激光雷达装置、激光雷达控制系统和自动驾驶控制系统的制作方法

本申请涉及计算机技术，尤其涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种激光雷达装置、激光雷达控制系统和自动驾驶控制系统。

背景技术：

自动驾驶是未来车辆的发展方向之一，自动驾驶车辆依赖诸如激光雷达等传感器来感知周围环境。激光雷达的主要用于障碍物检测、高精地图绘制、点云定位等。

然而，激光雷达在使用过程中会受到外部环境的影响，其中的一种情况是，在寒冷、高湿等天气下激光雷达的外表面容易结霜或起雾，这将导致激光雷达无法正常感知周围环境，进而影响到车辆的正常自动驾驶。

技术实现要素：

本申请提供一种激光雷达装置、激光雷达控制系统和自动驾驶控制系统，以解决因激光雷达外表面结霜或起雾而导致激光雷达无法正常感知周围环境的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请提供了一种激光雷达装置，包括壳体、镜头和激光雷达器件，所述激光雷达器件通过所述镜头发射或接收光信号，所述镜头的内表面设置有间隔排布的加热丝，所述镜头的内表面还设置有温度传感器。

这样，通过在激光雷达装置的镜头内表面设置加热丝和温度传感器，可根据外界环境温度对激光雷达装置的镜头进行自动加热，确保了激光雷达装置除霜、除雾的实时性，能够有效防止激光雷达装置表面起雾或结霜，从而确保激光雷达装置在寒冷、高湿等天气下能够正常感知周围环境，进而确保自动驾驶车辆的正常行驶。

可选的，所述镜头包括第一透光层和第二透光层，所述加热丝设于所述第一透光层和所述第二透光层之间。

这样，一方面能够提高激光雷达装置镜头的强度，另一方面能够使加热丝的设置更稳定。

可选的，所述温度传感器设于所述第一透光层和所述第二透光层之间。

这样，能够使温度传感器的设置更稳定。

可选的，所述镜头呈环状，所述壳体包括分别封闭所述镜头两端敞口的第一盖体和第二盖体；

所述加热丝沿所述镜头的轴向间隔设置于所述镜头的内表面，或者，所述加热丝沿所述镜头的周向间隔设置于所述镜头的内表面。

这样，能够使加热丝更规则地设置于镜头的内表面，从而提高加热效果。

可选的，所述镜头包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域靠近所述第一盖体，所述第二区域靠近所述第二盖体，所述第三区域位于所述第一区域和所述第二区域之间，所述激光雷达器件通过所述第三区域发射或接收光信号；

所述加热丝间隔设置于所述第一区域和所述第二区域中的至少一个区域。

这样，通过将加热丝避开第三区域设置，可使光信号360°无障碍通过第三区域被激光雷达器件发射或接收，提高激光雷达装置的工作效果。

可选的，所述加热丝通过电镀膜或层压工艺设置于所述镜头的内表面。

这样，能够使加热丝更稳定地设置于镜头的内表面。

第二方面，本申请提供了一种激光雷达控制系统，包括温控模块、电源模块、开关和第一方面中的激光雷达装置；

所述温控模块、所述开关、所述电源模块和所述激光雷达装置的加热丝依次串联连接；

所述温控模块与所述激光雷达装置的温度传感器电连接。

这样，可根据外界环境温度对激光雷达装置的镜头进行自动加热，确保了激光雷达装置除霜、除雾的实时性，能够有效防止激光雷达装置表面起雾或结霜，从而确保激光雷达装置在寒冷、高湿等天气下能够正常感知周围环境，进而确保自动驾驶车辆的正常行驶。

第三方面，本申请提供了一种自动驾驶控制系统，其特征在于，包括自动驾驶控制单元和第二方面中的激光雷达控制系统，所述自动驾驶控制单元与所述激光雷达控制系统中的温控模块通信连接。

这样，可实现温控模块与自动驾驶控制单元进行实时通讯，能够告知自动驾驶控制单元激光雷达装置的加热功能是否开启，从而有助于自动驾驶控制单元进行相关的控制。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：可根据外界环境温度对激光雷达装置的镜头进行自动加热，确保了激光雷达装置除霜、除雾的实时性，能够有效防止激光雷达装置表面起雾或结霜，从而确保激光雷达装置在寒冷、高湿等天气下能够正常感知周围环境，进而确保自动驾驶车辆的正常行驶。因为采用在激光雷达装置的镜头内表面设置加热丝和温度传感器的技术手段，所以可根据外界环境温度对激光雷达装置的镜头进行自动加热，克服了激光雷达装置在寒冷、高湿天气下表面容易起雾或结霜的技术问题，进而达到确保激光雷达装置在寒冷、高湿等天气下能够正常感知周围环境的技术效果。

上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：

图1是根据本申请第一实施例的激光雷达装置的结构示意图之一；

图2是根据本申请第一实施例的激光雷达装置的结构示意图之二；

图3是根据本申请第一实施例的激光雷达装置的结构示意图之三；

图4是根据本申请第一实施例的镜头的结构示意图；

图5是根据本申请第一实施例的激光雷达装置的结构示意图之四；

图6是根据本申请第一实施例的激光雷达装置的结构示意图之五；

图7是根据本申请第二实施例的激光雷达控制系统的结构示意图；

图8是根据本申请第三实施例的自动驾驶控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

如图1至图3所示，本申请中的一实施例提供一种激光雷达装置a，包括壳体1、镜头2和激光雷达器件(图中未示出)，激光雷达器件通过镜头2发射或接收光信号，镜头2的内表面设置有间隔排布的加热丝3，镜头2的内表面还设置有温度传感器4。

该实施例中，加热丝3可采用电阻加热丝，加热丝3在通电时可发热，加热丝3产生的热量可传递至镜头2，使镜头2的温度升高。在寒冷或高湿的天气下，当镜头2的外表面已经起雾或结霜时，加热丝3产生的热量可清除镜头2外表面的雾或霜。而当镜头2的外表面尚未结霜或起雾时，加热丝3产生的热量可防止镜头2外表面结霜或起雾。

该实施例中，将加热丝3间隔设置于镜头2的内表面，相邻加热丝3之间的间隙可使光信号通过，从而加热丝3的设置不会对光信号的发射或接收造成阻挡，可见，加热丝3的设置不会影响激光雷达器件发射或接收光信号。

可选的，间隔设置的多根加热丝3首尾依次连接，形成一个整体的加热单元。这样，可以使激光雷达装置a的电路结构更加简单。

进一步的，为了避免相邻加热丝3连接处对光信号的发射或接收造成阻挡，可以将相邻加热丝3的连接部位设置在壳体1上。

可选的，加热丝3间隔均匀地设置于镜头2的内表面。这样，加热丝3产生的热量能够均匀传导至镜头2，使镜头2表面各处的温度较均匀地分布，提高加热效果。

可选的，加热丝3通过电镀膜或层压工艺设置于镜头2的内表面。这样，加热丝3能够较稳定地设置于镜头2的内表面。

该实施例中，温度传感器4可用于检测镜头2表面的温度，从而感知外界环境的温度。这样，当温度传感器4检测到的温度值较低，可能引起镜头2外表面结霜或起雾时，可控制激光雷达装置的加热功能开启，即控制加热丝3通电。当温度传感器4检测到的温度值较高时，可控制激光雷达装置的加热功能关闭，即控制加热丝3断电。

该实施例中，通过在激光雷达装置的镜头内表面设置加热丝和温度传感器，可根据外界环境温度对激光雷达装置的镜头进行自动加热，确保了激光雷达装置除霜、除雾的实时性，能够有效防止激光雷达装置表面起雾或结霜，从而确保激光雷达装置在寒冷、高湿等天气下能够正常感知周围环境，进而确保自动驾驶车辆的正常行驶。

可选的，如图4所示，镜头2包括第一透光层21和第二透光层22，加热丝3设于第一透光层21和第二透光层22之间。

该实施方式中，第一透光层21和第二透光层22均可以为镀膜光学玻璃，具备高透光性。通过上述设置，一方面能够提高激光雷达装置镜头的强度，另一方面能够使加热丝3更稳定。

可选的，如图4所示，镜头2包括第一透光层21和第二透光层22，温度传感器4设于第一透光层21和第二透光层22之间。

该实施方式中，第一透光层21和第二透光层22均可以为镀膜光学玻璃，具备高透光性。通过上述设置，一方面能够提高激光雷达装置镜头2的强度，另一方面能够使温度传感器4更稳定。

可选的，加热丝3通过电镀膜或层压工艺设置于第一透光层21和第二透光层22之间。

具体的，加热丝3通过电镀膜或层压工艺设置于第一透光层21的朝向第二透光层22的表面，或者，加热丝3通过电镀膜或层压工艺设置于第二透光层22的朝向第一透光层21的表面。

该实施例中，镜头2可以为环状，如图1至图2所示，例如旋转机械式激光雷达装置；镜头2也可以为平面形状，如图3所示，例如固态式激光雷达装置。以下以环状的镜头2为例，对本实施例进行具体说明。

可选的，如图1至图2所示，镜头2呈环状，壳体1包括分别封闭镜头2两端敞口的第一盖体11和第二盖体(图中未示出)；

加热丝3沿镜头2的轴向间隔设置于镜头2的内表面，或者，加热丝3沿镜头2的周向间隔设置于镜头2的内表面。

其中，图1示出了加热丝3沿镜头2的轴向间隔设置于镜头2的内表面的实施方式，图2示出了沿镜头2的周向间隔设置于镜头2的内表面的实施方式。

通过上述设置，能够使加热丝3更规则地设置于镜头2的内表面，从而提高加热效果。

可选的，如图5至图6所示，镜头2包括第一区域2a、第二区域2b和第三区域2c，第一区域2a靠近第一盖体11，第二区域2b靠近第二盖体，第三区域2c位于第一区域2a和第二区域2b之间，激光雷达器件通过第三区域2c发射或接收光信号；

加热丝3间隔设置于第一区域2a和第二区域2b中的至少一个区域。

该实施方式中，加热丝3既可仅设置于第一区域2a或第二区域2b，也可设置于第一区域2a和第二区域2b。通过上述设置，通过将加热丝3避开第三区域2c设置，可使光信号360°无障碍通过第三区域2c被激光雷达器件发射或接收，提高激光雷达装置的工作效果。

可选的，如图5所示，加热丝3沿镜头2的周向间隔设置于第一区域2c和第二区域中的至少一个区域，或者，如图6所示，加热丝3沿镜头2的轴向间隔设置于第一区域2c和第二区域中的至少一个区域。

如图7所示，本申请中的另一实施例提供一种激光雷达控制系统，包括温控模块b、电源模块c、开关d和上述实施例中任一种激光雷达装置a；

温控模块b、开关d、电源模块c和加热丝3依次串联连接；

温控模块b与温度传感器4电连接。

其中，温度传感器4用于检测激光雷达装置镜头2外表面的温度并实时反馈给温控模块b，温控模块b用于实时获取温度传感器2检测的温度值，并根据温度值对开关d进行实时控制。电源模块c用于为温控模块b和加热丝3供电，开关d用于接收温控模块b的指令实现自动断开或连接。

在温度较低时，容易引起镜头2结霜或起雾的情况下，温控模块b自动控制开关d连接，加热丝3通电，加热功能开启。在温度较高时，温控模块b自动控制开关d断开，加热丝3断电，加热功能关闭。

如图8所示，本申请中的另一实施例提供一种自动驾驶控制系统，包括自动驾驶控制单元e和上述实施例中任一种激光雷达控制系统，自动驾驶控制单元e与激光雷达控制系统的温控模块b通信连接。

该实施例中，通过将激光雷达控制系统的温控模块b和自动驾驶控制单元e通信连接，可实现温控模块b与自动驾驶控制单元e进行实时通讯，这样，能够告知自动驾驶控制单元e激光雷达装置的加热功能是否开启，从而有助于自动驾驶控制单元e进行相关的控制。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。