CN110988843B - 激光雷达及激光雷达的测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光雷达及激光雷达的测距方法，该激光雷达包括：第一光学系统模块、第二光学系统模块及数据处理模块；第一光学系统模块和第二光学系统模块沿激光雷达的旋转轴周向对称设置；第一光学系统模块和第二光学系统模块分别与数据处理模块连接；第一光学系统模块和第二光学系统模块分别用于：在激光雷达以旋转轴为中心旋转时，同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据；数据处理模块用于：判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据。在提高扫描频率和电机转速效果的同时减少了激光雷达的内部发热，保证了激光雷达的性能和寿命。

Description

激光雷达及激光雷达的测距方法

技术领域

本发明实施例涉及激光雷达探测技术领域，尤其涉及一种激光雷达及激光雷达的测距方法。

背景技术

激光雷达，是以发射激光脉冲信号探测目标位置、速度、与激光雷达的距离等特征量的雷达系统。激光雷达测距的主要原理是：激光源产生激光脉冲信号，并通过光纤或准直扩束镜发出一束窄脉冲，然后通过测量该窄脉冲在目标与激光雷达之间的飞行时间来计算激光雷达与目标之间的距离。利用激光雷达测距可以实现快速测距，所以广泛应用于武器、智能交通等领域。

实际应用中，由于激光雷达整体旋转负载较重以及电机的固有特性，整体旋转式360°激光雷达的扫描频率最大只能做到20Hz，但是某些实际情况下，需要的扫描频率可能会更高。

为了解决扫描频率较低的问题，现有技术中主要有两种方法，一种方法是通过提升重频，在转速不变的情况下，大幅增加单圈数据量，但是由于激光管特性的限制，大幅提升重频，会对激光管的寿命造成影响，从而降低了激光雷达的使用寿命。另一种方法是强行提升电机转速，使用这种方法可能会导致电机动平衡不稳，并且大幅缩短电机寿命，从而影响激光雷达使用寿命。此外，无论是采用提升重频的方法还是强行提升电机转速的方法，都会导致激光雷达内部发热严重，对激光雷达的性能以及寿命均有很大影响。所以现有技术中的提高激光雷达扫描频率的方法，均无法保证激光雷达的性能和寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种激光雷达及激光雷达的测距方法，解决了现有技术中无法在保证激光雷达的性能和寿命的情况下提高激光雷达扫描频率的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种激光雷达，包括：第一光学系统模块、第二光学系统模块及数据处理模块；

第一光学系统模块和所述第二光学系统模块沿所述激光雷达的旋转轴周向对称设置；

所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块分别与所述数据处理模块连接；

所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块分别用于：在所述激光雷达以旋转轴为中心旋转时，同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据；

所述数据处理模块用于：判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对所述对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据。

进一步地，如上所述的激光雷达，所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块分别包括：依次光路连接的激光发射单元，发射反射镜，发射透镜组；依次光路连接的激光接收单元，接收反射镜，接收透镜组。

进一步地，如上所述的激光雷达，还包括：第一挡片；

发射透镜组包括：发射镜筒和至少两片发射透镜；所述发射透镜分别固定在所述发射镜筒中；

所述接收透镜组包括：接收镜筒和至少两片接收透镜；所述接收透镜分别固定在所述接收镜筒中；

所述发射镜筒和所述接收镜筒之间设置第一挡片。

进一步地，如上所述的激光雷达，还包括：第一反射镜支架、第二反射镜支架及两个第二挡片；

所述第一反射镜支架和所述第二反射镜支架固定设置在主旋转体上；

所述第一光学系统模块的发射反射镜和所述第二光学系统模块的发射反射镜设置在所述第一反射镜支架上的两侧；所述第一光学系统模块的接收反射镜和所述第二光学系统模块的接收反射镜设置在所述第二反射镜支架上的两侧；

所述第一反射镜支架和所述第二反射镜支架的中心分别固定设置有一个第二挡片。

进一步地，如上所述的激光雷达，还包括：底座和运动状态传感器；

所述底座设置在主旋转体的下方，所述运动状态传感器固定设置在底座上；

所述运动传感器与所述数据处理模块连接；

所述运动状态传感器，用于测量所述激光雷达的加速度；

所述数据处理模块，用于根据所述加速度判断所述激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求。

第二方面，本发明实施例提供一种激光雷达的测距方法，包括：所述激光雷达包括：第一光学系统模块、第二光学系统模块及数据处理模块，第一光学系统模块和所述第二光学系统模块沿所述激光雷达的旋转轴周向对称设置，所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块分别与所述数据处理模块连接，所述方法包括：

在所述激光雷达以旋转轴为中心旋转时，所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据；

数据处理模块判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对所述对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出至少一圈的扫描数据。

进一步地，如上所述的方法，所述数据处理模块判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对所述对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据，包括：

所述数据处理模块判断所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块是否完成所述同一水平面的整圈扫描；

若确定完成所述同一水平面的整圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件；

对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出两圈的扫描数据。

进一步地，如上所述的方法，所述数据处理模块判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对所述对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出至少一圈的扫描数据，包括：

所述数据处理模块判断所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块是否完成所述同一水平面对应的半圈扫描；

若确定完成所述同一水平面对应的半圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件；

对对应半圈扫描到的扫描数据进行拼接，输出一圈的扫描数据。

进一步地，如上所述的方法，所述方法还包括：

运动传感器测量所述激光雷达的加速度；

所述数据处理模块根据所述加速度判断所述激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求。

本发明实施例提供一种激光雷达及激光雷达的测距方法，该激光雷达包括：第一光学系统模块、第二光学系统模块及数据处理模块；第一光学系统模块和第二光学系统模块沿激光雷达的旋转轴周向对称设置；第一光学系统模块和第二光学系统模块分别与数据处理模块连接；第一光学系统模块和第二光学系统模块分别用于：在激光雷达以旋转轴为中心旋转时，同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据；数据处理模块用于：判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据。由于第一光学系统模块和第二光学系统模块同时对同一水平面进行扫描，所以在电机未转动到一圈时，就可通过第一光学系统模块和第二光学系统模块共同采集到了整圈的扫描数据，达到了提高扫描频率和电机转速的效果。并且在提高扫描频率和电机转速效果的同时未提高重频或强行提升电机转速，所以减少了激光雷达的内部发热，保证了激光雷达的性能和寿命，

应当理解，上述发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的激光雷达的机械结构俯视示意图；

图2为本发明实施例一提供的激光雷达的电路结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的激光雷达的立体结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的激光雷达的平视结构示意图；

图5为图4中A-A剖视结构示意图；

图6为图4中的B-B剖视结构示意图；

图7为本发明实施例三提供的激光雷达的测距方法的流程图；

图8为本发明实施例三提供的激光雷达的测距方法中步骤102的流程图；

图9为本发明实施例四提供的激光雷达的测距方法的流程图；

图10为本发明实施例四提供的激光雷达的测距方法中步骤202的流程图。

附图标记：

1-第一光学系统模块 11-第一激光发射单元 12-第一发射反射镜 13-第一发射透镜组 14-第一激光接收单元 15-第一接收反射镜 16-第一接收透镜组 2-第二光学系统模块 21-第二激光发射单元 22-第二发射反射镜 23-第二发射透镜组 24-第二激光接收单元 25-第二接收反射镜 26-第二接收透镜组 3-数据处理模块 4-旋转轴 5-主旋转体61-第一挡片 62-第二挡片 71-第一反射镜支架 72-第二反射镜支架 8-底座 9-顶板

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图介绍本发明的实施例。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的激光雷达的机械结构俯视示意图，图2为本发明实施例一提供的激光雷达的电路示意图。如图1和图2所示，本实例提供的激光雷达包括：第一光学系统模块1、第二光学系统模块2及数据处理模块3。

本实施例中，激光雷达可以为能够360°扫描的激光雷达。

其中，如图1所示，第一光学系统模块1和第二光学系统模块2沿激光雷达的旋转轴4周向对称设置。

本实施例中，第一光学系统模块1和第二光学系统模块2为两个独立的光学系统模块。均能够完成对同一水平面内对应扫描范围内的目标物进行扫描的功能。

本实施例中，第一光学系统模块1和第二光学系统模块2分别与数据处理模块3连接。

第一光学系统模块1和第二光学系统模块2分别用于：在激光雷达以旋转轴4为中心旋转时，同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据。数据处理模块3用于：判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据。

具体地，本实施例中，第一光学系统模块1和第二光学系统模块2可设置在主旋转体上，在主旋转体的下方设置电机，通过电机带动第一光学系统模块1和第二光学系统模块2以旋转轴4为中心转动。在第一光学系统模块1和第二光学系统模块2以旋转轴4为中心转动时，第一光学系统模块1和第二光学系统模块2同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据。

本实施例中，第一光学系统模块1和第二光学系统模块2所包括的单元可以相同。可选地，均可包括：依次光路连接的激光发射单元，发射反射镜，发射透镜组，及依次光路连接的激光接收单元，接收反射镜，接收透镜组。

所以，本实施例中，第一光学系统模块1和第二光学系统模块2在对对应扫描范围进行扫描时，激光发射单元发射激光脉冲信号。将发射出的激光脉冲信号通过发射反射镜反射给发射透镜组，发射透镜组对反射后的激光脉冲信号进行准直和整形处理后，将激光脉冲信号发射出去。激光脉冲信号打到目标物上后，生成激光回波信号，激光回波信号通过接收透镜组，接收透镜组对激光回波信号进行汇聚处理，并经过接收反射镜反射给激光接收单元。激光接收单元接收到激光回波信号进行处理后形成扫描数据。

本实施例中，第一光学系统模块1和第二光学系统模块2的激光接收单元分别与数据处理单元连接，接收激光接收单元发送的扫描数据。数据处理单元对当前条件是否满足扫描数据拼接条件进行判断，若确定满足扫描数据拼接条件，则对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据。

可选地，本实施例中，若第一光学系统模块1和第二光学系统模块2由于设置误差的原因，导致沿激光雷达的旋转轴周向设置时不能达到完全对称，则数据处理模块3，具体用于：

判断第一光学系统模块1和第二光学系统模块2是否完成同一水平面的整圈扫描。若确定完成同一水平面的整圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件。对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出两圈的扫描数据。

具体地，本实施例中，数据处理模块3在判断第一光学系统模块1和第二光学系统模块2是否完成同一水平面的整圈扫描时，可根据激光雷达的转速判断第一光学系统模块1和第二光学系统模块2是否完成同一水平面的整圈扫描。若确定完成同一水平面的整圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件。获取第一光学系统模块1和第二光学系统模块2一整圈的扫描数据，将第一光学系统模块1对应扫描范围的扫描数据与第二光学系统对应扫描范围的扫描数据进行拼接，形成两圈的扫描数据，并进行输出。

其中，在数据处理模块3在将扫描数据进行拼接时，可采用拼接算法进行拼接，具体地拼接算法本实施例中不作限定。

本实施例提供的激光雷达，包括：第一光学系统模块1、第二光学系统模块2及数据处理模块3；第一光学系统模块1和第二光学系统模块2沿激光雷达的旋转轴4周向设置；第一光学系统模块1和第二光学系统模块2分别与数据处理模块3连接；第一光学系统模块1和第二光学系统模块2分别用于：在激光雷达以旋转轴4为中心旋转时，同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据；数据处理模块3用于：判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据。由于第一光学系统模块1和第二光学系统模块2同时对同一水平面进行扫描，所以在电机未转动到一圈时，就可通过第一光学系统模块1和第二光学系统模块2共同采集到了整圈的扫描数据，达到了提高扫描频率和电机转速的效果。并且在提高扫描频率和电机转速效果的同时未提高重频或强行提升电机转速，所以保证了激光雷达的性能和寿命，减少了激光雷达的内部发热。

可选地，本实施例中，如图1所示，本实施例中，第一光学系统模块和第二光学系统模块为相同结构。第一光学系统模块和第二光学系统模块沿激光雷达的旋转轴的周向对称设置。

则进一步地，本实施例中，数据处理模块，具体用于：

判断第一光学系统模块和第二光学系统模块是否完成同一水平面对应的半圈扫描；若确定完成同一水平面对应的半圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件；对对应半圈扫描到的扫描数据进行拼接，输出一圈的扫描数据。

具体地，本实施例中，在第一光学系统模块和第二光学系统模块以旋转轴为中心转动时，第一光学系统模块和第二光学系统模块同时对同一水平面进行扫描，在电机在转动前半圈的时候，第一光学系统模块完成0～180°角度扫描的同时，第二光学系统模块完成180°～360°角度的扫描，数据处理模块通过激光雷达的转速确定第一光学系统模块和第二光学系统模块完成同一水平面对应的前半圈扫描，则对第一光学系统模块0～180°角度的扫描数据与第二光学系统模块180°～360°角度的扫描数据通过拼接算法进行拼接，输出第一圈扫描数据。当电机转动后半圈的时候，第一光学系统模块完成180°～360°角度扫描的同时，第二光学系统模块完成0°～180°角度的扫描，数据处理模块通过激光雷达的转速确定第一光学系统模块和第二光学系统模块完成同一水平面对应的后半圈扫描，则对第一光学系统模块180°～360°角度的扫描数据与第二光学系统模块0°～180°角度的扫描数据通过拼接算法进行拼接，输出第二圈扫描数据。

本实施例中，将第一光学系统模块和第二光学系统模块沿激光雷达的旋转轴的周向对称设置，当第一光学系统模块完成0～180°角度扫描的同时，第二光学系统模块完成180°～360°角度的扫描。因此，电机在转动前半圈的时候，就已经采集到整圈扫描数据，当电机转动后半圈的时候，再次完成整圈扫描数据的采集，使激光雷达的扫描频率和电机转速均达到倍频的效果的同时，提高了采集整圈扫描数据的实时性。并且将第一光学系统模块和第二光学系统模块沿激光雷达的旋转轴的周向对称设置对于扫描数据的拼接更加简洁，也使激光雷达的动平衡调节更加方便。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的激光雷达的立体结构示意图，图4为本发明实施例二提供的激光雷达的平视结构示意图，图5为图4中A-A剖视结构示意图，图6为图4中的B-B剖视结构示意图，如图3-图6所示，本实施例提供的激光雷达，是在本发明实施例一提供过的激光雷达的基础上，还包括以下技术方案。

进一步地，本实施例中，第一光学系统模块包括：依次光路连接的激光发射单元，发射反射镜，发射透镜组，及依次光路连接的激光接收单元，接收反射镜，接收透镜组，则为了与第二光学系统模块2中的单元进行区分，第一光学系统模块包括的单元分别为第一激光发射单元11，第一发射反射镜12，第一发射透镜组13，第一激光接收单元14，第一接收反射镜15及第一接收透镜组16。

同理，第二光学系统模块包括：依次光路连接的激光发射单元，发射反射镜，发射透镜组，及依次光路连接的激光接收单元，接收反射镜，接收透镜组。则为了与第一光学系统模块2中的单元进行区分，第二光学系统模块包括的单元分别为第二激光发射单元21，第二发射反射镜22，第二发射透镜组23，第二激光接收单元24，第二接收反射镜25及第二接收透镜组26。

由于第一光学系统模块和第二光学系统模块为相同的结构，所以在对其包括的各个单元进行介绍时，不进行“第一”、“第二”的区别。

进一步地，本实施例中，激光发射单元的个数为至少一个，各激光发射单元平行于水平面设置，使激光发射单元发射的激光脉冲信号垂直向下。发射反射镜设置在激光发射单元的下方，发射反射镜与水平面呈45度夹角。使反射后的激光脉冲信号沿水平方向经过发射透镜组。

其中，发射透镜组包括：发射镜筒和至少两片发射透镜；发射透镜分别固定在发射镜筒中。

则发射透镜组的发射镜筒与水平面平行，发射透镜与水平面垂直。发射透镜固定在发射镜筒中时，每片发射透镜间可设置预设间隔。至少两片发射透镜共同对激光脉冲信号进行准直和整形处理后，将激光脉冲信号发射出去。

同理，本实施例中，激光接收单元的个数为至少一个，各激光接收单元平行于水平面设置，接收反射镜设置在激光接收单元的下方，接收反射镜与水平面呈45°夹角。

其中，接收透镜组包括：接收镜筒和至少两片接收透镜；接收透镜分别固定在接收镜筒中。

则接收透镜组的接收镜筒与水平面平行，接收透镜与水平面垂直。接收透镜固定在接收镜筒中时，每片接收透镜间可设置预设间隔。

则本实施例中，至少两片接收透镜共同对激光回波信号进行汇聚处理后，将激光回波信号沿水平方向发送给接收反射镜，接收反射镜对激光回波信号进行反射，反射后的激光回波信号沿垂直于水平面的方向被激光接收单元接收，形成扫描数据。

进一步地，本实施例提供的激光雷达，还包括：第一挡片61。

其中，发射镜筒和接收镜筒之间设置第一挡片61。

具体地，本实施例中，第一挡片61可固定在主旋转体5上，具体的固定方式不做限定，如可以为螺接固定，焊接固定等。并且第一挡片61设置在发射镜筒和接收镜筒之间。

若在发射镜筒和接收镜筒之间未设置第一挡片61，则发射的激光脉冲信号会经滤光罩与机体之间的反射，将激光脉冲信号反射到接收透镜中，导致测距不准确。本实施例中，发射镜筒和接收镜筒之间设置第一挡片61，能够避免发射透镜组与接收透镜组之间的干扰，进而使测距更加准确。

进一步地，本实施例提供的激光雷达，还包括：第一反射镜支架71、第二反射镜支架72及两个第二挡片62。

其中，第一反射镜支架71和第二反射镜支架72固定设置在主旋转体5上。

第一光学系统模块的发射反射镜和第二光学系统模块的发射反射镜设置在第一反射镜支架71上的两侧；第一光学系统模块的接收反射镜和第二光学系统模块的接收反射镜设置在第二反射镜支架72上的两侧；

第一反射镜支架71和第二反射镜支架72的中心分别固定设置有一个第二挡片62。

具体地，本实施例中，第一反射镜支架71和第二反射镜支架72固定设置在主旋转体5上的方式不做限定，如可以为螺接、焊接等。

在第一光学系统模块的设置发射反射镜及第二光学系统模块设置发射反射镜的位置设置第一反射镜支架71。第一光学系统模块的发射反射镜设置在第一反射镜支架71上的左侧，使第一光学系统模块的发射反射镜与水平面的夹角为45°。第二光学系统模块的发射反射镜设置在第一反射镜支架71上的右侧，使第二光学系统模块的发射反射镜与水平面的夹角也为45°。其中，第一反射镜支架71与第一光学系统模块的发射反射镜、第二光学系统模块的发射反射镜的固定方式不做限定。

同理，在第一光学系统模块的设置接收反射镜及第二光学系统模块设置接收反射镜的位置设置第二反射镜支架72。第一光学系统模块的接收反射镜设置在第二反射镜支架72上的左侧，使第一光学系统模块的接收反射镜与水平面的夹角为45°。第二光学系统模块的接收反射镜设置在第二反射镜支架72上的右侧，使第二光学系统模块的接收反射镜与水平面的夹角也为45°。其中，第二反射镜支架72与第一光学系统模块的接收反射镜、第二光学系统模块的接收反射镜的固定方式不做限定。

进一步地，本实施例中，第一反射镜支架71穿过一个第二挡片62，将该第二挡片62设置在第一反射镜支架71的中心，在第二挡板的左侧为第一光学系统模块发射反射镜，在第二挡板的右侧为第二光学系统模块发射反射镜。以将第一光学系统模块发射反射镜与第二光学系统模块发射反射镜进行隔离。

同理，本实施例中，第二反射镜支架72穿过另一个第二挡片62，将另一个第二挡片62设置在第二反射镜支架72的中心，在该第二挡板的左侧为第一光学系统模块接收反射镜，在第二挡板的右侧为第二光学系统模块接收反射镜。以将第一光学系统模块接收反射镜与第二光学系统模块接收反射镜进行隔离。

本实施例中，第一反射镜支架71和第二反射镜支架72的中心分别固定设置有一个第二挡片62。避免激光发射脉冲和激光回波信号可能因为透镜组与机体之间的折射，导致第一光学系统模块与第二光学系统模块互相干扰。

进一步地，本实施例提供的激光雷达，还包括：底座8和运动状态传感器。

其中，底座8设置在主旋转体5的下方，运动状态传感器固定设置在底座8上。

运动传感器与数据处理模块连接。运动状态传感器，用于测量激光雷达的加速度。数据处理模块，用于根据加速度判断激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求。

具体地，本实施例中，激光雷达还包括底座8，底座8设置在主旋转体5下方，电机设置在主旋转体5和底座8之间，在电机带动主旋转体5旋转时，底座8固定不动。数据处理模块可设置在底座8内。

本实施例中，运动状态传感器可固定设置在底座8上，如设置在底座8的外侧或底座8内。若激光雷达搭载在车辆、机器人或其他运动物体上时，运动状态传感器可用于测量激光雷达的加速度。

其中，激光雷达的加速度可以为运动物体的加速度。

本实施例中，运动状态传感器与数据处理模块连接。激光雷达随运动物体运动的同时进行测距。则运动状态传感器在测量激光雷达的加速度后，将激光雷达的加速度发送给数据处理模块，数据处理模块根据激光雷达的加速度判断激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求。

具体地，在数据处理模块根据激光雷达的加速度判断激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求时，可以为：数据处理模块获取运动状态传感器测量的激光雷达的多个加速度，若通过激光雷达的加速度判断激光雷达的加速度异常，激光雷达多个加速度之间的方向和数值变动无规律，则确定激光雷达扫描时的转速不满足稳定要求。若通过激光雷达的加速度判断激光雷达的加速度正常，则确定激光雷达扫描时的转速满足稳定要求。

值得说明的是，在获取到激光雷达的加速度后，数据处理模块还可根据激光雷达的加速度计算激光雷达的航向角，将激光雷达的航向角确定为运动物体的航向角。

进一步地，本实施例提供的激光雷达，还包括：顶板9，顶板9固定设置在第一光学系统模块和第二光学系统模块的顶端。

本实施例提供的激光雷达，运动传感器与数据处理模块连接；运动状态传感器，用于测量激光雷达的加速度；数据处理模块，用于根据加速度判断激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求。能够在激光雷达转速失调的情况下，利用运动状态传感器测量的激光雷达加速度为转速调节提供依据。

实施例三

图7为本发明实施例三提供的激光雷达的测距方法的流程图，如图7所示，本实施例提供的激光雷达的测距方法的执行主体为激光雷达，则本实施例提供的激光雷达的测距方法包括以下步骤：

步骤101，在激光雷达以旋转轴为中心旋转时，第一光学系统模块和第二光学系统模块同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据。

本实施例中，激光雷达第一光学系统模块和第二光学系统模块沿激光雷达的旋转轴周向对称设置，在主旋转体的下方设置电机，通过电机带动第一光学系统模块和第二光学系统模块以旋转轴为中心转动。在第一光学系统模块和第二光学系统模块以旋转轴为中心转动时，第一光学系统模块和第二光学系统模块同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据。

步骤102，数据处理模块判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出至少一圈的扫描数据。

可以理解的是，在步骤102后，根据至少一圈的扫描数据计算被测目标的距离信息，具体地计算方式为现有技术，本实施例中对此不再一一赘述。

本实施例提供的激光雷达的测距方法可由图1-图2所示实施例提供的激光雷达执行，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

作为一种可选实施方式，如图8所示，步骤102具体包括以下步骤：

步骤1021，数据处理模块判断第一光学系统模块和第二光学系统模块是否完成同一水平面的整圈扫描。

步骤1022，若确定完成同一水平面的整圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件。

步骤1023，对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出两圈的扫描数据。

具体地，本实施例中，虽然第一光学系统模块和第二光学系统模块沿所述激光雷达的旋转轴周向对称设置，但由于设置误差的原因，若导致沿激光雷达的旋转轴周向设置时不能达到完全对称，则数据处理模块在判断第一光学系统模块和第二光学系统模块是否完成同一水平面的整圈扫描时，可根据激光雷达的转速判断第一光学系统模块和第二光学系统模块是否完成同一水平面的整圈扫描。若确定完成同一水平面的整圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件。获取第一光学系统模块和第二光学系统模块一整圈的扫描数据，将第一光学系统模块对应扫描范围的扫描数据与第二光学系统对应扫描范围的扫描数据进行拼接，形成两圈的扫描数据，并输出两圈的扫描数据。

值的说明的是，由于第一光学系统模块和第二光学系统模块沿激光雷达的旋转轴的周向对称设置时，若无法保证第一光学系统模块和第二光学系统模块完全对称，可能会存在小的偏差，所以可对第一光学系统模块和第二光学系统模块进行标定，在数据处理模块通过拼接算法对对应扫描范围的扫描数据进行拼接时，对存在的偏差进行补偿，以进一步提高测距的准确性。

实施例四

图9为本发明实施例四提供的激光雷达的测距方法的流程图，如图9所示，本实施例提供的激光雷达的测距方法在本发明实施例三的基础上，对步骤102的进一步细化，并且还包括了运动传感器测量激光雷达的加速度，数据处理模块根据加速度判断激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求的步骤。则本实施例提供的激光雷达的测距方法包括以下步骤：

步骤201，在激光雷达以旋转轴为中心旋转时，第一光学系统模块和第二光学系统模块同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据。

本实施例中，步骤201的实现方式与本发明实施例三中的步骤101的实现方式类似，在此不再一一赘述。

步骤202，数据处理模块判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出至少一圈的扫描数据。

作为另一种可选实施方式，本实施例中，第一光学系统模块和第二光学系统模块能够达到沿激光雷达的旋转轴的周向对称设置的要求。

则如图10所示，步骤202包括以下步骤包括：

步骤2021，数据处理模块判断第一光学系统模块和第二光学系统模块是否完成同一水平面对应的半圈扫描。

步骤2022，若确定完成同一水平面对应的半圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件。

步骤2023，对对应半圈扫描到的扫描数据进行拼接，输出一圈的扫描数据。

具体地，本实施例中，在第一光学系统模块和第二光学系统模块以旋转轴为中心转动时，第一光学系统模块和第二光学系统模块同时对同一水平面进行扫描，在电机在转动前半圈的时候，第一光学系统模块完成0～180°角度扫描的同时，第二光学系统模块完成180°～360°角度的扫描，数据处理模块通过激光雷达的转速确定第一光学系统模块和第二光学系统模块完成同一水平面对应的前半圈扫描，则对第一光学系统模块0～180°角度的扫描数据与第二光学系统模块180°～360°角度的扫描数据通过拼接算法进行拼接，输出第一圈扫描数据。当电机转动后半圈的时候，第一光学系统模块完成180°～360°角度扫描的同时，第二光学系统模块完成0°～180°角度的扫描，数据处理模块通过激光雷达的转速确定第一光学系统模块和第二光学系统模块完成同一水平面对应的后半圈扫描，则对第一光学系统模块180°～360°角度的扫描数据与第二光学系统模块0°～180°角度的扫描数据通过拼接算法进行拼接，输出第二圈扫描数据。

步骤203，运动传感器测量激光雷达的加速度。

步骤204，数据处理模块根据加速度判断激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求。

本实施例中，运动状态传感器与数据处理模块连接。激光雷达随运动物体运动的同时进行测距。则运动状态传感器在测量激光雷达的加速度后，将激光雷达的加速度发送给数据处理模块，数据处理模块根据激光雷达的加速度判断激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求。

具体地，在数据处理模块根据激光雷达的加速度判断激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求时，可以为：数据处理模块获取运动状态传感器测量的激光雷达的多个加速度，若通过激光雷达的加速度判断激光雷达的加速度异常，激光雷达多个加速度之间的方向和数值变动无规律，则确定激光雷达扫描时的转速不满足稳定要求。若通过激光雷达的加速度判断激光雷达的加速度正常，则确定激光雷达扫描时的转速满足稳定要求。

本实施例提供的激光雷达的测距方法可由图3-图6所示实施例提供的激光雷达执行，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (8)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：第一光学系统模块、第二光学系统模块、运动状态传感器及数据处理模块；

第一光学系统模块和所述第二光学系统模块沿所述激光雷达的旋转轴周向对称设置；

所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块分别与所述数据处理模块连接；

所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块分别用于：在所述激光雷达以旋转轴为中心旋转时，同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据；

所述数据处理模块用于：判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对所述对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据；

所述运动状态传感器与所述数据处理模块连接，所述运动状态传感器用于测量所述激光雷达的加速度；

所述数据处理模块，还用于根据所述激光雷达多个加速度之间的方向和数值变动是否规律，判断所述激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求，以在所述激光雷达转速失调时，所述激光雷达加速度为转速的调节提供依据。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块分别包括：依次光路连接的激光发射单元，发射反射镜，发射透镜组；依次光路连接的激光接收单元，接收反射镜，接收透镜组。

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，还包括：第一挡片；

发射透镜组包括：发射镜筒和至少两片发射透镜；所述发射透镜分别固定在所述发射镜筒中；

所述接收透镜组包括：接收镜筒和至少两片接收透镜；所述接收透镜分别固定在所述接收镜筒中；

所述发射镜筒和所述接收镜筒之间设置第一挡片。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，还包括：第一反射镜支架、第二反射镜支架及两个第二挡片；

所述第一反射镜支架和所述第二反射镜支架固定设置在主旋转体上；

所述第一光学系统模块的发射反射镜和所述第二光学系统模块的发射反射镜设置在所述第一反射镜支架上的两侧；所述第一光学系统模块的接收反射镜和所述第二光学系统模块的接收反射镜设置在所述第二反射镜支架上的两侧；

所述第一反射镜支架和所述第二反射镜支架的中心分别固定设置有一个第二挡片。

5.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括：底座；

所述底座设置在主旋转体的下方，所述运动状态传感器固定设置在底座上。

6.一种激光雷达的测距方法，其特征在于，所述激光雷达包括：第一光学系统模块、第二光学系统模块、运动状态传感器及数据处理模块，第一光学系统模块和所述第二光学系统模块沿所述激光雷达的旋转轴周向对称设置，所述运动状态传感器、所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块分别与所述数据处理模块连接，所述方法包括：

在所述激光雷达以旋转轴为中心旋转时，所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块同时对同一水平面进行扫描，以获得对应扫描范围的扫描数据；

数据处理模块判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对所述对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出至少一圈的扫描数据；

所述方法还包括：所述运动状态传感器测量所述激光雷达的加速度；所述数据处理模块根据所述激光雷达多个加速度之间的方向和数值变动是否规律，判断所述激光雷达扫描时的转速是否满足稳定要求，以在所述激光雷达转速失调时，所述激光雷达加速度为转速的调节提供依据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据处理模块判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对所述对应扫描范围的扫描数据进行拼接，输出至少一圈的扫描数据，包括：

所述数据处理模块判断所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块是否完成所述同一水平面的整圈扫描；

若确定完成所述同一水平面的整圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件；

对对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出两圈的扫描数据。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据处理模块判断是否满足扫描数据拼接条件，若确定满足扫描数据拼接条件，则对所述对应扫描范围的扫描数据进行拼接，并输出至少一圈的扫描数据，包括：

所述数据处理模块判断所述第一光学系统模块和所述第二光学系统模块是否完成所述同一水平面对应的半圈扫描；

若确定完成所述同一水平面对应的半圈扫描，则确定满足扫描数据拼接条件；

对对应半圈扫描到的扫描数据进行拼接，输出一圈的扫描数据。

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