CN107884762A - 激光雷达及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达及车辆。所述激光雷达除包括控制单元、第一接收电路、以及第二接收电路外，还包括：第一激光发生器，用于发射第一激光光束；分光镜，用于将第一激光光束分为参考光束和第一测距光束后，将参考光束发送给第一接收电路，以及向被测物发射第一测距光束；至少一个第二激光发生器，用于向被测物发射第二测距光束；其中，第一接收电路用于将参考光束转变为第一电信号，第二接收电路用于将遇到被测物反射回来的第一测距光束或第二测距光束转变为第二电信号，控制单元根据接收到第一电信号和第二电信号的时间差，计算激光雷达与被测物之间的距离。本公开解决了相关的多方位测距雷达探测距离短的技术问题。

Description

激光雷达及车辆

技术领域

本公开涉及雷达测距领域，具体地，涉及一种激光雷达及车辆。

背景技术

相关技术中，实现三个方位测量的低成本车载激光雷达主要方法有：采用分束光学镜头对单束激光分成三束激光实现三个方位的测量。该三束激光根据分束镜头的分解角度向前方不同方位进行投射，从而实现三个方位角度的测量，提高探测范围。

上述现有的实现三个方位的低成本车载激光雷达的技术缺点主要有：投射距离有限，一般为十多米距离。造成测距距离较短的原因是：单束激光通过分束光学镜头分成三束激光后，每一个分束激光的发射功率降低，而探测距离与发射功率息息相关，功率越大探测距离越长，因此分束激光的功率降低造成了整体的有效探测距离的缩短。

发明内容

本公开的目的是提供一种光雷达及车辆，用以解决相关的多方位测距雷达探测距离短的技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种车载激光雷达，包括控制单元、第一接收电路、以及第二接收电路，所述激光雷达还包括：

第一激光发生器，用于发射第一激光光束；

分光镜，用于将所述第一激光光束分为参考光束和第一测距光束后，将所述参考光束发送给所述第一接收电路，以及向被测物发射所述第一测距光束；

至少一个第二激光发生器，用于向所述被测物发射第二测距光束；

其中，所述第一接收电路用于将所述参考光束转变为第一电信号，所述第二接收电路用于将遇到所述被测物反射回来的所述第一测距光束或所述第二测距光束转变为第二电信号，所述控制单元根据接收到所述第一电信号和所述第二电信号的时间差，计算所述激光雷达与所述被测物之间的距离。

可选地，在所述第一测距光束和所述第二测距光束的传播路径上设有准直透镜。

可选地，所述第二接收电路为多个。

可选地，还包括：在每个所述第二接收电路的前端均设置有聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将遇到所述被测物反射回来的所述第一测距光束或所述第二测距光束发送至对应的所述第二接收电路。

可选地，还包括：与所述第二接收电路数量对应的多个时间数字转换器，每个所述时间数字转换器均连接于所述控制单元和所述第一接收电路，且每个所述时间数字转换器一一对应连接于所述第二接收电路。

可选地，还包括：

第一驱动器，用于在所述控制单元发射脉冲信号时，驱动所述第一激光发生器发射所述第一激光光束；

与所述第二激光发生器数量对应的第二驱动器，用于在所述控制单元发射脉冲信号时，驱动所述第二激光发生器发射所述第二激光光束。

可选地，所述车载激光雷达包括两个所述第二激光发生器。

可选地，两个所述第二激光发生器与所述第一激光发生器按照三个方位角发射激光光束，以使投射的三个光斑呈品字形分布。

可选地，所述第一接收电路、以及所述第二接收电路均包括：

光电二极管；

电流转电压电路，连接于所述光电二极管；

放大电路，连接于所述电流转电压电路；以及

时刻鉴别电路，连接于所述放大电路。

本公开还提供一种车辆，包括上述的车载激光雷达。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过设置多个所述激光发生器来发射多束激光光束，避免了单束激光光束的发射功率的降低，使得所述激光光束的能量更集中，进而增加了测距的距离，解决了相关的多方位测距雷达探测距离短的技术问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达的框图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达的第一接收电路的框图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达的第二接收电路的框图。

图4是根据一示例性实施例示出的光斑示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达的框图。如图1所示，所述激光雷达包括第一接收电路11、第二接收电路12、控制单元10、第一激光发生器15、分光镜17和至少一个第二激光发生器16。

所述第一激光发生器15用于发射第一激光光束。所述第一激光发生器15可以是单独的一个激光光束发射器，比如通过用户控制发射第一激光光束。所述第一激光发生器15也可以是接受控制单元10的控制而发射第一激光光束。

可选地，所述激光雷达还包括：连接于所述控制单元10和所述第一激光发生器15的第一驱动器150。所述控制单元10向所述第一驱动器150发出脉冲后，所述第一驱动器150驱动所述第一激光发生器15发射第一激光光束。

可选地，所述第一激光发生器15为红外线激光发生器，所述第一驱动器150为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor；金属-氧化物半导体场效应晶体管)驱动器。所述控制单元10向所述MOSFET驱动器发出预设宽度的脉冲，比如发送30ns至40ns宽度的脉冲后，所述MOSFET驱动器驱动所述红外线激光发生器发射红外激光脉冲。

所述分光镜17用于将所述第一激光发生器15发射的第一激光光束分为参考光束和第一测距光束后，将所述参考光束发送给所述第一接收电路11，以及向被测物发射所述第一测距光束。例如，当所述第一激光发生器15为红外线激光发生器时，所述红外线激光发生器发出的红外激光脉冲通过分光镜17分出第一测距光束以及参考光束。

所述第二激光发生器16用于发射第二测距光束。所述第二激光发生器16可以是单独的一个激光光束发射器，比如通过用户控制发射第二测距光束。所述第二激光发生器16也可以是接受控制单元10的控制而发射第二测距光束。

可选地，所述激光雷达还包括：连接于所述控制单元10和所述第二激光发生器16的第二驱动器160。所述控制单元10向所述第二驱动器160发出脉冲后，所述第二驱动器160驱动所述第二激光发生器16发射第二测距光束。所述第二激光发生器16的数量至少为一个，所述第二驱动器160的数量与所述第二激光发生器16数量对应。可选地，如图1所示，所述第二激光发生器16的数量为两个，所述第二驱动器160的数量也为对应的两个。

可选地，所述第二激光发生器16为红外线激光发生器，所述第二驱动器160为MOSFET驱动器。所述控制单元10向所述MOSFET驱动器发出预设宽度的脉冲，比如发送30ns至40ns宽度的脉冲后，所述MOSFET驱动器驱动所述红外线激光发生器向前方的被测物发射红外激光脉冲。

相关的激光雷达技术一般都是采用单束激光通过光学分光的方法获得三束激光，而本公开的实施例是直接采用多个激光发生器(比如一个第一激光发生器15和两个第二激光发生器16)获取多束激光，两者的区别主要是：一个是三束激光的实现方法不一样，另外就是其测距距离不一样，采用三个激光发生器的方法，发射功率更集中，测距距离更长，更适合激光雷达的长距离测距。

所述参考光束发送给所述第一接收电路11后，所述第一接收电路11用于将所述参考光束转变为第一电信号。图2是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达的第一接收电路的框图，如图2所示，所述第一接收电路11包括接收参考光束的光电二极管111、连接于光电二极管111的电流转电压电路112、连接于电流转电压电路112的放大电路113、以及连接于放大电路113的时刻鉴别电路114。

所述第一测距光束或所述第二测距光束照射到前方的被测物后，反射回来被第二接收电路12接收，所述第二接收电路12用于将所述第二测距光束转换为第二电信号。图3是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达的第二接收电路的框图，如图3所示，所述第二接收电路12包括接收第二测距光束的光电二极管121、连接于光电二极管121的电流转电压电路122、连接于电流转电压电路122的放大电路123、连接于放大电路123的时刻鉴别电路124。其中，时刻鉴别电路114、124为波形整形电路，用于将放大电路113、123传输过来的波形进行整形。

可选地，如图1所示，所述激光雷达还包括时间数字转换器13。所述控制单元10连接于所述时间数字转换器13，所述时间数字转换器13连接于所述第一接收电路11和所述第二接收电路12。时刻鉴别电路114、124将放大电路113、123传输过来的波形进行整形后发送给所述时间数字转换器13。多个所述时间数字转换器13的数量与所述第二接收电路12数量对应，如图1所示，每个所述时间数字转换器13均连接于所述控制单元10和所述第一接收电路11，且每个所述时间数字转换器13一一对应连接于所述第二接收电路12。

所述时间数字转换器13根据接收到的所述第一电信号和所述第二电信号确定飞行时间，所述飞行时间为所述第一电信号和所述第二电信号到达所述时间数字转换器13的时间差，所述控制单元10根据所述飞行时间，计算所述激光雷达与所述被测物之间的距离。

假设所述激光雷达与所述被测物之间的距离为L，所述飞行时间为T，则：L＝C*T/2；其中，C为光速。

可选地，如图1所示，在所述第一测距光束和所述第二测距光束的传播路径上均设有准直透镜14。通过设置所述准直透镜14，使得经过所述准直透镜14后的所述第一测距光束和所述第二测距光束的发散角减少，能量更集中，因而能探测的距离更长。

可选地，如图1所示，在每个所述第二接收电路12的前端均设置有聚焦透镜18，所述聚焦透镜18用于将遇到所述被测物反射回来的所述第一测距光束或所述第二测距光束发送至对应的所述第二接收电路12。

如图1所示，所述第二激光发生器16的数量为两个，所述第二接收电路12的数量和所述聚焦透镜18的数量均为两个。可选地，如图4所示，图4是根据一示例性实施例示出的光斑示意图，两个所述第二激光发生器16与所述第一激光发生器15按照三个方位角发射激光光束，以使投射的三个光斑呈品字形分布。所述三个方位角可以是包含前方左中右三个位置，提高探测的范围，降低漏报率。如图4所示，两个所述聚焦透镜18中的一个聚焦透镜18可以用于接收左侧光斑区域和中间光斑左半侧区域反射回来的激光光束，另一个聚焦透镜18可以用于接收右侧光斑区域和中间光斑右半侧区域反射回来的激光光束。

通过三个激光发生器实现三个方位角的测距，发射功率更加集中，使得有效探测距离大大提高，相关的激光雷达通常由单束激光通过分束器分光的方法只能测十多米，而本公开采用三个独立激光发生器的方法能够提高约五十米左右。

本公开还提供了一种车辆，包括上述的激光雷达。所述车辆可以是电动汽车，也可以是其它类型的车辆，对此，本公开不做具体限定。当上述的激光雷达应用于车辆测距时，所述激光雷达获取所述第一测距光束或所述第二测距光束对应的飞行时间，根据激光飞行时间的原理，计算出被测物的距离，再通过CAN(Controller Area Network；控制器局域网络)总线发送给车身控制模块做相应的算法控制。由于本公开的激光雷达提高了探测距离，可以使得车辆预警时间增大，提高车辆控制的反应时间，增加了行车安全。

所述车辆所包括的激光雷达，已经在上文中的激光雷达的实施例中进行了详细描述，为了说明书的简洁，此处将不做详细阐述说明。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种激光雷达，包括控制单元、第一接收电路、以及第二接收电路，其特征在于，所述激光雷达还包括：

第一激光发生器，用于发射第一激光光束；

分光镜，用于将所述第一激光光束分为参考光束和第一测距光束后，将所述参考光束发送给所述第一接收电路，以及向被测物发射所述第一测距光束；

至少一个第二激光发生器，用于向所述被测物发射第二测距光束；

其中，所述第一接收电路用于将所述参考光束转变为第一电信号，所述第二接收电路用于将遇到所述被测物反射回来的所述第一测距光束或所述第二测距光束转变为第二电信号，所述控制单元根据接收到所述第一电信号和所述第二电信号的时间差，计算所述激光雷达与所述被测物之间的距离。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，在所述第一测距光束和所述第二测距光束的传播路径上设有准直透镜。

3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第二接收电路为多个。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，还包括：

在每个所述第二接收电路的前端均设置有聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将遇到所述被测物反射回来的所述第一测距光束或所述第二测距光束发送至对应的所述第二接收电路。

5.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，还包括：

与所述第二接收电路数量对应的多个时间数字转换器，每个所述时间数字转换器均连接于所述控制单元和所述第一接收电路，且每个所述时间数字转换器一一对应连接于所述第二接收电路。

6.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括：

第一驱动器，用于在所述控制单元发射脉冲信号时，驱动所述第一激光发生器发射所述第一激光光束；

与所述第二激光发生器数量对应的第二驱动器，用于在所述控制单元发射脉冲信号时，驱动所述第二激光发生器发射所述第二激光光束。

7.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述车载激光雷达包括两个所述第二激光发生器。

8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，两个所述第二激光发生器与所述第一激光发生器按照三个方位角发射激光光束，以使投射的三个光斑呈品字形分布。

9.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一接收电路、以及所述第二接收电路均包括：

光电二极管；

电流转电压电路，连接于所述光电二极管；

放大电路，连接于所述电流转电压电路；以及

时刻鉴别电路，连接于所述放大电路。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的激光雷达。