CN109814090A - 一种主动探测传感器扫描控制方法及主动探测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动探测传感器扫描控制方法及主动探测传感器，方法包括：S1.根据绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系计算绝对坐标系中的预设的参考方向在传感器坐标系中的相对零点；S2.将所述相对零点设置为主动探测传感器的零点位置；S3.主动探测传感器调整扫描速度，使得在预设的时间扫描通过所述零点位置。本发明具有可调整的零点位置，通过将主动探测传感器的零点位置调整到绝对坐标系中的预设位置，从而防止各主动探测传感器之间发生“眼对眼”，保证主动探测传感器的安全，调整控制方便等优点。

Description

一种主动探测传感器扫描控制方法及主动探测传感器

技术领域

本发明涉及扫描设备技术领域，尤其涉及一种主动探测传感器扫描控制方法及主动探测传感器。

背景技术

近些年来，随着无人车行业越来越火热，激光雷达（特别是多线激光雷达）的使用量激增。激光雷达使用反射式激光传感器进行距离测量，其使用的激光在传播过程中受外界影响小，因此激光雷达能够检测的距离一般可达100m以上；同时，与传统雷达使用无线电波相比较，激光雷达使用的激光射线波长一般在600nm到1000nm之间，远远低于传统雷达所使用的波长，因此激光雷达在测量物体距离和表面形状上可达到更高的精准度，一般可以达到厘米级。但是，现有的激光雷达均采用固定的扫描零点， 360度全角度范围扫描，全角度范围输出，这种方式存在以下几个问题：1、在某些应用场景，如无人车上，需要安装多台激光雷达，如果每台激光雷达均采用相同的固定的扫描零点，为了防止激光雷达发生“眼对眼”的情况，扫描控制变得十分困难，“眼对眼”的情况难以避免。“眼对眼”即两台激光雷达互相对视，而使得激光雷达致盲，严重情况下甚至可能造成激光雷达的烧毁。2、激光雷达一般采用固定安装方式，即激光雷达的扫描零点在安装时即固定了，如果需要调整激光雷达的扫描零点，需要重新安装、调校激光雷达，过程复杂，不方便实施。3、当有两台或两台以上无人车近距离运行时，由于每台无人车上的传感器都有自己的设置参数，因此，更加难以对各台无人车上的传感器进行同步控制，难以防止传感器之间发生“眼对眼”现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种具有可调整的零点位置，通过将主动探测传感器的零点位置调整到绝对坐标系中的预设位置，从而防止各主动探测传感器之间发生“眼对眼”，保证主动探测传感器的安全，调整控制方便的主动探测传感器扫描控制方法及主动探测传感器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种主动探测传感器扫描控制方法，包括：

S1. 根据绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系计算绝对坐标系中的预设的参考方向在传感器坐标系中的相对零点；

S2. 将所述相对零点设置为主动探测传感器的零点位置；

S3. 主动探测传感器调整扫描速度，使得在预设的时间扫描通过所述零点位置。

进一步地，所述步骤S1的具体步骤包括：由外部设备确定绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并将绝对坐标系中的预设的参考方向换算成传感器坐标系中的相对零点，并将所述相对零点发送至主动探测传感器。

进一步地，所述步骤S1的具体步骤包括：主动探测传感器接收外部触发信号，由主动探测传感器确定绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并将绝对坐标系中的预设的参考方向换算成传感器坐标系中的相对零点。

进一步地，调整后的所述扫描速度根据主动探测传感器的当前扫描角度与所述零点位置之间的角度差，以及所述预设的时间长度计算确定。

进一步地，在所述步骤S3中，还包括当所述主动探测传感器在预设的时间扫描通过所述零点位置后：恢复预设扫描速度进行扫描探测，或者，继续保持以调整后的所述扫描速度进行扫描探测。

进一步地，所述主动探测传感器对通过扫描获得的扫描数据，判断所述扫描数据的扫描角度是否落入预设的输出角度范围，是则输出该扫描数据，否则不输出所述扫描数据。

进一步地，所述预设的输出角度范围为可调整的输出角度范围。

进一步地，连续不断的对主动探测传感器的扫描探测进行控制。

一种主动探测传感器，包括传感器本体和控制器；

所述传感器本体用于进行扫描获得扫描数据；

所述控制器用于将相对零点位置设置为主动探测传感器的零点位置，并调整所述传感器本体的扫描速度，使得所述传感器本体在预设的时间扫描通过所述零点位置。

进一步地，所述控制器还用于接收外部设备发送的相对零点位置。

进一步地，还包括方位传感器，所述方位传感器为所述控制器建立绝对坐标系；所述控制器还用于确定所述绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并计算绝对坐标系中的预设的参考方向在传感器坐标系中的相对零点。

进一步地，所述控制器根据主动探测传感器的当前扫描角度与所述零点位置之间的角度差，以及所述预设的时间长度计算确定调整后的所述扫描速度。

进一步地，在所述传感器本体在预设的时间扫描通过所述零点位置后：所述控制器还用于控制所述传感器本体恢复预设扫描速度进行扫描探测，或者，所述控制器还用于控制所述传感器本体继续保持以调整后的所述扫描速度进行扫描探测。

进一步地，所述控制器还用于对通过扫描获得的扫描数据进行判断，判断所述扫描数据的扫描角度是否落入预设的输出角度范围，是则输出该扫描数据，否则不输出所述扫描数据。

进一步地，所述预设的输出角度范围为可调整的输出角度范围。

进一步地，所述控制器还用于连续不断的对主动探测传感器的扫描探测进行控制。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过可调整的零点位置，并将零点位置调整为绝对坐标系中预设的绝对角度，并将主动探测传感器同步至该绝对角度，从而可以有效的防止主动探测传感器之间“眼对眼”情况的发生，保证主动探测传感器安全、正常的工作，控制简单、方便，易于实施。

2、本发明通过连续不断的对主动探测传感器进行扫描控制，可以保证主动探测传感器在动态运行过程中，都能有效的防止主动探测传感器之间“眼对眼”情况的发生。

附图说明

图1为本发明具体实施例的流程示意图。

图2为本发明具体实施例应用场景示意图。

图3为本发明具体实施例主动探测传感器结构示意图一。

图4为本发明具体实施例主动探测传感器结构示意图二。

图5为本发明具体实施例输出角度范围示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

本实施例中，主动探测传感器指采用扫描照射/探测工作方式传感器，包括但不限于可见光传感器、红外传感器、激光雷达、毫米波雷达、超声传感器等，也并不因此列举而限定保护范围。对于该类传感器，如激光雷达，如果发生“眼对眼”的情况，即一个激光雷达的发射信号直接照射另一个激光雷达的接收装置，严重时可能会造成激光雷达烧毁，永久性致盲而无法使用。而对于超声波雷达、毫米波雷达，发生“眼对眼”时，虽然不会造成设备的烧毁，但在“眼对眼”时，雷达设备无法正常输出正常被探测物体反射的回波信号，造成暂时性的致盲。特别是在无人车领域，无人车是通过各种传感器来感知路况，来控制无人车的运行。一旦发生传感器致盲，会严重危及到无人车的行车安全，带来十分严重的安全隐患。

如图1所示，本实施例的主动探测传感器扫描控制方法，包括：S1. 根据绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系计算绝对坐标系中的预设的参考方向在传感器坐标系中的相对零点；S2. 将相对零点设置为主动探测传感器的零点位置；S3. 主动探测传感器调整扫描速度，使得在预设的时间扫描通过零点位置。本实施例中，绝对坐标系为地磁场坐标系，以地磁北极为坐标系的零点方向。在本实施例中，参考方向是在绝对坐标系中的一个预设的角度，本实施例设置地磁北极为参考方向，也可以任意设置其它角度作为参考方向。

在本实施例中，对于相对零点的计算，可以分为两种处理策略：一是由外部设备计算后发送给主动探测传感器执行；二是由主动探测传感器自身进行计算并执行两种策略。第一种处理策略中，由外部设备确定绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并将绝对坐标系中的预设的参考方向换算成传感器坐标系中的相对零点，并将相对零点发送至主动探测传感器。外部设备中已标定了主动探测传感器的传感器坐标系，外部设备还设置有方位传感器，如磁罗盘，可以实时的确定绝对坐标系中的零点方向。如图2（a）中，两台无人车（1号车和2号车）均通过主动探测传感器来感知路况。以地磁北极为绝对坐标系的参考方向，以车头方向为主动探测传感器的传感系坐标系的零点方向。在任意时刻，都可以确定绝对坐标系的参考方向（地磁北极）和传感器坐标系的零点（0度）之间的夹角，如图2（a）中，可以计算得到1号车参考方向在传感器坐标系中的相对零的角度为90度，2号车参考方向在传感器坐标系中的相对零的角度为270度。同理，随着无人车的移动，2号无人车发生转向，如图2（b）和图2（c）中，同样可以计算确定参考方向在传感器坐标系中的相对零点的角度分别为225度和180度。第一种处理策略通过外部设备集中计算主动探测传感器的相对零点，当有多个主动探测传感器，且各主动探测传感器的传感器坐标的零点方向均一致时，外部处理设备只需要计算一次即可以确定各主动传感器的相对零点，从而减少运算量，提高运算效率。

当然，也可以采用第二种处理策略，主动探测传感器接收外部触发信号，由主动探测传感器确定绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并将绝对坐标系中的预设的参考方向换算成传感器坐标系中的相对零点。预设的参考方向可通过外部设备提供，也可以直接预先存储在主动探测传感器内。第二种处理策略中，主动探测传感器根据接收到的触发信号，通过主动探测传感器自身的方位传感器确定绝对坐标系，并将预设参考方向换算成传感器坐标系中的相对零点。第二种处理策略相对第一种处理策略为分散处理方式，对于有多个主动探测传感器，且主动探测传感器的传感器坐标的零点方向不一致时，由于各主动探测传感器只需要计算自身的相对零点，相对于第一种处理策略处理更加灵活，更适用。

在本实施例中，调整后的扫描速度根据主动探测传感器的当前扫描角度与零点位置之间的角度差，以及预设的时间长度计算确定。设在当前时刻，如图2（a）所示，对于1号车的主动探测传感器的扫描角度为315度，2号车的主动探测传感器的扫描角度为90度。设置预设的时间为1秒。此时触发主动探测传感器进行零点同步，同步到绝对坐标系中的参考方向（地磁北极N）。即通过步骤S1可计算得到1号车的相对零点为90度，2号车的相对零点为270度。再通过步骤S2设置1号车的零点位置为90度，设置2号车的零点位置为270度。此时，可以计算确定，1号车的主动探测传感器需要在预设的时间1秒到达时刻，扫描通过90度的位置，即需要在1秒内转动135度，因此，可以计算得出1号车的主动探测传感器的速度应该调整为135度/1秒=135度/秒。同理，可以确定2号车的主动探测传感器需要在预设的时间1秒到达时刻，扫描通过270度的位置，即需要在1秒内转动180度，因此，可以计算得出2号车的主动探测传感器的速度应该调整为180度/1秒=180度/秒。通过调整主动探测传感器的扫描速度，可以保证2台无人车的主动探测传感器在同步触发后的1秒，扫描角度都为绝对坐标系中的参考方向（地磁北极方向）。在本实施例中，连续不断的对主动探测传感器的扫描探测进行控制。本实施例通过采用同样的扫描控制时序，如采用GNSS系统（全球卫星定位系统）的1PPS信号脉冲，连续的对主动探测传感器进行扫描控制，即可保证主动探测传感器都同步运行，防止“眼对眼”的情况。在0时刻，图2（a）所示，1号车和2号车的主动探测传感器通过第1个1PPS信号，设置主动探测传感器的零点位置均为参考方向，在预设的时间点时，即1秒时，1号车和2号车的主动探测传感器同步扫描通过参考方向，即通过0时刻的第1个1PPS（1 Pulse Per Second，秒脉冲）信号，使得2台无人车上的主动探测传感器在第1秒时刻都同步扫描通过所设置的零点位置。此时，如果2台无人车本身没有转向，2台无人车的主动探测传感器恢复以相同的预设扫描速度进行扫描探测，就能实现2台无人车的主动探测传感器同步进行扫描，不会发生“眼对眼”。但是，当无人车发生转向时，如图2（b）所示，仅通过一次同步控制无法保证后续不会发生“眼对眼”，因此，在1秒时，通过第2个1PPS信号，进行再次同步，再次设置2台无人车的主动探测传感器的零点位置均为参考方向，在预设的时间点时，即2秒时，1号车和2号车的主动探测传感器同步扫描通过零点位置，即可实现2台无人车的主动探测传感器在1秒至2秒的时间段内，同步进行扫描。在此时间段内，1号车和2号车的主动探测传感器在绝对坐标系中均转动扫描了360度，但是由于1号车没有转向，1号车的主动探测传感器在传感器坐标系中也转动了360度，而2号车本身发生了转向，2号车的主动探测传感器在传感器坐标系中实际只转动了315度。同理，随着无人车的继续转向，如图2（c）所示，通过第3个1PPS信号进行同步，再次设置2台无人车的主动探测传感器的零点位置均为参考方向，在预设的时间点时，即3秒时，1号车和2号车的主动探测传感器同步扫描通过零点位置，即可实现2台无人车的主动探测传感器在2秒至3秒的时间段内，同步进行扫描。通过本实施例中的扫描控制方法，可以使得各无人车的主动探测传感器进行同步扫描，有效防止“眼对眼”的情况发生，可以很好的保护主动探测传感器不会被致盲、损毁。

在本实施例中，在步骤S3中，还包括当主动探测传感器在预设的时间扫描通过零点位置后：恢复预设扫描速度进行扫描探测。在对主动探测传感器通过步骤S3进行同步后，主动探测传感器再以预设扫描速度进行扫描，即可实现各主动探测传感器都以相同的速度扫描，保证各主动探测传感器扫描同步，不发生“眼对眼”情况。或者，主动探测传感器继续保持以调整后的扫描速度进行扫描探测。并重复执行本实施例方法的步骤S1至步骤S3，保证主动探测传感器不发生“眼对眼”情况。

在本实施例中，主动探测传感器对通过扫描获得的扫描数据，判断扫描数据的扫描角度是否落入预设的输出角度范围，是则输出该扫描数据，否则不输出扫描数据。预设的输出角度范围为可调整的输出角度范围。

如图5所示，通过主动探测传感器对目标1进行扫描探测，目标1位于主动探测传感器的315度至30度范围内，即只有当主动探测传感器的扫描角度大于315度，或者小于30度时，才能扫描探测到目标1，此时的扫描数据为有效数据；而扫描角度大于等于30度且小于等于315度时，扫描数据并不能扫描探测到目标1，此时的扫描数据为无效数据。因此，如果将整个扫描周期360度扫描范围内的全部扫描数据进行输出，输出数据中包括大量无无效数据，占用了输出带宽。通过本发明将输出角度范围设置为30度至315度，在输出扫描数据前判断扫描角度是否落入输出角度范围，是则输出扫描数据，否则不输出扫描数据，则可以大大的减少输出数据的数据量，降低输出数据对带宽的要求。

在本实施例中，当主动探测传感器本身与探测目标之间的相对位置发生变化时，如图5所示，目标1相对主动探测传感器的相对位置移动至目标1’， 目标1’位于主动探测传感器的0度至75度范围内，如虚线所示。此时，如果还采用移动之间的输出角度范围，则无法对目标1’进行完整扫描探测。因此，本实施例中采用可调整的输出角度范围，将输出角度范围调整为0度至75度。通过采用可调整的输出角度范围，可以保证主动探测传感器可以适用不同的应用场景，即能够减少输出数据量，又能够可对目标进行完整、有效的探测。

如图3所示，本实施例的主动探测传感器，包括传感器本体和控制器；传感器本体用于进行扫描获得扫描数据；控制器用于将相对零点位置设置为主动探测传感器的零点位置，并调整传感器本体的扫描速度，使得传感器本体在预设的时间扫描通过零点位置。

在本实施例中，根据本实施例上述控制方法中对于相对零的计算的两种处理策略，主动探测传感器同样也具有两种结构。对于第一种处理策略，控制器还用于接收外部设备发送的相对零点位置。对于第二处理策略：如图4所示，主动探测传感器还包括方位传感器，方位传感器为控制器建立绝对坐标系；控制器还用于确定绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并计算绝对坐标系中的预设的参考方向在传感器坐标系中的相对零点。

在本实施例中，控制器根据主动探测传感器的当前扫描角度与零点位置之间的角度差，以及预设的时间长度计算确定调整后的扫描速度。在传感器本体在预设的时间扫描通过零点位置后：控制器还用于控制传感器本体恢复预设扫描速度进行扫描探测，或者，控制器还用于控制传感器本体继续保持以调整后的扫描速度进行扫描探测。

在本实施例中，控制器还用于对通过扫描获得的扫描数据进行判断，判断扫描数据的扫描角度是否落入预设的输出角度范围，是则输出该扫描数据，否则不输出扫描数据。预设的输出角度范围为可调整的输出角度范围。控制器还用于连续不断的对主动探测传感器的扫描探测进行控制。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (16)

1.一种主动探测传感器扫描控制方法，其特征在于，包括：

S1. 根据绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系计算绝对坐标系中的预设的参考方向在传感器坐标系中的相对零点；

S2. 将所述相对零点设置为主动探测传感器的零点位置；

S3. 主动探测传感器调整扫描速度，使得在预设的时间扫描通过所述零点位置。

2.根据权利要求1所述的主动探测传感器扫描控制方法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤包括：由外部设备确定绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并将绝对坐标系中的预设的参考方向换算成传感器坐标系中的相对零点，并将所述相对零点发送至主动探测传感器。

3.根据要求1所述的主动探测传感器扫描控制方法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤包括：主动探测传感器接收外部触发信号，由主动探测传感器确定绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并将绝对坐标系中的预设的参考方向换算成传感器坐标系中的相对零点。

4.根据要求1至3任一项所述的主动探测传感器扫描控制方法，其特征在于：调整后的所述扫描速度根据主动探测传感器的当前扫描角度与所述零点位置之间的角度差，以及所述预设的时间长度计算确定。

5.根据权利要求4所述的主动探测传感器扫描控制方法，其特征在于：在所述步骤S3中，还包括当所述主动探测传感器在预设的时间扫描通过所述零点位置后：恢复预设扫描速度进行扫描探测，或者，继续保持以调整后的所述扫描速度进行扫描探测。

6.根据权利要求4所述的主动探测传感器扫描控制方法，其特征在于：所述主动探测传感器对通过扫描获得的扫描数据，判断所述扫描数据的扫描角度是否落入预设的输出角度范围，是则输出该扫描数据，否则不输出所述扫描数据。

7.根据权利要求6所述的主动探测传感器扫描控制方法，其特征在于：所述预设的输出角度范围为可调整的输出角度范围。

8.根据权利要求7所述的主动探测传感器扫描探测方法，其特征在于：连续不断的对主动探测传感器的扫描探测进行控制。

9.一种主动探测传感器，其特征在于：包括传感器本体和控制器；

所述传感器本体用于进行扫描获得扫描数据；

所述控制器用于将相对零点位置设置为主动探测传感器的零点位置，并调整所述传感器本体的扫描速度，使得所述传感器本体在预设的时间扫描通过所述零点位置。

10.根据权利要求9所述的主动探测传感器，其特征在于：所述控制器还用于接收外部设备发送的相对零点位置。

11.根据权利要求9所述的主动探测传感器，其特征在于：还包括方位传感器，所述方位传感器为所述控制器建立绝对坐标系；所述控制器还用于确定所述绝对坐标系与传感器坐标系之间的关系，并计算绝对坐标系中的预设的参考方向在传感器坐标系中的相对零点。

12.根据权利要求9至11任一项所述的主动探测传感器，其特征在于：所述控制器根据主动探测传感器的当前扫描角度与所述零点位置之间的角度差，以及所述预设的时间长度计算确定调整后的所述扫描速度。

13.根据权利要求12所述的主动探测传感器，其特征在于：在所述传感器本体在预设的时间扫描通过所述零点位置后：所述控制器还用于控制所述传感器本体恢复预设扫描速度进行扫描探测，或者，所述控制器还用于控制所述传感器本体继续保持以调整后的所述扫描速度进行扫描探测。

14.根据权利要求12所述的主动探测传感器，其特征在于：所述控制器还用于对通过扫描获得的扫描数据进行判断，判断所述扫描数据的扫描角度是否落入预设的输出角度范围，是则输出该扫描数据，否则不输出所述扫描数据。

15.根据权利要求14所述的主动探测传感器，其特征在于：所述预设的输出角度范围为可调整的输出角度范围。

16.根据权利要求15所述的主动探测传感器，其特征在于：所述控制器还用于：连续不断的对主动探测传感器的扫描探测进行控制。