本發(fā)明涉及激光雷達(dá)，尤其涉及一種激光雷達(dá)系統(tǒng)、光路結(jié)構(gòu)、以及障礙物信息獲取方法。

背景技術(shù)：

1、激光雷達(dá)是以測(cè)量發(fā)射激光光束與接收激光回波信號(hào)的信號(hào)差異來探測(cè)目標(biāo)的位置、方位等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是先向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)激光光束，然后接收器接收從目標(biāo)反射回來的回波信號(hào)，測(cè)量接收時(shí)刻與發(fā)射時(shí)刻的時(shí)間間隔以及發(fā)射時(shí)刻的掃描參數(shù)，可以計(jì)算出目標(biāo)的方位和距離。

2、由于可以探測(cè)行駛前方是否存在障礙物并提供障礙物的方位和距離信息，激光雷達(dá)系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)駕駛等各種領(lǐng)域。目前激光雷達(dá)主要采用轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)和機(jī)械式旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)，然而轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)和機(jī)械式旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)有諸多缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)部分占用體積大，在未來的應(yīng)用中，很難再進(jìn)一步縮小體積實(shí)現(xiàn)小型化，而且多線(如64、128線)的激光雷達(dá)發(fā)射模塊與接收模塊以成對(duì)的方式設(shè)置，制造難度大，不利于量產(chǎn)且成本高昂；機(jī)械式旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)探測(cè)距離近、體積大、探測(cè)模塊沒有參考信號(hào)容易測(cè)量不準(zhǔn)確等問題，因此，為解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本發(fā)明提供一種光結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、集成度高、測(cè)距性能穩(wěn)定可靠的激光雷達(dá)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種激光雷達(dá)系統(tǒng)、光路結(jié)構(gòu)、以及障礙物信息獲取方法。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光雷達(dá)的光路結(jié)構(gòu)，所述光路結(jié)構(gòu)包括：

3、分光元件、第一偏轉(zhuǎn)元件、第二偏轉(zhuǎn)元件、掃描元件、第一光探測(cè)器和第二光探測(cè)器；

4、所述分光元件用于接收激光發(fā)射器發(fā)射出的光，通過所述分光元件的光照射在所述第一偏轉(zhuǎn)元件上，并通過所述第一偏轉(zhuǎn)元件到達(dá)所述掃描元件，到達(dá)所述掃描元件的光經(jīng)由所述掃描元件反射至障礙物，達(dá)到所述障礙物的表面后形成反射光；

5、所述反射光經(jīng)過所述掃描元件和所述第一偏轉(zhuǎn)元件射入所述分光元件，通過所述分光元件到達(dá)所述第二偏轉(zhuǎn)元件上，并通過所述第二偏轉(zhuǎn)元件到達(dá)所述第一光探測(cè)器，使得所述第一光探測(cè)器接收到反射回波信號(hào)；

6、所述第二光探測(cè)器用于采集環(huán)境光形成外部環(huán)境光信號(hào)，所述第一光探測(cè)器和所述第二光探測(cè)器分別用于連接第一控制模塊，以將所述反射回波信號(hào)和所述外部環(huán)境光信號(hào)反饋給所述第一控制模塊。

7、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光雷達(dá)系統(tǒng)，所述激光雷達(dá)系統(tǒng)包括第一控制模塊、第二控制模塊、激光發(fā)射器和如第一方面所述的光路結(jié)構(gòu)，所述第一控制模塊分別連接所述激光發(fā)射器、所述第一光探測(cè)器和所述第二光探測(cè)器，用于控制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光脈沖、控制所述激光探測(cè)器探測(cè)反射回波信號(hào)、控制所述第二光探測(cè)器探測(cè)環(huán)境光；所述第二控制模塊連接所述掃描元件和所述第一控制模塊，用于控制所述掃描元件轉(zhuǎn)動(dòng)、發(fā)送所述掃描元件的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)至所述第一控制模塊。

8、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光雷達(dá)系統(tǒng)的障礙物信息獲取方法，所述障礙物信息獲取方法應(yīng)用于如上述第二方面所述的激光雷達(dá)系統(tǒng)，所述障礙物信息獲取方法包括：

9、所述第一控制模塊控制所述第二光探測(cè)器實(shí)時(shí)獲取外部環(huán)境光信號(hào)，并將所述外部環(huán)境光信號(hào)作為第一參考光信號(hào)，根據(jù)所述第一參考光信號(hào)調(diào)整所述第一光探測(cè)器的參數(shù)；

10、使用所述第二控制模塊控制所述掃描元件轉(zhuǎn)動(dòng)，并實(shí)時(shí)采集所述掃描元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；

11、所述第一控制模塊控制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光脈沖，并獲取所述激光脈沖的發(fā)射時(shí)間，以及控制調(diào)節(jié)參數(shù)后的所述第一光探測(cè)器探測(cè)反射回波信號(hào)，并獲取所述反射回波信號(hào)的接收時(shí)間；

12、根據(jù)所述發(fā)射時(shí)間和所述接收時(shí)間，計(jì)算得到目標(biāo)距離信息，并確定兩個(gè)時(shí)間的中間時(shí)刻所述掃描元件的目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，將所述目標(biāo)距離信息與所述目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)角度形成映射，遍歷所述掃描元件的所有轉(zhuǎn)動(dòng)角度，得到表征障礙物表面任一點(diǎn)與所述激光雷達(dá)系統(tǒng)的距離。

13、本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：

14、本發(fā)明提供的光路結(jié)構(gòu)包括分光元件、第一偏轉(zhuǎn)元件、第二偏轉(zhuǎn)元件、掃描元件、第一光探測(cè)器和第二光探測(cè)器；分光元件用于接收激光發(fā)射器發(fā)射出的光，通過分光元件的光照射在第一偏轉(zhuǎn)元件上，并通過第一偏轉(zhuǎn)元件到達(dá)掃描元件，到達(dá)掃描元件的光經(jīng)由掃描元件反射至障礙物，達(dá)到障礙物的表面后形成反射光；反射光經(jīng)過掃描元件和第一偏轉(zhuǎn)元件射入分光元件，通過分光元件到達(dá)第二偏轉(zhuǎn)元件上，并通過第二偏轉(zhuǎn)元件到達(dá)第一光探測(cè)器，使得第一光探測(cè)器接收到反射回波信號(hào)；第二光探測(cè)器用于采集環(huán)境光形成外部環(huán)境光信號(hào)，第一光探測(cè)器和第二光探測(cè)器分別用于連接第一控制模塊，以將探測(cè)器獲取的反射回波信號(hào)和外部環(huán)境光信號(hào)數(shù)據(jù)提供給第一控制模塊，第一控制模塊可以根據(jù)第二光探測(cè)器獲取的信號(hào)來處理第一探測(cè)器獲取的信號(hào)。該激光雷達(dá)通過激光發(fā)射器發(fā)射光信號(hào)、第二光探測(cè)器接收外部環(huán)境光信號(hào)以及第一光探測(cè)器接收發(fā)射光信號(hào)對(duì)應(yīng)的反射光信號(hào)實(shí)現(xiàn)單發(fā)雙收的信號(hào)處理，在保證激光雷達(dá)的光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成度高的前提下，提高了激光雷達(dá)的測(cè)距性能。

技術(shù)特征：

1.一種激光雷達(dá)的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光路結(jié)構(gòu)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二光探測(cè)器連接所述第二偏轉(zhuǎn)元件，環(huán)境光依次經(jīng)過所述掃描元件、所述第一偏轉(zhuǎn)元件、所述分光元件和所述第二偏轉(zhuǎn)元件到達(dá)所述第二光探測(cè)器，使得所述第二光探測(cè)器采集到所述環(huán)境光。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述激光發(fā)射器發(fā)射出的光通過所述分光元件進(jìn)行分光后達(dá)到所述第二偏轉(zhuǎn)元件，經(jīng)過所述第二偏轉(zhuǎn)元件的光到達(dá)所述第二光探測(cè)器，使得所述第二光探測(cè)器采集到所述激光發(fā)射器發(fā)射出的光。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一光探測(cè)器包括激光探測(cè)器和聚光器，通過所述第二偏轉(zhuǎn)元件的光進(jìn)入所述聚光器后形成的聚合光進(jìn)入所述激光探測(cè)器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述分光元件為開孔反射鏡或半透半反鏡或偏振分光鏡或采用鍍膜方式的分光鏡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一偏轉(zhuǎn)元件為反射鏡或者棱鏡，和/或第二偏轉(zhuǎn)元件為反射鏡、分光鏡或者棱鏡。

7.一種激光雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達(dá)系統(tǒng)包括第一控制模塊、第二控制模塊、激光發(fā)射器和如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的光路結(jié)構(gòu)，所述第一控制模塊分別連接所述激光發(fā)射器、所述第一光探測(cè)器和所述第二光探測(cè)器，用于控制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光脈沖、控制所述第一光探測(cè)器探測(cè)反射回波信號(hào)、控制所述第二光探測(cè)器探測(cè)環(huán)境光；所述第二控制模塊連接所述掃描元件和所述第一控制模塊，用于控制所述掃描元件轉(zhuǎn)動(dòng)、發(fā)送所述掃描元件的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)至所述第一控制模塊。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)射器包括激光器和準(zhǔn)直器，所述激光器發(fā)射出的光經(jīng)由所述準(zhǔn)直器進(jìn)行準(zhǔn)直后通過所述分光元件。

9.一種激光雷達(dá)系統(tǒng)的障礙物信息獲取方法，其特征在于，所述障礙物信息獲取方法應(yīng)用于如權(quán)利要求7所述的激光雷達(dá)系統(tǒng)，所述障礙物信息獲取方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的障礙物信息獲取方法，其特征在于，在所述激光發(fā)射器發(fā)射出的光通過所述分光元件進(jìn)行分光后達(dá)到所述第二偏轉(zhuǎn)元件，經(jīng)過所述第二偏轉(zhuǎn)元件的光到達(dá)所述第二光探測(cè)器，使得所述第二光探測(cè)器采集到所述激光發(fā)射器發(fā)射出的光時(shí)，在所述第一控制模塊控制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光脈沖之后，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光雷達(dá)系統(tǒng)、光路結(jié)構(gòu)、以及障礙物信息獲取方法，該激光雷達(dá)的光路結(jié)構(gòu)中分光元件用于接收激光發(fā)射器發(fā)射出的光，通過分光元件的光照射在第一偏轉(zhuǎn)元件上，并通過第一偏轉(zhuǎn)元件到達(dá)掃描元件，到達(dá)掃描元件的光經(jīng)由掃描元件反射至障礙物的表面后形成反射光；反射光經(jīng)過掃描元件和第一偏轉(zhuǎn)元件射入分光元件，通過分光元件到達(dá)第二偏轉(zhuǎn)元件上，并通過第二偏轉(zhuǎn)元件到達(dá)第一光探測(cè)器；第二光探測(cè)器用于獲取外部環(huán)境光信號(hào)，該激光雷達(dá)的光路結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)單發(fā)雙收的信號(hào)處理，在保證光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成度高的前提下，提高了激光雷達(dá)的測(cè)距性能。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡保弟,王偉,鄭春磊,李炳琛,鄧安幫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東比亞迪節(jié)能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6