激光雷达及激光雷达控制方法与流程

本发明涉及检测领域，特别涉及一种激光雷达及激光雷达控制方法。

背景技术：

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

多线激光雷达是激光雷达的一种，现有技术中的多线激光雷达是通过半导体激光发射器发射激光，通过的电机旋转，形成多条线束的扫描，并对回波光信号进行探测的设备。理论上，多线激光雷达发射的激光线束越多，对环境描述的越全面，然而多线激光雷达在单位高度上受限于元器件的高度无法做到很小，因此无法无限增加单位高度上的线束，从而无法获得更高的垂直分辨率。

可见，现有技术中的多线激光雷达扫描时的垂直分辨率还不高。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种激光雷达及激光雷达控制方法，能提供较高的垂直分辨率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种激光雷达，所述激光雷达包括：

发射器，用于发射出射激光；

发射端准直透镜，用于准直所述出射激光；

反射镜，用于改变所述准直后出射激光的光路；

其中，所述反射镜与水平面之间的夹角为预设角度，所述发射端准直透镜的光轴垂直与水平面。

可选的，所述激光雷达还包括：

旋转轴，与所述反射镜的中心相连，用于使所述反射镜旋转；

其中，所述旋转轴垂直于水平面。

可选的，所述反射镜还用于改变反射激光的光路；

其中，所述反射激光是所述出射激光由被测物体反射后的激光。

可选的，所述激光雷达还包括：

接收端准直透镜，用于准直经所述反射镜改变光路后的反射激光；

接收器，用于接收所述准直后的反射激光。

可选的，所述接收端准直透镜的光轴垂直于水平面。

可选的，所述发射器、发射端准直透镜、接收端准直透镜以及接收器保持静止。

另一方面，提供了一种激光雷达控制方法，所述方法包括：

发射器发射出射激光；

发射端准直透镜准直所述出射激光；

反射镜改变所述准直后出射激光的光路；

其中，所述反射镜与水平面之间的夹角为预设角度，所述发射端准直透镜的光轴垂直于水平面。

可选的，所述方法还包括：

旋转轴使所述反射镜旋转；

其中，所述旋转轴与所述反射镜的中心相连，所述旋转轴垂直于水平面。

可选的，所述方法还包括：

所述反射镜改变反射激光的光路；

其中，所述反射激光是所述出射激光由被测物体反射后的激光。

可选的，所述方法还包括：

收端准直透镜准直经所述反射镜改变光路后的反射激光；

接收器接收所述准直后的反射激光。

本发明的实施例中公开了一种激光雷达，所述激光雷达包括发射器，用于发射出射激光；发射端准直透镜，用于准直所述出射激光；反射镜，用于改变所述准直后出射激光的光路；其中，所述反射镜与水平面之间的夹角为预设角度，所述发射端准直透镜的光轴垂直与水平面。本发明实施例中添加了反射镜，由于反射镜与水平面之间有预设夹角，且所述发射端准直透镜的光轴垂直与水平面，在反射镜旋转时，激光雷达的垂直分辨率可变化，并且可以在特定的方向上提供较高的垂直分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例激光雷达的示意图；

图2所示为发明实施例的参考平面垂直于中心线时激光雷达的光路示意图；

图3所示为本发明实施例的激光光斑示意图；

图4所示为本发明实施例的参考平面与中心线平行时激光雷达的光路示意图；

图5所示为本发明实施例的激光光斑示意图；

图6所示为本发明实施例的激光雷达的垂直分辨率变化示意图。

具体实施方式

本发明如下实施例提供了一种激光雷达及激光雷达控制方法，能提供较高的垂直分辨率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明实施例的激光雷达的示意图，如图1所示，所述激光雷达包括：

发射器110，用于发射出射激光；

发射端准直透镜120，用于准直所述出射激光；

反射镜130，用于改变所述准直后出射激光的光路；

其中，所述反射镜130与水平面之间的夹角为预设角度，所述发射端准直透镜120的光轴垂直于水平面。

本发明一个实施例中，反射镜130与水平面之间的夹角为45度。

所述激光雷达还包括：

旋转轴140，与所述反射镜130的中心相连，用于使所述反射镜130旋转；

其中，所述旋转轴140的中线垂直于水平面。

本发明实施例中，所述反射镜130可以是圆形，或可以是椭圆形，或可以是其他形状。

被本发明实施例中，所述反射镜130还用于改变反射激光的光路；

其中，所述反射激光是所述出射激光由被测物体反射后的激光。

所述激光雷达还包括：

接收端准直透镜150，用于准直经所述反射镜130改变光路后的反射激光；

接收器160，用于接收所述准直后的反射激光。

如图1所示，本发明实施例中，所述接收端准直透镜150的光轴垂直于水平面。

本发明实施例中，所述发射器110、发射端准直透镜120、接收端准直透镜150以及接收器160保持静止，仅有反射镜130在旋转轴140的带动下旋转。

发明实施例的激光雷达包括一个反射镜，该激光雷达的垂直分辨率可变，在特定方位可以提供极高的垂直分辨率。本发明实施例的激光雷达在原有激光雷达上做了改进，成本较低。

本发明实施例中，反射镜130旋转的时候，出射光的空间分布是不同的。

结合图1所示，发射端准直透镜120和接收端准直透镜150中线的位于同一水平面上，两者中心连线100如图1所示，中心线100平行于水平面。

反射镜的法线，即垂直于反射镜的线与旋转轴决定一个平面，该平面称为参考平面，参考平面既垂直于反射镜，又垂直于水平面。

实际应用中，旋转轴通常是一个圆柱形，并非一条直线，所以实际应用中通常取旋转圆柱的旋转中线作为旋转轴。

图2所示为参考平面垂直于中心线时激光雷达的光路示意图，如图2所示，参考平面与中心线垂直时，中心线垂直纸平面，参考平面平行于纸面，在图2中参考平面和中心线均未示出。此时，激光雷达的侧视图如图2所示，可以看见发射器110及发射端准直透镜120。此时接收端准直透镜150与接收器160被遮挡，因此在图2中未示出。

图2所示的示意图中，发射器为多个发射板。

图3所示为图2的场景下，距离激光雷达一定距离的垂直平面上的激光光斑的示意图。

如图3所示，光斑在垂直方向上是分开的，此时激光雷达的垂直分辨率最低，该垂直分辨率由发射端准直透镜的焦距以及发射板之间的间隙决定。

随着反射镜130的旋转，参考平面也逐步变动，垂直分辨率也因此而变动。

图4所示为本发明实施例的参考平面与中心线平行时激光雷达的光路示意图，图5所示为激光雷达侧视图，如图4所示，左侧为发射器110，右侧为接收器160。

出射激光经发射经发射端准直透镜准直后，由反射镜530改变光路方向。此时由于发射器510发射的出射光均平行于纸面，所以在图4所示的图中，只能看见最外侧的出射光。同理，经反射镜改变光路后的出射光也仅能看见一条线。

图5所示为在图4的应用场景下，距离激光雷达一定距离的垂直平面上的激光光斑的示意图，如图5所示，光斑位于同于水平面上，且在水平方向上分开。

在图4、图5所示的应用场景下，激光雷达的垂直分辨率最高，在理想状态下，其垂直分辨率可以达到无限大。

图6所示为本发明实施例的激光雷达的垂直分辨率变化示意图，如图6所示，在610处，垂直分辨率最低，在620处，垂直分辨率最高。

图6中激光雷达600仅为示意，图6中激光雷达600的摆放位置、反射镜的旋转方向并不代表对应位置处的垂直分辨率。

610处对应图2、图3所示的应用场景，620处对应图4、图5所示的应用场景。

如图6所示，反射镜旋转一周，有两处的垂直分辨率最高，同样有两处的垂直分辨率最低。

本发明的实施例中公开了一种激光雷达，添加了一个反射镜，由于反射镜与水平面之间有预设夹角，且发射端准直透镜的光轴垂直于水平面，在反射镜旋转时，激光雷达的垂直分辨率可变化。在参考平面与发射端准直透镜和接收端准直透镜之间的中心线相垂直时，激光雷达的出射光的光斑在垂直方向上是分开的，此时激光雷达的垂直分辨率最低，该垂直分辨率由发射端准直透镜的焦距以及发射板之间的间隙决定。在参考平面与上述中心线相平行时，激光雷达的出射光光斑位于同于水平面上，且在水平方向上分开，理想状态下垂直分辨率最大。

可见，发明实施例的激光雷达的垂直分辨率可变，在特定方位可以提供极高的垂直分辨率。此外，本发明实施例的激光雷达在原有激光雷达上做了改进，成本较低。

和上述激光雷达相对应，本发明实施例还公开了一种激光雷达控制方法，所述方法包括：

发射器发射出射激光；

发射端准直透镜准直所述出射激光；

反射镜改变所述准直后出射激光的光路；

其中，所述反射镜与水平面之间的夹角为预设角度，所述发射端准直透镜的光轴垂直于水平面。

本发明实施例中，所述方法还包括：

旋转轴使所述反射镜旋转；

其中，所述旋转轴与所述反射镜的中心相连，所述旋转轴垂直于水平面。

本发明实施例中，所述方法还包括：

所述反射镜改变反射激光的光路；

其中，所述反射激光是所述出射激光由被测物体反射后的激光。

本发明实施例的激光雷达的垂直分辨率可变，在特定方位可以提供极高的垂直分辨率。

本发明的实施例中公开了一种激光雷达及激光雷达控制方法，本发明实施例的激光雷达中添加了一个反射镜，由于反射镜与水平面之间有预设夹角，且发射端准直透镜的光轴垂直于水平面，在反射镜旋转时，激光雷达的垂直分辨率可变化。在参考平面与发射端准直透镜和接收端准直透镜之间的中心线相垂直时，激光雷达的出射光的光斑在垂直方向上是分开的，此时激光雷达的垂直分辨率最低，该垂直分辨率由发射端准直透镜的焦距以及发射板之间的间隙决定。在参考平面与上述中心线相平行时，激光雷达的出射光光斑位于同于水平面上，且在水平方向上分开，理想状态下垂直分辨率最大。此外，本发明实施例的激光雷达在原有激光雷达上做了改进，成本较低。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用cpu、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用cpu、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。