CN108957423A - 多线激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例中公开了一种多线激光雷达，包括：激光发射阵列，用于发射多路出射激光；激光发射阵列包括第一激光发射板组、第二激光发射板组和第三激光发射板组；第一激光发射板组包括多个第一激光发射板，多个第一激光发射板在垂直方向上交错排列，每个第一激光发射板上包括一个激光发射器，第二激光发射板组包括多个第二激光发射板，每个第二激光发射板上包括多个激光发射器；第三激光发射板组包括多个第三激光发射板，多个第三激光发射板在垂直方向上交错排列，每个第三激光发射板上包括一个激光发射器；第一激光发射板、第二激光发射板、第三激光发射板与水平面之间的夹角为锐角。本发明能提高多线激光雷达的垂直分辨率，实现重点区域扫描。

Description

多线激光雷达

技术领域

本发明涉及检测领域，特别涉及一种多线激光雷达。

背景技术

多线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。

多线激光雷达的重要特性是分辨率，分辨率和多线激光雷达单位距离上分布的激光发射器有关，单位距离上激光发射器越多，分辨率越高。现有的多线激光雷达中，激光发射器设置于激光发射板之上，由于激光发射板本身体积的限制，无法在单位距离中排布尽可能多的激光发射器，因此也无法提高多线激光雷达的分辨率。

此外，现有的多线激光雷达的发射电路器件较为复杂，体积也较大，内部光路复杂，所需元件较多，整体重量较重，影响雷达的使用寿命。

可见，现有的多线激光雷达的分辨率还较低，且组装困难，内部结构复杂，使用寿命差，成本高。

发明内容

本发明实施例中提供了一种多线激光雷达，能提高多线激光雷达的分辨率，降低成本。

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，提供了一种多线激光雷达，所述多线激光雷达包括：

激光发射阵列，用于发射多路出射激光；

所述激光发射阵列包括第一激光发射板组、第二激光发射板组和第三激光发射板组，所述第一激光发射板组与第二激光发射板组相邻，所述第二激光发射板组与第三激光发射板组相邻；

所述第一激光发射板组包括多个第一激光发射板，所述多个第一激光发射板在垂直方向上交错排列，每个第一激光发射板上包括一个激光发射器，

所述第二激光发射板组包括多个第二激光发射板，每个第二激光发射板上包括多个激光发射器；

所述第三激光发射板组包括多个第三激光发射板，所述多个第三激光发射板在垂直方向上交错排列，每个第三激光发射板上包括一个激光发射器；

所述第一激光发射板、第二激光发射板、第三激光发射板与水平面之间的夹角为锐角。

可选的，所述多线激光雷达还包括激光接收阵列，用于接收多路激光回波，所述多路激光回波为所述多路出射激光被目标物体反射后的激光；

所述激光接收阵列包括第一激光接收板组、第二激光接收板组和第三激光接收板组，所述第一激光接收板组与第二激光接收板组相邻，所述第二激光接收板组与第三激光接收板组相邻；

所述第一激光接收板组包括多个第一激光接收板，所述多个第一激光接收板在垂直方向上交错排列，每个第一激光接收板上包括一个激光接收器，

所述第二激光接收板组包括多个第二激光接收板，每个第二激光接收板上包括多个激光接收器；

所述第三激光接收板组包括多个第三激光接收板，所述多个第三激光接收板在垂直方向上交错排列，每个第三激光接收板上包括一个激光接收器；

所述第一激光接收板、第二激光接收板、第三激光接收板与水平面之间的夹角为锐角。

可选的，一个所述第一激光接收板与一个所述第一激光发射板相对应；

一个所述第二激光接收板与一个所述第二激光发射板相对应；

一个所述第三激光接收板与一个所述第三激光发射板相对应。

可选的，一个所述激光发射器与一个所述激光接收器相对应。

可选的，所述多线激光雷达还包括：

发射端光学单元，用于准直所述多路出射激光，所述发射端光学单元的焦平面与所述多个激光发射器的出光面重合；

接收端光学单元，用于聚焦所述多路激光回波，所述接收端光学单元的焦平面与所述激光接收阵列的接收面重合；

其中，所述发射端光学单元的光轴和所述接收端光学单元的光轴平行。

可选的，所述多线激光雷达还包括发射端反射镜组，设置于所述激光发射阵列与所述发射端光学单元之间，用于改变所述多路出射激光的方式，使所述出射激光由所述发射端光学单元准直。

可选的，所述多线激光雷达还包括接收端反射镜组，设置于所述接收端光学单元与所述激光接收阵列之间，用于改变由所述接收端光学单元聚焦后的多路激光回波的方向，使所述多路激光回波由所述激光接收阵列接收。

可选的，发射端反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述多路出射激光由所述第一反射镜反射后，由所述第二反射镜反射；

所述接收端反射镜组包括第三反射镜和第四反射镜，所述聚焦后的多路激光回波由所述第三反射镜反射后，由所述第四反射镜反射。

可选的，所述多线激光雷达还包括固定部、旋转部以及旋转机构，所述固定部和旋转部之间通过旋转机构连接，所述旋转部绕着旋转轴转动，所述旋转轴垂直于水平面。

可选的，所述激光发射阵列、激光接收阵列、发射端光学单元、接收端光学单元、发射端反射镜组和接收端反射镜组设置于旋转部的内部。

本发明实施例包括本发明的多线激光雷达中，激光发射阵列包括第一激光发射板组、第二激光发射板组和第三激光发射板组，其中第一激光发射板组和第三激光发射板组中的激光发射板是交错排列的，可以提高多线激光雷达在单位长度上分布的激光线束，从而提高多线激光雷达的垂直分辨率。本发明实施例中的第二激光发射板组中的每一个第二激光发射板上包括多个激光发射器，且倾斜排列，相当于进一步增加了单位长度上的出射激光的线束，提高了多线激光雷达的垂直分辨率。本发明的激光发射阵列可以实现光斑的疏-密-疏的排列，因此可以实现对重点区域的重点扫描。

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发射阵列的示意图；

图2所示为本发明实施例的第一发射板组的侧视图；

图3所示为本发明实施例的激光发射阵列第一发射板组在水平面上的投影示意图；

图4所示为本发明实施例的第二激光发射板组的出射激光的光斑示意图；

图5所示为本发明实施例的出射激光的光斑示意图；

图6所示为本发明实施例的激光接收阵列的示意图；

图7所示为本发明实施例的多线激光雷达的示意图。

具体实施方式

本发明如下实施例提供了一种多线激光雷达，能提高多线激光雷达的分辨率。

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。

本发明实施例的多线激光雷达包括多种实施方式，第一种实施方式如图1所示。

图1所示为本发明实施例的激光发射阵列的示意图，如图1所示，所述多线激光雷达包括：

激光发射阵列，用于发射多路出射激光；

所述激光发射阵列包括第一激光发射板组110、第二激光发射板组120和第三激光发射板组130，所述第一激光发射板组110与第二激光发射板组120相邻，所述第二激光发射板组120与第三激光发射板组相邻130；

所述第一激光发射板组110包括多个第一激光发射板1100，所述多个第一激光发射1100板在垂直方向上交错排列，每个第一激光发射板上1100包括一个激光发射器1101，

所述第二激光发射板组120包括多个第二激光发射板1200，每个第二激光发射板1200上包括多个激光发射器1201；

所述第三激光发射板组130包括多个第三激光发射板1300，所述多个第三激光发射板1300在垂直方向上交错排列，每个第三激光发射板1300上包括一个激光发射器1301；

所述第一激光发射板1100、第二激光发射板1120、第三激光发射板1130与水平面之间的夹角为锐角。

图1所示的实施例中，第二激光发射板1200上包括四个激光发射器1201。

如图1所示的实施例中，第一发射板组中的第一发射板在垂直方向上是交错排列的。图2所示为本发明实施例的第一发射板组的侧视图，观察方向为第一发射板组的安装面，由图2可见，第一发射板组中的第一发射板在垂直方向上是交错排列的。

图1所示的实施例中，第一发射板组中的第一发射板有两种形态，本实施例中可以将其分为左发射板和右发射板。

图3所示为本发明实施例的激光发射阵列第一发射板组在水平面上的投影示意图，如图3所示，左发射板310和右发射板320在水平面上的投影是不重合的。

由于减小了左发射板和右发射板的面积，因此左发射板310和右发射板320在水平面上的投影是不重合的，因此可以减少多线激光雷达的体积、重量和成本。

在本发明其他实施例中，左发射板和右发射板在水平面上的投影可以部分重合或者完全重合。

第三发射板组与第一发射板组的情况类似，也可以包括左发射板和右发射板，在水平面上的投影可以不重合、重合或部分重合，在此不再赘述。

图4所示为本发明实施例的第二激光发射板组的出射激光的光斑示意图，如图4所示，第二激光发射板组中的第二激光发射板是与水平面呈一定锐角放置的，使得每个第二激光发射板上的激光发射器发出的出射激光在垂直方向上是错开的，如图4所示，第二激光发射板410发射的出射激光为411、412、413和414，第二激光发射板420发射的出射激光为421、422、423和424，相当于进一步增加了单位长度上的出射激光的线束，提高了多线激光雷达的垂直分辨率。

本发明实施例中，第二激光发射板组发出的出射激光的光斑在垂直方向上是均匀分布的。在本发明其他实施例中，光斑或可以在垂直方向上是不均匀分布的。

图5所示为本发明实施例的出射激光的光斑示意图，如图5所示，第二激光发射板组对应的单位长度上的出射激光的光斑520是高于第一出射激光发射板组对应的光斑510和第三激光发射板组对应的光斑530，即第二激光发射板对应的垂直分辨率高于第一激光发射板组和第三激光发射板组对应的垂直分辨率。

图5中仅示出了部分光斑。

本发明实施例中，第一激光发射板组对应的光斑510在垂直方向上可以是不均匀分布的，或可以是均匀分布的，视需求可以调整。同理，第三激光发射板组对应的光斑530与510具有相同或相似的分布规律，在此不再赘述。

本发明实施例中，第二激光发射板组的视场范围是视场中部，第一激光发射板组、第三激光发射板组对应的视场范围是视场边缘，可见本发明实施例的多线激光雷达的激光线束可以实现疏-密-疏的排列，可以实现对视场范围中部的高分辨率扫描。通常视场范围的中部是包含有效信息、重点信息最多的区域，因此本发明实施例的多线激光雷达可以实现对重点区域的重点扫描。

本发明实施例包括本发明的多线激光雷达中，激光发射阵列包括第一激光发射板组、第二激光发射板组和第三激光发射板组，其中第一激光发射板组和第三激光发射板组中的激光发射板是交错排列的，可以提高多线激光雷达在单位长度上分布的激光线束，从而提高多线激光雷达的垂直分辨率。本发明实施例中的第二激光发射板组中的每一个第二激光发射板上包括多个激光发射器，且倾斜排列，相当于进一步增加了单位长度上的出射激光的线束，提高了多线激光雷达的垂直分辨率。本发明的激光发射阵列可以实现光斑的疏-密-疏的排列，因此可以实现对重点区域的重点扫描。

图6所示为本发明实施例的激光接收阵列的示意图，如图6所示，所述多线激光雷达还包括激光接收阵列，用于接收多路激光回波，所述多路激光回波为所述多路出射激光被目标物体反射后的激光；

所述激光接收阵列包括第一激光接收板组610、第二激光接收板组620和第三激光接收板组630，所述第一激光接收板组610与第二激光接收板组620相邻，所述第二激光接收板组620与第三激光接收板组630相邻；

所述第一激光接收板组610包括多个第一激光接收板6100，所述多个第一激光接收板6100在垂直方向上交错排列，每个第一激光接收板6100上包括一个激光接收器6101，

所述第二激光接收板组620包括多个第二激光接收板6200，每个第二激光接收板6200上包括多个激光接收器6201；

所述第三激光接收板组630包括多个第三激光接收板6300，所述多个第三激光接收板6300在垂直方向上交错排列，每个第三激光接收板6300上包括一个激光接收器6301；

所述第一激光接收板6100、第二激光接收板6200、第三激光接收板6300与水平面之间的夹角为锐角。

本发明实施例中个，一个所述第一激光接收板与一个所述第一激光发射板相对应；

一个所述第二激光接收板与一个所述第二激光发射板相对应；

一个所述第三激光接收板与一个所述第三激光发射板相对应。

本发明实施例中，一个所述激光发射器与一个所述激光接收器相对应。

参考图1、图6所示，第一激光发射板组110发出的出射激光，被反射后的激光回波由第一激光接收板组610接收，激光发射器1101发出的出射激光，被反射后的激光回波由激光接收器6101接收。

图7所示为本发明实施例的多线激光雷达的示意图，如图5所示，所述的多线激光雷达包括激光发射阵列710、激光接收阵列720，还包括：

发射端光学单元730，用于准直所述多路出射激光，所述发射端光学单元的焦平面与所述多个激光发射器的出光面重合；

接收端光学单元740，用于聚焦所述多路激光回波，所述接收端光学单元的焦平面与所述激光接收阵列的接收面重合；

其中，所述发射端光学单元的光轴和所述接收端光学单元的光轴平行。

本发明实施例中，所述多线激光雷达还包括发射端反射镜组750，设置于所述激光发射阵列710与所述发射端光学单元730之间，用于改变所述多路出射激光的方式，使所述出射激光由所述发射端光学单元730准直。

本发明实施例中，所述多线激光雷达还包括接收端反射镜组760，设置于所述接收端光学单元740与所述激光接收阵列720之间，用于改变由所述接收端光学单元740聚焦后的多路激光回波的方向，使所述多路激光回波由所述激光接收阵列接收720。

本发明实施例中，发射端反射镜组750包括第一反射镜751和第二反射镜752，所述多路出射激光由所述第一反射镜751反射后，由所述第二反射镜752反射；

所述接收端反射镜组760包括第三反射镜763和第四反射镜764，所述聚焦后的多路激光回波由所述第三反射镜763反射后，由所述第四反射镜764反射。

本发明实施例中，所述多线激光雷达还包括固定部770、旋转部780以及旋转机构790，所述固定部770和旋转部780之间通过旋转机构790连接，所述旋转部580绕着旋转轴转动，所述旋转轴垂直于水平面。

本发明实施例中，所述激光发射阵列710、激光接收阵列720、发射端光学单元730、接收端光学单元740、发射端反射镜组750和接收端反射镜组760设置于旋转部780的内部。

本发明实施例公开了一种多线激光雷达，激光发射阵列包括第一激光发射板组、第二激光发射板组和第三激光发射板组，其中第一激光发射板组和第三激光发射板组中的激光发射板是交错排列的，可以提高多线激光雷达在单位长度上分布的激光线束，从而提高多线激光雷达的垂直分辨率。本发明实施例中的第二激光发射板组中的每一个第二激光发射板上包括多个激光发射器，且倾斜排列，相当于进一步增加了单位长度上的出射激光的线束，提高了多线激光雷达的垂直分辨率。本发明的激光发射阵列可以实现光斑的疏-密-疏的排列，因此可以实现对重点区域的重点扫描。

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)

1.一种多线激光雷达，其特征在于，所述多线激光雷达包括：

激光发射阵列，用于发射多路出射激光；

所述激光发射阵列包括第一激光发射板组、第二激光发射板组和第三激光发射板组，所述第一激光发射板组与第二激光发射板组相邻，所述第二激光发射板组与第三激光发射板组相邻；

所述第一激光发射板组包括多个第一激光发射板，所述多个第一激光发射板在垂直方向上交错排列，每个第一激光发射板上包括一个激光发射器，

所述第二激光发射板组包括多个第二激光发射板，每个第二激光发射板上包括多个激光发射器；

所述第三激光发射板组包括多个第三激光发射板，所述多个第三激光发射板在垂直方向上交错排列，每个第三激光发射板上包括一个激光发射器；

所述第一激光发射板、第二激光发射板、第三激光发射板与水平面之间的夹角为锐角。

2.如权利要求1所述的多线激光雷达，其特征在于，所述多线激光雷达还包括激光接收阵列，用于接收多路激光回波，所述多路激光回波为所述多路出射激光被目标物体反射后的激光；

所述激光接收阵列包括第一激光接收板组、第二激光接收板组和第三激光接收板组，所述第一激光接收板组与第二激光接收板组相邻，所述第二激光接收板组与第三激光接收板组相邻；

所述第一激光接收板组包括多个第一激光接收板，所述多个第一激光接收板在垂直方向上交错排列，每个第一激光接收板上包括一个激光接收器，

所述第二激光接收板组包括多个第二激光接收板，每个第二激光接收板上包括多个激光接收器；

所述第三激光接收板组包括多个第三激光接收板，所述多个第三激光接收板在垂直方向上交错排列，每个第三激光接收板上包括一个激光接收器；

所述第一激光接收板、第二激光接收板、第三激光接收板与水平面之间的夹角为锐角。

3.如权利要求2所述的多线激光雷达，其特征在于，一个所述第一激光接收板与一个所述第一激光发射板相对应；

一个所述第二激光接收板与一个所述第二激光发射板相对应；

一个所述第三激光接收板与一个所述第三激光发射板相对应。

4.如权利要求2所述的多线激光雷达，其特征在于，一个所述激光发射器与一个所述激光接收器相对应。

5.如权利要求3或4所述的多线激光雷达，其特征在于，所述多线激光雷达还包括：

发射端光学单元，用于准直所述多路出射激光，所述发射端光学单元的焦平面与所述多个激光发射器的出光面重合；

接收端光学单元，用于聚焦所述多路激光回波，所述接收端光学单元的焦平面与所述激光接收阵列的接收面重合；

其中，所述发射端光学单元的光轴和所述接收端光学单元的光轴平行。

6.如权利要求5所述的多线激光雷达，其特征在于，所述多线激光雷达还包括发射端反射镜组，设置于所述激光发射阵列与所述发射端光学单元之间，用于改变所述多路出射激光的方式，使所述出射激光由所述发射端光学单元准直。

7.如权利要求6所述的多线激光雷达，其特征在于，所述多线激光雷达还包括接收端反射镜组，设置于所述接收端光学单元与所述激光接收阵列之间，用于改变由所述接收端光学单元聚焦后的多路激光回波的方向，使所述多路激光回波由所述激光接收阵列接收。

8.如权利要求7所述的多线激光雷达，其特征在于，发射端反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述多路出射激光由所述第一反射镜反射后，由所述第二反射镜反射；

所述接收端反射镜组包括第三反射镜和第四反射镜，所述聚焦后的多路激光回波由所述第三反射镜反射后，由所述第四反射镜反射。

9.如权利要求8所述的多线激光雷达，其特征在于，所述多线激光雷达还包括固定部、旋转部以及旋转机构，所述固定部和旋转部之间通过旋转机构连接，所述旋转部绕着旋转轴转动，所述旋转轴垂直于水平面。

10.如权利要求9所述的多线激光雷达，其特征在于，所述激光发射阵列、激光接收阵列、发射端光学单元、接收端光学单元、发射端反射镜组和接收端反射镜组设置于旋转部的内部。