CN111060889A - 车辆雷达系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的车辆雷达系统，将处理器和激光器从激光雷达终端中分离出来，多台激光雷达终端共用一个处理器和一个激光器，减小了每台激光雷达终端的体积，以及降低了车辆雷达系统的成本；处理器和激光器的布置位置灵活，可以布置在机舱、中控台、后备箱或座椅下方等；激光器和处理器布置在后备箱或座椅下方等车厢内部位置时，满足车内零部件质量要求即可，进一步减小了系统成本。

Description

车辆雷达系统

技术领域

本发明涉及车辆领域，更具体地说，涉及车辆雷达系统。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束探测目标物体的位置、速度、尺寸、姿态及形状等特征量的雷达系统。激光雷达主要应用于三维地形测绘，大气环境主动遥感，高精地图构建，汽车自动驾驶等领域。

激光雷达按照扫描方式分为机械旋转式、微振镜式、光学相控阵式和面阵式。目前，在每台激光雷达终端设置一个激光器作为发射光源，一台车量需要布置4-6台激光雷达终端，即需要4-6个激光器。由于激光器的价格昂贵，导致了车辆雷达系统到的成本高昂；并且，另一方面激光雷达终端体积庞大，必须安装在车外显著位置，增加了风阻。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种车辆雷达系统，欲实现降低成本，减小激光雷达终端体积的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种车辆雷达系统，包括：处理器、激光器和多台激光雷达终端；

每台所述激光雷达终端包括光电转换模块、激光发射模块和收集光学组件；

所述激光器分别通过光纤连接每个所述激光发射模块；

所述处理器分别通过以太网线连接每个所述光电转换模块；

所述光电转换模块，用于将所述收集光学组件接收的光信号转换为电信号，并根据所述电信号计算得到点云信息，以及将所述点云信息发送至所述处理器。

一种车辆雷达系统，处理器、激光器、光电转换系统和多台激光雷达终端；

每台所述激光雷达终端包括激光发射模块和收集光学组件；

所述激光器分别通过光纤连接每个所述激光发射模块；

所述处理器连接所述光电转换系统；

所述光电转换系统分别通过光纤连接每个所述收集光学组件；

所述光电转换系统，用于将各个所述收集光学组件接收的光信号转换为电信号，并根据所述电信号计算得到点云信息，以及将所述点云信息发送至所述处理器。

可选的，所述激光器为：光纤激光器。

可选的，所述激光发射模块包括：准直光学组件和振镜；

从光纤传出的发散激光，经过所述准直光学组件变成平行激光射向所述振镜；

所述平行激光经过所述振镜反射，扫描周围物体。

可选的，所述激光发射模块包括：光学耦合组件和光学相控阵器件；

所述光学耦合组件将光纤传出的发散激光耦合进入所述光学相控阵器件；

从光纤传出的发散激光，依次经过所述光学耦合组件、所述光学相控阵器件，扫描周围物体。

可选的，所述激光发射模块包括：对光具有扩束作用的扩束光学组件；

从光纤传出的发散激光，经过所述扩束光学组件，扫描周围物体。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的车辆雷达系统，采用分布式结构，将处理器和激光器从激光雷达终端中分离出来，多台激光雷达终端共用一个处理器和一个激光器，减小了每台激光雷达终端的体积，以及降低了车辆雷达系统的成本；处理器和激光器的布置位置灵活，可以布置在机舱、中控台、后备箱或座椅下方等；激光器和处理器布置在后备箱或座椅下方等车厢内部位置时，满足车内零部件质量要求即可，进一步减小了成本。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车辆雷达系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种车辆雷达系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的微振镜式的激光发射模块的示意图；

图4为本发明实施例提供的光学相控阵式的激光发射模块的示意图；

图5为本发明实施例提供的面阵式的激光发射模块的示意图；

图6为本发明实施例提供的车辆雷达系统在车辆上的布置示意图。

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。

本实施例提供了一种车辆雷达系统，参见图1，该车辆雷达系统包括：处理器11、激光器12和多台激光雷达终端13；每台激光雷达终端13包括光电转换模块131、激光发射模块132和收集光学组件133。激光器12分别通过光纤41连接每个激光发射模块132；处理器11分别通过以太网线42连接每个光电转换模块131。

激光器12通过光纤41将发射的激光传至各个激光发射模块132；激光经过激光发射模块132后，对周围物体进行扫描。从物体反射的激光回波，经过收集光学组件133传输至光电转换模块131。收集光学组件133对光具有扩束作用。

光电转换模块131，用于将收集光学组件133接收的光信号(即激光回波)转换为电信号，并根据电信号计算得到点云信息，以及将点云信息发送至处理器11。光电转换模块131包括光电探测器1311和点云计算单元1312；光电探测器1311将经过收集光学组件133扩束的激光，转换为电信号；点云计算单元1312根据转换后的电信号计算得到点云信息，并通过以太网线将点云信息传输至处理器11。处理器11进行点云合并与物体识别、分类、追踪等运算。

光电探测器1311可以由光电二极管、雪崩二极管或盖革模式雪崩二极管，与光学组件、信号放大器、ADC转换器等部件构成。

本实施例提供的车辆雷达系统，将处理器11和激光器12从激光雷达终端中分离出来，多台激光雷达终端13共用一个处理器11和一个激光器12，减小了每台激光雷达终端的体积，以及降低了车辆雷达系统的成本。处理器11和激光器12的布置位置灵活，可以布置在机舱、中控台、后备箱或座椅下方等；激光器11和处理器12布置在后备箱或座椅下方等车厢内部位置时，满足车内零部件质量要求即可，即降低了对激光器11和处理器12的质量要求，因此进一步减小了系统成本。另外，光纤41与以太网线42可以与整车线束一同布置，有利于激光雷达终端在车体内的隐蔽布局。

本实施例提供了另一种车辆雷达系统，参见图2，该车辆雷达系统包括：处理器11、激光器12、光电转换系统21和多台激光雷达终端22；每台激光雷达终端22包括激光发射模块132和收集光学组件133。激光器12分别通过光纤连接每个激光发射模块132；处理器11连接光电转换系统21；光电转换系统21分别通过光纤连接每个收集光学组件133。

光电转换系统21，用于将各个收集光学组件133接收的光信号转换为电信号，并根据电信号计算得到点云信息，以及将点云信息发送至处理器11。光电转换系统21包括多个光电转换模块131，每个光电转换模块131包括光电探测器1311和点云计算单元1312；一个光电转换模块131与一个收集光学组件133通过光纤连接。

本实施例提供的车辆雷达系统，相比图1提供的车辆雷达系统还将光电转换模块131从激光雷达终端中分离出来，进一步减小了每台激光雷达终端的体积。处理器11、激光器12和光电转换模块131的布置在后备箱或座椅下方等车厢内部位置时，满足车内零部件质量要求即可，因此进一步减小了系统成本。

激光器包括但不限于半导体激光器和光纤激光器。光纤激光器发射的1550nm红外激光，具有更高的人眼安全阈值；且光纤激光器散热性能更好，可以提高运行功率，进而提高激光发射功率，从而增大了探测距离。

激光发射模块132可以为微振镜式、光学相控阵式或面阵式。微振镜式的激光发射模块132如图3所示，包括：准直光学组件1321和振镜1322。从光纤13传出的发散激光，经过准直光学组件1321变成平行激光射向振镜1322，振镜1322还替换为微振镜。平行激光经过振镜1322反射，扫描周围物体。

光学相控阵式的激光发射模块132如图4所示，包括：光学耦合组件1323和光学相控阵器件1324。光学耦合组件1323对将光纤传出的发散激光耦合进入光学相控阵器件1324；从光纤传出的发散激光，依次经过光学耦合组件1323、光学相控阵器件1324，扫描周围物体。

面阵式的激光发射模块135如图5所示，包括：对光具有扩束作用的扩束光学组件1325；从光纤传出的发散激光，经过扩束光学组件1325，扫描周围物体。

参见图6，为了能实现车辆周围360°监测，激光雷达终端22需要至少4台。在前挡风玻璃内侧的后视镜位置布置1台，前向监测，其水平视场角为120°；在两侧前翼子板内的轮眉上方各布置1台，侧向监测，其水平视场角也是120°；在后保险杠内布置1台，后向监测，其水平视场角也是120°。处理器11、激光器12和光电转换系统21布置于车辆后备箱内，光纤与整车线束一并布置，隐藏于车体内。4台激光雷达终端22均布置在车体内，不仅完全隐蔽，有利于整车外观，还减小了风阻。2台激光雷达终端22朝侧向、1台激光雷达终端22朝后向，1台激光雷达终端22朝前向。朝前向的1台激光雷达终端22在前风挡玻璃内，可以共享风挡玻璃雨刷，无需额外的清洗装置。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车辆雷达系统，其特征在于，包括：处理器、激光器和多台激光雷达终端；

每台所述激光雷达终端包括光电转换模块、激光发射模块和收集光学组件；

所述激光器分别通过光纤连接每个所述激光发射模块；

所述处理器分别通过以太网线连接每个所述光电转换模块；

所述光电转换模块，用于将所述收集光学组件接收的光信号转换为电信号，并根据所述电信号计算得到点云信息，以及将所述点云信息发送至所述处理器。

2.根据权利要求1所述的车辆雷达系统，其特征在于，所述激光器为：光纤激光器。

3.根据权利要求1所述的车辆雷达系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：准直光学组件和振镜；

从光纤传出的发散激光，经过所述准直光学组件变成平行激光射向所述振镜；

所述平行激光经过所述振镜反射，扫描周围物体。

4.根据权利要求1所述的车辆雷达系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：光学耦合组件和光学相控阵器件；

所述光学耦合组件将光纤传出的发散激光耦合进入所述光学相控阵器件；

从光纤传出的发散激光，依次经过所述光学耦合组件、所述光学相控阵器件，扫描周围物体。

5.根据权利要求1所述的车辆雷达系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：对光具有扩束作用的扩束光学组件；

从光纤传出的发散激光，经过所述扩束光学组件，扫描周围物体。

6.一种车辆雷达系统，其特征在于，包括：处理器、激光器、光电转换系统和多台激光雷达终端；

每台所述激光雷达终端包括激光发射模块和收集光学组件；

所述激光器分别通过光纤连接每个所述激光发射模块；

所述处理器连接所述光电转换系统；

所述光电转换系统分别通过光纤连接每个所述收集光学组件；

所述光电转换系统，用于将各个所述收集光学组件接收的光信号转换为电信号，并根据所述电信号计算得到点云信息，以及将所述点云信息发送至所述处理器。

7.根据权利要求6所述的车辆雷达系统，其特征在于，所述激光器为：光纤激光器。

8.根据权利要求6所述的车辆雷达系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：准直光学组件和振镜；

从光纤传出的发散激光，经过所述准直光学组件变成平行激光射向所述振镜；

所述平行激光经过所述振镜反射，扫描周围物体。

9.根据权利要求6所述的车辆雷达系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：光学耦合组件和光学相控阵器件；

所述光学耦合组件将光纤传出的发散激光耦合进入所述光学相控阵器件；

从光纤传出的发散激光，依次经过所述光学耦合组件、所述光学相控阵器件，扫描周围物体。

10.根据权利要求6所述的车辆雷达系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：对光具有扩束作用的扩束光学组件；

从光纤传出的发散激光，经过所述扩束光学组件，扫描周围物体。

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