CN108061902A - 一种探测物体的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明给出一种探测物体的方法及装置，所述方法包括：使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射，所述激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化；接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种；使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别。可实现目标的识别和测距，成本低、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及自动测量领域，尤其涉及一种探测物体的方法及装置。
背景技术
自动驾驶汽车（Autonomous vehicles；Self-piloting automobile ）于21世纪初呈现出接近实用化的趋势，比如，谷歌自动驾驶汽车于2012年5月获得了美国首个自动驾驶车辆许可证。
自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。2014年12月中下旬，谷歌首次展示自动驾驶原型车成品，该车可全功能运行。
汽车自动驾驶技术包括视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况，并通过一个详尽的地图(通过有人驾驶汽车采集的地图)对前方的道路进行导航。这一切都通过数据中心来实现，谷歌的数据中心能处理汽车收集的有关周围地形的大量信息。就此而言，自动驾驶汽车相当于数据中心的遥控汽车或者智能汽车。汽车自动驾驶技术物联网技术应用之一。
沃尔沃根据自动化水平的高低区分了四个无人驾驶的阶段：驾驶辅助、部分自动化、高度自动化、完全自动化。
目前，自动驾驶需要的路况信息收集主要是依赖车载传感器，部分现有技术方案列举如下：
申请号为CN201410374852.7,发明名称为“一种基于磁导航的多传感器融合智能车的自动驾驶系统”公开的自动驾驶系统包括智能车、车载传感器和运行车道，车载传感器包括磁传感器、激光传感器、超声波传感器、激光雷达、GPS天线和摄像头，智能车包括车载终端，车载终端、磁传感器激光传感器、超声波传感器、激光雷达、GPS天线和摄像头均安装在智能车上，车载终端与车载传感器中所有传感器连接，运行车道上埋设有磁钉；车载终端根据磁传感器探测到的磁钉的磁信号强度判断车身与车道中心的相对位置，并根据位置信息调整智能车方向使之行驶在运行车道内，车载终端还通过车载传感器中其他传感器数据了解周边路况并调整智能车的运行状态。
申请号为CN201610641770.3，发明名称为“ 用于危险路况提示的激光雷达系统及方法”公开的激光雷达系统，包括激光雷达监测装置和控制中心，激光雷达监测装置和控制中心连接，激光雷达监测装置包括激光发射模块、激光接收模块和旋转模块；控制中心包括主控电路模块、控制模块和信号灯警示模块。采用激光雷达系统进行危险路况提示的方法，包括步骤：通过激光雷达监测装置和主控电路模块扫描获得监测区域内监测目标的距离和角度信息，并发送给控制模块；控制模块接收监测目标的距离和角度信息，并与设定的安全阈值进行比较、判断和发出控制指令，监测目标接收信号灯警示模块提示信息。在车辆进入危险路况的激光雷达监测区域内时，能够及时将当前路况提醒给行车人员，有利于预防交通事故的发生。
申请号为CN200720083415.5，发明名称为“ 车辆路况实时扫描自动防撞报警控制系统”公开的实时扫描自动防撞报警控制系统，其特征在于它包括激光测距传感器(1)、摄像头(2)、嵌入式微处理器(3)、车速传感器(4)、声光报警器(5)、液晶显示器(6)，激光测距传感器(1)由数据线与嵌入式微处理器(3)的用于连接激光测距传感器的UART接口相联，摄像头(2)由数据线与嵌入式微处理器(3)的用于连接摄像头的USB接口相联，车速传感器(4)、声光报警器(5)和汽车刹车机构及油门机构(7)分别由数据线与嵌入式微处理器(3)的GPIO数字接口相联，液晶显示器(6)由数据线与嵌入式微处理器(3)的用于连接液晶显示器的LCD接口相联。
现有探测物体的技术中，摄像机监视技术的缺点是在夜间监视距离小、目标识别困难且目标距离信息获取难度大，车载激光雷达监视技术的缺点是技术复杂成本高。
发明内容
本发明给出一种探测物体的方法及装置，用于克服现有摄像机监视技术存在的夜间目标识别率低且目标距离信息获取难度大，以及车载激光雷达技术复杂成本高这些缺点中的至少一种。
本发明给出一种探测物体的方法,包括如下步骤：
使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射，所述激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化；
接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种；
使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别；
其中，所述激光波束在扫描、跟踪和测距中的至少一种工作状态下为十字形波束或为一字形波束。
本发明给出一种探测物体的装置,包含如下模块：
激光波束调向模块，激光波束整形模块，光学成像模块，测距模块和物体识别模块；其中，
激光波束调向模块，用于使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射，包括光学反射镜子模块或光学调向透镜子模块；
激光波束整形模块，用于实现激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化，包括扩束整形透镜子模块、聚束整形透镜子模块和可变形透镜子模块中的至少一种；
光学成像模块，用于接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息，包括光学阵列传感器或光学成像传感器；
测距模块，用于接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑的距离信息，包括接收光路子模块、时延估计子模块和距离估计子模块；
物体识别模块，使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别，包括物体识别子模块和环境识别子模块中的至少一种；
其中，所述激光波束在扫描、跟踪和测距中的至少一种工作状态下为十字形波束或为一字形波束。
本发明实施例给出的方法及装置，可以克服现有摄像机监视技术存在的夜间目标识别率低且目标距离信息获取难度大，以及车载激光雷达技术复杂成本高这些缺点中的至少一种。成本低、精度高、效率高，具有实用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
图1为本发明实施例给出的一种探测物体的方法流程图；
图2为本发明实施例给出的一种探测物体的装置组成示意图。
实施例
本发明给出一种探测物体的方法及装置，用于克服现有摄像机监视技术存在的夜间目标识别率低且目标距离信息获取难度大，以及车载激光雷达技术复杂成本高这些缺点中的至少一种。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
下面结合附图，对本发明提供的探测物体的方法、装置举例加以说明。
实施例一，一种探测物体的方法举例
参见图1所示，本发明提供的一种探测物体的方法实施例,包括如下步骤：
步骤S110, 使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射，所述激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化；
步骤S120, 接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种；
步骤S130, 使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别；
其中，所述激光波束在扫描、跟踪和测距中的至少一种工作状态下为十字形波束或为一字形波束。
具体地，本实施例中，一字形波束也称之为一字线形波束或一字线波束，即该波束在与其视轴或波束指向相垂直的平面内的截面形状为一字形，或该波束在与其视轴或波束指向相垂直的平面内的截面形状为长条形；
十字形波束也称之为十字线波束或十字线形波束，即该波束在与其视轴或波束指向相垂直的平面内的截面形状为十字形。
本实施例给出的方法，其中，
所述使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射,包括如下至少一种步骤：
使用一个光学反射镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射；
使用二个光学反射镜调整激光波束方向使之在二个维度上向探测区域内扫描照射；
沿所述激光波束光路方向移动光学调向透镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射；
沿所述激光波束光路方向移动第一光学调向透镜调整激光波束方向使之在第一维度上向探测区域内扫描照射，沿所述激光波束光路的垂直方向移动第二光学调向透镜，调整激光波束方向使之在第二维度上向探测区域内扫描照射；
其中，
所述使用一个光学反射镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射，包括：
一维扫描步骤，使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束在第一扫描方向上扫描，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致；
所述使用二个光学反射镜调整激光波束方向使之在二个维度上向探测区域内扫描照射，包括：
二维扫描步骤，使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至探测区域；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致。
本实施例中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，具体实现方法包括：
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线重合；或
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线之间的偏移量小于预订的X轴偏移门限；
优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
本实施例中，所述第二反射区域的中心线与Y轴一致，具体实现方法包括：
将第一光学反射镜反射的激光束照射在第二反射区域，并且使激光波束的光轴或在第二反射区域的光斑质心与Y轴的轴线重合；或
将第一光学反射镜反射的激光束照射在第二反射区域，并且使激光波束的光轴或在第二反射区域的光斑质心与Y轴的轴线之间的偏移量小于预订的Y轴偏移门限；
优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
所述扫描照射方式包括连续角度扫描方式、非连续角度扫描方式和两次扫描间的驻留方式中的至少两种方式；
作为连续角度扫描的一种实现方式，光学反射镜的反射面角度在一个角度范围内角度的匀速变化，或光学调向透镜位置在一个距离区间内位置的匀速变化；
作为非连续角度扫描的一种实现方式，光学反射镜的反射面角度在两个角度值之间产生突跳，或对应光学调向透镜位置在一个距离区间内的位置突跳；
作为两次扫描间的驻留的一种具体实现方式，在第一次扫描状态结束后第二次扫描开始前的一个时间区间内，激光波束在特定角度上保持照射状态或对被跟踪的目标保持照射状态；
通常，激光波束在搜索目标的过程中处于扫描状态，在跟踪目标或对目标测距时处于驻留状态；或者，在激光波束驻留在特定目标上时，对目标进行跟踪和测距中的至少一项，当激光波束处于扫描状态时，对目标进行搜索。
作为光学反射镜的一种具体实现方式，所述光学反射镜为振镜电机驱动的反射镜片或微动机械驱动的反射镜片，所述振镜电机为电磁式或压电陶瓷式电机；
作为波束调向透镜的一种具体实现方式，所述波束调向透镜为电磁线圈驱动的凸透镜或凹透镜。
本实施例给出的方法，其中，
所述激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化，包括如下至少一种控制方式：
控制方式一，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置至少两个扩束整型透镜，在第一激光波束的光轴方向和与光轴垂直方向中的至少一个方向上调整至少一个扩束整形透镜在所述光路中的位置，使第一激光波束的波束宽度发生变化；或，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置至少一个扩束整型透镜和至少一个聚束整型透镜，在第一激光波束的光轴方向和与光轴垂直方向中的至少一个方向上调整扩束整形透镜和聚束整型透镜中的至少一在所述光路中的位置，使第一激光波束的波束宽度发生变化；
控制方式二，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置扩束整型透镜，在对路面区域扫描的过程中，将一个或多个扩束整形透镜设置在所述第一激光波束的的发射光路内，在对目标测距的过程中，将至少一个扩束整形透镜移动到所述第一激光波束的的发射光路外；
控制方式三，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置扩束整型透镜和聚束整型透镜，在对路面区域扫描之前或扫描的过程中，将至少一个聚束整型透镜移出所述第一激光波束的的发射光路；或，在对目标测距之前，将至少一个扩束整型透镜移出所述第一激光波束的发射光路；或，在对目标测距之前，将至少一个聚束整型透镜移入所述第一激光波束的发射光路；以及
控制方式四，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置形状可变的透镜，通过电至变形效应、热致变形效应、磁效至变形效应和光致变形效应中的至少一种使形状可变的透镜的形状发生改变，通过该透镜的形状改变使光波束的形状或波束宽度发生变化。
具体地，控制方式一和控制方式四可以实现形状和波束宽度的连续变化；
控制方式二和控制方式三可以实现形状和波束宽度的非连续变化。
优选地，在向被照射目标发送脉冲测距信号或相位测距信号之前，使用伺服机构将至少一个扩束整形透镜移出所述激光波束的光路以缩小对目标的照射光斑，提高测距精度和提高激光波束的能量密度，或者，使用伺服机构将至少一个聚束透镜移入所述激光波束的光路，以缩小对目标的照射光斑，提高测距精度和提高激光波束的能量密度。
本实施例给出的方法，其中，
所述接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种，其中，
所述获取被照射目标的光斑形状信息，包括如下步骤：
使用与激光波束的光源同址部署或异址部署的光学成像传感器获取激光波束的光斑形状信息，所述光斑由被照射目标的反射或散射产生，该光斑的形状反映被照射目标的形状、结构形态、材质光学特性中的至少一种特性；
所述获取光斑距离信息，用于使用第一光学反射镜测距或使用第一和第二光学反射镜测距，其中，
对应于使用第一光学反射镜测距，所述获取光斑距离信息包括如下步骤：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束照向目标，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致；
接收通过第一光学反射镜的反射向被照射目标发送的脉冲测距信号或相位测距信号，该测距信号被所述被照射目标反射，接收所述测距信号的反射信号，使用测距信号的反射信号以及测距信号的本地耦合信号和本地时间基准信号中的至少一种获取测距信号的传播时延，使用所述传播时延确定测距基准点P0至被照射目标的距离D1；
将第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心作为测距参照点p0，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离D0；
对应于使用第一和第二光学反射镜测距，所述获取光斑距离信息包括如下步骤：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至目标；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致；
接收通过第一和第二光学反射镜的反射向被照射目标发送的脉冲测距信号或相位测距信号，该测距信号被所述被照射目标反射，接收所述测距信号的反射信号，使用测距信号的反射信号以及测距信号的本地耦合信号和本地时间基准信号中的至少一种获取测距信号的传播时延，使用所述传播时延确定测距基准点P0至被照射目标的距离D1；
将第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心作为测距参照点p0，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离De,或者，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离De并对De包含的附加路径误差进行修正；
所述对射目标至测距参照点p0的距离De包含的附加路径误差进行修正，包括：
光路监测步骤，使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种用于确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量；
距离确定步骤，使用查表法或解析法对De包含的附加路径误差进行修正，得到射目标至测距参照点p0的直线距离的估计值。
本实施例中，所述激光波束的测距基准点P0的位置为如下之一：
激光波束的光源所在点；
与测距参照点p0同位置的点；
激光波束的光源所在点之外的位置确定的点。
具体地，所述本地时间基准信号用于测量脉冲测距信号的发射时间基准，使用该发射时间基准测量脉冲测距信号的传播时延，该传播时延为光信号在测距单元与目标间的往返时延或往返时延的一半。
优选地，在向被照射目标发送脉冲测距信号或相位测距信号之前，使用伺服机构将至少一个扩束整形透镜移出所述激光波束的光路以缩小对目标的照射光斑，提高测距精度和提高激光波束的能量密度，或者，使用伺服机构将至少一个聚束透镜移入所述激光波束的光路，以缩小对目标的照射光斑，提高测距精度和提高激光波束的能量密度。
作为光学反射镜的一种具体实现方式，所述光学反射镜为振镜电机驱动的反射镜片或微动机械驱动的反射镜片，所述振镜电机为电磁式或压电陶瓷式电机；
作为波束调向透镜的一种具体实现方式，所述波束调向透镜为电磁线圈驱动的凸透镜或凹透镜。
本实施例中，所述激光波束的测距基准点p0的位置为第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心，激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心与X轴的轴线重合，或，激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心与X轴的轴线之间的偏移量小于预订的X轴偏移门限；
优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
所述光学反射镜反射点位位于所述第一反射区域内且位置与X轴一致，包括：
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线重合；或
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线之间的偏移量小于预订的X轴偏移门限；
优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
本实施例所述的光路监测步骤，为可选的步骤，用于以可选方式确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量，是指由激光波束从第一光学反射镜经过第二光学反射镜至目标的非直线传播路径引入的附加路径误差导致的测距误差需要修正时才采用该步骤确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量，在由激光波束从第一光学反射镜经过第二光学反射镜至目标的非直线传播路径引入的测距误差不需要修正时，不采用该步骤对目标测距参照点的距离进行修正。
本实施例给出的光路监测步骤，用于检测第二光学反射镜引入的测距光路的变化,该测距光路变化由激光波束从第一光学反射镜经过第二光学反射镜至目标的非直线传播路径导致，并且，激光波束在第二光反射镜上的反射位置随扫描角度的变化而变化，该反射位置的变法造成无法以第二光学反射镜的反射点作为测距参照点：
通常，激光波束从第一光学反射镜经过第二光学反射镜至目标的非直线传播路径导致的附加测距误差在0.5厘米至2厘米范围内，当使用较大尺度的光学反射镜时，引入的非直线传播路径导致的附加误差会更大，比如，附加测距误差会在5厘米至10厘米范围内，该附加测距误差不满足测量精度要求时，就需要对该附加测距误差进行修正。
本实施例给出的光路监测步骤所述的使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种，其中，
所述使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度，包括：使用摄像头监视第一光学反射镜的反射面的角度的偏转角度，该摄像头的视轴与X轴相平行，对第一光学反射镜的反射面所在平面的角度值或角度偏移值进行测量；
所述使用光学成像传感器获取第二光学反射镜的反射面的角度，包括：使用摄像头监视第二光学反射镜的反射面的角度的偏转角度，该摄像头的视轴与Y轴相平行，对第二光学反射镜的反射面所在平面的角度值或角度偏移值进行测量；
所述使用光学成像传感器获取激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息，包括：使用摄像头监视第二光学反射镜上的光斑位置，该摄像头的视轴与Y轴相平行垂直，对第二光学反射镜上的光斑位置进行测量；或
所述使用光学成像传感器获取激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息，包括：使用部分反射镜作为第二光学反射镜，在该部分反射镜的部分反射面相对的一侧，设置光斑位置测量面，该光斑位置测量面用于对透过部分反射镜的光束进行反射或散射，使用摄像头监视该光斑位置测量面上的光斑位置，通过光斑位置测量面上的光斑位置估计其对应的激光束在部分反射镜上的反射方向和反射点位置中的至少一种。
本实施例给出的距离确定步骤，使用查表法或解析法对De包含的附加路径误差进行修正，其中，
所述查表法，包括：
使用具有确定的相对位置关系的第一光学反射镜和第二光学反射镜对探测区域内的目标进行测量，获取第一测距值，该第一测距值的基准点是第一测距参照点或第一测距参照点之外的位置确定的点，所述第一测距参照点为第一光学反射镜上的第一反射区域的中心点；
读取距离修正表，使用第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种从该距离修正表中确定对第一测距值的修正量；
从第一测距值中减去所述修正量，得到被测目标相对于第一测距值的基准点的距离估计值。
所述解析法，包括：
使用第一光学反射镜的反射面的角度确定激光波束视轴与所述Y轴的夹角，再根据X轴与Y轴间的相对距离，即可求取激光波束视轴与所述Y轴的交点，本实施例中称该夹角为第二光学反射镜的入射激光波束的视轴在X轴垂面内的入射角度A_x；
使用第二光学反射镜的反射面的角度确定第二光学反射镜对所述入射激光波束反射光波束的出射角度，该出射角度依据光反射的入射角等于反射角定律确定，本实施例中称该出射角为第二光学反射镜对入射激光波束的视轴在Y轴垂面内所改变的角度A_y；
激光波束在第二光学反射镜上的入射角和出射角构成了一个空间平面角，该空间平面角在与X轴垂直的平面内的投影角为A_x，在与Y轴垂面内的投影角为度A_y，使用空间平面角与其在两个正交平面上的投影角度的关系，求解该空间平面角的角度值；
该空间平面角的第一边E1的长度为第一光学反射镜上的第一反射区域的中心点至第二光学光学反射镜的入射点的距离，使用第一光学反射镜的反射面的角度确定激光波束视轴与所述Y轴的夹角，以及X轴与Y轴间的相对距离，求取激光波束视轴与所述Y轴的交点，使用该交点计算出空间平面角的第一边E1的长度；所述空间平面角的第二边E2的长度为所述入射激光波束被第二光学反射镜反射后从入射点至被测目标的线段，E2的长度等于以第一光学反射镜上的第一反射区域的中心点作为测距参照点得到的距离值减去E1的长度；被测物体至所述测距参照点的连线E3与E1和E2构成平面三角形，E3所对的角即为所述空间平面角，被测物体至所述测距参照点的真实距离等于E3的长度，E3的长度由已知三角形的两边长度及两边夹角大小求第三边的公式计算得到。
其中，
所述距离修正表，采用如下测量步骤获取：
布设一组位置确定的被测标靶，该组标靶包括2个或2个以上的被测标靶，每个被测标靶相对于标定用测量参照点的距离为已知，或每个被测标靶相对于标定用测量参照点的距离和方位角度为已知；
将具有所述确定的相对位置关系的第一光学反射镜和第二光学反射镜中的第一光学反射镜上的第一反射区域的中心点作为测距参照点，使该测距参照点位于所述标定用测量参照点处，使用第一光学反射镜和第二光学反射镜将激光波束反射到所述被测标靶上并对标靶测距，获得特定被测标靶的测量值，将该测量值减去该被测标靶相对于标定用测量参照点的已知距离，得到所述具有确定的相对位置关系的第一光学反射镜和第二光学反射镜的扫描模块对该特定被测标靶的测距修正值Δd；
进一步地，对相邻被测标靶的测距修正值做内插，得到相邻被测标靶间的特定方位和距离所对应的测距修正值；
将测量得到的一组测距修正值制作成与特定方位和特定距离对应的表格，即构成所述距离修正表。具体地，作为扫描方式一所述的使用第一激光源产生的第一激光波束分别沿第一和第二扫描方向上对路面区域进行扫描照射的一种实现方式，包括：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束在第一扫描方向上扫描，以Y轴为转轴调整第二光学反射镜的角度使激光波束在第二扫描方向上扫描；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致。
具体地，作为扫描方式二所述的使用第一激光源产生的第一激光波束沿第一扫描方向上对路面区域进行扫描照射的一种实现方式，包括：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束在第一扫描方向上扫描，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致。
本实施例中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，具体实现方法包括：
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线重合；或
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线之间的偏移量小于预订的X轴偏移门限；
优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
本实施例中，所述第二反射区域的中心线与Y轴一致，具体实现方法包括：
将第一光学反射镜反射的激光束照射在第二反射区域，并且使激光波束的光轴或在第二反射区域的光斑质心与Y轴的轴线重合；或
将第一光学反射镜反射的激光束照射在第二反射区域，并且使激光波束的光轴或在第二反射区域的光斑质心与Y轴的轴线之间的偏移量小于预订的Y轴偏移门限；
优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
本实施例给出的方法，其中，
所述使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别，包括如下至少一种识别步骤：
识别步骤一，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，估计路面或地面的平整度；
识别步骤二，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，并使用对光斑扭曲处的测距结果，估计路面或地面的平整度；
识别步骤三，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，并使用对光斑扭曲处的测距结果，估计光斑扭曲处的路面或地面的距离；
识别步骤四，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的扭曲方向，判断扭曲处为上凹、下凹和存在障碍物中的至少一种；
识别步骤五，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射区域内产生的光斑，识别是否存在物体，在判定存在物体的情况下，对物体进行测距或进行跟踪照射；
识别步骤六，根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射区域的同一个方位上产生的光斑在不同时间区间内发生的形状变化，判定该方位上存在移动物体。
作为一种具体实现方式，识别步骤一所述的根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，估计路面或地面的平整度的方法，包括：
根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的峰值、偏度和方差的至少一种作为扭曲度的衡量尺度，当所述光斑的方差、峰值和偏度中任一项超过预定门限时，判定路面或地面平整度出现异常；或
使用以往采集的一字线或十字线波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的峰值、偏度和方差的至少一种作为历史数据，根据当前获取的一字线或十字线波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的峰值、偏度和方差的至少一种与历史数据进行比较，判断路面或地面平整度的变化。
作为一种具体实现方式，识别步骤四所述的根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的扭曲方向，判断扭曲处为上凹、下凹和存在障碍物中的至少一种的方法，包括：
根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的峰值、偏度和方差的至少一种作为扭曲度的衡量尺度，当所述光斑的方差、峰值和偏度中任一项超过预定门限时，判定路面或地面平整度出现异常；
在判定路面平整度出现异常后，对异常点进行测距，包括对下凹点测距用于判断下凹深度，对上凸点测距用于判断上凹高度或障碍物高度。
作为一种具体实现方式，识别步骤六所述的根据根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射区域的同一个方位上产生的光斑在不同时间区间内发生的形状变化，判定该方位上存在移动物体的方法，包括：
将一字线或十字线波束在被照射区域内的同一个方位上驻留；
观测一字线或十字线波束中的任一种光斑的形状变化；
当光斑形状从第一形状变为第二形状时，表明路面上有移动物体出现在光斑处，当光斑形状恢复到第一形状后，表明之前移入光斑处的物体离开了光斑处。
实施例二，一种探测物体的装置举例
参见图2所示，本发明提供的一种探测物体的装置实施例,包括：
激光波束调向模块210，激光波束整形模块280，光学成像模块220，测距模块230和物体识别模块240；其中，
激光波束调向模块210，用于使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射，包括光学反射镜子模块或光学调向透镜子模块；
激光波束整形模块280，用于实现激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化，包括扩束整形透镜子模块、聚束整形透镜子模块和可变形透镜子模块中的至少一种；
光学成像模块220，用于接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息，包括光学阵列传感器或光学成像传感器；
测距模块230，用于接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑的距离信息，包括接收光路子模块、时延估计子模块和距离估计子模块；
物体识别模块240，使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别，包括物体识别子模块和环境识别子模块中的至少一种；
其中，所述激光波束在扫描、跟踪和测距中的至少一种工作状态下为十字形波束或为一字形波束。
具体地，本实施例中，一字形波束也称之为一字线形波束或一字线波束，即该波束在与其视轴或波束指向相垂直的平面内的截面形状为一字形，或该波束在与其视轴或波束指向相垂直的平面内的截面形状为长条形；
十字形波束也称之为十字线波束或十字线形波束，即该波束在与其视轴或波束指向相垂直的平面内的截面形状为十字形。
所述激光波束在扫描模式下使用的波束的横截面形状为一字线形或十字线形，所述横截面为与波束照射方向垂直的截面。
光学成像传感器获取光斑的方式包括如下至少一种：
当光学成像传感器与所述激光波束的发射光源之间共址布设时，光学成像传感器获取本地激光发射光源发射的激光波束的光斑；
当光学成像传感器与所述激光波束的发射光源之间共址布设时，光学成像传感器获取本地激光发射光源发射的激光波束的光斑，并且获取与该光学成像传感器异址布设的激光发射光源发射的激光波束的光斑；
当光学成像传感器与所述激光波束的发射光源之间异址布设时，光学成像传感器获取至少一个与之异址布设的激光发射光源发射的激光波束的光斑。
具体地，所述光学成像子模块工作在可见光或非可见光波长范围内，作为一种实现方式，光学成像子模块的一种具体的器件形态包括CCD(CHARGE COUPLED DEVICE:电荷耦合器件) 成像子模块或CMOS(COMPLEMENTARY METAL OXIDE SEMICONDUCTER:互补金属氧化物半导体) 成像子模块。
具体地，测距子模块接收激光波束在对路面区域进行扫描照射中路面区域内的物体产生的反射信号，包含接收光路、测距信号的时延估计电路和距离估计电路，作为一种实现方式，该测距接收处理子模块由激光测距模块的接收光路和测距电路构成。
本实施例给出的装置，其中，
所述激光波束调向模块210，执行使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射的操作,包括如下至少一种步骤：
使用一个光学反射镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射；
使用二个光学反射镜调整激光波束方向使之在二个维度上向探测区域内扫描照射；
沿所述激光波束光路方向移动光学调向透镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射；
沿所述激光波束光路方向移动第一光学调向透镜调整激光波束方向使之在第一维度上向探测区域内扫描照射，沿所述激光波束光路的垂直方向移动第二光学调向透镜，调整激光波束方向使之在第二维度上向探测区域内扫描照射；
其中，
所述使用一个光学反射镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射，包括：
一维扫描步骤，使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束在第一扫描方向上扫描，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致；
所述使用二个光学反射镜调整激光波束方向使之在二个维度上向探测区域内扫描照射，包括：
二维扫描步骤，使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至探测区域；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致。
本实施例中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，具体实现方法包括：
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线重合；或
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线之间的偏移量小于预订的X轴偏移门限；
优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
本实施例中，所述第二反射区域的中心线与Y轴一致，具体实现方法包括：
将第一光学反射镜反射的激光束照射在第二反射区域，并且使激光波束的光轴或在第二反射区域的光斑质心与Y轴的轴线重合；或
将第一光学反射镜反射的激光束照射在第二反射区域，并且使激光波束的光轴或在第二反射区域的光斑质心与Y轴的轴线之间的偏移量小于预订的Y轴偏移门限；
优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
所述扫描照射方式包括连续角度扫描方式、非连续角度扫描方式和两次扫描间的驻留方式中的至少两种方式；
作为连续角度扫描的一种实现方式，光学反射镜的反射面角度在一个角度范围内角度的匀速变化，或光学调向透镜位置在一个距离区间内位置的匀速变化；
作为非连续角度扫描的一种实现方式，光学反射镜的反射面角度在两个角度值之间产生突跳，或对应光学调向透镜位置在一个距离区间内的位置突跳；
作为两次扫描间的驻留的一种具体实现方式，在第一次扫描状态结束后第二次扫描开始前的一个时间区间内，激光波束在特定角度上保持照射状态或对被跟踪的目标保持照射状态；
通常，激光波束在搜索目标的过程中处于扫描状态，在跟踪目标或对目标测距时处于驻留状态；或者，在激光波束驻留在特定目标上时，对目标进行跟踪和测距中的至少一项，当激光波束处于扫描状态时，对目标进行搜索。
作为光学反射镜的一种具体实现方式，所述光学反射镜为振镜电机驱动的反射镜片或微动机械驱动的反射镜片，所述振镜电机为电磁式或压电陶瓷式电机；
作为波束调向透镜的一种具体实现方式，所述波束调向透镜为电磁线圈驱动的凸透镜或凹透镜。
本实施例给出的装置，其中，
所述激光波束整形模块280，用于执行激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化的操作，包括如下至少一种控制方式：
控制方式一，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置至少两个扩束整型透镜，在第一激光波束的光轴方向和与光轴垂直方向中的至少一个方向上调整至少一个扩束整形透镜在所述光路中的位置，使第一激光波束的波束宽度发生变化；或，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置至少一个扩束整型透镜和至少一个聚束整型透镜，在第一激光波束的光轴方向和与光轴垂直方向中的至少一个方向上调整扩束整形透镜和聚束整型透镜中的至少一在所述光路中的位置，使第一激光波束的波束宽度发生变化；
控制方式二，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置扩束整型透镜，在对路面区域扫描的过程中，将一个或多个扩束整形透镜设置在所述第一激光波束的的发射光路内，在对目标测距的过程中，将至少一个扩束整形透镜移动到所述第一激光波束的的发射光路外；
控制方式三，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置扩束整型透镜和聚束整型透镜，在对路面区域扫描之前或扫描的过程中，将至少一个聚束整型透镜移出所述第一激光波束的的发射光路；或，在对目标测距之前，将至少一个扩束整型透镜移出所述第一激光波束的发射光路；或，在对目标测距之前，将至少一个聚束整型透镜移入所述第一激光波束的发射光路；以及
控制方式四，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置形状可变的透镜，通过电至变形效应、热致变形效应、磁效至变形效应和光致变形效应中的至少一种使形状可变的透镜的形状发生改变，通过该透镜的形状改变使光波束的形状或波束宽度发生变化。
具体地，控制方式一和控制方式四可以实现形状和波束宽度的连续变化；
控制方式二和控制方式三可以实现形状和波束宽度的非连续变化。
优选地，在向被照射目标发送脉冲测距信号或相位测距信号之前，使用伺服机构将至少一个扩束整形透镜移出所述激光波束的光路以缩小对目标的照射光斑，提高测距精度和提高激光波束的能量密度，或者，使用伺服机构将至少一个聚束透镜移入所述激光波束的光路，以缩小对目标的照射光斑，提高测距精度和提高激光波束的能量密度。
作为一种具体实现方式，在搜索模式下，激光波束使用第一波束形状，在跟踪或测距模式下，激光波束使用第二波束形状;
所述第一波束形状的波束宽度大于第二波束书形状的波束宽度，或第一波束形状的光功率密度低于第二波束书形状的光功率密度，第一波束形状与第二波束书形状为同类型或不同类型。
具体地，作为一种实现方式，所述第一波束形状与第二波束书形状为同类型或不同类型中的同类型包括：
参见图2所示，作为照射波束的激光波束250在搜索状态下具有第一波束形状251为一字线形，第一波束形状在面状反射体上形成一字形光斑，该光斑与第一波束形状251相同，激光波束在跟踪或测距状态下具有第二波束形状，第二波束书形状为较短一字线形261，第二波束形状在面状反射体上形成较短的一字形光斑，该光斑与第二波束形状251相同；第一波束形状251为照射波束250在平面上的投影形状，第二波束形状261为照射波束260在在平面上的投影形状；
第一波束形状为十字线形，第二波束书形状为较短十字线形；
所述第一波束形状与第二波束书形状为同类型或不同类型中的不同类型包括：
第一波束形状为一字线形，第二波束书形状为较短十字线形；
第一波束形状为十字线形，第二波束书形状为较短一字线形；
第一波束形状为一字线形，第二波束书形状为圆形或椭圆型；
第一波束形状为十字线形，第二波束书形状为圆形或椭圆型；
此处所述的波束形状是指在波束传播方向的垂直面内的截面形状，或波束照射在平面上的光斑形状。
所述第一激光波束和第二激光波束的波长在可见光波长范围内或在红外光波长范围内。
当所述第一激光波束或第二激光波束为由两个或两个以上的波长构成的共光轴复合波束时，其中至少一个波长在可见光范围内或在近红外范围内；波长在可见光范围内或在近红外范围内的波长便于使用通常的光学成像传感器获取其光斑图像，因此，用其作为非可视波长的光波束的指示波束。
本实施例给出的装置，其中，
所述光学成像模块220，用于执行获取被照射目标的光斑形状信息的操作，包括如下步骤：
使用与激光波束的光源同址部署或异址部署的光学成像传感器获取激光波束的光斑形状信息，所述光斑由被照射目标的反射或散射产生，该光斑的形状反映被照射目标的形状、结构形态、材质光学特性中的至少一种特性；
测距模块230，用于执行获取光斑距离信息的操作，包括使用第一光学反射镜测距或使用第一和第二光学反射镜测距，其中，
对应于使用第一光学反射镜测距，所述获取光斑距离信息包括如下步骤：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束照向目标，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致；
接收通过第一光学反射镜的反射向被照射目标发送的脉冲测距信号或相位测距信号，该测距信号被所述被照射目标反射，接收所述测距信号的反射信号，使用测距信号的反射信号以及测距信号的本地耦合信号和本地时间基准信号中的至少一种获取测距信号的传播时延，使用所述传播时延确定测距基准点P0至被照射目标的距离D1；
将第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心作为测距参照点p0，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离D0；
对应于使用第一和第二光学反射镜测距，所述获取光斑距离信息包括如下步骤：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至目标；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致；
接收通过第一和第二光学反射镜的反射向被照射目标发送的脉冲测距信号或相位测距信号，该测距信号被所述被照射目标反射，接收所述测距信号的反射信号，使用测距信号的反射信号以及测距信号的本地耦合信号和本地时间基准信号中的至少一种获取测距信号的传播时延，使用所述传播时延确定测距基准点P0至被照射目标的距离D1；
将第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心作为测距参照点p0，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离De,或者，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离De并对De包含的附加路径误差进行修正；
所述对射目标至测距参照点p0的距离De包含的附加路径误差进行修正，包括：
光路监测步骤，使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种用于确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量；
距离确定步骤，使用查表法或解析法对De包含的附加路径误差进行修正，得到射目标至测距参照点p0的直线距离的估计值。
本实施例中，所述激光波束的测距基准点P0的位置为如下之一：
激光波束的光源所在点；
与测距参照点p0同位置的点；
激光波束的光源所在点之外的位置确定的点。
本实施例中，所述激光波束的测距基准点p0的位置为第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心，激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心与X轴的轴线重合，或，激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心与X轴的轴线之间的偏移量小于预订的X轴偏移门限；
优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
所述光学反射镜反射点位位于所述第一反射区域内且位置与X轴一致，包括：
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线重合；或
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线之间的偏移量小于预订的X轴偏移门限；
优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
本实施例所述的光路监测步骤，为可选的步骤，用于以可选方式确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量，是指由激光波束从第一光学反射镜经过第二光学反射镜至目标的非直线传播路径引入的附加路径误差导致的测距误差需要修正时才采用该步骤确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量，在由激光波束从第一光学反射镜经过第二光学反射镜至目标的非直线传播路径引入的测距误差不需要修正时，不采用该步骤对目标测距参照点的距离进行修正。
本实施例给出的光路监测步骤，用于检测第二光学反射镜引入的测距光路的变化,该测距光路变化由激光波束从第一光学反射镜经过第二光学反射镜至目标的非直线传播路径导致，并且，激光波束在第二光反射镜上的反射位置随扫描角度的变化而变化，该反射位置的变法造成无法以第二光学反射镜的反射点作为测距参照点：
通常，激光波束从第一光学反射镜经过第二光学反射镜至目标的非直线传播路径导致的附加测距误差在0.5厘米至2厘米范围内，当使用较大尺度的光学反射镜时，引入的非直线传播路径导致的附加误差会更大，比如，附加测距误差会在5厘米至10厘米范围内，该附加测距误差不满足测量精度要求时，就需要对该附加测距误差进行修正。
本实施例给出的光路监测步骤所述的使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种，其中，
所述使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度，包括：使用摄像头监视第一光学反射镜的反射面的角度的偏转角度，该摄像头的视轴与X轴相平行，对第一光学反射镜的反射面所在平面的角度值或角度偏移值进行测量；
所述使用光学成像传感器获取第二光学反射镜的反射面的角度，包括：使用摄像头监视第二光学反射镜的反射面的角度的偏转角度，该摄像头的视轴与Y轴相平行，对第二光学反射镜的反射面所在平面的角度值或角度偏移值进行测量；
所述使用光学成像传感器获取激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息，包括：使用摄像头监视第二光学反射镜上的光斑位置，该摄像头的视轴与Y轴相平行垂直，对第二光学反射镜上的光斑位置进行测量；或
所述使用光学成像传感器获取激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息，包括：使用部分反射镜作为第二光学反射镜，在该部分反射镜的部分反射面相对的一侧，设置光斑位置测量面，该光斑位置测量面用于对透过部分反射镜的光束进行反射或散射，使用摄像头监视该光斑位置测量面上的光斑位置，通过光斑位置测量面上的光斑位置估计其对应的激光束在部分反射镜上的反射方向和反射点位置中的至少一种。
本实施例给出的距离确定步骤，使用查表法或解析法对De包含的附加路径误差进行修正，其中，
所述查表法，包括：
使用具有确定的相对位置关系的第一光学反射镜和第二光学反射镜对探测区域内的目标进行测量，获取第一测距值，该第一测距值的基准点是第一测距参照点或第一测距参照点之外的位置确定的点，所述第一测距参照点为第一光学反射镜上的第一反射区域的中心点；
读取距离修正表，使用第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种从该距离修正表中确定对第一测距值的修正量；
从第一测距值中减去所述修正量，得到被测目标相对于第一测距值的基准点的距离估计值。
所述解析法，包括：
使用第一光学反射镜的反射面的角度确定激光波束视轴与所述Y轴的夹角，再根据X轴与Y轴间的相对距离，即可求取激光波束视轴与所述Y轴的交点，本实施例中称该夹角为第二光学反射镜的入射激光波束的视轴在X轴垂面内的入射角度A_x；
使用第二光学反射镜的反射面的角度确定第二光学反射镜对所述入射激光波束反射光波束的出射角度，该出射角度依据光反射的入射角等于反射角定律确定，本实施例中称该出射角为第二光学反射镜对入射激光波束的视轴在Y轴垂面内所改变的角度A_y；
激光波束在第二光学反射镜上的入射角和出射角构成了一个空间平面角，该空间平面角在与X轴垂直的平面内的投影角为A_x，在与Y轴垂面内的投影角为度A_y，使用空间平面角与其在两个正交平面上的投影角度的关系，求解该空间平面角的角度值；
该空间平面角的第一边E1的长度为第一光学反射镜上的第一反射区域的中心点至第二光学光学反射镜的入射点的距离，使用第一光学反射镜的反射面的角度确定激光波束视轴与所述Y轴的夹角，以及X轴与Y轴间的相对距离，求取激光波束视轴与所述Y轴的交点，使用该交点计算出空间平面角的第一边E1的长度；所述空间平面角的第二边E2的长度为所述入射激光波束被第二光学反射镜反射后从入射点至被测目标的线段，E2的长度等于以第一光学反射镜上的第一反射区域的中心点作为测距参照点得到的距离值减去E1的长度；被测物体至所述测距参照点的连线E3与E1和E2构成平面三角形，E3所对的角即为所述空间平面角，被测物体至所述测距参照点的真实距离等于E3的长度，E3的长度由已知三角形的两边长度及两边夹角大小求第三边的公式计算得到。
其中，
所述距离修正表，采用如下测量步骤获取：
布设一组位置确定的被测标靶，该组标靶包括2个或2个以上的被测标靶，每个被测标靶相对于标定用测量参照点的距离为已知，或每个被测标靶相对于标定用测量参照点的距离和方位角度为已知；
将具有所述确定的相对位置关系的第一光学反射镜和第二光学反射镜中的第一光学反射镜上的第一反射区域的中心点作为测距参照点，使该测距参照点位于所述标定用测量参照点处，使用第一光学反射镜和第二光学反射镜将激光波束反射到所述被测标靶上并对标靶测距，获得特定被测标靶的测量值，将该测量值减去该被测标靶相对于标定用测量参照点的已知距离，得到所述具有确定的相对位置关系的第一光学反射镜和第二光学反射镜的扫描模块对该特定被测标靶的测距修正值Δd；
进一步地，对相邻被测标靶的测距修正值做内插，得到相邻被测标靶间的特定方位和距离所对应的测距修正值；
将测量得到的一组测距修正值制作成与特定方位和特定距离对应的表格，即构成所述距离修正表。具体地，作为扫描方式一所述的使用第一激光源产生的第一激光波束分别沿第一和第二扫描方向上对路面区域进行扫描照射的一种实现方式，包括：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束在第一扫描方向上扫描，以Y轴为转轴调整第二光学反射镜的角度使激光波束在第二扫描方向上扫描；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致。
具体地，作为扫描方式二所述的使用第一激光源产生的第一激光波束沿第一扫描方向上对路面区域进行扫描照射的一种实现方式，包括：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束在第一扫描方向上扫描，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致。
本实施例中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，具体实现方法包括：
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线重合；或
将激光束照射在第一光学反射镜上的第一反射区域，并且使激光波束的光轴或在第一反射区域的光斑质心与X轴的轴线之间的偏移量小于预订的X轴偏移门限；
优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的X轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
本实施例中，所述第二反射区域的中心线与Y轴一致，具体实现方法包括：
将第一光学反射镜反射的激光束照射在第二反射区域，并且使激光波束的光轴或在第二反射区域的光斑质心与Y轴的轴线重合；或
将第一光学反射镜反射的激光束照射在第二反射区域，并且使激光波束的光轴或在第二反射区域的光斑质心与Y轴的轴线之间的偏移量小于预订的Y轴偏移门限；
优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于10毫米的实数；
更优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于1毫米的实数；
再优选地，所述预订的Y轴偏移门限为绝对值小于0.1毫米的实数。
本实施例给出的装置，其中，
物体识别模块240，执行使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别的操作，包括如下至少一种步骤：
识别步骤一，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，估计路面或地面的平整度；
识别步骤二，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，并使用对光斑扭曲处的测距结果，估计路面或地面的平整度；
识别步骤三，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，并使用对光斑扭曲处的测距结果，估计光斑扭曲处的路面或地面的距离；
识别步骤四，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的扭曲方向，判断扭曲处为上凹、下凹和存在障碍物中的至少一种；
识别步骤五，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射区域内产生的光斑，识别是否存在物体，在判定存在物体的情况下，对物体进行测距或进行跟踪照射；
识别步骤六，根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射区域的同一个方位上产生的光斑在不同时间区间内发生的形状变化，判定该方位上存在移动物体。
作为一种具体实现方式，识别步骤一所述的根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，估计路面或地面的平整度的方法，包括：
根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的峰值、偏度和方差的至少一种作为扭曲度的衡量尺度，当所述光斑的方差、峰值和偏度中任一项超过预定门限时，判定路面或地面平整度出现异常；或
使用以往采集的一字线或十字线波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的峰值、偏度和方差的至少一种作为历史数据，根据当前获取的一字线或十字线波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的峰值、偏度和方差的至少一种与历史数据进行比较，判断路面或地面平整度的变化。
作为一种具体实现方式，识别步骤四所述的根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的扭曲方向，判断扭曲处为上凹、下凹和存在障碍物中的至少一种的方法，包括：
根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的峰值、偏度和方差的至少一种作为扭曲度的衡量尺度，当所述光斑的方差、峰值和偏度中任一项超过预定门限时，判定路面或地面平整度出现异常；
在判定路面平整度出现异常后，对异常点进行测距，包括对下凹点测距用于判断下凹深度，对上凸点测距用于判断上凹高度或障碍物高度。
作为一种具体实现方式，识别步骤六所述的根据根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射区域的同一个方位上产生的光斑在不同时间区间内发生的形状变化，判定该方位上存在移动物体的方法，包括：
将一字线或十字线波束在被照射区域内的同一个方位上驻留；
观测一字线或十字线波束中的任一种光斑的形状变化；
当光斑形状从第一形状变为第二形状时，表明路面上有移动物体出现在光斑处，当光斑形状恢复到第一形状后，表明之前移入光斑处的物体离开了光斑处。
本实施例给出的探测物体的装置，还包括控制模块270，该控制模块270从光学成像模块220获取光斑形状信息，使用此光斑形状信息对波束扫描、目标跟踪和目标测距过程进行控制；
具体地，控制模块270使用从光学成像模块220获取的光斑形状信息对激光光源290的发射功率、激光波束调向模块210的调向方式、激光波束调向模块210的光路监测数据输出和激光波束整形模块280的波束整形方式中的至少一种进行控制。
具体地，所述激光波束调向模块210的光路监测包括，使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种用于确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量。
本发明实施例提供的方法及装置可以全部或者部分地使用电子技术、光电测距技术和自动控制技术实现；本发明实施例提供的方法，可以全部或者部分地通过软件指令和/或者硬件电路来实现；本发明实施例提供的装置包含的模块或单元，可以采用电子元器件、光-电/电-磁转换器件、驱动/拖动电机实现。
以上所述，只是本发明的较佳实施方案而已，并非用来限定本发明的保护范围。任何本发明所述领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的保护范围以所附权利要求的界定范围为准。
本发明给出探测物体的方法及装置，克服了现有摄像机监视技术存在的夜间目标识别率低且目标距离信息获取难度大，以及车载激光雷达技术复杂成本高这些缺点中的至少一种。成本低、精度高、效率高，具有实用性。
Claims (10)
1.一种探测物体的方法,包括：
使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射，所述激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化；
接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种；
使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别；
其中，所述激光波束在扫描、跟踪和测距中的至少一种工作状态下为十字形波束或为一字形波束。
2.如权利要求1所述的方法，其中，
所述使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射,包括如下至少一种步骤：
使用一个光学反射镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射；
使用二个光学反射镜调整激光波束方向使之在二个维度上向探测区域内扫描照射；
沿所述激光波束光路方向移动光学调向透镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射；
沿所述激光波束光路方向移动第一光学调向透镜调整激光波束方向使之在第一维度上向探测区域内扫描照射，沿所述激光波束光路的垂直方向移动第二光学调向透镜，调整激光波束方向使之在第二维度上向探测区域内扫描照射；
其中，
所述使用一个光学反射镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射，包括：
一维扫描步骤，使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束在第一扫描方向上扫描，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致；
所述使用二个光学反射镜调整激光波束方向使之在二个维度上向探测区域内扫描照射，包括：
二维扫描步骤，使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至探测区域；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致。
3.如权利要求1所述的方法，其中，
所述激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化，包括如下至少一种控制方式：
控制方式一，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置至少两个扩束整型透镜，在第一激光波束的光轴方向和与光轴垂直方向中的至少一个方向上调整至少一个扩束整形透镜在所述光路中的位置，使第一激光波束的波束宽度发生变化；或，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置至少一个扩束整型透镜和至少一个聚束整型透镜，在第一激光波束的光轴方向和与光轴垂直方向中的至少一个方向上调整扩束整形透镜和聚束整型透镜中的至少一在所述光路中的位置，使第一激光波束的波束宽度发生变化；
控制方式二，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置扩束整型透镜，在对路面区域扫描的过程中，将一个或多个扩束整形透镜设置在所述第一激光波束的的发射光路内，在对目标测距的过程中，将至少一个扩束整形透镜移动到所述第一激光波束的的发射光路外；
控制方式三，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置扩束整型透镜和聚束整型透镜，在对路面区域扫描之前或扫描的过程中，将至少一个聚束整型透镜移出所述第一激光波束的的发射光路；或，在对目标测距之前，将至少一个扩束整型透镜移出所述第一激光波束的发射光路；或，在对目标测距之前，将至少一个聚束整型透镜移入所述第一激光波束的发射光路；以及
控制方式四，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置形状可变的透镜，通过电至变形效应、热致变形效应、磁效至变形效应和光致变形效应中的至少一种使形状可变的透镜的形状发生改变，通过该透镜的形状改变使光波束的形状或波束宽度发生变化。
4.如权利要求1所述的方法，其中，
所述接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种，其中，
所述获取被照射目标的光斑形状信息，包括如下步骤：
使用与激光波束的光源同址部署或异址部署的光学成像传感器获取激光波束的光斑形状信息，所述光斑由被照射目标的反射或散射产生，该光斑的形状反映被照射目标的形状、结构形态、材质光学特性中的至少一种特性；
所述获取光斑距离信息，用于使用第一光学反射镜测距或使用第一和第二光学反射镜测距，其中，
对应于使用第一光学反射镜测距，所述获取光斑距离信息包括如下步骤：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束照向目标，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致；
接收通过第一光学反射镜的反射向被照射目标发送的脉冲测距信号或相位测距信号，该测距信号被所述被照射目标反射，接收所述测距信号的反射信号，使用测距信号的反射信号以及测距信号的本地耦合信号和本地时间基准信号中的至少一种获取测距信号的传播时延，使用所述传播时延确定测距基准点P0至被照射目标的距离D1；
将第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心作为测距参照点p0，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离D0；
对应于使用第一和第二光学反射镜测距，所述获取光斑距离信息包括如下步骤：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至目标；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致；
接收通过第一和第二光学反射镜的反射向被照射目标发送的脉冲测距信号或相位测距信号，该测距信号被所述被照射目标反射，接收所述测距信号的反射信号，使用测距信号的反射信号以及测距信号的本地耦合信号和本地时间基准信号中的至少一种获取测距信号的传播时延，使用所述传播时延确定测距基准点P0至被照射目标的距离D1；
将第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心作为测距参照点p0，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离De,或者，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离De并对De包含的附加路径误差进行修正；
所述对射目标至测距参照点p0的距离De包含的附加路径误差进行修正，包括：
光路监测步骤，使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种用于确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量；
距离确定步骤，使用查表法或解析法对De包含的附加路径误差进行修正，得到射目标至测距参照点p0的直线距离的估计值。
5.如权利要求1所述的方法，其中，
所述使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别，包括如下至少一种识别步骤：
识别步骤一，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，估计路面或地面的平整度；
识别步骤二，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，并使用对光斑扭曲处的测距结果，估计路面或地面的平整度；
识别步骤三，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，并使用对光斑扭曲处的测距结果，估计光斑扭曲处的路面或地面的距离；
识别步骤四，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的扭曲方向，判断扭曲处为上凹、下凹和存在障碍物中的至少一种；
识别步骤五，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射区域内产生的光斑，识别是否存在物体，在判定存在物体的情况下，对物体进行测距或进行跟踪照射；
识别步骤六，根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射区域的同一个方位上产生的光斑在不同时间区间内发生的形状变化，判定该方位上存在移动物体。
6.一种探测物体的装置,包括
激光波束调向模块，激光波束整形模块，光学成像模块，测距模块和物体识别模块；其中，
激光波束调向模块，用于使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射，包括光学反射镜子模块或光学调向透镜子模块；
激光波束整形模块，用于实现激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化，包括扩束整形透镜子模块、聚束整形透镜子模块和可变形透镜子模块中的至少一种；
光学成像模块，用于接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑形状信息，包括光学阵列传感器或光学成像传感器；
测距模块，用于接收物体对所述激光波束的反射信号，使用该反射信号获取所述激光波束的光斑的距离信息，包括接收光路子模块、时延估计子模块和距离估计子模块；
物体识别模块，使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别，包括物体识别子模块和环境识别子模块中的至少一种；
其中，所述激光波束在扫描、跟踪和测距中的至少一种工作状态下为十字形波束或为一字形波束。
7.如权利要求6所述的装置，其中，
所述激光波束调向模块，执行使用光学反射镜或光学调向透镜调整激光波束方向使之向探测区域内扫描照射的操作,包括如下至少一种步骤：
使用一个光学反射镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射；
使用二个光学反射镜调整激光波束方向使之在二个维度上向探测区域内扫描照射；
沿所述激光波束光路方向移动光学调向透镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射；
沿所述激光波束光路方向移动第一光学调向透镜调整激光波束方向使之在第一维度上向探测区域内扫描照射，沿所述激光波束光路的垂直方向移动第二光学调向透镜，调整激光波束方向使之在第二维度上向探测区域内扫描照射；
其中，
所述使用一个光学反射镜调整激光波束方向使之在一个维度上向探测区域内扫描照射，包括：
一维扫描步骤，使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束在第一扫描方向上扫描，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致；
所述使用二个光学反射镜调整激光波束方向使之在二个维度上向探测区域内扫描照射，包括：
二维扫描步骤，使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至探测区域；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，
所述激光波束整形模块，用于执行激光波束的形状和波束宽度中的至少一种随控制发生变化的操作，包括如下至少一种控制方式：
控制方式一，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置至少两个扩束整型透镜，在第一激光波束的光轴方向和与光轴垂直方向中的至少一个方向上调整至少一个扩束整形透镜在所述光路中的位置，使第一激光波束的波束宽度发生变化；或，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置至少一个扩束整型透镜和至少一个聚束整型透镜，在第一激光波束的光轴方向和与光轴垂直方向中的至少一个方向上调整扩束整形透镜和聚束整型透镜中的至少一在所述光路中的位置，使第一激光波束的波束宽度发生变化；
控制方式二，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置扩束整型透镜，在对路面区域扫描的过程中，将一个或多个扩束整形透镜设置在所述第一激光波束的的发射光路内，在对目标测距的过程中，将至少一个扩束整形透镜移动到所述第一激光波束的的发射光路外；
控制方式三，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置扩束整型透镜和聚束整型透镜，在对路面区域扫描之前或扫描的过程中，将至少一个聚束整型透镜移出所述第一激光波束的的发射光路；或，在对目标测距之前，将至少一个扩束整型透镜移出所述第一激光波束的发射光路；或，在对目标测距之前，将至少一个聚束整型透镜移入所述第一激光波束的发射光路；以及
控制方式四，在激光源至光学反射镜之间，或在激光源至波束调向透镜之间设置形状可变的透镜，通过电至变形效应、热致变形效应、磁效至变形效应和光致变形效应中的至少一种使形状可变的透镜的形状发生改变，通过该透镜的形状改变使光波束的形状或波束宽度发生变化。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，
所述光学成像模块，用于执行获取被照射目标的光斑形状信息的操作，包括如下步骤：
使用与激光波束的光源同址部署或异址部署的光学成像传感器获取激光波束的光斑形状信息，所述光斑由被照射目标的反射或散射产生，该光斑的形状反映被照射目标的形状、结构形态、材质光学特性中的至少一种特性；
测距模块，用于执行获取光斑距离信息的操作，包括使用第一光学反射镜测距或使用第一和第二光学反射镜测距，其中，
对应于使用第一光学反射镜测距，所述获取光斑距离信息包括如下步骤：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至路面区域，以X轴为转轴调整第一光学反射镜的偏转角度使激光波束照向目标，其中，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致；
接收通过第一光学反射镜的反射向被照射目标发送的脉冲测距信号或相位测距信号，该测距信号被所述被照射目标反射，接收所述测距信号的反射信号，使用测距信号的反射信号以及测距信号的本地耦合信号和本地时间基准信号中的至少一种获取测距信号的传播时延，使用所述传播时延确定测距基准点P0至被照射目标的距离D1；
将第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心作为测距参照点p0，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离D0；
对应于使用第一和第二光学反射镜测距，所述获取光斑距离信息包括如下步骤：
使用以X轴为转轴的第一光学反射镜上的第一反射区域将入射的激光波束反射至以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域，使用以Y轴为转轴的第二光学反射镜上的第二反射区域将所述激光波束反射至目标；其中，X轴与Y轴垂直，所述第一反射区域具有与激光波束的光斑对应的形态并且其中心点与X轴一致，所述第二反射区域为所述激光波束经第一光学反射镜反射后在第二光学反射镜上的扫描区域，第二反射区域的中心线与Y轴一致；
接收通过第一和第二光学反射镜的反射向被照射目标发送的脉冲测距信号或相位测距信号，该测距信号被所述被照射目标反射，接收所述测距信号的反射信号，使用测距信号的反射信号以及测距信号的本地耦合信号和本地时间基准信号中的至少一种获取测距信号的传播时延，使用所述传播时延确定测距基准点P0至被照射目标的距离D1；
将第一光学反射镜的第一反射区域内的激光波束光轴的入射点或激光波束的反射光斑质心作为测距参照点p0，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离De,或者，从激光波束的测距基准点P0至被照射目标的距离D1中减去p0至所述测距基准点P0的距离d0得到被照射目标至测距参照点p0的距离De并对De包含的附加路径误差进行修正；
所述对射目标至测距参照点p0的距离De包含的附加路径误差进行修正，包括：
光路监测步骤，使用光学成像传感器获取第一光学反射镜的反射面的角度、第二光学反射镜的反射面的角度和激光波束在第二光学反射镜上的光斑位置信息中的至少一种用于确定目标至测距参照点的距离或确定对测量得到的目标距离的修正量；
距离确定步骤，使用查表法或解析法对De包含的附加路径误差进行修正，得到射目标至测距参照点p0的直线距离的估计值。
10.根据权利要求6所述的装置，其中，
物体识别模块，执行使用所述激光波束的光斑形状信息和光斑距离信息中的至少一种进行目标识别的操作，包括如下至少一种步骤：
识别步骤一，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，估计路面或地面的平整度；
识别步骤二，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，并使用对光斑扭曲处的测距结果，估计路面或地面的平整度；
识别步骤三，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的光斑的扭曲程度，并使用对光斑扭曲处的测距结果，估计光斑扭曲处的路面或地面的距离；
识别步骤四，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射路面或地面上产生的扭曲方向，判断扭曲处为上凹、下凹和存在障碍物中的至少一种；
识别步骤五，根据一字形和十字形波束中的任一种在被照射区域内产生的光斑，识别是否存在物体，在判定存在物体的情况下，对物体进行测距或进行跟踪照射；
识别步骤六，根据一字线或十字线波束中的任一种在被照射区域的同一个方位上产生的光斑在不同时间区间内发生的形状变化，判定该方位上存在移动物体。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111983629A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-24 | 西安应用光学研究所 | 一种线阵信号目标提取装置及提取方法 |
| CN113009496A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-22 | 南京大学 | 一种激光测距振镜成像系统及方法 |
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-
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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