CN116457698A - 一种激光雷达及移动平台 - Google Patents
一种激光雷达及移动平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116457698A CN116457698A CN202080107177.5A CN202080107177A CN116457698A CN 116457698 A CN116457698 A CN 116457698A CN 202080107177 A CN202080107177 A CN 202080107177A CN 116457698 A CN116457698 A CN 116457698A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- mirror
- scanning
- lidar
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 85
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- FOXXZZGDIAQPQI-XKNYDFJKSA-N Asp-Pro-Ser-Ser Chemical compound OC(=O)C[C@H](N)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CO)C(O)=O FOXXZZGDIAQPQI-XKNYDFJKSA-N 0.000 description 2
- 101100456571 Mus musculus Med12 gene Proteins 0.000 description 2
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
一种激光雷达(100)及移动平台,激光雷达(100)包括激光发射器(10)、探测器(40)以及为位于激光发射器(10)和探测器(40)之间的扫描装置;扫描装置用于将探测激光形成扫描光线。扫描装置包括两部分,其中一部分为用于将探测激光反射成沿竖直方向扫描光线的一维扫描微振镜(20);另一部分为用于将一维扫描微振镜(20)反射的探测激光反射形成沿水平方向扫描光线的旋转式的扫描组件;另外,旋转式的扫描组件还用于将反射激光反射到探测器(40)。激光雷达(100)通过采用一个一维扫描微振镜(20)将探测激光反射成竖直扫描光线,极大的减少了激光雷达(100)的尺寸,同时,一维扫描微振镜(20)仅实现一维扫描,使得一维扫描微振镜(20)的结构比较简单,且可靠性增大。
Description
本申请涉及到探测技术领域,尤其涉及到一种激光雷达及移动平台。
随着车载传感器数据收集能力的不断扩展,汽车自动化水平逐渐由特定单一功能自动化(如,定速巡航,电子稳定控制等)向着组合功能自动化辅助驾驶(如,自适应巡航,车道保持,紧急刹车等)甚至更高级的车辆自主驾驶(如,高速自动驾驶,自动泊车取车等)逐步演进。激光雷达作为高级别自动驾驶最重要的传感器之一,将承担感知各种复杂的路况并对多种目标进行识别和分类的关键工作。因此,激光雷达的性能直接决定了搭载该雷达的车辆所能实现的自动驾驶功能的级别以及安全性。一种满足未来需求的高性能激光雷达需要达到高分辨率(角分辨率<0.3°,或>100线),大视场角(水平>140°垂直>30°),远距离探测(>150m)等三个核心指标,同时又要具备低成本低复杂度高可靠度等基本特征。
早期车载激光雷达收发模组由成对的激光器与激光接收器构成,因此早期也把在垂直方向上堆垒的激光器激光雷达的组数称作线数。在这种堆垒的架构中,垂直FOV一定的情况下,线数越大,代表激光雷达垂直方向上的角度分辨率越高。常见的线数配置包括16线,32线,64线,128线等。水平方向上,早期车载激光雷达采用了机械旋转的方式进行扫描。整个光机模组(包括堆垒的激光器和激光雷达组,收发镜头,光学反射镜片等等器件)被放置于云台电机上进行整体旋转。因此,水平FOV可以做到360°全覆盖。云台旋转方案的水平角度分辨率由激光器发射的最高重频以及云台的旋转速度共同决定,一般可根据用户需求自由配置。同时,因为收发镜头孔径尺寸可以轻松达到30mm以上,接收到探测物反射回来的能量更多,所以此类技术方案的测距性能较好,一般可达150M以上。然而,随着分辨率要求的不断提高,大量激光器激光雷达等有源器件的物理堆垒带来了复杂的装配工序以及高昂的物料成本,严重制约了该方案在普通乘用车等消费类产品上的使用。
发明内容
本申请提供了一种激光雷达及移动平台,用以减小激光雷达的尺寸,便于小型化发展。
第一方面,提供了一种激光雷达,该激光雷达用于移动平台上,特别是自动驾驶的智能汽车。激光雷达包括激光发射器、探测器以及扫描装置;其中,激光发射器用于发射探测激光;扫描装置用于将探测激光形成扫描光线。扫描装置包括两部分,一部分为用于将所述探测激光反射成沿第一方向的第一扫描光线的一维扫描微振镜;另一部分为用于将所述第一扫描光线反射形成沿第二方向的第二扫描光线的旋转式的扫描组件;另外,上述的旋转式的扫描组件还用于将所述第二扫描光线照射探测物后形成的反射激光反射到探测器。探测器用于基于所述反射激光进行激光探测。在上述技术方案中,激光雷达通过采用一维扫描微振镜将探测激光反射成沿第一方向的第一扫描光线,并通过旋转式的扫描组件将第一扫描光线反射成沿第二方向的第二扫描光线,从而实现在两个方向上的扫描。其中, 一维扫描微振镜仅实现一维扫描,使得一维扫描微振镜的结构比较简单,且可靠性增大,采用一维扫描微振镜和旋转式的扫描组件组成的扫描装置与现有技术中采用机械旋转的方式进行扫描所需的结构相比,降低了扫描装置的结构复杂程度,同时减少了占用的空间,便于激光雷达小型化。
在一个具体的可实施方案中,所述旋转式的扫描组件包括旋转镜面以及驱动所述旋转镜面沿平行于第一方向的轴线转动的驱动机构,其中,所述旋转镜面包括多棱柱体,以及设置在所述多棱柱体的每个侧面的反射镜面,其中,所述反射镜面的个数至少为三个。通过旋转镜面沿第一方向的轴线旋转,实现探测激光在第二方向的扫描。
在一个具体的可实施方案中,所述旋转镜面包括相邻的第一反射镜面和第二反射镜面;其中所述第一反射镜面和所述第二反射镜面中的一个反射镜面用于将所述一维扫描微振镜反射的第一扫描光线反射成沿第二方向的第二扫描光线,另一个反射镜面用于将接收到的所述反射激光反射到所述探测器。通过旋转镜面中相邻的两个镜面分别反射探测激光以及反射激光。
在一个具体的可实施方案中,所述第一反射镜面的尺寸大于或等于所述第二反射镜面的尺寸。可实现不同的探测范围。
在一个具体的可实施方案中,所述旋转镜面包括围成矩形的四个镜面。简化了旋转镜面的结构。
在一个具体的可实施方案中,所述激光发射器包括用于发射所述探测激光的激光器,以及用于调整所述探测激光光斑的透镜组。
在一个具体的可实施方案中,所述透镜组包括用于调整所述激光器发射的探测激光的发散角的第一透镜组。方便探测激光照射到一维扫描微振镜。
在一个具体的可实施方案中,所述透镜组包括用于压缩所述探测激光直径的第二透镜组。
在一个具体的可实施方案中,所述激光雷达还包括反射镜,所述反射镜位于所述激光发射器和所述一维扫描微振镜的光路之间,并用于将所述探测激光反射到所述一维扫描微振镜。
在一个具体的可实施方案中,所述激光雷达还包括反射镜;所述反射镜位于所述一维扫描微振镜和所述旋转镜面之间,并用于将所述一维扫描微振镜反射的所述探测激光反射到所述旋转镜面。
在一个具体的可实施方案中,所述激光发射器包括多个激光器,多个激光器沿竖直方向单排排列或阵列排列。提高了探测范围。
在一个具体的可实施方案中,激光器可以为EEL激光器,VCSEL激光器,MOPA激光器,DPSS激光器及可调激光器等不同类型的激光器。
在一个具体的可实施方案中,所述探测器包括多个激光接收器,多个激光接收器单排排列或者阵列排列。以保证可接收到所有反射激光。
第二方面,提供了一种移动平台,该移动平台包括中央控制处理器,以及至少一个上述任一项所述的激光雷达;所述中央控制处理器通过每个所述激光雷达进行的激光探测的结果控制所述移动平台的行动。在上述技术方案中,通过采用上述的激光雷达,减少了激光雷达的尺寸,便于激光雷达设置。
在一个具体的可实施方案中,所述中央控制处理器通过每个所述激光雷达的相对位置, 以及每个激光雷达探测的探测物相对该激光雷达的相对位置,确定每个雷达探测的探测物相对所述移动平台的相对位置。通过中央控制处理器实现对探测物的判断。
在一个具体的可实施方案中,所述移动平台为飞行器或汽车。
图1示出本申请实施例提供的激光雷达的应用场景示意图;
图2示出本申请实施例提供的激光雷达的应用场景示意图;
图3示出了本申请实施例提供的激光雷达与移动平台的信息交互的框图;
图4示出了本申请实施例提供的激光雷达的俯视图;
图5示出了本申请实施例提供的激光雷达的激光发射器的结构示意图;
图6示出了本申请实施例提供的激光雷达的另一激光发射器的结构示意图;
图7示出了本申请实施例提供的激光雷达的立体结构示意图;
图8~图10示出了本申请实施例提供的激光雷达的旋转式的扫描组件的扫描流程图;
图11示出了本申请实施例提供的激光雷达的探测激光的扫描波形图;
图12示出了本申请实施例提供的探测器的结构示意图;
图13示出了本申请实施例提供的另一种激光雷达的俯视图;
图14示出了本申请实施例提供的另一种激光雷达的使用状态参考图;
图15示出了本申请实施例提供的激光雷达与移动平台信息交互的结构框图。
为方便理解本申请实施例提供的激光雷达,首先说明一下其应用场景。本申请实施例提供的激光雷达应用于移动平台中,用以实现移动平台的自动驾驶,或者辅助驾驶员驾驶。如图1及图2所示的移动平台在应用时,本申请实施例提供的激光雷达应用汽车上时,在汽车的四个角分别设置激光雷达。每个激光雷达可覆盖水平大于120°,垂直大于30°的视场角范围。通过在汽车四角的安装可以实现环绕整车的视野覆盖。
如图3中所示,图3展示了激光雷达的链接的基本结构框图。激光雷达100发射激光并接收反射回的激光,接收的激光经激光雷达100感光后获得的电信号进入处理芯片200进行算法运算并最终计算出探测物的距离。最终探测物的距离和探测物所在方位被打包成帧数据经以太网口输出。多个激光雷达100的一台网口输出至通一个中央控制处理器300进行数据融合实现目标识别感知等功能最终生成控制指令控制汽车驾驶。然而现有技术中的激光雷达结构比较复杂,已经无法满足移动平台发展的需求,为此本申请实施例提供了一种结构简单,便于小型化的激光雷达。下面结合具体的附图以及实施例对其进行详细的说明。
参考图4,图4示出了本申请实施例提供的激光雷达的俯视图。激光雷达的主要结构包括成对出现的激光发射器10及探测器40,以及一个扫描装置。其中,激光发射器10用于发射探测激光,探测器40用于接收被探测物反射回的反射激光。扫描装置位于激光发射器10和探测器40之间,并用于反射探测激光和反射激光,并基于反射激光进行激光探测。扫描装置包括独立设置的旋转式的扫描组件和一维扫描微振镜20,一维扫描微振镜20可用于将探测激光反射成沿第一方向的第一扫描光线。旋转式的扫描组件为旋转镜组件 30,旋转镜组件30可将第一扫描光线反射形成沿第二方向的第二扫描光线,以及将第二扫描光线照射探测物后形成的反射激光反射到探测器40。其中,第一方向和第二方向为相互垂直的两个方向。作为一个示例,第一方向为竖直方向,第二方向为水平方向。上述竖直方向和水平方向指代的是相对激光探测器的设置面为参考面的竖直方向和水平方向。
参考图5,图5示出了本申请实施例提供的激光发射器的结构示意图。激光发射器包括一个或者多个激光器11,在图5中示例出了1个激光器11,但应理解本申请实施例不限定激光器11的具体个数,激光器11的个数可以为1个、2个、3个等不同的个数。另外,在激光器11为多个时,激光器11也可按照不同的方式排布。示例性的,激光器11沿竖直方向呈单排方式排列。或者激光器11呈阵列方式排列。如以2*2方式排布、3*3方式排布、2*3方式排布等不同的排列方式。
上述激光器11可采用不同类型的激光器,示例性的,激光器11可以为EEL激光器、VCSEL激光器、MOPA激光器、DPSS激光器或可调激光器中的任一种激光器。在本申请实施例中以EEL激光器11为例进行说明。
激光发射器除上述激光器11外,还包括与激光器11配合使用的透镜组。透镜组设置在激光器11的出光面,并用于调整激光器11发射出的探测激光的光斑的透镜组。探测激光由激光器11出射后先经过透镜组进行光斑整形,光斑整形的目的是使得激光器11发射的探测激光形成可照射到一维扫描微振镜的光斑,以使得探测激光可通过一维扫描微振镜的光斑进行垂直扫描。
透镜组至少包括第一透镜组12,第一透镜组12用于调整激光器11发射的探测激光的发散角。激光器11发射出的大发散角的探测激光通过第一透镜组12准直为很小发散角甚至几乎平行的光束后出射。上述的第一透镜组12可采用常规的凸透镜、凹透镜的组合,通过凸透镜和凹透镜可实现对探测激光的准直,其原理在此不再详细赘述。
透镜组还可包括第二透镜组13,第二透镜组13用于压缩探测激光直径。从而使出射的探测激光可以被一维扫描微振镜完全接收并反射。激光器11发射的探测激光可经准直(第一透镜组12)和光斑压缩(第二透镜组13)后照射到一维扫描微振镜上进行反射。
作为一个可选的方案,在激光发射器10包括多个激光器时,多个激光器发射的探测激光整形出射时可以相互平行,之后经过第三透镜组50将多个激光器发射的探测激光折射或反射后再相互呈现一定的角度照向一维扫描微振镜20。以图6所示的3个激光器为例,3个激光器分别通过一个对应的透镜将探测激光折射,使得3个探测激光汇聚到一维扫描微振镜20,但3个探测激光的入射角度不同,经一维扫描微振镜20反射后,可沿不同的光路反射到旋转镜组30上。
参考图7,图7示出了本申请实施例提供的一维扫描微振镜20与旋转镜组件30的配合示意图。一维扫描微振镜20采用MEMS(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)微振镜,MEMS微振镜为一维往复式扫描结构。激光发射器10发射的探测激光照射在MEMS微振镜的镜面上反射后再到达旋转镜组件30上。
如图7所示的带箭头示例的两个相反的弧线,该弧线示例出了一维扫描微振镜20的摆动方向。一维扫描微振镜20沿水平轴摆动,其镜面在垂直方向上往复摆动,从而使出射的探测激光在激光雷达的视场范围内形成竖直方向描。在图7中示例出了激光发射器10采用3个激光器的方式,3个激光器分别发射处探测激光,3个探测激光以不同的入射角度照射到一维扫描微振镜20,经一维扫描微振镜20反射后照射到旋转镜组件3030。
继续参考图7,旋转镜组件30包括旋转镜面31以及驱动旋转镜面31沿平行于第一方向的轴线转动的驱动机构32。旋转镜面31包括多棱柱体,以及设置在所述多棱柱体的每个侧面的反射镜面,旋转镜面31用于对第一扫描光线和反射激光进行反射,而驱动机构32用于驱动旋转镜面31旋转。如图7中所示的带箭头的弧线,驱动机构32可带动旋转镜面31沿顺时针方向转动(以图7所示的激光雷达的放置方向为参考方向)。
旋转镜面31包括四个围绕成环形的镜面,且相邻镜面相互垂直。示例性的,旋转镜面31可以由铝制四棱柱或玻璃制四棱柱构成,四个镜面采用在四棱柱的侧表面镀金或镀铝构成。另外,考虑安全性,可将四棱柱的四个垂直棱进行倒角。应理解,本申请实施例中旋转镜面31还可采用其他个数的镜面(镜面的面数≥3),如镜面的个数为3个、5个等不同个数。在本申请实施例中,仅以4个镜面为例进行说明。
在旋转镜面31转动过程中,相邻的两个镜面作为反射镜面,其中的一个反射镜面用于将一维扫描微振镜20反射的第一扫描光线反射成沿水平方向扫描光线,另一个反射镜面用于将第二扫描光线照射探测物后形成的反射激光反射到探测器。即激光发射器10发射路径与探测器的接收路径由旋转镜面31上不同的两个镜面进行反射。为方便描述,将用于反射第一扫描光线和反射反射激光的两个镜面分别命名为第一反射镜面和第二反射镜面。
一并参考图8所示的激光雷达的俯视图。激光发射器10位于旋转镜面31的左侧,探测激光经旋转镜面31中的任意一个镜面反射后出射。第二扫描光线照射到探测物后,反射回的反射激光以平行于第二扫描光线的路径返回。反射激光通过旋转镜面31中的另一镜面反射后,达位于旋转镜面31右侧的探测器40进行感光。
为方便理解旋转式的扫描组件的扫描原理,一并参考图8、图9及图10,图8~图10示出了旋转镜面31在转动到不同角度时,探测激光的扫描过程。为方便描述,定义了旋转镜面31中的第一镜面311、第二镜面312、第三镜面313和第四镜面314。上述四个镜面均为反射镜面。
首先参考图8,在旋转镜面31位于第一位置时,一维扫描微振镜20反射的第一扫描光线照射到第一镜面311,通过第一镜面311将第一扫描光线反射形成第二扫描光线,第二扫描光线照射到探测区域中。探测物反射回的反射激光以与第二扫描光线平行的方向照射到第二镜面312,经第二镜面312反射后,照射到探测器40。此时,第一镜面311和第二镜面312为第一反射镜面和第二反射镜面。
参考图9,在旋转镜面31位于第二位置时,第一镜面311及第二镜面312相对转动了第一角度。第一扫描光线照射到第一镜面311的入射角也相对转动第一角度,反射角也相对转动第一角度。探测物反射回的反射激光以与第二扫描光线平行的方向照射到第二镜面312,经第二镜面312反射后,照射到探测器40。
参考图10,旋转镜面31旋转到第三位置时,第一镜面311及第二镜面312相对转动了第二角度。第一扫描光线照射到第一镜面311后反射出的第二扫描光线也转动了第二角度。探测物反射回的反射激光以与第二扫描光线平行的方向照射到第二镜面312,经第二镜面312反射后,照射到探测器40。
由图8~图10可看出,旋转镜面31沿竖直轴线旋转,在旋转镜面31的旋转过程中,第一扫描光线通过第一镜面311实现对探测区域内进行扫描,同时反射激光可通过第二镜面312反射到探测器40中,实现激光雷达对探测区域的一次扫描。另外,在第一扫描光 线照射到第一镜面311后,第一镜面311转动的角度为激光雷达在水平方向扫描的角度。通过控制第一镜面311的尺寸可调整激光雷达在水平方向扫描的角度。
在旋转镜面31继续旋转过程中,第四镜面314、第三镜面313、第二镜面312可依次用于反射第一扫描光线,第一镜面311、第四镜面314、第三镜面313可依次用于反射反射激光到探测器40,从而实现不间断的对探测区域的扫描。
如图11所示,图11示出了经一维扫描微振镜20和旋转镜面反射后的探测激光的光束形成的波形。结合图7及图11,因为一维扫描微振镜20的摆动为谐振运动(往复摆动),配合旋转镜面31的线性旋转运动的水平扫描,使得探测激光在经一维扫描微振镜20反射后,再通过旋转镜面31反射形成如图11中所示的谐振扫描波形。在图11中,三条第二扫描光线形成沿竖直方向排列的三个正弦函数图形,且三个正弦函数波形的高度形成激光雷达的竖直探测范围,宽度形成激光雷达的水平探测范围。
由图11可看出,得益于垂直方向上的一维扫描微振镜20的振动扫描,垂直分辨率可以由控制探测激光发射的重频进行调节。在激光发射器采用少量的激光器个数下即可获得很高的垂直分辨率。因此本申请实施例提供的激光雷达具有垂直分辨率高的优点。另外,得益于探测激光及反射激光通过旋转镜面上不同的反射镜面反射,使得激光雷达的收发光路的分离,接收光束(反射激光)的孔径仅由旋转镜面中反射接收光束的反射镜面的尺寸大小和探测器中的接收透镜的大小决定。因此,本申请实施例提供的激光雷达在采用镜面旋转实现水平扫描时具有探测距离长的优点。
第二扫描光线离开激光雷达后照射到远距离外的探测物再返回时,经过旋转镜面的反射镜面后进入探测器。探测器用于接收反射激光并进行感光。
参考图12,探测器40包括第四透镜组41以及激光接收器42。第四透镜组41用于将反射激光聚焦至激光接收器42所在的焦平面进行感光。激光接收器42用于接收反射激光并进行感光。
激光接收器42可以为单点器件,也可以为一维线阵列器件,也可以为二维面阵列器件。具体的根据接收的反射激光的范围而定。
在本申请实施例中,激光接收器42可以为PIN光电二极管,可以为APD,可以为SPAD。可以是Si材料制成可以是InGaAs等III-V族材料制成。在本申请实施例中,激光接收器42采用一维SiAPD阵列,包含32个像素单元。但应理解本申请实施例提供的激光接收器42的接收范围应保证接收到激光发射器发射的探测激光反射后形成的反射激光。
参考图13,图13示出了基于图4所示的激光雷达的一种变形结构。由激光发射器10发射的激光经过光斑整形后仅需很小的镜面即可出射。因此,位于旋转镜面31上的,激光出射和接收所用的反射镜面大小可以不同。
为保证激光的光路可照射到探测区域,同时探测器40可接收到反射激光。激光雷达还设置了两个反射镜,两个反射镜分别为第一反射镜60和第二反射镜70。其中,第一反射镜60和第二反射镜70中的一个反射镜为一维扫描微振镜。示例性的,在第二反射镜70为一维扫描微振镜时,第一反射镜60位于激光发射器和一维扫描微振镜的光路之间,并用于将探测激光反射到一维扫描微振镜。在第一反射镜60为一维扫描微振镜时,第二反射镜70位于一维扫描微振镜和旋转镜面31之间,并用于将一维扫描微振镜反射的探测激光反射到旋转镜面31。
在图13所示的旋转镜面31中,定义了第一反射镜面315和第二反射镜面316。第一 反射镜面315和第二反射镜面316为旋转镜面31中相邻的两个反射镜面。其中,第一反射镜面315和第二反射镜面316中的一个反射镜面用于将一维扫描微振镜反射的第一扫描光线反射成沿第二方向的第二扫描光线;另一个反射镜面用于将接收到的反射激光反射到探测器。以通过旋转镜面31中相邻的两个镜面分别反射探测激光以及反射激光。在设置第一反射镜面315和第二反射镜面316时,第一反射镜面315的尺寸大于第二反射镜面316的尺寸。结合图13所示的俯视图。旋转镜面31包含两个较大的反射镜面(第一反射镜面315)和两个较小的反射镜面(第二反射镜面316)。如图13中所示,当使用第一反射镜面315接收反射激光时,探测器40的接收的孔径较大,适合远距离弱回波信号的探测。如图14所示,当使用第二反射镜面316接收反射激光时,探测器40的接收孔径小,适合近距离强回波信号的探测。
应理解,在其他实施例中,旋转镜面可以包含更多不同大小的反射镜面,探测激光所经过的反射镜面和反射激光经过的反射镜面需相互垂直。
本申请实施例还提供了一种移动平台,移动平台可为飞行器或汽车等常见的自动化行驶或智能形式的工具。该移动平台包括中央控制处理器,以及至少一个上述任一项所述的激光雷达;其中,所述中央控制处理器通过每个所述激光雷达进行的激光探测的结果控制所述移动平台的行动。
如图15所示,单个激光雷达中,中控的驱动芯片使激光器打光的同时记录一维扫描微振镜和旋转镜面(第一反射镜面和第二反射镜面)旋转扫描的绝对位置。之后接收的激光经激光接收器感光后获得的电信号进入信号处理芯片进行算法运算并最终计算出探测物的距离。最终探测物的距离和探测物所在方位(由扫描机构绝对位置表征)被打包成帧数据经以太网口输出。多个激光雷达的一台网口输出至通一个中央控制处理器进行数据融合实现目标识别感知等功能最终生成控制指令控制汽车驾驶。或者,中央控制处理器通过每个激光雷达的相对位置,以及每个激光雷达探测的探测物相对该激光雷达的相对位置,确定每个雷达探测的探测物相对移动平台的相对位置。通过中央控制处理器实现对探测物的判断。即通过中央控制处理器对激光雷达的相对位置,以及每个激光雷达探测到的探测物相对激光雷达的相对位置,确定探测物与移动平台之间的相对位置关系。结合上述激光雷达的描述,可看出,激光雷达通过采用一个一维扫描微振镜将探测激光反射成竖直扫描光线,极大的减少了激光雷达的尺寸,同时,一维扫描微振镜仅实现一维扫描,使得一维扫描微振镜的结构比较简单,且可靠性增大。本发明的激光雷达将覆盖水平大于120°垂直大于30°的视场角范围。通过在汽车四角的安装可以实现环绕整车的视野覆盖,可应用于前车cut-in超车切入,以及自车变道超车等场景。另外,上述激光雷达具有200M远距离探测能力和垂直/水平<0.2°的高角分辨率,可以辨别远距离的小障碍物体。因此该激光雷达非常适合应用于高速巡航场景中对远距离地面小物体的规避等场景。
以上,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
- 一种激光雷达,其特征在于,包括:激光发射器、探测器以及扫描装置;其中,所述激光发射器用于发射探测激光;所述扫描装置包括:一维扫描微振镜,用于将所述探测激光反射成沿第一方向的第一扫描光线;旋转式的扫描组件,用于将所述第一扫描光线反射形成沿第二方向的第二扫描光线;以及将所述第二扫描光线照射探测物后形成的反射激光反射到所述探测器;所述探测器用于基于所述反射激光进行激光探测。
- 如权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述旋转式的扫描组件包括旋转镜面以及驱动所述旋转镜面沿平行于第一方向的轴线转动的驱动机构,其中,所述旋转镜面包括多棱柱体,以及设置在所述多棱柱体的每个侧面的反射镜面,其中,所述反射镜面的个数至少为三个。
- 如权利要求2所述的激光雷达,其特征在于,所述旋转镜面包括相邻的第一反射镜面和第二反射镜面;其中所述第一反射镜面和所述第二反射镜面中的一个反射镜面用于将所述一维扫描微振镜反射的第一扫描光线反射成沿第二方向的第二扫描光线,另一个反射镜面用于将接收到的所述反射激光反射到所述探测器。
- 如权利要求3所述的激光雷达,其特征在于,所述第一反射镜面的尺寸大于或等于所述第二反射镜面的尺寸。
- 如权利要求2~4任一项所述的激光雷达,其特征在于,所述旋转镜面包括围成矩形的四个镜面。
- 如权利要求1~5任一项所述的激光雷达,其特征在于,所述激光发射器包括用于发射所述探测激光的激光器,以及用于调整所述探测激光光斑的透镜组。
- 如权利要求6所述的激光雷达,其特征在于,所述透镜组包括用于调整所述激光器发射的探测激光的发散角的第一透镜组。
- 如权利要求6或7所述的激光雷达,其特征在于,所述透镜组包括用于压缩所述探测激光直径的第二透镜组。
- 如权利要求1~8任一项所述的激光雷达,其特征在于,所述激光雷达还包括反射镜,所述反射镜位于所述激光发射器和所述一维扫描微振镜的光路之间,并用于将所述探测激光反射到所述一维扫描微振镜。
- 如权利要求1~8任一项所述的激光雷达,其特征在于,所述激光雷达还包括反射镜;所述反射镜位于所述一维扫描微振镜和所述旋转镜面之间,并用于将所述一维扫描微振镜反射的所述探测激光反射到所述旋转镜面。
- 一种移动平台,其特征在于,包括中央控制处理器,以及至少一个如权利要求1~10任一项所述的激光雷达;所述中央控制处理器通过每个所述激光雷达进行的激光探测的结果控制所述移动平台的行动。
- 如权利要求11所述的移动平台,其特征在于,所述中央控制处理器通过每个所述激光雷达的相对位置,以及每个激光雷达探测的探测物相对该激光雷达的相对位置,确定每个雷达探测的探测物相对所述移动平台的相对位置。
- 如权利要求11所述的移动平台,其特征在于,所述移动平台为飞行器或汽车。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2020/132926 WO2022110210A1 (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种激光雷达及移动平台 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116457698A true CN116457698A (zh) | 2023-07-18 |
Family
ID=81753949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080107177.5A Pending CN116457698A (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种激光雷达及移动平台 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116457698A (zh) |
WO (1) | WO2022110210A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115840213A (zh) * | 2022-07-26 | 2023-03-24 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 激光雷达及存储介质 |
CN115480253B (zh) * | 2022-10-31 | 2023-10-24 | 北京因泰立科技有限公司 | 一种基于spad线阵探测器的三维扫描激光雷达 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6111617B2 (ja) * | 2012-07-03 | 2017-04-12 | 株式会社リコー | レーザレーダ装置 |
CN107703510B (zh) * | 2017-06-15 | 2024-04-12 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 激光雷达及激光雷达控制方法 |
CN110346814B (zh) * | 2018-04-08 | 2023-04-28 | 浙江国自机器人技术有限公司 | 一种基于3d激光的障碍物检测及避障控制方法和系统 |
CN113167866A (zh) * | 2018-11-14 | 2021-07-23 | 图达通爱尔兰有限公司 | 使用多面镜的lidar系统和方法 |
CN210119568U (zh) * | 2018-12-06 | 2020-02-28 | 蔚来汽车有限公司 | 激光雷达扫描装置及具有该装置的车辆 |
CN109828259A (zh) * | 2019-02-14 | 2019-05-31 | 昂纳信息技术(深圳)有限公司 | 一种激光雷达及组合扫描装置 |
CN111505605A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-07 | 中科融合感知智能研究院(苏州工业园区)有限公司 | 一种摆镜和转镜相结合的大范围扫描激光雷达 |
-
2020
- 2020-11-30 WO PCT/CN2020/132926 patent/WO2022110210A1/zh active Application Filing
- 2020-11-30 CN CN202080107177.5A patent/CN116457698A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022110210A1 (zh) | 2022-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110632618B (zh) | 激光雷达及其控制方法以及自动驾驶装置 | |
AU2021206645B2 (en) | Calibration of sensor systems | |
US11988748B2 (en) | System and method for adaptable lidar imaging | |
KR102210101B1 (ko) | 광학계 모듈 및 그를 갖는 스캐닝 라이다 | |
CN210038146U (zh) | 测距模组、测距装置及可移动平台 | |
CN112789512A (zh) | 激光雷达及自动驾驶设备 | |
CN116457698A (zh) | 一种激光雷达及移动平台 | |
CN115461260A (zh) | 玻璃镜附接至旋转金属电机框架 | |
CN115480254A (zh) | 一种检测方法及装置 | |
CN113030911A (zh) | 一种激光雷达系统 | |
CN114746771A (zh) | 探测装置、扫描单元、可移动平台及探测装置的控制方法 | |
KR101878484B1 (ko) | 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템 | |
CN113933811B (zh) | 激光雷达的探测方法、激光雷达以及计算机存储介质 | |
CN210199305U (zh) | 一种扫描模组、测距装置及可移动平台 | |
CN113721220A (zh) | 一种单自由度旋转实现二维光学扫描的方法 | |
US20220252703A1 (en) | Transmission device for an optical measurement apparatus for detecting objects, light signal deflection device, measurement apparatus and method for operating a measurement apparatus | |
CN113820721A (zh) | 一种收发分离的激光雷达系统 | |
CN111308444A (zh) | 一种激光雷达系统 | |
WO2022252057A1 (zh) | 一种检测方法及装置 | |
US20240118389A1 (en) | Curved window for expansion of fov in lidar application | |
US20240094351A1 (en) | Low-profile lidar system with single polygon and multiple oscillating mirror scanners | |
KR102145931B1 (ko) | 오목 반사 미러를 가지는 스캐닝 라이다 | |
US20230366988A1 (en) | Low profile lidar systems with multiple polygon scanners | |
CN219065736U (zh) | 一种激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备 | |
WO2023040788A1 (zh) | 激光雷达、探测设备和车辆 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |