[0070] 那么，三角形abc与三角形egb为相似三角形，根据相似三角形对应边或高成比例 的原理可知，q = f s/X，d = q/sin(P )，因此，三角测距原理计算对应探测方位上被探测物 体的距离（d)公式推导为：
[0072] 而在上述公式中X是唯一待测量的变，即求距离d转换为求被测物体被激光照射 后在传感器感光片上的成像红光点值X，而该值可以由高速线阵CCD图像传感器在扫描探 测时所拍摄的像素点位置计算得出。
[0073] 系统工作过程中，电机旋转平台能够以最高IOHz的频率平稳运行旋转360度，并 且，初始方位上设置的光电开关使能够记录旋转扫描的初始方位，信号处理单元可以通过 光电开关记录每次扫描到被探测物体所处的方位信息，结合一圈扫描的点数目，则在扫描 过程中，可以准确的记录下每个经过扫描点所处的方位信息，即实现探测扫描整个被测空 间一周的位置信息。
[0074] 信号处理单元4再根据探测旋转一周内所有周围的被测物体的距离（d)以及对应 的方位信息9 =〇传递给PC端系统，通过PC端系统生成并绘制激光雷达扫描信息图，或 者通过信号处理单元4生成激光雷达扫描信息，再发送给显示设备显示出激光雷达扫描信 息图。
[0075] 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。
[0076] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种激光雷达扫描探测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤： 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 (β )，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； 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； 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); 信号处理单元根据所述成像位置（X)、固定距离（S)、固定夹角（β )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); 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); 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。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光器为发射红光激光束的红光激光 器，所述图像传感单元为高速线阵CMOS图像传感器，所述图像传感单元还包括红光窄带滤 光片和滤波电路，在接收被探测物体反射的激光束时，通过所述红光窄带滤光片滤除外界 光源及自然光的干扰，并通过所述滤波电路进一步滤除传感器感光片上接收的杂波信号。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像传感单元通过感知激光束反射到 所述传感器感光片上的像素点，并根据所述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所述传感器感光片上的成像位置（X)。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三角测距原理计算对应探测方位上被 探测物体的距离（d)公式为：其中，d为被探测物体与所述激光器之间的距离，f为所述图像传感单元的焦距，s为所 述激光器与所述图像传感单元之间的固定距离，X为被探测物体在所述传感器感光片上的 成像位置，β为所述激光器的发射方向与所述平面具有固定夹角。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始方位上设置一光电开关，所述信号 处理单元通过所述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。6. -种激光雷达扫描探测装置，其特征在于，所述装置包括： 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； 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； 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； 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); 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（β)，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； 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（β)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。7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述激光器为发射红光激光束的红光激光 器，所述图像传感单元为高速线阵CMOS图像传感器； 所述图像传感单元还包括： 红光窄带滤光片，用于在接收被探测物体反射的激光束时，滤除外界光源及自然光的 干扰； 滤波电路，用于进一步滤除传感器感光片上接收的杂波信号。8. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述图像传感单元还包括一成像位置确定 模块，用于通过感知激光束反射到所述传感器感光片上的像素点，并根据所述像素点对应 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所述传感器感光片上的成像位 置⑴。9. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述三角测距原理计算对应探测方位上被 探测物体的距离（d)公式为：其中，d为被探测物体与所述激光器之间的距离，f为所述图像传感单元的焦距，s为所 述激光器与所述图像传感单元之间的固定距离，X为被探测物体在所述传感器感光片上的 成像位置，β为所述激光器的发射方向与所述平面具有固定夹角。10. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述初始方位上设置一光电开关，所述信 号处理单元通过所述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。
【专利摘要】本发明适用于激光雷达领域，提供了一种激光雷达扫描探测方法及装置，该方法包括：将激光器和图像传感单元固定于电机旋转平台上，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，并记录对应的方位信息；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；根据成像位置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；根据电机旋转平台在旋转一周过程中生成的被探测物体的距离和对应的方位信息生成激光雷达扫描信息图。本发明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，对激光器功率要求较低，且系统体积小，成本较低。
【IPC分类】G01S17/48
【公开号】CN105068082
【申请号】CN201510510685
【发明人】胡小波
【申请人】胡小波
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月19日