一种激光雷达扫描探测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于激光雷达领域，尤其涉及一种激光雷达扫描探测方法及装置。
【背景技术】
[0002] 激光雷达由于其能精确的测量目标位置的距离和方位信息，越来越多的应用于国 防工业及智能生活的方方面面。
[0003] 激光雷达目前常用的探测方法有脉冲探测和相位探测，其中脉冲探测法是通过发 射一束激光经目标反射后通过Aro进行信号接收，根据发射和接收之间的时间差计算出目 标的距离，此方法一般应用在作用距离较远的目标，对于激光器的功率要求较高且需要高 成本的Aro探测阵列。基于相位探测的方法是通过信号调制匹配，根据相位延迟计算被测 目标的距离信息，此方法探测精度较高，但是面临着复杂的系统调试且成本较高，适合于对 精密仪器的测量，同时无法满足对目标数据高速采集的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种激光雷达扫描探测方法，旨在解决现有激光雷 达扫描对激光器的功率要求高，且采集速度慢、成本高的问题。
[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种激光雷达扫描探测方法，所述方法包括下述步 骤：
[0006] 将激光器和图像传感单元固定于电机旋转平台上，使激光器与图像传感单元处于 同一平面且保持固定距离（S)，并将所述激光器的发射方向调整至与所述平面具有固定夹 角（P)，所述图像传感单元包括一传感器感光片，将所述传感器感光片调整至水平位置；
[0007] 控制所述电机旋转平台从初始方位开始水平匀速转动，同时控制所述激光器发射 激光束扫描探测前方物体，并记录对应的方位信息；
[0008] 所述图像传感单元接收被探测物体反射的激光束，并确定反射的激光束在所述传 感器感光片上的成像位置（X);
[0009] 信号处理单元根据所述成像位置（X)、固定距离（s)、固定夹角（P )和所述图像传 感单元的焦距（f)通过三角测距原理计算对应探测方位上被探测物体的距离（d);
[0010] 控制所述电机旋转平台旋转一周，并记录在旋转过程中生成的一个或多个被探测 物体的距离（d);
[0011] 根据一个或多个被探测物体的距离（d)和对应的方位信息生成激光雷达扫描信 息图。
[0012] 本发明实施例的另一目的在于，提供一种激光雷达扫描探测装置，所述装置包 括：
[0013] 信号处理单元，用于记录每次发射激光束扫描探测对应的方位信息；
[0014] 电机旋转平台，用于在所述信号处理单元控制下从初始方位开始水平匀速转动一 周；
[0015] 激光器，用于在所述信号处理单元控制下发射激光束扫描探测前方物体；
[0016] 图像传感单元，用于接收被探测物体反射的激光束，并确定反射的激光束在所述 传感器感光片上的成像位置（X);
[0017] 所述激光器和所述图像传感单元固定于所述电机旋转平台上，所述激光器与所述 图像传感单元处于同一平面且保持固定距离（S)，所述激光器的发射方向与所述平面具有 固定夹角（0 )，所述图像传感单元包括一传感器感光片，所述传感器感光片水平放置，所述 激光器、所述图像传感单元、所述电机旋转平台均与所述信号处理单元具有电连接关系；
[0018] 所述信号处理单元提取所述成像位置（X)，并根据所述成像位置（X)、固定距离 (S)、固定夹角（(6)和所述图像传感单元的焦距（f)通过三角测距原理计算对应探测方位 上被探测物体的距离（d)，并根据在旋转过程中生成的一个或多个被探测物体的距离（d) 和对应的方位信息生成激光雷达扫描信息图。
[0019] 本发明实施例基于三角测距的激光雷达能满足360度方位扫描探测且在短距离 内的探测精度可达毫米级，同时满足在高扫描频率下的目标数据高速密集探测，利用三角 测量原理及线阵CMOS传感器接受信号，对激光器功率要求较低，且系统体积小，成本较低。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例提供的激光雷达扫描探测方法的实现流程图；
[0021] 图2为本发明实施例提供图像传感单元的信号时序图；
[0022] 图3为本发明实施例提供的激光雷达扫描探测方法的三角测距原理示意图；
[0023] 图4a为本发明实施例提供的激光雷达扫描探测装置的外部结构图；
[0024] 图4b为本发明实施例提供的激光雷达扫描探测装置的内部结构图；
[0025] 图5为本发明实施例提供的激光雷达扫描探测装置中图像传感单元的结构图。
【具体实施方式】
[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0027] 本发明实施例基于三角测距的激光雷达能满足360度方位扫描探测且在短距离 内的探测精度可达毫米级，同时满足在高扫描频率下的目标数据高速密集探测，利用三角 测量原理及线阵CMOS传感器接受信号，对激光器功率要求较低，且系统体积小，成本较低。
[0028] 图1示出了本发明第一实施例提供的激光雷达扫描探测方法的实现流程，详述如 下：
[0029] 在步骤SlOl中，将激光器和图像传感单元固定于电机旋转平台上，使激光器与图 像传感单元处于同一平面且保持固定距离（s)，并将激光器的发射方向调整至与平面具有 固定夹角)，图像传感单元包括一传感器感光片，将传感器感光片调整至水平位置；
[0030] 作为本发明一实施例，该激光器1可以米用红光激光器发射红光激光束，并且该 图像传感单元可以采用高速线阵CCD图像传感器。
[0031] 在步骤S102中，控制电机旋转平台从初始方位开始水平匀速转动，同时控制激光 器发射激光束扫描探测前方物体，并记录对应方位信息；
[0032] 该方位信息指在旋转过程中，每发送一个探测光束时，记录此时激光器对应的方 位。发送第一个探测光束对应记录的是初始方位，发送第二个探测光束对应记录第二个方 位，系统是旋转均匀扫描的，旋转一周大概会有400个探测点，那么需要记录n个探测点对 应的方位信息。
[0033] 作为本发明又一实施例，可以在初始方位上设置一光电开关，使信号处理单元通 过光电开关记录初始方位信息以及之后每次发射激光束扫描探测对应的方位信息。
[0034] 在本发明实施例中，系统上电启动，信号处理单元4控制电机旋转平台3开始平稳 转动，电机旋转平台3从设置光电开关的初始方位开始，信号处理单元4记录该初始方位0 =〇的位置，同时，红光激光器1发射红光激光束，探测该方位前方物体。
[0035] 在步骤S103中，图像传感单元接收被探测物体反射的激光束，并确定反射的激光 束在传感器感光片上的成像位置（X);
[0036] 在本发明实施例中，红光激光束经被探测物体反射回来后被灵敏的高速线阵CMOS 图像传感器2捕捉到，高速线阵CMOS图像传感器2感知激光束反射到传感器感光片上的像 素点，并根据像素点对应的电压信号占整个时钟输入信号的位置确定被探测物体在传感器 感光片上的成像位置（X)，如图2所示，并将该成像位置（X)传递给信号处理单元