一种利用2d雷达实现空间探测的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其包括以下步骤：在移动主体上设置2D激光雷达和旋转部件；在移动主体内设置电源模块、主控模块、信号处理模块和驱动模块，电源模块为主控模块提供工作电压，2D激光雷达与旋转部件连接，旋转部件通过驱动模块与主控模块连接；主控模块通过驱动模块驱动旋转部件绕移动主体的正面进行上下或左右旋转，旋转部件带动2D激光雷达旋转，2D激光雷达将探测到的前方障碍物发射回的电磁波发送给信号处理模块；信号处理模块对接收到的电磁波进行处理后发送给主控模块，主控模块计算得到前方障碍物的方位和距离信息。本发明能够利用2D激光雷达完成对移动主体前方的全方位探测。
【专利说明】
一种利用2D雷达实现空间探测的方法
技术领域
[0001]本发明属于雷达探测技术领域，具体涉及一种利用2D雷达实现空间探测的方法。
【背景技术】
[0002]激光测距雷达以其测距速度快、精度高、获取信息直观等优点，在军事、航空和民用等领域得到了越来越多的应用。在智能移动机器人的研究中，激光测距雷达更是和CCD摄像机、超声传感器等一起成为机器人必不可少的外部环境感知传感器之一。
[0003]目前，激光测距雷达主要有二维和三维两种，二维激光雷达只在一个固定的扫描平面上获取距离信息，也称为单线扫描;三维激光雷达则在二维扫描的同时，还能转动扫描平面，也称为多线扫描。与二维激光雷达相比，由于三维激光雷达能够直接快速地获取环境的三维信息，因此，三维激光雷达在包括复杂地形机器人导航、工程测量等领域具有更大的应用价值。然而，由于三维激光雷达的装置复杂度高，价格也比二维激光雷达高出很多倍，三维激光雷达高昂的价格限制了它的进一步应用。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种利用2D雷达实现空间探测的方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其包括以下步骤:
[0006]移动主体的移动速度相对较慢的情况下，在移动主体的正面，沿移动主体的竖直方向或水平方向设置一个2D激光雷达;移动主体的移动速度相对较快的情况下，沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达，沿移动主体的水平方向平行至少设置一个2D激光雷达;在移动主体上设置旋转部件，2D激光雷达与旋转部件连接，旋转部件用于带动2D激光雷达转动;在移动主体内设置电源模块、主控模块、信号处理模块和驱动模块，电源模块为主控模块提供工作电压，信号处理模块和驱动模块均与主控模块连接，主控模块通过驱动模块驱动旋转部件旋转；
[0007]移动主体向前方移动的过程中，主控模块通过驱动模块驱动旋转部件绕移动主体的正面进行上下或左右旋转，旋转部件带动2D激光雷达旋转，2D激光雷达将探测到的前方障碍物发射回的电磁波发送给信号处理模块；
[0008]信号处理模块对接收到的电磁波进行处理后发送给主控模块，主控模块计算得到前方障碍物的方位和距离信息。
[0009]进一步地，所述旋转部件的数量与所述激光雷达的数量相同。
[0010]进一步地，所述移动主体的移动速度相对较慢的情况下，沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达，所述2D激光雷达与旋转部件连接。
[0011]更进一步地，两个所述2D激光雷达之间的距离以及两个所述2D激光雷达相向旋转至两个所述2D激光雷达沿移动主体竖直方向的扫描区域正好相切时两个所述2D激光雷达与移动主体水平方向的夹角都是能够调节的。
[0012]进一步地，所述移动主体的移动速度相对较慢的情况下，沿移动主体的水平方向平行设置两个2D激光雷达，所述2D激光雷达与旋转部件连接。
[0013]更进一步地，两个所述2D激光雷达之间的距离以及两个所述2D激光雷达相向旋转至两个所述2D激光雷达沿移动主体水平方向的扫描区域正好相切时两个所述2D激光雷达与移动主体竖直方向的夹角都是能够调节的。
[0014]进一步地，所述移动主体的移动速度相对较快的情况下，沿移动主体的竖直方向平行设置两个所述2D激光雷达，沿移动主体的水平方向，在移动主体的顶部和底部分别设置一个所述2D激光雷达，移动主体顶部设置的所述2D激光雷达与移动主体底部设置的所述2D激光雷达相互平行，所述2D激光雷达与旋转部件连接。
[0015]由于采用以上技术方案，本发明的有益效果为:本发明能够利用2D激光雷达完成对移动主体前方的全方位探测，两坐标雷达造价低廉，简单实用，本发明可以广泛应用于移动机器人的自动巡航中。
【附图说明】
[0016]图1是本发明一实施例中提供的利用2D雷达实现空间探测的方法中沿移动主体的竖直方向设置一个2D激光雷达的示意图；其中，虚线区域表示2D激光雷达静止不动时沿移动主体的竖直方向的扫描平面，箭头方向表示2D激光雷达的旋转方向；
[0017]图2是本发明一实施例中提供的利用2D雷达实现空间探测的方法中沿移动主体的水平方向设置一个2D激光雷达的示意图；其中，虚线区域表示2D激光雷达静止不动时沿移动主体的水平方向的扫描平面，箭头方向表示2D激光雷达的旋转方向；
[0018]图3是本发明一实施例中提供的利用2D雷达实现空间探测的方法中沿移动主体的竖直方向设置两个2D激光雷达，沿移动主体的水平方向设置一个2D激光雷达的示意图；其中，虚线区域表示2D激光雷达静止不动时沿移动主体的竖直方向和水平方向的扫描平面，箭头方向表示2D激光雷达的旋转方向；
[0019]图4是本发明一实施例中提供的利用2D雷达实现空间探测的方法所需设置的系统原理图；
[0020]图5是本发明一实施例中提供的利用2D雷达实现空间探测的方法中沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达的示意图；其中，虚线区域表示2D激光雷达静止不动时沿移动主体的竖直方向的扫描平面，箭头方向表示2D激光雷达的旋转方向；
[0021]图6是本发明一实施例中提供的利用2D雷达实现空间探测的方法中沿移动主体的水平方向平行设置两个2D激光雷达的示意图；其中，虚线区域表示2D激光雷达静止不动时沿移动主体的水平方向的扫描平面，箭头方向表示2D激光雷达的旋转方向；
[0022]图7是本发明一实施例中提供的利用2D雷达实现空间探测的方法中沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达，沿移动主体的水平方向平行设置两个2D激光雷达的示意图；其中，虚线区域表示2D激光雷达静止不动时沿移动主体的竖直方向和水平方向的扫描平面，箭头方向表示2D激光雷达的旋转方向。
[0023]图中:1、2D激光雷达;2、旋转部件;3、电源模块;4、主控模块;5、信号处理模块;6、驱动模块。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0025]本发明提供了一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其包括以下步骤:
[0026]I)移动主体的移动速度相对较慢的情况下，如图1和图2所示，在移动主体的正面，沿移动主体的竖直方向或水平方向设置一个2D激光雷达I。
[0027]移动主体的移动速度相对较快的情况下，如图3所示，沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达I，沿移动主体的水平方向至少设置一个2D激光雷达I。
[0028]在移动主体上设置旋转部件2，旋转部件2的数量与2D激光雷达I的数量相同，2D激光雷达I与旋转部件2连接，旋转部件2用于带动2D激光雷达I转动。
[0029]如图4所示，在移动主体内设置电源模块3、主控模块4、信号处理模块5和驱动模块6，电源模块3为主控模块4提供工作电压，信号处理模块5和驱动模块6均与主控模块4连接，驱动模块6通过旋转部件2带动2D激光雷达I旋转。
[0030]2)移动主体向前方移动的过程中，主控模块4通过驱动模块6驱动旋转部件2绕移动主体的正面进行上下或左右旋转，旋转部件2带动2D激光雷达I旋转，2D激光雷达I将探测到的前方障碍物发射回的电磁波发送给信号处理模块5。
[0031]3)信号处理模块5对接收到的电磁波进行处理后发送给主控模块4，主控模块4根据接收到的电磁波计算得到前方障碍物的方位和距离信息。
[0032]本发明利用沿移动主体竖直方向设置的2D激光雷达探测移动主体与其前方障碍物之间的距离，利用沿移动主体水平设置的2D激光雷达探测前方障碍物的高度信息，并将探测到的信息传输至主控模块进行处理，从而完成对移动主体前方的全方位探测，本发明可应用于移动机器人等的自动巡航中。
[0033]上述步骤I)中，移动主体的移动速度相对较慢的情况下，为加快2D激光雷达的扫描识别速度，如图5所示，可以沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达1，2D激光雷达I与旋转部件2连接。其中两个2D激光雷达I之间的距离以及两个2D激光雷达I相向旋转至两个2D激光雷达I沿移动主体竖直方向的扫描区域正好相切时两个2D激光雷达I与移动主体水平方向的夹角都是可以调节的。如图6所示，也可以沿移动主体的水平方向平行设置两个2D激光雷达I，2D激光雷达I与旋转部件2连接。其中两个2D激光雷达I之间的距离以及两个2D激光雷达I相向旋转至两个2D激光雷达I沿移动主体水平方向的扫描区域正好相切时两个2D激光雷达I与移动主体竖直方向的夹角都是可以调节的。
[0034]上述步骤I)中，如图7所示，移动主体的移动速度相对较快的情况下，沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达I;为防止移动主体上方坠落的物体与移动主体相碰撞，需要对移动主体上方的空间进行探测，可以沿移动主体的水平方向，在移动主体的顶部和底部分别设置一个2D激光雷达1，移动主体顶部设置的2D激光雷达I与移动主体底部设置的2D激光雷达I相互平行，2D激光雷达I与旋转部件2连接。
[0035]上述步骤I)中，采用两个、三个或四个2D激光雷达I时，可以根据需要使2D激光雷达I进行旋转，也可以不使2D激光雷达I旋转，只将2D激光雷达I调整到合适的角度。
[0036]本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其包括以下步骤: 移动主体的移动速度相对较慢的情况下，在移动主体的正面，沿移动主体的竖直方向或水平方向设置一个2D激光雷达;移动主体的移动速度相对较快的情况下，沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达，沿移动主体的水平方向平行至少设置一个2D激光雷达;在移动主体上设置旋转部件，2D激光雷达与旋转部件连接，旋转部件用于带动2D激光雷达转动;在移动主体内设置电源模块、主控模块、信号处理模块和驱动模块，电源模块为主控模块提供工作电压，信号处理模块和驱动模块均与主控模块连接，主控模块通过驱动模块驱动旋转部件旋转； 移动主体向前方移动的过程中，主控模块通过驱动模块驱动旋转部件绕移动主体的正面进行上下或左右旋转，旋转部件带动2D激光雷达旋转，2D激光雷达将探测到的前方障碍物发射回的电磁波发送给信号处理模块； 信号处理模块对接收到的电磁波进行处理后发送给主控模块，主控模块计算得到前方障碍物的方位和距离信息。2.如权利要求1所述的一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其特征在于:所述旋转部件的数量与所述激光雷达的数量相同。3.如权利要求1或2所述的一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其特征在于:所述移动主体的移动速度相对较慢的情况下，沿移动主体的竖直方向平行设置两个2D激光雷达，所述2D激光雷达与旋转部件连接。4.如权利要求3所述的一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其特征在于:两个所述2D激光雷达之间的距离以及两个所述2D激光雷达相向旋转至两个所述2D激光雷达沿移动主体竖直方向的扫描区域正好相切时两个所述2D激光雷达与移动主体水平方向的夹角都是能够调节的。5.如权利要求1或2所述的一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其特征在于:所述移动主体的移动速度相对较慢的情况下，沿移动主体的水平方向平行设置两个2D激光雷达，所述2D激光雷达与旋转部件连接。6.如权利要求5所述的一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其特征在于:两个所述2D激光雷达之间的距离以及两个所述2D激光雷达相向旋转至两个所述2D激光雷达沿移动主体水平方向的扫描区域正好相切时两个所述2D激光雷达与移动主体竖直方向的夹角都是能够调节的。7.如权利要求1或2所述的一种利用2D雷达实现空间探测的方法，其特征在于:所述移动主体的移动速度相对较快的情况下，沿移动主体的竖直方向平行设置两个所述2D激光雷达，沿移动主体的水平方向，在移动主体的顶部和底部分别设置一个所述2D激光雷达，移动主体顶部设置的所述2D激光雷达与移动主体底部设置的所述2D激光雷达相互平行，所述2D激光雷达与旋转部件连接。
【文档编号】G01S13/88GK106054176SQ201610292672
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】高世恒, 高业众
【申请人】高世恒