[發(fā)明專利]一種新型多線360°掃描式激光雷達(dá)及其實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710156560.X
• 申請(qǐng)日: 2017-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN106842170B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫劍;徐飛;楊凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/481
• 分類號(hào): G01S7/481
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.一種新型多線360°掃描式激光雷達(dá)，其特征在于：包括環(huán)形電機(jī)(4)，環(huán)形電機(jī)(4)包括電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)和電機(jī)定子(13)，電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)分為相互嵌套的內(nèi)部中空筒狀結(jié)構(gòu)和外部中空筒狀結(jié)構(gòu)以及連接內(nèi)部中空筒狀結(jié)構(gòu)和外部中空筒狀結(jié)構(gòu)的中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)三部分，內(nèi)部中空筒狀結(jié)構(gòu)從軸承(15)的中心穿過，且與軸承(15)的內(nèi)環(huán)固連，外部中空筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上鑲嵌有磁片(16)；電機(jī)定子(13)為空心圓柱狀，其內(nèi)壁與軸承(15)外環(huán)固連，外壁上均勻的纏繞著多個(gè)線圈(17)；多線測距子系統(tǒng)(2)固連于電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)的中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)上，第一無線數(shù)據(jù)發(fā)射與接收模塊(3)固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)的中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)的中心，并與多線測距子系統(tǒng)(2)通過導(dǎo)線連接；中空結(jié)構(gòu)支架(18)固定于電機(jī)定子(13)底端，送電線圈(5)固連于中空結(jié)構(gòu)支架(18)內(nèi)，且位于接收線圈(6)上方，接收線圈(6)固連于線圈盤(7)，且通過導(dǎo)線與多線測距子系統(tǒng)(2)連接，線圈盤(7)為空心圓環(huán)狀，固連于電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)的內(nèi)部中空筒狀結(jié)構(gòu)底部外側(cè)，線圈盤(7)隨電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，光電碼盤(9)為空心圓環(huán)狀且固連在線圈盤(7)底部，并且光電碼盤(9)隨線圈盤(7)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，光電開關(guān)(8)固連在中央管理模塊(11)上，且能夠探測到光電碼盤(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，光電開關(guān)(8)與中央管理模塊(11)連接；第二無線數(shù)據(jù)發(fā)射與接收模塊(10)固連在中央管理模塊(11)上，且位于環(huán)形電機(jī)(4)對(duì)稱軸上，第二無線數(shù)據(jù)發(fā)射與接收模塊(10)通過導(dǎo)線與中央管理模塊(11)連接，電機(jī)定子(13)上的線圈(17)和送電線圈(5)也與中央管理模塊(11)連接；

所述電機(jī)定子(13)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)、軸承(15)、送電線圈(5)、接收線圈(6)、線圈盤(7)和光電碼盤(9)均為中空的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且對(duì)稱軸均重合，第一無線數(shù)據(jù)發(fā)射和接收模塊(3)和第二無線數(shù)據(jù)發(fā)射和接收模塊(10)利用中空結(jié)構(gòu)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型多線360°掃描式激光雷達(dá)，其特征在于：所述送電線圈(5)通過中空結(jié)構(gòu)支架(18)與電機(jī)定子(13)固連，接收線圈(6)通過線圈盤(7)與電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)固連，并利用電機(jī)定子(13)和電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)的中空結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無線能量傳輸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型多線360°掃描式激光雷達(dá)，其特征在于：所述第一無線數(shù)據(jù)發(fā)射與接收模塊(3)和第二無線數(shù)據(jù)發(fā)射與接收模塊(10)均位于環(huán)形電機(jī)(4)的對(duì)稱軸上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型多線360°掃描式激光雷達(dá)，其特征在于：所述多線360°掃描式激光雷達(dá)的所有部件均包覆在外殼(1)內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型多線360°掃描式激光雷達(dá)，其特征在于：所述第一無線數(shù)據(jù)發(fā)射與接收模塊(3)，第二無線數(shù)據(jù)發(fā)射與接收模塊(10)使用基于光的無線數(shù)據(jù)發(fā)射和接收模塊。

6.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述新型多線360°掃描式激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)360°掃描的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：中央管理模塊(11)通過導(dǎo)線給環(huán)形電機(jī)(4)的電機(jī)定子(13)上的線圈(17)通電，并驅(qū)動(dòng)環(huán)形電機(jī)(4)的電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)旋轉(zhuǎn)；

步驟二：中央管理模塊(11)通過導(dǎo)線給送電線圈(5)通電并產(chǎn)生電磁波，將電能傳輸給接收線圈(6)，多線激光測距子系統(tǒng)(2)與接收線圈(6)相連，并對(duì)接收線圈(6)輸出的電流進(jìn)行整形，最終獲得穩(wěn)定的直流電源；

步驟三：環(huán)形電機(jī)(4)的電機(jī)轉(zhuǎn)子(14)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)線圈盤(7)和光電碼盤(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，光電碼盤(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)觸發(fā)光電開關(guān)(8)生成脈沖信號(hào)，中央管理模塊(11)讀取該脈沖信號(hào)并測量出轉(zhuǎn)子的位置信息；

步驟四：中央管理模塊(11)接收到光電開關(guān)(8)輸出的脈沖信號(hào)后，觸發(fā)第二無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊(10)發(fā)送一個(gè)激光發(fā)射指令信號(hào)給第一無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊(3)；

步驟五：第一無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊(3)將激光發(fā)射指令發(fā)送給多線激光測距子系統(tǒng)(2)，多線激光測距子系統(tǒng)(2)發(fā)射多束激光到目標(biāo)上，并探測到從目標(biāo)返回的激光信號(hào)，測量目標(biāo)的距離信息；

步驟六：多線激光測距子系統(tǒng)(2)將測量到的多路目標(biāo)距離信息發(fā)送給第一無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊(3)，第一無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊(3)將該信息發(fā)送給第二無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊(10)，第二無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊(10)，將多路目標(biāo)的位置信息發(fā)送給中央管理模塊(11)；

步驟七：中央管理模塊(11)將多路目標(biāo)的距離信息和步驟三中測量出的轉(zhuǎn)子位置信息對(duì)應(yīng)起來，就獲得了一組激光雷達(dá)的探測數(shù)據(jù)；

步驟八：環(huán)形電機(jī)(4)不斷旋轉(zhuǎn)，重復(fù)步驟三至步驟七，就能夠獲取360°視場范圍內(nèi)的目標(biāo)距離和位置信息。