CN109188446B - 一种多线激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多线激光雷达,包括：转子，用于在所述激光雷达工作时旋转，所述转子的表面设置有多个发射窗口；多个激光器，用于发射激光，所述激光器设置在所述转子内部。通过在用于在激光雷达工作时旋转的转子的表面设置有多个发射窗口，设置在所述转子内部的多个激光器发射出的多激光束经多个发射窗口射出，多激光束更均匀地由多个发射窗口发射，从一个固定的位置来观察激光雷达，单位时间内所接收到的激光脉冲数将比仅使用一个发射窗口时大大减少，在保障人眼安全的情况下，激光单脉冲能量得以提升，以此激光雷达的测距性能得到提高，激光雷达测距更准确。

Description

一种多线激光雷达

技术领域

本发明属于雷达领域，具体涉及一种多线激光雷达。

背景技术

激光雷达作为一种高精度主动三维成像传感器，具有分辨率高、受环境干扰少的特点，在无人车、无人机等领域应用广泛。激光雷达通过测量发射光和从物体表面反射光之间的时间差来测量距离。

激光雷达通过测量光脉冲在空间中的飞行时间来计算距离，通常情况下旋转式激光雷达从光学窗口发射激光。激光雷达一边旋转，将一边朝不同垂直方向发射激光，从而获得立体距离信息。激光雷达的测距性能在很大程度上取决于激光脉冲的能量高低。同时，激光雷达需要符合激光产品安全标准IEC 60825-1所定义的Class 1等级，即人眼安全。人眼安全所对应的激光能量阈值与单位时间内人眼接收到的激光脉冲数有关，当单位时间内人眼接收到的激光脉冲数较多时，则激光单脉冲能量阈值相对较低。

然而，现有的旋转式激光雷达存在发光方向比较集中的特点，当激光雷达发射窗口旋转到观察者一侧时，多线的激光光束集中发射，从人眼接受到单位时间内激光脉冲数较多。在计算激光人眼安全脉冲阈值时，会得到一个较低的脉冲阈值，激光雷达的测距性能会受到较低的人眼安全阈值的限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种多线激光雷达，包括：

转子，用于在所述激光雷达工作时旋转，所述转子的表面设置有多个发射窗口；

多个激光器，用于发射激光，所述激光器设置在所述转子内部。

进一步地，多个所述发射窗口在所述转子的表面分层排布，所述转子表面包括至少两层发射窗口层。

进一步地，所述发射窗口层在同一水平面上按预设的规则设置有多个所述发射窗口。

进一步地，所述发射窗口层包括第一发射窗口层和第二发射窗口层，所述第一发射窗口层上设置的所述发射窗口的数量、与所述第二发射窗口层上设置的所述发射窗口的数量相同。

进一步地，同一所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面上均匀间隔设置，每层所述发射窗口层上设置有四个所述发射窗口。

进一步地，同一所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面上均匀间隔设置，两层所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面投影上均匀间隔设置。

进一步地，所述发射窗口层包括第一发射窗口层和第二发射窗口层，所述第一发射窗口层上设置有四个所述发射窗口，所述第二发射窗口层上设置有四个所述发射窗口，同一所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面上均匀间隔设置，两层所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面投影上均匀间隔设置。

进一步地，所述转子的表面为一柱面，所述发射窗口的形状设置为圆形。

进一步地，所述激光雷达还包括用于接收反射回来的激光的光电接收器，一个所述发射窗口对应的所述转子的内部设置有多个所述光电接收器。

本发明能够达到的有益效果：

通过在用于在激光雷达工作时旋转的转子的表面设置有多个发射窗口，设置在所述转子内部的多个激光器发射出的激光经多个发射窗口射出，激光源更均匀地由多个发射窗口发射，增加了在一固定位置观测到的激光发射时间间隔，在保障人眼安全的情况下，激光能量提升，以此激光雷达的测距性能得到提高，激光雷达测距更准确。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1是本说明书实施例提供的一种多线激光雷达转子的结构示意图；

图2是本说明书实施例提供的一种多线激光雷达转子的结构示意图；

图3是本说明书实施例提供的一种多线激光雷达转子的结构示意图；

图4是本说明书实施例提供的一种多线激光雷达转子的结构示意图；

图5是本说明书实施例提供的一种多线激光雷达转子的结构示意图；

图6是本说明书实施例提供的一种多线激光雷达转子的结构示意图。

以下对附图作补充说明：

10-转子；21-第一发射窗口层；22-第二发射窗口层；23-第三发射窗口层；30-发射窗口；40-激光光束。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书的方案，下面将结合实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实例。基于本说明书中的实施例，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他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

在本说明书的一个实施例中，如图1-6所示，一种多线激光雷达，包括：转子10，用于在所述激光雷达工作时旋转，所述转子10的表面设置有多个发射窗口30；多个激光器，用于发射激光，所述激光器设置在所述转子10内部。通过将激光雷达的发射窗口30设置多个，且在不同的实施例中错开分布，对应的优化激光器排布的位置，使得从固定位置观察到的单位时间内激光脉冲数较少，根据激光产品安全标准来计算，激光人眼安全阈值将会提高，激光的发射能量、测距性能也得到提高。

具体的，如图1所示，所述发射窗口层上的所述发射窗口30在同一水平面上均匀间隔设置。激光雷达具有多个发射窗口30，各个发射窗口30在同一水平面上，分别错开一定角度。当激光雷达工作时，转子10进行旋转，同时对应不同垂直方向的激光光束40将从不同的发射窗口30内交错发射出。从一个固定的位置来观察激光雷达，单位时间内所接收到的激光脉冲数将比仅使用一个发射窗口30时大大减少，则激光单脉冲能量阈值可得到提高，进而提高激光雷达的测距性能。

所述发射窗口在同一水平面上可以按预设的规则分布，可以均匀间隔分布、也可以不均匀间隔分布、也可以紧邻分布等。其中，发射窗口30可设置为4个，4个发射窗口30在同一水平面上，分别错开90度。激光光源会平均分布在4个发射窗口30后面，4个发射窗口30的设置保证了激光雷达在四个方向接续出射，不同垂直方向的激光束40激光脉冲发射时间间隔保持不变，这样在保证激光雷达测量频率不变的同时，提高激光单脉冲能量阈值,进而提高激光雷达的测距性能。4个发射窗口30不会过多的影响转子10表面及其内部的结构设置、布线安排等。所述转子10的表面为一柱面，所述发射窗口30的形状设置为圆形。圆形的发射窗口30便于设计加工和安装。当然，发射窗口30的数量也可以是其他，比如5个、7个等。

当然也可以如图2所示，所述发射窗口层上的所述发射窗口30在同一水平面投影上均匀间隔设置，并且所述发射窗口30在垂直高度上按预设的规则均匀间隔设置。由于发射窗口30在高度上的设置，垂直方向上激光光束被错开，在固定位置观察到的总的激光脉冲数量将减少，可进一步提高激光单脉冲能量阈值。

在一个可能的实施例中，如图3-6所示，一种多线激光雷达，包括：转子10，用于在所述激光雷达工作时旋转，所述转子10的表面设置有多个发射窗口30；多个激光器，用于发射激光，所述激光器设置在所述转子10 内部。多个所述发射窗口30在所述转子10的表面分层排布，所述转子10 表面包括至少两层发射窗口层。至少两层的发射窗口层既可以一体设置，也可以采用组装的方式固定设置。当激光雷达应用于无人驾驶领域时往往被设置在车辆的顶部，而部分路段会有对车辆高度的限制，采用限高杆等形式上的直接约束，或者通过法规约束。至少两层的发射窗口层采用组装的形式在测试、使用上都更方便灵活。同时，多层的设计可以在阈值满足要求的前提下，获得更高线数的激光雷达，并且减小激光雷达的径向尺寸。

具体的，如3所示，所述转子10表面包括两层发射窗口层。所述发射窗口层在同一水平面上可以按预设的规则设置有多个所述发射窗口，发射窗口可以均匀间隔分布、也可以不均匀间隔分布、也可以紧邻分布等。两层发射窗口层上设置的所述发射窗口的数量可以相同也可以不同。第一发射窗口层21上的所述发射窗口30都在在同一水平面上均匀间隔设置。进一步的，如图4所示，两层所述发射窗口层上的所述发射窗口30在同一水平面投影上均匀间隔设置。其中，第一发射窗口层21上设置4个发射窗口 30，4个发射窗口30在同一水平面上，分别错开90度。第二发射窗口层 22上设置4个发射窗口30，4个发射窗口30在同一水平面上，分别错开 90度。而两层发射窗口层相应的错开45度，保证在同一水平面投影上均匀间隔设置8个发射窗口30。所述转子10的表面为一柱面，所述发射窗口 30的形状设置为圆形。圆形的发射窗口30便于设计加工和安装。激光雷达的发射窗口30放置在不同垂直高度。各个发射窗口30在水平方向上仍然使用错开的排布方式，在激光雷达工作时，激光光束40从不同的发射窗口 30中交错发出，从同一位置观察，单位时间内接收到的激光脉冲数减少，则激光单脉冲能量阈值可得到提高。

当然也可以如图5所示，所述转子10表面包括两层发射窗口层。第一发射窗口层21上的所述发射窗口都在在同一水平面上均匀间隔设置。第二发射窗口层22上的所述发射窗口30在同一水平面投影上均匀间隔设置，并且所述发射窗口30在垂直高度上按预设的规则均匀间隔设置。

当然也可以如图6所示，所述转子10表面包括三层发射窗口层(第一发射窗口层21、第二发射窗口层22和第三发射窗口层23)。由于发射窗口30采用了多层的排布方式，垂直方向上激光光束被错开，在固定位置观察到的总的激光脉冲数量将减少。

在一个可能的实施例中，所述转子10的表面为一柱面，所述发射窗口 30的形状可以设置为长方形、正方形等，长方形、正方形等可以设置弧边。

在一个可能的实施例中，所述激光雷达还包括用于接收反射回来的激光的光电接收器，一个所述发射窗口30对应的所述转子10的内部设置有多个所述光电接收器。

通过在用于在激光雷达工作时旋转的转子10的表面设置有多个发射窗口30，设置在所述转子10内部的多个激光器发射出的多激光束由多个发射窗口30发射，从一个固定的位置来观察激光雷达，单位时间内所接收到的激光脉冲数将比仅使用一个发射窗口30时大大减少，在保障人眼安全的情况下，激光单脉冲能量得以提升，以此激光雷达的测距性能得到提高，激光雷达测距更准确。这样当激光雷达运用于无人驾驶领域时会更安全，使用者在感受驾驶体验时人身安全也能得到更可靠的保障。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种多线激光雷达，其特征在于，包括：

一个转子，用于在所述激光雷达工作时旋转，所述转子的表面设置有多个发射窗口，所述发射窗口沿所述转子的周向设置，所述发射窗口在同一水平面上或同一水平面投影上按预设的规则分布；

多个激光器，用于发射激光，所述激光器设置在所述转子内部，所述多个激光器发射的激光经所述多个发射窗口发射，以减小单位时间内从同一窗口射出的激光脉冲数量；

所述转子进行旋转，对应不同垂直方向的激光光束将从不同的所述发射窗口内交错发射出。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述转子表面包括至少两层发射窗口层，多个所述发射窗口在所述转子的表面分层排布。

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述发射窗口层包括第一发射窗口层和第二发射窗口层，所述第一发射窗口层上设置的所述发射窗口的数量、与所述第二发射窗口层上设置的所述发射窗口的数量相同。

4.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，同一所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面上均匀间隔设置，每层所述发射窗口层上设置有四个所述发射窗口。

5.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，同一所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面上均匀间隔设置，两层所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面投影上均匀间隔设置。

6.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述发射窗口层包括第一发射窗口层和第二发射窗口层，所述第一发射窗口层上设置有四个所述发射窗口，所述第二发射窗口层上设置有四个所述发射窗口，同一所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面上均匀间隔设置，两层所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面投影上均匀间隔设置。

7.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述转子的表面为一柱面，所述发射窗口的形状设置为圆形。

8.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括用于接收反射回来的激光的光电接收器，一个所述发射窗口对应的所述转子的内部设置有多个所述光电接收器。

9.一种多线激光雷达，其特征在于，包括：

一个转子，用于在所述激光雷达工作时旋转，所述转子的表面设置有多个发射窗口，所述发射窗口沿所述转子的周向设置，所述发射窗口在同一水平面上或同一水平面投影上按预设的规则分布；

多个激光器，用于发射激光，所述激光器设置在所述转子内部，所述多个激光器发射的激光经所述多个发射窗口发射，以减小单位时间内从同一窗口射出的激光脉冲数量；

多个光电接收器，用于接收反射回来的激光，所述光电接收器设置在所述转子内部，一个所述发射窗口对应的所述转子的内部设置有多个所述光电接收器；

其中，多个所述发射窗口在所述转子的表面分层排布，所述转子表面包括第一发射窗口层和第二发射窗口层，所述第一发射窗口层上设置有四个所述发射窗口，所述第二发射窗口层上设置有四个所述发射窗口，同一所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面上均匀间隔设置，两层所述发射窗口层上的所述发射窗口在同一水平面投影上均匀间隔设置；所述转子进行旋转，对应不同垂直方向的激光光束将从不同的所述发射窗口内交错发射出。

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