[發(fā)明專利]一種車用五路激光雷達及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110449702.4
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102540195A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹韻;于濤;張成海;樊景帥;菅蒙;張峻熒
• 申請（專利權(quán)）人: 東風汽車有限公司
• 主分類號: G01S17/93
• 分類號: G01S17/93;G05D1/02
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42215
• 代理人: 王健;劉牧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車用脈沖激光雷達，尤其涉及一種車用五路激光雷達及其控制方法，具體適用于通過五路脈沖激光來確定前方障礙物的位置、距離與相對速度，并進行有效閃避。

背景技術(shù)

激光雷達是以激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其原理是向目標發(fā)射激光束，將接收到的從目標反射回來的回波與發(fā)射信號進行比較，作適當處理后獲得目標的有關(guān)信息，如目標距離、速度等。從原理與結(jié)構(gòu)上看，激光雷達與激光測距儀極其相似。然而激光束的探測范圍極窄，不能滿足車用雷達對檢測范圍的要求。

中國專利專利號為ZL200310117381.3，授權(quán)公告日為2006年9月13日的發(fā)明專利公開了一種車載掃描式激光雷達探測系統(tǒng)及其探測前方危險物，該發(fā)明中的掃描組件含有兩塊掃描鏡片及驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的步進電機，控制器的指令輸出端通過步進電機驅(qū)動電路給步進電機命令使其轉(zhuǎn)動和停止，步進電機通過一個凸輪機構(gòu)和一個V形擺桿驅(qū)動掃描鏡片轉(zhuǎn)動，從而使激光以一定的角度范圍在車輛前方來回掃描。雖然該發(fā)明能夠利用反射鏡、電機等組成掃描機構(gòu)，以實現(xiàn)較寬范圍內(nèi)的掃描測距，但其采用的光學掃描機構(gòu)存在掃描周期長，結(jié)構(gòu)復雜、抗震性不強，掃描轉(zhuǎn)鏡成本較高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的掃描周期較長、結(jié)構(gòu)復雜、抗震性不強、成本較高的缺陷與問題，提供一種掃描周期較短、結(jié)構(gòu)簡單、抗震性較強、成本較低的車用五路激光雷達及其控制方法。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種車用五路激光雷達，包括雷達控制器、激光發(fā)射部件與激光接收部件，所述雷達控制器的輸出、輸入端分別與激光發(fā)射部件、激光接收部件相連接，所述激光發(fā)射部件包括驅(qū)動電路、激光二極管與準直透鏡，所述激光接收部件包括聚焦透鏡、光電二極管與放大器；

所述車用五路激光雷達還包括呈扇形布置的五路收發(fā)器，每路收發(fā)器都包括一個單路激光發(fā)射鏡筒、一個單路激光接收鏡筒、驅(qū)動電路、放大器與高速比較器，五個單路激光發(fā)射鏡筒的中心軸都在一個平面上相交于同一點，且相鄰單路激光發(fā)射鏡筒之間的夾角相等；

所述單路激光發(fā)射鏡筒包括筒殼及其內(nèi)部設(shè)置的激光二極管、準直透鏡與整形透鏡，激光二極管的輸入端通過驅(qū)動電路與雷達控制器的輸出端相連接；所述單路激光接收鏡筒包括筒殼及其內(nèi)部設(shè)置的聚焦透鏡、濾鏡與光電二極管，光電二極管的輸出端依次通過放大器、高速比較器與雷達控制器的輸入端相連接；所述雷達控制器為FPGA處理器。

所述相鄰單路激光發(fā)射鏡筒之間的夾角為3°；所述單路激光發(fā)射鏡筒的水平發(fā)射角為3°。

所述單路激光發(fā)射鏡筒的高度為30mm，單路激光發(fā)射鏡筒中整形透鏡與激光二極管輸出端之間的距離為80mm，激光二極管的豎向發(fā)射角為9°、水平發(fā)射角為25°，且激光二極管發(fā)出的激光脈沖的最小脈寬為10ns。

所述單路激光接收鏡筒的直徑為30mm，單路激光接收鏡筒中聚焦透鏡與光電二極管輸入端之間的距離為80mm，單路激光接收鏡筒中濾鏡的厚度小于1mm。

一種上述車用五路激光雷達的控制方法，所述控制方法依次包括以下步驟：

第一步：初始化：進行系統(tǒng)初始化設(shè)置，包括設(shè)定單路激光發(fā)射鏡筒的覆蓋范圍、各路激光發(fā)射鏡筒的脈沖發(fā)射間隔時間X以及每路收發(fā)器對應的循環(huán)數(shù)組的組數(shù)N，該N為自然數(shù)；所述各路激光發(fā)射鏡筒的脈沖發(fā)射間隔時間X大于收發(fā)器的一個收發(fā)周期；

第二步：t的獲得：雷達控制器控制五路收發(fā)器依次發(fā)射、接收激光脈沖，并計算每路激光脈沖發(fā)射、接收之間的行經(jīng)時間t，相鄰收發(fā)器的發(fā)射間隔時間為X；

第三步：t的篩選與循環(huán)數(shù)組的更新：先將前N個t直接存入循環(huán)數(shù)組，再從第N＋1個t開始，依次計算后續(xù)t與循環(huán)數(shù)組中已存的前N個t的方差，直至出現(xiàn)t1，該t1與循環(huán)數(shù)組中已存的前N個t的方差在閾值A(chǔ)內(nèi)，然后用t1替代循環(huán)數(shù)組中的第一個t以更新循環(huán)數(shù)組，再計算后續(xù)t與新循環(huán)數(shù)組中N個t的方差，直至出現(xiàn)t2，該t2與更新后循環(huán)數(shù)組中N個t的方差在閾值A(chǔ)內(nèi)，然后用t2替代循環(huán)數(shù)組中的第二個t以再次更新循環(huán)數(shù)組，……，篩選、更新過程依次循環(huán)進行；所述t滿足???????????????????????????????????????????????，tmin是激光脈沖發(fā)射、接收的最小鑒別時間，所述閾值A(chǔ)等于循環(huán)數(shù)組中N個t的平均值的50%；