CN108152822B - 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及激光雷达控制方法，激光雷达包括：发射器，用于发射激光；发射扫描单元，用于改变所述发射器发射的激光的空间方位角；激光接收器，用于接收反射激光,所述反射激光为激光雷达的出射激光经被测区域反射后的激光；控制器，用于根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动。本发明能增加了激光雷达的视场角和检测范围。

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光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。
现有的激光雷达通常采用线阵激光接收器。线阵激光接收器是多个单点激光接收器拼接而成的一个线阵器件，其在水平方向上的感光范围较大，而垂直方向上感光范围较小。虽然固态激光雷达的具有较大的市场范围，但是由于线阵激光接收器的使用，导致激光雷达水平视场角大的同时垂直视场角非常小。
可见，现有技术中的激光雷达的可探测范围有限，视场范围仍然较小。
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，增加了激光雷达的视场角和检测范围。
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：
发射器，用于发射激光；
发射扫描单元，用于改变所述发射器发射的激光的空间方位角；
激光接收器，用于接收反射激光,所述反射激光为激光雷达的出射激光经被测区域反射后的激光；
控制器，用于根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动。
可选的，所述控制器包括：
发射扫描单元，用于获取当前激光雷达的出射空间方位角，所述激光雷达的出射空间方位角为出射激光经所述发射扫描单元改变后的出射激光的空间方位角；
雷达控制单元，用于根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，计算所述激光接收器的位移量；
动态位移控制单元，用于根据所述位移量带动所述激光接收器移动。
可选的，所述雷达控制单元根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，计算所述激光接收器的位移量，包括：
所述雷达控制单元根据当前激光雷达的空间方位角获取当前激光雷达的反射空间方位角，所述激光雷达的反射空间方位角是指出射激光被被测物体反射后的反射激光的空间方位角；
所述雷达控制单元根据当天激光雷达反射空间方位角获取激光接收器下一采样时刻的方位；
所述激光雷达控制单元将所述激光接收器下一采样时刻的方位与所述激光接收器当前的方位之间的位移作为所述激光接收器的位移量。
可选的，所述激光雷达还包括：
发射端光学单元，用于准直所述由发射扫描单元输出的激光。
可选的，所述激光雷达还包括：
接收端光学单元，用于聚焦所述经被测区域反射后的激光，所述聚焦后的反射激光被所述激光接收器接收。
可选的，所述发射扫描单元包括：
振镜，用于在驱动信号下，改变所述发射器发射的激光的空间方位角。
可选的，所述控制器包括：
发射扫描单元，用于获取当前激光雷达的出射空间方位角，所述激光雷达的出射空间方位角为经出射激光经所述发射扫描单元改变后的出射激光的空间方位角；
雷达控制单元，用于根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，以及上一个采样时刻的激光雷达的出射空间方位角及上一个采样时刻激光接收器的方位，获取所述激光接收器的位移路径；
动态位移控制单元，用于根据所述位移路径带动所述激光接收器移动。
第二方面，提供了一种激光雷达控制方法，所述方法包括：
发射器发射激光；
发射扫描单元改变所述发射器发射的激光的空间方位角；
激光接收器接收反射激光,所述反射激光为激光雷达的出射激光经被测区域反射后的激光；
控制器根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动。
可选的，所述控制器根据反射激光的空间方位角控制激光接收器移动，包括：
发射扫描单元获取当前激光雷达的出射空间方位角，所述激光雷达的出射空间方位角为出射激光经所述发射扫描单元改变后的出射激光的空间方位角；
雷达控制单元根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，计算所述激光接收器的位移量；
动态位移控制单元根据所述位移量带动所述激光接收器移动。
可选的，所述雷达控制单元根据当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，计算激光接收器的位移量，包括：
所述雷达控制单元根据当前激光雷达的空间方位角获取当前激光雷达的反射空间方位角，所述激光雷达的反射空间方位角是指出射激光被被测物体反射后的反射激光的空间方位角；
所述雷达控制单元根据当天激光雷达反射空间方位角获取激光接收器下一采样时刻的方位；
所述激光雷达控制单元将所述激光接收器下一采样时刻的方位与所述激光接收器当前的方位之间的位移作为所述激光接收器的位移量。
可选的，所述方法还包括：
发射端光学单元准直所述由发射扫描单元输出的激光。
可选的，所述所述方法还包括：
接收端光学单元聚焦所述经被测区域反射后的激光，所述聚焦后的反射激光被所述激光接收器接收。
可选的，所述发射扫描单元改变所述发射器发射的激光的空间方位角，包括：
振镜在驱动信号下，改变所述发射器发射的激光的空间方位角。
可选的，所述控制器根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动，包括：
发射扫描单元获取当前激光雷达的出射空间方位角，所述激光雷达的出射空间方位角为经出射激光经所述发射扫描单元改变后的出射激光的空间方位角；
雷达控制单元根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，以及上一个采样时刻的激光雷达的出射空间方位角及上一个采样时刻激光接收器的方位，获取所述激光接收器的位移路径；
动态位移控制单元根据所述位移路径带动所述激光接收器移动。
本发明的实施例中公开了一种激光雷达，所述激光雷中，发射器发射激光，发射扫描单元改变所述发射器发射的激光的空间方位角，激光接收器接收反射激光，控制器根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动。本发明实施例中，由于激光接收器可以根据反射激光的空间方位角移动，克服现有激光雷达中因激光接收器面积小而造成的视场范围小的弊端，增加了激光雷达的视场角和检测范围。
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。
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控制方法，能增加激光雷达的视场范围。
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结构示意图，如图1所示，所述激光雷达包括：
发射器110，用于发射激光；
发射扫描单元120，用于改变所述发射器发射的激光的空间方位角；
激光接收器130，用于接收反射激光,所述反射激光为激光雷达的出射激光经被测区域反射后的激光；
控制器140，用于根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动。
发射扫描单元可以是振镜，用于在驱动信号下，改变所述发射器发射的激光的空间方位角，或可以是机械扫描结构、OPA扫描结构等。
发射器110是单点发射器时，发射扫描单元120可以将单点激光变为线状激光；发射器110可以是多点发射器，此时发射扫描单元120可以将线状的激光变为面状激光。
如图1所示，以单点激光为例，在不同的时刻，发射扫描单元120改变出射激光的空间方位角，可以将单点激光变为线状激光时，此时每一条出射激光相对于水平面的夹角都是不同的，这个夹角称为激光雷达的出射空间方位角。
同理，对于多点发射器来说，每条出射激光对于水平面以及垂直平面的夹角也是不同的。
出射激光的空间方位角不同，经被测区域100发射后的反射激光的空间方位角也不同，如图1所示，当前采样时刻的出射激光150对应反射激光151，下一个采样时刻出射激光160对应反射激光161。
当前采样时刻，激光接收器130位于实线位置时，可以接收到反射激光151；在下一个采样时刻，位于实线位置的激光接收器是无法接收到反射激光161的。
控制器140控制激光接收器130在下一个采样时刻时移动到灰色位置时，可以接收到反射激光161。
在实际应用中，振镜改变发射激光的空间方位角的速度是比较快的，线状激光接收器也是有一定的长度的，面状激光接收器也是有一定面积的，所以即使控制器140控制激光接收器130移动速度较慢，也是可以及时接收到反射激光的。
本发明的实施例中的激光雷达，由于激光接收器可以根据反射激光的空间方位角移动，克服现有激光雷达中因激光接收器面积小而造成的视场范围小的弊端，增加了激光雷达的视场角和检测范围。
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，所述激光雷达包括发射器210，发射扫描单元220，激光接收器230和控制器240，还包括：
发射端光学单250，用于准直所述由发射扫描单元输出的激光。
接收端光学单元260，用于聚焦所述经被测区域200反射后的激光，所述聚焦后的反射激光被所述激光接收器接收。
本发明实施例中，控制器240包括：
发射扫描单元241，用于获取当前激光雷达的出射空间方位角，所述激光雷达的出射空间方位角为出射激光经所述发射扫描单元改变后的出射激光的空间方位角；
雷达控制单元242，用于根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，计算所述激光接收器的位移量；
动态位移控制单元243，用于根据所述位移量带动所述激光接收器移动。
本发明实施例中，激光接收器230位于接收端光学单元260的焦平面上，且移动也是在接收端光学单元260的焦平面上移动的。在实际应用中，激光接收器230可以在接收端光学单元260的焦平面附近而并不是一定要严格位于焦平面上，此时激光接收器230的移动可以是在焦平面附近的平面上移动。
本发明实施例中，所述雷达控制单元242根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，计算所述激光接收器的位移量，包括：
根据当前激光雷达的空间方位角获取当前激光雷达的反射空间方位角，所述激光雷达的反射空间方位角是指出射激光被被测物体反射后的反射激光的空间方位角；
根据当天激光雷达反射空间方位角获取激光接收器下一采样时刻的方位；
所述激光接收器下一采样时刻的方位与所述激光接收器当前的方位之间的位移作为所述激光接收器的位移量。
本发明的实施例中的激光雷达，由于激光接收器可以根据反射激光的空间方位角移动，克服现有激光雷达中因激光接收器面积小而造成的视场范围小的弊端，增加了激光雷达的视场角和检测范围。
在本发明的另一个实施例中，所述控制器包括：
发射扫描单元，用于获取当前激光雷达的出射空间方位角，所述激光雷达的出射空间方位角为经出射激光经所述发射扫描单元改变后的出射激光的空间方位角；
雷达控制单元，用于根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，以及上一个采样时刻的激光雷达的出射空间方位角及上一个采样时刻激光接收器的方位，获取所述激光接收器的位移路径；
动态位移控制单元，用于根据所述位移路径带动所述激光接收器移动。
激光雷达的发射扫描单元改变出射激光的空间方位角通常是有规律的，因此反射激光的空间方位角的变化也是有规律的，控制器收集多个采样时刻的激光雷达出射空间方位角以及对应采样时刻的激光接收器的方位，可以计算出激光接收器的位移路径，从而可以使激光接收器按照上述位移路径移动。
本发明实施例中，一旦获取了激光接收器位移路径，之后就可以按照位移路径移动，可以节约控制器的资源。
本发明的实施例中的激光雷达，由于激光接收器可以根据反射激光的空间方位角移动，克服现有激光雷达中因激光接收器面积小而造成的视场范围小的弊端，增加了激光雷达的视场角和检测范围。
和上述激光雷达相对应，本发明实施例还提供了一种激光雷达控制方法，所述方法包括：
发射器发射激光；
发射扫描单元改变所述发射器发射的激光的空间方位角；
激光接收器接收反射激光,所述反射激光为激光雷达的出射激光经被测区域反射后的激光；
控制器根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动。
可选的，所述控制器根据反射激光的空间方位角控制激光接收器移动，包括：
发射扫描单元获取当前激光雷达的出射空间方位角，所述激光雷达的出射空间方位角为出射激光经所述发射扫描单元改变后的出射激光的空间方位角；
雷达控制单元根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，计算所述激光接收器的位移量；
动态位移控制单元根据所述位移量带动所述激光接收器移动。
可选的，所述雷达控制单元根据当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，计算激光接收器的位移量，包括：
所述雷达控制单元根据当前激光雷达的空间方位角获取当前激光雷达的反射空间方位角，所述激光雷达的反射空间方位角是指出射激光被被测物体反射后的反射激光的空间方位角；
所述雷达控制单元根据当天激光雷达反射空间方位角获取激光接收器下一采样时刻的方位；
所述激光雷达控制单元将所述激光接收器下一采样时刻的方位与所述激光接收器当前的方位之间的位移作为所述激光接收器的位移量。
可选的，所述方法还包括：
发射端光学单元准直所述由发射扫描单元输出的激光。
可选的，所述所述方法还包括：
接收端光学单元聚焦所述经被测区域反射后的激光，所述聚焦后的反射激光被所述激光接收器接收。
可选的，所述发射扫描单元改变所述发射器发射的激光的空间方位角，包括：
振镜在驱动信号下，改变所述发射器发射的激光的空间方位角。
可选的，所述控制器根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动，包括：
发射扫描单元获取当前激光雷达的出射空间方位角，所述激光雷达的出射空间方位角为经出射激光经所述发射扫描单元改变后的出射激光的空间方位角；
雷达控制单元根据所述当前激光雷达的出射空间方位角及当前激光接收器的方位，以及上一个采样时刻的激光雷达的出射空间方位角及上一个采样时刻激光接收器的方位，获取所述激光接收器的位移路径；
动态位移控制单元根据所述位移路径带动所述激光接收器移动。
本发明的实施例中的方法中，由于激光接收器可以根据反射激光的空间方位角移动，克服现有激光雷达中因激光接收器面积小而造成的视场范围小的弊端，增加了激光雷达的视场角和检测范围。
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，所述激光雷中，发射器发射激光，发射扫描单元改变所述发射器发射的激光的空间方位角，激光接收器接收反射激光，控制器根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动。本发明实施例中，由于激光接收器可以根据反射激光的空间方位角移动，克服现有激光雷达中因激光接收器面积小而造成的视场范围小的弊端，增加了激光雷达的视场角和检测范围。
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 (7)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：
发射器，用于发射出射激光；
发射扫描单元，用于改变所述出射激光的空间方位角；
激光接收器，用于接收反射激光,所述反射激光为激光雷达的出射激光经被测区域反射后的激光，所述出射激光的空间方位角不同，经所述被测区域反射后的所述反射激光的空间方位角也不同；
控制器，用于根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动，包括：获取当前的出射空间方位角，所述出射空间方位角为所述出射激光经所述发射扫描单元改变后的所述出射激光的空间方位角；根据当前的所述出射空间方位角及当前的所述激光接收器的方位，计算所述激光接收器的位移量；根据所述位移量带动所述激光接收器移动。
2.如权利要求1所述的激光雷达，所述控制器根据当前的所述出射空间方位角及当前的所述激光接收器的方位，计算所述激光接收器的位移量，包括：
所述控制器根据当前的所述出射空间方位角获取当前的反射空间方位角，所述反射空间方位角是指所述出射激光被被测物体反射后的反射激光的空间方位角；
所述控制器根据当前的所述反射空间方位角获取所述激光接收器下一采样时刻的方位；
所述控制器将所述激光接收器下一采样时刻的方位与所述激光接收器当前的方位之间的位移作为所述激光接收器的位移量。
3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：
发射端光学单元，用于准直由所述发射扫描单元输出的激光。
4.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：
接收端光学单元，用于聚焦所述经被测区域反射后的激光，所述聚焦后的反射激光被所述激光接收器接收。
5.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射扫描单元包括：
振镜，用于在驱动信号下，改变所述发射器发射的所述出射激光的空间方位角。
6.如权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述控制器根据所述位移量带动所述激光接收器在所述接收端光学单元的焦平面上移动。
7.一种激光雷达，其特征在于，包括：
发射器，用于发射出射激光；
发射扫描单元，用于改变所述出射激光的空间方位角；
激光接收器，用于接收反射激光,所述反射激光为激光雷达的出射激光经被测区域反射后的激光，所述出射激光的空间方位角不同，经所述被测区域反射后的所述反射激光的空间方位角也不同；
控制器，用于根据反射激光的空间方位角控制所述激光接收器移动，包括：获取当前的出射空间方位角，所述出射空间方位角为所述出射激光经所述发射扫描单元改变后的所述出射激光的空间方位角；根据当前的所述出射空间方位角及当前所述激光接收器的方位，以及上一个采样时刻的所述出射空间方位角及上一个采样时刻所述激光接收器的方位，获取所述激光接收器的位移路径；根据所述位移路径带动所述激光接收器移动。
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