激光雷达及其控制方法技术

激光雷达及其控制方法，所述激光雷达包括：运动检测装置、前馈控制装置和扫描装置，其中：所述运动检测装置，适于测量所述激光雷达的运动状态，生成运动信号，并输入所述前馈控制装置；所述前馈控制装置，适于根据所述运动信号，生成前馈控制信号，并将所述前馈控制信号输入所述扫描装置；所述扫描装置，适于根据所述前馈控制信号进行调整。采用上述方案，能够降低外部振动对激光雷达产生的干扰，提高振动状态下激光雷达生成点云数据的稳定性和质量。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达及其控制方法
本说明书实施例涉及雷达
，尤其涉及一种激光雷达及其控制方法。
技术介绍
目前，激光雷达(LightDetectionAndRange，LIDAR或LaserDetectionAndRange，LADAR)已经被广泛应用于资源开发、环境监测、交通通讯等领域。激光雷达可以通过自身的扫描装置向目标发射探测信号，将目标反射回来的回波信号进行数据处理后，可以获得目标的参数数据，并且通过调整扫描装置来改变探测信号的方向，可以对目标进行各方位的扫描，获得目标各方位的参数数据。然而，激光雷达在工作中会受到比如环境振动等干扰，这种干扰会引起点云数据的抖动，影响激光雷达生成点云数据的稳定性和质量。例如，激光雷达的运动会对扫描装置造成扰动，扰动产生的力矩使激光雷达的实际探测方向不稳定。尤其在室外环境恶劣的情况下，激光雷达受到更加强烈的干扰，使得点云数据的精确度下降。因此，如何提高激光雷达在各种环境中生成点云数据的稳定性和质量，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本说明书实施例提供一种激光雷达及其控制方法，能够提高激光雷达生成点云数据的稳定性和质量。本说明书实施例提供了一种激光雷达，包括运动检测装置、前馈控制装置和扫描装置，其中：所述运动检测装置，适于测量所述激光雷达的运动状态，生成运动信号，并输入所述前馈控制装置；所述前馈控制装置，适于根据所述运动信号，生成前馈控制信号，并将所述前馈控制信号输入所述扫描装置；所述扫描装置，适于根据所述前馈控制信号进行调整。可选地，所述激光雷达还包括反馈控制装置，适于根据所述扫描装置的位姿误差，生成反馈控制信号，并输入所述扫描装置；所述扫描装置还适于根据所述前馈控制信号和所述反馈控制信号进行调整。可选地，所述激光雷达还包括位姿检测装置，适于测量所述扫描装置的位姿状态，生成位姿信号，并输入所述反馈控制装置；所述反馈控制装置还适于根据所述位姿信号和参考信号，计算所述扫描装置的位姿误差。可选地，所述运动检测装置包括：加速度检测单元，适于测量所述激光雷达的加速度，生成加速度信号；所述前馈控制装置包括：平动前馈控制单元，适于根据所述加速度信号，生成平动控制信号。可选地，所述平动前馈控制单元适于采用平动控制传递函数，生成所述平动控制信号，所述平动控制传递函数基于所述加速度信号获得所述平动控制信号。可选地，所述平动控制传递函数为：G1(s1)＝-D1(s1)；其中，G1(s1)为平动控制传递函数，D1(s1)为基于实际加速度的扰动力矩传递函数，复变量s1＝σ1+jω1，σ1为任意实数，ω1为所述加速度信号的角频率。可选地，所述运动检测装置包括：角速度检测单元，适于测量所述激光雷达的角速度，生成角速度信号；所述前馈控制装置包括：转动前馈控制单元，适于根据所述角速度信号，生成转动控制信号。可选地，所述转动前馈控制单元适于采用转动控制传递函数，生成所述转动控制信号，所述转动控制传递函数基于所述角速度信号获得转动控制信号。可选地，所述转动控制传递函数为：其中，G2(s2)为转动控制传递函数，L(s2)为将所述激光雷达的转角转换为所述扫描装置的扫描角的传递函数，G(s2)为所述反馈控制装置的反馈传递函数，D2(s2)为基于实际转角的扰动力矩传递函数，H(s2)为所述扫描装置的传递函数，s2为所述角速度检测单元的传递函数，复变量s2＝σ2+jω2，σ2为任意实数，ω2为所述角速度检测单元测量所述激光雷达的转角获得的角频率。可选地，所述运动检测装置包括惯性测量单元，适于测量所述激光雷达的加速度和角速度中至少一种。本说明书实施例还提供了一种激光雷达控制方法，包括：测量所述激光雷达的运动状态，生成运动信号；基于所述运动信号，生成前馈控制信号；基于所述前馈控制信号，调整所述激光雷达的扫描装置。可选地，所述激光雷达控制方法还包括：基于所述扫描装置的位姿误差，生成反馈控制信号；基于所述前馈控制信号和所述反馈控制信号调整，调整所述扫描装置。可选地，在基于所述扫描装置的位姿误差，生成反馈控制信号之前，还包括：测量所述扫描装置的位姿状态，生成位姿信号；基于所述位姿信号和参考信号，计算所述扫描装置的位姿误差。可选地，所述测量所述激光雷达的运动状态，生成运动信号，包括：测量所述激光雷达的加速度，生成加速度信号；所述基于所述运动信号，生成前馈控制信号，包括：基于所述加速度信号，生成平动控制信号。可选地，所述基于所述加速度信号，生成平动控制信号，包括：采用平动控制传递函数，生成所述平动控制信号，其中，所述平动控制传递函数基于所述加速度信号获得所述平动控制信号。可选地，所述采用平动控制传递函数，生成所述平动控制信号，包括：采用以下平动控制传递函数生成所述平动控制信号：G1(s1)＝-D1(s1)；其中，G1(s1)为平动控制传递函数，D1(s1)为基于实际加速度的扰动力矩传递函数，s1＝σ1+jω1，σ1为任意实数，ω1为所述加速度信号的角频率。可选地，所述测量所述激光雷达的运动状态，生成运动信号，包括：测量所述激光雷达的角速度，生成角速度信号；所述基于所述运动信号，生成前馈控制信号，包括：基于所述角速度信号，生成转动控制信号。可选地，所述基于所述角速度信号，生成转动控制信号，包括：采用转动控制传递函数，生成转动控制信号，其中，所述转动控制传递函数基于所述角速度信号获得所述转动控制信号。可选地，所述采用转动控制传递函数，生成转动控制信号，包括：采用以下转动控制传递函数，生成转动控制信号：其中，G2(s2)为转动控制传递函数，L(s2)为将所述激光雷达的转角转换为所述扫描装置的扫描角的传递函数，G(s2)为反馈传递函数，D2(s2)为基于实际转角的扰动力矩传递函数，H(s2)为所述扫描装置的传递函数，s2为将所述激光雷达的转角转换为角速度的传递函数，复变量s2＝σ2+jω2，σ2为任意实数，ω2为所述角速度检测单元测量所述激光雷达的转角获得的角频率。可选地，所述测量所述激光雷达的运动状态，包括：采用惯性测量单元测量所述激光雷达的加速度和角速度中至少一种。由于激光雷达的运动会对扫描装置造成扰动，因此，采用本说明书实施例的激光雷达方案，通过测量的激光雷达的运动状态，可以生成运动信号，且通过运动信号可以生成前馈控制信号，然后，根据所述前馈控制信号可以对扫描装置进行调整，从而对扫描装置受到的扰动进行主动补偿，消除扰动产生的影响，增强扫描装置受到扰动时的稳定性，故可以提高激光雷达生成点云数据的稳定性和质量。进一步地，通过测量所述扫描装置的位姿状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括运动检测装置、前馈控制装置和扫描装置，其中：/n所述运动检测装置，适于测量所述激光雷达的运动状态，生成运动信号，并输入所述前馈控制装置；/n所述前馈控制装置，适于根据所述运动信号，生成前馈控制信号，并将所述前馈控制信号输入所述扫描装置；/n所述扫描装置，适于根据所述前馈控制信号进行调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括运动检测装置、前馈控制装置和扫描装置，其中：
所述运动检测装置，适于测量所述激光雷达的运动状态，生成运动信号，并输入所述前馈控制装置；
所述前馈控制装置，适于根据所述运动信号，生成前馈控制信号，并将所述前馈控制信号输入所述扫描装置；
所述扫描装置，适于根据所述前馈控制信号进行调整。


2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括反馈控制装置，适于根据所述扫描装置的位姿误差，生成反馈控制信号，并输入所述扫描装置；
所述扫描装置还适于根据所述前馈控制信号和所述反馈控制信号进行调整。


3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括位姿检测装置，适于测量所述扫描装置的位姿状态，生成位姿信号，并输入所述反馈控制装置；
所述反馈控制装置还适于根据所述位姿信号和参考信号，计算所述扫描装置的位姿误差。


4.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述运动检测装置包括：
加速度检测单元，适于测量所述激光雷达的加速度，生成加速度信号；
所述前馈控制装置包括：
平动前馈控制单元，适于根据所述加速度信号，生成平动控制信号。


5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述平动前馈控制单元适于采用平动控制传递函数，生成所述平动控制信号，所述平动控制传递函数基于所述加速度信号获得所述平动控制信号。


6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述平动控制传递函数为：
G1(s1)＝-D1(s1)；
其中，G1(s1)为平动控制传递函数，D1(s1)为基于实际加速度的扰动力矩传递函数，复变量s1＝σ1+jω1，σ1为任意实数，ω1为所述加速度信号的角频率。


7.根据权利要求2或3所述的激光雷达，其特征在于，所述运动检测装置包括：
角速度检测单元，适于测量所述激光雷达的角速度，生成角速度信号；
所述前馈控制装置包括：
转动前馈控制单元，适于根据所述角速度信号，生成转动控制信号。


8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，所述转动前馈控制单元适于采用转动控制传递函数，生成所述转动控制信号，所述转动控制传递函数基于所述角速度信号获得转动控制信号。


9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述转动控制传递函数为：



其中，G2(s2)为转动控制传递函数，L(s2)为将所述激光雷达的转角转换为所述扫描装置的扫描角的传递函数，G(s2)为所述反馈控制装置的反馈传递函数，D2(s2)为基于实际转角的扰动力矩传递函数，H(s2)为所述扫描装置的传递函数，s2为所述角速度检测单元的传递函数，复变量s2＝σ2+jω2，σ2为任意实数，ω2为所述角速度检测单元测量所述激光雷达的转角获得的角频率。


10.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述运动检测装置包括惯性测量单元，适于测量所述激光雷达的加速度和角速度中至少一种。


11.一种激光雷达控制方法，其特征在于，包括：
测量所述激光雷达的运动状态，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永丰，邓奇超，何海龙，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31