定向激光扫描系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种定向激光扫描系统，包括：增稳云台、激光测距传感器、振荡发生器和光波反射面；其中，所述激光测距传感器固定设置于所述增稳云台上；所述光波反射面设置于所述激光测距传感器的发射光路，并且，所述光波反射面与所述激光测距传感器的发射光路具有设定的夹角，所述光波反射面用于将激光测距传感器发出的激光反射到目标区域，并将目标区域的反射激光反射至所述激光测距传感器；所述振荡发生器与所述光波反射面连接，用于带动所述光波反射面振动，从而使所述激光测距传感器发射的激光在所述光波反射面的作用下进行一定范围内的偏转。可有效解决由于各种参数误差影响而导致激光测距传感器无法对目标测距的问题。
【专利说明】定向激光扫描系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光测距与激光扫描【技术领域】，具体涉及一种定向激光扫描系统。
【背景技术】
[0002]无人机具有造价低、多任务、机动性好、性价比高和低电磁辐射等特点，目前，已广泛应用于军事领域和民事领域。
[0003]在无人机的各种应用中，首要解决的问题是:无人机需要具有对地面静止或移动的目标进彳丁精确定位的能力。
[0004]现有技术中，主要采用以下定位系统实现对目标的定位:
[0005]在无人机平台上安装云台，在云台上固定安装激光测距传感器，云台连接有驱动马达和姿态测量传感器；当需要对某一目标定位时，控制驱动马达旋转，在驱动马达带动下，使云台旋转，从而使激光测距传感器旋转，达到使激光测距传感器对准目标的目的；然后，在锁定目标后，激光测距传感器通过向锁定的目标发射激光的方式，得到目标的测距信息，再结合姿态测量传感器测量得到的云台姿态信息，即可解算出目标方位信息，达到对目标定位的目的。
[0006]然而，上述定位系统存在的主要问题为:
[0007]首先，在对目标定位的时候，无人机为飞行状态，因此，机身受气流影响而处于不规则振荡状态，从而导致云台振荡，进而使激光测距传感器存在微小震动；既使对云台采取一定的增稳措施，仍然会使云台存在微小振荡；其次，驱动马达在旋转过程中，存在旋转误差，以及，姿态测量传感器本身具有一定的测量误差；上述各种因素共同导致以下结果:使用云台锁定目标时，不可避免的存在一定视角误差，当该视角误差较大时(如3度以上)，或当目标较远时(如达到1000米)，对于地面较小尺寸的目标(如车辆)而言，激光测距传感器发射的光波会完全偏离目标，从而难以对目标进行测距，导致最终无法对目标定位。
实用新型内容
[0008]针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种定向激光扫描系统，可有效解决由于各种参数误差影响而导致激光测距传感器无法对目标测距的问题。
[0009]本实用新型采用的技术方案如下:
[0010]本实用新型提供一种定向激光扫描系统，包括:增稳云台、激光测距传感器、振荡发生器和光波反射面；
[0011]其中，所述激光测距传感器固定设置于所述增稳云台上；
[0012]所述光波反射面设置于所述激光测距传感器的发射光路，并且，所述光波反射面与所述激光测距传感器的发射光路具有设定的夹角，所述光波反射面用于将激光测距传感器发出的激光反射到目标区域，并将目标区域的反射激光反射至所述激光测距传感器；
[0013]所述振荡发生器与所述光波反射面连接，用于带动所述光波反射面振动，从而使所述激光测距传感器发射的激光在所述光波反射面的作用下进行一定范围内的偏转。
[0014]优选的，还包括:扫描角抑制窗口 ；所述扫描角抑制窗口设置于所述光波反射面对所述激光测距传感器发出的激光进行反射的反射光路，用于抑制发射角超过设定值或入射角超过设定值的发射光线或反射光线。
[0015]优选的，还包括:图像或视频采集设备；所述图像或视频采集设备固定于所述增稳云台上；并且，所述光波反射面在非振动状态下，设所述激光测距传感器发出的激光进行反射的反射点为01，设所述扫描角抑制窗口的窗口中心点为02 ；则:所述图像或视频采集设备的采集方向与直线01-02的方向平行。
[0016]优选的，还包括:数字图像无线传输移动端、控制器、第一无线传输装置、第二无线传输装置、地面监控终端、云台姿态测量传感器以及云台姿态调整机构；
[0017]其中，所述控制器的一端分别与所述云台姿态测量传感器、所述云台姿态调整机构和所述激光测距传感器连接，所述控制器的另一端连接到所述第一无线传输装置；所述图像或视频采集设备通过所述数字图像无线传输移动端连接到所述第一无线传输装置；所述第一无线传输装置还通过所述第二无线传输装置连接到所述地面监控终端。
[0018]本实用新型提供的定向激光扫描系统具有以下优点:通过在激光测距传感器的激光发射光路上安装振荡的光波反射面，使激光测距传感器的光波在锁定方向的一定角度范围(如3度到5度)内扫描，从而有效解决现有技术中由于各种参数误差影响而导致激光测距传感器无法对目标测距的问题。另外，本实用新型还具有结构巧妙而简单、成本低等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型提供的定向激光扫描系统的结构示意图；其中，1代表光波反射面，2代表扫描角抑制窗口，3代表图像或视频采集设备。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0021]结合图1，本实用新型提供一种定向激光扫描系统，包括:增稳云台、激光测距传感器、振荡发生器和光波反射面；其中，增稳云台可选用三轴增稳云台，具有自身姿态测量与三轴定向控制功能。
[0022]其中，激光测距传感器固定设置于增稳云台上；
[0023]光波反射面设置于激光测距传感器的发射光路，并且，光波反射面与激光测距传感器的发射光路具有设定的夹角，光波反射面用于将激光测距传感器发出的激光反射到目标区域，并将目标区域的反射激光反射至激光测距传感器；
[0024]振荡发生器与光波反射面连接，用于带动光波反射面振动，从而使激光测距传感器发射的激光在光波反射面的作用下进行一定范围内的快速偏转。
[0025]还包括:扫描角抑制窗口 ；扫描角抑制窗口设置于光波反射面对激光测距传感器发出的激光进行反射的反射光路，用于抑制发射角超过设定值或入射角超过设定值的发射光线或反射光线。
[0026]具体的，上述装置的工作原理为:在控制激光测距传感器对准目标后，激光测距传感器发射的光波经过光波反射面偏转反射而指向目标区域，由于光波反射面在振荡发生器的带动下，会产生一个小角度范围的高频振动，从而使测距光波可在小角度范围偏转，由此实现对被锁定目标小范围的扫描；通过扫描抑制窗口，遮挡发射角过大，或入射角过大的光线，使激光传感器测量的区域仅集中在目标区域。由于激光测距传感器对被锁定目标进行小范围的扫描，因此，可有效解决现有技术中由于各种参数误差影响而导致激光测距传感器无法对目标测距的问题。
[0027]将上述装置应用于无人机平台时，通过与其他设备配合，可实现对目标精确定位的目的，具体的，还包括:图像或视频采集设备；图像或视频采集设备固定于增稳云台上；并且，光波反射面在非振动状态下，设激光测距传感器发出的激光进行反射的反射点为01，设扫描角抑制窗口的窗口中心点为02 ；则:图像或视频采集设备的采集方向与直线01-02的方向平行，以取得最佳的跟踪监测效果。
[0028]还包括:数字图像无线传输移动端、控制器、第一无线传输装置、第二无线传输装置、地面监控终端、云台姿态测量传感器以及云台姿态调整机构；
[0029]其中，控制器的一端分别与云台姿态测量传感器、云台姿态调整机构和激光测距传感器连接，控制器的另一端连接到第一无线传输装置；图像或视频采集设备通过数字图像无线传输移动端连接到第一无线传输装置；第一无线传输装置还通过第二无线传输装置连接到地面监控终端。
[0030]其工作原理为:
[0031](1)在地面监控终端，通过图像或视频采集设备发送的目标图像或视频信息，采用自动或半自动的方式，首先在图像上锁定待测定目标，再依据其在图像中所处位置计算出其方位，由地面监控终端通过无线传输装置向控制器发送控制指令；控制精确指向锁定后的目标
[0032](2)控制器控制增稳云台旋转，进而使激光测距传感器精确指向锁定后的目标，然后，开启激光测距传感器，使激光测距传感器对目标进行定向扫描测距，得到距离信息；
[0033](3)云台姿态测量传感器测量云台当前姿态信息，并与距离信息共同传输到地面监控终端。地面监控终端利用三维点云滤波处理模块精确估算出目标所在的位置，然后发送到输出端显示。此外，所得到的位置信息结合卫星导航与定位设备以及姿态测量设备，即可实现对目标的精确定位。
[0034]本实用新型提供的定向激光扫描系统具有以下优点:通过在激光测距传感器的激光发射光路上安装振荡的光波反射面，使激光测距传感器的光波在锁定方向的一定角度范围(如3度到5度)内扫描，从而有效解决现有技术中由于各种参数误差影响而导致激光测距传感器无法对目标测距的问题。另外，本实用新型还具有结构巧妙而简单、成本低等优点。
[0035]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种定向激光扫描系统，其特征在于，包括:增稳云台、激光测距传感器、振荡发生器和光波反射面； 其中，所述激光测距传感器固定设置于所述增稳云台上； 所述光波反射面设置于所述激光测距传感器的发射光路，并且，所述光波反射面与所述激光测距传感器的发射光路具有设定的夹角，所述光波反射面用于将激光测距传感器发出的激光反射到目标区域，并将目标区域的反射激光反射至所述激光测距传感器； 所述振荡发生器与所述光波反射面连接，用于带动所述光波反射面振动，从而使所述激光测距传感器发射的激光在所述光波反射面的作用下进行一定范围内的偏转。
2.根据权利要求1所述的定向激光扫描系统，其特征在于，还包括:扫描角抑制窗口；所述扫描角抑制窗口设置于所述光波反射面对所述激光测距传感器发出的激光进行反射的反射光路，用于抑制发射角超过设定值或入射角超过设定值的发射光线或反射光线。
3.根据权利要求2所述的定向激光扫描系统，其特征在于，还包括:图像或视频采集设备；所述图像或视频采集设备固定于所述增稳云台上；并且，所述光波反射面在非振动状态下，设所述激光测距传感器发出的激光进行反射的反射点为01，设所述扫描角抑制窗口的窗口中心点为02 ;则:所述图像或视频采集设备的采集方向与直线01-02的方向平行。
4.根据权利要求3所述的定向激光扫描系统，其特征在于，还包括:数字图像无线传输移动端、控制器、第一无线传输装置、第二无线传输装置、地面监控终端、云台姿态测量传感器以及云台姿态调整机构； 其中，所述控制器的一端分别与所述云台姿态测量传感器、所述云台姿态调整机构和所述激光测距传感器连接，所述控制器的另一端连接到所述第一无线传输装置；所述图像或视频采集设备通过所述数字图像无线传输移动端连接到所述第一无线传输装置；所述第一无线传输装置还通过所述第二无线传输装置连接到所述地面监控终端。
【文档编号】G01C3/02GK204228153SQ201420762195
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】孙敏, 刘磊, 任翔, 姜城, 黎晓东 申请人:北京大学