CN108414999A - 激光雷达及激光雷达控制方法 - Google Patents
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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，所述激光雷达包括：两个或两个以上的接收端光学单元，用于聚焦反射激光，所述反射激光为出射激光经被测区域反射后的激光；两个或两个以上的激光接收器，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应，用于接收所述反射激光；其中，所述每个激光接收器的接收平面与对应的接收端光学单元的焦平面平行。本发明实施例的能增加激光雷达的检测范围。
Description
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，其工作原理是激光发射器先向目标发射探测激光光束，然后接收器接收从目标反射回来的信号，最后激光雷达将反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。
激光雷达包括机械式激光雷达以及固态激光雷达，固态激光雷达可以采用振镜使单束激光变为多束激光，从而节约成本。
在激光雷达接收系统中，固态激光雷达通常采用阵列式接收器(阵列式APD)，在口径和焦距不变的情况下，阵列式APD的接收视场与APD的总像面大小成正比。现有技术中，阵列式APD的总像面大小受原理、制造工艺等限制，不能做到很大，因此限制了激光雷达的视场范围。
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，能扩大激光雷达的检测范围。
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，所述激光雷达包括：
两个或两个以上的接收端光学单元，用于聚焦反射激光，所述反射激光为出射激光经被测区域反射后的激光；
两个或两个以上的激光接收器，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应，用于接收所述反射激光；
其中，所述每个激光接收器的接收平面与对应的接收端光学单元的焦平面平行。
可选的，所述每个激光接收器的接收平面设置于所述对应的接收端光学单元的焦平面上。
可选的，所述多个激光接收器的法线位于同一平面上。
可选的，所述每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第一夹角，所述第一夹角不为零。
可选的，所述多个第一夹角相等。
可选的，所述多个激光接收器分为两组，每一组中包括至少两个所述激光接收器；
其中，每一组中的激光接收器的法线位于同一水平面上，不同组的激光接收器的法线位于不同水平面上。
可选的，每一组内的每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第二夹角，所述第二夹角不为零。
可选的，不同组的激光接收器的法线在水平面上的投影不重合。
第二方面，提供了一种激光雷达控制方法，所述方法包括：
两个或两个以上的接收端光学单元聚焦反射激光，所述反射激光为出射激光经被测区域反射后的激光；
两个或两个以上的激光接收器接收所述反射激光，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应；
其中，所述每个激光接收器的接收平面与对应的接收端光学单元的焦平面平行。
可选的，所述每个激光接收器的接收平面设置于所述对应的接收端光学单元的焦平面上。
可选的，所述多个激光接收器的法线位于同一平面上。
本发明实施例中，所述每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第一夹角，所述第一夹角不为零。
可选的，所述多个第一夹角相等。
可选的，所述多个激光接收器分为两组，每一组中包括至少两个所述激光接收器；
其中，每一组中的激光接收器的法线位于同一水平面上，不同组的激光接收器的法线位于不同水平面上。
可选的，每一组内的每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第二夹角，所述第二夹角不为零。
可选的，不同组的激光接收器的法线在水平面上的投影不重合。
本发明的实施例中公开了一种激光雷达，包括两个或两个以上的接收端光学单元，用于聚焦反射激光，还包括两个或两个以上的激光接收器，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应，用于接收所述反射激光；其中，所述每个激光接收器的接收平面与对应的接收端光学单元的焦平面平行。本发明实施例中，采用两个及两个以上的激光接收器，相当于扩大了接收像面的面积，从而可以增加激光雷达的视场范围，即增加了激光雷达的检测范围，本发明实施例中同时采用多个接收端光学单元与激光接收器一一对应，可以提高成像质量，同时也可以避免光学单元对视场范围的限制，增加了激光雷达的检测范围。
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；
图3所示为本发明实施例的检测范围的示意图；
图4所示为本发明实施例的激光雷达的结构俯视示意图；
图5所示本发明实施例的激光雷达的结构的侧视示意图。
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，能扩大激光雷达的检测范围。
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示意图，如图1所示，所述激光雷达包括：
两个或两个以上的接收端光学单元110，用于聚焦反射激光，所述反射激光为出射激光经被测区域反射后的激光；
两个或两个以上的激光接收器120，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应，用于接收所述反射激光；
其中，所述每个激光接收器120的接收平面与对应的接收端光学单元110的焦平面平行。
本发明实施例中，接收端光学单元110可以是透镜组，或可以是单个透镜，通常是单个凸透镜。
本发明实施例中，激光接收器120是面阵式接收器，即面阵式APD。
本发明实施例中，所述每个激光接收器的接收平面设置于所述对应的接收端光学单元的焦平面上。
激光接收器设置于光学单元的焦平面上，可以获得最好的检测效果，但在实际应用中，由于工艺、设计、结构等原因，激光接收器很难准确的设置于光学单元的焦平面上，但把激光接收器设置于光学单元的焦平面附近，也可以获得较好的检测效果。
本发明实施例中，采用两个及两个以上的激光接收器，相当于扩大了接收像面的面积，从而可以增加激光雷达的视场范围，即增加了激光雷达的检测范围，本发明实施例中同时采用多个接收端光学单元与激光接收器一一对应，可以提高成像质量，同时也可以避免光学单元对视场范围的限制，增加了激光雷达的检测范围。
本发明实施例中，包括多个激光接收器，多个激光接收器按照一定的规则排列才能保证多个激光接收器的可接收范围覆盖到所有被测区域，为此，本发明提供了以下两种实施方式。
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，所述多个激光接收器的法线2221、222、223位于同一平面上，该平面可以是平行于水平面的一个平面，或可以是和水平面有一定夹角的一个平面。
本发明实施例中，每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第一夹角，所述第一夹角不为零。
本发明实施例中，多个第一夹角相等。
如图2所示，激光接收器211的法线221与激光接收器212的法线222之间的夹角为a，激光接收器212的法线222与激光接收器213的法线223之间的夹也为b。
在一些实施例中，例如要对某些区域做重点扫描时，a和b可以不相等。在另一个实施例中，a和b相等可以简化后续的算法和便于安装调试。
图3所示为本发明实施例的检测范围的示意图，图3中仅示出了两个激光接收器311、312和两个与激光接收器一一对应的透镜321、322。
不同的激光接收器对应的检测范围用不同图例示出，例如激光接收器311对应的检测范围为灰色区域，激光接收器312对应的检测范围为斜条纹区域。
如图3所示，本发明实施例的激光雷达可以接收到灰色区域和斜条纹区域内的反射激光，和单一激光接收器的可接收范围相比更大，即，本申请实施例的激光雷达具有更大的检测范围。
上述实施例中，多个激光接收器排成一列，本发明另一个实施例中，多个激光接收器分为两组，每一组中包括至少两个所述激光接收器；其中，每一组中的激光接收器的法线位于同一水平面上，不同组的激光接收器的法线位于不同水平面上。
如图4所示，激光雷达包括激光接收器411、412、413和414，以及和激光接收器相对应的透镜421、422、423和424。
如图4所示，激光接收器411和412分为一组，这两个激光接收器的法线在同一个水平面上；激光接收器413和414分为一组，这两个激光接收器的法线在同一平面上，且和激光接收器411和412的法线不在同一个平面内。
为了便于观察，图4中上、下两组激光接收器在水平面上略错开，实际应用中，上、下两组激光接收器可以在水平面上重合或部分重合的。可参考图5所示，图5所示本发明实施例的激光雷达的结构的侧视示意图，激光接收器分为两组，两组在垂直方向上错开排列，在水平方向上重合。图5中前面的激光接收器411遮挡了后面的激光接收器412，激光接收器413遮挡了后面的激光接收器414。
在本发明其它实施例中，多个激光雷达接收器还可以分为更多的组，以进一步的扩大激光雷达的检测范围，其原理如上所述，再次不在赘述。
本发明实施例中，每一组内的每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第二夹角，所述第二夹角不为零，第二夹角可参考图2所示，即每一组内的激光接收器的接收面不是平行的。
本发明实施例中，不同组的激光接收器的法线在水平面上的投影不重合。简单来说，无论是同一组内，还是不同组内的激光接收器的接收平面都是不平行的，参考图4所示。
如图4所示，图4中示出了4个激光接收器，激光接收器411和412位于同一水平面，激光接收器413和414位于同一水平面，不同的激光接收器对应的检测范围用不同图例示出，例如激光接收器411对应的检测范围为灰色区域，激光接收器412对应的检测范围为斜条纹区域，激光接收器413对应的检测范围为斜格区域，激光接收器414对应的检测范围为点状区域。
如图4所示，本发明实施例的激光雷达可以接收到上述四个区域的反射激光，和单一激光接收器的可接收范围相比，范围更大，即，本申请实施例的激光雷达具有更大的检测范围。
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：
两个或两个以上的接收端光学单元聚焦反射激光，所述反射激光为出射激光经被测区域反射后的激光；
两个或两个以上的激光接收器接收所述反射激光，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应；
其中，所述每个激光接收器的接收平面与对应的接收端光学单元的焦平面平行。
本发明实施例中，所述每个激光接收器的接收平面设置于所述对应的接收端光学单元的焦平面上。
本发明实施例中，所述多个激光接收器的法线位于同一平面上。
本发明实施例中，所述每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第一夹角，所述第一夹角不为零。
本发明实施例中，所述多个第一夹角相等。
本发明实施例中，所述多个激光接收器分为两组，每一组中包括至少两个所述激光接收器；
其中，每一组中的激光接收器的法线位于同一水平面上，不同组的激光接收器的法线位于不同水平面上。
本发明实施例中，每一组内的每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第二夹角，所述第二夹角不为零。
本发明实施例中，不同组的激光接收器的法线在水平面上的投影不重合。
本发明的实施例中公开了一种激光雷达，包括两个或两个以上的接收端光学单元，用于聚焦反射激光，还包括两个或两个以上的激光接收器，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应，用于接收所述反射激光；其中，所述每个激光接收器的接收平面与对应的接收端光学单元的焦平面平行。本发明实施例中，采用两个及两个以上的激光接收器，相当于扩大了接收像面的面积，从而可以增加激光雷达的视场范围，即增加了激光雷达的检测范围，本发明实施例中同时采用多个接收端光学单元与激光接收器一一对应，可以提高成像质量，同时也可以避免光学单元对视场范围的限制，增加了激光雷达的检测范围。
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 (10)
1.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：
两个或两个以上的接收端光学单元，用于聚焦反射激光，所述反射激光为出射激光经被测区域反射后的激光；
两个或两个以上的激光接收器，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应，用于接收所述反射激光；
其中，所述每个激光接收器的接收平面与对应的接收端光学单元的焦平面平行。
2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述每个激光接收器的接收平面设置于所述对应的接收端光学单元的焦平面上。
3.如权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述多个激光接收器的法线位于同一平面上。
4.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第一夹角，所述第一夹角不为零。
5.如权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述多个第一夹角相等。
6.如权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述多个激光接收器分为两组，每一组中包括至少两个所述激光接收器；
其中，每一组中的激光接收器的法线位于同一水平面上，不同组的激光接收器的法线位于不同水平面上。
7.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，每一组内的每个激光接收器与相邻激光接收器的法线在水平方向上的夹角为第二夹角，所述第二夹角不为零。
8.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，不同组的激光接收器的法线在水平面上的投影不重合。
9.一种激光雷达控制方法，其特征在于，所述方法包括：
两个或两个以上的接收端光学单元聚焦反射激光，所述反射激光为出射激光经被测区域反射后的激光；
两个或两个以上的激光接收器接收所述反射激光，所述激光接收器与所述接收端光学单元一一对应；
其中，所述每个激光接收器的接收平面与对应的接收端光学单元的焦平面平行。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多个激光接收器分为两组，每一组中包括至少两个所述激光接收器；
其中，每一组中的激光接收器的法线位于同一水平面上，不同组的激光接收器的法线位于不同水平面上。
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