CN108254759A - 无人驾驶激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种无人驾驶激光雷达系统，包括：中央处理电路、光源系统、传感系统、光源镜片组、传感镜片组、光敏三极管阵列检测器、图像解码器、电机系统。优点：该系统解决了无人控制设备易受干扰的、结构复杂的问题，实现了无人控制设备自动化、抗干扰的、结构轻巧的智能识别。

Description

无人驾驶激光雷达系统

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种无人驾驶激光雷达系统。

背景技术

随着社会经济的进一步发展以及城市化进程的加快、机动车的普及以及出行人数的大量增加，路网通行能力难以满足交通量日益增长的需要，造成交通事故频发，交通拥挤加剧等现状。公路交通的安全以及运输效率问题变得日益突出，许多国家已经转变思路，从扩展路网规模逐渐转移到采用高新技术来改造现有的道路交通系统和管理体系。智能汽车是智能交通系统中的一个重要组成部分，智能汽车集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等多功能为一体，集中运用了现代传感、计算机、通讯、信息融合、人工智能及自动控制等技术，能够自主辨识车辆所处的环境和状态，根据各传感器所得到的信息做出分析和判断，提供下一步决策的依据，在民用、军事及航天领域等方面的应用范围十分广泛。

无人机、无人车等无人驾驶智能物联网设备的运作环境具有不确定性与复杂性,需要不断对周围环境进行探测，避免与障碍物发生碰撞。传统的无人机采用声波智能识别技术方案，一种方法是雷达自身全方位实现扫描，另一种方法是采用相控阵雷达，这两种方案需要增加复杂的电机设备从而产生额外的负载。传统的无人车采用视觉智能识别技术方案，采用图像处理的成熟技术，但易收到光线、粉尘、烟雾等因素的影响，不能满足全天候驾驶需要。

综上所述，需要设计一种抗干扰的、结构轻巧的应用于无人机、无人车智能识别的无人驾驶激光雷达系统。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种无人驾驶激光雷达系统，解决了无人驾驶设备易受干扰的、结构复杂的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提出一种无人驾驶激光雷达系统，包括：中央处理电路、光源系统、传感系统、光源镜片组、传感镜片组、光敏三极管阵列检测器、图像解码器、电机系统；

所述光源镜片组、光源系统、中央处理电路依次连接，所述传感镜片组、光敏三极管阵列检测器、图像解码器、中央处理电路依次连接，所述电机系统与光源镜片组、传感镜片组、中央处理电路；

所述光源镜片组包括第一滤光镜、第一真空共振器及变聚镜，所述第一滤光镜、第一真空共振器及变聚镜依次连接，所述第一滤光镜接收光源系统中波分复用器传输的信号；

所述中央处理电路通过发送指令启动激光系统开始工作，所述传感系统对传感镜片组捕获的信号传输至中央处理电路中，所述中央处理电路对传感镜片组所捕获的信号进行实时分析，驱动电机系统并调整光源镜片组的焦距，直到电机系统所控制的光源镜片组、传感镜片组与分析目标的表面平衡一致时停止调整。

优选地，所述光源系统包括蓝光器、激光器、频带滤光器，所述蓝光器、激光器同时与中央处理电路连接，并同时与频带滤光器连接。

优选地，所述频带滤光器包括光源滤光镜、波分复用器，所述光源滤光镜同时光连接至所述波分复用器，并将光信号传输至所述光源镜片组。

优选地，所述光源滤光器包括并联光连接的全通滤光镜、带通滤光镜，所述带通滤光镜用于对蓝光进行窄带滤光，所述全通滤光镜用于对激光宽带滤光。

优选地，所述传感镜片组包括第二滤光镜、第二真空共振器及聚光镜，所述第二滤光镜、第二真空共振器及聚光镜依次连接，所述第二滤光镜接收分析目标反射回来的信号。

优选地，所述电机系统包括依次连接的驱动电路、电机，所述电机与传感镜片组中的聚光镜及光源镜片组中的变聚镜连接，所述驱动电路接收来自中央处理电路的镜头聚焦信号命令，并指示电机调整传感镜片组中的聚光镜及光源镜片组中的变聚镜的聚焦距。

优选地，所述激光器包括相互连接的激光二极管、激光恒流电路，所述激光恒流电路与中央处理电路连接，所述激光二极管与频带滤光器中的全通滤光镜连接，所述激光二极管执行激光恒流电路接收来自中央处理电路的激光强度信号指令，调整激光功率并通过全通滤光镜进行光束发射。

优选地，所述蓝光器包括相互连接的蓝光二极管、蓝光恒流电路，所述蓝光恒流电路与中央处理电路连接，所述蓝光二极管与频带滤光器中的带通滤光镜连接，所述蓝光二极管执行蓝光恒流电路接收来自中央处理电路的蓝光强度信号指令，调整蓝光功率并通过带通滤光镜进行光束发射。

优选地，所述中央处理电路型号为AT89C51，该电路：通过发送指令启动蓝光器、激光器开始工作，驱动所述蓝光器、激光器产生符合强度要求的光，对分析目标进行精准光束发射；对所捕获的信号进行分析，并输出分析结果。

优选地，所述图像解码器型号为ASC8850。

本发明的有益效果：本发明的无人驾驶激光雷达系统，解决了无人控制设备易受干扰的、结构复杂的问题，实现了无人控制设备自动化、抗干扰的、结构轻巧的智能识别。

附图说明

用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明无人驾驶激光雷达系统一实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明技术方案作进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。本发明实施例提供的一种无人驾驶激光雷达系统可以应用于物联网智能识别技术领域中的各个场景，包括但不局限于2G GSM、3G CDMA、4G LTE/LTE-A、5G eMBB的移动通信、集群通信、卫星通信、激光通信、光纤通信、数字电视、射频识别、电力载波、无人车、无人机、物联网、雷达等系统，本发明实施例对此不作特别限制。

如图1所示，本发明提出一种无人驾驶激光雷达系统，包括：中央处理电路、光源系统、传感系统、光源镜片组、传感镜片组、光敏三极管阵列检测器、图像解码器、电机系统，其中图像解码器型号为ASC8850。

光源镜片组、光源系统、中央处理电路依次连接，传感镜片组、光敏三极管阵列检测器、图像解码器、中央处理电路依次连接，电机系统与光源镜片组、传感镜片组、中央处理电路；

中央处理电路通过发送指令启动激光系统开始工作，传感系统对传感镜片组捕获的信号传输至中央处理电路中，中央处理电路对传感镜片组所捕获的信号进行实时分析，驱动电机系统并调整光源镜片组的焦距，直到电机系统所控制的光源镜片组、传感镜片组与分析目标的表面平衡一致时停止调整。

具体工作过程及原理如下：

在发射端，设有光源系统包括蓝光器、激光器、频带滤光器，蓝光器、激光器同时与中央处理电路连接，并同时与频带滤光器连接。其中，连续谱的激光器包括相互连接的激光二极管、激光恒流电路，激光恒流电路与中央处理电路连接，激光二极管与频带滤光器中的全通滤光镜连接，激光二极管执行激光恒流电路接收来自中央处理电路的激光强度信号指令，调整激光功率并通过全通滤光镜进行光束发射。还有，提供窄波段的蓝光器，包括相互连接的蓝光二极管、蓝光恒流电路，蓝光恒流电路与中央处理电路连接，蓝光二极管与频带滤光器中的带通滤光镜连接，蓝光二极管执行蓝光恒流电路接收来自中央处理电路的蓝光强度信号指令，调整蓝光功率并通过带通滤光镜进行光束发射。

激发的光谱需要经过频带滤光器的预处理，频带滤光器包括光源滤光镜、波分复用器，光源滤光镜同时光连接至提供所需要的双光谱通道的波分复用器，并将光信号传输至光源镜片组。其中，光源滤光器包括并联光连接的全通滤光镜、带通滤光镜，带通滤光镜用于对蓝光进行窄带滤光，全通滤光镜用于对激光宽带滤光。连续光谱激光器发出宽波段的光波进入频带滤光器，利用全通滤光镜可限制到所需的频带。蓝光发出窄波段的连续光谱可扫描出多数的分析波长，带通滤光器可选择一种或几种波长通过，有利于提高光谱的纯度。光源镜片组包括第一滤光镜、第一真空共振器及变聚镜，第一滤光镜、第一真空共振器及变聚镜依次连接，第一滤光镜接收光源系统中波分复用器传输的信号，变聚镜将光信号变成波束发射到分析目标上。

在接收端，光信号发射到分析目标中，反射回到传感镜片组中，传感镜片组包括第二滤光镜、第二真空共振器及聚光镜，第二滤光镜、第二真空共振器及聚光镜依次连接，第二滤光镜接收分析目标反射回来的信号。聚光镜将发散的光汇聚成直线的光，传输至二极管阵列检测器。二极管阵列检测器对捕获的图像信号传输至中央处理电路中，中央处理电路对图像信号进行实时分析，并输出分析结果。

本实施例中，中央处理电路型号为AT89C51，该电路：通过发送指令启动蓝光器、激光器开始工作，驱动蓝光器、激光器产生符合强度要求的光，对分析目标进行精准光束发射；对所捕获的信号进行分析，并输出分析结果。其中，电机系统包括依次连接的驱动电路、电机，电机与传感镜片组中的聚光镜及光源镜片组中的变聚镜连接，驱动电路接收来自中央处理电路的镜头聚焦信号命令，并指示电机调整传感镜片组中的聚光镜及光源镜片组中的变聚镜的聚焦距。

总之，本发明提供的无人驾驶激光雷达系统，采用宽波段连续谱的激光器、窄波段的激光器，针对特定不同分析目标选取不同波长，获得高光谱高分辨率共聚焦成像，同时结合光成像技术，将高光谱成像技术、反射式共聚焦成像技术进行结合，形成多光谱光学成像系统，弥补了单一模态成像在无人驾驶激光雷达系统方面的不足，与单一模式技术相比，双模技术提供更完整的信息，提高无人驾驶激光雷达系统的准确性和特异性等，实现多光谱、高分辨的双模态光学分子影像，为无人驾驶激光雷达系统的研究提供了新的技术手段，有利于无人驾驶激光雷达系统的技术水平的提高。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无人驾驶激光雷达系统，包括中央处理电路，其特征在于，还包括：光源系统、传感系统、光源镜片组、传感镜片组、光敏三极管阵列检测器、图像解码器、电机系统；

所述光源镜片组、光源系统、中央处理电路依次连接，所述传感镜片组、光敏三极管阵列检测器、图像解码器、中央处理电路依次连接，所述电机系统与光源镜片组、传感镜片组、中央处理电路；

所述光源镜片组包括第一滤光镜、第一真空共振器及变聚镜，所述第一滤光镜、第一真空共振器及变聚镜依次连接，所述第一滤光镜接收光源系统中波分复用器传输的信号；

所述中央处理电路通过发送指令启动激光系统开始工作，所述传感系统对传感镜片组捕获的信号传输至中央处理电路中，所述中央处理电路对传感镜片组所捕获的信号进行实时分析，驱动电机系统并调整光源镜片组的焦距，直到电机系统所控制的光源镜片组、传感镜片组与分析目标的表面平衡一致时停止调整。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述光源系统包括蓝光器、激光器、频带滤光器，所述蓝光器、激光器同时与中央处理电路连接，并同时与频带滤光器连接。

3.根据权利要求2所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述频带滤光器包括光源滤光镜、波分复用器，所述光源滤光镜同时光连接至所述波分复用器，并将光信号传输至所述光源镜片组。

4.根据权利要求3所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述光源滤光镜包括并联光连接的全通滤光镜、带通滤光镜，所述带通滤光镜用于对蓝光进行窄带滤光，所述全通滤光镜用于对激光宽带滤光。

5.根据权利要求1所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述传感镜片组包括第二滤光镜、第二真空共振器及聚光镜，所述第二滤光镜、第二真空共振器及聚光镜依次连接，所述第二滤光镜接收分析目标反射回来的信号。

6.根据权利要求1所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述电机系统包括依次连接的驱动电路、电机，所述电机与传感镜片组中的聚光镜及光源镜片组中的变聚镜连接，所述驱动电路接收来自中央处理电路的镜头聚焦信号命令，并指示电机调整传感镜片组中的聚光镜及光源镜片组中的变聚镜的聚焦距。

7.根据权利要求1所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述激光器包括相互连接的激光二极管、激光恒流电路，所述激光恒流电路与中央处理电路连接，所述激光二极管与频带滤光器中的全通滤光镜连接，所述激光二极管执行激光恒流电路接收来自中央处理电路的激光强度信号指令，调整激光功率并通过全通滤光镜进行光束发射。

8.根据权利要求1所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述蓝光器包括相互连接的蓝光二极管、蓝光恒流电路，所述蓝光恒流电路与中央处理电路连接，所述蓝光二极管与频带滤光器中的带通滤光镜连接，所述蓝光二极管执行蓝光恒流电路接收来自中央处理电路的蓝光强度信号指令，调整蓝光功率并通过带通滤光镜进行光束发射。

9.根据权利要求1-8任一所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述中央处理电路型号为AT89C51，该电路：通过发送指令启动蓝光器、激光器开始工作，驱动所述蓝光器、激光器产生符合强度要求的光，对分析目标进行精准光束发射；对所捕获的信号进行分析，并输出分析结果。

10.根据权利要求9所述的无人驾驶激光雷达系统，其特征在于，所述图像解码器型号为ASC8850。