CN110333496A - 多线激光雷达 - Google Patents
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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；其中，所述激光发射阵列包括至少两个激光发射板，所述每个激光发射板垂直于水平面，所述每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，所述激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列；所述激光接收阵列垂直于水平面，所述激光接收阵列包括至少两列激光接收器，每一列所述激光接收器与一个所述激光发射板相对应。本发明实施例能提高多线激光雷达的分辨率，降低成本。
Description
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；
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；
其中，所述激光发射阵列包括至少两个激光发射板，所述每个激光发射板垂直于水平面，所述每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，所述激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列；
所述激光接收阵列垂直于水平面，所述激光接收阵列包括至少两列激光接收器，每一列所述激光接收器与一个所述激光发射板相对应。
可选的，所述一列激光接收板与一个激光发射板相对应，包括：
所述一列激光接收器接收对应的一个所述激光发射板对应的激光回波。
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，所述激光发射板与相邻激光发射板之间的夹角不为零。
可选的，所述激光发射阵列的中轴线和激光接收阵列的中轴线平行。
可选的，所述多线激光雷达还包括包括固定部、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、发射端光学单元及接收端光学单元设置于旋转部的内部。
可选的，其特征在于，所述多线激光雷达还包括反射镜，设置于所述接收端光学单元与所述激光接收阵列之间，用于使所述接收端光学单元聚焦后的多路激光回波改变方向后，被所述激光接收阵列接收。
可选的，所述激光发射阵列的中轴线和所述激光接收阵列的中轴线垂直。
可选的，所述激光发射阵列、激光接收阵列、发射端光学单元、接收端光学单元和反射镜设置于旋转部的内部。
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；其中，所述激光发射阵列包括至少两个激光发射板，所述每个激光发射板垂直于水平面，所述每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，所述激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列；所述激光接收阵列垂直于水平面，所述激光接收阵列包括至少两列激光接收器，每一列所述激光接收器与一个所述激光发射板相对应。本发明实施例的多线激光雷达中，激光发射阵列包括至少两个激光发射板，每个激光发射板垂直于水平面，每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列，相当于增加了单位垂直长度上的出射激光，因此可以增加多线激光雷达的垂直分辨率。此外，本发明的多线激光雷达结构简单，体积小，成本低。
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多线激光雷达的俯视示意图；
图2所示为本发明实施例的激光发射阵列的示意图；
图3所示为本发明实施例的激光接收阵列的示意图；
图4所示为本发明实施例的多线激光雷达的俯视示意图；
图5所示为本发明实施例的多线激光雷达的俯视示意图。
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多线激光雷达的俯视示意图，如图1所示，所述多线激光雷达包括：
激光发射阵列110，用于发射多路出射激光；
激光接收阵列120，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；
其中，所述激光发射阵列110包括至少两个激光发射板，所述每个激光发射板垂直于水平面，所述每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，所述激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列；
所述激光接收阵列垂直于水平面，所述激光接收阵列包括至少两列激光接收器，每一列所述激光接收器与一个所述激光发射板相对应。
图2所示为本发明实施例的激光发射阵列的示意图，图2的观察角度是正视激光发射器的发光面。
如图2所示，激光发射阵列包括5个激光发射板，分别为111、112、113、114和115，每个激光发射板上包括多个激光发射器。将这些激光发射器横向投影至一个参考平面上，例如图2中的200，可以看到这些激光发射器是交错排列的。
激光发射器交错排列，使得激光发射器发出的出射激光交错排列，即相当于增加了单位垂直长度上的出射激光，可以增加多线激光雷达的垂直分辨率。
图1中，纸面即水平面，因此每个激光发射板是垂直于纸面的。
图1中的激光发射阵列包括5个激光发射板，分别为111、112、113、114和115(114和115在图1中未示出)，激光接收阵列也包括5列激光接收器，分别为121、122、123、124和125(122至125在图1中未示出)。
本发明实施例中，所述激光发射板与相邻激光发射板之间的夹角不为零，即本实施例中，多个激光发射板是不平行的，如图1所示，激光发射板112和激光发射板111之间的夹角不为零。
激光发射板相互之间不平行，可以使得激光发射板的出光面更加紧凑，可以减小后续的光学单元的体积，从而减小整个多线激光雷达的体积，减少成本。
本发明实施例中，所述一列激光接收板与一个激光发射板相对应，包括：
所述一列激光接收器接收对应的一个所述激光发射板对应的激光回波。
本发明实施例中，所述多线激光雷达还包括：
发射端光学单元130，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140，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。
在本发明实施例中，所述多线激光雷达还包括反射镜150，设置于所述接收端光学单元140与所述激光接收阵列120之间，用于使所述接收端光学单元140聚焦后的多路激光回波改变方向后，被所述激光接收阵列120接收。
由于反射镜150的存在，所述激光发射阵列110的中轴线和所述激光接收阵列120的中轴线垂直。
在图1所示的实施例中，激光发射板111发射的出射激光经过发射端光学单元130后出射，出射激光被目标物体反射后的激光回波通过接收端光学单元140后，被反射镜150反射，然后被激光接收阵列中的121接收。
同理，激光发射板112发射的出射激光最终会被激光接收阵列中的122接收，其他光路与上述光路相同，在此不再赘述。
由于反射镜150的存在，所述激光发射阵列110的中轴线和激光接收阵列120的中轴线垂直。
如果激光发射阵列包括奇数个激光发射板，则激光发射阵列的中轴线可以认为是中间的激光发射板，例如图1中的113；如果激光发射阵列包括偶数个激光发射板，则激光发射阵列的中轴线可以认为是中心的两个激光发射板之间的中线。
激光接收阵列120的中轴线可以认为是垂直于激光接收阵列所在的电路板的一条线，如图1中的虚线100。
实际应用中，激光接收阵列120可以是一个面阵接收器，或可以是多个激光接收器拼接而成的接收阵列。
图3所示为本发明实施例的激光接收阵列的示意图，图3的观察角度为正视激光接收阵列的激光接收面。图3所示的激光接收阵列是由多个激光接收器拼接而成的，多个激光接收器按列排列，每一列中有多个激光接收器。在本发明的实施例中，可以设置为每一列中，一个激光接收器接收对应的激光发射板中的一个激光发射器的激光回波。
本发明实施例中，如图1所示，所述多线激光雷达还包括包括固定部160、旋转部170以及旋转机构(图1中由于遮挡未示出旋转机构)，所述固定部160和旋转部170之间通过旋转机构连接，所述旋转部170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，固定部可以包括底盘和旋转轴。
本发明实施例中，所述激光发射阵列110、激光接收阵列120、发射端光学单元130、接收端光学单元140和反射镜150设置于旋转部170的内部。
由于旋转部170和旋转机构的存在，本发明实施例的多线激光雷达可以实现360度的测量。
本发明实施例的多线激光雷达中，激光发射阵列包括至少两个激光发射板，每个激光发射板垂直于水平面，每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列，相当于增加了单位垂直长度上的出射激光，因此可以增加多线激光雷达的垂直分辨率。此外，本发明的多线激光雷达结构简单，体积小，成本低。
本发明实施例还提供了第二种多线激光雷达的实施方法，如图4所示。
图4所示为本发明实施例的多线激光雷达的俯视示意图，图4所示的多线激光雷达包括激光发射阵列410、激光接收阵列420、发射端光学单元430、接收端光学单元440、固定部460、旋转部470以及旋转机构480。
其中，激光发射阵列410包括至少两个激光发射板，所述每个激光发射板垂直于水平面，所述每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，所述激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列；
激光接收阵列420垂直于水平面，所述激光接收阵列包括至少两列激光接收器，每一列所述激光接收器与一个所述激光发射板相对应。
本实施例中，激光发射阵列410中的激光发射板与相邻激光发射板之间的夹角不为零。
本实施例中，所述激光发射阵列410的中轴线和激光接收阵列420的中轴线平行。
本实施例中，所述固定部460和旋转部470之间通过旋转机构连接，所述旋转部470绕着旋转轴转动，所述旋转轴垂直于水平面。
本实施例中，激光发射阵列410、激光接收阵列420、发射端光学单元430及接收端光学单元440设置于旋转部470的内部。
本实施例中，与图1所示实施例的多线激光雷达具有相同名称的部件具有相同或相似的功能与结构，在此不再赘述。
本实施例中，多线激光雷达不包括反射镜，因此体积较轻，结构也相对简单，因此安装、维护较为容易。此外，本实施例同样可以提高多线激光雷达的分辨率。
本发明的另一个实施例如图5所示,图5所示为本发明实施例的多线激光雷达的俯视示意图，图4所示的多线激光雷达包括激光发射阵列510、激光接收阵列520、发射端光学单元530、接收端光学单元540、固定部560、旋转部570以及旋转机构。
其中，激光发射阵列510包括至少两个激光发射板，所述每个激光发射板垂直于水平面，所述每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，所述激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列；
激光接收阵列520垂直于水平面，所述激光接收阵列包括至少两列激光接收器，每一列所述激光接收器与一个所述激光发射板相对应。
本实施例中，激光发射阵列510中的激光发射板与相邻激光发射板之间平行。该光学系统称为远心光学系统。
本实施例中，所述激光发射阵列510的中轴线和激光接收阵列520的中轴线平行。
本实施例中，所述固定部560和旋转部570之间通过旋转机构连接，所述旋转部570绕着旋转轴转动，所述旋转轴垂直于水平面。
本实施例中，激光发射阵列510、激光接收阵列520、发射端光学单元530及接收端光学单元540设置于旋转部570的内部。
本实施例中，与图1、图4所示实施例的多线激光雷达具有相同名称的部件具有相同或相似的功能与结构，在此不再赘述。
本实施例中，多线激光雷达不包括反射镜，因此体积较轻，此外，本实施例可以提高多线激光雷达的分辨率。
本发明实施例还提供了第四种实施方式，该实施方式与图1所示实施方式相似，只是激光发射阵列中的激光发射板相互是平行。该实施方式的光学系统称为远心光学系统。
该实施方式的具体实现可参考上述几种实施方式，在此不再赘述。
本发明实施例公开了一种多线激光雷达，激光发射阵列包括至少两个激光发射板，每个激光发射板垂直于水平面，每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列，相当于增加了单位垂直长度上的出射激光，因此可以增加多线激光雷达的垂直分辨率。此外，本发明的多线激光雷达结构简单，体积小，成本低。
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；
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；
其中，所述激光发射阵列包括至少两个激光发射板，所述每个激光发射板垂直于水平面，所述每个激光发射板上包括至少两个激光发射器，所述激光发射阵列中的多个激光发射器在垂直方向上交错排列；
所述激光接收阵列垂直于水平面，所述激光接收阵列包括至少两列激光接收器，每一列所述激光接收器与一个所述激光发射板相对应。
2.如权利要求1所述的多线激光雷达，其特征在于，所述一列激光接收板与一个激光发射板相对应，包括：
所述一列激光接收器接收对应的一个所述激光发射板对应的激光回波。
3.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：
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。
4.如权利要求1所述的多线激光雷达，其特征在于，所述激光发射板与相邻激光发射板之间的夹角不为零。
5.如权利要求1至4任一项所述的多线激光雷达，其特征在于，所述激光发射阵列的中轴线和激光接收阵列的中轴线平行。
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。
7.如权利要求6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、发射端光学单元及接收端光学单元设置于旋转部的内部。
8.如权利要求1至4任一项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反射镜，设置于所述接收端光学单元与所述激光接收阵列之间，用于使所述接收端光学单元聚焦后的多路激光回波改变方向后，被所述激光接收阵列接收。
9.如权利要求8所述的多线激光雷达，其特征在于，所述激光发射阵列的中轴线和所述激光接收阵列的中轴线垂直。
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、接收端光学单元和反射镜设置于旋转部的内部。
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