一種激光雷達掃描探測方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光雷達領(lǐng)域，尤其涉及一種激光雷達掃描探測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光雷達由于其能精確的測量目標位置的距離和方位信息，越來越多的應(yīng)用于國 防工業(yè)及智能生活的方方面面。
[0003] 激光雷達目前常用的探測方法有脈沖探測和相位探測，其中脈沖探測法是通過發(fā) 射一束激光經(jīng)目標反射后通過Aro進行信號接收，根據(jù)發(fā)射和接收之間的時間差計算出目 標的距離，此方法一般應(yīng)用在作用距離較遠的目標，對于激光器的功率要求較高且需要高 成本的Aro探測陣列?；谙辔惶綔y的方法是通過信號調(diào)制匹配，根據(jù)相位延遲計算被測 目標的距離信息，此方法探測精度較高，但是面臨著復(fù)雜的系統(tǒng)調(diào)試且成本較高，適合于對 精密儀器的測量，同時無法滿足對目標數(shù)據(jù)高速采集的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種激光雷達掃描探測方法，旨在解決現(xiàn)有激光雷 達掃描對激光器的功率要求高，且采集速度慢、成本高的問題。
[0005] 本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種激光雷達掃描探測方法，所述方法包括下述步 驟：
[0006] 將激光器和圖像傳感單元固定于電機旋轉(zhuǎn)平臺上，使激光器與圖像傳感單元處于 同一平面且保持固定距離（S)，并將所述激光器的發(fā)射方向調(diào)整至與所述平面具有固定夾 角（P)，所述圖像傳感單元包括一傳感器感光片，將所述傳感器感光片調(diào)整至水平位置；
[0007] 控制所述電機旋轉(zhuǎn)平臺從初始方位開始水平勻速轉(zhuǎn)動，同時控制所述激光器發(fā)射 激光束掃描探測前方物體，并記錄對應(yīng)的方位信息；
[0008] 所述圖像傳感單元接收被探測物體反射的激光束，并確定反射的激光束在所述傳 感器感光片上的成像位置（X);
[0009] 信號處理單元根據(jù)所述成像位置（X)、固定距離（s)、固定夾角（P )和所述圖像傳 感單元的焦距（f)通過三角測距原理計算對應(yīng)探測方位上被探測物體的距離（d);
[0010] 控制所述電機旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)一周，并記錄在旋轉(zhuǎn)過程中生成的一個或多個被探測 物體的距離（d);
[0011] 根據(jù)一個或多個被探測物體的距離（d)和對應(yīng)的方位信息生成激光雷達掃描信 息圖。
[0012] 本發(fā)明實施例的另一目的在于，提供一種激光雷達掃描探測裝置，所述裝置包 括：
[0013] 信號處理單元，用于記錄每次發(fā)射激光束掃描探測對應(yīng)的方位信息；
[0014] 電機旋轉(zhuǎn)平臺，用于在所述信號處理單元控制下從初始方位開始水平勻速轉(zhuǎn)動一 周；
[0015] 激光器，用于在所述信號處理單元控制下發(fā)射激光束掃描探測前方物體；
[0016] 圖像傳感單元，用于接收被探測物體反射的激光束，并確定反射的激光束在所述 傳感器感光片上的成像位置（X);
[0017] 所述激光器和所述圖像傳感單元固定于所述電機旋轉(zhuǎn)平臺上，所述激光器與所述 圖像傳感單元處于同一平面且保持固定距離（S)，所述激光器的發(fā)射方向與所述平面具有 固定夾角（0 )，所述圖像傳感單元包括一傳感器感光片，所述傳感器感光片水平放置，所述 激光器、所述圖像傳感單元、所述電機旋轉(zhuǎn)平臺均與所述信號處理單元具有電連接關(guān)系；
[0018] 所述信號處理單元提取所述成像位置（X)，并根據(jù)所述成像位置（X)、固定距離 (S)、固定夾角（(6)和所述圖像傳感單元的焦距（f)通過三角測距原理計算對應(yīng)探測方位 上被探測物體的距離（d)，并根據(jù)在旋轉(zhuǎn)過程中生成的一個或多個被探測物體的距離（d) 和對應(yīng)的方位信息生成激光雷達掃描信息圖。
[0019] 本發(fā)明實施例基于三角測距的激光雷達能滿足360度方位掃描探測且在短距離 內(nèi)的探測精度可達毫米級，同時滿足在高掃描頻率下的目標數(shù)據(jù)高速密集探測，利用三角 測量原理及線陣CMOS傳感器接受信號，對激光器功率要求較低，且系統(tǒng)體積小，成本較低。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實施例提供的激光雷達掃描探測方法的實現(xiàn)流程圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明實施例提供圖像傳感單元的信號時序圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明實施例提供的激光雷達掃描探測方法的三角測距原理示意圖；
[0023] 圖4a為本發(fā)明實施例提供的激光雷達掃描探測裝置的外部結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖4b為本發(fā)明實施例提供的激光雷達掃描探測裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖5為本發(fā)明實施例提供的激光雷達掃描探測裝置中圖像傳感單元的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0027] 本發(fā)明實施例基于三角測距的激光雷達能滿足360度方位掃描探測且在短距離 內(nèi)的探測精度可達毫米級，同時滿足在高掃描頻率下的目標數(shù)據(jù)高速密集探測，利用三角 測量原理及線陣CMOS傳感器接受信號，對激光器功率要求較低，且系統(tǒng)體積小，成本較低。
[0028] 圖1示出了本發(fā)明第一實施例提供的激光雷達掃描探測方法的實現(xiàn)流程，詳述如 下：
[0029] 在步驟SlOl中，將激光器和圖像傳感單元固定于電機旋轉(zhuǎn)平臺上，使激光器與圖 像傳感單元處于同一平面且保持固定距離（s)，并將激光器的發(fā)射方向調(diào)整至與平面具有 固定夾角)，圖像傳感單元包括一傳感器感光片，將傳感器感光片調(diào)整至水平位置；
[0030] 作為本發(fā)明一實施例，該激光器1可以米用紅光激光器發(fā)射紅光激光束，并且該 圖像傳感單元可以采用高速線陣CCD圖像傳感器。
[0031] 在步驟S102中，控制電機旋轉(zhuǎn)平臺從初始方位開始水平勻速轉(zhuǎn)動，同時控制激光 器發(fā)射激光束掃描探測前方物體，并記錄對應(yīng)方位信息；
[0032] 該方位信息指在旋轉(zhuǎn)過程中，每發(fā)送一個探測光束時，記錄此時激光器對應(yīng)的方 位。發(fā)送第一個探測光束對應(yīng)記錄的是初始方位，發(fā)送第二個探測光束對應(yīng)記錄第二個方 位，系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)均勻掃描的，旋轉(zhuǎn)一周大概會有400個探測點，那么需要記錄n個探測點對 應(yīng)的方位信息。
[0033] 作為本發(fā)明又一實施例，可以在初始方位上設(shè)置一光電開關(guān)，使信號處理單元通 過光電開關(guān)記錄初始方位信息以及之后每次發(fā)射激光束掃描探測對應(yīng)的方位信息。
[0034] 在本發(fā)明實施例中，系統(tǒng)上電啟動，信號處理單元4控制電機旋轉(zhuǎn)平臺3開始平穩(wěn) 轉(zhuǎn)動，電機旋轉(zhuǎn)平臺3從設(shè)置光電開關(guān)的初始方位開始，信號處理單元4記錄該初始方位0 =〇的位置，同時，紅光激光器1發(fā)射紅光激光束，探測該方位前方物體。
[0035] 在步驟S103中，圖像傳感單元接收被探測物體反射的激光束，并確定反射的激光 束在傳感器感光片上的成像位置（X);
[0036] 在本發(fā)明實施例中，紅光激光束經(jīng)被探測物體反射回來后被靈敏的高速線陣CMOS 圖像傳感器2捕捉到，高速線陣CMOS圖像傳感器2感知激光束反射到傳感器感光片上的像 素點，并根據(jù)像素點對應(yīng)的電壓信號占整個時鐘輸入信號的位置確定被探測物體在傳感器 感光片上的成像位置（X)，如圖2所示，并將該成像位置（X)傳遞給信號處理單元