CN110441756A - 数据传输装置及激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光雷达技术领域，公开了一种数据传输装置及激光雷达系统。该数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块,第一光模块设于所述旋转体，第二光模块设于所述中心轴，耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；第一光模块用于接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将第一数字信号转换为光信号；耦合光学系统包括环形透镜，环形透镜环绕中心轴设置，用于对第一光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将光信号传输至第二光模块；第二光模块用于将光信号转换为所述第一数字信号并输出至上位应用装置。通过上述方式，采用光作为数据传输媒介，能够提高数据传输效率。

Description

数据传输装置及激光雷达系统

技术领域

本发明实施例涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种数据传输装置及激光雷达系统。

背景技术

激光雷达（Light Dectection And Ranging，LiDAR）是一种用激光探测和测距的传感器。其通过向目标发射激光脉冲并测量返回脉冲的延迟和强度来测量目标的距离与反射率。激光雷达一般使用机械转动装置实现360度的空间扫描，每一对随着机械转动而连续发射、接收激光脉冲的装置称为一个激光雷达的扫描“线”。由于广泛应用于自动驾驶、智能感知等技术领域，激光雷达被要求更高的空间分辨率，从而要求具有更高的线数。

在激光雷达中，随机械转动装置旋转的部分称为雷达前端系统，探测到的激光脉冲经过雷达前端系统后被转换为点云数据，点云数据需要通过通信装置实现无线数据传输。

但是，在本申请发明人实现本申请的过程中，发现：目前的激光雷达使用基于电磁耦合的无线通信装置来实现上述的点云数据传输，但限于物理传输媒介的性质，基于电磁耦合的无线通信装置无法满足高线数的要求，从而数据传输效率较低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种数据传输装置及激光雷达系统，采用光作为数据传输媒介，能够提高数据传输效率。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种数据传输装置，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；

所述数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块, 所述第一光模块设于所述旋转体，所述第二光模块设于所述中心轴，所述耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；

所述第一光模块用于接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将所述第一数字信号转换为光信号；

所述耦合光学系统包括环形透镜，所述环形透镜环绕所述中心轴设置，用于对所述第一光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至所述第二光模块；

所述第二光模块用于将所述光信号转换为所述第一数字信号并输出至上位应用装置。

进一步的，所述第一光模块包括：

第一调制电路，用于将所述雷达前端装置输出的第一数字信号调制为所述光信号；

第一发射器，与所述第一调制电路连接，用于接收所述第一调制电路输出的所述光信号，并将所述光信号发射至所述耦合光学系统；

所述第二光模块包括：

第二接收器，用于接收所述耦合光学系统传输的所述光信号；

第二解调电路，与所述第二接收器连接，用于将所述第二接收器输出的所述光信号解调为所述第一数字信号并输出至所述上位应用装置。

进一步的，所述环形透镜偏心设置于所述中心轴上，

所述环形透镜，用于接收所述第一发射器发射的平行光信号，并将接收到的所述光信号进行汇聚并射向所述第二接收器。

进一步的，所述环形透镜设置于所述中心轴上，且所述环形透镜的光心位于所述中心轴上；

所述环形透镜，用于接收所述第一发射器发射的光信号，并将接收到的所述光信号进行匀光并射向所述第二接收器。

进一步的，所述第一发射器的数量为至少两个，至少两个所述第一发射器沿所述中心轴均匀设置。

进一步的，所述装置还包括第一通信端口和第二通信端口，所述第一通信端口分别连接所述第一调制电路和所述雷达前端装置，所述第二通信端口连接所述第二解调电路和所述上位应用装置。

进一步的，所述第二光模块还用于接收上位应用装置输出的第二数字信号，并将所述第二数字信号转换为光信号；所述耦合光学系统还用于对所述第二光模块输出的所述光信号进行调整，并将调整后的所述光信号传输至所述第一光模块；所述第一光模块还用于将所述耦合光学系统传输的光信号转换为所述第二数字信号并输出。

本发明实施例还提出了一种数据传输装置，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；

所述数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块, 所述第一光模块设于所述中心轴，所述第二光模块设于所述旋转体，所述耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；

所述第二光模块用于接收上位应用装置输出的第二数字信号，并将所述第二数字信号转换为光信号；

所述耦合光学系统包括环形透镜，所述环形透镜环绕所述中心轴设置，用于对所述第二光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至所述第一光模块；

所述第一光模块用于将所述光信号转换为所述第二数字信号并输出。

进一步的，所述第二光模块包括：

第二调制电路，用于将所述上位应用装置输出的第二数字信号调制为所述光信号；

第二发射器，与所述第二调制电路连接，用于接收所述第二调制电路输出的所述光信号，并将所述光信号发射至所述耦合光学系统；

所述第一光模块包括：

第一接收器，用于接收所述耦合光学系统传输的所述光信号；

第一解调电路，与所述第一接收器连接，用于将所述第一接收器输出的所述光信号解调为所述第二数字信号并输出至雷达前端装置。

本发明实施例还提出了一种激光雷达系统，包括：雷达前端装置、上位应用装置及上述所述的数据传输装置；

所述雷达前端装置用于接收目标物体反射的光信息，并将所述光信息转换为第一数字信号；

所述数据传输装置用于将所述第一数字信号传输给所述上位应用装置；

所述上位应用装置用于将控制信息转换为第二数字信号；

所述数据传输装置还用于将所述第二数字信号传输给所述雷达前端装置。

在本发明实施例中，通过第一光模块接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将第一数字信号转换为光信号，耦合光学系统通过设置环形透镜或者侧光光纤，对第一光模块输出的光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至第二光模块，第二光模块将光信号转换为第一数字信号并输出至上位应用装置进行处理。可以看出，本实施例通过采用光作为数据传输媒介进行数据的传输，由于光通信的通信容量大，抗电磁干扰和传输质量佳，从而能够提高数据传输效率。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制：

图1示出了本发明实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种数据传输装置的结构示意图；

图3示出了图2的第一光模块和第二光模块的结构示意图；

图4a至图4d示出了本发明实施例提供的轴外型设计的数据传输装置的结构示意图；

图5a至图5e示出了本发明实施例提供的轴上型设计的数据传输装置的结构示意图；

图6示出了本发明另一实施例提供的数据传输装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本发明实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图。如图1所示，该激光雷达系统100包括：数据传输装置10、雷达前端装置20和上位应用装置30。

其中，雷达前端装置20与数据传输装置10一端连接，数据传输装置10的另一端与上位应用装置30连接。雷达前端装置20用于接收目标物体反射的光信息，并将该光信息转换为第一数字信号，数据传输装置10用于将雷达前端装置20输出的第一数字信号传输至上位应用装置30，上位应用装置30用于接收该第一数字信号，并对该第一数字信号进行处理。通过以上方式，将雷达前端装置20探测到的目标物体的探测数据通过数据传输装置10传输到上位应用装置30进行处理，从而得到物体探测信息。

其中，雷达前端装置20用于接收目标物体反射的光信息，并将该光信息转换为第一数字信号，具体包括：雷达前端装置接收目标物体反射的光信息，将目标物体反射的光信息转换为电信号，并将该电信号转换为第一数字信号。该雷达前端装置20将该第一数字信号传输给数据传输装置10。

其中，上位应用装置30可以为任何类型的具有用户交互功能和运算能力的终端设备，例如，智能汽车终端、无人机终端或者其他可安装于智能汽车或无人机上的终端设备。

在一些实施例中，上位应用装置30还用于接收控制指令信息，并将接收到的控制指令信息转换为第二数字信号，数据传输装置10还用于将上位应用装置30输出的第二数字信号传输给雷达前端装置20，雷达前端装置20还用于接收该第二数字信号，并响应所述第二数字信号。通过以上方式，上位应用装置30将用户输入的控制指令通过数据传输装置10传输到雷达前端装置20，从而对雷达前端装置20进行控制。

其中，如图2所示，所述数据传输装置10包括第一光模块和第二光模块，其中第一光模块11与雷达前端装置20通信连接，第二光模块12与上位应用装置30通信连接。同时如图3所示，第一光模块和第二光模块都同时具有收发模组因此可以实现同时进行上行信号和下行信号同时传输，即同时传输雷达测距数据和控制数据。

以下实施例以传输下行信号为例进行说明：

图2示出了本发明实施例提供的一种数据传输装置的结构示意图。如图2所示，该数据传输装置10包括：第一光模块11、第二光模块12和耦合光学系统13。

其中，耦合光学系统13设于第一光模块11和第二光模块12之间。第一光模块11与雷达前端装置20通信连接，第二光模块12与上位应用装置30通信连接。第一光模块11用于接收雷达前端装置20输出的第一数字信号，并将该第一数字信号转换为光信号，耦合光学系统13用于将第一光模块11输出的光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至第二光模块12，第二光模块12用于将该光信号转换为第一数字信号并输出至上位应用装置30进行处理。

具体地，请一并参阅图3，第一光模块11包括：第一调制电路111和第一发射器112。其中，第一调制电路111一端与雷达前端装置20连接，另一端与第一发射器112连接。第二光模块12包括：第二接收器121和第二解调电路122。其中，第二解调电路122一端与第二接收器121连接，另一端与上位应用装置30连接。在本实施例中，第一调制电路111用于将雷达前端装置20输出的第一数字信号调制为光信号，第一发射器112用于接收第一调制电路111输出的光信号，并将该光信号发射至耦合光学系统13。耦合光学系统13将光信号传输至第二接收器121。第二接收器121用于接收耦合光学系统13传输的光信号，第二解调电路122用于将第二接收器121输出的光信号解调为第一数字信号，并输出至上位应用装置30，上位应用装置30对接收到的第一数字信号进行处理，得到测距数据。

其中，请再参阅图2，该装置10还包括：第一通信端口141和第二通信端口142。第一通信端口141分别连接第一光模块11和雷达前端装置20。具体地，第一通信端口141分别连接第一调制电路111和第一解调电路114，第二通信端口142分别连接第二解调电路122和第二调制电路123。第一通信端口141用于第一光模块11和雷达前端装置20之间的数据传输。第二通信端口142分别连接第二光模块12和上位应用装置30。第二通信端口142用于第二光模块12和上位应用装置30之间的数据传输。

本发明实施例中的数据传输装置10通过第一光模块11接收雷达前端装置20输出的第一数字信号，并将第一数字信号转换为光信号，耦合光学系统13将第一光模块11输出的光信号传输至第二光模块12，第二光模块12将光信号转换为第一数字信号并输出给上位应用装置30进行处理。可以看出，本实施例通过采用光作为数据传输媒介进行数据的传输，由于光通信的通信容量大，抗电磁干扰和传输质量佳，从而能够提高数据传输效率。

具体地，请一并参阅图4a至图5e，该数据传输装置10位于激光雷达系统100中，所述激光雷达系统100包括转子15、定子16和壳体17，转子15和定子16收容于壳体17内，转子15包括旋转体151，定子16包括中心轴161，转子15绕中心轴161旋转，定子16与壳体17固定连接。第一光模块11设于转子15，第二光模块12设于定子16。第一光模块11随转子15转动，第二光模块12、定子16与壳体17保持相对静止。

其中，如图4a所示，该数据传输装置10可以为轴外型设计，该设计中耦合光路不在中心轴上，并且，第一光模块11的第一发射器112和第二光模块12的第二接收器121的相对位置在装置10旋转时有显著变化。第一光模块11设于旋转体151，第二光模块12设于中心轴161。其中，可以理解的是，数据传输装置10还包括耦合光学系统13，其中，耦合光学系统13设置于第一光模块11和第二光模块12之间。耦合光学系统13用于通过光学器件形成耦合光路，将第一光模块11输出的光信号传输至所述第二光模块12。其中，可以理解的是，所述耦合光路可以为平行于中心轴的方向、垂直于中心轴的方向或分段式设置，在此不做限制。本说明书以图4a所示轴外型数据传输装置的耦合光路为例进行下述实施例的说明。

其中，可以理解的是，该数据传输装置10还包括第一通信端口141和第二通信端口142，所述第一通信端口141分别连接第一光模块11中的所述第一调制电路111和所述雷达前端装置20，所述第二通信端口142连接第二光模块12所述第二解调电路122和所述上位应用装置30。

在一些其他实施例中，该数据传输装置10的耦合光学系统13可以包括环形透镜181，其中，中心轴161穿过环形透镜181的空心部分，环形透镜181与第二光模块12相对静止。当旋转体151转动时，第一光模块11绕中心轴161转动，中心轴161、壳体17、第二光模块12和环形透镜181保持相对静止。环形透镜181用于接收第一光模块11的第一发射器112发射的光信号并对光信号进行调整，以使光信号进入第二光模块12，第二光模块12的第二接收器121用于接收调整后的光信号。

其中，环形透镜181的设置方式有多种。可选的，在一些其他实施例中，如图4b所示，环形透镜181偏心设置于中心轴161上。第一发射器112将光信号平行于环形透镜181的光轴A发射至环形透镜181，环形透镜181对光信号进行折射，并将光信号汇聚射向第二接收器121，从而使第二接收器121接收第一发射器112发射的光信号。其中，可以理解的是，第一发射器112可以通过在发射端设准直镜，以使光信号平行环形透镜181的光轴A出射。其中，可以理解的是，第二接收器121的接收端可以设于环形透镜181的像方焦平面处，当第二接收器121的接收端设于环形透镜181的像方焦点处时，第二接收器121的接收效率最大。在旋转过程中，第一发射器112发射的光信号永远聚焦在第二接收器121，从而保证了信号光束的能量。

可选的，在一些实施例中，如图4c所示，环形透镜181设置于所述中心轴上，其光心也位于中心轴161上。第一发射器112将光信号发射至环形透镜181，环形透镜181接收第一发射器112发射的光信号，并将接收到的光信号进行匀光后射向第二接收器121，从而被第二接收器121接收。可选地，图4c中的环形透镜181也可以用散射型匀光片代替。其中，可以理解的是，第一发射器112可以设于环形透镜181的物方焦点平面。当第一发射器112设于环形透镜181的物方焦点处时，光信号经过环形透镜181后平行出射，即环形透镜181对光信号起到匀光的作用。

其中，可以理解的是，为了避免第一发射器112发射的光线被中心轴161遮挡，最优的，第一发射器112的数量设置为至少两个，至少两个第一发射器112沿中心轴161均匀设置。在图4b和图4c，以第一发射器112的数量为两个为例，两个第一发射器112分别对称设于中心轴161的两侧，两个第一发射器112均用于发射光信号，且两个第一发射器112发射的光信号的内容相同，从而避免中心轴161遮挡而使得光信号中断。其中，在图4c中，两个第一发射器112发射的光信号经过环形透镜181后均平行出射但彼此相互不平行，因此两个第一发射器112发射的光信号经过环形透镜181后部分光束照射区彼此相互覆盖，可以理解的是，在一些可选的实施例中，可以将第二接收器121设于光束相互覆盖的区域，从而能够保证第二接收器121接收到的信号光束的能量，并减小发射光束被中心轴161遮挡的影响。

在另一些其他实施例中，环形透镜181可以省略。请参阅图4d，数据传输装置10的耦合光学系统13可以包括侧光光纤182。其中，侧光光纤182与第一发射器112相连，并且环绕中心轴161设置。该侧光光纤182用于将接收到的第一发射器112发射的光信号进行匀光，以使光信号进入第二接收器。可选的，在一些其他的实施例中，可以将弧形反射镜1821设于侧光光纤182远离第二接收器121的一侧，该弧形反射镜1821可以增加侧光光纤向接收方向的光强，从而保证第二接收器121接收到的信号光束的能量。其中，最优的第一发射器112的数量可以设置为至少两个，两个第一发射器112分别对称设于中心轴161的两侧，从而避免中心轴161遮挡而使得光信号中断。可选的，在一些实施例中，第二接收器也可以设置为多个，从而保证第二接收器接收到的信号光束的能量。

其中，可选的，如图4d所述的方案，也可以采用多个第一发射器112与多根侧光光纤连接，多根侧光光纤同时发射的设置，形成一个环带形的匀光发射面。

在上述实施方式中，通过在耦合光学系统中设置环形透镜或者侧光光纤，大大提高了光信号传输质量，提高了光信号接收端的接收效果，通过环形透镜，可以使光信号进行有效的会聚，使大部分的光信号能够照射到接收端；通过设置侧光光纤，提高了光信号的发散效果，能够使接收端在任何方向和位置都能接收到光信号，提升了光信号的传输效率。当然，在一些实施例中，所述光耦合系统可以包括0-N个光学面，所述N为自然数，当系统中包含多个第一发射器时，所述多个第一发射器均匀设置，发射相同的光学信号，可以达到较好的覆盖效果，第二接收器可以很好地接收到第一发射器发射的光学信号，此时，可以不用设置光耦合系统，可以直接通过第一光模块向第二光模块发送光信号进行数据的传输，结构更加简单。

其中，在另一些其他的实施例中，该数据传输装置10也可以为轴上型设计，该设计中耦合光路设置于中心轴上，并且，第一光模块11的发射面和第二光模块12的接收面的相对位置在装置10旋转时无显著变化。

请参阅图5a至图5e，转子15还包括轴承转子152，定子16还包括轴承定子162。轴承定子162和轴承转子152收容于壳体17内。

其中，在一些可选的实施例中，请参阅图5a所示的数据传输装置10，第一光模块11的第一发射器112与第一光纤相连，其中所述第一光纤的发射端1103固定设于轴承转子152上，第二光模块12的第二接收器121与第二光纤相连，其中所述第二光纤的接收端1203固定设于轴承定子162上。其中，所述耦合光学系统13设于轴承转子152和轴承定子162之间。第一光纤的发射端1103用于将第一光模块11的光信号射向第二光纤的接收端1203，以使光信号从第一光纤的发射端1103传输到第二光纤的接收端1203，从而被第二光模块12接收。

其中，可以理解的是，该数据传输装置10还包括第一通信接口141以及第二通信接口142。其中，第一通信接口141与第一光模块11和雷达前端装置20相连，用于第一光模块11与雷达前端装置20进行通信。第二通信端口与第二光模块和所述上位应用装置30相连，用于第二光模块12与上位应用装置30通信。

其中，在一些可选的实施例中，请参阅图5b所示的数据传输装置，第一光纤的发射端1103通过第一光纤连接器1104固定于轴承转子152上；第二光纤的接收端1203通过第二光纤连接器1204固定于轴承定子162上。第一光纤连接器1104发射的光信号按照其固有的角度传播一端距离后，光信号的一部分照射在第二光纤连接器1204上，从而被第二光模块12接收。

其中，在一些可选的实施例中，第一光纤连接器1104和第二光纤连接器1204之间的耦合光学系统13可以包括一系列光学面来辅助第一光纤和第二光纤之间的光路耦合，光学面的数量可取0-N。在一些实施例中，如图5c和图5d，该数据传输装置10的耦合光学系统13可以包括光学透镜组191。光学透镜组191用于使第一光纤的发射端1103发射的光信号耦合到第二光纤的接收端1203。通过在第一光纤的发射端1103和第二光纤的接收端1203之间设置光学面，从而增大第二光纤的接收端1203的光信号接收率。

可选地，在一些实施例中，如图5c所示，耦合光学系统13中的光学透镜组191可以为准直镜组192，准直镜组192用于将第一光纤的发射端1103发射的光信号变为准直光信号，并将准直光信号汇聚到第二光纤的接收端1203。具体地，准直镜组192包括两个准直镜，靠近第一光纤的发射端1103的准直镜用于将第一光纤的发射端1103发射的发散光信号变为准直光信号，远离第一光纤的发射端1103的准直镜用于将准直光信号汇聚到第二光纤的接收端1203。

可选地，在一些实施例中，如图5d所示，耦合光学系统13中的光学透镜组191还可以为球形透镜193，球形透镜193用于将第一光纤的发射端1103发射的光信号汇聚到第二光纤的接收端1203。

需要说明的是，第一发射器的数量和第一光纤的数量可以为多个，第二接收器和第二光纤的数量也可以为多个，只要使第二光纤的接收端1203能够接收到第一光纤的发射端1103发射的光信号即可。

在另一些可选的实施例中，请参阅图5e所示的数据传输装置，第一光模块11的第一发射器被固定在轴承转子上，光模块2的第二接收器被固定在轴承定子上。第一光模块和第二光模块的光束发射/接收面之间可以插入一系列光学面来辅助它们之间的光耦合，光学面的数量可以取0–N。从而提高第二光模块对于光信号的接收。

需要说明的是，该数据传输装置还可以同时进行上行信号的传输，在图4a所示的轴外型数据传输装置实施例中，若想使轴外方案中第一光模块11和第二光模块12同时进行上行数据和下行数据的传输，可以使第一光模块11的第一发射器112，和第二光模块12的第二发射器124错位放置，从而避免光路之间的影响。同时又因为光路是可逆的，所以可以同时共用同一耦合光学系统，实现下行信号和上行信号的传输。其中，可以理解的是，上述耦合光学系统如图4b、4c、4d所示。

可以理解的是，在图5a所示的轴上型数据传输装置实施例中，若想使轴上型方案中第一光膜块11和第二光膜块12同时进行上行数据和下行数据的传输，可以理解的是，该轴上型方案的数据传输装置还包括第三光纤和第四光纤。其中，第二发射器124与第三光纤相连，第一接收器113与第四光纤相连。其中，该第三光纤的发射端固定于轴承定子162上，第四光纤的接收端固定在轴承转子152上，第三光纤的发射端用于将第二光模块12的光信号射向第四光纤的接收端，以使上行数据转换的光信号从第三光纤的发射端传输到第四光纤的接收端，从而被第一光模块接收。其中，可以理解的是，为了保证光路不受干扰，可以使第一光纤的发射端与第三光纤的发射端错位布置。同时，由于光路是可逆的，所以耦合光学系统13可以如图5b、5c、5d所示。

可以理解的是，在图5e所示的数据传输装置，第一光模块固定在轴承转子上，第二光模块固定在轴承定子上。其中，可以理解的是，为了保证光路不受干扰，可以使第一光模块的第一发射器和第二光模块的第二发射器错位布置，同时，由于光路是可逆的，所以本实施例的耦合光学系统13同5e实施例的耦合光学系统相同。

本发明实施例中的数据传输装置10通过第一光模块11接收雷达前端装置20输出的第一数字信号，并将第一数字信号转换为光信号，耦合光学系统13将第一光模块11输出的光信号传输至第二光模块12，第二光模块12将光信号转换为第一数字信号并输出至上位应用装置30，可以看出，本实施例通过采用光作为数据传输媒介进行数据的传输，由于光通信的通信容量大，抗电磁干扰和传输质量佳，从而能够提高数据传输效率。

在一些实施例中，以仅传输上行数据为例：

请再参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的一种数据传输装置的结构示意图。如图2所示，该数据传输装置10包括：第一光模块11、第二光模块12和耦合光学系统13。

其中，耦合光学系统13设于第一光模块11和第二光模块12之间。第一光模块11与雷达前端装置20通信连接，第二光模块12与上位应用装置30通信连接。第二光模块12用于接收上位应用装置30输出的第二数字信号，并将第二数字信号转换为光信号；耦合光学系统13用于对第二光模块12输出的光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至第一光模块11；第一光模块11用于将光信号转换为第二数字信号并输出至雷达前端装置20进行处理。

具体地，请再参阅图3，第一光模块11还包括：第一接收器113和第一解调电路114。其中，第一解调电路114一端与第一接收器113连接，另一端与雷达前段装置20连接。第二光模块12还包括：第二调制电路123和第二发射器124。其中，第二调整电路123一端与上位应用装置30连接，另一端与第二发射器124连接。在本实施例中，第二调制电路123用于接收上位应用装置30发送的第二数字信号，并将该第二数字信号调制为光信号，第二发射器124用于将第二调制电路123输出的光信号发射至耦合光学系统13。耦合光学系统13将光信号传输至第一接收器113。第一接收器113用于接收耦合光学系统13传输的光信号，第一解调电路114用于将光信号解调为第二数字信号并输出至雷达前端装置20，雷达前端装置20对接收到的第二数字信号进行处理，得到来自上位应用装置30的控制指令信息。

其中，可以理解的是，所述数据传输装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括转子（15）和定子（16），所述第一光模块设于所述转子（15），所述第二光模块设于所述定子（16）。

其中，可以理解的是，具体的上行数据传输的实施方式包括轴外型（如图4a所示），轴上型（如图5a、5e所示）。

其中，由于光路的是可逆的，所示耦合光学系统的设置与传输下行数据的数据传输装置相同。即轴外型参阅图4b、图4c和图4d。轴上型参阅图5b、图5c和图5d，再此不在复述。

在一些可选的实施例中，可以理解的是，所述上行数据的传输和下行数据的传输可以选用同一套数据传输装置，如图6所示。可以理解的是，所述上行数据的传输和所述下行数据的传输也可以分别各采用一套数据传输装置。其中，可以理解的是，当上行数据的传输和下行数据的传输分别各采用一套数据传输装置时。两套数据传输装置可以相同，例如可以都采用轴上型方案，并且耦合光学系统也选用相同的方案。可选的，两套数据传输装置也可以不同。例如上行数据的传输选用轴外方案，下行信号的传输采用轴上方案。再例如，两套数据传输装置可以都采用轴外方案，但是选用不同的耦合光学系统。可以理解的是，当采用两套不同的数据传输装置时，可以更有效的避免上行和下行数据同时传输时的干扰。

本发明实施例还提供一种智能感应设备。该智能感应设备包括：激光雷达系统。

其中，本实施例中的激光雷达系统100与上述实施例中的激光雷达系统100的结构和功能均相同，对于激光雷达系统100的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

对于智能感应设备为能够探测周边物体的方位和距离，并且基于周边物体的方位和距离进行决策的设备，例如：智能机器人、智能汽车、智能飞机等等。

在本发明实施例中，通过智能感应设备中的激光雷达系统100实现通过第一光模块11接收雷达前端装置20输出的第一数字信号，并将第一数字信号转换为光信号，耦合光学系统13将第一光模块11输出的光信号传输至第二光模块12，第二光模块12将光信号转换为第一数字信号并输出至上位应用装置30进行处理。可以看出，本实施例通过采用光作为数据传输媒介进行数据的传输，由于光通信的通信容量大，抗电磁干扰和传输质量佳，从而能够提高数据传输效率。

需要注意的是，除非另有说明，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本实施新型实施例的描述中，技术术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实施新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种数据传输装置，其特征在于，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；

所述数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块, 所述第一光模块设于所述旋转体，所述第二光模块设于所述中心轴，所述耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；

所述第一光模块用于接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将所述第一数字信号转换为光信号；

所述耦合光学系统包括环形透镜，所述环形透镜环绕所述中心轴设置，用于对所述第一光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至所述第二光模块；

所述第二光模块用于将所述光信号转换为所述第一数字信号并输出至上位应用装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述第一光模块包括：

第一调制电路，用于将所述雷达前端装置输出的第一数字信号调制为所述光信号；

第一发射器，与所述第一调制电路连接，用于接收所述第一调制电路输出的所述光信号，并将所述光信号发射至所述耦合光学系统；

所述第二光模块包括：

第二接收器，用于接收所述耦合光学系统传输的所述光信号；

第二解调电路，与所述第二接收器连接，用于将所述第二接收器输出的所述光信号解调为所述第一数字信号并输出至所述上位应用装置。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述环形透镜偏心设置于所述中心轴上；

所述环形透镜，用于接收所述第一发射器发射的平行光信号，并将接收到的所述光信号进行汇聚并射向所述第二接收器。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述环形透镜设置于所述中心轴上，且所述环形透镜的光心位于所述中心轴上；

所述环形透镜，用于接收所述第一发射器发射的光信号，并将接收到的所述光信号进行匀光并射向所述第二接收器。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一发射器的数量为至少两个，至少两个所述第一发射器沿所述中心轴均匀设置。

6.根据权利要求2-5任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一通信端口和第二通信端口，所述第一通信端口分别连接所述第一调制电路和所述雷达前端装置，所述第二通信端口连接所述第二解调电路和所述上位应用装置。

7.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述第二光模块还用于接收上位应用装置输出的第二数字信号，并将所述第二数字信号转换为光信号；所述耦合光学系统还用于对所述第二光模块输出的所述光信号进行调整，并将调整后的所述光信号传输至所述第一光模块；所述第一光模块还用于将所述耦合光学系统传输的光信号转换为所述第二数字信号并输出。

8.一种数据传输装置，其特征在于，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；

所述数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块, 所述第一光模块设于所述中心轴，所述第二光模块设于所述旋转体，所述耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；

所述第二光模块用于接收上位应用装置输出的第二数字信号，并将所述第二数字信号转换为光信号；

所述耦合光学系统包括环形透镜，所述环形透镜环绕所述中心轴设置，用于对所述第二光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至所述第一光模块；

所述第一光模块用于将所述光信号转换为所述第二数字信号并输出。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述第二光模块包括：

第二调制电路，用于将所述上位应用装置输出的第二数字信号调制为所述光信号；

第二发射器，与所述第二调制电路连接，用于接收第二调制电路输出的所述光信号，并将所述光信号发射至所述耦合光学系统；

所述第一光模块包括：

第一接收器，用于接收所述耦合光学系统传输的所述光信号；

第一解调电路，与所述第一接收器连接，用于将所述第一接收器输出的所述光信号解调为所述第二数字信号并输出至雷达前端装置。

10.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：雷达前端装置、上位应用装置及权利要求1-9任一项所述的数据传输装置；

所述雷达前端装置用于接收目标物体反射的光信息，并将所述光信息转换为第一数字信号；

所述数据传输装置用于将所述第一数字信号传输给所述上位应用装置；

所述上位应用装置用于将控制信息转换为第二数字信号；

所述数据传输装置还用于将所述第二数字信号传输给所述雷达前端装置。