CN108398673A - 一种增加激光雷达扫描角度的方法和一种激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增加激光雷达扫描角度的方法和一种激光雷达，属于激光雷达技术领域，在激光雷达每完成固定数量的旋转周期后对激光雷达扫描的触发时间进行一次延时，每次延时量小于激光雷达旋转一周所需的时间；加入延时后，激光雷达扫描的角度的偏移量=延时×雷达角速度；激光雷达扫描角度的偏移总量不大于激光雷达旋转一周的角度，偏移量的累加值大于激光雷达旋转一周的角度时，从偏移量的累加值中减去激光雷达旋转一周的角度；激光雷达的当前扫描角度=偏移量+原扫描角度。本发明可以实现激光雷达在位置和角度不变的情况下增加扫描检测范围，获取更多角度位置信息，增加扫描的灵活性，提高了激光雷达的使用性能。

Description

一种增加激光雷达扫描角度的方法和一种激光雷达
技术领域
本发明涉及激光雷达技术领域，具体地说是一种增加激光雷达扫描角度的方法和一种激光雷达。
背景技术
激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号即激光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，获得目标的有关信息。
部分激光雷达在工作时采取边发射激光束边旋转的方法对周围360度环境进行扫描，但由于激光收发频率和旋转速度比例保持不变，这样在旋转中，激光束每次都会射在相同角度的点上，接收的也都是同一角度位置的反馈信息，即在旋转扫描时只能扫描到固定角度点的信息，其他的角度点的信息则无法获取，而在没有获取到信息的角度位置很可能存在有障碍物，这就需要通过旋转激光雷达本身，变换其扫描角度，才能获取新的扫描角度点上的信息，使用不方便，同时也不便于统一监控和管理。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种增加激光雷达扫描角度的方法和一种激光雷达，实现激光雷达在位置和角度不变的情况下增加扫描检测范围，获取更多角度位置信息，增加扫描的灵活性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种增加激光雷达扫描角度的方法，在激光雷达每完成固定数量的旋转周期后对激光雷达扫描的触发时间进行一次延时，每次延时量小于激光雷达旋转一周所需的时间，延时量通过软件进行设定，在激光雷达驱动软件中增加延时偏移的相关参数，实现激光雷达扫描时延时偏移的增加和控制；
加入延时后，激光雷达扫描的角度的偏移量=延时×雷达角速度；激光雷达扫描角度的偏移总量不大于激光雷达旋转一周的角度，偏移量的累加值大于激光雷达旋转一周的角度时，从偏移量的累加值中减去激光雷达旋转一周的角度；
激光雷达的当前扫描角度=偏移量+原扫描角度。以此类推，在激光雷达经过若干周期的旋转之后，使激光雷达的扫描点覆盖整个旋转周期。
优选的，所述激光雷达的旋转为360度旋转。即激光雷达扫描角度的偏移总量不大于360，偏移量的累加值大于360时，从偏移量的累加值中减去360。
优选的，在激光雷达驱动器中添加计数器来记录激光雷达的旋转周数。计数器将获取的激光雷达的旋转周数作为延时偏移的参数发送至激光雷达驱动软件。
优选的，延时偏移角度为原扫描角度的一半。较小的延时量可以获得连续性较好的详细信息，较大的延时量可以更快的获得更多角度的数据，延时量可以根据需要实时进行调整，当延时偏移角度为原扫描角度的一半时，则可以均衡的增加扫描范围和保证数据连续性，是优选方案。
优选的，所述固定数量的旋转为旋转一周。激光雷达旋转一周后，对扫描的触发时间进行一次延时，能更有效的提高激光雷达扫描的效率。但为了减少误读等原因带来的影响，也可以使用扫描旋转多次以获得可靠数据，保证扫描精度。
优选的，所述偏移量的累加值每次重新扫描时进行归零。
当没有延时偏移时，激光雷达每次旋转都会在原扫描角度上进行一次扫描并获取该角度上的信息；增加延时偏移后，新扫描角度为原扫描角度与延时偏移角度的和。以此类推，一周中其他的扫描角度也会相应得到新的扫描角度，在激光雷达旋转角度为360的情况下，经过若干次增加延时偏移量后，激光雷达能够在不移动或旋转的前提下完成完整的360扫描。
一种激光雷达，包括激光收发控制装置和旋转底座，收发控制装置设置有计数器和延时控制器，计数器用于记录激光雷达的旋转次数并发送至激光收发控制装置，延时控制器用于设定和调整延时时间，激光收发控制器根据延时量控制激光束的发射。
进一步的，所述延时控制器设置有比较单元和累加计数单元，比较单元用于将延时时间与激光雷达旋转一周的时间相比较；累加计数单元用于将激光雷达扫描角度的偏移总量与激光雷达旋转角度相比较。
延时控制器设定的延时时间根据公式：偏移量=延时×雷达角速度进行计算，其中激光雷达扫描的角度的偏移量为原扫描角度的一半。
优选的，所述激光收发控制装置设置有数据采集单元，记录激光雷达每次发射激光束时的扫描角度。
本发明的一种增加激光雷达扫描角度的方法和一种激光雷达和现有技术相比，具有以下有益效果：
通过在激光雷达扫描时增加延时偏移，增加激光雷达的扫描角度，使激光雷达能够扫描到原本扫描角度无法探测到的区域，实现在固定位置的状态下无需旋转激光雷达本身就可以达到增加扫描角度的功能，通过驱动软件实现延时使得偏移角可控，延时量和偏移角可作为参数加入数学模型，减少物理检测可能产生的不准确性。这种通过延时偏移增加激光雷达扫描角度的方法可以减少激光雷达工作过程中坐标变化带来的不稳定性并能加快定点扫描中扫描的角度范围。
附图说明
图1是本发明中激光雷达延时扫描时扫描角度变化示意图；
图2是本发明中激光雷达延时扫描后实际应用效果图。
图中，1、激光雷达，2、扫描射线，3、假象顶点，4、原扫描角度，5、新增的扫描角度，6、未延时前没发现的障碍物。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种增加激光雷达扫描角度的方法，在激光雷达每完成固定数量的旋转周期后对激光雷达扫描的触发时间进行一次延时，每次延时量小于激光雷达旋转一周所需的时间，延时量通过软件进行设定，在激光雷达驱动软件中增加延时偏移的相关参数，实现激光雷达扫描时延时偏移的增加和控制。在激光雷达驱动器中添加计数器来记录激光雷达的旋转周数。计数器将获取的激光雷达的旋转周数作为延时偏移的参数发送至激光雷达驱动软件。
其中，激光雷达的旋转为360度旋转，即激光雷达扫描角度的偏移总量不大于360，偏移量的累加值大于360时，从偏移量的累加值中减去360。
所述固定数量的旋转为旋转一周。激光雷达旋转一周后，对扫描的触发时间进行一次延时，能更有效的提高激光雷达扫描的效率。但为了减少误读等原因带来的影响，也可以使用扫描旋转多次以获得可靠数据，保证扫描精度。
加入延时后，激光雷达扫描的角度的偏移量=延时×雷达角速度；激光雷达扫描角度的偏移总量不大于激光雷达旋转一周的角度，偏移量的累加值大于激光雷达旋转一周的角度时，从偏移量的累加值中减去激光雷达旋转一周的角度；
激光雷达的当前扫描角度=偏移量+原扫描角度。激光雷达在增加延时偏移后，旋转时就能够扫描到新扫描角度上的信息。以此类推，一周中其他扫描角度也会相应得到新的扫描角度，在激光雷达经过若干周期的旋转之后，使激光雷达的扫描点覆盖整个旋转周期。
本实施例中，延时偏移角度为原扫描角度的一半。较小的延时量可以获得连续性较好的详细信息，较大的延时量可以更快的获得更多角度的数据，延时量可以根据需要实时进行调整，当延时偏移角度为原扫描角度的一半时，则可以均衡的增加扫描范围和保证数据连续性，是优选方案。
所述偏移量的累加值每次重新扫描时进行归零。
如图1所示，激光雷达在工作时会在扫描的同时进行旋转，从而对周边进行扫描，通过增加延时偏移，激光雷达在位置和角度不变的情况下可以增加扫描检测范围。当没有延时偏移时，激光雷达每次旋转都会在原扫描角度上进行一次扫描并获取该角度上的信息；增加延时偏移后，新扫描角度为原扫描角度与延时偏移角度的和。以此类推，一周中其他的扫描角度也会相应得到新的扫描角度，在激光雷达旋转角度为360的情况下，经过若干次增加延时偏移量后，激光雷达能够在不移动或旋转的前提下完成完整的360扫描。
如图2所示，通过增加延时偏移，激光雷达1发射的扫描射线2的角度发生变化，新增的扫描角度5可以扫描出原扫描角度4无法扫描到的未延时前没发现的障碍物6。根据延时量的大小，经过一定次数的累加后，激光雷达1的扫描角度能够覆盖360°。
一种激光雷达，包括激光收发控制装置和旋转底座，根据上述的增加激光雷达扫描角度的方法，收发控制装置设置有所述的激光雷达驱动软件，收发控制装置还设置有计数器和延时控制器，计数器用于记录激光雷达的旋转次数并发送至激光收发控制装置，延时控制器用于设定和调整延时时间，激光收发控制器根据延时量控制激光束的发射。
所述延时控制器设置有比较单元和累加计数单元。预先根据激光雷达的旋转速度将激光雷达旋转一周的时间输入比较单元，比较单元用于将延时时间与激光雷达旋转一周的时间相比较，每次延时量小于激光雷达旋转一周所需的时间。将激光雷达的旋转角度设为360°，累加计数单元用于将激光雷达扫描角度的偏移总量叠加后与激光雷达旋转角度相比较，偏移量的累加值大于激光雷达旋转一周的角度时，从偏移量的累加值中减去激光雷达旋转一周的角度。
延时控制器设定的延时时间根据公式：偏移量=延时×雷达角速度进行计算，其中激光雷达扫描的角度的偏移量为原扫描角度的一半。
激光收发控制装置还设置有数据采集单元，记录激光雷达每次发射激光束时的扫描角度，将每次发射激光束时的扫描角度反馈给激光雷达驱动软件，激光雷达的新的扫描角度=偏移量+原扫描角度。
这样每增加一次延时就会产生新的扫描角度，激光雷达就可以扫描到原扫描角度未扫描到的点，经过若干次的延时偏移后，该激光雷达的扫描范围便可以覆盖360°，而且是在不用改变激光雷达位置和角度的情况下即可实现，大大提高了激光雷达的扫描效率，提高了激光雷达的性能。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种增加激光雷达扫描角度的方法，其特征在于在激光雷达每完成固定数量的旋转周期后对激光雷达扫描的触发时间进行一次延时，每次延时量小于激光雷达旋转一周所需的时间；
加入延时后，激光雷达扫描的角度的偏移量=延时×雷达角速度；激光雷达扫描角度的偏移总量不大于激光雷达旋转一周的角度，偏移量的累加值大于激光雷达旋转一周的角度时，从偏移量的累加值中减去激光雷达旋转一周的角度；
激光雷达的当前扫描角度=偏移量+原扫描角度。
2.根据权利要求1所述的一种增加激光雷达扫描角度的方法和一种激光雷达，其特征在所述激光雷达的旋转为360度旋转。
3.根据权利要求1或2所述的一种增加激光雷达扫描角度的方法，其特征在于在激光雷达驱动器中添加计数器记录旋转周数。
4.根据权利要求1或2所述的一种增加激光雷达扫描角度的方法，其特征在于延时偏移角度为原扫描角度的一半。
5.根据权利要求1或2所述的一种增加激光雷达扫描角度的方法，其特征在于所述固定数量的旋转周期为旋转一周。
6.根据权利要求1所述的一种增加激光雷达扫描角度的方法，其特征在于所述偏移量的累加值每次重新扫描时进行归零。
7.一种激光雷达，包括激光收发控制装置和旋转底座，其特征在于收发控制装置设置有计数器和延时控制器，计数器用于记录激光雷达的旋转次数并发送至激光收发控制装置，延时控制器用于设定和调整延时时间，激光收发控制器根据延时量控制激光束的发射。
8.根据权利要求7所述的一种激光雷达，其特征在于所述延时控制器设置有比较单元和累加计数单元，比较单元用于将延时时间与激光雷达旋转一周的时间相比较；累加计数单元用于将激光雷达扫描角度的偏移总量与激光雷达旋转角度相比较。
9.根据权利要求7或8所述的一种激光雷达，其特征在于延时控制器设定的延时时间根据公式：偏移量=延时×雷达角速度进行计算，其中激光雷达扫描的角度的偏移量为原扫描角度的一半。
10.根据权利要求9所述的一种激光雷达，其特征在于所述激光收发控制装置设置有数据采集单元，记录激光雷达每次发射激光束时的扫描角度。
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