CN107329145B - 多激光雷达系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多激光雷达系统及其控制方法。该激光雷达系统包括：激光雷达，数量为多个且相互协同工作；同步装置，用于向多个激光雷达发送同步信号并接收激光雷达的采集数据，使多个激光雷达在同一坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。该控制方法包括：同步装置向多个激光雷达发送同步信号；多个激光雷达根据接收的所述同步信号调节旋转角度和旋转速度，使在同一坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。上述方法和系统，通过同步装置给多个激光雷达发送同步信号，使激光雷达可以基于同一基准调节旋转角度和旋转速度，从而能够将多个激光雷达在同一坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。

Description

多激光雷达系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种多激光雷达系统及其控制方法。
背景技术
激光雷达是一种高速测距的测量仪器，本身以超过300rpm的机械旋转方式工作，不同时间测量的激光点在以激光雷达为中心，水平方向360度的范围内分布。因此多个激光雷达组成系统时，需要将多个激光雷达的每个点的测距时间进行精确的同步，才能保证良好的数据融合和数据同步。
发明内容
基于此，有必要提供一种可以保证良好的数据融合和数据同步的多激光雷达系统。
此外，还提供一种多激光雷达系统的控制方法。
一种多激光雷达系统，包括：
激光雷达，数量为多个且相互协同工作；
同步装置，用于向多个激光雷达发送同步信号，使多个激光雷达在各自坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。
在其中一个实施例中，所述激光雷达包括依次电连接的数据处理模块、电机控制模块、电机驱动模块以及电机，所述电机还固定连接旋转结构；所述数据处理模块用于接收所述同步信号并进行处理生成控制信号，所述电机控制模块用于根据所述控制信号对电机驱动模块进行控制生成驱动信号，所述电机根据所述驱动信号驱动电机并带动旋转结构旋转。
在其中一个实施例中，还包括电机编码器，所述电机编码器用于采集电机的旋转角度以及旋转角速度、并发送给所述电机控制模块；所述电机控制模块根据采集的旋转角度以及旋转角速度进行闭环调节。
在其中一个实施例中，所述同步信号用于表征各个激光雷达与理想扫描角度的偏差及与理想扫描速度的偏差。
在其中一个实施例中，所述同步信号为脉冲同步信号或者带有时间信息的文本信息。
一种多激光雷达系统的控制方法，用于控制上述的激光雷达系统，包括：
同步装置向多个激光雷达发送同步信号；
多个激光雷达根据接收的所述同步信号调节旋转角度和旋转速度，使在各自坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。
在其中一个实施例中，所述多个激光雷达根据接收的所述同步信号调节旋转角度和旋转速度的步骤包括：
将接收到的同步信号进行处理生成控制信号；
根据所述控制信号生成驱动信号；
根据所述驱动信号驱动电机旋转。
在其中一个实施例中，还包括：
采集电机的旋转角度和旋转角速度；
根据所述旋转角度和旋转角速度进行闭环调节。
在其中一个实施例中，所述同步信号用于表征各个激光雷达与理想扫描角度的偏差及与理想扫描速度的偏差。
在其中一个实施例中，所述同步信号为脉冲同步信号或者带有时间信息的文本信息。
上述方法和系统，通过同步装置给多个激光雷达发送同步信号，使激光雷达可以基于同一基准调节旋转角度和旋转速度，从而能够将多个激光雷达在各自坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。
附图说明
图1为一实施例的多激光雷达系统模块图；
图2为激光雷达的模块图；
图3为一实施例的多激光雷达系统的控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为一实施例的多激光雷达系统模块图。该多激光雷达系统包括同步装置100和多个激光雷达200。多个激光雷达200相互协同工作，例如装载在车身上的多个激光雷达需要保持数据同步，否则会发生决策或报警失误、延迟等问题。同步装置100用于向多个激光雷达200发送同步信号并接收激光雷达200发送的采集数据，使多个激光雷达200在各自坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。
同步装置100可以是通用数据处理装置，例如高性能的个人计算机(PC)或者嵌入式系统。一种示例性的通用数据处理装置可以包括通过总线连接的中央处理器、存储器并设有输入输出接口、网络通信接口等。存储器可以包括内存和外存，其中外存可以存储程序指令。当计算机运行程序时，将所述程序指令读取到内存中，并被中央处理器执行以实现程序功能。该通用数据处理装置可通过输入输出接口输入或输出数据或信号，也可以通过网络通信接口与外部进行网络数据通信。
上述同步信号由同步装置100控制发出，同步信号可以表征各个激光雷达与理想扫描角度的偏差及与理想扫描速度的偏差。当每个激光雷达200收到该同步信号后，可以计算出自身的扫描角度与理想扫描角度的偏差、自身扫描速度与理想扫描速度的偏差。每个激光雷达200的扫描角度和扫描速度的偏差可能不同，但都可基于该同步信号被调整至统一的扫描角度以及扫描速度。
在其中一个实施例中，所述同步信号为脉冲同步信号。脉冲同步信号可以通过同步装置100的信号端口输出，例如同步装置100给出自身标准时间，并基于该标准时间产生脉冲同步信号并输出。当激光雷达200收到该基于标准时间产生的脉冲同步信号后，可以调节自身时间以与同步装置100的标准时间同步。
或者所述同步信号也可以是带有时间信息的文本信息。根据同步装置100与激光雷达200之间协议的通信格式，激光雷达200可以解析所述文本信息中的时间信息，继而获取同步装置100给出的标准时间，并将自身时间与同步装置100的标准时间同步。
如图2所示，所述激光雷达200具体可以包括依次电连接的数据处理模块210、电机控制模块220、电机驱动模块230以及电机240，所述电机240还固定连接旋转结构250。
数据处理模块210与同步装置100通信连接，用于接收同步装置100发送的同步信号并进行处理生成控制信号。数据处理模块210可以是嵌入式系统，具有通用数据处理功能。所述控制信号是与电机控制模块220协议通信格式的信号，可以向电机控制模块220传输可被识别的控制信号，例如电机的运行方向、速度、角度等。
电机控制模块220根据所述控制信号对电机驱动模块230进行控制生成驱动信号。电机驱动模块230用于根据具体的控制信号生成具体的驱动电压、驱动电流等驱动信号。
所述电机驱动模块230根据所述驱动信号驱动电机240并带动旋转结构250旋转。电机240运行时，可以一定的速度旋转，例如大于200转/分的速度，带动旋转结构250转动。其中，旋转结构250中设置激光信号发射和接收装置，可向外发射激光信号并接收环境反射的激光信号，获得采集数据。该采集数据可以被数据处理模块210接收，并用于环境探测。
多个激光雷达200的采集数据还可以被发送到同步装置100，同步装置100根据接收到的采集数据进行数据同步以判断多个激光雷达200是否已经达到同步。若没有达到同步，则同步装置100继续发送同步信号，使多个激光雷达200继续调节。
每个激光雷达200根据同步装置100发送的同步信号使电机240的扫描角度在同一时刻相对各自的坐标系保持一致，即每次同步信号的作用是让雷达1在同步信号到达的时候运转到相对于自己坐标系的A角度，雷达B在同步信号到达的时候运转到相对于自己坐标系的B角度，可以保证多个激光雷达200在长时间的运转后不产生扫描角度以及扫描速度的偏差。从而保证多个激光雷达200的数据融合
进一步地，上述激光雷达200还可以包括电机编码器260。电机编码器260用于采集电机240的旋转角度以及旋转角速度、并发送给所述电机控制模块220。所述电机控制模块220根据采集的旋转角度以及旋转角速度进行闭环调节。通过闭环调节，能够对扫描角度和扫描速度进行精确控制。
基于相同发明构思，提供一种多激光雷达系统的控制方法，用于控制上述激光雷达系统。如图3所示，上述方法包括以下步骤S110～S120。
步骤S110：同步装置向多个激光雷达发送同步信号。所述同步信号由同步装置100控制发出，同步信号可以表征各个激光雷达与理想扫描角度的偏差及与理想扫描速度的偏差。当每个激光雷达200收到该同步信号后，可以计算出自身的扫描角度与理想扫描角度的偏差、自身扫描速度与理想扫描速度的偏差。每个激光雷达200的扫描角度和扫描速度的偏差可能不同，但都可基于该同步信号被调整至统一的扫描角度以及扫描速度。
在其中一个实施例中，所述同步信号为脉冲同步信号。脉冲同步信号可以通过同步装置100的信号端口输出，例如同步装置100给出自身标准时间，并基于该标准时间产生脉冲同步信号并输出。当激光雷达200收到该基于标准时间产生的脉冲同步信号后，可以调节自身时间以与同步装置100的标准时间同步。
或者所述同步信号也可以是带有时间信息的文本信息。根据同步装置100与激光雷达200之间协议的通信格式，激光雷达200可以解析所述文本信息中的时间信息，继而获取同步装置100给出的标准时间，并将自身时间与同步装置100的标准时间同步。
步骤S120：多个激光雷达根据接收的所述同步信号调节旋转角度和旋转速度，使在各自坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。
具体地，步骤S120可以包括：
步骤S121：将接收到的同步信号进行处理生成控制信号。所述控制信号是与电机控制模块220协议通信格式的信号，可以向电机控制模块220传输可被识别的控制信号，例如电机的运行方向、速度、角度等。
步骤S122：根据所述控制信号生成驱动信号。电机驱动模块230用于根据具体的控制信号生成具体的驱动电压、驱动电流等驱动信号。
步骤S123：根据所述驱动信号驱动电机旋转。所述电机驱动模块230根据所述驱动信号驱动电机240并带动旋转结构250旋转。电机240运行时，可以一定的速度旋转，例如大于200转/分的速度，带动旋转结构250转动。其中，旋转结构250中设置激光信号发射和接收装置，可向外发射激光信号并接收环境反射的激光信号，获得采集数据。该采集数据可以被数据处理模块210接收，并用于环境探测。
每个激光雷达200根据同步装置100发送的同步信号使电机240同步到同一扫描角度和扫描速度，可以使多个激光雷达200的采集数据能够很好的进行融合。
进一步地，上述方法还可以包括：
步骤S130：采集电机的旋转角度和旋转角速度。可以使用电机编码器260采集电机240的旋转角度和旋转角速度。
步骤S140：根据所述旋转角度和旋转角速度进行闭环调节。通过闭环调节，能够对扫描角度和扫描速度进行精确控制。
多个激光雷达200的采集数据还可以被发送到同步装置100，同步装置100根据接收到的采集数据进行数据同步以判断多个激光雷达200是否已经达到同步。若没有达到同步，则同步装置100继续发送同步信号，使多个激光雷达200继续调节。
上述方法，通过同步装置给多个激光雷达发送同步信号，使激光雷达可以基于同一基准调节旋转角度和旋转速度，从而能够将多个激光雷达在同一坐标系下的扫描角度在同一时刻保持一致。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种多激光雷达系统，包括：
激光雷达，数量为多个且相互协同工作；
同步装置，用于向多个激光雷达发送同步信号并接收激光雷达的采集数据，所述多个激光雷达基于所述同步信号分别运转到在各自坐标系下的扫描角度以及扫描速度，使得所述多个激光雷达的扫描角度以及扫描速度在同一时刻保持一致，所述同步信号包括脉冲同步信号，所述脉冲同步信号是基于所述同步装置设置的标准时间产生的；
所述激光雷达包括依次电连接的数据处理模块、电机控制模块、电机驱动模块以及电机，所述电机还固定连接旋转结构；所述数据处理模块用于接收所述同步信号并进行处理生成控制信号，所述电机控制模块用于根据所述控制信号对电机驱动模块进行控制生成驱动信号，所述电机根据所述驱动信号驱动电机并带动旋转结构旋转；
所述旋转结构中设置激光信号发射和接收装置，所述激光信号发射和接收装置用于发射激光信号并接收环境反射的激光信号，获得所述采集数据；
所述控制信号包括所述电机的运行方向、速度和角度中至少一项，所述驱动信号包括驱动电压和驱动电流中至少一项。
2.根据权利要求1所述的多激光雷达系统，其特征在于，还包括电机编码器，所述电机编码器用于采集电机的旋转角度以及旋转角速度、并发送给所述电机控制模块；所述电机控制模块根据采集的旋转角度以及旋转角速度进行闭环调节。
3.根据权利要求1所述的多激光雷达系统，其特征在于，所述同步信号用于表征各个激光雷达与理想扫描角度的偏差及与理想扫描速度的偏差。
4.根据权利要求1所述的多激光雷达系统，其特征在于，
所述多个激光雷达的采集数据用于发送到所述同步装置，所述同步装置根据接收到的采集数据进行数据同步以判断所述多个激光雷达是否已经达到同步。
5.一种多激光雷达系统的控制方法，用于控制权利要求1所述的激光雷达系统，包括：
同步装置向多个激光雷达发送同步信号，所述同步信号包括脉冲同步信号，所述脉冲同步信号是基于所述同步装置设置的标准时间产生的；
将接收到的同步信号进行处理生成控制信号；根据所述控制信号生成驱动信号；根据所述驱动信号驱动电机并带动旋转结构旋转，使所述多个激光雷达分别运转到各自坐标系下的扫描角度以及扫描速度，以使得所述多个激光雷达的扫描角度以及扫描速度在同一时刻保持一致；
所述旋转结构中设置激光信号发射和接收装置，所述激光信号发射和接收装置用于发射激光信号并接收环境反射的激光信号，获得采集数据；
所述控制信号包括所述电机的运行方向、速度和角度中至少一项，所述驱动信号包括驱动电压和驱动电流中至少一项。
6.根据权利要求5所述的多激光雷达系统的控制方法，其特征在于，还包括：
采集电机的旋转角度和旋转角速度；
根据所述旋转角度和旋转角速度进行闭环调节。
7.根据权利要求5所述的多激光雷达系统的控制方法，其特征在于，所述同步信号用于表征各个激光雷达与理想扫描角度的偏差及与理想扫描速度的偏差。
8.根据权利要求5所述的多激光雷达系统的控制方法，其特征在于，所述多个激光雷达的采集数据用于发送到所述同步装置，所述同步装置根据接收到的采集数据进行数据同步以判断所述多个激光雷达是否已经达到同步。
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