CN109828286B - 激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光雷达。本申请中的激光雷达包括：主轴、雷达转子和通信组件；主轴被设置为中空结构；通信组件包括第一通信模块及第二通信模块；第一通信模块与雷达转子相对固定设置；第二通信模块相对于主轴固定设置；第二通信模块的至少一部分被设置于主轴的内部。本申请中的方案可减小激光雷达的体积，提高器件集成度。

Description

激光雷达

技术领域

本申请涉及测距领域，特别涉及一种激光雷达。

背景技术

作为智能车环境感知硬件系统的重要一环，激光雷达(LIDAR)在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。在同轴转动条件下，雷达转子上的器件和其他固定器件之间的通信主要有以下途径：

1.利用滑环来实现同轴数据传输。如，机械旋转激光雷达中，滑环的定子连接着激光雷达的定子，在输入端把信号传到一个转动的电刷-滑环连接器，然后再把信号在连接器输出端输出。滑环的转子连接着激光雷达的转子；在转动时，电信号通过滑环上的信号通道传递。该方式的主要不足在于：利用滑环来实现同轴数据传输时，滑环不可避免存在磨损问题，容易摩擦发热，使用寿命短。

2.利用电磁感应线圈来实现同轴数据传输，该方式的主要不足在于：

利用电磁感应线圈来实现同轴数据传输时，线圈产生电磁辐射，对于电磁敏感的其他器件会有影响。

而且，若要实现多条数据线路传输时，需要考虑各线路间的电磁屏蔽问题，这将会导致信号传输较为复杂。

发明内容

本申请的目的在于提供一种激光雷达，可减小激光雷达的体积，提高器件集成度。

为解决上述技术问题，本申请的实施例公开了一种激光雷达，该激光雷达包括主轴、雷达转子和通信组件；

所述主轴被设置为中空结构；

所述通信组件包括第一通信模块及第二通信模块；

所述第一通信模块与所述雷达转子相对固定设置；

所述第二通信模块相对于所述主轴固定设置；

所述第二通信模块的至少一部分被设置于所述主轴的内部。

可选地，所述第二通信模块包括第二光纤，所述第二光纤的一部分设置于所述主轴的内部。

可选地，所述第一通信模块包括第一光纤，所述第一光纤的第一端远离所述主轴的上端部，所述第一光纤的第二端靠近所述主轴的上端部；并且所述第一光纤的第二端的端面与位于所述主轴的上端部处的所述第二光纤的第一端的端面相对设置。

可选地，所述第一光纤的第二端的端面的中心与所述第二光纤的第一端的端面的中心相连所构成的直线与所述主轴的中轴线平行。

可选地，所述第一光纤及第二光纤为双向传输光纤。

可选地，所述第二光纤位于所述主轴的内部的部分在纵向上与所述主轴的中轴线平行。

可选地，所述第一通信模块和第二通信模块为双向光学子系统通信模块。

可选地，所述通信组件还包括第一准直器和第二准直器；

所述第一准直器相对于所述雷达转子固定设置，并且所述第一准直器适于准直所述第一光纤所出射的光；

所述第二准直器固定设置在所述主轴内部并位于所述主轴的上端部，所述第二准直器适于准直所述第二光纤所出射的光。

可选地，所述通信组件包括至少一个光发射元件和至少一个光电传感元件；

所述至少一个光发射元件相对于所述雷达转子固定设置，并且与所述第一通信模块通信连接；

所述至少一个光电传感元件位于所述主轴内部，并且与所述第二通信模块通信连接。

可选地，所述通信组件包括至少两个光发射元件和至少两个光电传感元件；

所述至少两个光电传感元件中的至少一个光电传感元件相对于所述雷达转子固定设置，并且与所述第一通信模块通信连接；

所述至少两个光发射元件中的至少一个光发射元件位于所述主轴内部，并且与所述第二通信模块通信连接。

可选地，激光雷达还包括无线供电组件；

所述无线供电组件包括无线接收线圈和无线发射线圈；

所述无线发射线圈套在所述主轴的外周壁上并与所述主轴固定连接，所述无线接收线圈套在所述无线发射线圈的外侧并与所述雷达转子固定连接。

可选地，所述无线供电组件位于所述主轴的中部。

可选地，所述激光雷达还包括底座、测距组件和控制组件；

所述测距组件被固定设置在所述雷达转子上，所述控制组件和所述第二通信模块位于所述底座中；

所述第一通信模块用于接收所述测距组件的测距结果信息，所述第二通信模块用于从所述第一通信模块接收所述测距结果信息并将所述测距结果信息发送给所述控制组件。

本申请实施例包括，但不限于，如下效果：

通过将激光雷达的主轴设置为中空，并将通信组件的一部分设置在中空的主轴内部，能够减小激光雷达的体积，提高激光雷达的器件集成度。

进一步地，通过将无线供电组件设置在主轴上，能进一步节省主轴上的空间，提高空间利用率。

附图说明

图1根据本申请的一些实施例，示出了激光雷达的结构示意图；

图2根据本申请的一些实施例，示出了激光雷达的结构示意图；

图3根据本申请的一些实施例，示出了激光雷达的无线供电模块的结构示意图。

具体实施方式

本申请的说明性实施例包括但不限于一种激光雷达。

本申请将使用本领域技术人员通常采用的术语来描述说明性实施例的各个方面，以将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以使用所描述方面的部分来实践一些可替代实施例。出于解释的目的，为提供对说明性实施例的透彻理解，对具体的数字、材料和配置进行阐述。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有具体细节的情况下实现替代的实施例。在其他情况下，为了不对说明性实施例造成混淆，省略或简化了一些公知的特征。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施例作进一步地详细描述。

根据本申请的一些实施例公开了一种激光雷达。图1和图2是该激光雷达的结构示意图。具体地，如图1及图2所示，该激光雷达包括主轴1、雷达转子2、底座3、测距组件(未示出)和控制组件(未示出)、第一通信模块4(如虚线框所示)和第二通信模块5、第一光纤7和第二光纤6、第一准直器9和第二准直器8、无线发射线圈10、无线接收线圈11、电机定子12和电机转子13、同心转接头15、预紧螺母16、顶部轴承17和底部轴承18。其中：中空的主轴1固定在底座3上。并且，第一通信模块4和测距组件固定设置在雷达转子2上，控制组件和第二通信模块5设置在底座3中。电机定子12相对于主轴1固定设置，电机转子13能够在工作时驱动雷达转子2旋转，而与雷达转子2相对固定设置的部件也随着雷达转子2旋转。

第一通信模块4和第二通信模块5之间通过第一光纤7和第二光纤6传输光信息。其中，第一光纤7的第一端远离主轴1的上端部并与第一通信模块4连接(图2中只示出了第一光纤7的一部分，可以理解，在本申请中，第一光纤7的第一端是与第一通信模块4连接的，如图1所示)，第一准直器9适于准直第一光纤7所出射的光，第二准直器8适于准直第二光纤6所出射的光，并且第一光纤7的第二端的端面的中心在与第二光纤6的第一端的端面的中心位于主轴1的中轴线上，也即第一光纤7与第二光纤6的连线与主轴1的中轴线重合。另外，第二光纤6的第二端与第二通信模块5连接。

在具体实施中，第二光纤6的一部分位于主轴1的内部，并且该部分是笔直的，且与主轴1的中轴线平行。第一准直器9相对于雷达转子2固定设置，第二准直器8固定在主轴1上。第一通信模块4和第二通信模块5为双向光学子系统通信组件(BOSA，Bi-DirectionalOptical Sub-Assembly)。

可以理解，在本申请中，在实际产品中，第一光纤可以是第一通信模块自带的光纤，即与第一通信模块是集成为一体的，也即是第一通信模块的一部分，也可以是与第一通信模块可分割的组件，即通过特定的连接方式与第一通信模块连接。同样地，第二光纤可以是第二通信模块自带的光纤，即与第二通信模块是集成为一体的，也可以是与第二通信模块可分割的组件，即通过特定的连接方式与第二通信模块连接。在此不做限制。

此外，可以理解，在其他一些实施例中，第一光纤7的第二端的端面的中心与第二光纤6的第一端的端面的中心所在的直线也可以不是主轴1的中轴线，而是与主轴1的中轴线平行。

此外，可以理解，在本申请的其他一些实施例中，通过光纤传输第一和第二通信模块之间的光信息时，光纤的设置也不一定是第一光纤和第二光纤这种单根光纤，也可以是其他设置，例如，可以采用两根或者多根光纤传输光信号。

如图1、图2及图3所示，该激光雷达还包括无线供电组件，该无线供电组件包括无线接收线圈11和无线发射线圈10。无线接收线圈11相对于雷达转子2固定设置，无线发射线圈10固定设置在主轴1上，无线接收线圈11套在无线发射线圈10的外侧。在工作状态下，控制组件通过供电模块向无线发射线圈10供电，无线发射线圈10将电能通过绕其旋转的无线发射线圈11输出给测距组件。

图1和图2所示的激光雷达的工作过程如下：

第二通信模块5将控制组件产生的测距指令信息通过第一光纤7和第二光纤6发送给第一通信模块4，第一通信模4块将接收到的测距指令信息发送给测距组件，测距组件接收到测距指令信息后开始进行测距任务；

测距组件将执行测距任务产生的测距结果信息发送给第一通信模块4，第一通信模块4接收到测距结果信息后通过第一光纤7和第二光纤6发送给第二通信模块5，以供第二通信模块5将该测距结果信息发送给控制组件进行相应的分析。

可以理解，在本申请中，可以在单根光纤内实现光信息的上下行双向传输，而采用单根光纤的话，用上下两个准直器(即第一和第二准直器)便可对齐上下两个光纤，其中，第一准直器9随雷达转子旋转，第二准直器8与主轴1固定。如此，在第一准直器9随雷达转子旋转时，不会存在上下两个准直器不对齐的情况，从而可以提高通信的效率。

在本申请的一些实施例中，也可以通过在第一通信模块及第二通信模块侧各设置两根甚至多根光纤的方式来实现通信，其中至少一对光纤用于实现从第一通信模块至第二通信模块的通信，而另外至少一对光纤用于实现从第二通信模块至第一通信模块的通信，也即可以采用单向通信的光纤来实现本申请中的技术方案。另外，由于从第一通信模块至第二通信模块方向的通信量相对较大，在具体实施中，可以将用于实现自第一通信模块至第二通信模块通信的一对光纤与中轴的中心轴线重合设置。

此外，可以理解，在本申请的其他实施例中，也可以不将第一准直器9设置为随雷达转子旋转，而是相对于主轴1固定设置，如此，只要可以实现准直功能即可。

此外，可以理解，在本申请的实施例中，控制组件是指能够发送测距指令信息和对测距结果信息进行分析处理的处理组件，其具体实现方式可以是一个具有实体形状的物理实体。例如，是一块PCB电路板。

此外，可以理解，在本申请的其他一些实施例中，第一通信模块和第二通信模块之间也可以采用其他方式进行通信。例如，通过光发射元件和光电传感元件来传输第一和第二通信模块之间的光信息。例如，在一示例中，在主轴的上端部的附近设置有与第一通信模块通信连接的光发射元件A和光电传感元件B，在主轴内部靠近主轴下端部的位置设置有与第二通信模块通信连接的光电传感元件C和光发射元件D，其中，光发射元件A向光电传感元件C发送光信息，光发射元件D向光电传感元件B发送光信息。

在激光雷达工作时，第二通信模块将控制组件产生的测距指令信息通过光发射元件D发送，光发射元件D产生的光穿过主轴被光电传感元件B接收，光电传感元件B将接收到的光信息转换成电信号后发送给第一通信模块，第一通信模块将接收到的测距指令信息发送给测距组件，测距组件接收到测距指令信息后开始进行测距任务；

测距组件将执行测距任务产生的测距结果信息发送给第一通信模块，第一通信模块接收到测距结果信息后通过光发射元件A以光信息的形式发送给光电传感元件C，光电传感元件C将该光信息转换成电信号后发送给第二通信模块，以供第二通信模块将该测距结果信息发送给控制组件，控制组件在接收到该测距结果信息后进行相应的分析。

可以理解，此处的通信连接可以是通过导线连接，也可以是通过光纤等常用的信号传输介质进行连接，在此不做限制。光发射元件D和光电传感元件C的设置位置也可以是主轴的中上部，而不是靠近主轴的下端部。

此外，可以理解，在本申请的其他实施例中，采用光发射元件和光电传感元件传输光信号时，也可以采用其他设置方式。例如，设置一光发射元件位于主轴的上端部处，并设置一个相应的光电传感元件位于主轴的下端部处进行由第一通信模块到第二通信模块的光信息的下行传输。而对于由第二通信模块到第一通信模块的光信息的上行传输，可以采用本领域现有的其他通信技术进行传输，在此不做赘述。

或者，再例如，在另一些示例中，设置多个光发射元件位于主轴的上端部处，并设置多个相应的光电传感元件位于主轴的下端部处进行由第一通信模块到第二通信模块的光信息的下行传输。

可以理解，在本申请中，光发射元件可以是能够发光的任何器件，包括但不限于激光二极管、发光二极管、有机发光二极管、激光发射器等。光电传感元件是指能够进行光电信息互转的任何传感器，包括但不限于有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、雪崩二极管等。

在以下实施例中总结了进一步的本申请的技术方案：

实施例1.一种激光雷达，包括主轴、雷达转子和通信组件；

所述主轴被设置为中空结构；

所述通信组件包括第一通信模块及第二通信模块；

所述第一通信模块与所述雷达转子相对固定设置；

所述第二通信模块相对于所述主轴固定设置；

所述第二通信模块的至少一部分被设置于所述主轴的内部。

实施例2.根据实施例1所述的激光雷达，所述第二通信模块包括第二光纤，所述第二光纤的一部分设置于所述主轴的内部。

实施例3.根据实施例1或2所述的激光雷达，所述第一通信模块包括第一光纤，所述第一光纤的第一端远离所述主轴的上端部，所述第一光纤的第二端靠近所述主轴的上端部。并且所述第一光纤的第二端的端面与位于所述主轴的上端部处的所述第二光纤的第一端的端面相对设置。

实施例4.根据实施例1至3中任一项实施例所述的激光雷达，所述第一光纤的第二端的端面的中心与所述第二光纤的第一端的端面的中心相连所构成的直线与所述主轴的中轴线平行。

实施例5.根据实施例1至4中任一项实施例所述的激光雷达，所述第一光纤及第二光纤为双向传输光纤。

实施例6.根据实施例1至5中任一项所述的激光雷达，所述第二光纤位于所述主轴的内部的部分在纵向上与所述主轴的中轴线平行。

实施例7.根据实施例1至6中任一项所述的激光雷达，所述第一通信模块和第二通信模块为双向光学子系统通信模块。

实施例8.根据实施例1至7中任一项所述的激光雷达，所述通信组件还包括第一准直器和第二准直器；

所述第一准直器相对于所述雷达转子固定设置，并且所述第一准直器适于准直所述第一光纤所出射的光；

所述第二准直器固定设置在所述主轴内部并位于所述主轴的上端部，所述第二准直器适于准直所述第二光纤所出射的光。

实施例9.根据实施例1所述的激光雷达，所述通信组件包括至少一个光发射元件和至少一个光电传感元件；

所述至少一个光发射元件相对于所述雷达转子固定设置，并且与所述第一通信模块通信连接；

所述至少一个光电传感元件位于所述主轴内部，并且与所述第二通信模块通信连接。

实施例10.根据实施例9所述的激光雷达，所述通信组件包括至少两个光发射元件和至少两个光电传感元件；

所述至少两个光电传感元件中的至少一个光电传感元件相对于所述雷达转子固定设置，并且与所述第一通信模块通信连接；

所述至少两个光发射元件中的至少一个光发射元件位于所述主轴内部，并且与所述第二通信模块通信连接。

实施例11.根据实施例1至10中任一项所述的激光雷达，还包括无线供电组件；

所述无线供电组件包括无线接收线圈和无线发射线圈；

所述无线发射线圈套在所述主轴的外周壁上并与所述主轴固定连接，所述无线接收线圈套在所述无线发射线圈的外侧并与所述雷达转子固定连接。

实施例12.根据实施例1至11中任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述无线供电组件位于所述主轴的中部。

13.根据实施例1至12中任一项所述的激光雷达，其特征在于，还包括底座、测距组件和控制组件；

所述测距组件被固定设置在所述雷达转子上，所述控制组件和所述第二通信模块位于所述底座中；

所述第一通信模块用于接收所述测距组件的测距结果信息，所述第二通信模块用于从所述第一通信模块接收所述测距结果信息并将所述测距结果信息发送给所述控制组件。

在附图中，可以以特定布置和/或顺序示出一些结构或方法特征。然而，应该理解，可能不需要这样的特定布置和/或排序。而是，在一些实施例中，这些特征可以以不同于说明性附图中所示的方式和/或顺序来布置。另外，在特定图中包括结构或方法特征并不意味着暗示在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中，可以不包括这些特征或者可以与其他特征组合。

需要说明的是，在本专利的示例和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本申请的某些优选实施例，已经对本申请进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (9)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括主轴、雷达转子和通信组件；

所述主轴被设置为中空结构；

所述通信组件包括第一通信模块及第二通信模块；

所述第一通信模块与所述雷达转子相对固定设置；

所述第二通信模块相对于所述主轴固定设置；

所述第二通信模块的至少一部分被设置于所述主轴的内部；

其中，所述第二通信模块包括第二光纤，所述第二光纤的一部分设置于所述主轴的内部；所述第一通信模块包括第一光纤，所述第一光纤的第一端远离所述主轴的上端部，所述第一光纤的第二端靠近所述主轴的上端部；并且所述第一光纤的第二端的端面与位于所述主轴的上端部处的所述第二光纤的第一端的端面相对设置；

其中，所述激光雷达还包括底座。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一光纤的第二端的端面的中心与所述第二光纤的第一端的端面的中心相连所构成的直线与所述主轴的中轴线平行。

3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一光纤及第二光纤为双向传输光纤。

4.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第二光纤位于所述主轴的内部的部分在纵向上与所述主轴的中轴线平行。

5.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一通信模块和第二通信模块为双向光学子系统通信模块。

6.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述通信组件还包括第一准直器和第二准直器；

所述第一准直器相对于所述雷达转子固定设置，并且所述第一准直器适于准直所述第一光纤所出射的光；

所述第二准直器固定设置在所述主轴内部并位于所述主轴的上端部，所述第二准直器适于准直所述第二光纤所出射的光。

7.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括无线供电组件；

所述无线供电组件包括无线接收线圈和无线发射线圈；

所述无线发射线圈套在所述主轴的外周壁上并与所述主轴固定连接，所述无线接收线圈套在所述无线发射线圈的外侧并与所述雷达转子固定连接。

8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，所述无线供电组件位于所述主轴的中部。

9.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括测距组件和控制组件；

所述测距组件被固定设置在所述雷达转子上，所述控制组件和所述第二通信模块位于所述底座中；

所述第一通信模块用于接收所述测距组件的测距结果信息，所述第二通信模块用于从所述第一通信模块接收所述测距结果信息并将所述测距结果信息发送给所述控制组件。

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