多線雷射雷達和多線雷射雷達控制方法與流程

2023-09-15 22:47:10

本發明涉及檢測領域，特別涉及一種多線雷射雷達和多線雷射雷達控制方法。

背景技術：

雷射雷達是以發射雷射光束來探測目標的位置、速度等特徵量的雷達系統，其工作原理是先向目標發射探測雷射光束，然後將接收到的從目標反射回來的信號與發射信號進行比較，作適當處理後，就可獲得目標的有關信息，例如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數。

多線雷射雷達是雷射雷達的一種，是通過半導體雷射發射器發射雷射，並對回波光信號進行探測的，多線雷射雷達包括多個雷射發射器，每一個雷射發射器可以測量一個距離。雷射雷射器的發射電路器件較為複雜，體積也較大，因此無法在較小的範圍內堆疊足夠多的數量，單位範圍內雷射線數即雷射發射器的堆疊數量是影響多線雷射雷達垂直解析度的重要因素，因此現有技術中的多線雷射雷達垂直解析度仍然較低。

可見，現有的多線雷射雷達體積龐大，垂直解析度不高。

技術實現要素：

本發明實施例中提供了一種多線雷射雷達，能提高多線雷射雷達的垂直解析度。

為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了如下技術方案：

一方面，提供了一種多線雷射雷達，其特徵在於，包括：

雷射發射器，用於發射出射雷射；

準直光學單元，用於所述出射雷射的準直；

其中，所述雷射發射器包括多個雷射發射板，所述多個雷射發射板的發光端面位於所述準直光學單元的焦平面上。

可選的，所述多個雷射發射板包括：

至少兩列所述雷射發射板，所述每一列雷射發射板包括至少兩個所述雷射發射板。

可選的，所述每一列雷射發射板中，相鄰雷射發射板之間的距離相等。

可選的，所述每一列中相鄰雷射發射板之間的距離與其他列中相鄰雷射發射板之間的距離相等。

可選的，所述每一個雷射發射板與水平面平行，且在垂直方向上與其他雷射發射板錯開。

可選的，所述不同列的雷射發射板在水平方向上的投影部分重疊。

第二方面，提供了一種多線雷射雷達的控制方法，包括：

雷射發射器發射出射雷射；

準直光學單元對所述出射雷射準直；

其中，所述雷射發射器包括多個雷射發射板，所述多個雷射發射板的發光端面位於所述準直光學單元的焦平面上。

可選的，所述多個雷射發射板包括：

至少兩列所述雷射發射板，所述每一列雷射發射板包括至少兩個所述雷射發射板。

可選的，所述每一個雷射發射板與水平面平行，且在水平上與其他雷射發射板錯開。

可選的，所述不同列的雷射發射板在水平面上的投影部分重疊。

本發明的實施例中公開了一種多線雷射雷達，包括：雷射發射器，用於發射出射雷射；準直光學單元，用於所述出射雷射的準直；其中，所述雷射發射器包括多個雷射發射板，所述多個雷射發射板的發光端面位於所述準直光學單元的焦平面上。本發明實施例中，準直光學單元的焦平面上設置多個雷射發射板，可以充分利用準直光學單元的焦平面空間資源，提高了垂直方向上的出射雷射的線束，從而在不減少雷射發射板厚度的情況下提高多線雷射雷達的垂直解析度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發明實施例的多線雷射雷達的結構示意圖；

圖2所示為本發明實施例的多線雷射雷達的結構示意圖；

圖3所示為本發明實施例的多線雷射雷達的結構示意圖；

圖4所示為本發明實施例的光斑的示意圖；

圖5所示為本發明實施例的多線雷射雷達的結構示意圖。

具體實施方式

本發明如下實施例提供了一種多線雷射雷達，具有較高的垂直解析度。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

圖1所示為本發明實施例的多線雷射雷達的結構示意圖，圖1所示為多線雷射雷達側視圖，如圖1所示，多線雷射雷達包括：

雷射發射器110，用於發射出射雷射；

準直光學單元120，用於所述出射雷射的準直。

其中，所述雷射發射器110包括多個雷射發射板，所述多個雷射發射板的發光端面位於所述準直光學單元120的焦平面130上。

本發明實施例中，雷射發射板可以是pcb電路板以及設置在pcb電路板上的雷射器。準直光學單元120可以是單個透鏡，或可以是透鏡組。

本發明實施例中，準直光學單元的焦平面上設置多個雷射發射板，可以充分利用準直光學單元的焦平面空間資源，提高了垂直方向上的出射雷射的線束，從而在不減少雷射發射板厚度的情況下提高多線雷射雷達的垂直解析度。

本發明實施例中，所述多個雷射發射板包括：

至少兩列所述雷射發射板，所述每一列雷射發射板包括至少兩個所述雷射發射板。

所述每一列雷射發射板中，相鄰雷射發射板之間的距離相等。

所述每一列中相鄰雷射發射板之間的距離與其他列中相鄰雷射發射板之間的距離相等。

所述每一個雷射發射板與水平面平行，且在水平上與其他雷射發射板錯開。

圖2所述為本發明實施例的多線雷射雷達的結構示意圖，圖2所示為多線雷射雷達焦平面示意圖。如圖2所示，多線雷射雷達的焦平面上設置了多個雷射發射板，包括兩列以上的雷射發射板，每一列雷射發射板包括至少兩個所述雷射發射板。

每一列雷射發射板中，相鄰雷射發射板之間的距離相等，例如圖2中的211與212之間的距離，212與213之間的距離是相等的。

每一列中相鄰雷射發射板之間的距離與其他列中相鄰雷射發射板之間的距離相等。例如圖2中的211與212之間的距離，222與223之間的距離是相等的.

所述每一個雷射發射板與水平面平行，且在垂直方向上與其他雷射發射板錯開，如圖2所示，每一個雷射發射板的水平延長線都不會與其他雷射發射板重合。

本發明的實施例中，不同列的雷射發射板在水平方向上部分重疊。圖3所示為本發明實施例的多線雷射雷達的結構示意圖，圖3僅示出兩列雷射發射板，310和320在水平面上的投影部分重疊的。

實際應用中，雷射發射板上由於安裝的器件的高度、位置不同，所以整個雷射發射板的高度並不是完全一致的，因此，即使每一列中的雷射發射板的排列已經較為精密了，但是如果把高度較低的器件安裝在邊緣，則其他列的雷射發射板可以利用該列雷射發射板邊緣之間較大的空隙。這樣的設置方法可以減少每一列雷射發射板佔用的平均空間，可以在焦平面上放置更多的雷射發射板，從而提高雷射雷達的垂直解析度。

本發明實施例中，雷射發射板發射的雷射通過準直光學單元準直後的出射角度各不相同，每一條金光的出射方向為雷射發射板的發光端面與準直光學單元的光心的連線。

圖4所示為本發明實施例的光斑的示意圖，如圖4所示，由於多個雷射發射板在水平上是錯開的，所以多條發射雷射在一定距離處的光斑也是錯開的，這相當於在垂直方向上的增加了出射雷射的線數，可以提高垂直解析度。

如果多線雷射雷達特別關注靠近水平方向一定角度內的垂直解析度，可以增加靠近中間部分的雷射器的列數而減少上下兩邊雷射器的列數，可以節約成本。

圖5所示為本發明實施例的多線雷射雷達的結構示意圖，如圖4所示，本發明實施例的多線雷射雷達包括旋轉機構510、通訊系統520以及固定機構530。

旋轉機構510上設置有fpga主控系統511、發射系統512和接收系統513。

發射系統512包括上述實施例的雷射發射器、準直光學單元。發射系統512的具體結構和功能如上所述，在此不再贅述。

本發明實施例中的接收系統513與發射系統512是相對應的，出射雷射經被測物體反射後通過接收端的聚焦光學單元後，由雷射接收器接收。雷射接收器的排列方式與雷射發射板的排列相同，在此不再贅述。

通訊系統520可以是帶能量傳輸的無線通訊系統或有線通訊系統，用於旋轉機構410和固定機構530之間的通訊。

固定機構530上設置有高精度旋轉角測量系統531，fpga數據集成系統532以及多路雷射測距數據輸出接口533等。

本發明實施例的多線雷射雷達，可以提高垂直解析度。

與上述多線雷射雷達相對應，本發明實施例還提供了一種多線雷射雷達的控制方法，包括：

雷射發射器發射出射雷射；

準直光學單元對所述出射雷射準直；

其中，所述雷射發射器包括多個雷射發射板，所述多個雷射發射板的發光端面位於所述準直光學單元的焦平面上。

可選的，所述多個雷射發射板包括：

至少兩列所述雷射發射板，所述每一列雷射發射板包括至少兩個所述雷射發射板。

可選的，所述每一列雷射發射板中，相鄰雷射發射板之間的距離相等。

可選的，所述每一列中相鄰雷射發射板之間的距離與其他列中相鄰雷射發射板之間的距離相等。

可選的，所述每一個雷射發射板與水平面平行，且在垂直方向上與其他雷射發射板錯開。

所述每一個雷射發射板與水平面平行，且在水平上與其他雷射發射板錯開。

本發明實施例的方法，可以提高多線雷射雷達的垂直解析度。

本發明的實施例中公開了一種多線雷射雷達和多線雷射雷達的控制方法，本發明中，準直光學單元的焦平面上設置多個雷射發射板，可以充分利用準直光學單元的焦平面空間資源，提高了垂直方向上的出射雷射的線束，從而在不減少雷射發射板厚度的情況下提高多線雷射雷達的垂直解析度。

本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明實施例中的技術可藉助軟體加必需的通用硬體的方式來實現，通用硬體包括通用集成電路、通用cpu、通用存儲器、通用元器件等，當然也可以通過專用硬體包括專用集成電路、專用cpu、專用存儲器、專用元器件等來實現，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基於這樣的理解，本發明實施例中的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品可以存儲在存儲介質中，如只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟、光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於系統實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。