二维激光雷达测距装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种二维激光雷达测距装置及方法，单点测距系统能够进行360度旋转且用于利用差频相位式激光测距方式对待测二维区域内的各单点进行测距。角度传感器用于测量单点测距系统旋转的角度。主控器用于接收单点相位式测距系统输出的距离信息及角度传感器输出的角度信息，并根据距离信息及角度信息进行数据融合以输出相应的二维距离信息。因此本发明专利技术基于激光在空气中的传播速度即可完成二维测距，无需进行复杂的光学对准过程。另外，单点测距系统对单点进行测距时能够利用若干光尺同时进行测量，由于光尺越多测量精度越高，再加上可以实现多光尺连续测量，因此提高了测量速度、测量精度，扩大了应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光测距
，特别是涉及一种二维激光雷达测距装置及方法。
技术介绍
激光测距技术由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗，使测量到人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。基于三角法的二维激光雷达测距技术是一种较为常用的测距方法，该方法是将激光器、被测物体和图像传感器分别放置在三个点上，构成三角形的几何结构。在测距时，由激光器发射一束激光，入射至被测物体表面后发生漫反射，反射光经成像镜透镜聚焦，成像在图像传感器的光敏面上，再通过计算机得到光斑的图像信息，最后经数字处理计算出光斑的中心位置。然而，该方法对接收器件的要求比较高，基于光学器件对准的复杂性，使得测距速度较慢。另外，该方法的测量精度受光学系统和成像系统的限制，因此测距范围通常仅有6米，应用范围较窄。
技术实现思路
基于此，有必要针对如何克服传统基于三角法的二维激光雷达测距技术应用范围窄及测距速度慢的问题，提供一种二维激光雷达测距装置及方法。一种二维激光雷达测距装置，包括：单点测距系统，能够进行360度旋转且用于利用差频相位式激光测距方式对待测二维区域内的各单点进行测距；同时，所述单点测距系统在对各所述单点进行测距时，能够利用若干光尺同时进行测量；角度传感器，用于测量所述单点测距系统旋转的角度；及主控器，分别与所述单点测距系统、角度传感器电连接；所述主控器用于接收所述单点测距系统输出的距离信息及所述角度传感器输出的角度信息，并根据所述距离信息及所述角度信息进行数据融合以输出相应的二维距离信息。在其中一个实施例中，还包括：旋转机构，用于带动所述单点测距系统和所述主控器进行转动；旋转驱动器，用于驱动所述旋转机构进行旋转；及固定机构，用于安装所述旋转驱动器。在其中一个实施例中，还包括：第一无线通信系统，安装于所述旋转机构上并与所述主控器电连接；及第二无线通信系统，安装于所述固定机构上并用于与所述第一无线通信系统之间无线传输数据。在其中一个实施例中，还包括：能量发射系统，安装于所述固定机构上并用于获取电能；及能量接收系统，安装于所述旋转机构上并分别与所述主控器、单点测距系统电连接；所述能量接收系统用于无线接收所述能量发射系统发射的电能，并用于对所述主控器和单点测距系统进行供电。在其中一个实施例中，还包括：通信接口，安装于所述固定机构上并与所述第二无线通信系统电连接，且所述通信接口用于连接外部设备。在其中一个实施例中，所述单点测距系统包括：频率综合电路，用于产生若干种不同频率光尺对应的本振信号和主振信号；激光调制发射电路，与所述频率综合电路连接，并用于利用各光尺对应的所述主振信号同时对激光进行调制并发射至相应所述单点；激光接收电路，用于接收从相应所述单点处反射的测距信号；若干信号处理电路，均与所述频率综合电路连接；各所述信号处理电路分别用于将相应光尺对应的本振信号和主振信号进行混频并得出参考信号，且各所述信号处理电路还用于分别从所述测距信号中筛选出相应光尺对应的单频测距信号、并将所述单频测距信号与本振信号进行混频得出光路信号；主控电路，分别与所述频率综合电路、各信号处理电路连接；所述主控电路用于控制所述频率综合电路、信号处理电路运行，且所述主控电路还用于根据各所述光尺对应的所述参考信号、光路信号得出被测距离。一种二维激光雷达测距方法，应用于二维激光雷达测距装置中，所述二维激光雷达测距装置包括：单点测距系统、角度传感器及主控器；所述单点测距系统能够进行360度旋转且用于利用差频相位式激光测距方式对待测二维区域内的各单点进行测距；同时，所述单点测距系统在对各所述单点进行测距时，能够利用若干光尺同时进行测量；所述角度传感器用于测量所述单点测距系统旋转的角度；所述方法由所述主控器执行，并包括：控制所述单点测距系统、角度传感器分别采集待测二维区域内初始单点对应的距离信息、角度信息；接收所述单点测距系统、角度传感器分别输出的更新后的距离信息、角度信息；根据所述距离信息和所述角度信息进行数据融合以输出相应单点的二维距离信息；同时，判断所述待测二维区域内仍有单点未进行测距时，控制所述单点测距系统、角度传感器分别采集待测二维区域内下一个单点对应的距离信息、角度信息，之后继续执行接收所述距离信息和所述角度信息的步骤，依次循环，直至所述待测二维区域内的所有单点均完成测距为止。在其中一个实施例中，控制所述单点测距系统、角度传感器分别采集待测二维区域内初始单点对应的距离信息、角度信息的步骤之前还包括：接入电源后控制所述单点测距系统停止运行。在其中一个实施例中，接入电源后控制所述单点测距系统停止运行的步骤之后包括：接收控制信号；根据所述控制信号的类型判断是否需进入扫描模式，若是，控制单点测距系统开始运行，并执行控制所述单点测距系统、角度传感器分别采集待测二维区域内初始单点对应的距离信息、角度信息的步骤；否则，进入相应的其他工作模式。在其中一个实施例中，所述其他工作模式包括停机模式、休眠模式及查询信息模式中的一种或两种以上；在所述停机模式下，所述二维激光雷达测距装置停止运行；在所述休眠模式下，所述单点测距系统停止运行；在所述查询模式下，所述主控器反馈所述二维激光雷达测距装置的相应状态值。上述二维激光雷达测距装置及方法具有的有益效果为：单点测距系统能够进行360度旋转且用于利用差频相位式激光测距方式对待测二维区域内的各单点进行测距。角度传感器用于测量单点测距系统旋转的角度。主控器用于接收单点相位式测距系统输出的距离信息及角度传感器输出的角度信息，并根据距离信息及角度信息进行数据融合以输出相应的二维距离信息。故单点测距系统每旋转一次，主控器即可得到相应单点的二维距离信息。当单点测距系统旋转360度后，即可最终得出待测二维区域内所有单点的二维距离信息，从而完成整个二维测距过程。因此，该二维激光雷达测距装置及方法只需通过单点测距系统、角度传感器及主控器基于激光在空气中的传播速度即可完成二维测距，无需进行复杂的光学对准过程。另外，单点测距系统对单点进行测距时能够利用若干光尺同时进行测量，由于光尺越多测量精度越高，再加上可以实现多光尺连续测量，因此提高了测量速度、测量精度，扩大了应用范围。故该二维激光雷达测距装置及方法能够满足高速测距以及中远距离测距的要求，从而达到二维多点高精度测距的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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实施例的附图。图1为一实施例提供的二维激光雷达测距装置的电路连接图；图2为图1所示实施例的二维激光雷达测距装置中单点测距系统的电路连接图；图3为图2所示实施例的单点测距系统的其中一种具体电路连接图；图4为图1所示实施例的二维激光雷达测距装置的其中一种具体组成结构示意图；图5为由图1所示实施例的主控器执行的二维激光雷达测距方法的流程图；图6为图5所示实施例的二维激光雷达测距方法的其中一种具体流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维激光雷达测距装置，其特征在于，包括：单点测距系统，能够进行360度旋转且用于利用差频相位式激光测距方式对待测二维区域内的各单点进行测距；同时，所述单点测距系统在对各所述单点进行测距时，能够利用若干光尺同时进行测量；角度传感器，用于测量所述单点测距系统旋转的角度；及主控器，分别与所述单点测距系统、角度传感器电连接；所述主控器用于接收所述单点测距系统输出的距离信息及所述角度传感器输出的角度信息，并根据所述距离信息及所述角度信息进行数据融合以输出相应的二维距离信息。

【技术特征摘要】
1.一种二维激光雷达测距装置，其特征在于，包括：单点测距系统，能够进行360度旋转且用于利用差频相位式激光测距方式对待测二维区域内的各单点进行测距；同时，所述单点测距系统在对各所述单点进行测距时，能够利用若干光尺同时进行测量；角度传感器，用于测量所述单点测距系统旋转的角度；及主控器，分别与所述单点测距系统、角度传感器电连接；所述主控器用于接收所述单点测距系统输出的距离信息及所述角度传感器输出的角度信息，并根据所述距离信息及所述角度信息进行数据融合以输出相应的二维距离信息。2.根据权利要求1所述的二维激光雷达测距装置，其特征在于，还包括：旋转机构，用于带动所述单点测距系统和所述主控器进行转动；旋转驱动器，用于驱动所述旋转机构进行旋转；及固定机构，用于安装所述旋转驱动器。3.根据权利要求2所述的二维激光雷达测距装置，其特征在于，还包括：第一无线通信系统，安装于所述旋转机构上并与所述主控器电连接；及第二无线通信系统，安装于所述固定机构上并用于与所述第一无线通信系统之间无线传输数据。4.根据权利要求2所述的二维激光雷达测距装置，其特征在于，还包括：能量发射系统，安装于所述固定机构上并用于获取电能；及能量接收系统，安装于所述旋转机构上并分别与所述主控器、单点测距系统电连接；所述能量接收系统用于无线接收所述能量发射系统发射的电能，并用于对所述主控器和单点测距系统进行供电。5.根据权利要求3所述的二维激光雷达测距装置，其特征在于，还包括：通信接口，安装于所述固定机构上并与所述第二无线通信系统电连接，且所述通信接口用于连接外部设备。6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的二维激光雷达测距装置，其特征在于，所述单点测距系统包括：频率综合电路，用于产生若干种不同频率光尺对应的本振信号和主振信号；激光调制发射电路，与所述频率综合电路连接，并用于利用各光尺对应的所述主振信号同时对激光进行调制并发射至相应所述单点；激光接收电路，用于接收从相应所述单点处反射的测距信号；若干信号处理电路，均与所述频率综合电路连接；各所述信号处理电路分别用于将相应光尺对应的本振信号和主振信号进行混频并得出参考信号，且各所述信号处理电路还用于分别从所述测距信号中筛选出相应光尺对应的单频测距信号、并将所述单频测距信号与本振信号进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱纯鑫，刘乐天，
申请(专利权)人：深圳市速腾聚创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44