CN110673154A - 一种激光雷达检测点可视化系统及其方法 - Google Patents

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宋学谦
徐宏
田淑侠
杜卫明
吴天龙
王守领
刘优萍
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    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
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Abstract

本发明公开了一种激光雷达检测点可视化系统，在结构设计上保证激光雷达扫描平面与可见光源发射平面共面或者平行，可见光源照射范围至少覆盖雷达扫描范围，以保证雷达所有测量点都能得到有效的可见光指示，激光雷达扫描平面与接触线呈面线垂直关系，可见光源产生的直线状光始终与接触线保持垂直关系。本发明激光雷达可以准确的测量接触线某一个指定的点，或者在连续检测时实时的显示检测位置，且经过滤波的可见光源波段规避开激光雷达波段，避免可见光内含有激光雷达内的波段对激光雷达的干扰，确保了激光雷达在检测时数据完整不丢失。

Description

一种激光雷达检测点可视化系统及其方法
技术领域
本发明涉及激光雷达领域，具体是一种激光雷达检测点可视化系统及其方法。
背景技术
激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)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,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。
激光雷达应用广泛，特别是随着高铁技术的发展，激光雷达技术被广泛应用在高铁接触网检测当中，然而由于激光雷达检测是不可见光检测，现有的检测不能准确的测量某一个指定的点，或者在连续检测时不能实时的显示检测位置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光雷达检测点可视化系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种激光雷达检测点可视化系统，在结构设计上保证激光雷达扫描平面与可见光源发射平面共面或者平行，可见光源照射范围至少覆盖雷达扫描范围，以保证雷达所有测量点都能得到有效的可见光指示，激光雷达扫描平面与接触线呈面线垂直关系，可见光源产生的直线状光始终与接触线保持垂直关系。
作为本发明进一步的方案：所述激光雷达与可见光源采用一体化集成结构，激光雷达与可见光源共用电源。
作为本发明进一步的方案：经过滤波的可见光源波段规避开激光雷达波段，避免可见光内含有激光雷达内的波段对激光雷达的干扰，确保激光雷达在检测时数据完整不丢失。
作为本发明进一步的方案：所述可见光源为线状可见光源。
作为本发明再进一步的方案：一种激光雷达检测点可视化方法，包括如下步骤：(1)在结构设计上保证激光雷达扫描平面与可见光源发射平面共面或者平行；(2)激光雷达扫描平面与接触线呈面线垂直关系；(3)可见光源照射范围至少覆盖雷达扫描范围，以保证雷达所有测量点都能得到有效的可见光指示；(4)当扫描激光束打到接触线上时，会有激光反射，雷达根据激光测距原理即可测量得到接触线上的该点距离雷达的径向距离，同时得到该点相对雷达扫描起始方向的角度值；(5)可见光源产生的直线状光始终与接触线保持垂直关系，故而在测量的每一时刻，可见光照射平面必然与接触线交与一点，又由于可见光照射平面与激光扫描平面共面，根据空间几何关系，测量点位置必定与该点在接触线上同一位置重合，且唯一。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明激光雷达可以准确的测量接触线某一个指定的点，或者在连续检测时实时的显示检测位置，且经过滤波的可见光源波段规避开激光雷达波段，避免可见光内含有激光雷达内的波段对激光雷达的干扰，确保了激光雷达在检测时数据完整不丢失。
附图说明
图1为本发明实施原理图；
图中：1-激光雷达；2-可见光源；3-接触线。
具体实施方式
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、完整地描述，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做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。
请参阅图1，一种激光雷达检测点可视化系统，在结构上采用激光雷达1与可见光源2高度集成，共用电源，并在结构设计上保证激光雷达扫描平面与可见光源发射平面共面，如图1所示。
图1中，左边为激光雷达1扫描范围，右边为可见光源2照射范围，可见光发射平面与激光雷达扫描平面处于同一个平面，同时，可见光源2照射范围至少覆盖雷达扫描范围，以保证雷达所有测量点都能得到有效的可见光指示。
可见光源发散角为10°(长边方向)，功率20mW，波长650nm，供电5V，根据实际使用需求，光源发散角和功率等参数可定制化调整。
在实际测量过程中，激光雷达扫描平面与接触线3呈面线垂直关系，当扫描激光束打到接触线3上时，会有激光反射，雷达根据激光测距原理即可测量得到接触线3上的该点距离雷达的径向距离，同时得到该点相对雷达扫描起始方向的角度值。而在这一过程中，可见光源2产生的直线状光始终与接触线3保持垂直关系，故而在测量的每一时刻，可见光照射平面必然与接触线3交与一点，又由于可见光照射平面与激光扫描平面共面，根据空间几何关系，测量点位置必定与该点在接触线3上同一位置重合，且唯一。
作为本发明系统的一个应用，一种激光雷达检测点可视化方法，包括如下步骤：(1)在结构设计上保证激光雷达扫描平面与可见光源发射平面共面；(2)激光雷达扫描平面与接触线3呈面线垂直关系；(3)可见光源2照射范围至少覆盖雷达扫描范围，以保证雷达所有测量点都能得到有效的可见光指示；(4)当扫描激光束打到接触线3上时，会有激光反射，雷达根据激光测距原理即可测量得到接触线3上的该点距离雷达的径向距离，同时得到该点相对雷达扫描起始方向的角度值；(5)可见光源2产生的直线状光始终与接触线3保持垂直关系，故而在测量的每一时刻，可见光照射平面必然与接触线3交与一点，又由于可见光照射平面与激光扫描平面共面，根据空间几何关系，测量点位置必定与该点在接触线3上同一位置重合，且唯一。
进一步的，激光雷达扫描平面和可见光发射平面在一个平面为优先方案，也可以不在一个平面，而是一定距离平行布置，则假设两个平面距离为50mm，激光雷达平面在前，可见光源在后，则可以知道可见光指示的位置在激光检测位置的50mm之后，在激光雷达监测数据输出时，通过坐标系设定，激光雷达检测点延后显示50mm，则可以保证光源指示点即使激光雷达的检测点，实现激光雷达检测点的可视化。
综上所述，本发明激光雷达可以准确的测量接触线某一个指定的点，或者在连续检测时实时的显示检测位置，且经过滤波的可见光源波段规避开激光雷达波段，避免可见光内含有激光雷达内的波段对激光雷达的干扰，确保了激光雷达在检测时数据完整不丢失。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种激光雷达检测点可视化系统，其特征在于，在结构上使激光雷达扫描平面与可见光源发射平面共面或者平行，可见光源照射范围至少覆盖雷达扫描范围，使雷达所有测量点都能得到有效的可见光指示，激光雷达扫描平面与接触线呈面线垂直关系，可见光源产生的直线状光始终与接触线保持垂直关系。
2.根据权利要求1所述的激光雷达检测点可视化系统，其特征在于，所述激光雷达与可见光源采用一体化集成结构，激光雷达与可见光源共用电源。
3.根据权利要求2所述的激光雷达检测点可视化系统，其特征在于，经过滤波的可见光源波段规避开激光雷达波段，避免可见光内含有激光雷达内的波段对激光雷达的干扰，使激光雷达在检测时数据完整不丢失。
4.根据权利要求3所述的激光雷达检测点可视化系统，其特征在于，所述可见光源为线状可见光源。
5.一种激光雷达检测点可视化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在结构上使激光雷达扫描平面与可见光源发射平面共面或者平行；(2)激光雷达扫描平面与接触线呈面线垂直关系；(3)可见光源照射范围至少覆盖雷达扫描范围，以使雷达所有测量点都能得到有效的可见光指示；(4)当扫描激光束打到接触线上时，激光发生反射，雷达根据激光测距原理即可测量得到接触线上的该点距离雷达的径向距离，同时得到该点相对雷达扫描起始方向的角度值；(5)可见光源产生的直线状光始终与接触线保持垂直关系，在测量的每一时刻，可见光照射平面必然与接触线交与一点，可见光照射平面与激光扫描平面共面，根据空间几何关系，测量点位置与该点在接触线上同一位置重合，且唯一。
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