CN106443699B - 一种多组合式激光雷达装置及相应的扫描方法 - Google Patents

一种多组合式激光雷达装置及相应的扫描方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多组合式激光雷达装置及其扫描方法，包括机座和设于机座上方的雷达安装结构，还包括多个激光测距组件、时间计算单元，MCU主控制组件和通信接口，激光测距组件设于雷达安装结构上；激光测距组件包括多组激光发射器和多组激光接收器，每组激光发射器包括处于同一垂直平面的多个发射单元，多个发射单元分别发射的激光出射角度沿着垂直方向依次偏移预定偏角，每组所述激光接收器包括处于同一垂直平面的多个接收单元，分别用于接收对应的发射单元发出的激光信号。本发明结构简单新颖、功能丰富，能够扫描被测周围物体的三维信息，以便对周围环境实时监控，充分发挥采集到的点云数据的作用。

Description

一种多组合式激光雷达装置及相应的扫描方法
技术领域
本发明涉及激光雷达技术应用领域，尤其涉及先进驾驶辅助***、无人驾驶***及移动机器人、无人驾驶飞机避防障与导航的一种多组合式激光雷达装置及相应的扫描方法。
背景技术
先进驾驶辅助***（Advanced Driver Assistant System），简称ADAS，是利用安装于车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等，可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量，通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。早期的ADAS 技术主要以被动式报警为主，当车辆检测到潜在危险时，会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况。对于最新的ADAS技术来说，主动式干预也很常见。
现有的激光扫描雷达一般制造成本高，结构较为复杂，有些则是体积和质量都较大，不利于在激光雷达在驾驶辅助***、无人驾驶***及移动机器人、无人驾驶飞机避障与导航领域的应用。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种结构简单新颖，功能丰富，实现三维立体扫描的多组合式雷达雷达装置及其相应的扫描方法。
一种多组合式激光雷达装置，包括机座和设于机座上方的雷达安装结构，还包括多个激光测距组件、时间计算单元、MCU主控制组件和通信接口，所述激光测距组件设于雷达安装结构上，所述MCU主控制组件通过通信接口与时间计算单元相连；所述激光测距组件包括多组激光发射器和多组激光接收器，每组所述激光发射器包括多个发射板，每个发射板具有处于同一垂直平面的多个发射单元，每个发射板中的多个发射单元分别发射的激光出射角度沿着垂直方向依次偏移预定偏角α°，每组所述激光接收器包括处于同一垂直平面的多个接收单元，分别用于接收对应的发射单元发出的激光信号，每组所述激光发射器的多个发射板是沿着圆周方向呈发散式排列的，相邻两个发射板偏转预定角度，所述偏转预定角度为0.1-33°，每组所述激光接收器的多个接收板是沿着圆周方向呈发散式排列的，相邻两个接收板偏转预定角度，所述偏转预定角度为0.1-33°。
优选地，所述各组激光发射器和各组激光接收器分别设置有光学透镜，所述激光信号通过所述光学透镜的光心；所述接收单元在激光接收器的数量以及排列方式与所述发射单元在激光发射器的数量以及排列方式一致，每个发射单元和接收单元前端分别设有微透镜。
优选地，所述α°为5-10°，所述激光测距组件为固止于所述雷达安装结构上。
优选地，相邻两个发射板上同一顺位的两个发射单元沿着垂直方向依次错开预定角度θ°，每组所述激光发射器中的全部发射单元的激光发射张角为（n-1）*θ°+(m-1) *α°，n为发射板数量， m为发射单元数量，所述θ为1-3°，所述α°为5-10°；每组所述激光接收器的多个接收板的排列方式、偏转预定角度、错开预定角度与多个发射板的排列方式、偏转预定角度、错开预定角度相同，所述机座还包括驱动装置，所述MCU主控制组件通过驱动装置控制激光测距组件旋转，以进行旋转扫描。
优选地，每组所述激光发射板和激光接收板设有发射板夹角调节机构，所述多个激光发射板的偏转角度通过发射板夹角调节机构调节，每组所述激光接收器设有激光接收板夹角调节机构，所述多个激光接收板的偏转角度通过接收板夹角调节机构调节。
优选地，还包括编码器、无线通讯组件和转速控制单元，所述编码器通过通信接口和MCU主控制组件相连，所述编码器包括光电传感器，编码盘和角度编码单元，所述编码盘设有带反光结构零位指示段和多个反光触发段，所述零位指示段宽度大于反光触发段宽度，每个所述反光触发段宽度相同且之间的间隔相同，用于在激光测距组件旋转时对应感测到反光触发段以监测激光发射器和多组激光接收器的位置。
优选地，所述无线通讯组件和转速控制单元通过通信接口与MCU主控制组件相连，用于旋转结构的启动、停止以及旋转速度的控制。
优选地，所述时间计算单元与MCU主控制组件相连，用于计算时间、控制时序以及距离角度的计算。
优选地，所述多组激光发射器沿着周向等距离分布，所述多组激光接收器的位置与多组激光发射器的位置对应。
以及，一种基于如上述的多组合式激光雷达装置进行扫描的方法，所述方法包括以下步骤：
通过所述MCU主控制组件启动激光测距组件发射和接收激光信号；
所述激光测距组件持续发射和接收被周围物体反射回来的激光信号，传送到时间计算单元；
所述时间计算单元收到一系列脉冲信号进行初步处理，再将初步处理的数据传给MCU主控制组件；
所述MCU主控制组件对接收到的数据进行处理并输出。
上述多组合式激光雷达装置及相应的扫描方法，激光雷达结构简单新颖，利用上述激光测距组件的结构可扫描周围的全部物体，结构紧凑、简单新颖、功能丰富，能够扫描被测周围物体的三维信息，以便对周围环境实时监控，充分发挥采集到的点云数据的作用。例如，在应用于驾驶时，对驾驶***有很大的辅助作用，能够实时地测量出周围环境中所有障碍物的距离、位置以及速度等信息，实现更安全的驾驶体验。
附图说明
图1是本发明实施例的多组合式激光雷达装置固态激光雷达结构示意图。
图2a是本发明实施例的多组合式激光雷达装置的发射板结构示意图。
图2b是本发明实施例的多组合式激光雷达装置的接收板结构示意图。
图3a是本发明实施例的多组合式激光雷达装置固态激光雷达的四个发射板组合结构示意图。
图3b是本发明实施例的多组合式激光雷达装置固态激光雷达的四个接收板组合结构示意图。
图4是本发明实施例的多组合式激光雷达装置旋转激光雷达电路原理逻辑框图。
图5是本发明实施例的多组合式激光雷达装置旋转激光雷达结构示意图。
图6a是本发明实施例的多组合式激光雷达装置旋转激光雷达的四个发射板组合结构示意图。
图6b是本发明实施例的多组合式激光雷达装置旋转激光雷达的四个接收板组合结构示意图。
图7是本发明实施例的多组合式激光雷达装置旋转激光雷达组合发射板偏转角示意图。
图8是本发明实施例的多组合式激光雷达装置旋转激光雷达编码盘结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
请参阅图1、图2a和图2b，为本发明的第一种实施例的多组合式激光雷达装置，为固态激光雷达装置100，其包括机座10和设于机座上方的雷达安装结构20，还包括多个激光测距组件30、时间计算单元40、MCU主控制组件50和通信接口，所述激光测距组件30设于雷达安装结构20上，所述雷达安装结构20设有PCB板，所述MCU主控制组件50通过通信接口与时间计算单元40相连并设于PCB板21上；所述激光测距组件30包括多组激光发射器31和多组激光接收器32，每组所述激光发射器32包括多个发射板34，每个发射板34具有处于同一垂直平面的多个发射单元311，每个发射板34中的多个发射单元311分别发射的激光出射角度沿着垂直方向依次偏移预定偏角α°，每组所述激光接收器32包括处于同一垂直平面的多个接收单元321，分别用于接收对应的发射单元311发出的激光信号。
优选地，所述各组激光发射器31和各组激光接收器32分别设置有光学透镜33，所述激光信号通过所述光学透镜33的光心；所述接收单元321在激光接收器32的数量以及排列方式与所述发射单元311在激光发射器31的数量以及排列方式一致，每个发射单元311前端分别设有微透镜36，如准直透镜；所述多组激光发射器31沿着周向等距离分布，所述多组激光接收器31的位置与多组激光发射器的位置对应；优选地，每个发射单元前端设有微透镜36，以扩大激光发射角度。
优选地，每组所述激光发射器31的多个发射板34是沿着圆周方向呈发散式排列的，相邻两个发射板34偏转预定角度，所述偏转预定角度为0.1-33°，每组所述激光接收器32的多个接收板35是沿着圆周方向呈发散式排列的，相邻两个接收板35偏转预定角度，所述偏转预定角度为0.1-33°，所述α°为5-10°，所述偏转预定角可在0.1-33°之间选择，根据不同地方用途不同选择合适的角度，达到目的，所述激光测距组件30为固止于所述雷达安装结构20上。
优选地，所述激光发射器31包括多个发射板34，所述同一个发射板34设有多个激光发射单元311，所述相邻两个激光发射单元311沿着垂直方向偏转角度α°；所述激光接收器32包括多个接收板35，所述同一个接收板35设有多个激光接收单元321，所述相邻两个激光接收单元321沿着垂直方向偏转α°角度，所α°为5-10°，更优选为6-8°。每组所述激光发射板34和激光接收板35设有发射板夹角调节机构，所述多个激光发射板34的偏转角度通过发射板夹角调节机构调节，每组所述激光接收器32设有激光接收板夹角调节机构，所述多个激光接收板35的偏转角度通过接收板夹角调节机构调节。通过多个激光发射板34和激光接收板35在水平方向的相邻两个激光测距组件偏转预定角度，形成多线不同形状的激光探测区域，达到实现固态激光雷达的目的。
具体地，参阅图3a和图3b，由四个发射板34组成的激光发射器31，其中每个发射板34都设有四个发射单元311，同一个发射板34上的发射单元311处于同一个垂直面上，每个发射单元311相互之间的夹角设定为8°；同时四个发射板34处于呈发散式平面上，每个发射板之间的夹角设为10°，呈一个扇形，同样的所述激光接收板35和激光发射板34一样的排列，如图3b所示；每个发射板所述发射单元311发射出的激光信号都经过光学透镜33，这16束激光通过所述光学透镜光心再向远处射去，这16束激光信号就可形成一个扫描面，对周围的物体进行扫描监控；理论上可设置无限多个发射板34，在每个发射板34上设置无限多个发射单元311，就可实现全方位、无死角的扫描范围，对雷达周围所有物体都监测到，本实施例可根据实际需求设置合理数目的发射板和发射单元达到所需工作要求，以节约资源，不造成浪费。
优选地，所述时间计算单元40通过通信接口601与MCU主控制组件50相连，用于计算时间、控制时序以及距离角度的计算，通信方式为I2C总线或SPI总线，不限于此。
具体地，基于上述的固态激光雷达100进行扫描的方法，包括以下步骤：
通过所述MCU主控制组件50启动激光测距组件30发射和接收激光信号；由多组激光发射器31所发出的激光信号向外辐射，当所述激光信号遇到障碍物反射回激光雷达，此时该激光信号由多组激光接收器32接收，所述激光接收器32在接收激光信号的同时将光信号转换成了脉冲信号，该脉冲信号又被送入时间计算单元40，时间计算单元40接收到一系列脉冲信号的同时进行初步计算转换成各种数据，此后将各种数据通过通信接口传输给MCU主控制组件50，MCU主控制组件50.接收到数据之后，对接收到的数据进一步处理并输出。
请参阅图5、图6a、图6b和图8，为本发明第二种实施例多组合式激光雷达装置，为一种旋转式激光雷达装置200，本实施例和固态式实施例结构基本类似，主要区别在于地激光雷达装置200采用旋转式扫描，本实施例的所述机座10还包括驱动装置11，所述MCU主控制组件通过驱动装置11控制激光测距组件30旋转，以进行旋转扫描；旋转式激光雷达装置200还包括编码器70、无线通讯组件80和转速控制单元90，所述转速控制组件90设于机座10内，所述编码器70通过通信接口与MCU主控制组件50相连，所述编码器70包括光电传感器72，编码盘71和角度编码单元73，所述编码盘71设有带反光结构零位指示段711和多个反光触发段712，所述零位指示段711宽度大于反光触发段712宽度，每个所述反光触发段712宽度相同且之间的间隔相同，用于在激光测距组件30旋转时对应感测到反光触发段712以监测激光发射器31和多组激光接收器32的位置。所述雷达安装结构20设有PCB板，无线通讯组件80设于PCB板上，所述无线通讯组件80和转速控制单元90通过通信接口与MCU主控制组件60相连，用于所述旋转结构的启动、停止以及旋转速度的控制。
优选地，每组所述激光发射器31中的多个发射板34是平行排列或沿着圆周方向呈发散式排列的，在发散式排列结构中的相邻两个发射板34沿圆周方向偏转预定角度，所述偏转预定角度为0.1-33°，相邻两个发射板34上同一顺位的两个发射单元311沿着垂直方向依次错开预定角度θ°，每组所述激光发射器31中的全部发射单元311的激光发射张角为（n-1）*θ°+(m-1) *α°，n为发射板数量，m为发射单元数量，所述θ为1-3°，所述α°为5-10°。图中以四个发射板34、每个发射板34上带四个发射单元311为例，即n=4，m=4，每组所述激光接收器32的多个接收板35的排列方式、偏转预定角度、错开预定角度与多个发射板34的排列方式、偏转预定角度、错开预定角度相同，所述机座10还包括驱动装置11，所述MCU主控制组件50通过驱动装置11控制激光测距组件30旋转，以进行旋转扫描。
具体地，请参阅如图7，图中所示每个发射板34中的多个发射单元311分别发射的激光出射角度沿着垂直方向依次偏移预定偏角α°，即第二个发射单元与第一发射单元沿垂直方向夹角就为α°，第三个发射单元与第一发射单元沿垂直方向夹角就为2α°，第三个发射单元与第一发射单元沿垂直方向夹角就为3α°；相邻两个发射板34上同一顺位的两个发射单元311沿着垂直方向依次错开预定角度θ°，即第一个发射板的第一个发射单元与第二个发射板的第一个发射单元的夹角为θ，第一个发射板的第一个发射单元与第三个发射板的第一个发射单元的夹角为2θ，第一个发射板的第一个发射单元与第四个发射板的第一个发射单元的夹角为3θ；，每组所述激光发射器31中的全部发射单元311的激光发射张角为（n-1）*θ°+(m-1) *α°，n为发射板数量，m为发射单元数量；以四个发射板为例，16个发射单元以可分为4组，第一组发射单元的偏转角度分别为0、8、16、24度，这些角度是相对于水平面（垂直于转轴的平面）而成的夹角，第二组是2、10、18、26度，第三组是4、12、20、28度，第四组是6、14、22、30度。
具体地，所述编码盘71用于监测激光信号的位置，从而控制时序、计算时间以及判断旋转方向等；所述零位指示段711和反光触发段712都设有反光结构，无需外接供电电源，所述反光结构涂有反光材料，也可以自发光；所述编码器盘71可设置多个反光触发度712，可根据所需角度分辨率的需求设置反光触发度712的数量，如果所需角度分辨率高的话，就多设置数量多一些的反光触发段712，如果角度分辨率要求不高的话，就可设置数量少一些的反光触发段712，可灵活选择。
具体地，本实施例中，每组所述激光发射器31包括发射板34，每组所述激光接收器32包括接收板35，激光发射板34和激光接收板35沿着激光探测区域方向呈垂直发散式排列，相邻两个发射板角度为θ为2°，每个发射板34的发射单元311相互之间夹角以θ为8°为例说明本实施例的实施情况。如图6a，激光测距组件30设置了四个发射板34，每个发射板34设有四个发射单元311，每个发射板34沿着激光探测区域方向呈垂直发散式排列，相邻两个发射板角度为2°，同样的所述激光接收板35和激光发射板34一样的排列，如图6b所示。每个发射单元311之间的夹角为8°，发射激光时，16束激光可分为四组，第一组激光成角度是0、8、16、24度，这些角度是相对于水平面（垂直于转轴的平面）而成的夹角。第二组是2、10、18、26度，第三组是4、12、20、28度，第四组是6、14、22、30度，发射的激光束可在垂直平面形成扫描平面，当雷达安装结构20转动时，该激光雷达装置发出的激光就可以形成一个三维立体扫描面。理论上可设置无限多个发射板34，在每个发射板34上设置无限多个发射单元311，就可实现全方位、无死角的扫描范围，对雷达周围所有物体都监测到，本实施例可根据实际需求设置合理数目的发射板和发射单元达到所需工作要求，以节约资源，不造成浪费。
请参阅图4，是本实施例旋转激光雷达电路原理逻辑框图，MCU主控制组件50对激光发射器31发出发射激光指令，所述激光发射板31就向外发射出激光信号，当有激光信号遇到障碍物被反射回来时，激光信号被激光接收器32接收的同时将光信号转换成了脉冲信号，所述角度编码单元73和转速控制单元90控制转速，该脉冲信号被送入时间计算单元进行处理后通过通信接口送入MCU主控制组件50中，MCU主控制组件50处理各种接收到的数据并将数据信息输出，达到监控周围物体动态的作用。
具体地，基于上述的旋转激光雷达装置200进行扫描的方法，包括以下步骤：
所述MCU主控制组件50发出指令控制驱动装置11旋转，驱动装置11通过无线通讯组件80控制雷达安装结构20就开始旋转，转速控制单元90用于控制雷达安装结构的转速，设于雷达安装结构20的激光测距组件30随着转动；在旋转地同时MCU主控制组件50控制激光测距组件30发射和接收激光信号，由多组激光发射器31所发出的激光信号向外辐射，当所述激光信号遇到障碍物反射回激光雷达，此时该激光信号由多组激光接收器32接收，所述激光接收器32在接收激光信号的同时将光信号转换成了脉冲信号，该脉冲信号又被送入时间计算单元40，时间计算单元40接收到一系列脉冲信号的同时进行初步计算转换成各种数据，此后将各种数据通过通信接口传输给MCU主控制组件50，MCU主控制组件50接收到数据之后，度数据进一步处理并输出。
上述多组合式激光雷达装置及相应的扫描方法，其中雷达结构简单新颖，利用特别的激光测距组件的结构扫描周围的全部物体，对驾驶***有很大的辅助作用，能够实时地测量出周围环境中所有障碍物的距离、位置以及速度等信息，实现更安全的驾驶体验，更好地将激光雷达技术应用到生活中。
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种多组合式激光雷达装置，包括机座和设于机座上方的雷达安装结构，其特征在于，还包括多个激光测距组件、时间计算单元、MCU主控制组件和通信接口，所述激光测距组件设于雷达安装结构上，所述MCU主控制组件通过通信接口与时间计算单元相连；所述激光测距组件包括多组激光发射器和多组激光接收器，每组所述激光发射器包括多个发射板，每个发射板具有处于同一垂直平面的多个发射单元，每个发射板中的多个发射单元分别发射的激光出射角度沿着垂直方向依次偏移预定偏角α°，每组所述激光接收器包括处于同一垂直平面的多个接收单元，分别用于接收对应的发射单元发出的激光信号，每组所述激光发射器的多个发射板是沿着圆周方向呈发散式排列的，相邻两个发射板偏转预定角度，所述偏转预定角度为0.1-33°，每组所述激光接收器的多个接收板是沿着圆周方向呈发散式排列的，相邻两个接收板偏转预定角度，所述偏转预定角度为0.1-33°。
2.如权利要求1所述的多组合式激光雷达装置，其特征在于，所述各组激光发射器和各组激光接收器分别设置有光学透镜，所述激光信号通过所述光学透镜的光心；所述接收单元在激光接收器的数量以及排列方式与所述发射单元在激光发射器的数量以及排列方式一致，每个发射单元和接收单元前端分别设有微透镜。
3.如权利要求1所述的多组合式激光雷达装置，其特征在于所述α°为5-10°，所述激光测距组件为固止于所述雷达安装结构上。
4.如权利要求1所述的多组合式激光雷达装置，其特征在于，相邻两个发射板上同一顺位的两个发射单元沿着垂直方向依次错开预定角度θ°，每组所述激光发射器中的全部发射单元的激光发射张角为（n-1）*θ°+(m-1) *α°，n为发射板数量，m为发射单元数量，所述θ为1-3°，所述α°为5-10°；每组所述激光接收器的多个接收板的排列方式、偏转预定角度、错开预定角度与多个发射板的排列方式、偏转预定角度、错开预定角度相同，所述机座还包括驱动装置，所述MCU主控制组件通过驱动装置控制激光测距组件旋转，以进行旋转扫描。
5.如权利要求3或4所述的多组合式激光雷达装置，其特征在于，每组所述激光发射板和激光接收板设有发射板夹角调节机构，所述多个激光发射板的偏转角度通过发射板夹角调节机构调节，每组所述激光接收器设有激光接收板夹角调节机构，所述多个激光接收板的偏转角度通过接收板夹角调节机构调节。
6.如权利要求4所述的多组合式激光雷达装置，其特征在于，还包括编码器、无线通讯组件和转速控制单元，所述编码器通过通信接口和MCU主控制组件相连，所述编码器包括光电传感器、编码盘和角度编码单元，所述编码盘设有带反光结构零位指示段和多个反光触发段，所述零位指示段宽度大于反光触发段宽度，每个所述反光触发段宽度相同且之间的间隔相同，用于在激光测距组件旋转时对应感测到反光触发段以监测激光发射器和多组激光接收器的位置。
7.如权利要求6所述的多组合式激光雷达装置，其特征在于，所述无线通讯组件和转速控制单元通过通信接口与MCU主控制组件相连，用于旋转结构的启动、停止以及旋转速度的控制。
8.如权利要求1所述的多组合式激光雷达装置，其特征在于，所述时间计算单元与MCU主控制组件相连，用于计算时间、控制时序以及距离角度的计算。
9.如权利要求8所述的多组合式激光雷达装置，其特征在于，所述多组激光发射器沿着周向等距离分布，所述多组激光接收器的位置与多组激光发射器的位置对应。
10.一种基于如权利要求1-9任一项所述的多组合式激光雷达装置进行扫描的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过所述MCU主控制组件启动激光测距组件发射和接收激光信号；
所述激光测距组件持续发射和接收被周围物体反射回来的激光信号，传送到时间计算单元；
所述时间计算单元收到一系列脉冲信号进行初步处理，再将初步处理的数据传给MCU主控制组件；
所述MCU主控制组件对接收到的数据进行处理并输出。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11796648B2 (en) 2018-09-18 2023-10-24 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multi-channel lidar illumination driver
US11808854B2 (en) 2016-06-01 2023-11-07 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning LIDAR
US11808891B2 (en) 2017-03-31 2023-11-07 Velodyne Lidar Usa, Inc. Integrated LIDAR illumination power control
US11885958B2 (en) 2019-01-07 2024-01-30 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for a dual axis resonant scanning mirror

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE46672E1 (en) 2006-07-13 2018-01-16 Velodyne Lidar, Inc. High definition LiDAR system
US10627490B2 (en) 2016-01-31 2020-04-21 Velodyne Lidar, Inc. Multiple pulse, LIDAR based 3-D imaging
WO2017164989A1 (en) 2016-03-19 2017-09-28 Velodyne Lidar, Inc. Integrated illumination and detection for lidar based 3-d imaging
CN107128255B (zh) * 2017-03-08 2020-10-23 北京百度网讯科技有限公司 传感器组合装置
CN107153198A (zh) * 2017-03-16 2017-09-12 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达和激光雷达控制方法
JP6914065B2 (ja) * 2017-03-17 2021-08-04 シャープ株式会社 障害物検出装置、走行装置、障害物検出システムおよび障害物検出方法
CN107153182A (zh) * 2017-03-21 2017-09-12 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达及激光雷达控制方法
CN109387819A (zh) * 2017-08-03 2019-02-26 北京北科天绘科技有限公司 一种激光雷达装置及其通道选通方法
CN110809704B (zh) 2017-05-08 2022-11-01 威力登激光雷达美国有限公司 Lidar数据获取与控制
CN108957481A (zh) * 2017-05-22 2018-12-07 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种障碍检测方法、装置以及无人飞行器
CN107168361B (zh) * 2017-05-26 2019-12-03 南京航空航天大学 基于双层声呐传感器的四旋翼无人机避障飞行装置及方法
WO2018223821A1 (zh) * 2017-06-07 2018-12-13 上海禾赛光电科技有限公司 多线激光雷达
US10605924B2 (en) * 2017-08-02 2020-03-31 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus cross segment detection in a lidar system
CN107703515A (zh) * 2017-09-19 2018-02-16 深圳市镭神智能***有限公司 一种激光雷达光路***
CN107688186A (zh) * 2017-09-19 2018-02-13 深圳市镭神智能***有限公司 一种多线激光雷达光路***
CN107561551A (zh) * 2017-09-19 2018-01-09 深圳市镭神智能***有限公司 一种基于多线激光雷达的光路***
CN108107417A (zh) * 2017-11-07 2018-06-01 北醒（北京）光子科技有限公司 一种固态面阵激光雷达装置
US11294041B2 (en) 2017-12-08 2022-04-05 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for improving detection of a return signal in a light ranging and detection system
CN108152826A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 深圳市杉川机器人有限公司 多线激光测距装置以及机器人
CN108008413A (zh) * 2018-01-15 2018-05-08 上海兰宝传感科技股份有限公司 一种多方位分布式光电测距避障***及方法
DE102018101846A1 (de) * 2018-01-26 2019-08-01 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objekten
CN108363071A (zh) * 2018-02-09 2018-08-03 深圳市砝石激光雷达有限公司 一种激光雷达装置
CN108375773A (zh) * 2018-02-10 2018-08-07 高若谦 一种多通道激光雷达三维点云测量***及测量方法
CN108318873A (zh) * 2018-03-20 2018-07-24 深圳市速腾聚创科技有限公司 一种固态激光雷达
CN108919288A (zh) * 2018-06-27 2018-11-30 长航集团芜湖江东船厂有限公司 激光测距装置
CN110333497A (zh) * 2018-09-18 2019-10-15 深圳市速腾聚创科技有限公司 一种多线激光雷达***
CN110333496A (zh) * 2018-09-18 2019-10-15 深圳市速腾聚创科技有限公司 多线激光雷达
CN109238170A (zh) * 2018-09-27 2019-01-18 湖南希法工程机械有限公司 隧道扫描***及方法
CN108957424B (zh) * 2018-09-30 2023-12-29 深圳市速腾聚创科技有限公司 一种多线激光雷达***
CN109188400A (zh) * 2018-10-11 2019-01-11 上海禾赛光电科技有限公司 激光雷达
US11082010B2 (en) 2018-11-06 2021-08-03 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for TIA base current detection and compensation
CN109861079B (zh) * 2019-01-08 2021-02-23 中国科学院半导体研究所 基于微结构激光器的一维雷达扫描发射装置及制备方法
WO2020142961A1 (zh) * 2019-01-09 2020-07-16 深圳市大疆创新科技有限公司 检测方法、检测装置及激光雷达
CN109991585A (zh) * 2019-03-25 2019-07-09 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达及激光雷达的装调方法
CN111766586B (zh) * 2019-03-29 2024-07-05 宁波舜宇车载光学技术有限公司 激光雷达探测***和激光雷达探测方法
WO2021042301A1 (zh) 2019-09-04 2021-03-11 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达
CN110095782A (zh) * 2019-05-07 2019-08-06 深圳越登智能技术有限公司 多线激光测距雷达
CN110376565A (zh) * 2019-05-31 2019-10-25 天津大学 多线激光雷达光学装置
CN110646777B (zh) * 2019-08-19 2023-06-27 深圳市矽赫科技有限公司 一种多线激光雷达及多线激光雷达的控制方法
US11556000B1 (en) 2019-08-22 2023-01-17 Red Creamery Llc Distally-actuated scanning mirror
CN110554398B (zh) * 2019-09-05 2023-04-07 复旦大学 一种激光雷达及探测方法
CN110632927A (zh) * 2019-09-24 2019-12-31 李宏达 一种基于激光定位的低成本高精度三维定位agv导航装置
CN110794383A (zh) * 2019-11-07 2020-02-14 上海禾赛光电科技有限公司 编码盘、光电编码器和激光雷达
CN111880524B (zh) * 2020-06-12 2024-05-07 珠海一微半导体股份有限公司 一种充电座、回充对接***及激光对接方法
CN111983584A (zh) * 2020-07-17 2020-11-24 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种多发单收镜激光雷达的mems振镜扫描控制***
EP4184200A4 (en) * 2021-09-30 2023-11-22 Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. LIDAR TRANSMITTER DEVICE, LIDAR DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE
CN116794631A (zh) * 2022-03-14 2023-09-22 上海禾赛科技有限公司 激光雷达的控制方法、计算机存储介质以及激光雷达
CN116972757B (zh) * 2023-09-25 2023-12-01 北京视运盛业科技有限公司 一种基于智能化技术的易燃易爆物品用的防爆箱

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103278808B (zh) * 2013-05-28 2015-12-23 中国科学院合肥物质科学研究院 一种多线扫描式激光雷达装置
CN203688800U (zh) * 2014-01-26 2014-07-02 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种扫描式激光雷达及激光雷达***
CN104035097B (zh) * 2014-07-01 2016-09-28 清华大学 一种阵列发射单元接收的无扫描三维激光探测装置及方法
CN105785343A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 中国科学院电子学研究所 空间多光束激光发射装置、多通道接收装置和探测装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11808854B2 (en) 2016-06-01 2023-11-07 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning LIDAR
US11874377B2 (en) 2016-06-01 2024-01-16 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning LIDAR
US11808891B2 (en) 2017-03-31 2023-11-07 Velodyne Lidar Usa, Inc. Integrated LIDAR illumination power control
US11796648B2 (en) 2018-09-18 2023-10-24 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multi-channel lidar illumination driver
US11885958B2 (en) 2019-01-07 2024-01-30 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for a dual axis resonant scanning mirror

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