CN107526071A - 激光雷达及激光雷达控制方法 - Google Patents

激光雷达及激光雷达控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例中公开了一种激光雷达和激光雷达控制方法，激光雷达包括第一MEMS振镜和第二MEMS振镜，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜设置于发射器与发射准直单元之间，用于改变出射激光的光路方向。本发明实施例可以提高垂直分辨率，减小体积，降低成本。

Description

激光雷达及激光雷达控制方法
技术领域
本发明涉及检测领域，特别涉及一种激光雷达及激光雷达控制方法。
背景技术
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的系统，广泛应用于激光探测领域。为了适应于二维和/或三维探测，激光雷达发射出的激光光束需要旋转。为了达到使激光雷达发射的激光光束旋转，通常采用的方式是使用机械装置使激光雷达本身发生旋转。
采用机械装置使激光雷达本身发生旋转，对机械加工的要求比较高，其使用寿命也受到机械磨损的影响，寿命较短，因而使用成本较高。同时，现有技术中的激光雷达在垂直方向上由于空间和体积的冲突，只能分布十几路或者几十路激光，从而限制了激光雷达的垂直分辨率，且现有技术中的激光雷达对装配精度要求非常高，同时零部件的体积又有严格限制，所以生产难度高，自动化方案难以实现。
可见，现有技术中还没有一种不使用机械旋转结构，且垂直分辨率较高，成本又较低的激光雷达。
发明内容
本发明实施例中提供了一种激光雷达及激光雷达控制方法，不使用机械旋转结构，垂直分辨率较高且成本较低。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
一方面，提供了一种激光雷达，包括第一MEMS振镜和第二MEMS振镜，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜设置于发射器与发射准直单元之间，用于改变出射激光的光路方向。
可选的，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜改变出射激光的光路方向，包括：
所述第一MEMS振镜绕着X轴方向旋转，所述第二MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，以改变出射激光的光路方向；和/或
所述第一MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，所述第二MEMS振镜绕着X轴方向旋转，以改变出射激光的光路方向。
可选的，所述第一MEMS振镜绕着X轴方向旋转，所述第二MEMS振镜绕着Y轴方向旋转,包括：
所述一MEMS振镜在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转,所述第二MEMS振镜在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转；
所述第一MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，所述第二MEMS振镜绕着X轴方向旋转，包括：
所述一MEMS振镜在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转,所述第二MEMS振镜在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转。
可选的，所述激光雷达还包括包第三MEMS振镜和第四MEMS振镜，所述第三MEMS振镜和第四MEMS振镜设置于接收器与接收准直单元之间，用于改变反射激光的光路方向。
可选的，所述第三MEMS振镜和第四MEMS振镜改变反射激光的光路方向，包括：
所述第三MEMS振镜绕着X轴方向旋转，第四MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，以改变反射激光的光路方向；和/或
所述第三MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，第四MEMS振镜绕着X轴方向旋转，以改变反射激光的光路方向。
可选的，所述第三MEMS振镜绕着X轴方向旋转，第四MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，包括：
所述第三MEMS振镜在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转,所述第四MEMS振镜在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转；
所述第三MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，第四MEMS振镜绕着X轴方向旋转，包括：
所述第三MEMS振镜在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转,所述第四MEMS振镜在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转。
可选的，所述绕着同一个轴旋转的两个MEMS振镜同步转动。
可选的，所述X轴方向为水平方向，所述Y轴方向为垂直方向；或
所述X轴方向为垂直方向，所述Y轴为水平方向。
第二方面，提供给了一种激光雷达控制方法，包括：
第一MEMS振镜和第二MEMS振镜改变出射激光的光路方向，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜设置于发射器与发射准直单元之间。
可选的，所述方法还包括：
第三MEMS振镜和第四MEMS振镜改变反射激光的光路方向，所述第三MEMS振镜和第四MEMS振镜设置于接收器与接收准直单元之间。
本发明的实施例中公开了一种激光雷达，包括第一MEMS振镜和第二MEMS振镜，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜设置于发射器与发射准直单元之间，用于改变出射激光的光路方向。本发明实施例采用了两个MEMS振镜，可以在两个方向上旋转，因此可以改变出射激光的光路，使出射激光的方向在两个方向上发生旋转，因此本发明实施例的激光雷达无需配备机械旋转结构即可以实现激光光束的旋转，此外，无需机械旋转结构可以降低激光雷达的体积和成本，延长使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例的激光雷达的结构示意图；
图2所示为本发明实施例的激光雷达的结构示意图；
图3所示为本发明实施例的激光雷达的检测示意图。
具体实施方式
本发明如下实施例提供了一种激光雷达及激光雷达的控制方法，可以降低成本，减小体积，提高垂直分辨率。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1所示为本发明实施例的激光雷达的示意图，如图1所示，所述激光雷达包括第一MEMS振镜110和第二MEMS振镜120，所述第一MEMS振镜110和第二MEMS振镜120设置于发射器130与发射准直单元140之间，用于改变出射激光的光路方向。
MEMS振镜即微机电系统振镜(MEMS振镜,Micro-Electro-Mechanical System振镜)。MEMS是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、执行器和微能源三大部分组成，其主要特点是微型化和高集成度。
本发明实施例中，MEMS振镜可以是一维MEMS振镜，即只能在一个方向上改变光路方向的MEMS振镜振镜。
本发明实施例中，采用两个MEMS振镜来改变出射激光光路方向的激光雷达，无需机械结构，避免了因为机械结构磨损造成的寿命较低的弊端，同时由于无需机械结构，可以减小激光雷达的尺寸，降低成本。同时由于无需机械结构，在相同的空间中可以分布更多路出射激光，可以提高激光雷达的垂直分辨率。同时，由于MEMS振镜的成本低，便于大规模生产，且后续的调试简单，因此采用二维MEMS振镜也利于激光雷达的普及。
本发明实施例中，所述第一MEMS振镜110和第二MEMS振镜120改变出射激光的光路方向，包括：
所述第一MEMS振镜110绕着X轴方向旋转，所述第二MEMS振镜120绕着Y轴方向旋转，以改变出射激光的光路方向；和/或
所述第一MEMS振镜110绕着Y轴方向旋转，所述第二MEMS振镜120绕着X轴方向旋转，以改变出射激光的光路方向。
本发明实施例中，所述第一MEMS振镜110绕着X轴方向旋转，所述第二MEMS振镜120绕着Y轴方向旋转,包括：
所述一MEMS振镜110在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转,所述第二MEMS振镜120在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转；
所述第一MEMS振镜110绕着Y轴方向旋转，所述第二MEMS振镜120绕着X轴方向旋转，包括：
所述一MEMS振镜110在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转,所述第二MEMS振镜120在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转。
本发明实施例中，所述X轴方向为水平方向，所述Y轴方向为垂直方向；或
所述X轴方向为垂直方向，所述Y轴为水平方向。
在本发明的其他实施例中，X轴和/或Y轴可以与水平方向或垂直方向有一定的夹角。
本发明实施例的激光雷达，在发射端采用了两个MEMS振镜来改变出射激光的方向，无需机械结构，体积小，成本低，垂直分辨率较高。
本发明实施例中，在发射端采用了两个一维MEMS振镜来替代机械旋转机构的功能，相应的在接收端也采用了二个一维MEMS振镜。
图2所示为本发明实施例的激光雷达的结构示意图，如图2所示，所述激光雷达还包括包第三MEMS振镜210和第四MEMS振镜220，所述第三MEMS振镜210和第四MEMS振镜110设置于接收器230与接收准直单元240之间，用于改变反射激光的光路方向。
所述第三MEMS振镜210和第四MEMS振镜220改变反射激光的光路方向，包括：
所述第三MEMS振镜210绕着X轴方向旋转，第四MEMS振镜220绕着Y轴方向旋转，以改变反射激光的光路方向；和/或
所述第三MEMS振镜210绕着Y轴方向旋转，第四MEMS振镜220绕着X轴方向旋转，以改变反射激光的光路方向。
本发明实施例中，所述第三MEMS振镜210绕着X轴方向旋转，第四MEMS振镜220绕着Y轴方向旋转，包括：
所述第三MEMS振镜210在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转,所述第四MEMS振镜220在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转；
所述第三MEMS振镜210绕着Y轴方向旋转，第四MEMS振镜220绕着X轴方向旋转，包括：
所述第三MEMS振镜210在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转,所述第四MEMS振镜220在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转。
本发明实施例中，所述绕着同一个轴旋转的两个MEMS振镜同步转动。
例如，如果第一MEMS振镜绕着X轴旋转，第二MEMS振镜绕着Y轴旋转，第三MEMS振镜绕着X轴旋转，第四MEMS振镜绕着Y轴选择，则第一MEMS振镜和第三MEMS振镜同步转动，第二MEMS振镜和第四MEMS振镜同步转动。
本发明实施例的激光雷达可以提高垂直分辨率，减小体积，降低成本。
图3是本发明实施例的激光雷达监测的示意图，如图3所示，激光光源310发射出射激光，出射激光的方向由第一MEMS振镜320、第二MEMS振镜330改变后，经由发射准直单元340出射。
出射激光被目标物300反射后的反射激光，经接收准直单元350、第三MEMS振镜360、第四MEMS振镜370后，由接收器380接收。
出射激光由第一MEMS振镜320、第二MEMS振镜330改变方向，发射激光由第三MEMS振镜360、第四MEMS振镜370改变方向，从而实现无需旋转机械结构的检测，可以提高垂直分辨率，减小体积，降低成本。
和上述激光雷达相对应，本发明实施例提供了一种激光雷达控制方法，包括：
第一MEMS振镜和第二MEMS振镜改变出射激光的光路方向，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜设置于发射器与发射准直单元之间。
本发明实施例中，所述方法还包括：
第三MEMS振镜和第四MEMS振镜改变反射激光的光路方向，所述第三MEMS振镜和第四MEMS振镜设置于接收器与接收准直单元之间。
本发明实施例可以提高垂直分辨率，减小体积，降低成本
本发明的实施例中公开了一种激光雷达及激光雷达控制方法，所述激光雷达采用两个MEMS振镜来改变出射激光光路方向，同时采用两个MEMS振镜改变反射激光的光路方向，无需机械结构，避免了因为机械结构磨损造成的寿命较低的弊端，同时由于无需机械结构，可以减小激光雷达的尺寸，降低成本。同时由于无需机械结构，在相同的空间中可以分布更多路出射激光，可以提高激光雷达的垂直分辨率。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括第一MEMS振镜和第二MEMS振镜，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜设置于发射器与发射准直单元之间，用于改变出射激光的光路方向。
2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜改变出射激光的光路方向，包括：
所述第一MEMS振镜绕着X轴方向旋转，所述第二MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，以改变出射激光的光路方向；和/或
所述第一MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，所述第二MEMS振镜绕着X轴方向旋转，以改变出射激光的光路方向。
3.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第一MEMS振镜绕着X轴方向旋转，所述第二MEMS振镜绕着Y轴方向旋转,包括：
所述一MEMS振镜在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转,所述第二MEMS振镜在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转；
所述第一MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，所述第二MEMS振镜绕着X轴方向旋转，包括：
所述一MEMS振镜在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转,所述第二MEMS振镜在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转。
4.如权利要求1至3任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括包第三MEMS振镜和第四MEMS振镜，所述第三MEMS振镜和第四MEMS振镜设置于接收器与接收准直单元之间，用于改变反射激光的光路方向。
5.如权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述第三MEMS振镜和第四MEMS振镜改变反射激光的光路方向，包括：
所述第三MEMS振镜绕着X轴方向旋转，第四MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，以改变反射激光的光路方向；和/或
所述第三MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，第四MEMS振镜绕着X轴方向旋转，以改变反射激光的光路方向。
6.如权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述第三MEMS振镜绕着X轴方向旋转，第四MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，包括：
所述第三MEMS振镜在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转,所述第四MEMS振镜在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转；
所述第三MEMS振镜绕着Y轴方向旋转，第四MEMS振镜绕着X轴方向旋转，包括：
所述第三MEMS振镜在驱动器的控制下绕着Y轴方向旋转,所述第四MEMS振镜在驱动器的控制下绕着X轴方向旋转。
7.如权力要求4至6任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述绕着同一个轴旋转的两个MEMS振镜同步转动。
8.如权利要求2至7任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述X轴方向为水平方向，所述Y轴方向为垂直方向；或
所述X轴方向为垂直方向，所述Y轴为水平方向。
9.一种激光雷达控制方法，其特征在于，包括：
第一MEMS振镜和第二MEMS振镜改变出射激光的光路方向，所述第一MEMS振镜和第二MEMS振镜设置于发射器与发射准直单元之间。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
第三MEMS振镜和第四MEMS振镜改变反射激光的光路方向，所述第三MEMS振镜和第四MEMS振镜设置于接收器与接收准直单元之间。
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