数据传输装置、激光雷达及智能设备制造方法及图纸

一种数据传输装置(10)，应用于激光雷达上，该数据传输装置(10)包括：第一光模块(11)、第二光模块(12)和耦合光学系统(13)。耦合光学系统(13)设于第一光模块(11)和第二光模块(12)之间。第一光模块(11)与雷达前端装置(20)通信连接，第二光模块(12)与上位应用装置(30)通信连接。第一光模块(11)用于接收雷达前端装置(20)输出的第一数字信号，并将该第一数字信号转换为光信号，耦合光学系统(13)用于将第一光模块(11)输出的光信号传输至第二光模块(12)，第二光模(12)用于将该光信号转换为第一数字信号并输出至上位应用装置(30)进行处理。通过上述方式，提高了数据传输效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数据传输装置、激光雷达及智能设备
本专利技术实施例涉及激光雷达
，特别涉及一种数据传输装置、激光雷达及智能设备。
技术介绍
激光雷达(LightDectectionAndRanging，LiDAR)是一种用激光探测和测距的传感器。其通过向目标发射激光脉冲并测量返回脉冲的延迟和强度来测量目标的距离与反射率。激光雷达一般使用机械转动装置实现360度的空间扫描，每一对随着机械转动而连续发射、接收激光脉冲的装置称为一个激光雷达的扫描“线”。由于广泛应用于自动驾驶、智能感知等
，激光雷达被要求更高的空间分辨率，从而要求具有更高的线数。在激光雷达中，随机械转动装置旋转的部分称为雷达前端系统，探测到的激光脉冲经过雷达前端系统后被转换为点云数据，点云数据需要通过通信装置实现无线数据传输。但是，在本申请专利技术人实现本申请的过程中，发现：目前的激光雷达使用基于电磁耦合的无线通信装置来实现上述的点云数据传输，但限于物理传输媒介的性质，基于电磁耦合的无线通信装置无法满足高线数的要求，从而数据传输效率较低。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种数据传输装置、激光雷达及智能设备，采用光作为数据传输媒介，能够提高数据传输效率。本专利技术实施例提出一种数据传输装置，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；所述数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块,所述第一光模块设于所述旋转体，所述第二光模块设于所述中心轴，所述耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；所述第一光模块用于接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将所述第一数字信号转换为光信号；所述耦合光学系统包括环形透镜，所述环形透镜环绕所述中心轴设置，用于对所述第一光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至所述第二光模块；所述第二光模块用于将所述光信号转换为所述第一数字信号并输出至上位应用装置。本专利技术实施例提出一种数据传输装置，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；所述装置包括：第一光模块和第二光模块；所述第一光模块用于接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将所述第一数字信号转换为光信号，通过第一光模块的发射端将所述光信号发送给所述第二光模块的接收端；所述第二光模块通过接收端接收第一光模块发送的所述光信号，并将所述光信号转换为所述第一数字信号；所述第一光模块的发射端和所述第二光模块的接收端相对设置于所述中心轴上。本专利技术实施例还提出了一种激光雷达，包括：雷达前端装置、上位应用装置及上述实施例所述的数据传输装置；所述雷达前端装置用于接收目标物体反射的光信息，并将所述光信息转换为第一数字信号；所述数据传输装置用于将所述第一数字信号传输给所述上位应用装置；所述上位应用装置用于将控制信息转换为第二数字信号；所述数据传输装置还用于将所述第二数字信号传输给所述雷达前端装置。本专利技术实施例还提出一种智能装置，包括上述的激光雷达。本实施例通过采用光作为数据传输媒介进行数据的传输，由于光通信的通信容量大，抗电磁干扰和传输质量佳，从而能够提高数据传输效率。上述说明仅是本专利技术实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制：图1示出了本专利技术实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例提供的一种数据传输装置的结构示意图；图3示出了图2的第一光模块和第二光模块的结构示意图；图4a至图4d示出了本专利技术实施例提供的轴外型设计的数据传输装置的结构示意图；图5a至图5e示出了本专利技术实施例提供的轴上型设计的数据传输装置的结构示意图；图6示出了本专利技术另一实施例提供的数据传输装置的结构示意图；图7示出了本专利技术另一实施例提供的激光雷达；图8a示出了本专利技术另一实施例提供的数据传输装置结构示意图；图8b示出了本专利技术另一实施例提供的数据传输装置结构示意图；图9示出了本专利技术另一实施例提供的光模块和耦合光学系统封装结构图；图10示出了本专利技术另一实施例提供的数据传输装置的一种光路图；图11示出了本专利技术另一实施例提供的数据传输装置的另一种光路图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。图1示出了本专利技术实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图。如图1所示，该激光雷达系统100包括：数据传输装置10、雷达前端装置20和上位应用装置30。其中，雷达前端装置20与数据传输装置10一端连接，数据传输装置10的另一端与上位应用装置30连接。雷达前端装置20用于接收目标物体反射的光信息，并将该光信息转换为第一数字信号，数据传输装置10用于将雷达前端装置20输出的第一数字信号传输至上位应用装置30，上位应用装置30用于接收该第一数字信号，并对该第一数字信号进行处理。通过以上方式，将雷达前端装置20探测到的目标物体的探测数据通过数据传输装置10传输到上位应用装置30进行处理，从而得到物体探测信息。其中，雷达前端装置20用于接收目标物体反射的光信息，并将该光信息转换为第一数字信号，具体包括：雷达前端装置接收目标物体反射的光信息，将目标物体反射的光信息转换为电信号，并将该电信号转换为第一数字信号。该雷达前端装置20将该第一数字信号传输给数据传输装置10。其中，上位应用装置30可以为任何类型的具有用户交互功能和运算能力的终端设备，例如，智能汽车终端、无人机终端或者其他可安装于智能汽车或无人机上的终端设备。在一些实施例中，上位应用装置30还用于接收控制指令信息，并将接收到的控制指令信息转换为第二数字信号，数据传输装置10还用于将上位应用装置30输出的第二数字信号传输给雷达前端装置20，雷达前端装置20还用于接收该第二数字信号，并响应所述第二数字信号。通过以上方式，上位应用装置30将用户输入的控制指令通过数据传输装置10传输到雷达前端装置20，从而对雷达前端装置20进行控制。其中，如图2所示，所述数据传输装置10包括第一光模块和第二光模块，其中第一光模块11与雷达前端装置20通信连接，第二光模块12与上位应用装置30通信连接。同时如图3所示，第一光模块和第二光模块都同时具有收发模组因此可以实现同时进行上行信号和下行信号同时传输，即同时传输雷达测距数据和控制数据。以下实施例以传输下行信号为例进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据传输装置，其特征在于，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；/n所述数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块,所述第一光模块设于所述旋转体，所述第二光模块设于所述中心轴，所述耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；/n所述第一光模块用于接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将所述第一数字信号转换为光信号；/n所述耦合光学系统包括环形透镜，所述环形透镜环绕所述中心轴设置，用于对所述第一光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至所述第二光模块；/n所述第二光模块用于将所述光信号转换为所述第一数字信号并输出至上位应用装置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20200403 IB PCT/CN2020/083357一种数据传输装置，其特征在于，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；
所述数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块,所述第一光模块设于所述旋转体，所述第二光模块设于所述中心轴，所述耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；
所述第一光模块用于接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将所述第一数字信号转换为光信号；
所述耦合光学系统包括环形透镜，所述环形透镜环绕所述中心轴设置，用于对所述第一光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至所述第二光模块；
所述第二光模块用于将所述光信号转换为所述第一数字信号并输出至上位应用装置。


根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一光模块包括：
第一调制电路，用于将所述雷达前端装置输出的第一数字信号调制为所述光信号；
第一发射器，与所述第一调制电路连接，用于接收所述第一调制电路输出的所述光信号，并将所述光信号发射至所述耦合光学系统；
所述第二光模块包括：
第二接收器，用于接收所述耦合光学系统传输的所述光信号；
第二解调电路，与所述第二接收器连接，用于将所述第二接收器输出的所述光信号解调为所述第一数字信号并输出至所述上位应用装置。


根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述环形透镜偏心设置于所述中心轴上；
所述环形透镜，用于接收所述第一发射器发射的平行光信号，并将接收到的所述光信号进行汇聚并射向所述第二接收器。


根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述环形透镜设置于所述中心轴上，且所述环形透镜的光心位于所述中心轴上；
所述环形透镜，用于接收所述第一发射器发射的光信号，并将接收到的所述光信号进行匀光并射向所述第二接收器。


根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一发射器的数量为至少两个，至少两个所述第一发射器沿所述中心轴均匀设置。


根据权利要求2‐5任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一通信端口和第二通信端口，所述第一通信端口分别连接所述第一调制电路和所述雷达前端装置，所述第二通信端口连接所述第二解调电路和所述上位应用装置。


根据权利要求1‐5任一项所述的装置，其特征在于，所述第二光模块还用于接收上位应用装置输出的第二数字信号，并将所述第二数字信号转换为光信号；所述耦合光学系统还用于对所述第二光模块输出的所述光信号进行调整，并将调整后的所述光信号传输至所述第一光模块；所述第一光模块还用于将所述耦合光学系统传输的光信号转换为所述第二数字信号并输出。


一种数据传输装置，其特征在于，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；
所述数据传输装置包括：第一光模块、耦合光学系统和第二光模块,所述第一光模块设于所述中心轴，所述第二光模块设于所述旋转体，所述耦合光学系统设于所述第一光模块与所述第二光模块之间；
所述第二光模块用于接收上位应用装置输出的第二数字信号，并将所述第二数字信号转换为光信号；
所述耦合光学系统包括环形透镜，所述环形透镜环绕所述中心轴设置，用于对所述第二光模块输出的所述光信号的传播方向进行调整，并将所述光信号传输至所述第一光模块；
所述第一光模块用于将所述光信号转换为所述第二数字信号并输出。


根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述第二光模块包括：
第二调制电路，用于将所述上位应用装置输出的第二数字信号调制为所述光信号；
第二发射器，与所述第二调制电路连接，用于接收第二调制电路输出的所述光信号，并将所述光信号发射至所述耦合光学系统；
所述第一光模块包括：
第一接收器，用于接收所述耦合光学系统传输的所述光信号；
第一解调电路，与所述第一接收器连接，用于将所述第一接收器输出的所述光信号解调为所述第二数字信号并输出至雷达前端装置。


一种数据传输装置，其特征在于，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；
所述装置包括：第一光模块和第二光模块；
所述第一光模块用于接收雷达前端装置输出的第一数字信号，并将所述第一数字信号转换为光信号，通过第一光模块的发射端将所述光信号发送给所述第二光模块的接收端；
所述第二光模块通过接收端接收第一光模块发送的所述光信号，并将所述光信号转换为所述第一数字信号；
所述第一光模块的发射端和所述第二光模块的接收端相对设置于所述中心轴上。


根据权利要求10所述的装置，其特征在于，
所述第一光模块包括：第一调制电路，用于将雷达前端装置输出的第一数字信号调制为所述光信号；
第一发射器，与所述第一调制电路连接，用于接收所述第一调制电路输出的所述光信号，并作为第一光模块的发射端发射所述光信号给所述第二光模块；
所述第二光模块包括：第二接收器，作为第二光模块的接收端，接收所述光信号，并将所述光信号进行输出；
第二解调电路，与所述第二接收器连接，用于将所述第二接收器输出的所述光信号解调为所述第一数字信号并输出至上位应用装置。


如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括第一光纤和第二光纤；
所述第一光纤与所述第一光模块连接，所述第一光纤的发射端作为所述第一光模块的发射端，用于将所述第一光模块的所述光信号发送给所述第二光模块；
所述第二光纤与所述第二光模块连接，所述第二光纤的接收端作为第二光模块的接收端，用于接收所述光信号。


根据权利要求10‐12任一项所述的装置，其特征在于，所述旋转体通过轴承与所述中心轴连接，所述旋转体与轴承转子连接，所述中心轴与轴承定子连接，所述第一光模块的发射端设于所述轴承转子上，所述第二光模块的接收端设于所述轴承定子。


根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括耦合光学系统，所述耦合光学系统设于所述第一光模块的发射端和所述第二光模块的接收端之间，所述耦合光学系统上设有光学透镜组，所述光学透镜组用于使所述第一光模块的发射端发射的光信号耦合到所述第二光模块的接收端。


根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述光学透镜组为准直镜组，所述准直镜组用于将所述第一光模块的发射端发射的光信号变为准直光信号，并将所述准直光信号汇聚到所述第二光模块的接收端。


根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述光学透镜组为球形透镜，所述球形透镜用于将所述第一光模块的发射端发射的光信号汇聚到所述第二光模块的接收端。


根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一通信端口和第二通信端口，所述第一通信端口分别连接所述第一调制电路和所述雷达前端装置，所述第二通信端口连接所述第二解调电路和上位应用装置。


根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二光模块还用于接收上位应用装置输出的第二数字信号，并将所述第二数字信号转换为光信号并通过所述第二光模块的发射端发射；所述第一光模块还用于通过所述第一光模块的接收端接收所述光信号，并将所述光信号转换为所述第二数字信号并输出。


一种数据传输装置，其特征在于，所述装置位于激光雷达系统中，所述激光雷达系统包括旋转体和中心轴；
所述装置包括：第一光模块和第二光模块；
所述第二光模块用于接收上位应用装置输出的第二数字信号，并将所述第二数字信号转换为光信号，通过第二光模块的发射端将所述光信号发送给所述第一光模块的接收端；
所述第一光模块通过接收端接收第二光模块发送的所述光信号，并将所述光信号转换为所述第二数字信号；
所述第二光模块的发射端和所述第一光模块的接收端相对设置于所述中心轴上。


根据权利要求19所述的装置，其特征在于，
所述第二光模块包括：第二调制电路，用于将所述上位应用装置输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁昽，
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