[實用新型]正多面體激光雷達結構

有效

• 申請號: 201720000913.2
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN206321788U
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 黃旭華
• 申請（專利權）人: 黃旭華
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/483;G01S17/10
• 代理公司: 廣東廣和律師事務所44298
• 代理人: 李龍飛

技術領域

本實用新型涉及激光雷達技術領域，特別公開一種正多面體激光雷達結構。

背景技術

激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式，一般由發射系統、接收系統、信息處理等部分組成，用激光器作為發射光源。激光探測及測距系統的英文為LiDAR(Light Detection and Ranging)，另外也稱Laser Radar或LADAR(Laser Detection and Ranging)。

激光測距(laser distance measuring)是以激光器作為光源進行測距。目前，常用的方法主要有飛行時間測距法、結構光測距法，而結構光測距法主要是激光三角測距法、斑塊光測距法。

飛行時間測距法，英文是Time of flight，簡寫為TOF。所謂飛行時間法3D成像，是通過給目標連續發送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標物距離。飛行時間測距法具有測量角度非常廣的優點，適合長距離測量。但是，存在如下缺點：1、因測量物體距離近時反射時間差很小，TOF方法在近距離測量時誤差很大。2、TOF方法只能單點測量，而且雙方最好是都是靜止的，否則誤差嚴重。3、TOF方法必需結合掃描方式才能測量多角度的距離，但是由于掃描需要時間，所以誤差較為嚴重，測量有速度物體時的誤差又更嚴重。

激光三角法位移測量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被測物體表面，然后從另一角度對物體表面上的激光光斑進行成像，物體表面激光照射點的位置高度不同，所接受散射或反射光線的角度也不同，用CCD光電探測器測出光斑像的位置，就可以計算出主光線的角度，從而計算出物體表面激光照射點的位置高度。當物體沿激光線方向發生移動時，測量結果就將發生改變，從而實現用激光測量物體的位移。激光三角測距法原理簡單，適合短距離的測量。但是，存在如下缺點：1、遠距離得到的精度很低；2、光點感測一樣非常容易被干擾；3、光源與照相機距離要夠遠才能得到適當的精度，致使產品的空間體積很大，難以小型化；4、要得到整個空間信息，計算量很大。

Prime Sense公司對斑塊光測距法進行相應的研究。根據Prime Sense公司的專利記載，Kinect獲取深度圖像的原理主要是運用了光編碼(light coding)技術，組成系統成像的核心部件有三個：激光發射器、不均勻透明介質、CMOS感光器件；其結構圖紙及其原理詳見美國專利US7433024B2、中國專利CN10496032B等。

激光雷達應用于汽車無人駕駛領域也得到了一定的深度研究。現有技術中，運用于無人駕駛汽車的激光雷達模塊都是由一組360°掃描的激光加上接收光模塊(內含64個雪崩二極體組成)；其測距的方法是利用時間差TOF(Time of fly)方法，來得到空間的距離信息。目前，最有名的激光雷達廠商是威力登(Velodyne LiDAR)，其LiDAR(Light Detection And Ranging)技術已應用于Google和百度無人駕駛汽車。一般設置在汽車的頂部，一個形似花盆的組成部分就是“激光雷達”，它的作用相當于無人駕駛汽車的“眼睛”，能夠幫助無人車實現環境識別、自動避障和路徑規劃等功能。在2015年年末展出的百度無人駕駛汽車上使用的激光雷達，價值約70萬人民幣，其產品的立體結構大致如附圖1。

威力登公司的激光雷達很適合行車方面用途，但是在其它的應用方面仍有一些缺點：

1、掃描式的測距，在遇到高速移動的物體會產生很大的誤差；

2、雖然環景是360°，但是上下只有28°的測量，很大區域為盲區；

3、從雪崩二極體得到的點云信息量巨大，計算上很復雜，很容易判斷錯誤。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種正多面體激光雷達結構，其在正多面體底座的各個面上安裝調制激光模組和感測模組，其直接由各個面偵測的資訊數據相互拼接即可獲得三維空間內的全部資訊數據，不需要掃描即可偵測全視角的空間資訊。

本實用新型提供一種正多面體激光雷達結構，包括：

正多面體底座，呈正多面體形狀，其中，正多面體的面數為N；

調制激光模組，用于投射激光，設于正多面體的各個面上，包括激光源和光調制器；以及

感測模組，用于感測激光投射到物體上反射回來的激光信號或者感測激光照射物體時的影像資訊，設于正多面體的各個面上。