CN107430188A - 模块化lidar系统 - Google Patents

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Abstract

一种模块化LIDAR系统可由多个LIDAR部件形成。每个LIDAR部件可包括构造在框架中的激光发射器和激光探测器。多个LIDAR部件可布置在可旋转回转壳体上。所述可旋转壳体可围绕垂直于由安装基座限定的平面的第一轴线旋转。所述多个LIDAR部件可从所述回转壳体向外瞄准不同方向，在一些实施方案中，所述不同方向的间距的范围可高达90度或高达180度。当所述可旋转壳体完整地围绕所述第一轴线旋转时，所述多个LIDAR部件可围绕所述第一轴线扫描360度的第一视野并可围绕第二轴线扫描基本上180度的第二视野。所述模块化LIDAR系统可出于导航目的而与航空器一起实现。

Description

模块化LIDAR系统
相关申请的交叉引用
本申请是基于2015年3月31日提交的标题为“Modular LIDAR System”的美国临时申请号62/141,179和2015年6月16日提交的标题为“Modular LIDAR System”的美国申请号14/741,347并要求其优先权，两项申请的内容以引用方式并入本文。
背景
光探测和测距(“LIDAR”)系统用于使用由激光器生成的光的飞行时间来确定与对象的距离。LIDAR系统可在固定位置中或在移动对象上使用以捕获关于那些对象和/或周围区域的数据。LIDAR的一种示例性用途是映射地理地形。为了执行地形映射，LIDAR系统可在固定位置中朝向地球瞄准并在需要映射的地球区域上方飞行。在这种途径中，LIDAR系统映射可类似于在地形之上进行梳理。在这个实例中，并且在大多数典型布置中，LIDAR系统用于在单个方向上捕获距离数据。
附图简述
参考附图来描述详细说明。在附图中，参考号中最左侧的数字标识首次出现所述参考号的图。不同附图中的相同参考号指示类似或相同项。
图1是包括说明性模块化LIDAR系统的无人飞行器(UAV)的低立面等距视图。
图2是包括处于单个堆叠构型的多个LIDAR部件的说明性模块化LIDAR系统的等距视图，所述多个LIDAR部件各自具有激光发射器和激光探测器。
图3是在LIDAR部件之间具有不一致间隔的另一个说明性模块化LIDAR系统的等距视图。
图4A是使用以跨度高达九十度的堆叠构型布置的LIDAR部件的说明性模块化LIDAR系统的侧立面图。
图4B是又一说明性模块化LIDAR系统的侧立面图，所述LIDAR系统使用以至少两种不同堆叠构型布置的LIDAR部件，以在扫描对象时提供与使用以单个堆叠构型构造的LIDAR部件相比更精细的分辨率粒度。
图4C是使用以至少两种不同堆叠构型布置并且跨度在九十度与一百八十度之间的LIDAR部件的另一个说明性模块化LIDAR系统的侧立面图。
图4D是使用以堆叠构型布置的LIDAR部件的再一说明性模块化LIDAR系统的侧立面图，其中至少一些LIDAR部件瞄准水平线上方。
图4E是使用以各种堆叠构型布置的LIDAR部件的又一说明性模块化LIDAR系统的俯视平面图。
图5是包括构造在框架中的激光发射器和激光探测器的说明性LIDAR部件的等距图。
图6是UAV的说明性控制系统的框图。
详述
本公开涉及由多个LIDAR部件形成的模块化LIDAR系统。每个LIDAR部件可包括构造在框架中的激光发射器和激光探测器。多个LIDAR部件可布置在可旋转回转壳体上，所述壳体可以是底架。所述可旋转壳体可围绕垂直于由安装基座限定的平面的第一轴线旋转。所述多个LIDAR部件可从所述回转壳体向外瞄准沿着所述第一轴线的第一方向与沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线的第二方向之间的不同方向。所述方向的间距的范围可高达90度。当所述可旋转壳体完整地围绕垂直于所述基座的所述第一轴线旋转时，所述多个LIDAR部件可围绕所述第一轴线扫描360度的第一视野并可围绕所述第二轴线扫描基本上180度的第二视野。
在一些实施方案中，所述模块化LIDAR系统可安装在航空器、诸如无人飞行器(UAV)的下侧上或联接到其上，并用于确定在从所述航空器向外且在其下方(朝向地球)的大多数或所有方向上的对象的距离。所述模块化LIDAR系统可高速旋转，使得以超过每秒一百个样本的速率取得相同场景或对象的样本。所述LIDAR部件可被布置来提供位于所述模块LIDAR阵列的100米内的对象的分辨率逼真度，这可使所述航空器能够探测对象和与那些对象的距离和/或在着陆或导航到对象附近时识别对象。
本文所述的技术和系统可以许多方式来实现。下文参考以下附图来提供示例性实现方式。
图1是包括说明性模块化LIDAR系统102的说明性无人飞行器(UAV)100的低立面等距视图。UAV 100可实现为几乎任何类型的航空器。在一些实施方案中，UAV 100可以是多旋翼垂直起飞和着陆的飞行器，诸如四轴飞行器、八轴飞行器或其他多旋翼飞行器。在各种实施方案中，UAV 100可包括至少一个固定翼以在UAV的向前飞行期间提供至少一些向上升力。UAV 100可被构造来在操作期间从旋翼飞行过渡到固定翼飞行，诸如当UAV包括提供向上升力的至少一个翼时，通过将旋翼/推进器从提升构型重新定向为向前推进构型来进行。
UAV 100可包括模块化LIDAR系统102，其可收集用于确定对象与UAV之间、地面(地球)与UAV之间的距离和/或其他距离的数据。模块化LIDAR系统102可以使UAV 100在着陆时和在飞行穿过包括建筑物、电力线和其他航空器等其他障碍物的密集环境时能够成功回避障碍物的分辨率粒度来提供数据。模块化LIDAR系统102可联接到UAV 100的下侧，并且具有地面的无阻挡或至少大部分无阻挡视界(例如，除了起落架的可能阻挡等)。
在操作中，模块化LIDAR系统102可围绕垂直于由安装基座106限定的平面的第一轴线104旋转。旋转可由位于基座中、可旋转回转壳体中或另一个对象中(例如，位于UAV中)的电机引起。因此，模块化LIDAR系统102可水平地具有360度的视野。模块化LIDAR系统102可包括布置在可旋转回转壳体108上的LIDAR部件。多个LIDAR部件可在沿着第一轴线104的第一方向110与沿着垂直于第一轴线104的第二轴线114的第二方向112之间的不同方向从回转壳体向外瞄准。方向110和112可具有高达90度的间距。当可旋转回转壳体完整地围绕第一轴线104旋转时，多个LIDAR部件可围绕第一轴线104扫描360度的第一视野并可围绕第二轴线114扫描基本上180度的第二视野。
模块化LIDAR系统102可包括流线型罩116以保护LIDAR部件和可旋转回转壳体108免受环境影响。在一些实施方案中，流线型罩116可与可旋转回转壳体108一起旋转。在各种实施方案中，可旋转回转壳体108可在流线型罩116保持静止时在流线型罩116内旋转。可旋转回转壳体108可包括配重件，使得回转壳体的旋转引起极小的振动或不引起振动。
图2是包括处于单个堆叠构型的多个LIDAR部件202的说明性模块化LIDAR系统102的等距视图，所述多个LIDAR部件各自具有激光发射器和激光探测器。如以上所讨论的，模块化LIDAR系统102可围绕垂直于由安装基座106限定的平面的第一轴线104旋转。因此，模块化LIDAR系统102可水平地具有360°的第一视野204。模块化LIDAR系统102可包括布置在可旋转回转壳体108上的LIDAR部件202，所述可旋转回转壳体108可依靠回转平台216回转。回转平台216可包括轴承、电机、驱动轴联接器(用于接收来自电机的驱动轴)和/或其他装置，以使得可旋转回转壳体108能够围绕第一轴线104旋转。在一些实施方案中，回转平台216可以是安装基座106的部分。多个LIDAR部件202可在沿着第一轴线104的第一方向110与沿着垂直于第一轴线104的第二轴线114的第二方向112之间的不同方向从回转壳体向外瞄准。所述方向的间距的范围可高达α度，所述间隔可高达90度、高达120度或高达90度与120度之间的某处。当可旋转回转壳体108通过回转平台216完整地围绕第一轴线104旋转时，多个LIDAR部件202可围绕第一轴线104扫描360°的第一视野204并可围绕第二轴线114扫描基本上180°(α°+β°＝180°)的第二视野206。然而，由于设计原因并且为了使每个LIDAR传感器的视界最大化，实际第二视野206可稍微小于180°。在一些实施方案中，所述方向的间距的范围可超过90度。例如，所述方向可具有120度的范围。在这种实施方案中，LIDAR部件可在所扫描区域的一些部分中具有重叠覆盖，所扫描区域诸如几乎笔直向下指向地球的区域(当模块化LIDAR系统联接到UAV的下侧时)。在一些实施方案中，视野可延伸超过180°，尽管此外模块化LIDAR系统102可安装在吊杆上，使得所扫描区域的一部分不受UAV的下侧和/或安装基座遮挡。
模块化LIDAR系统102可包括流线型罩116以保护LIDAR部件202和可旋转回转壳体108免受环境影响。例如，流线型罩116可保护LIDAR部件免受外部对象、诸如污垢、水和天气影响。在一些实施方案中，流线型罩116可与可旋转回转壳体108一起旋转。相比于平面表面、诸如不具有流线型罩116的可旋转回转壳体的旋转，流线型罩的旋转可减小由旋转引起的空气流的扰动。然而，在各种实施方案中，可旋转回转壳体108可在流线型罩116保持静止时在流线型罩116内旋转。在至少一些实施方案中，模块化LIDAR系统102中可不包括流线型罩。
可旋转回转壳体108可包括配重件208。配重件208可具有与可旋转回转壳体108相同或几乎相同的重量。配重件208所具有的质心可关于第一轴线104位于与可旋转回转壳体108的质心相称并相反的位置处。因此，配重件208可在围绕第一轴线104旋转期间平衡可旋转回转壳体208以减少由旋转引起的振动。在一些设计中，可不实现配重件208或可使其最小化，所述设计诸如图4B中所示的包括多面模块化LIDAR系统的设计。
LIDAR部件202可包括激光发射器210和激光探测器212。LIDAR部件202参考图5来进一步详细讨论。LIDAR部件202可如图2中所示地堆叠在一起，并且瞄准沿着第一方向110和第二方向112和/或在两者之间的不同方向。LIDAR部件214可包括在轴(axel)中并沿着第一方向110瞄准。
当使用LIDAR部件202对数据进行采样时，数据可被串行地接收，并且因此每个LIDAR部件可在不同时间传输数据。然而，在一些实施方案中，多个LIDAR部件可同时或在重叠时间段期间传输数据。LIDAR控制器可基于信号的特性(诸如，频率、范围和/或其他信息)来对信号进行区分。因此，在一些实施方案中，LIDAR控制器可并行处理信号，从而同时处理多个信号。
图3是在LIDAR部件302之间具有不一致间隔的另一个说明性模块化LIDAR系统300的等距视图。第一LIDAR部件304可瞄准第一方向306，所述第一方向306与相邻LIDAR部件的方向之间具有第一角度308。第二LIDAR部件310可瞄准第二方向312，所述第二方向312与相邻LIDAR部件的方向之间具有第二角度314。第三LIDAR部件316可瞄准第三方向318，所述第三方向318与相邻LIDAR部件的方向之间具有第三角度320。在一些实施方案中，第一角度308、第二角度314和第三角度320可以是不同角度。例如，第一角度308可小于第二角度314，并且第二角度314可小于第三角度320。因此，靠近如在UAV下方取向的设定水平线(如图1所示)，LIDAR部件的方向可包括更宽阔的间隔。
图4A是使用以跨度高达九十度的堆叠构型布置的LIDAR部件的说明性模块化LIDAR系统400的侧立面图。模块化LIDAR系统400描绘与图2中所示类似的构型。模块化LIDAR系统400可包括回转平台216、配重件208和流线型罩116，如以上所述。
如图4A中所示，可旋转回转壳体404的第一部分上的第一LIDAR部件402堆叠与参考线406(其出于描述目的而以虚线示出，将可旋转回转壳体404的第一部分均匀分成11.25°度的区段)相交。取决于空间约束，也可在模块化LIDAR系统400中实现更多或更少的堆叠。模块化LIDAR系统400的变化可包括相对于参考线不均匀间隔的LIDAR部件402，诸如以上所讨论并且在图3中示出的。因此，LIDAR部件402之间的距离或LIDAR部件402中的每一个的方向之间的角度可以是一致的(如图2中所示)或不一致的(如图3中所示)。
图4B是又一说明性模块化LIDAR系统408的侧立面图，所述LIDAR系统408使用以至少两种不同堆叠构型布置的LIDAR部件，以在围绕第一轴线104旋转期间扫描对象时提供与使用以单个堆叠构型构造的LIDAR部件(例如，在图2中示出)提供更精细的分辨率粒度。如图4B中所示，可旋转回转壳体404的第一部分上的第一LIDAR部件402堆叠与参考线406(其出于描述目的而以虚线示出，将可旋转回转壳体404的第一部分均匀分成11.25°度的区段)相交。可旋转回转壳体412的第二部分上的第二LIDAR部件410堆叠位于参考线406(其出于描述目的而以虚线示出，将可旋转回转壳体412的第二部分均匀分成11.25°度的区段)之间。取决于空间约束，也可在模块化LIDAR系统408中实现另外的堆叠。由于空间约束可引起单个堆叠被限制到有限数量的LIDAR部件并且因此指定那些LIDAR部件的方向之间的角度，所以通过使每个堆叠上的LIDAR部件偏移，一起工作的LIDAR部件可使模块化LIDAR系统408能够以比在使用单个LIDAR部件堆叠时可能的分辨率粒度更精细的分辨率粒度扫描对象。
模块化LIDAR系统408可包括回转平台216以促进模块化LIDAR系统408围绕第一轴线104旋转。在一些实施方案中，模块化LIDAR系统408可包括流线型罩116。然而，由于模块化LIDAR系统408是基本上对称的，因此流线型罩116可省略掉或可与模块化LIDAR系统408一起旋转。
图4C是使用以至少两种不同堆叠构型布置并且跨度在九十度与一百八十度之间的LIDAR部件的另一个说明性模块化LIDAR系统414的侧立面图。如图4C中所示，可旋转回转壳体404的第一部分可类似于图4A中所示的那个。模块化LIDAR系统414可包括可旋转回转壳体412的第二部分的合并或更小型式，其跨度可在零度与九十度之间。因此，整个模块化LIDAR系统414的跨度可在九十度与一百八十度之间。出于说明目的，在图4C中将模块化LIDAR系统414描绘为跨越约一百二十度。如以上所讨论的，由于空间约束可引起单个堆叠被限制到有限数量的LIDAR部件并且因此指定那些LIDAR部件的方向之间的角度，所以通过使每个堆叠上的LIDAR部件偏移，一起工作的LIDAR部件可使模块化LIDAR系统408能够以比在使用单个LIDAR部件堆叠时可能的分辨率粒度更精细的分辨率粒度扫描对象。在图4C中所示的构型中，LIDAR部件可在所扫描区域的一些部分中具有重叠覆盖，所扫描区域诸如几乎笔直向下指向地球的区域，诸如当模块化LIDAR系统414联接到UAV的下侧时。
图4D是使用以堆叠构型布置的LIDAR部件的再一说明性模块化LIDAR系统416的侧立面图，其中至少一些LIDAR部件瞄准水平线上方。LIDAR系统416类似于LIDAR系统400，但包括可旋转回转壳体404的另外壳体延伸部418，所述另外壳体延伸部418容纳瞄准水平线上方的LIDAR部件420，如图4D中所示。LIDAR系统416可包括吊杆422以在可旋转回转壳体404与回转平台216之间产生偏移距离。偏移距离可实现另外壳体延伸部418中的LIDAR部件的清晰视线，而不受安装基座106、UAV的主体和/或其他结构遮挡。当围绕第一轴线104并且因此围绕水平视野旋转一整圈时，LIDAR系统416可提供对用于对在大于180度的垂直视野内的对象执行距离测量的数据的捕获，并且因此可测量位于水平线上方的对象的距离。
图4E是使用以各种堆叠构型布置的LIDAR部件的又一说明性模块化LIDAR系统424的俯视平面图。LIDAR系统424可包括多个堆叠构型426，诸如堆叠构型426(1)、426(2)……426(N)。堆叠之间的角度428(1)-(N)可基于设计要求来确定，并且可以产生或可以不产生对称性。例如，角度428(1)被定义为在堆叠部件426(1)与426(2)之间。尽管在每个堆叠中，LIDAR部件202被示出为处于直排，但LIDAR部件还可移位一定距离(或角度)，使得LIDAR部件并不同时都在大致相同方向(例如，西、东等)上瞄准。在一些实施方案中，第一堆叠部件和第二堆叠部件上的LIDAR部件可用于在第一遍(例如，围绕第一轴线104并且因此围绕水平视野的完整旋转)后确定速度。可在随后旋转(即，第二遍)后确定加速度。
图5是包括构造在框架506中的至少一个激光发射器502和至少一个激光探测器504的说明性LIDAR部件500的等距图，所述框架506紧固地对激光发射器502和激光探测器504进行定位并使其瞄准。激光发射器502可包括第一透镜508，一个或多个激光束或取向可通过所述第一透镜508发射；而激光探测器504可包括第二透镜510，由第一透镜508发射的一个或多个激光束或取向可通过所述第二透镜510接收。LIDAR部件500可包括电路板512，其包括嵌入式逻辑和布线以捕获并路由来自部件的信号和/或向部件提供电力。电路板可包括对所接收传感器数据执行一定程度的处理以及捕获可旋转回转壳体的旋转位置的能力。因此，电路板512可具有电源连接器和数据信号连接。电路板512可包括一个或多个连接器514，其插接到可旋转回转壳体的用于数据和电力的互补连接器中。
LIDAR部件500可插入到可旋转回转壳体(或底架)、诸如可旋转回转壳体108中。例如，可旋转回转壳体可包括多个狭槽，其接受LIDAR部件的插入和联接(即，每个狭槽对应一个LIDAR部件)。因此，LIDAR部件的使用可实现即插即用构型，其中可旋转回转壳体可填充有LIDAR部件，所述LIDAR部件瞄准各方向以满足特定应用的设计要求、诸如分辨率粒度。另外地，此类即插即用模块性可简化并加速以上所示的LIDAR组件102、300、400、408和/或414的制造和修理。
图6是UAV的说明性控制系统600的框图。在各种实例中，框图可说明可用于实现以上所讨论的各种系统、装置和技术的UAV控制系统600的一个或多个方面。在所示实现方式中，UAV控制系统600包括一个或多个处理器602，所述处理器602通过输入/输出(I/O)接口610联接到非瞬态计算机可读存储介质620。UAV控制系统600还可包括推进器电机控制器604、电源供应器模块606和/或导航系统608。UAV控制系统600还包括库存接合机构控制器612、UAV气袋LIDAR控制器614、网络接口616以及一个或多个输入/输出装置618。
在各种实现方式中，UAV控制系统600可以是包括一个处理器602的单处理器系统，或包括若干处理器602(例如两个、四个、八个或另一合适数量)的多处理器系统。处理器602可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实现方式中，处理器602可以是实施多种指令集架构(ISA)中的任一种架构的通用或嵌入式处理器，所述架构诸如x86、PowerPC、SPARC、或MIPS ISA或任何其他合适的ISA。在多处理器系统中，每个处理器602可通常但不一定实施相同的ISA。
非瞬态计算机可读存储介质620可被配置来存储可执行的指令、数据、飞行路径和/或处理器602可存取的数据项。在各种实现方式中，非瞬态计算机可读存储介质620可使用任何合适的存储器技术来实现，所述存储器技术诸如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/快闪型存储器或任何其他类型的存储器。在所示实现方式中，实施所需功能(诸如上述那些)的程序指令和数据被示出为分别作为程序指令622、数据存储624和飞行路径数据626存储在非瞬态计算机可读存储介质620内。在其他实现方式中，程序指令、数据和/或飞行路径可被接收、发送或存储在不同类型的计算机可存取介质上，诸如非瞬态介质或与非瞬态计算机可读存储介质620或UAV控制系统600分开的类似介质上。一般来说，非瞬态计算机可读存储介质可包括通过I/O接口610联接到UAV控制系统600的存储介质或存储器介质，诸如闪速存储器(例如，固态存储器)、磁性或光学介质(例如，盘)。通过非瞬态计算机可读介质存储的程序指令和数据可通过传输介质或信号(诸如，电信号、电磁信号或数字信号)来传输，所述传输介质或信号可通过通信介质(诸如，网络和/或无线链路)来传送，所述通信介质诸如可通过网络接口616来实现。
在一种实现方式中，I/O接口610可被配置来协调处理器602、非瞬态计算机可读存储介质620与任何外围装置(网络接口或其他外围接口，诸如输入/输出装置618)之间的I/O通信量。在一些实现方式中，I/O接口610可执行任何必需协议、计时或其他数据转换以便将来自一个部件(例如，非瞬态计算机可读存储介质620)的数据信号转化成适合于由另一个部件(例如，处理器602)使用的格式。在一些实现方式中，I/O接口610可包括对通过各种类型的外围总线附接的装置的支持，所述总线例如像外围部件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变型。在一些实现方式中，I/O接口610的功能可划分成两个或更多个单独组件，例如像北桥和南桥。而且，在一些实现方式中，I/O接口610(诸如，非瞬态计算机可读存储介质620的接口)的功能的一部分或全部可直接并入到处理器602中。
推进器电机控制器604与导航系统608通信并且调整每个推进器电机的电力以沿着确定的飞行路径指引UAV。电源供应器模块606可控制与UAV的一个或多个电源模块(例如，电池)相关联的充电和任何切换功能。
导航系统608可包括GPS或可用于将UAV导向和/或导离一定位置的其他类似系统。库存接合机构控制器612与用于接合和/或脱离库存的致动器或电机(例如，伺服电机)通信。例如，当UAV定位在递送位置处的水平表面上方时，库存接合机构控制器612可向电机提供控制库存接合机构释放库存的指令。
LIDAR控制器614可捕获并处理来自模块化LIDAR系统(诸如以上所示的模块化LIDAR系统102、300、400、408和/或414)的各种LIDAR部件的信号。LIDAR控制器604可处理信号以确定在各个方向上的对象的距离，诸如相对于由UAV使用的坐标系。LIDAR控制器604可处理信号以映射对象的表面，所述表面可部分地用于识别那些对象，诸如识别着陆区、建筑物、标志等。在一些实施方案中，LIDAR控制器可包括冗余硬件以允许对来自LIDAR部件的信号进行并行处理。
网络接口616可被配置来允许在UAV控制系统600、附接到网络的其他装置(诸如，其他计算机系统)之间、和/或与其他UAV的UAV控制系统交换数据。例如，网络接口616可实现众多UAV之间的无线通信。在各种实现方式中，网络接口616可支持通过无线通用数据网络(诸如，Wi-Fi网络)进行通信。例如，网络接口616可支持通过电信网络(诸如，蜂窝通信网络、卫星网络等)进行通信。
在一些实现方式中，输入/输出装置618可包括一个或多个显示器、图像捕获装置、热传感器、红外传感器、飞行时间传感器、加速度计、压力传感器、天气传感器、空气流量传感器等。多个输入/输出装置618可存在并且由UAV控制系统600控制。这些传感器中的一个或多个可利用来协助着陆并且在飞行期间回避障碍物。
如图6中所示，存储器可包括可被配置来实现上述示例性过程和/或子过程的程序指令622。数据存储624可包括用于维持数据项的各种数据存储，所述数据项可被提供用于确定飞行路径、检索库存、着陆、识别用于脱离库存的水平表面、引起压载物的移动等。
在各种实现方式中，在本文中被示出为包括在一个或多个数据存储中的参数值和其他数据可与未描述的其他信息组合，或可以不同的方式划分成更多、更少或不同的数据结构。在一些实现方式中，数据存储可物理地定位在一个存储器中，或可分布在两个或更多个存储器之中。
本领域的技术人员将了解，UAV控制系统600仅仅是说明性的并且并不意图限制本发明的范围。具体地，计算系统和装置可包括可执行所指示功能的硬件或软件的任何组合，包括计算机、网络装置、互联网设施、PDA、无线电话、寻呼器等。UAV控制系统600还可连接到未示出的其他装置，或替代地可作为独立式系统操作。另外，在一些实现方式中，所示部件所提供的功能性可组合在较少部件中或分布于另外部件中。类似地，在一些实现方式中，可不提供一些所示部件的功能性，和/或可获得其他另外功能性。
本领域的技术人员还应了解，虽然各种项目被示出为在使用时存储在存储器中或存储装置中，但是为了存储器管理和数据完整性的目的，这些项目或它们的部分可在存储器与其他存储装置之间传送。可替代地，在其他实现方式中，软件部件中的一些或全部可在另一装置上的存储器中执行，并且与所示UAV控制系统600通信。系统部件或数据结构中的一些或全部还可存储(例如，作为指令或结构化数据)在将由适当的驱动器读取的非瞬态计算机可访问介质或便携式制品上，它们的各种实例已在上文描述。在一些实现方式中，存储在与UAV控制系统600分开的计算机可访问介质上的指令可通过传输介质或信号(电信号、电磁信号或数字信号)来传输到UAV控制系统600，所述传输介质或信号通过通信介质(诸如，无线链路)来传送。各种实现方式还可包括：将根据以上描述实施的指令和/或数据接收、发送或存储在计算机可访问介质上。因此，本文所描述的技术可用其他UAV控制系统配置来实践。
以下呈现所公开发明的各种实施方案和任选特征。虽然呈现了选定实施方案，但掌握本公开内容的普通技术人员应理解，在不背离本文所公开材料的情况下，可要求保护另外的实施方案和组合。此外，虽然各方面可被描述为是任选的，但普通技术人员应理解，在可能的情况下，此类选项可单独地或与所描述的其他选项组合地应用。因此，本公开明确考虑到本文所描述特征的所有可能的新颖且具发明性的排列和组合。
本文所公开的实施方案可包括无人飞行器(UAV)，其包括以下各项中的一项或多项：UAV框架，其被构造来支撑所述UAV的部件；推进系统，其联接到所述UAV框架，所述推进系统在空中行进期间引起旋翼旋转以生成用于推进所述UAV的推力；LIDAR系统，其联接到所述UAV框架；和/或电机，其用于引起回转壳体相对于所述UAV框架旋转。所述回转壳体围绕第一轴线的完整360度旋转可产生水平视野，所述水平视野提供对用于对在基本上180度的垂直视野内的对象执行距离测量的数据的捕获。所述LIDAR系统可包括以下各项中的一项或多项：回转壳体，其可旋转地联接到所述UAV框架，其中所述回转壳体可被构造来围绕基本上垂直于由所述UAV框架限定的水平面的第一轴线旋转；和/或LIDAR部件，其联接到所述回转壳体，所述LIDAR部件可从所述回转壳体向外瞄准沿着所述第一轴线的第一取向与沿着相对于所述第一轴线在角度上偏移的第二轴线的第二取向之间的不同取向，每个LIDAR部件可包括至少一个激光发射器和至少一个激光探测器。
任选地，所述第一取向和所述第二取向可在角度上偏移以用于将所述LIDAR部件定位在与所述第一轴线平行的平面的不同侧上，所述定位用于建立所述垂直视野的重叠扫描，从而增加用于对所述对象执行所述距离测量的所述数据的分辨率。任选地，所述LIDAR系统可包括流线型罩以封闭所述回转壳体并保护所述回转壳体免受至少环境条件的影响。任选地，所述LIDAR系统可包括配重件以在围绕所述第一轴线旋转时平衡所述回转壳体。
本文所公开的实施方案可包括一种设备，其包括以下各项中的一项或多项：安装基座；回转壳体，其可旋转地联接到所述安装基座；和/或LIDAR部件，其联接到所述回转壳体。所述回转壳体可被构造来围绕垂直于由所述安装基座限定的平面的第一轴线旋转。所述LIDAR部件可从所述回转壳体向外瞄准沿着所述第一轴线的第一取向与沿着相对于所述第一轴线在角度上偏移的第二轴线的第二取向之间的不同取向。每个LIDAR部件可包括至少一个激光发射器和至少一个激光探测器。所述回转壳体围绕水平视野的完整旋转可提供对用于对在至少180度的垂直视野内的对象执行距离测量的数据的捕获。
任选地，所述回转壳体可具有包括狭槽的底架，所述狭槽接受所述LIDAR部件中的单独LIDAR部件以产生模块化LIDAR系统。任选地，不同方向中的相邻方向之间的角度可不一致。任选地，所述设备可包括沿着所述第一取向并远离所述安装基座瞄准的LIDAR部件。任选地，所述设备可包括无人飞行器(UAV)。任选地，所述安装基座可联接到所述UAV的下侧，以实现对当所述UAV在飞行中时总体上位于所述UAV下方的对象的距离的测量。任选地，所述第一取向和所述第二取向的偏移可小于90度。任选地，所述第一取向和所述第二取向可在角度上偏移以用于将所述LIDAR部件定位在与所述第一轴线平行的平面的不同侧上。任选地，所述定位用于建立垂直视野的重叠扫描，从而增加可用于对所述对象执行所述距离测量的所述数据的分辨率。任选地，所述LIDAR部件可以非平面布置联接到所述回转壳体，所述非平面布置使所述LIDAR部件中的至少一些在不与所述第一轴线和所述第二轴线两者相交的平面中偏移。任选地，所述设备可包括电机以引起所述回转壳体相对于所述安装基座旋转。任选地，所述设备可包括配重件以在围绕所述第一轴线旋转时平衡所述回转壳体。任选地，所述设备可包括流线型罩，其覆盖所述回转壳体以保护所述回转壳体免受外部对象、包括天气的影响。任选地，所述流线型罩可与所述回转壳体一起旋转。
本文所公开的实施方案可包括LIDAR系统，其包括以下各项中的一项或多项：底架，其用于支撑多个LIDAR部件，其中所述底架将每个LIDAR部件取向在不同方向上；以及所述多个LIDAR部件，其包括以下各项中的一项或多项：框架；至少一个激光发射器，其联接到所述框架；至少一个激光探测器，其联接到所述框架并且在与所述至少一个激光发射器相同的方向上瞄准；电路板，其包括嵌入式逻辑和布线以捕获并路由去往和来自所述至少一个激光发射器和所述至少一个激光探测器的信号；和/或插头，其联接到所述电路板，所述插头包括可被配置来联接到所述底架以将所述信号传达到LIDAR控制器的接口。
任选地，所述底架可使所述多个LIDAR部件从所述底架向外瞄准沿着第一轴线的第一取向与沿着相对于所述第一轴线在角度上偏移的第二轴线的第二取向之间的不同取向。任选地，所述底架围绕水平视野的完整旋转可提供对用于对在基本上180度的垂直视野内的对象执行距离测量的信号的捕获。任选地，所述底架可将所述多个LIDAR部件取向在间距的跨度在90度与180度之间的不同方向上。任选地，所述底架将所述多个LIDAR部件取向成使得所述不同方向中的相邻方向之间的至少一些角度不相等。
尽管已用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应理解，所附权利要求书中限定的主题不必限于所描述的特定特征或动作。相反，具体特征和动作作为实施权利要求的说明性形式来公开。

Claims (16)

1.一种设备，其包括：
安装基座；
回转壳体，其可旋转地联接到所述安装基座，所述回转壳体被构造来围绕垂直于由所述安装基座限定的平面的第一轴线旋转；
LIDAR部件，其联接到所述回转壳体，所述LIDAR部件从所述回转壳体向外瞄准沿着所述第一轴线的第一取向与沿着相对于所述第一轴线在角度上偏移的第二轴线的第二取向之间的不同取向，每个LIDAR部件包括至少一个激光发射器和至少一个激光探测器；并且
其中在所述回转壳体围绕水平视野的完整旋转中提供对用于对在至少180度的垂直视野内的对象执行距离测量的数据的捕获。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述回转壳体是包括狭槽的底架，所述狭槽接受所述LIDAR部件中的单独LIDAR部件以产生模块化LIDAR系统。
3.如权利要求1或2中任一项所述的设备，其中所述不同方向中的相邻方向之间的角度不一致。
4.如权利要求1、2或3中任一项所述的设备，其还包括沿着所述第一取向并远离所述安装基座瞄准的LIDAR部件。
5.如权利要求1、2、3或4中任一项所述的设备，其还包括无人飞行器(UAV)，并且其中所述安装基座联接到所述UAV的下侧，以使得能够在所述UAV在飞行中时对总体上位于所述UAV下方的对象进行距离测量。
6.如权利要求1、2、3、4或5中任一项所述的设备，其中所述第一取向和所述第二取向的偏移小于90度。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6中任一项所述的设备，其中所述第一取向和所述第二取向在角度上偏移以用于将所述LIDAR部件定位在与所述第一轴线平行的平面的不同侧上，所述定位用于建立所述垂直视野的重叠扫描，从而增加用于对所述对象执行所述距离测量的所述数据的分辨率。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的设备，其中所述LIDAR部件以非平面布置联接到所述回转壳体，所述非平面布置使所述LIDAR部件中的至少一些在不与所述第一轴线和所述第二轴线两者相交的平面中偏移。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8中任一项所述的设备，其还包括电机以引起所述回转壳体相对于所述安装基座旋转。
10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9中任一项所述的设备，其还包括配重件以当围绕所述第一轴线旋转时平衡所述回转壳体。
11.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10中任一项所述的设备，其还包括流线型罩，所述流线型罩覆盖所述回转壳体以保护所述回转壳体免受外部对象、包括天气的影响。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述流线型罩与所述回转壳体一起旋转。
13.一种LIDAR系统，其包括：
底架，其用于支撑多个LIDAR部件，其中所述底架将每个LIDAR部件取向在不同方向上；以及
所述多个LIDAR部件，其包括：
框架；
至少一个激光发射器，其联接到所述框架；
至少一个激光探测器，其联接到所述框架并且在与所述至少一个激光发射器相同的方向上瞄准；
电路板，其包括嵌入式逻辑和布线以捕获并路由去往和来自所述至少一个激光发射器和所述至少一个激光探测器的信号；以及
插头，其联接到所述电路板，所述插头包括被配置来联接到所述底架以将所述信号传达到LIDAR控制器的接口。
14.如权利要求13所述的LIDAR系统，其中所述底架使所述多个LIDAR部件从所述底架向外瞄准沿着第一轴线的第一取向与沿着相对于所述第一轴线在角度上偏移的第二轴线的第二取向之间的不同取向；并且其中所述底架围绕水平视野的完整旋转提供对用于对在基本上180度的垂直视野内的对象执行距离测量的所述信号的捕获。
15.如权利要求13或14中任一项所述的LIDAR系统，其中所述底架将所述多个LIDAR部件取向在间距的跨度在90度与180度之间的不同方向上。
16.如权利要求13、14或15中任一项所述的LIDAR系统，其中底架将所述多个LIDAR部件取向成使得所述不同方向中的相邻方向之间的至少一些角度不相等。
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