[發明專利]一種基于動態模擬的固態面陣激光雷達標定裝置及方法

在審

• 申請號: 202011272724.3
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112346035A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 宋萍;王炫權;張午陽
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京市中聞律師事務所 11388
• 代理人: 馮夢洪

一種基于動態模擬的固態面陣激光雷達標定裝置及方法，能夠滿足不同應用場景的標定需求，實現多角度、變反射率等多模態的高精度標定。這種基于動態模擬的固態面陣激光雷達標定裝置，其包括：高精度標尺平移臺(1)、固定架(2)、固態面陣激光雷達(3)、標定筒(4)、標定板(5)；固定架(2)與標定筒(4)采用萬向節鉸接相連，且固定架(2)在高精度標尺平移臺(1)上滑動，從而改變標定筒(4)到標定板(5)之間的距離以及軸向角度；固態面陣激光雷達(3)采用嵌入式安裝方式與標定筒(4)進行安裝固定，使固態面陣激光雷達(3)的發射器的光路與標定筒(4)的軸線保持平行。

技術領域

本發明屬于固態面陣激光雷達標定的技術領域，尤其涉及一種基于動態模擬的固態面陣激光雷達標定裝置，以及一種基于動態模擬的固態面陣激光雷達標定方法。

背景技術

固態面陣激光雷達采用iTOF原理進行距離測量，測量過程一般分為調制激光發射、被測目標反射回波、激光回波解調等三個部分。在調制激光發射過程中，光斑質量會因發射器功率、發射角、數量等參數變化而產生差異，由于標定過程中對發射器發射光斑質量具有較高要求，為此會直接影響測距精度；此外，當調制激光散斑投射至被測目標上時，會因被測目標表面形狀以及反射率不同，致使回波信號強度、入射角等均具有差異，很難保證回波信號按照水平方向入射到TOF芯片中，因此對測距精度干擾較大。

當前固態面陣激光雷達標定過程主要分為兩類方法。第一類需要在較大空間區域內進行測量，在前方放置標定板，通過移動標定板至不同位置處測量并計算誤差值，通過擬合生成誤差補償曲線。這種標定方法通常需要較大的空間區域，標定效率低。另一類就是：將標定板與固態面陣激光雷達固定在一定距離處，無需改變二者之間距離，利用延時模塊模擬不同距離。這種方法雖然實現了裝置小型化，提高了標定效率，但是由于延時裝置的步長固定，標定距離間隔不可變，無法對特定區域內距離進行精確標定。其次延時模塊步長易受外界環境干擾，一致性較差，因此在標定過程中也存在誤差較大等問題。

此外，工作過程中，根據固態面陣激光雷達應用場景不同，對其性能要求也不盡相同。應用于目標探測場景時，對距離范圍要求較高，則需要長距離區間大場景標定；應用于目標識別場景時，對特定距離范圍內精度要求較高，則需要短距離區間高精度標定。然而，當前的標定方法難以同時滿足兩種應用需求。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供了一種基于動態模擬的固態面陣激光雷達標定裝置，其能夠滿足不同應用場景的標定需求，實現多角度、變反射率等多模態的高精度標定。

本發明的技術方案是：這種基于動態模擬的固態面陣激光雷達標定裝置，其包括：高精度標尺平移臺(1)、固定架(2)、固態面陣激光雷達(3)、標定筒(4)、標定板(5)；

固定架(2)與標定筒(4)采用萬向節鉸接相連，且固定架(2)在高精度標尺平移臺(1)上滑動，從而改變標定筒(4)到標定板(5)之間的距離以及軸向角度；固態面陣激光雷達(3)采用嵌入式安裝方式與標定筒(4)進行安裝固定，使固態面陣激光雷達(3)的發射器的光路與標定筒(4)的軸線保持平行。

本發明通過采用關聯成像方式，所述標定筒的長度以及距標定板的距離、方位均為可調，以此可尋求最優質量光斑進行多入射角標定，減少了標定過程的環境誤差的影響，通過改變標定裝置的物理參數即可兼容不同功率、發射角、數量的發射器，提高了標定裝置的適配性，解決了傳統標定過程中操作復雜，工作效率低等問題，因此能夠滿足不同應用場景的標定需求，實現多角度、變反射率等多模態的高精度標定。

還提供了這種基于動態模擬的固態面陣激光雷達標定裝置的使用方法，其包括以下步驟：

(1)將固態面陣激光雷達通過螺栓固定到標定筒上，初步設置標定筒與標定板之間距離d₁；