[發(fā)明專利]一種可探測障礙物方位的傳感器避障系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810036138.5
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108020846A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許永童
• 申請（專利權(quán)）人: 上海蘭寶傳感科技股份有限公司
• 主分類號: G01S17/93
• 分類號: G01S17/93
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 李慶

本發(fā)明提供一種可探測障礙物方位的傳感器避障系統(tǒng)及方法，包括處理器、信號分路器、多路發(fā)射器、發(fā)射信號處理模塊、接收信號處理模塊和接收器；所述處理器含TOF芯片,在多路發(fā)射器的發(fā)射方向設(shè)置有發(fā)射信號處理模塊，在光信號的接收方向上設(shè)置有接收信號處理模塊，接收信號處理模塊的聚光方向設(shè)置接收器與處理器連接。多路發(fā)射器按照時序依次發(fā)送具有相位調(diào)制的紅外光信號，由發(fā)射信號處理模塊將多路紅外信號進行空間調(diào)制，使其按照固定方位角進行指定方位紅外信號發(fā)射。處理器處理運算每個方位測試距離信息，對所有方位距離信息進行分析，得到障礙物距離、方位及尺寸信息，便于運動設(shè)備進行動作，實現(xiàn)障礙物識別并繞行功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種可探測障礙物方位的傳感器避障系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來隨著移動機器人、無人駕駛汽車以及無人機的發(fā)展，對避障傳感器需求越來越多。傳統(tǒng)的可用來避障的傳感器有毫米波雷達、激光雷達、雙目視覺傳感器、超聲波傳感器、紅外測距傳感器、激光測距儀、光電漫反射傳感器、視覺傳感器。

而可移動的機器設(shè)備對避障的要求也可分為兩個等級：一是只需要能探明障礙物，給出停車信號即可；二是除了能探明障礙物以外，需要給出障礙物距離、方向、大小信息給移動設(shè)備，移動設(shè)備根據(jù)這些信息做出判斷，實現(xiàn)自主避開障礙物，繼續(xù)前進目的。

通常能夠?qū)崿F(xiàn)避開障礙物自主運行的傳感器有：激光雷達、雙目視覺傳感器。其余傳感器單靠一個很難實現(xiàn)移動設(shè)備的自主避障功能，采用多只傳感器又需要額外付出更多的成本。而目前激光雷達以及雙目視覺傳感器成本都較高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可探測障礙物方位的傳感器避障系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種可探測障礙物方位的傳感器避障系統(tǒng)，包括處理器、信號分路器、多路發(fā)射器、發(fā)射信號處理模塊、接收信號處理模塊和接收器；

所述處理器含TOF芯片,所述處理器、所述信號分路器和所述多路發(fā)射器依次連接，在所述多路發(fā)射器的發(fā)射方向設(shè)置有所述發(fā)射信號處理模塊，所述多路發(fā)射器的發(fā)射光經(jīng)所述發(fā)射信號處理模塊發(fā)射后被目標物反射，在所述反射方向上設(shè)置有接收信號處理模塊，所述接收信號處理模塊的聚光方向設(shè)置所述接收器，所述接收器與所述處理器連接。

進一步的，所述多路發(fā)射器是兩個以上各自封裝或封裝在一起電氣性能獨立的發(fā)射器，所述發(fā)射器包括紅外發(fā)射管、發(fā)射二極管和激光二極管中的任意一種。

進一步的，所述發(fā)射信號處理模塊包括單個正透鏡、廣角透鏡組和微透鏡陣列中的任意一種。

進一步的，所述多路發(fā)射器由多個發(fā)射器依次并排構(gòu)成，所述正透鏡的幾何中心與所述多路發(fā)射器排列方向兩側(cè)對應(yīng)的發(fā)散角為±12°，所述正透鏡的幾何中心與所述多路發(fā)射器排列方向垂直的兩側(cè)對應(yīng)的發(fā)散角為±4°。

進一步的，所述接收信號處理模塊具有大角度接收視場角，包括正透鏡、透鏡組、TIR透鏡、反光杯和蝶形透鏡中的任意一種。

進一步的，所述接收器包括具有感光特性的光敏二極管或光電倍增管。

多路發(fā)射系統(tǒng)通過所述多路發(fā)射器與所述發(fā)射信號處理模塊組成，具有以下幾個參數(shù)：1.系統(tǒng)發(fā)射區(qū)域大小；2.單個發(fā)射區(qū)域大小；3.相鄰兩發(fā)射區(qū)域之間的夾角。系統(tǒng)發(fā)射區(qū)域越大，傳感器視場角越大，所能避障的區(qū)域也越大；單個發(fā)射區(qū)域大小主要由發(fā)射器發(fā)射晶圓尺寸大小及發(fā)射信號處理模塊光學參數(shù)確定。總體講，發(fā)射器晶圓尺寸越大，單個發(fā)射區(qū)域越大，發(fā)射信號處理模塊光學參數(shù)中等效焦距越小，發(fā)射區(qū)域越大。可以通過調(diào)整多發(fā)射器之間間距來調(diào)整相鄰兩發(fā)射區(qū)域之間的夾角。

多個探測區(qū)域要和多路發(fā)射管的位置呈一一對應(yīng)關(guān)系，理想的情況是各個探測區(qū)域互不重疊又能相接，保證在大視場角方向上能夠準確分辨障礙物的方向，同時不存在盲區(qū)。