一种适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光雷达点云成像技术领域，具体涉及一种适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置和方法。其中，对于每辆汽车，所述装置包括一个输出波长可调的激光器、定位系统和探测系统；所述激光器用于产生探测光信号并传输至每个探测点；所述探测系统在每个探测点基于探测光信号进行空间扫描探测，并将各探测点的空间点云数据合并得到汽车周围的空间点云信息；所述定位系统用于实时检测对应汽车的位置并发送至云端服务器，当云端服务器识别到多辆汽车相互之间的距离小于预设间距时，控制所述多辆汽车上对应的激光器分别协调至不同波长。该装置可有效避免相邻汽车之间的光串扰，真正实现激光雷达之间的抗干扰，可靠性大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置和方法
本专利技术涉及激光雷达点云成像
，具体涉及一种适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置和方法。
技术介绍
自动驾驶的关键技术难点就是快速感知并重建周围环境，即使汽车在高速行驶时，也能无时延地获取周围目标的所有成像信息。激光雷达作为一种主动探测并成像的新型技术，可快速地获取汽车周围的三维点云数据，并迅速构建出周围环境的三维成像和距离信息，是自动驾驶领域的核心传感器之一。目前，自动驾驶领域普遍采用的激光雷达基于阵列半导体激光器和阵列雪崩光电二极管(AvalanchePhotoelectricityDiode，简写为APD)，每个半导体激光器光源经过准直发射后，再由扫描机构控制在空间扫描，每个光源探测空间的一个平面。如果要探测空间立体信息，则需要多个光源同时扫描，相当于对空间进行多个断面扫描，然后再进行数据拼接，形成空间三维点云数据。需要探测的空间信息越多，也就需要并联更多的半导体光源，目前业界已经实现128线激光光源同时探测；而更多的激光光源线数，意味着更精细的空间分辨率，空间重建也更接近实际环境。但上述传统方案也存在一系列的问题，例如：当多辆位置相近的汽车在一起行驶时，相互之间的激光雷达探测光信号会发生串扰，即相邻的汽车之间会互相影响，不能做到抗干扰，可靠性不足；需要尺寸较大的空间旋转扫描机构，即扫描装置是运动部件，存在不稳定性，尤其是在恶劣环境时，汽车运行状态不平稳，此扫描机构存在状态变化的风险；工艺技术复杂，调试生产流程过长，成本过高，等等。上述不足限制了该技术方案的激光雷达的大批量推广应用，仅能在某些特定场合和领域实现有限的应用。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是：传统的自动驾驶激光雷达技术方案存在一系列问题，例如相邻汽车之间的激光雷达探测光信号会发生串扰进而互相影响，不能做到抗干扰，导致可靠性不足，限制了激光雷达在自动驾驶领域的应用。本专利技术通过如下技术方案达到上述目的：第一方面，本专利技术提供了一种适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置，对于每辆汽车，所述激光雷达点云成像装置包括一个输出波长可调的激光器、定位系统和探测系统；其中，每辆汽车上设有多个探测点；所述激光器用于产生探测光信号，并将探测光信号传输至每个探测点；所述探测系统对应每个探测点分别设置光信号探测装置，以便在每个探测点基于所述探测光信号进行空间扫描探测，并将得到的各探测点的空间点云数据合并，构成汽车周围的空间点云信息；所述定位系统用于实时检测对应汽车的位置并发送至云端服务器，当所述云端服务器识别到多辆汽车相互之间的距离小于预设间距时，控制所述多辆汽车上对应的激光器分别协调至不同波长。优选的，在每个探测点上，所述光信号探测装置包括光发射组件、光束扫描元件和光接收组件；所述光发射组件用于接收所述激光器发出的探测光信号，并将所述探测光信号传输至所述光束扫描元件；所述光束扫描元件用于控制所述探测光信号进行空间扫描，并将收回的目标反射光信号传输至所述光接收组件；所述光接收组件用于接收目标反射光信号，并对目标反射光信号进行处理。优选的，所述光接收组件包括可调谐滤波片，用于对接收到的目标反射光信号进行过滤；其中，所述可调谐滤波片的中心波长与对应汽车上所述激光器的输出波长一致。优选的，所述可调谐滤波片的通带透过率大于95，阻带关断比例大于45dB。优选的，在每个探测点上，所述光信号探测装置的光发射和光接收采用共光轴光路。优选的，所述激光器输出的探测光信号为窄带波长信号。优选的，所述激光器的探测光信号通过光开关和/或光分束器传输至每个探测点。优选的，在每个探测点上，所述光信号探测装置扫描探测的角度范围小于360°。优选的，所述激光器为光纤激光器或固体激光器。第二方面，本专利技术提供了一种适用于自动驾驶的激光雷达点云成像方法，使用上述第一方面所述的装置来完成，在每个探测点基于激光器发射的探测光信号进行空间扫描探测后，将各探测点的空间点云数据合并，得到汽车周围环境的空间点云信息；则在进行扫描探测的同时，所述方法还包括：各辆汽车上的定位系统实时检测对应汽车的位置并发送至云端服务器，以便所述云端服务器实时识别各辆汽车相互之间的距离；当所述云端服务器识别到多辆汽车相互之间的距离小于预设间距时，控制所述多辆汽车上对应的激光器分别协调至不同波长。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的激光雷达点云成像装置中，激光器光源的输出波长可调，且每辆汽车上都安装有定位系统，可实时将对应汽车的位置传送给云端服务器，则当云端服务器识别到多辆汽车位置相近时，可控制相近的每辆汽车的激光器输出不一样波长的探测光信号，从而有效避免相邻汽车之间的光串扰，真正实现激光雷达之间的抗干扰，可靠性大大提高。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种自动驾驶汽车的探测点分布示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种光纤激光器主机通过光分束器连接各探测点的原理示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种光纤激光器主机通过光开关连接各探测点的原理示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种光纤激光器主机通过光分束器和光开关的组合连接各探测点的原理示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种各探测点的光信号探测装置以及光路示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种光束扫描元件的扫描原理示意图(典型状态一)；图7为本专利技术实施例提供的另一种光束扫描元件的扫描原理示意图(典型状态二)；图8为本专利技术实施例提供的还一种光束扫描元件的扫描原理示意图(典型状态三)；其中，附图标记如下：01：光分束器；02：光开关；03：单模光纤；04：光纤发射组件；05：发射光学透镜；06：光束扫描元件，07：光路折叠反射镜；08：可调谐滤波片；09：接收光学透镜；10：接收电路板；11：接收探测器。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”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专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本专利技术的限制。在本专利技术各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置，其特征在于，对于每辆汽车，所述点云成像装置包括一个输出波长可调的激光器、定位系统和探测系统；其中，每辆汽车上设有多个探测点；/n所述激光器用于产生探测光信号，并将探测光信号传输至每个探测点；/n所述探测系统对应每个探测点分别设置光信号探测装置，以便在每个探测点基于所述探测光信号进行空间扫描探测，并将得到的各探测点的空间点云数据合并，构成汽车周围的空间点云信息；/n所述定位系统用于实时检测对应汽车的位置并发送至云端服务器，当所述云端服务器识别到多辆汽车相互之间的距离小于预设间距时，控制所述多辆汽车上对应的激光器分别协调至不同波长。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置，其特征在于，对于每辆汽车，所述点云成像装置包括一个输出波长可调的激光器、定位系统和探测系统；其中，每辆汽车上设有多个探测点；
所述激光器用于产生探测光信号，并将探测光信号传输至每个探测点；
所述探测系统对应每个探测点分别设置光信号探测装置，以便在每个探测点基于所述探测光信号进行空间扫描探测，并将得到的各探测点的空间点云数据合并，构成汽车周围的空间点云信息；
所述定位系统用于实时检测对应汽车的位置并发送至云端服务器，当所述云端服务器识别到多辆汽车相互之间的距离小于预设间距时，控制所述多辆汽车上对应的激光器分别协调至不同波长。


2.根据权利要求1所述的适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置，其特征在于，在每个探测点上，所述光信号探测装置包括光发射组件、光束扫描元件和光接收组件；
其中，所述光发射组件用于接收所述激光器发出的探测光信号，并将所述探测光信号传输至所述光束扫描元件；所述光束扫描元件用于控制所述探测光信号进行空间扫描，并将收回的目标反射光信号传输至所述光接收组件；所述光接收组件用于接收目标反射光信号，并对目标反射光信号进行处理。


3.根据权利要求2所述的适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置，其特征在于，所述光接收组件包括可调谐滤波片，用于对接收到的目标反射光信号进行过滤；其中，所述可调谐滤波片的中心波长与对应汽车上所述激光器的输出波长一致。


4.根据权利要求3所述的适用于自动驾驶的激光雷达点云成像装置，其特征在于，所述可...

【专利技术属性】
技术研发人员：张石，李亚锋，鲁佶，
申请(专利权)人：深圳煜炜光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44