[發明專利]一種多線360°掃描式激光雷達及其實現方法

在審

• 申請號: 201710156686.7
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106842221A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 孫劍;徐飛;楊凱
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/481
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

1.一種多線360°掃描式激光雷達，其特征在于：包括環形電機(4)，環形電機(4)包括電機轉子(14)和電機定子(13)，電機轉子(14)分為中空筒狀結構和沿中空筒狀上端部向外延伸的中空環狀結構兩部分，中空筒狀結構從軸承(15)的中心穿過，且與軸承(15)的內環固連，中空環狀結構底部壁上鑲嵌有磁片(16)；電機定子(13)為空心盤狀，其內壁與軸承(15)外環固連，上端部均勻的纏繞著多個線圈(17)，電機定子(13)纏繞線圈的端面平行于電機轉子(14)的中空環狀結構；多線測距子系統(2)固連于電機轉子(14)的中空環狀結構上，第一無線數據發射與接收模塊(3)固定在電機轉子(14)的中空環狀結構的對稱軸上，并與多線測距子系統(2)通過導線連接；中空結構支架(18)固定于電機定子(13)底端，送電線圈(5)固連于中空結構支架(18)內，且位于接收線圈(6)上方，接收線圈(6)固連于線圈盤(7)，且通過導線與多線測距子系統(2)連接，線圈盤(7)為空心圓環狀，固連于電機轉子(14)的內部中空筒狀結構底部外側，線圈盤(7)隨電機轉子(14)的轉動而轉動，光電碼盤(9)為空心圓環狀且固連在線圈盤(7)底部，并且光電碼盤(9)隨線圈盤(7)轉動而轉動，光電開關(8)固連在中央管理模塊(11)上，且能夠探測到光電碼盤(9)的轉動信號；第二無線數據發射與接收模塊(10)固連在中央管理模塊(11)上，且位于環形電機(4)對稱軸上，第二無線數據發射與接收模塊(10)通過導線與中央管理模塊(11)連接，電機定子(13)上的線圈(17)和送電線圈(5)也與中央管理模塊(11)連接；

所述電機定子(13)、電機轉子(14)、軸承(15)、送電線圈(5)、接收線圈(6)、線圈盤(7)和光電碼盤(9)均為中空的對稱結構，且對稱軸均重合，第一無線數據發射和接收模塊(3)和第二無線數據發射和接收模塊(10)利用中空結構進行無線數據通訊。

2.根據權利要求1所述的一種多線360°掃描式激光雷達，其特征在于：所述送電線圈(5)通過中空結構支架(18)與電機定子(13)固連，接收線圈(6)通過線圈盤(7)與電機轉子(14)固連，并利用電機定子(13)和電機轉子(14)的中空結構實現無線能量傳輸。

3.根據權利要求1所述的一種多線360°掃描式激光雷達，其特征在于：所述多線360°掃描式激光雷達的所有部件均包覆在外殼(1)內。

4.根據權利要求1所述的一種多線360°掃描式激光雷達，其特征在于：所述第一無線數據發射與接收模塊(3)和第二無線數據發射與接收模塊(10)使用基于光的無線數據發射和接收模塊。

5.權利要求1至4任一項所述多線360°掃描式激光雷達實現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)通過導線給環形電機(4)的電機定子(13)上的線圈(17)通電，并驅動環形電機(4)的電機轉子(14)旋轉；

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

步驟三：環形電機(4)的電機轉子(14)轉動，帶動線圈盤(7)和光電碼盤(9)轉動，光電碼盤(9)的轉動觸發光電開關(8)生成脈沖信號，中央管理模塊(11)讀取該脈沖信號并測量出轉子的位置信息；

步驟四：中央管理模塊(11)接收到光電開關(8)輸出的脈沖信號后，觸發第二無線數據發送和接收模塊(10)發送一個激光發射指令信號給第一無線數據發送和接收模塊(3)；

步驟五：第一無線數據發送和接收模塊(3)將激光發射指令發送給多線激光測距子系統(2)，多線激光測距子系統(2)發射多束激光到目標上，并探測到從目標返回的激光信號，測量目標的距離信息；

步驟六：多線激光測距子系統(2)將測量到的多路目標距離信息發送給第一無線數據發送和接收模塊(3)，第一無線數據發送和接收模塊(3)將該信息發送給第二無線數據發送和接收模塊(10)，第二無線數據發送和接收模塊(10)將多路目標的距離信息發送給中央管理模塊(11)；

步驟七：中央管理模塊(11)將多路目標的距離信息和步驟三中測量出的轉子位置信息對應起來，就獲得了一組激光雷達的探測數據；

步驟八：環形電機(4)不斷旋轉，重復步驟三至步驟七，就能夠獲取360°視場范圍內的目標距離和位置信息。