一种固态激光雷达结构及其扫描建图方法技术

本发明专利技术属于激光雷达建图技术领域，具体涉及一种固态激光雷达结构及其扫描建图方法。结构包括一个激光发射组件、两个光信号接收组件、MCU，通过一个激光发射组件和两个光信号接收组件，实现无机械移动结构设计的高精度建图方案，有效解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。并且有效减小雷达的空间占用。并且有效减小雷达的空间占用。

【技术实现步骤摘要】
一种固态激光雷达结构及其扫描建图方法


[0001]本专利技术属于激光雷达建图
，具体涉及一种固态激光雷达结构及其扫描建图方法。

技术介绍

[0002]现有的激光雷达扫描建图方案一般为机械式激光雷达，传统的机械式激光雷达在扫描建图时需要进行机械旋转，从而获得建图点云数据；由于机械旋转结构的存在，机械式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。
[0003]而现有技术下的常规固态激光雷达扫描建图通过面阵激光投射，然后通过单个面阵传感器接收，并将探测到光信号转化为点云数据。这种扫描建图方案避免了机械结构带来的缺陷，但是获取的探测视野小，建图输出的精度较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中机械式激光雷达扫描建图方案由于机械转动造成稳定性和精度不足的缺陷，从而提供一种固态激光雷达结构及其扫描建图方法。
[0005]一种固态激光雷达结构，包括一个激光发射组件、两个光信号接收组件、MCU；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。
[0006]进一步的，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。
[0007]进一步的，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。
[0008]进一步的，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。
[0009]一种固态激光雷达结构的扫描建图方法，采用上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。
[0010]进一步的，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。
[0011]进一步的，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。
[0012]进一步的，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。
[0013]进一步的，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。
[0014]进一步的，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。
[0015]有益效果：本专利技术提供了一种固态激光雷达结构及其扫描建图方法，通过一个激光发射组件和两个光信号接收组件，实现无机械移动结构设计的高精度建图方案，有效解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
[0016]为了更清楚地说明本申请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。
[0017]图1为本专利技术的主要结构示意图；图2为本专利技术的一种激光发射组件和光信号接收组件排布结构示意图；图3为本专利技术的另一种激光发射组件和光信号接收组件排布结构示意图；图4为本专利技术第一点云数据和第二点云数据没有重叠区域的示意图；图5为本专利技术第一点云数据和第二点云数据没有重叠区域的另一种示意图；图6为本专利技术第一点云数据和第二点云数据具有重叠区域的示意图。
[0018]附图标记说明：1、激光发射组件；2、光信号接收组件；3、MCU；4、固定支架。
具体实施方式
[0019]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。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。
[0020]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
[0021]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者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。
[0022]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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。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，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。3.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。4.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，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。5.一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。6.根据权利要求5所述的一种固态激光雷达的扫描建图方法，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王品，袁海山，邓静怡，何英，吕星宏，
申请(专利权)人：深圳玩智商科技有限公司，
类型：发明
国别省市：