一種激光雷達掃描探測方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于激光雷達領域，尤其涉及一種激光雷達掃描探測方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 激光雷達由于其能精確的測量目標位置的距離和方位信息，越來越多的應用于國 防工業及智能生活的方方面面。
[0003] 激光雷達目前常用的探測方法有脈沖探測和相位探測，其中脈沖探測法是通過發 射一束激光經目標反射后通過Aro進行信號接收，根據發射和接收之間的時間差計算出目 標的距離，此方法一般應用在作用距離較遠的目標，對于激光器的功率要求較高且需要高 成本的Aro探測陣列。基于相位探測的方法是通過信號調制匹配，根據相位延遲計算被測 目標的距離信息，此方法探測精度較高，但是面臨著復雜的系統調試且成本較高，適合于對 精密儀器的測量，同時無法滿足對目標數據高速采集的要求。
【發明內容】
[0004] 本發明實施例的目的在于提供一種激光雷達掃描探測方法，旨在解決現有激光雷 達掃描對激光器的功率要求高，且采集速度慢、成本高的問題。
[0005] 本發明實施例是這樣實現的，一種激光雷達掃描探測方法，所述方法包括下述步 驟：
[0006] 將激光器和圖像傳感單元固定于電機旋轉平臺上，使激光器與圖像傳感單元處于 同一平面且保持固定距離（S)，并將所述激光器的發射方向調整至與所述平面具有固定夾 角（P)，所述圖像傳感單元包括一傳感器感光片，將所述傳感器感光片調整至水平位置；
[0007] 控制所述電機旋轉平臺從初始方位開始水平勻速轉動，同時控制所述激光器發射 激光束掃描探測前方物體，并記錄對應的方位信息；
[0008] 所述圖像傳感單元接收被探測物體反射的激光束，并確定反射的激光束在所述傳 感器感光片上的成像位置（X);
[0009] 信號處理單元根據所述成像位置（X)、固定距離（s)、固定夾角（P )和所述圖像傳 感單元的焦距（f)通過三角測距原理計算對應探測方位上被探測物體的距離（d);
[0010] 控制所述電機旋轉平臺旋轉一周，并記錄在旋轉過程中生成的一個或多個被探測 物體的距離（d);
[0011] 根據一個或多個被探測物體的距離（d)和對應的方位信息生成激光雷達掃描信 息圖。
[0012] 本發明實施例的另一目的在于，提供一種激光雷達掃描探測裝置，所述裝置包 括：
[0013] 信號處理單元，用于記錄每次發射激光束掃描探測對應的方位信息；
[0014] 電機旋轉平臺，用于在所述信號處理單元控制下從初始方位開始水平勻速轉動一 周；
[0015] 激光器，用于在所述信號處理單元控制下發射激光束掃描探測前方物體；
[0016] 圖像傳感單元，用于接收被探測物體反射的激光束，并確定反射的激光束在所述 傳感器感光片上的成像位置（X);
[0017] 所述激光器和所述圖像傳感單元固定于所述電機旋轉平臺上，所述激光器與所述 圖像傳感單元處于同一平面且保持固定距離（S)，所述激光器的發射方向與所述平面具有 固定夾角（0 )，所述圖像傳感單元包括一傳感器感光片，所述傳感器感光片水平放置，所述 激光器、所述圖像傳感單元、所述電機旋轉平臺均與所述信號處理單元具有電連接關系；
[0018] 所述信號處理單元提取所述成像位置（X)，并根據所述成像位置（X)、固定距離 (S)、固定夾角（(6)和所述圖像傳感單元的焦距（f)通過三角測距原理計算對應探測方位 上被探測物體的距離（d)，并根據在旋轉過程中生成的一個或多個被探測物體的距離（d) 和對應的方位信息生成激光雷達掃描信息圖。
[0019] 本發明實施例基于三角測距的激光雷達能滿足360度方位掃描探測且在短距離 內的探測精度可達毫米級，同時滿足在高掃描頻率下的目標數據高速密集探測，利用三角 測量原理及線陣CMOS傳感器接受信號，對激光器功率要求較低，且系統體積小，成本較低。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明實施例提供的激光雷達掃描探測方法的實現流程圖；
[0021] 圖2為本發明實施例提供圖像傳感單元的信號時序圖；
[0022] 圖3為本發明實施例提供的激光雷達掃描探測方法的三角測距原理示意圖；
[0023] 圖4a為本發明實施例提供的激光雷達掃描探測裝置的外部結構圖；
[0024] 圖4b為本發明實施例提供的激光雷達掃描探測裝置的內部結構圖；
[0025] 圖5為本發明實施例提供的激光雷達掃描探測裝置中圖像傳感單元的結構圖。
【具體實施方式】
[0026] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0027] 本發明實施例基于三角測距的激光雷達能滿足360度方位掃描探測且在短距離 內的探測精度可達毫米級，同時滿足在高掃描頻率下的目標數據高速密集探測，利用三角 測量原理及線陣CMOS傳感器接受信號，對激光器功率要求較低，且系統體積小，成本較低。
[0028] 圖1示出了本發明第一實施例提供的激光雷達掃描探測方法的實現流程，詳述如 下：
[0029] 在步驟SlOl中，將激光器和圖像傳感單元固定于電機旋轉平臺上，使激光器與圖 像傳感單元處于同一平面且保持固定距離（s)，并將激光器的發射方向調整至與平面具有 固定夾角)，圖像傳感單元包括一傳感器感光片，將傳感器感光片調整至水平位置；
[0030] 作為本發明一實施例，該激光器1可以米用紅光激光器發射紅光激光束，并且該 圖像傳感單元可以采用高速線陣CCD圖像傳感器。
[0031] 在步驟S102中，控制電機旋轉平臺從初始方位開始水平勻速轉動，同時控制激光 器發射激光束掃描探測前方物體，并記錄對應方位信息；
[0032] 該方位信息指在旋轉過程中，每發送一個探測光束時，記錄此時激光器對應的方 位。發送第一個探測光束對應記錄的是初始方位，發送第二個探測光束對應記錄第二個方 位，系統是旋轉均勻掃描的，旋轉一周大概會有400個探測點，那么需要記錄n個探測點對 應的方位信息。
[0033] 作為本發明又一實施例，可以在初始方位上設置一光電開關，使信號處理單元通 過光電開關記錄初始方位信息以及之后每次發射激光束掃描探測對應的方位信息。
[0034] 在本發明實施例中，系統上電啟動，信號處理單元4控制電機旋轉平臺3開始平穩 轉動，電機旋轉平臺3從設置光電開關的初始方位開始，信號處理單元4記錄該初始方位0 =〇的位置，同時，紅光激光器1發射紅光激光束，探測該方位前方物體。
[0035] 在步驟S103中，圖像傳感單元接收被探測物體反射的激光束，并確定反射的激光 束在傳感器感光片上的成像位置（X);
[0036] 在本發明實施例中，紅光激光束經被探測物體反射回來后被靈敏的高速線陣CMOS 圖像傳感器2捕捉到，高速線陣CMOS圖像傳感器2感知激光束反射到傳感器感光片上的像 素點，并根據像素點對應的電壓信號占整個時鐘輸入信號的位置確定被探測物體在傳感器 感光片上的成像位置（X)，如圖2所示，并將該成像位置（X)傳遞給信號處理單元