车载多线激光雷达及车辆的制作方法

本实用新型涉及激光雷达，特别涉及车载多线激光雷达及车辆。

背景技术：

与超声波雷达、微波雷达相比，激光雷达具有测量精度高、测距远、性能优异等特点，适用于汽车测速、测距和目标定位。近年来，应用在汽车防撞自适应巡航控制系统、高级驾驶辅助系统以及无人驾驶系统中的车载激光雷达备受瞩目。

单线扫描激光雷达每秒钟的脉冲数是有限的，覆盖面小，在障碍物预警当中很容易造成检测的缺失。

为弥补单线扫描激光雷达的不足缺点，出现了多线激光雷达，如velodyne的多线激光雷达，请参见专利US7969558B2、US8767190B2。每个透镜后有多个(16或32个)激光发射器或接收器叠加排列，每对发射/接收器以1/3°或4/3°增量进行准直。该多线激光雷达的主要不足在于：

1.由于各发射器或各接收器间距离极小，因此装配难度高，不适于批量生产，成本高；

2.多线激光雷达整体结构对称性低，旋转稳定性差，需要增加配重块，相应地增加了结构复杂度；

3.垂直视场范围为26.8°，在上坡或车身起伏较大时容易造成障碍物探测误差，安全风险大。

技术实现要素：

为解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种结构简单、装配复杂度低、垂直视场角大、旋转稳定好的车载多线激光雷达。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种车载多线激光雷达；所述激光雷达包括：

转动台；

至少二个长程检测单元，所述至少二个长程检测单元对称地设置在所述转动台上；所述长程检测单元包括：

第一激光器，设置在第一激光器出射光路上的宽径准直器件；

宽径会聚器件，设置在宽径会聚器件形成会聚光路上的第一光电转换器；

至少二个短程检测单元，所述至少二个短程检测单元对称地设置在转动台上；所述短程检测单元包括：

第二激光器，设置在第二激光器出射光路上的窄径准直器件；

窄径会聚器件，设置在窄径会聚器件形成的会聚光路上的第二光电转换器。

根据上述的激光雷达，可选地，所述长程检测单元进一步包括：

出射腔，所述出射腔在沿着出射光路方向上的内径逐渐变大，所述宽径准直器件设置在出射腔的端部；

接收腔，所述接收腔在沿着会聚光路方向上的内径逐渐变小，所述宽径准直器件设置在出射腔的端部。

根据上述的激光雷达，可选地，所述长程检测单元进一步包括：

第一反射镜，所述第一反射镜相对所述出射腔的中心轴线倾斜设置，第一激光器的出射光经所述第一反射镜反射后穿过出射腔，之后从宽径准直器件射出；

第二反射镜，所述第二反射镜相对所述接收射腔的中心轴线倾斜设置，外界入射光经宽径会聚器件会聚后穿过接收腔，之后被第二反射镜反射到第一光电转换器。

根据上述的激光雷达，可选地，所述短程检测单元进一步包括：

固定架，所述窄径准直器件和窄径会聚器件设置在固定架上。

根据上述的激光雷达，优选地，所述窄径准直器件和窄径会聚器件中心间的连线与竖直方向的夹角大于零。

根据上述的激光雷达，可选地，所述长程检测单元和/或短程检测单元相对所述转动台的夹角可调。

根据上述的激光雷达，可选地，所述宽径准直器件、宽径会聚器件上下设置或左右设置；所述窄径准直器件、窄径会聚器件上下设置或左右设置。

根据上述的激光雷达，可选地，所述激光雷达进一步包括：

组合式反射镜，所述组合式反射镜设置在激光雷达的出射光光路上。

本实用新型的目的还在于提供了一种应用上述车载激光雷达的车辆，该实用新型目的通过以下技术方案得以实现：

一种车辆，所述车辆包括：

车载激光雷达，所述车载激光雷达采用权利要求1-7任一所述的车载激光雷达，并设置在车头。

根据上述的车辆，可选地，所述车载激光雷达进一步包括：

组合式反射镜，所述组合式反射镜设置转动台的一侧，反射面迎着车辆前进方向。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1.装配调试难度大大降低，适合批量生产，以降低产品成本；

2.通过灵活调节组合式反射镜的夹角，以及各检测单元的俯仰角，使车载激光雷达具有360度的水平视场和-30°-30°的垂直视场，满足复杂路况障碍物探测需求，提高了无人驾驶等车辆行驶的安全性；

3.各检测单元对称放置，容易实现重心配置在转动台上，无需额外增加配重块，降低了系统复杂度。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本实用新型实施例1的车载激光雷达的结构简图；

图2是根据本实用新型实施例1的长程检测单元的结构简图；

图3是根据本实用新型实施例1的短程检测单元的结构简图；

图4是根据本实用新型实施例2的车载激光雷达的结构简图；

图5是根据本实用新型实施例4的车载激光雷达的结构简图；

图6是根据本实用新型实施例4的长程检测单元的结构简图；

图7是根据本实用新型实施例4的长程检测单元的另一结构简图；

图8是根据本实用新型实施例4的短程检测单元的结构简图。

具体实施方式

图1-8和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本实用新型实施例的一种车载多线激光雷达，如图1所示，所述激光雷达包括：

转动台11；

至少二个长程检测单元21，如二个，所述至少二个长程检测单元对称且均匀地设置在所述转动台上；如图2所示，每一长程检测单元21包括：

第一激光器22；

出射腔23，所述出射腔设置在转动台上，且相对转动台的角度可调，在沿着第一激光器出射光路方向上的内径逐渐变大；出射腔的非安装宽径准直器件的一端具有缺口；

宽径准直器件24，如准直透镜，所述宽径准直器件设置在出射腔的端部；

第一反射镜25，所述第一反射镜设置在出射腔的下部，相对所述出射腔的中心轴线倾斜设置，第一激光器的出射光经所述第一反射镜反射，反射光经缺口进入出射腔内，后穿过出射腔，最后从宽径准直器件射出，即，所述第一激光器的轴线与出射腔的中心轴线间的夹角大于零，如90度；

第一光电转换器26；

接收腔27，所述接收腔设置在转动台上，且相对转动台的角度可调，在沿着会聚光路方向上的内径逐渐变小；出射腔的非安装宽径会聚器件的一端具有缺口；

宽径会聚器件28，如会聚透镜，所述宽径会聚透镜设置在接收腔的端部；

第二反射镜29，所述第二反射镜设置在接收腔的下部，相对所述接收射腔的中心轴线倾斜设置，外界入射光经宽径会聚器件会聚后穿过接收腔，之后经缺口射出接收腔，被第二反射镜反射后被第一光电转换器接收，即，第一光电转换器的轴线与接收腔的中心轴线的夹角大于零，如90度；

至少二个短程检测单元，如四个，所述至少二个短程检测单元对称地设置在长程检测单元之间的转动台上，所有的长程检测单元和短程检测单元均匀地设置在转动台上；如图3所示，每一短程检测单元包括：

固定架33，所述固定架设置在所述转动台上，且相对转动台的角度可调；

第二激光器32；

窄径准直器件34，如准直透镜，所述窄径准直器件设置在所述固定架上，准直所述第二激光器的出射光；

窄径会聚器件35，如会聚透镜，所述窄径会聚器件设置在所述固定架上；

第二光电转换器36，所述第二光电转换器设置在窄径会聚器件的会聚光路上。

实施例2：

本实用新型实施例的无人驾驶车辆，所述车辆包括：

车载激光雷达，如图4所示，所述车载激光雷达采用实施例1中激光雷达，并设置在车头；

组合式反射镜，如由二个反射镜41-42组成，二个反射镜间的夹角可调，所述组合式反射镜固定设置在转动台的一侧，反射面迎着车辆前进方向，不随转动台转动。

组合式反射镜背对的方向为不需要检测的方向。当检测单元旋转至组合式反射镜方向时，激光器的出射光被反射镜41反射至反射镜42，并由反射镜42反射后出射至外部物体，被外部物体反射的光照射至反射镜42，随后反射至反射镜41，并由反射镜41反射后由会聚器件聚焦至光电转换器。当反射镜41和反射镜42之间的夹角为90°时，经组合式反射镜的出射光与初始经出射透镜的出射光平行；当其夹角不为90°时，经组合式反射镜的出射光相对初始经出射透镜的出射光在旋转台垂直平面内发生偏折。通过调节组合式反射镜的夹角，以及各检测单元的俯仰角，车载激光雷达垂直视场角可达-30°-30°。

实施例3：

根据本实用新型实施例2的车辆的应用例。

在本实施例采用6线激光雷达，如图1所示，采用二个长程检测单元，对称且均匀地设置在转动台上(即检测单元之间的夹角为180度)，且相对转动台的俯仰角可调；宽径准直器件和宽径会聚器件均采用凸透镜，出射腔和接收腔左右设置，且一体成型；第一激光器的轴线与出射腔的轴线间的夹角为90度；采用四个短程检测单元，对称地设置在转动台上；固定架设置在转动台上，且相对转动台的俯仰角可调；窄径准直器件和窄径会聚器件均采用凸透镜，窄径准直器件的中心和窄径会聚器件的中心间的连线与竖直方向间的夹角为锐角：窄径会聚器件在下，窄径准直器件在窄径会聚器件的左上方或右上方；第二激光器设置在窄径准直器件的焦点处，第二光电转换器设置在窄径会聚透镜的焦点处；组合式反射镜由二个反射镜组成，二个反射镜间的夹角可调，如锐角、直角。

通过选择合适的口径的宽径准直器件、宽径会聚器件、窄径准直器件和窄径会聚器件，使得长程检测单元的检测距离达到200m，短程检测单元的检测距离达到100m。

实施例4：

本实用新型实施例4的无人驾驶车辆，所述无人驾驶车辆包括：

车载12线激光雷达，所述激光雷达设置在车头，如图5所示，所述激光雷达包括：

转动台11；

四个长程检测单元21，所述四个长程检测单元对称且均匀地设置在所述转动台上，且相对转动台的俯仰角可调；如图6-7所示，每一长程检测单元包括：

第一激光器22，所述第一激光器通过第一安装板61如电路板固定在出射腔的上部；

出射腔23，所述出射腔设置在转动台上，在沿着第一激光器出射光路方向上的内径逐渐变大；出射腔23的非安装宽径准直器件的一端具有缺口51；

宽径准直器件24，如准直透镜，所述宽径准直器件设置在出射腔的端部；

第一反射镜25，所述第一反射镜设置在出射腔的下部，相对所述出射腔的中心轴线倾斜设置，第一激光器的出射光向下，经缺口51进入出射腔内，经所述第一反射镜反射后穿过出射腔，最后从宽径准直器件射出，即，所述第一激光器的轴线与出射腔的中心轴线间的夹角大于零，如90度；

第一光电转换器26，通过第二固定板62如电路板安装在接收腔下部；

接收腔27，所述接收腔设置在出射腔下部，并与出射腔一体成型，在沿着会聚光路方向上的内径逐渐变小；接收腔27的非安装宽径会聚器件的一端具有缺口52；

宽径会聚器件28，如会聚透镜，所述宽径会聚透镜设置在接收腔的端部；

第二反射镜29，所述第二反射镜设置在接收腔的上部，相对所述接收射腔的中心轴线倾斜设置，外界入射光经宽径会聚器件会聚后穿过接收腔，之后经缺口52射出接收腔，被第二反射镜反射后被第一光电转换器接收，即，第一光电转换器的轴线与接收腔的中心轴线的夹角大于零，如90度；

四个短程检测单元31，所述四个短程检测单元对称且均匀地设置在转动台上，长程检测单元和短程检测单元在转动台上交替、均匀设置；如图8所示，每一短程检测单元包括：

固定架33，所述固定架设置在所述转动台上，且相对转动台的角度可调；

第二激光器32、第三激光器71；

第一窄径准直器件34、第二窄径准直器件72，如准直透镜，所述第一窄径准直器件和第二窄径准直器件水平地设置在所述固定架的中间部分，分别准直所述第二激光器、第三激光器的出射光；

第一窄径会聚器件35、第二窄径会聚器件73，如会聚透镜，所述第一窄径会聚器件和第二会聚器件上下设置，分别设置在所述固定架的上部和下部；

第二光电转换器36、第三光电转换器74，所述第二光电转换器设置在第一窄径会聚器件的会聚光路上，第三光电转换器设置在第二窄径会聚器件的会聚光路上。

通过选择合适的口径的宽径准直器件、宽径会聚器件、窄径准直器件和窄径会聚器件，使得长程检测单元的检测距离达到200m，短程检测单元的检测距离达到100m。