CN108226865A - 一种采用激光扫描的目标定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用激光扫描的目标定位方法，包括：针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，确定出第一参考时间和第二参考时间；所述激光接收装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度；所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

Description

一种采用激光扫描的目标定位方法及装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种采用激光扫描的目标定位方法及装置。

背景技术

定位技术是基于位置的服务、虚拟现实等应用的支撑技术。为提升用户体验，对定位的精准性、实时性要求越来越高。激光由于单色性、方向性好，是实现目标精准定位的主要技术手段之一。其中，基于测量激光到达角度(AoA，Angle of Arrival)的方法，利用激光方向性好的特点，测量激光的到达角度，然后用AoA方法进行目标定位。该方法通过在目标上安装多个激光敏感元器件，分别测量出激光到达传感器的时间。通过各个传感器的位置差，计算出目标的位置和运动轨迹。由于工艺限制，激光发射基站旋转电机的转速周期往往很不稳定，导致激光到达传感器的时间有波动，因此现有技术利用恒定的电机旋转角速度计算激光到达角度存在一定的误差，进而影响了定位结果的精确性。

发明内容

本发明实施例提供一种采用激光扫描的目标定位方法及装置，用以解决现有技术中存在定位结果不够精确的问题。

本发明方法包括一种采用激光扫描的目标定位方法，包括：

针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，激光接收装置记录接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间、以及接收到的所述激光旋转扫描装置发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

所述激光接收装置根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间；

所述激光接收装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；

所述激光接收装置根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度；

所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

基于同样的发明构思，本发明实施例进一步地提供采用激光扫描的目标定位方法，包括：

针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，激光接收装置记录接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间，并将所述第一时间发送至所述激光扫描装置；

所述激光旋转扫描装置确定在所述扫描周期内发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

所述激光旋转扫描装置根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间；

所述激光旋转扫描装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；

所述激光旋转扫描装置根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置扫描到所述激光接收装置时的旋转角度，并将计算得到的旋转角度发送至所述激光接收装置；

所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

进一步地，本发明实施例提供与第一套方法对应的激光接收装置，包括：

确定单元，用于针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，确定接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间、以及接收到的所述激光旋转扫描装置发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

定位单元，用于根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间；根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度；根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

同理，本发明实施例提供与另一套方法对应的激光旋转扫描装置，包括：

确定单元，用于针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，确定在所述扫描周期内发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

收发单元，用于接收所述激光接收装置发送的第一时间，所述第一时间为所述激光接收装置接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的时间；

计算单元，用于根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置扫描到所述激光接收装置时的旋转角度；

所述收发单元，还用于将计算得到的旋转角度发送至所述激光接收装置，以使所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

本发明实施例通过在激光旋转扫描装置增加绝对式光电编码器或者是旋转扫描结构件和角度传感器这一同步装置，当激光旋转扫描装置扫描至初始扫描位置时，这一同步装置开始旋转，并且每隔设定角度会向激光接收装置发送角度同步信号，当激光接收装置接收到激光旋转扫描装置的激光信号时，记录第一时间，然后根据将第一时间定位在两个角度同步信号的参考时间之间，根据第一时间进行线性插值即可获得更精确的旋转角度，从而利用AOA定位算法定位得到更精确的结果，如果同步装置生成角度同步信号的粒度较为密集，则为了节省发送角度信号所占用的带宽，则可以不发送角度同步信号至所述激光接收装置，而是将第一时间转发至所述激光旋转扫描装置，由所述激光旋转扫描装置根据第一时间进行线性插值即可获得更精确的旋转角度，然后再由激光接收装置定位出定位结果。可见，通过本发明实施例提供的方法，可以利用同步装置细化在不同时刻的电机旋转角速度，避免采用恒定的电机旋转角速度，提高了定位结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种采用激光扫描的目标定位方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种激光发射装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种激光旋转扫描装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种由旋转扫描结构件和角度传感器组成的同步装置示意图；

图5为本发明实施例提供的一种由绝对式光电编码器构成的同步装置示意图；

图6为本发明实施例提供的三角定位法示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种采用激光扫描的目标定位流程示意图；

图8为本发明实施例还提供一种激光接收装置功能结构示意图；

图9为本发明实施例还提供一种激光旋转扫描装置功能结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

参见图1所示，本发明实施例提供一种采用激光扫描的目标定位流程示意图，具体地实现方法包括：

步骤S101，针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，激光接收装置记录接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间、以及接收到的所述激光旋转扫描装置发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度。

步骤S102，所述激光接收装置根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间。

步骤S103，所述激光接收装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度。

步骤S104，所述激光接收装置根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度；

步骤S105，所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

在本发明实施例中，目标定位系统包含激光发射装置和激光接收装置，并且激光发射装置包含N个激光旋转扫描装置，N为大于或等于3的整数，也就是说，在本发明中，激光发射装置中包含至少三个激光旋转扫描装置，并且所述至少三个激光旋转扫描装置可以是安装为一体结构，也可以是激光发射装置中的多个激光旋转扫描装置相互之间独立分布。需要说明的是，一般定义所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度为零度，所述本发明实施例下文中均以角度同步信号的初始角度为零度进行说明。

所述激光发射装置包含三个激光旋转扫描装置，其中两个激光旋转扫描装置中的镜面装置沿水平方向旋转且与一字线激光模组位于同一水平线；另外一个激光旋转扫描装置中的镜面装置沿竖直方向进行旋转且与一字线激光模组位于同一竖直线。如图2所示，激光发射装置包含三个由直流马达带动旋转的激光线光源与FPGA模块。三个旋转线光源中两个光源旋转方向一致，另外一个旋转方向与之垂直。三个光源在基站(长方体)同一侧透出光线扫描，每个光源在扫描方向上覆盖90度范围。FPGA模块实现三个旋转线光源之间的同步和控制功能。图2中，激光旋转扫描装置发射的点光源经过光栅单元转换成线光源，光栅单元固定在直流旋转马达上，从而形成旋转的线光源对整个空间进行扫描。红外闪烁灯的功能是在每个旋转线光源进入初始扫描位置时，通过红外闪烁方式通知接收端扫描起始时间；另一个功能是扩展时，作为多个激光旋转扫描装置之间的同步使用。FPGA单元作用是控制三个旋转线光源之间相位差同步及红外闪烁灯点阵。

本发明实施例中的激光接收装置放置于目标对象所在的位置，通过接收多个激光旋转扫描装置发射的激光信号，从而确定激光接收装置分别与每个激光旋转扫描装置之间的相对位置关系，进而定位出激光接收装置所在的位置，也即定位出目标对象所在的位置。

下面进行具体说明。在本发明实施例中，为方便说明，后续均以一体结构的激光发射装置为例进行说明，为方便说明，下面将激光发射装置中的任一个激光旋转扫描装置统称为第一激光旋转扫描装置。

在进行目标对象定位之前，首先要部署好激光发射装置的位置，例如将激光发射装置放置于监测区域的一个角落，从而只要激光旋转扫描装置中的镜面装置旋转90度，即可实现对监测区域的90度激光扫描，也即实现了对监测区域的完整激光扫描，可见，镜面的姿态满足激光旋转扫描发射单元转动1度，镜面对应激光扫描1度范围的变动，从而转轴与激光扇面的角度精确对应。

可选地，第一激光旋转扫描装置包含一字线激光模组、直流无刷马达及驱动器、镜面装置，且所述镜面装置固定在所述直流无刷马达及驱动器；所述激光信号是由所述第一激光旋转扫描装置按如下方式发射的，包括：所述第一激光旋转扫描装置通过所述镜面装置将所述一字线激光模组发射的激光信号反射到监测区域形成激光面，并通过所述直流无刷马达及驱动器的转动带动所述镜面装置的旋转，使得激光面旋转扫描所述监测区域，所述目标对象位于所述监测区域内。

可参照图3，第一激光旋转扫描装置中的一字线激光模组发射出激光信号，打到镜面装置上，镜面装置将激光信号反射到监测区域中，形成一个激光面，并且由于镜面装置固定在所述直流无刷马达及驱动器，例如可选地，镜面装置通过一个联轴器固定在所述直流无刷马达及驱动器，由多轴联动控制模块驱动所述直流无刷马达及驱动器的转动，从而带动镜面装置的旋转，因而可实现将一字线激光模组发射的激光信号反射到监测区域，且形成一个激光面对监测区域进行扫描，只要激光接收装置位于监测区域，且位于第一激光旋转扫描装置的激光扫描范围，则激光接收装置一定可以接收到第一激光旋转扫描装置发射出的激光信号。

在部署好激光发射装置后，通过多轴联动控制模块控制多个激光旋转扫描装置分别对监测区域进行激光扫描，举例来说，假设有三台激光旋转扫描装置，分别用A、B、C表示，则可以控制按照A-B-C-A-B-C-A-B-C-……的顺序对监测区域进行周期性的激光扫描，并且同一时刻只能有一个激光旋转扫描装置对监测区域进行激光扫描。

进一步地，所述激光旋转扫描装置还包括同步装置，该同步装置可以是类型，第一种类型是旋转扫描结构件和角度传感器(如图4所示)，第二种类型是绝对式光电编码器。

对于第一种类型，如图5所示，所述旋转扫描结构件上有至少两根凸起；

所述角度同步信号是由所述激光旋转扫描装置按如下方式发射的：

当所述激光旋转扫描装置进行扫描时，电机旋转带动所述旋转扫描结构件转动，当所述旋转扫描结构件转动时，所述旋转扫描结构件转的凸起依次通过所述角度传感器，当所述角度传感器检测到所述凸起时相应地发出角度同步信号，其中，所述角度传感器可以是U形光电开关或者是反射型光电开关。

具体来说，当激光源转动到初始扫描位置，即每次新的扫描周期开始时，马达旋转带动凸起依次通过U型光电开关并相应发出角度同步信号，角度同步信号可以采用射频、有线、闪烁光等方式实现。激光接收装置根据角度同步信号获得“初始步进角度”直到“终止步进角度”等一系列“步进角度”，如果期间激光接收装置接收到激光信号，就可以将第一时间对应的旋转角度直接定位在2个“步进角度”之间，激光接收装置仅需根据接收时间进行简单的线性插值即可获得更精确的到达角度。由于步进角度的夹角是预先知晓的，于是激光接收装置的定位单元就可以以更精确的电机旋转角速度测量得到旋转角度，最终根据AoA方法得到正确的定位信息。

需要指出的是，步进角度的夹角未必是均匀分布的，我们可以对不同角度范围选择不同的粒度以保证在精确判断的同时同步信号的传输无需占用过多带宽。显而易见的，图5所示的包含凸起的旋转扫描结构件只是为了配合U型光电开关角度传感器方法而设计的一种实现方式，类似的，为了配合反射型光电开关还可以在旋转扫描结构件的固定角度处贴上一至若干条反射贴片，或者配合其他类型的角度传感器使用钻孔、开缝、贴磁铁等方式实现，只需保证角度传感器检测到直流无刷马达及驱动器旋转到需要启动同步信号的“步进角度”时能够及时发送同步信号即可。

对于第二种类型，当所述激光旋转扫描装置进行扫描时，电机旋转触发所述绝对式光电编码器运行，所述绝对式光电编码器每间隔设定角度相应地发出角度同步信号。通过光电编码器可随时获得角度信息，因而也可理解为特殊的旋转扫描结构件+角度传感器实现。如果编码器的分辨率在3600转以上，甚至可实现0.1度的角度分辨率的步进，大大提升了检测精度。

进一步地，所述激光接收装置根据第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间，包括：

所述激光接收装置确定在所述第一时间前后连续接收到的所述激光旋转扫描装置发射的第一角度同步信号的第一参考时间和第二角度同步信号的第二参考时间；

所述激光接收装置按照公式一得到第一电机旋转角速度，所述公式一为：

其中，φ1为第一电机旋转角速度，T1为所述激光接收装置确定的接收第一角度同步信号的第一参考时间，T2为所述激光接收装置确定的接收第二角度同步信号的第二参考时间，θ1为所述激光旋转扫描装置发射第一角度同步信号时的第一角度，θ2所述激光旋转扫描装置发射第二角度同步信号时的第二角度。

举例来说，假设直流无刷马达及驱动器的转速为3000转/分钟，即为20毫秒/转，也就是说每毫秒电机转动18⁰。假设当前激光旋转扫描装置预定义的“步进角度”分别为0°(“初始步进角度”)、45°、90°和135°(“终止步进角度”)，在某一旋转周期中，同步装置获知的四个“步进角度”对应时间分别为0毫秒、2.4毫秒、5.1毫秒和7.6毫秒，激光接收装置发出的“收到激光”的信号的第一时间为1.2毫秒，则表明第一电机旋转角速度为18.75，由于18.75°*(2.4-0)+0°＝22.5°，所以说直流无刷马达及驱动器选择旋转了22.5°，因而可以确定激光接收装置处于第一激光旋转扫描装置的22.5°方向角位置。即所述激光接收装置按照公式二计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度，所述公式二为：

其中，ω为所述激光旋转扫描装置的旋转角度，t1为所述第一时间，θ0为角度同步信号的初始角度。

又比如说，激光接收装置发出的“收到激光”的信号的第一时间为3毫秒，则表明第一电机旋转角速度为16.6°，由于16.6°*(3-2.4)+45°＝55°，所以说直流无刷马达及驱动器选择旋转了55°，因而可以确定激光接收装置处于第一激光旋转扫描装置的55°方向角位置。

进一步地，所述激光接收装置从所述N个激光旋转扫描装置中选择三个激光旋转扫描装置，所述三个激光旋转扫描装置发射的激光面可相交于一点；

所述激光接收装置根据所述三个激光旋转扫描装置的旋转角度及所述三个激光旋转扫描装置所在的位置，通过三角定位法确定所述激光接收装置的位置。

举例来说，参照图6，为三角定位法示意图，其中图6例子中包含有三个激光旋转扫描装置且位于同一水平线上，其中，激光旋转扫描装置A和激光旋转扫描装置C发射的激光信号沿水平方向对监测区域进行扫描，激光旋转扫描装置B发射的激光信号沿竖直方向对监测区域进行扫描，激光旋转扫描装置A、激光旋转扫描装置B、激光旋转扫描装置C在坐标系中的位置分别为(a，0，0)，(0，0，0)，(c，0，0)，并且X轴负方向为激光旋转扫描装置A和激光旋转扫描装置C发射出的激光信号的初始角度位置，Y轴负方向为激光旋转扫描装置B发射出的激光信号的初始角度位置，激光接收装置确定得到的激光旋转扫描装置A的旋转角度为α，激光旋转扫描装置B的旋转角度为β，激光旋转扫描装置C的旋转角度为γ，假设激光接收装置所在的位置为D(x，y，z)，则可以通过下列公式计算得到D的坐标：

通过上述方程，由于α，β，γ，a，b都是已知量，因此可以求解得到激光接收装置所在的位置为D(x，y，z)，并且由于激光接收装置位于目标对象所在的位置，因此得到了激光接收装置所在的位置，即可得知目标对象所在的位置。

考虑到当粒度过于密集，激光旋转扫描装置向激光接收装置发送角度同步信号很多时，会占用较大的带宽，本发明实施例进一步地提供另一种采用激光扫描的目标定位方法，参见图7所示，具体地实现方法包括：

步骤S201，针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，激光接收装置记录接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间，并将所述第一时间发送至出所述激光扫描装置；

步骤S202，所述激光旋转扫描装置记录在所述扫描周期内发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

步骤S203，所述激光旋转扫描装置根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间；

步骤S204，所述激光旋转扫描装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；

步骤S205，所述激光旋转扫描装置根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置扫描到所述激光接收装置时的旋转角度，并将计算得到的旋转角度发送至所述激光接收装置；

步骤S206，所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

在上述步骤中，第一旋转扫描装置不再向激光接收装置发送激光信号，而激光接收装置接收到激光信号时，将接收的第一时间发送至激光旋转扫描装置，由激光旋转扫描装置计算出旋转角度，这样就可以节省发送角度同步信号的带宽。

具体地，所述激光旋转扫描装置确定在所述第一时间前后，所述激光旋转扫描装置生成的第一角度同步信号的第一参考时间和第二角度同步信号的第二参考时间；

所述激光旋转扫描装置按照公式一得到第一电机旋转角速度，所述公式一如上文所述，不再赘述。

然后所述激光旋转扫描装置按照公式二计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度，所述公式二如上文所述，不再赘述。

也就是说，由激光旋转扫描装置计算出激光接收装置被扫描到时，第一激光旋转扫描装置的旋转角度，其中具体地计算方法与上文一致，不再赘述。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种激光接收装置，如图8所示，包括：确定单元401、定位单元402，其中：

确定单元401，用于针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，确定接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间、以及接收到的所述激光旋转扫描装置发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数；

定位单元402，用于根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间；根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度，计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度；根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

进一步地，所述定位单元具体用于：确定在所述第一时间前后连续接收到的所述激光旋转扫描装置发射的第一角度同步信号和第二角度同步信号；将所述第一角度同步信号的接收时间确定为第一参考时间、所述第二角度同步信号的接收时间确定为第二参考时间；按照公式一得到第一电机旋转角速度，所述公式一如上文所述，不再赘述。

进一步地，所述定位单元402具体用于：按照公式二计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度，所述公式二如上文所述，不再赘述。

进一步地，所述定位单元402具体用于：

从所述N个激光旋转扫描装置中选择三个激光旋转扫描装置，所述三个激光旋转扫描装置发射的激光面可相交于一点；

根据所述三个激光旋转扫描装置的旋转角度及所述三个激光旋转扫描装置所在的位置，通过三角定位法确定所述激光接收装置的位置。

本发明实施例进一步地提供一种激光旋转扫描装置，用以执行另一种采用激光扫描的目标定位方法，如图9所示，包括：确定单元501、收发单元502、计算单元503，其中：

确定单元501，用于针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，确定在所述扫描周期内发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

收发单元502，用于接收所述激光接收装置发送的第一时间，所述第一时间为所述激光接收装置接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的时间；

计算单元503，用于根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置扫描到所述激光接收装置时的旋转角度；

所述收发单元502，还用于将计算得到的旋转角度发送至所述激光接收装置，以使所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

进一步地，所述确定单元501具体用于：确定在所述第一时间前后，所述激光旋转扫描装置生成的第一角度同步信号的第一参考时间和第二角度同步信号的第二参考时间；按照公式一得到第一电机旋转角速度，所述公式一如上文所述。

进一步地，所述计算单元503具体用于：按照公式二计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度，所述公式二如上文所述。

综上所述，本发明实施例通过在激光旋转扫描装置增加绝对式光电编码器或者是旋转扫描结构件和角度传感器这一同步装置，当激光旋转扫描装置扫描至初始扫描位置时，这一同步装置开始旋转，并且每隔设定角度会向激光接收装置发送角度同步信号，当激光接收装置接收到激光旋转扫描装置的激光信号时，记录第一时间，然后根据将第一时间定位在两个角度同步信号的参考时间之间，根据第一时间进行线性插值即可获得更精确的旋转角度，从而利用AOA定位算法定位得到更精确的结果，如果同步装置生成角度同步信号的粒度较为密集，则为了节省发送角度信号所占用的带宽，则可以不发送角度同步信号至所述激光接收装置，而是将第一时间转发至所述激光旋转扫描装置，由所述激光旋转扫描装置根据第一时间进行线性插值即可获得更精确的旋转角度，然后再由激光接收装置定位出定位结果。可见，通过本发明实施例提供的方法，可以利用同步装置细化在不同时刻的电机旋转角速度，避免采用恒定的电机旋转角速度，提高了定位结果的准确性。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种采用激光扫描的目标定位方法，其特征在于，包括：

针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，激光接收装置记录接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间、以及接收到的所述激光旋转扫描装置发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

所述激光接收装置根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间；

所述激光接收装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；

所述激光接收装置根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度；

所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光接收装置根据第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间，包括：

所述激光接收装置确定在所述第一时间前后连续接收到的所述激光旋转扫描装置发射的第一角度同步信号的第一参考时间和第二角度同步信号的第二参考时间；

所述激光接收装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度，包括：

所述激光接收装置按照公式一得到第一电机旋转角速度，所述公式一为：

其中，φ1为第一电机旋转角速度，T1为所述激光接收装置确定的接收第一角度同步信号的第一参考时间，T2为所述激光接收装置确定的接收第二角度同步信号的第二参考时间，θ1为所述激光旋转扫描装置发射第一角度同步信号时的第一角度，θ2所述激光旋转扫描装置发射第二角度同步信号时的第二角度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光接收装置根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度，计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度，包括：

所述激光接收装置按照公式二计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度，所述公式二为：

其中，ω为所述激光旋转扫描装置的旋转角度，t1为所述第一时间，θ0为角度同步信号的初始角度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光旋转扫描装置包含一字线激光模组、直流无刷马达及驱动器、镜面装置，

所述激光信号是由所述激光旋转扫描装置按如下方式发射的，包括：

所述激光旋转扫描装置通过所述镜面装置将所述一字线激光模组发射的激光信号反射到监测区域形成激光面，并通过所述直流无刷马达及驱动器的转动带动所述镜面装置的旋转，使得激光面旋转扫描监测区域。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光旋转扫描装置还包括：旋转扫描结构件和角度传感器，且所述旋转扫描结构件上有至少两根凸起；

所述角度同步信号是由所述激光旋转扫描装置按如下方式发射的：

当所述激光旋转扫描装置进行扫描时，电机旋转带动所述旋转扫描结构件转动，当所述旋转扫描结构件转动时，所述旋转扫描结构件转的凸起依次通过所述角度传感器，当所述角度传感器检测到所述凸起时相应地发出角度同步信号。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光旋转扫描装置还包括：绝对式光电编码器；

所述角度同步信号是由所述激光旋转扫描装置按如下方式发射的：

当所述激光旋转扫描装置进行扫描时，电机旋转触发所述绝对式光电编码器运行，所述绝对式光电编码器每间隔设定角度相应地发出角度同步信号。

7.一种采用激光扫描的目标定位方法，其特征在于，包括：

针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，激光接收装置记录接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间，并将所述第一时间发送至所述激光扫描装置；

所述激光旋转扫描装置确定在所述扫描周期内发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

所述激光旋转扫描装置根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间；

所述激光旋转扫描装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；

所述激光旋转扫描装置根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置扫描到所述激光接收装置时的旋转角度，并将计算得到的旋转角度发送至所述激光接收装置；

所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述激光旋转扫描装置根据第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间，包括：

所述激光旋转扫描装置确定在所述第一时间前后，所述激光旋转扫描装置生成的第一角度同步信号的第一参考时间和第二角度同步信号的第二参考时间；

所述激光旋转扫描装置根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度，包括：

所述激光旋转扫描装置按照公式一得到第一电机旋转角速度，所述公式一为：

其中，φ1为第一电机旋转角速度，T1为所述激光旋转扫描装置生成第一角度同步信号的第一参考时间，T2为所述激光旋转扫描装置生成第二角度同步信号的第二参考时间，θ1为所述激光旋转扫描装置生成第一角度同步信号时的第一角度，θ2所述激光旋转扫描装置生成第二角度同步信号时的第二角度。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述激光旋转扫描装置根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度，计算得到所述激光旋转扫描装置扫描到所述激光接收装置时的旋转角度，包括：

所述激光旋转扫描装置按照公式二计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度，所述公式二为：

其中，ω为所述激光旋转扫描装置的旋转角度，t1为所述第一时间，θ0为角度同步信号的初始角度。

10.一种激光接收装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，确定接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的第一时间、以及接收到的所述激光旋转扫描装置发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

定位单元，用于根据所述第一时间与所述K个参考时间之间的关系，确定出第一参考时间和第二参考时间；根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置的旋转角度；根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。

11.一种激光旋转扫描装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于针对激光发射装置的N个激光旋转扫描装置中的任意一个激光旋转扫描装置，在所述激光旋转扫描装置的每个扫描周期内，确定在所述扫描周期内发射的K个角度同步信号的K个参考时间，其中，K和N为大于1的整数，以所述激光旋转扫描装置旋转至初始扫描位置时的角度作为角度同步信号的初始角度；

收发单元，用于接收所述激光接收装置发送的第一时间，所述第一时间为所述激光接收装置接收到所述激光旋转扫描装置发射的激光信号的时间；

计算单元，用于根据所述第一参考时间和第二参考时间，以及预设的与所述第一参考时间对应的角度同步信号的第一角度和预设的与所述第二参考时间对应的角度同步信号的第二角度，确定出与所述第一时间对应的所述激光旋转扫描装置的第一电机旋转角速度；根据所述第一时间与所述第一参考时间的时间差和所述第一电机旋转角速度，以及所述第一角度与所述初始角度的差值，计算得到所述激光旋转扫描装置扫描到所述激光接收装置时的旋转角度；

所述收发单元，还用于将计算得到的旋转角度发送至所述激光接收装置，以使所述激光接收装置根据N个激光旋转扫描装置的旋转角度和N个激光旋转扫描装置的坐标，确定出自身所在的位置。