[發(fā)明專利]一種3D激光雷達(dá)及激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010151527.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN111308497A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫運(yùn)生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市方騰網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/894
• 分類號(hào): G01S17/894;G01S7/48;G01S7/481;G01S7/4863
• 代理公司: 深圳市卓科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44534
• 代理人: 邵妍;張金玲

1.一種3D激光雷達(dá)，其特征在于：包括激光雷達(dá)，所述激光雷達(dá)包括殼體、光學(xué)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和控制系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和控制模塊安裝于殼體內(nèi)部，光學(xué)系統(tǒng)安裝于旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D激光雷達(dá)，其特征在于：光學(xué)系統(tǒng)包括APD陣列、透鏡陣列、第一透鏡、分光器、2D焦平面NxM陣列、第二透鏡、激光器、線準(zhǔn)直透鏡、環(huán)形器和第三透鏡；

環(huán)形器、線準(zhǔn)直透鏡和激光器之間平行相對(duì)設(shè)置，激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)線準(zhǔn)直透鏡傳遞至環(huán)形器中；

分光器安裝于環(huán)形器上端，激光從環(huán)形器的2端口射出，并進(jìn)入分光器中，直至分別通過第二、第三透鏡進(jìn)入透鏡陣列和2D焦平面NxM陣列，激光經(jīng)透鏡陣列被APD陣列接收；

第一透鏡設(shè)置于環(huán)形器左側(cè)，環(huán)形器射出的激光經(jīng)過第一透鏡設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D激光雷達(dá)，其特征在于：旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括電機(jī)和支撐平臺(tái)，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸安裝于支撐平臺(tái)的底面上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D激光雷達(dá)，其特征在于：控制系統(tǒng)包括主控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、算法模塊、邏輯控制模塊和電源模塊；

主控模塊分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、算法模塊和邏輯控制模塊電連接，算法模塊用于目標(biāo)物體特性提取，邏輯模塊用于光信號(hào)產(chǎn)生及光反射信號(hào)的提取，電源模塊用于對(duì)本裝置供電。

5.一種激光雷達(dá)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：t時(shí)刻的目標(biāo)物體采樣數(shù)據(jù)的獲取；不同時(shí)刻的目標(biāo)物體采樣數(shù)據(jù)的獲取；數(shù)據(jù)的擬合；360°采樣數(shù)據(jù)的獲取。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光雷達(dá)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：t時(shí)刻的目標(biāo)物體采樣數(shù)據(jù)的獲取：

紅外光激光器輸出非可見光，通過線準(zhǔn)直器后輸出匯聚的、垂直水平面的線激光(后面簡(jiǎn)稱垂線激光)，該垂線激光，從環(huán)形器的3端口注入，從環(huán)形器的1端口輸出，再經(jīng)過第一透鏡匯聚為準(zhǔn)直光投射到目標(biāo)物體上；

目標(biāo)物體反射回的垂線激光，先通過第一透鏡匯聚，從環(huán)形器的1端口注入，從環(huán)形器的2端口輸出，注入分光器；

假設(shè)分光器的功率分配比為x:y，經(jīng)分光器后輸出x和y兩個(gè)支路的光；

x路光向上，經(jīng)過第三透鏡匯聚后，到1xK的APD陣列，由APD陣列進(jìn)行檢測(cè)，輸出A1t,k＝xt(t,dkt,k)，其中，t為采樣的時(shí)刻；K為APD的個(gè)數(shù),dkt為第APD中第k個(gè)APD在t時(shí)刻到目標(biāo)物體的距離，A1t,k為第k個(gè)APD在t時(shí)刻APD檢測(cè)目標(biāo)物體反射回來的光功率值；

另一路y光向右，經(jīng)過第二透鏡匯聚后，投放到2D焦平面上，由2D焦平面陣列進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)2D焦平面為NxM點(diǎn)陣，輸出A2＝y(tǒng)t[n,m]數(shù)據(jù)，其中：

t:為采樣的時(shí)刻；

n:為2D焦平面上水平方向第n個(gè)像素點(diǎn)，其中1≤n≤N(N為2D焦平面上水平方像素點(diǎn)的總數(shù))；M為2D焦平面垂直像素的點(diǎn)數(shù)；

m:為2D焦平面上垂直方向上第m個(gè)像素點(diǎn)，其中1≤n≤M(M為2D焦平面上垂直方向像素點(diǎn)的總數(shù))。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光雷達(dá)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：不同時(shí)刻的目標(biāo)物體采樣數(shù)據(jù)的獲取：

3D激光雷達(dá)的光學(xué)系統(tǒng)，放在一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，該旋轉(zhuǎn)臺(tái)由精密的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可在水平方向上360°轉(zhuǎn)動(dòng)；

假設(shè)電機(jī)步進(jìn)一步對(duì)應(yīng)的角度為θ°；旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)一圈對(duì)應(yīng)的掃描點(diǎn)數(shù)為：J＝360/θ；

旋轉(zhuǎn)臺(tái)每步進(jìn)一次，目標(biāo)物體的采樣數(shù)據(jù)有：

APD的采樣輸出為：A1t,k＝xt(t,dkt,k)

2D焦平面采樣輸出為：A2＝y(tǒng)t[n,m]。