CN110554398A - 一种激光雷达及探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光雷达探测技术，具体涉及一种激光雷达、一种基于激光雷达的探测方法，以及一种计算机可读介质。本发明提供的上述激光雷达，包括：至少两个激光发射单元，用于向待扫描曲面发射沿至少两个发散方向发散的至少两束扁平激光；激光接收单元，用于从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光；以及控制模块，配置用于根据所述反射激光的接收时间计算所述相交点到激光雷达的距离。本发明能够降低激光雷达的制造成本，并降低激光雷达的探测误差。

Description

一种激光雷达及探测方法

技术领域

本发明涉及激光雷达探测技术，具体涉及一种激光雷达、一种基于激光雷达的探测方法，以及一种计算机可读介质。

背景技术

激光雷达是一种通过发射激光束来探测目标位置、速度等特征量的雷达系统，具有极高的探测精度和反馈速度，被广泛应用于虚拟现实（Virtual reality，VR）技术、增强现实（Augmented reality，AR）技术、智慧交通、海洋探索、渔业资源监测，以及3D打印等领域。

激光雷达可以先向待测目标发射激光束作为探测信号，然后将从待测目标反射回来的目标回波信号与发射信号进行比较。通过对比较结果进行适当的处理，就可获得待测目标的相关信息，例如：目标距离、方位、高度、速度、姿态，甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。

现有的激光雷达通常由激光发射器、光学接收器和信息处理系统等部件组成。激光发射器可以将电脉冲转换成光脉冲发射出去。光学接收器可以把从待测目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，并发送到信息处理系统进行数据处理，从而获取待测目标的相关信息，并通过显示器进行显示。

为了获取待测目标的相关信息，现有的激光雷达通常采用激光发射阵列和与之垂直的激光接收阵列来构建待测目标的3D模型。

上述激光接收阵列需要由大量的激光接收单元构建而成，从而导致激光雷达的制造成本高昂。此外，受限于激光接收单元的一致性差异及其在激光雷达中的布线差异，大量激光接收单元发送到激光雷达处理器的接收信号将不可避免的带有时间延迟差异，从而造成待测目标相关信息的探测误差。

因此，为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种激光雷达探测技术，用于降低激光雷达的制造成本，同时降低激光雷达的探测误差。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种激光雷达、一种基于激光雷达的探测方法，以及一种计算机可读介质，用于降低激光雷达的制造成本，同时降低激光雷达的探测误差。

本发明提供的上述激光雷达，包括：

至少两个激光发射单元，用于向待扫描曲面发射沿至少两个发散方向发散的至少两束扁平激光；

激光接收单元，用于从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光；以及

控制模块，配置用于根据所述反射激光的接收时间计算所述相交点到激光雷达的距离。

优选地，在本发明提供的上述激光雷达中，可以包括由所述至少两个激光发射单元构成的至少两个激光发射阵列；

所述控制模块可以进一步配置用于：控制所述至少两个激光发射阵列向所述待扫描曲面依次发射沿所述至少两个发散方向的垂直方向排列的多束扁平激光；控制所述激光接收单元从所述待扫描曲面依次接收同时发射的至少两束扁平激光的相交点处的反射激光；以及根据各反射激光的接收时间计算各相交点到激光雷达的距离。

优选地，在本发明提供的上述激光雷达中，所述控制模块还可以配置用于：根据形成一相交点的至少两束扁平激光对应的至少两个激光发射单元，确定所述相交点在所述待扫描曲面的位置。

优选地，在本发明提供的上述激光雷达中，所述控制模块还可以配置用于：根据各相交点到激光雷达的距离和各相交点在所述待扫描曲面的位置，模拟所述待扫描曲面。

可选地，在本发明提供的上述激光雷达中，所述激光接收单元的接收阈值可以配置为至少两束扁平激光的叠加光强。

优选地，在本发明提供的上述激光雷达中，所述激光接收单元的接收阈值可以配置为同时发射的沿至少两个发散方向发散的扁平激光叠加的光强。

可选地，在本发明提供的上述激光雷达中，所述激光发射单元可以包括发射器和一维发散透镜，所述发射器可以用于发射激光光束，所述一维发散透镜可以用于将所述激光光束发散为沿一个发散方向发散的扁平激光，并将所述扁平激光发射到所述待扫描曲面。

可选地，在本发明提供的上述激光雷达中，所述激光接收单元可以包括接收器和会聚透镜；

所述接收器可以设于所述会聚透镜的焦点处，用于从所述待扫描曲面接收任一相交点处的反射激光。

优选地，在本发明提供的上述激光雷达中，所述激光接收单元可以包括面阵光电探测器和微会聚透镜阵列，其中，所述面阵光电探测器可以包括多个所述接收器，所述微会聚透镜阵列可以包括多个微型会聚透镜。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种基于激光雷达的探测方法。

本发明提供的上述基于激光雷达的探测方法，包括步骤：

向待扫描曲面发射沿至少两个发散方向发散的至少两束扁平激光；

从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光；以及

根据所述反射激光的接收时间计算所述相交点到激光雷达的距离。

优选地，在本发明提供的上述基于激光雷达的探测方法中，所述向待扫描曲面发射沿至少两个发散方向发散的至少两束扁平激光，可以进一步包括步骤：向待扫描曲面依次发射沿至少两个发散方向的垂直方向排列的多束扁平激光；

所述从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光，可以进一步包括步骤：从所述待扫描曲面依次接收同时发射的至少两束扁平激光的相交点处的反射激光；

所述根据所述反射激光的接收时间计算所述相交点到激光雷达的距离，可以进一步包括步骤：根据各反射激光的接收时间计算各相交点到激光雷达的距离。

优选地，在本发明提供的上述基于激光雷达的探测方法中，还可以包括步骤：根据形成一相交点的至少两束扁平激光对应的至少两个激光发射单元，确定所述相交点在所述待扫描曲面的位置。

优选地，在本发明提供的上述基于激光雷达的探测方法中，还可以包括步骤：根据各相交点到激光雷达的距离和各相交点在所述待扫描曲面的位置，模拟所述待扫描曲面。

可选地，在本发明提供的上述基于激光雷达的探测方法中，所述从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光，可以进一步包括步骤：仅接收光强不小于接收阈值的反射激光，其中，所述接收阈值配置为同时发射的沿至少两个发散方向发散的扁平激光的叠加光强。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读介质。

本发明提供的上述计算机可读介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令在由处理器执行时，可以实施上述任意一种基于激光雷达的探测方法。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一方面提供的激光雷达的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例提供的待扫描曲面上激光的示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例提供的激光雷达的结构示意图。

图4A示出了根据本发明的一个实施例提供的待扫描曲面上激光的示意图。

图4B示出了根据本发明的一个实施例提供的待扫描曲面上激光的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例提供的激光雷达的结构示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例提供的待扫描曲面上激光的示意图。

图7示出了根据本发明的另一方面提供的基于激光雷达的探测方法的流程示意图。

附图标记

11 第一激光发射阵列；

11 1 第一激光发射单元；

12 第二激光发射阵列；

12 1 第二激光发射单元；

13 激光接收单元；

14 控制模块；

21、211、212 第一扁平激光；

22 、221 第二扁平激光；

23 、231、232 相交点；

51 激光发射阵列；

52、53 激光发射阵列；

61-64 相交点；

701-703 基于激光雷达的探测方法的步骤。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

激光雷达具有极高的探测精度和反馈速度，被广泛应用于虚拟现实（Virtualreality，VR）技术、增强现实（Augmented reality，AR）技术、智慧交通、海洋探索、渔业资源监测，以及3D打印等领域。

尤其在机器人领域，激光雷达可以帮助系统识别目标，从而实现自主定位导航。在自动/辅助驾驶领域，激光雷达可以帮助汽车自主感知道路环境，从而自动规划行车路线，并控制车辆到达预定的目标。在无人机领域，激光雷达可以帮助无人机进行障碍物规避。在AR/VR领域，激光雷达可以帮助精准定位三维空间位置。

然而，现有的激光雷达需要由大量的激光接收单元构建而成，从而导致激光雷达的制造成本高昂。此外，受限于激光接收单元的一致性差异及其在激光雷达中的布线差异，大量激光接收单元发送到激光雷达处理器的接收信号将不可避免的带有时间延迟差异，从而造成待测目标相关信息的探测误差。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种激光雷达的实施例、一种基于激光雷达的探测方法的实施例，以及一种计算机可读介质的实施例，用于降低激光雷达的制造成本，同时降低激光雷达的探测误差。

请参考图1，图1示出了根据本发明的一方面提供的激光雷达的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的上述激光雷达可以包括两个激光发射单元111-121、激光接收单元13，以及控制模块14。

上述两个激光发射单元111-121可以具体包括第一激光发射单元111，以及第二激光发射单元121。第一激光发射单元111可以用于向待扫描曲面发射沿竖直方向发散的第一扁平激光。第二激光发射单元121可以用于向待扫描曲面发射沿水平方向发散的第二扁平激光。

在一个实施例中，激光发射单元111-121可以进一步包括发射器和一维发散透镜。上述发射器可以用于发射激光光束，该激光光束可以在垂直的被照射面上形成一个细小的激光光斑。上述一维发散透镜可以用于将上述激光光束发散为沿一个发散方向发散的扁平激光，该扁平激光可以在垂直的被照射面上形成一条激光光线。

具体来说，第一激光发射单元111的一维发散透镜可以将发射器发出的激光光束发散为沿竖直方向发散的扁平激光，并将发散获得的扁平激光发射到待扫描曲面，从而在待扫描曲面形成一条沿竖直方向延伸的激光光线。

第二激光发射单元121的一维发散透镜可以将发射器发出的激光光束发散为沿水平方向发散的扁平激光，并将发散获得的扁平激光发射到待扫描曲面，从而在待扫描曲面形成一条沿水平方向延伸的激光光线。

请结合参考图2，图2示出了根据本发明的一个实施例提供的待扫描曲面上激光的示意图。

如图2所示，第一激光发射单元111可以向待扫描曲面发射沿竖直方向发散的第一扁平激光21，从而在待扫描曲面上留下一条竖直的光线。第二激光发射单元121可以向待扫描曲面发射沿水平方向发散的第二扁平激光22，从而在待扫描曲面上留下一条水平的光线。第一扁平激光21和第二扁平激光22可以在待扫描曲面上相交，从而产生一个具有更大叠加光强的相交点23。

在图1所示的激光雷达中，上述激光接收单元13包括但不限于线性光电二极管、雪崩光电二极管、单光子探测器等光电探测器，可以用于从待扫描曲面接收第一扁平激光21和第二扁平激光22的相交点23处的反射激光。

在一个实施例中，激光接收单元13可以是一个光传感器。该光传感器的接收阈值可以配置为第一扁平激光21和第二扁平激光22的叠加光强，从而仅接收相交点23处的反射激光。

本领域的技术人员可以理解，上述接收阈值配置为第一扁平激光21和第二扁平激光22的叠加光强的光传感器，只是本实施例提供的一种具体案例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种对应于第一激光发射单元111和第二激光发射单元121的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。在其他实施例中，基于本发明的构思，也可以将激光接收单元13的接收阈值配置为大于第一扁平激光21光强和第二扁平激光22光强，且不大于其叠加光强的任意其它光强，从而实现仅接收相交点23处的反射激光的技术效果。

如图1所示，上述控制模块14可以分别与激光发射单元111-121和激光接收单元13保持通信连接，并从激光接收单元13获取指示反射激光接收时间的信息。控制模块14可以配置用于根据反射激光的接收时间，计算第一扁平激光21和第二扁平激光22在待扫描曲面上的相交点23到激光雷达的激光接收单元13的距离。

具体来说，第一激光发射单元111和第二激光发射单元121可以响应于发出第一扁平激光21和第二扁平激光22而记录激光的发射时间。该激光的发射时间可以为第一扁平激光21和第二扁平激光22中较后者的发射时间。

激光接收单元13可以响应于接收到相交点23处的反射激光，记录该反射激光的接收时间。

控制模块14可以根据上述发射时间和上述接收时间计算其时间差，并将该时间差乘以光速，计算第一扁平激光21和第二扁平激光22在待扫描曲面上的相交点23到激光接收单元13的距离。

本领域的技术人员可以理解，上述由第一激光发射单元111和第二激光发射单元121记录激光的发射时间，以及由激光接收单元13记录反射激光的接收时间的方案，只是本实施例提供的一种具体案例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。在其他实施例中，本领域的技术人员也可以基于本发明的构思，采用由控制模块14统一记录激光的发射时间和反射激光的接收时间的方案，从而实现相同的技术效果。

在本发明的一个实施例中，激光雷达可以进一步包括多个第一激光发射单元111，以及多个第二激光发射单元121。

请参考图3，图3示出了根据本发明的一个实施例提供的激光雷达的结构示意图。

如图3所示，激光雷达的多个第一激光发射单元111可以沿水平方向排列以构成第一激光阵列11。第一激光阵列11的多个第一激光发射单元111可以向待扫描曲面依次发射多束沿竖直方向发散的第一扁平激光21。该多束第一扁平激光21可以在待扫描曲面上沿水平方向排列。

相应地，激光雷达的多个第二激光发射单元121可以沿竖直方向排列以构成第二激光阵列12。第二激光阵列12的多个第二激光发射单元121可以向待扫描曲面依次发射多束沿水平方向发散的第二扁平激光22。多束第二扁平激光22可以在待扫描曲面上沿竖直方向排列。

在使用激光雷达进行探测时，激光雷达的控制模块14可以控制激光发射阵列11-12的激光发射单元111-121依次启动，从而向待扫描曲面依次发射沿发散方向的垂直方向排列的多束扁平激光21-22。

请结合参考图4A-4B，图4A-4B分别示出了根据本发明的一个实施例提供的待扫描曲面上激光的示意图。

如图4A所示，激光雷达的控制模块14可以首先控制第一激光发射阵列11最左边的激光发射单元111，以及第二激光发射阵列12最上面的激光发射单元121同时启动，从而在待扫描曲面上留下一条沿竖直方向延伸的激光光线211和一条沿水平方向延伸的激光光线221。该竖直激光光线211和水平激光光线221可以在待扫描曲面上相交，从而产生一个具有两倍的叠加光强的相交点231。

之后，控制模块14可以控制激光接收单元13从待扫描曲面接收相交点231处的反射激光，并记录接收到该反射激光的时间。响应于从激光接收单元13获取指示反射激光接收时间的信息，控制模块14可以根据该反射激光的接收时间，计算相交点231到激光雷达的激光接收单元13的距离。

在一个实施例中，控制模块14还可以进一步存储有每一激光发射单元111-121对应的扫描区域，从而可以根据同时启动的两个激光发射单元111-121，确定相交点231在待扫描曲面上的位置。上述位置可以指相交点231在待扫描曲面上的二维坐标为位置。

如图4B所示，在完成相交点231的距离和位置的计算后，激光雷达的控制模块14可以控制第一激光发射阵列11的左起第二个激光发射单元111，以及第二激光发射阵列12最上面的激光发射单元121同时启动，从而在待扫描曲面上留下一条沿竖直方向延伸的激光光线212和一条沿水平方向的激光光线221。该竖直激光光线212和水平激光光线221可以在待扫描曲面上相交，从而产生一个具有两倍的叠加光强的相交点232。

之后，控制模块14可以控制激光接收单元13从待扫描曲面接收相交点232处的反射激光，并记录接收到该反射激光的时间。响应于从激光接收单元13获取指示反射激光接收时间的信息，控制模块14可以根据该反射激光的接收时间，计算相交点232到激光雷达的激光接收单元13的距离。

以此类推，激光雷达的控制模块14可以依次控制第一激光发射阵列11中的一个激光发射单元111和第二激光发射阵列12中的一个激光发射单元121同时启动，从而如图4A-4B所示地向待扫描曲面依次发射多束沿竖直方向发散的第一扁平激光21和多束沿水平方向发散的第二扁平激光22。上述多束第一扁平激光21可以在待扫描曲面上沿水平方向排列。上述多束第二扁平激光22可以在待扫描曲面上沿竖直方向排列。

控制模块14可以控制激光接收单元13逐一接收待扫描曲面上每一相交点处的反射激光，从而根据各相交点到激光雷达的距离和各相交点在待扫描曲面的平面坐标位置，模拟激光雷达探测到的待扫描曲面。

具体来说，激光雷达的控制模块14可以利用像素点成像的原理，根据每一相交点在待扫描曲面上的平面坐标位置获取目标物体的二维信息。上述目标物体包括但不限于需要锁定的跟踪目标，以及需要避让的障碍物目标。上述二维信息包括但不限于目标物体的长度和宽度。

更进一步地，控制模块14还可以根据上述目标物体的二维信息和上述距离信息构成目标物体的三维信息。上述目标物体的三维信息包括但不限于目标物体本身的三维信息，以及目标物体相对于激光雷达的三维位置信息。通过获取目标物体的上述三维位置信息，激光雷达可以获知在多远的距离存在多大的目标物体，从而通知相连的设备进行追踪或避让。

激光雷达可以根据该待扫描曲面计算待测目标的距离、方位、高度、姿态，甚至形状等静态参数的相关信息。更进一步地，激光雷达还可以根据多个不同时刻的待扫描曲面计算待测目标的速度、姿态变换等动态参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。

基于本领域现有的工艺水平，可以轻易地制造大量一致性极高的激光发射单元以构成上述激光发射阵列，却难以确保激光接收单元的产品性能完全一致。因此，通过采用上述以至少两个激光发射阵列11-12构成激光点阵，再以一个激光接收单元13来逐一获取相交点232处反射激光的方案，可以有效地降低激光雷达的生产成本，并避免多个激光接收单元发送到激光雷达处理器的接收信号带有时间延迟差异的缺陷，从而降低待测目标相关信息的探测误差以提升探测精度。

本领域的技术人员可以理解，上述竖直方向与水平方向只是本实施例提供的一种具体垂直方式，只是用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。在其他实施例中，基于本发明的构思，还可以采用任何其他的垂直方式来排列待扫描曲面上的扁平激光，从而在待扫描曲面上逐一形成若干个扁平激光的相交点以构成激光点阵。

相应地，第一激光发射阵列11中沿水平方向排列的多个第一激光发射单元111和第二激光发射阵列12中沿竖直方向排列的多个第二激光发射单元121，也只是本实施例提供的一种具体方案，只是用于在向待扫描曲面上依次形成多束沿水平方向排列的第一扁平激光21和多束沿竖直方向排列的第二扁平激光22，而非用于限制本发明的保护范围。

在其他实施例中，由于第一扁平激光21在待扫描曲面上沿竖直方向发散，第二扁平激光22在待扫描曲面上沿水平方向发散，因此即使第一激光发射阵列11中的多个第一激光发射单元111没有严格地沿水平方向排列，第二激光发射阵列12中的多个第二激光发射单元121没有严格地沿竖直方向排列，也可以同样地在待扫描曲面上逐一形成多个扁平激光的相交点以构成激光点阵。

本领域的技术人员还可以理解，上述3×4的激光点阵只是本实施例提供的一种具体案例，只是用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。在激光雷达的实际应用中，每一激光发射阵列中还可以进一步包括更多激光发射单元，从而构成更大、更密集的激光点阵以提高激光雷达的探测精度。

在一个实施例中，激光雷达的激光接收单元13可以包括接收器和会聚透镜。接收器可以设于会聚透镜的焦点处，用于从待扫描曲面接收任意一个相交点处的反射激光。

在激光雷达的探测过程中，控制模块14可以控制激光接收单元13，从待扫描曲面依次接收同时发射的两束扁平激光211-212、221的相交点231-232处的反射激光。相对于上述由第一激光阵列11和第二激光阵列12产生的激光点阵，激光接收单元13的接收阈值可以配置为同时发射的第一扁平激光211-212和第二扁平激光221的叠加光强，从而仅接收相交点231-232处的反射激光。

本领域的技术人员可以理解，上述将激光接收单元13的接收阈值配置为两束扁平激光的叠加光强的技术方案，只是用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

在其他实施例中，基于本发明的构思，激光雷达还可以进一步包括更多激光阵列，用于构成更精细的激光点阵，从而实现响应更快、精度更高的激光探测。相应地，激光接收单元的接收阈值也可以根据同时发射的扁平激光的数量，进一步配置为同时发射的沿至少两个发散方向发散的扁平激光的叠加光强。

请结合参考图5和图6，图5示出了根据本发明的一个实施例提供的激光雷达的结构示意图。图6示出了根据本发明的一个实施例提供的待扫描曲面上激光的示意图。

如图5所示，激光雷达可以包括三个激光发射阵列51-53、激光接收单元13，以及控制模块14。激光发射阵列51可以用于形成上述实施例所提供的3×4的激光点阵。激光发射阵列52-53可以用于在上述3×4的激光点阵的基础上进一步构建倾斜45°的激光点阵，从而扩充激光点阵中相交点的密度以提高激光雷达的探测精度。

如图6所示，激光雷达可以同时启动四个方向的激光发射单元，从而在待测曲面上留下四条向不同方向延伸的激光光线。该四条激光光线可以相交以产生多个相交点61-64。上述相交点61-64中可以包括由两条激光光线相交产生的相交点62-64，可以包括由三条激光光线产生的相交点61，也可以进一步包括由四条激光光线产生的相交点。

可选地，在一个实施例中，激光雷达的控制模块14可以将激光接收单元13的接收阈值设置为向同时发射的三个发散方向发散的扁平激光的叠加光强，从而选择性地接收相交点61处的反射激光。

更进一步地，激光雷达的控制模块14可以通过启动适合的激光发射单元，并调节激光接收单元13的接收阈值，选择性地探测待测曲面上的一些重点区域，从而进一步提升对上述重点区域的探测精度和响应速度。也就是说，控制模块14可以通过不断地调节激光接收单元13的接收阈值，在相同的发光策略下探测到不同相交点处的反射激光，从而高效地探测不同区域的各相交点到激光雷达的距离，尤其是着重探测重点区域的各相交点到激光雷达的距离。

可选地，在一个实施例中，激光雷达的激光接收单元13可以包括面阵光电探测器和微会聚透镜阵列。

上述面阵光电探测器可以包括多个接收器，用于同时接收多个相交点的反射激光。该接收器包括但不限于线性光电二极管、雪崩光电二极管，以及单光子探测器。

上述微会聚透镜阵列可以包括多个微型会聚透镜。该多个微型会聚透镜可以集成于一个微会聚透镜阵列中，用于将多个相交点的反射激光分别折射到对应的接收器。

通过采用上述包括面阵光电探测器和微会聚透镜阵列的激光接收单元13，激光雷达可以同时获取多个相交点的反射激光，从而快速地获取目标物体的二维信息和三维信息，进而提升激光雷达的探测速度。

在获取目标物体的二维信息和三维信息之后，激光雷达的控制模块14可以利用像素点成像的原理，根据目标物体的二维信息和三维信息模拟目标物体的二维图像和三维图像。

由于不必采用逐行扫描的方式来获取各相交点的反射激光，本实施例提供的上述激光接收单元13可以向控制模块14提供待扫描曲面上同一时刻的多个相交点的反射激光信息，用于构成目标物体在该时刻的二维图像和三维图像，从而避免各像素点间的探测时间差所导致的目标物体失真现象。

更进一步地，通过获取目标物体的二维图像和三维图像，激光雷达可以获知在多远的距离存在多大的目标物体，从而通知相连的设备进行追踪或避让。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种基于激光雷达的探测方法的实施例。

请参考图7，图7示出了根据本发明的另一方面提供的基于激光雷达的探测方法的流程示意图。

如图7所示，本实施例提供的上述基于激光雷达的探测方法，可以包括步骤：

701：向待扫描曲面发射沿至少两个发散方向发散的至少两束扁平激光；

702：从待扫描曲面接收至少两束扁平激光相交点处的反射激光；以及

703：根据反射激光的接收时间计算相交点到激光雷达的距离。

本领域的技术人员可以理解，本实施例提供的上述基于激光雷达的探测方法可以在激光雷达的控制模块14中实施，用于操作上述任意一个实施例提供的激光雷达来进行探测，从而降低激光雷达的制造成本，并降低激光雷达的探测误差。

相应于上述任意一个激光雷达的实施例，本实施例提供的基于激光雷达的探测方法也可以进一步包括相应的技术特征，从而取得相应的技术效果。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读介质的实施例。

本实施例提供的上述计算机可读介质，其上存储有计算机指令。该计算机指令在由控制模块14的处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例提供的基于激光雷达的探测方法，从而降低激光雷达的制造成本，并降低激光雷达的探测误差。

本领域技术人员可以理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位（比特）、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线（DSL）、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘（disk）和碟（disc）包括压缩碟（CD）、激光碟、光碟、数字多用碟（DVD）、软盘和蓝光碟，其中盘（disk）往往以磁的方式再现数据，而碟（disc）用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (15)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：

至少两个激光发射单元，用于向待扫描曲面发射沿至少两个发散方向发散的至少两束扁平激光；

激光接收单元，用于从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光；以及

控制模块，配置用于根据所述反射激光的接收时间计算所述相交点到激光雷达的距离。

2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，包括由所述至少两个激光发射单元构成的至少两个激光发射阵列，

所述控制模块进一步配置用于：

控制所述至少两个激光发射阵列向所述待扫描曲面依次发射沿所述至少两个发散方向的垂直方向排列的多束扁平激光；

控制所述激光接收单元从所述待扫描曲面依次接收同时发射的至少两束扁平激光的相交点处的反射激光；以及

根据各反射激光的接收时间计算各相交点到激光雷达的距离。

3.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述控制模块还配置用于：

根据形成一相交点的至少两束扁平激光对应的至少两个激光发射单元，确定所述相交点在所述待扫描曲面的位置。

4.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述控制模块还配置用于：

根据各相交点到激光雷达的距离和各相交点在所述待扫描曲面的位置，模拟所述待扫描曲面。

5.如权利要求1-4中任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述激光接收单元的接收阈值配置为至少两束扁平激光叠加的光强。

6.如权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述激光接收单元的接收阈值配置为同时发射的沿至少两个发散方向发散的扁平激光的叠加光强。

7.如权利要求1-4中任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述激光发射单元包括发射器和一维发散透镜，所述发射器用于发射激光光束，所述一维发散透镜用于将所述激光光束发散为沿一个发散方向发散的扁平激光，并将所述扁平激光发射到所述待扫描曲面。

8.如权利要求1-4中任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述激光接收单元包括接收器和会聚透镜，

所述接收器设于所述会聚透镜的焦点处，用于从所述待扫描曲面接收任一相交点处的反射激光。

9.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述激光接收单元包括面阵光电探测器和微会聚透镜阵列，其中，所述面阵光电探测器包括多个所述接收器，所述微会聚透镜阵列包括多个微型会聚透镜。

10.一种基于激光雷达的探测方法，其特征在于，包括：

向待扫描曲面发射沿至少两个发散方向发散的至少两束扁平激光；

从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光；以及

根据所述反射激光的接收时间计算所述相交点到激光雷达的距离。

11.如权利要求10所述的基于激光雷达的探测方法，其特征在于，所述向待扫描曲面发射沿至少两个发散方向发散的至少两束扁平激光包括：

向待扫描曲面依次发射沿至少两个发散方向的垂直方向排列的多束扁平激光；

所述从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光包括：

从所述待扫描曲面依次接收同时发射的至少两束扁平激光的相交点处的反射激光；

所述根据所述反射激光的接收时间计算所述相交点到激光雷达的距离包括：

根据各反射激光的接收时间计算各相交点到激光雷达的距离。

12.如权利要求11所述的基于激光雷达的探测方法，其特征在于，还包括：

根据形成一相交点的至少两束扁平激光对应的至少两个激光发射单元，确定所述相交点在所述待扫描曲面的位置。

13.如权利要求12所述的基于激光雷达的探测方法，其特征在于，还包括：

根据各相交点到激光雷达的距离和各相交点在所述待扫描曲面的位置，模拟所述待扫描曲面。

14.如权利要求10-13中任一项所述的基于激光雷达的探测方法，其特征在于，所述从所述待扫描曲面接收所述至少两束扁平激光相交点处的反射激光包括：

仅接收光强不小于接收阈值的反射激光，其中，所述接收阈值配置为同时发射的沿至少两个发散方向发散的扁平激光的叠加光强。

15.一种计算机可读介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在由处理器执行时实施如权利要求10-14中任一项所述的基于激光雷达的探测方法。