CN111337911A - 一种激光雷达标定装置及激光雷达标定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雷达标定技术领域，尤其涉及一种激光雷达标定装置及激光雷达标定系统。该激光雷达标定装置包括基座，用于放置激光雷达；靶标，与所述激光雷达相对设置，所述靶标能够将所述激光雷达发出的激光反射回所述激光雷达处；调节件，设置于所述基座上，且位于所述激光雷达的出射前方，所述调节件具有多个透过率不同的调节区域；及调节驱动机构，其输出端与所述调节件连接，能够驱动所述调节件移动，以使所述激光雷达发出的激光选择性地经过任一所述调节区域后入射至所述靶标。该激光雷达标定装置在不更换靶标的基础上，通过切换不同调节区域，等同实现对不同反射率的目标物标定，有利于提高标定效率，降低标定成本以及人工工作强度。

Description

一种激光雷达标定装置及激光雷达标定系统

技术领域

本发明涉及雷达标定技术领域，尤其涉及一种激光雷达标定装置及激光雷达标定系统。

背景技术

激光雷达的测量距离的标定是激光雷达在出厂前必不可少的步骤。当前激光雷达的距离标定方法，是在空旷的大型实验场地设置长导轨，通过靶标在导轨上移动实现不同距离的标定。

由于激光雷达在实际测量过程中，需要探测类型各样的目标物，这些不同类型目标物的表面的反射率存在差异，甚至存在巨大差异，因此需要使用不同反射率的靶标进行每台激光雷达的距离标定，这样每台激光雷达完成距离标定需要花费大量的时间，使得激光雷达的制造效率很低，同时，需要采购不同反射率的靶标，制造成本较高，各个靶标尺寸较大，也会占用较大的实验场地，人工多次重复来回移动靶标，存在疲劳应对的可能，最终可能影响到标定结果。

因此，亟需一种激光雷达标定装置及激光雷达标定系统以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种激光雷达标定装置及激光雷达标定系统，能够在同一位置快速实现多种不同反射率的靶标的标定，提高标定效率，缩短激光雷达的研制进程。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光雷达标定装置，包括：

基座，用于放置激光雷达；

靶标，与所述激光雷达相对设置，所述靶标能够将所述激光雷达发出的激光反射回所述激光雷达处；

调节件，设置于所述基座上，且位于所述激光雷达的出射前方，所述调节件具有多个透过率不同的调节区域；及

调节驱动机构，其输出端与所述调节件连接，能够驱动所述调节件移动，以使所述激光雷达发出的激光选择性地经过任一所述调节区域后入射至所述靶标。

其中，所述调节件为吸收型滤光片。

其中，多个所述调节区域沿竖直方向排列，多个所述调节区域的透过率由上至下依次递减或递增，所述调节驱动机构能够驱动所述调节件升降。

其中，所述调节区域的高度为H，所述激光雷达发出的激光在所述调节区域内形成的光斑的竖直方向的尺寸为h，则H≥h。

其中，所述调节件位于所述激光雷达的近距盲区内。

其中，所述激光雷达标定装置还包括：

平移驱动组件，其输出端与所述靶标连接，能够驱动所述靶标平移，以调节所述靶标与所述激光雷达之间的距离；及

导向组件，用于限制所述靶标沿靠近或远离所述激光雷达的方向移动。

其中，所述导向组件包括导轨，所述靶标滑动连接于所述导轨，所述导轨上沿其长度方向设置有刻度。

其中，所述激光雷达标定装置还包括：

固定座，设置于所述基座上，所述固定座上设置有安装面，所述安装面用于安装所述激光雷达；及

调平机构，设置于所述基座上，用于调整所述安装面的水平度。

其中，所述激光雷达标定装置还包括：

控制台，与所述调节驱动机构电连接，所述控制台能够控制所述调节驱动机构启停以及所述调节件的移动速度。

一种激光雷达标定系统，包括终端设备，还包括上述的激光雷达标定装置，所述终端设备与所述激光雷达通讯连接，所述终端设备用于接收所述激光雷达的数据。

有益效果：本发明中的雷达激光标定装置中，调节件上设置有多个具有不同透过率的调节区域，可以在不更换靶标的基础上，通过切换调节区域，使得激光经过调节区域后入射至靶标上，等同实现对不同反射率的目标物标定，不仅有利于提高标定效率以及激光雷达的制造效率，而且能够降低标定成本以及人工工作强度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的激光雷达标定装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的调节件的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的调节件上形成光斑时的结构示意图。

其中：

1、基座；2、靶标；3、调节件；31、调节区域；4、调节驱动机构；5、固定座；6、导轨；7、控制器；200、激光雷达；210、光斑。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种激光雷达标定装置，可以用于激光雷达200测量距离的标定，以控制激光雷达200的出厂质量。

具体地，激光雷达标定装置包括基座1和靶标2，基座1用于放置待标定的激光雷达200，靶标2设置在激光雷达200的出射前方。测试时，待标定的激光雷达200发出的激光照射在靶标2上，并在靶标2的作用下将激光反射回激光雷达200处，通过分析激光雷达200接收到的激光信息，进行激光雷达200测量距离的标定。

由于激光雷达200在实际测量过程中，需要探测类型各样的目标物，这些不同类型目标物的反射率存在差异，因此每台激光雷达200均需要使用多个具有不同反射率的靶标2进行距离标定，使得激光雷达200的制造效率很低，标定成本较高，也会占用较大的实验场地，人工多次重复来回移动靶标2，存在疲劳应对的可能，最终可能影响到标定结果。

如图1和图2所示，为解决上述问题，本实施例中的激光雷达标定装置还包括调节件3和调节驱动机构4。调节件3设置在基座1上，且位于激光雷达200的出射前方，调节件3具有多个透过率不同的调节区域31。调节驱动机构4的输出端与调节件3连接，能够驱动调节件3移动，以使激光雷达200发出的激光选择性地经过任一调节区域31后入射至靶标2。

调节区域31具有一定的透过率，仅允许入射至其表面的一定比例的激光通过，从而改变入射至靶标2上的激光的强度。本实施例中，通过调节驱动机构4调整调节件3的位置，可以使用不同的调节区域31与靶标2配合进行标定，不需要更换不同反射率的靶标2，从而实现对不同反射率的目标物的快速标定，不仅有利于提高激光雷达200的制造效率，降低标定成本，而且还可以减小标定所需的实验场地，降低人工的工作强度。

标定过程中，激光雷达200发出的激光首先经过调节件3的一调节区域31，该调节区域31的透过率为A，部分激光被调节区域31吸收后，剩余激光穿过调节区域31后入射至靶标2上，靶标2的反射率为B，则部分激光被靶标2反射后，再次经过调节区域31后，回到激光雷达200处。此标定过程相当于对反射率为A*A*B的靶标2进行标定。

如图2所示，多个调节区域31可以沿竖直方向排列，调节驱动机构4能够驱动调节件3升降，从而切换所需的调节区域31。由于基座1和靶标2均具有一定的高度，通过将多个调节区域31沿竖直方向排列，可以充分利用竖直方向的空间作为调节件3的移动空间，从而减小激光雷达标定装置整体的占地面积，从而减小对实验场地大小需求。

通过驱动调节件3升降来实现调节区域31的切换，一方面调节驱动机构4的结构简单，可以使用电动升降台、电推杆、气缸、丝杠螺母机构等直线驱动机构实现，另一方面激光雷达200在调节区域31内形成的光斑210的高度尺寸较小，使得调节区域31沿竖直方向的尺寸较小，调节驱动机构4驱动调节件3升降较短距离即可实现相邻调节区域31的切换，切换效率高。

为提高激光雷达标定装置的智能化，调节驱动机构4可以与控制台电连接，通过控制台控制调节驱动机构4启停以及调节件3的移动速度，从而实现调节区域31的自动切换，一方面能够提高调节区域31切换的准确性，另一方面可以提高调解区域切换的效率，有利于提高标定效率。

调节件3上的多个调节区域31的透过率由下至上依次递增，从而可以依次标定反射率依次增大或减小的多个等同目标物，方便统计结果。

在其他实施例中，调节件3上的多个调节区域31的透过率也可以由下至上依次递减，同样能够达到便于切换、统计结果的效果。

为了保证激光雷达200发出的激光束仅通过调节件3上的一个调节区域31后入射至靶标2内，如图3所示，调节区域31的高度H以及激光雷达200发出的激光在调节区域31内形成的光斑210的竖直方向的尺寸h应满足：H≥h。通过调节驱动机构4控制调节件3的升降距离，可以使得对应的调节区域31与激光雷达200发出的激光的高度对应，从而使激光束形成的光斑210完全位于对应的调节区域31内，进而提高标定结果的准确性。

示例性地，激光雷达200的光源可以为905nm的脉冲激光器，可以出射具有一定比例的矩形光斑，矩形光斑与矩形的调节区域31配合，更方便控制调节件3每次的升降行程。

在其他实施例中，激光雷达200也可以为其他类型，出射的光斑210的形状不限于矩形光斑。

本实施例中，调节件3上设置有四个调节区域31，四个调节区域31为矩形，且大小相同，使得切换相邻的两个调节区域31时，调节驱动机构4的升降行程相同，便于控制。

四个调节区域31的透过率由上至下依次为88％、75％、57％和33％，靶标2的反射率为90％，则等同标定的对应目标物的反射率依次为88％×88％×90％，75％×75％×90％，57％×57％×90％，33％×33％×90％，即等同标定的对应目标物的反射率依次为70％、50％、30％和10％。

在其他实施例中，调节区域31的数量、每个调节区域31的透过率以及靶标2的反射率可以根据需要设定。

为了避免激光雷达200接收到未透过调节件3的部分激光，调节件3为吸收型滤过片。吸收型滤过片表面的镀膜材料可以允许部分激光透过，且能够吸收未透过的剩余部分激光，避免未透过的激光在调节件3的表面反射至激光雷达200处，从而使激光雷达200因受到杂光干扰而影响观测靶标2的真实性。尤其是在调节区域31的透过率较低时，由靶标2返回到激光雷达200中的激光束光强度较低，而杂光的光强度较高，容易导致真实信号被杂光所淹没，无法获取标定数据。

为了避免激光雷达200仅能探测到调节件3而未探测到靶标2，调节件3可以设置在激光雷达200的近距盲区内。雷达盲区是指在探测范围内，雷达不能发现目标的区域，一般包括顶空盲区、低空盲区和近距盲区。因为调节件3需要设置在激光雷达200与靶标2之间，以使激光雷达200发出的激光束能够透过调节件3后垂直入射至靶标2上，因此调节件3需要设置在激光雷达200的近距盲区内。

本实施例中，激光雷达标定装置还包括平移驱动组件。平移驱动组件的输出端与靶标2连接，能够驱动靶标2平移，以调节靶标2与激光雷达200之间的距离，从而实现不同距离处的标定。标定时，通过平移驱动组件将靶标2移动至某一距离时，可以通过调节驱动机构4驱动调节件3升降，从而实现同一距离处多种反射率的等同目标物的标定，可以避免来回移动靶标2导致的同一标定距离处产生的位置误差，标定效率高、结果准确，工人劳动强度低。

如图1所示，为了保证靶标2在相对激光雷达200移动过程中位置的准确性，激光雷达标定装置还包括导向组件，导向组件设置在靶场内，能够限制靶标2沿靠近或远离激光雷达200的方向移动，避免靶标2与激光雷达200之间出现位置误差，从而保证标定结果的准确性。

示例性地，导向组件包括导轨6，靶标2滑动连接于导轨6，以为靶标2的移动提供导向。

为了使标定的距离调整更准确，导轨6上沿其长度方向设置有刻度。通过该刻度可以精确控制靶标2与激光雷达200之间的距离，从而提高标定的准确性。

示例性地，平移驱动组件可以为丝杠螺母机构，丝杠螺母机构的移动精度较高，有利于提高标定距离的准确性。在一些实施例中，平移驱动组件也可以为齿轮齿条机构或其他直线位移机构。

为进一步提高标定准确性，在标定前可以对导轨6进行找平，以保证激光雷达200发出的激光能够垂直入射至靶标2上。

进一步地，为保证标定结果准确，激光雷达标定装置还包括固定座5及调平机构，固定座5设置于基座1上，固定座5上设置有安装面，安装面用于安装激光雷达200。调平机构设置于基座1上，用于调整安装面的水平度。通过设置调平机构，可以保证安装面的水平度，从而使安装面作为激光雷达标定装置的基准面，一方面可以避免因激光雷达标定装置产生的标定误差，另一方面实现激光雷达200批量的标定，有利于提高标定效率。

具体地，调平机构可以包括水平仪和多个高度可调的支脚。水平仪可以设置在安装面上，以测量安装面的水平度。固定座5的各边角通过支脚设置在基座1上，支脚的底端与基座1固定，支脚的顶端与固定座5铰接。为方便说明，以固定座5为长方体为例，固定座5的顶面为安装面，固定座5底面的四个边缘分别设置有一支脚，通过调节支脚的高度，可以对应调节固定座5的各边缘的高度，通过水平仪与多个支脚的配合，可以实现对安装面找平。

可选地，导轨6的调平也可以采用上述调平机构。

在其他实施例中，固定座5以及调平机构可以采用其他结构，只要能够实现对安装面水平度调整即可。

实施例二

本实施例提供了一种激光雷达标定系统，包括终端设备以及实施例一中的激光雷达标定装置，终端设备与激光雷达200通讯连接，用于接收激光雷达200的数据，以便通过分析激光雷达200的数据，获取标定结果。

可选地，终端设备可以为电脑，电脑与激光雷达200可以通过导线连接或无线连接。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种激光雷达标定装置，其特征在于，包括：

基座，用于放置激光雷达；

靶标，与所述激光雷达相对设置，所述靶标能够将所述激光雷达发出的激光反射回所述激光雷达处；

调节件，设置于所述基座上，且位于所述激光雷达的出射前方，所述调节件具有多个透过率不同的调节区域；及

调节驱动机构，其输出端与所述调节件连接，能够驱动所述调节件移动，以使所述激光雷达发出的激光选择性地经过任一所述调节区域后入射至所述靶标。

2.如权利要求1所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述调节件为吸收型滤光片。

3.如权利要求1所述的激光雷达标定装置，其特征在于，多个所述调节区域沿竖直方向排列，多个所述调节区域的透过率由上至下依次递减或递增，所述调节驱动机构能够驱动所述调节件升降。

4.如权利要求3所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述调节区域的高度为H，所述激光雷达发出的激光在所述调节区域内形成的光斑的竖直方向的尺寸为h，则H≥h。

5.如权利要求1-4中任一项所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述调节件位于所述激光雷达的近距盲区内。

6.如权利要求1-4中任一项所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述激光雷达标定装置还包括：

平移驱动组件，其输出端与所述靶标连接，能够驱动所述靶标平移，以调节所述靶标与所述激光雷达之间的距离；及

导向组件，用于限制所述靶标沿靠近或远离所述激光雷达的方向移动。

7.如权利要求6所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述导向组件包括导轨，所述靶标滑动连接于所述导轨，所述导轨上沿其长度方向设置有刻度。

8.如权利要求1-4中任一项所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述激光雷达标定装置还包括：

固定座，设置于所述基座上，所述固定座上设置有安装面，所述安装面用于安装所述激光雷达；及

调平机构，设置于所述基座上，用于调整所述安装面的水平度。

9.如权利要求1-4中任一项所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述激光雷达标定装置还包括：

控制台，与所述调节驱动机构电连接，所述控制台能够控制所述调节驱动机构启停以及所述调节件的移动速度。

10.一种激光雷达标定系统，包括终端设备，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任一项所述的激光雷达标定装置，所述终端设备与所述激光雷达通讯连接，所述终端设备用于接收所述激光雷达的数据。

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