[發明專利]集成姿態系統的激光雷達及控制方法

有效

• 申請號: 201811570645.3
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN111352090B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 金兆鵬;鄭興輝;溫學強
• 申請（專利權）人: 保定市天河電子技術有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01C21/18
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請提供一種集成姿態系統的激光雷達及控制方法。所述激光雷達包括光學系統、控制系統以及姿態系統，其中，光學系統根據激光測距原理在掃描方向上實施掃描；姿態系統內置傳感器以檢測光學系統的姿態參數；控制系統根據姿態參數選擇控制策略。所述激光雷達通過內部集成姿態系統，可以檢測光學系統以致整個激光雷達的安裝位置和安裝方向。從而在安裝激光雷達時，檢測激光雷達的安裝狀態，從而便于通過安裝狀態調整傾斜角度和掃描方向。還可以在實際運行時，實時檢測激光雷達的安裝位置變化，以判斷位置變化是否影響輸出的雷達數據，以及在對雷達數據產生影響時，進行修正或產生報警，保證輸出雷達數據的精度。

技術領域

本申請涉及激光雷達檢測技術領域，尤其涉及一種集成姿態系統的激光雷達及控制方法。

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。激光雷達可采用“光速－時間”飛行原理，通過高速掃描對二維場景進行平面復現。激光雷達設備在運行中，將脈沖激光發射并接收反射的信號，通過先后信號的時間差，計算出設備與目標物之間的距離。此過程在發射端高速旋轉過程中不斷重復，從而得到一組組不同角度下目標物距離數據，實現對二維場景的復現，以及不斷的進行更新。當該場景內有任何物體位置、角度發生變化時，都會被雷達捕捉定位。

由于激光雷達是對平面進行復現，因此實際應用中對激光雷達的掃描平面具有較高的要求，進而要求激光雷達設備的實際安裝姿態和掃描方向要足夠精確。現有激光雷達產品在實際使用前，會對安裝姿態及朝向做精確的調整校準，此過程需要人工做細致的測量和施工，并且很難做到精準。對于需要精確朝向的應用場景非常難于控制，直接影響使用效果和雷達測量精度。例如：某應用場景需要雷達正北方向、水平向上傾斜45度朝向使用，實施人員極難調準雷達朝向，降低后期檢測精度。

另外，激光雷達的應用場所經常位于室外環境，經常受到環境中的風力、溫度和雨雪影響，導致現有激光雷達在使用過程中，其原本安裝位置和安裝角度會發生變化，并且在發生變化后，雷達設備本身不能進行自動感知，很容易造成檢測目標數據的準確性降低。例如，某實際應用場景中，要求激光雷達的掃描平面呈水平狀態，但隨著使用時間的延長，掃描平面出現傾斜，因此會使得激光雷達計算出的設備與目標物之間的距離與實際距離出現偏差。并且，目標物距離雷達設備越遠，這一偏差就越明顯。

發明內容

本申請提供了一種集成姿態系統的激光雷達及控制方法，以解決傳統激光雷達在安裝和使用中檢測精度低的問題。

一方面，本申請提供一種集成姿態系統的激光雷達，包括基于激光掃描原理的光學系統，以及連接所述光學系統的控制系統，所述控制系統中設有對外輸出雷達數據的接口；所述激光雷達還包括連接所述控制系統的姿態系統；

所述姿態系統與所述光學系統相互固定，所述姿態系統內置用于檢測所述光學系統姿態參數的傳感器；所述姿態參數包括所述光學系統的安裝位置和安裝方向；所述傳感器連接所述控制系統，以向控制系統發送所述姿態參數；

所述控制系統內置處理器，所述處理器用于接收所述姿態參數，以及根據所述姿態參數選擇控制策略。

可選的，所述傳感器包括三軸陀螺儀和電子指南針；所述三軸陀螺儀用于檢測所述光學系統的安裝位置，所述電子指南針用于檢測所述光學系統的安裝方向。

可選的，所述光學系統包括激光發射組件和固定在所述激光發射組件上的電路板；所述電路板連接控制系統，所述三軸陀螺儀和所述電子指南針集成在所述電路板上。

可選的，所述控制策略包括：運行策略、校正策略和報警策略；所述控制系統還內置有存儲器和通信裝置；所述存儲器和所述通信裝置連接所述處理器；所述通信裝置連接對外輸出雷達數據的接口；

所述處理器在選擇運行策略時，通過所述通信裝置輸出雷達數據；