一平面为水平平面,所述第二平面为竖直平面;或者,所述第一平面为竖直平面,所述第二平面为水平平面。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置,其特征在于,所述反射镜为微机电系统MEMS反射镜。
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