一种固态激光雷达结构及其扫描建图方法转让专利
申请号 : CN202311066799.X
文献号 : CN116755065B
文献日 : 2023-11-10
发明人 : 王品 , 袁海山 , 邓静怡 , 何英 , 吕星宏
申请人 : 深圳玩智商科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种固态激光雷达结构,其特征在于,包括一个激光发射组件、两个光信号接收组件、MCU;两个所述信号接收组件叠加的探测FOV大于所述激光发射组件的投射FOV;所述激光发射组件包括发光器件、准直透镜、波浪镜,所述准直透镜固定于所述发光器件前端,所述波浪镜固定于所述准直透镜前端,所述发光器件为面阵VCSEL芯片;所述光信号接收组件包括光电传感器、滤波片和聚光透镜,所述滤波片固定于所述光电传感器前端,所述聚光透镜固定于所述滤波片前端,所述光电传感器为面阵SPAD芯片;固定支架将所述激光发射组件和所述光信号接收组件固定在同一竖直平面上;所述MCU分别连接并控制所述激光发射组件和所述光信号接收组件;
所述激光发射组件和所述光信号接收组件水平排布,并且两个光信号接收组件分别设置于所述激光发射组件两侧。
2.根据权利要求1所述的一种固态激光雷达结构,其特征在于,两个所述光信号接收组件对称设置于所述激光发射组件两侧。
3.一种固态激光雷达结构,其特征在于,包括一个激光发射组件、两个光信号接收组件、MCU;两个所述信号接收组件叠加的探测FOV大于所述激光发射组件的投射FOV;所述激光发射组件包括发光器件、准直透镜、波浪镜,所述准直透镜固定于所述发光器件前端,所述波浪镜固定于所述准直透镜前端,所述发光器件为面阵VCSEL芯片;所述光信号接收组件包括光电传感器、滤波片和聚光透镜,所述滤波片固定于所述光电传感器前端,所述聚光透镜固定于所述滤波片前端,所述光电传感器为面阵SPAD芯片;固定支架将所述激光发射组件和所述光信号接收组件固定在同一竖直平面上;所述MCU分别连接并控制所述激光发射组件和所述光信号接收组件;
一个所述光信号接收组件位于所述激光发射组件竖直方向上,另一个所述光信号接收组件位于所述激光发射组件水平方向上。
4.一种固态激光雷达的扫描建图方法,其特征在于,采用权利要求1或3所述的一种固态激光雷达结构,所述激光发射组件发射面阵激光,所述面阵激光经过反射形成反射激光,所述光信号接收组件接收所述反射激光形成模拟信号;还包括以下方法:所述模拟信号经过模数转换器转换为数字信号,所述MCU处理所述数字信号形成点云数据;
两个所述光信号接收组件接收的模拟信号分别形成第一点云数据和第二点云数据,检测所述第一点云数据和所述第二点云数据的重叠区域;当未检测到重叠区域或重叠区域小于预设值时,直接输出第一点云数据和第二点云数据;
当检测到所述第一点云数据和所述第二点云数据具有大于所述预设值的重叠区域时,根据所述第一点云数据和所述第二点云数据形成建图点云数据;
检测所述第一点云数据和所述第二点云数据是否具有大于所述预设值的重叠区域,包括以下步骤:
分别获取所述第一点云数据和所述第二点云数据的距离和角度,分别得到对应位置的点云区域,当对应位置的点云区域内存在大于预设数量的相同或近似的点时,认为对应位置的点云区域为重叠区域,判断所述重叠区域是否大于所述预设值;
当检测到所述第一点云数据和所述第二点云数据具有大于所述预设值的重叠区域时,遍历所述重叠区域内所述第一点云数据和所述第二点云数据上的所有点;
若在所述第一点云数据与所述第二点云数据中具有相同或相似的点的比例大于和等于预设比例,则根据所述第一点云数据和所述第二点云数据形成建图点云数据;
若在所述第一点云数据与所述第二点云数据中具有相同或相似的点的比例小于所述预设比例,则重新扫描形成新的第一点云数据与第二点云数据。
5.根据权利要求4所述的一种固态激光雷达的扫描建图方法,其特征在于,所述激光发射组件FOV角水平视场角、垂直视场角范围均在100°160°,发射波段为700nm 950nm,发射~ ~频率为7.7Hz 28Hz。
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说明书 :
一种固态激光雷达结构及其扫描建图方法
技术领域
背景技术
激光雷达在长时间使用后性能下降,扫描精度和扫描频率不稳定,并且由于机械转动造成
点云数据的抖动和跳动,数据的精确性下降,机械式激光雷达的可靠性和使用寿命受限,难
以满足复杂的高可靠性应用场景。
来的缺陷,但是获取的探测视野小,建图输出的精度较低。
发明内容
方法。
所述波浪镜固定于所述准直透镜前端,所述发光器件为面阵VCSEL芯片;所述光信号接收组
件包括光电传感器、滤波片和聚光透镜,所述滤波片固定于所述光电传感器前端,所述聚光
透镜固定于所述滤波片前端,所述光电传感器为面阵SPAD芯片;固定支架将所述激光发射
组件和所述光信号接收组件固定在同一竖直平面上;所述MCU分别连接并控制所述激光发
射组件和所述光信号接收组件。
件接收所述反射激光形成模拟信号;还包括以下方法:所述模拟信号经过模数转换器转换
为数字信号,所述MCU处理所述数字信号形成点云数据。
域或重叠区域小于预设值时,直接输出第一点云数据和第二点云数据。
应位置的点云区域为重叠区域,判断所述重叠区域是否大于所述预设值。
发射波段为700nm 950nm,发射频率为7.7Hz 28Hz。
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决传统机械激光雷达的移动结构在高可靠性要求场景下的不稳定,寿命较短的问题;从而
有效提高激光雷达输出的点云数据稳定性和质量,并且有效减小雷达的空间占用。
附图说明
申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以
根据这些附图获得其他的附图。
具体实施方式
请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不
违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体的限定。
接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平
的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施
方式。
透镜固定于所述发光器件前端,所述波浪镜固定于所述准直透镜前端,所述发光器件为面
阵VCSEL芯片;所述光信号接收组件包括光电传感器、滤波片和聚光透镜,所述滤波片固定
于所述光电传感器前端,所述聚光透镜固定于所述滤波片前端,所述光电传感器为面阵
SPAD芯片;固定支架将所述激光发射组件和所述光信号接收组件固定在同一竖直平面上;
所述MCU分别连接并控制所述激光发射组件和所述光信号接收组件。
激光并使能所述信号接收组件;所述波浪镜用于将所述激光发射组件发射的激光光束分为
多束激光,并从不同角度发射出去,形成阵列形式的激光。
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这种排布方式能够探测更多竖直方向的环境数据,例如床底、楼梯、悬崖边等,从而便于扫
地机判断是否可以越过或者避障。
件接收所述反射激光形成模拟信号;还包括以下方法:所述模拟信号经过模数转换器转换
为数字信号,所述MCU处理所述数字信号形成点云数据。
域;当未检测到重叠区域或重叠区域小于预设值时,直接输出第一点云数据和第二点云数
据。
应位置的点云区域为重叠区域,判断所述重叠区域是否大于所述预设值。作为本实施例的
优选,所述预设数量为3个。在本实施例中,当对应位置的点云区域内的对应点距离以及角
度都在一定限值之内时,认为对应点为相同或近似的点。
实施例中,根据所述第一点云数据和所述第二点云数据形成建图点云数据包括:如果存在
对应点为相同或近似的点,计算所述对应点的距离以及角度均值,从而形成建图点云数据
中新的点;如果一个点没有相同或近似的点,直接形成建图点云数据中的点。
所述预设比例为90%。
光雷达的移动结构在高可靠性要求场景下的不稳定,寿命较短的问题;从而有效提高激光
雷达输出的点云数据稳定性和质量,并且有效减小雷达的空间占用。
在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护
范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。