CN109597088B - 激光雷达融合*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光雷达融合***。该***包括：主机激光雷达和多台从机激光雷达；所述主机激光雷达用于输出第一同步信号；所述从机激光雷达用于根据所述第一同步信号进行同步扫描。由于该***中主机激光雷达和多台从机激光雷达可以同时对同一目标物体进行同步扫描，当其中某个激光雷达发生故障时，其它的激光雷达仍然可以继续扫描目标物体，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性；另外，该***中的主机激光雷达和多台从机激光雷达还可以同时对不同的目标物体进行同步扫描，增大了激光雷达扫描的视场范围、探测距离和扫描密度，扩大了激光雷达的应用场景。

Description

激光雷达融合***

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，特别是涉及一种激光雷达融合***。

背景技术

随着激光雷达技术的发展，激光雷达测距因为其优异的特性，对外界环境的强适应性，在包括自动驾驶、辅助驾驶和环境感知等领域取得了广泛的应用。

传统的利用激光雷达测距方案中，采用单一激光雷达，由激光雷达的发射器向目标物体发射激光，激光打到目标物体上会反射一部分光波到激光雷达的接收器上，根据目标物体反射回来的激光信号的时间和振幅强弱等信息，可以获取目标物体与激光雷达接收器间的距离等信息。

但是，传统的单一激光雷达测距存在应用场景受限，可靠性低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的单一激光雷达测距存在应用场景受限，可靠性低的问题，提供一种激光雷达融合***。

一种激光雷达融合***，包括：主机激光雷达和多台从机激光雷达；

所述主机激光雷达用于输出第一同步信号；

所述从机激光雷达用于根据所述第一同步信号进行同步扫描。

在其中一个实施例中，所述主机激光雷达还用于在检测到第一从机激光雷达故障时，并控制各第二从机激光雷达更新扫描范围，以使各所述第二从机激光雷达的更新后的扫描范围覆盖所述第一从机激光雷达的扫描范围；所述第二从机激光雷达为除所述第一从机激光雷达之外的其它从机激光雷达。

在其中一个实施例中，所述主机激光雷达具体用于控制各所述第二从机激光雷达从不同的维度更新所述扫描范围；所述维度包括水平维度和/或垂直维度。

在其中一个实施例中，所述主机激光雷达和各所述从机激光雷达的扫描范围均覆盖重点扫描区域。

在其中一个实施例中，所述***的各激光雷达对应的配置信息均不相同。

在其中一个实施例中，所述配置信息包括序号、几何装配位置、扫描范围、扫描角度、探测范围和发射功率。

在其中一个实施例中，所述主机激光雷达的序号小于各所述从机激光雷达的序号。

在其中一个实施例中，所述主机激光雷达具体用于采用逻辑“或”的方式，根据所述***中的所有激光雷达输出的第二同步信号，生成所述第一同步信号。

在其中一个实施例中，所述***中的激光雷达在水平方向上排列时，所述激光雷达与中心点之间的距离越小，所述激光雷达在水平方向的视场范围越小、测距范围越大。

在其中一个实施例中，所述***中的激光雷达在垂直方向上排列时，所述激光雷达与地面之间的距离越大，所述激光雷达在水平方向的视场范围越小、测距范围越大。

上述激光雷达融合***包括主机激光雷达和多台从机激光雷达，主机激光雷达输出第一同步信号，从机激光雷达接收该第一同步信号并根据第一同步信号进行同步扫描。由于该***中主机激光雷达和多台从机激光雷达可以同时对同一目标物体进行同步扫描，当其中某个激光雷达发生故障时，其它的激光雷达仍然可以继续扫描目标物体，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性；另外，该***中的主机激光雷达和多台从机激光雷达还可以同时对不同的目标物体进行同步扫描，增大了激光雷达扫描的视场范围、探测距离和扫描密度，扩大了激光雷达的应用场景。

附图说明

图1为一个实施例提供的激光雷达融合***示意图；

图2为另一个实施例提供的激光雷达融合***示意图；

图3为另一个实施例提供的激光雷达融合***示意图；

图4为另一个实施例提供的激光雷达融合***示意图。

附图标记说明：

激光雷达融合***10；主机激光雷达100；多台从机激光雷达200；

第一从机激光雷达201；各第二从机激光雷达202。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

传统的利用激光雷达测距方案中，采用单个激光雷达，获取目标物体与激光雷达接收器间的距离等信息，但单个激光雷达在视场范围、探测距离、扫描密度和可靠性等方面存在一定的限制，由此导致利用激光雷达测距存在应用场景受限，可靠性低的问题。为此，本发明实施例提供一种激光雷达测距***，旨在解决传统技术的如上技术问题。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图1为一个实施例提供的激光雷达融合***示意图。如图1所示，激光雷达融合***10包括：主机激光雷达100和多台从机激光雷达200；所述主机激光雷达100用于输出第一同步信号；所述从机激光雷达200用于根据所述第一同步信号进行同步扫描。

具体的，主机激光雷达100定时输出第一同步信号，多台从机激光雷达200接收第一同步信号，并根据第一同步信号对目标物体进行同步扫描。其中，第一同步信号为主机激光雷达100定时输出的脉冲信号。可选的，主机激光雷达100可以每隔30秒输出一个同步信号，也可以每隔60秒输出一个同步信号。可选的，主机激光雷达100可以为激光雷达融合***中的任何一台激光雷达，多台从机激光雷达200为激光雷达融合***中除该主机激光雷达100以外的其他激光雷达。例如，主机激光雷达100可以为***中的第一台激光雷达，其他的激光雷达为多台从机激光雷达200。可选的，主机激光雷达100和多台从机激光雷达200可以根据第一同步信号对同一目标物体进行同步扫描，也可以根据第一同步信号对不同的目标物体进行同步扫描。

现有技术中，利用单一激光雷达对目标物体进行测距时，若激光雷达故障则无法对目标物体进行扫描，可靠性低；另外，单一激光雷达对目标物体扫描存在视场范围受限、扫描密度低的问题，并且对于远距离的目标物体单一激光雷达无法进行精准的探测，激光雷达的应用场景受限。

在本实施例中，激光雷达融合***包括主机激光雷达和多台从机激光雷达，主机激光雷达输出第一同步信号，多台从机激光雷达接收该第一同步信号并根据第一同步信号对目标物体进行同步扫描，由于该***中主机激光雷达和多台从机激光雷达可以同时对同一目标物体进行同步扫描，当其中某个激光雷达发生故障时，其它的激光雷达仍然可以继续扫描目标物体，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性；另外，该***中的主机激光雷达和多台从机激光雷达还可以同时对不同的目标物体进行同步扫描，增大了激光雷达扫描的视场范围、探测距离和扫描密度，扩大了激光雷达的应用场景。

在图1所述实施例的基础上，可选地，所述主机激光雷达100具体用于采用逻辑“或”的方式，根据所述***中的所有激光雷达输出的第二同步信号，生成所述第一同步信号。

具体的，在激光雷达融合***10中，所有激光雷达均会输出第二同步信号，主机激光雷达100采用逻辑“或”的方式，根据***中的所有激光雷达输出的第二同步信号，生成用于控制多台从机激光雷达200进行同步扫描的第一同步信号，即在激光雷达融合***10中，某一时刻最多只有一台激光雷达产生第一同步信号。

在本实施例中，激光雷达融合***中的主机激光雷达采用逻辑“或”的方式，根据***中的所有激光雷达输出的第二同步信号生成第一同步信号，在某一时刻***中最多只有一台激光雷达产生第一同步信号，便于各从机激光雷达根据第一同步信号进行同步扫描，能够对***中各激光雷达进行有效地控制，提高了激光雷达测距的可靠性。

图2为另一个实施例提供的激光雷达融合***示意图。如图2所示，所述主机激光雷达100还用于在检测到第一从机激光雷达201故障时，并控制各第二从机激光雷达202更新扫描范围，以使各所述第二从机激光雷达202的更新后的扫描范围覆盖所述第一从机激光雷达201的扫描范围；所述第二从机激光雷达202为除所述第一从机激光雷达201之外的其它从机激光雷达。

具体的，在激光雷达融合***10中，各第二从机激光雷达202能够向主机激光雷达100发送正常工作的状态信号，当第一从机激光雷达201故障，主机激光雷达100检测不到第一从机激光雷达201发送的状态信号时，认为第一从机激光雷达201发生了故障，主机激光雷达100控制各第二从机激光雷达202更新配置参数，控制各第二从机激光雷达202更新扫描范围，使得各第二从机激光雷达202更新后的扫描范围覆盖第一从机激光雷达201的扫描范围。需要说明的是，第二从机激光雷达202为除第一从机激光雷达201之外的其它从机激光雷达。可选的，第一从机激光雷达201故障可以是第一从机激光雷达201无法接收主机激光雷达100发送的第一同步信号，也可以是第一从机激光雷达201无法向目标物体发射激光。可选的，激光雷达融合***10中的各激光雷达的故障检测还可以在各激光雷达的更上一层***中，通过对于各激光雷达的状态及点云数据的检测来识别各激光雷达的工作是否正常，并在异常时更改各激光雷达的配置。

在本实施例中，若激光雷达融合***中的第一从机激光雷达故障，主机激光雷达检测到第一从机激光雷达故障时，控制各第二从机激光雷达更新扫描范围，使各第二从机激光雷达更新后的扫描范围覆盖第一从机激光雷达的扫描范围，避免了由第一从机激光雷达故障导致扫描范围不准确的问题，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性。

可选地，在上述第一从机激光雷达201故障的场景中，所述主机激光雷达100具体用于控制各所述第二从机激光雷达202从不同的维度更新所述扫描范围；所述维度包括水平维度和/或垂直维度。

具体的，第一从机激光雷达201故障时，主机激光雷达100控制各第二从机激光雷达202从不同的维度更新扫描范围。可选的，主机激光雷达100可以控制各第二从机激光雷达202从水平维度和垂直维度两个维度同时更新扫描范围，也可以控制各第二从机激光雷达202单独从水平维度或者垂直维度更新扫描范围。在本实施例中，若主机激光雷达100控制各第二从机激光雷达202从水平维度和垂直维度两个维度同时更新扫描范围，在扩大了各第二从机激光雷达202水平方向的视场范围的同时，增加了各第二从机激光雷达202的测距范围；若主机激光雷达100控制各第二从机激光雷达202从水平维度单独更新扫描范围，则扩大了各第二从机激光雷达202水平方向的视场范围；若主机激光雷达100控制各第二从机激光雷达202从垂直维度单独更新扫描范围，则增加了各第二从机激光雷达202的测距范围。

在本实施例中，主机激光雷达控制各第二从机激光雷达从不同的维度更新扫描范围，可以更好的满足激光雷达融合***在实际场景中的应用性能，扩大了单个激光雷达的应用场景，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性。

在激光雷达融合***10对一些重点扫描区域进行扫描的场景中，所述主机激光雷达100和各所述从机激光雷达200的扫描范围均覆盖重点扫描区域。

需要说明的是在本实施例中，重点扫描区域可以是感兴趣区域，或可以是特定区域，或可以包含较多信息的区域，或可以是起重要作用的区域，例如自动驾驶时包含信号灯的区域、包含路标的区域等。

具体的，激光雷达融合***10在对一些重点扫描区域进行扫描时，主机激光雷达100和多台从机激光雷达200的扫描范围均覆盖重点扫描区域，例如，激光雷达融合***10用于自动驾驶领域时，想要获取前方车辆的具体信息，主机激光雷达100和多台从机激光雷达200的扫描范围可以同时覆盖前方车辆的所在区域，获取车辆位置坐标、速度和车辆与激光雷达***间的距离等信息。

在本实施例中，对于重点扫描区域进行扫描时，主机激光雷达和各从机激光雷达的扫描范围均覆盖重点扫描区域，多台激光雷达同时对重点扫描区域进行扫描，增加了对重点扫描区域的扫描密度，提升了激光雷达融合***的空间分辨率，扩大了单个激光雷达的应用场景，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性。

在一个实施例中，为了保证***可以覆盖较大的扫描范围，所述***10的各激光雷达对应的配置信息均不同，所述配置信息包括序号、几何装配位置、扫描范围、扫描角度、探测范围和发射功率。

具体的，在激光雷达融合***10中，需要对各激光雷达进行标号，每台激光雷达均配置有不同的序号；另外，各激光雷达对应的几何装配位置、扫描范围、扫描角度、探测范围和发射功率等配置信息可以均不相同，例如，在上述激光雷达融合***10对一些重点扫描区域进行扫描的应用场景中，根据实际场景可以对各激光雷达的几何装配位置进行不同的设置，各激光雷达可以同时单独设置在水平维度，也可以同时单独设置在垂直维度，或者在水平维度和垂直维度两个维度同时设置；也可以设置不同的扫描范围、扫描角度、探测范围和发射功率等，增加对重点扫描区域的扫描密度。

在本实施例中，各激光雷达对应的有自己的序号，便于对激光雷达融合***中各雷达进行有效的管理；另外各激光雷达的几何装配位置、扫描范围、扫描角度、探测范围和发射功率等配置信息均不相同，提升了对扫描区域的扫描密度和激光雷达融合***的空间分辨率，扩大了单个激光雷达的应用场景，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性。

在一个实施例中，***中需要确定主机激光雷达，则需要设置一定的选择规则来确定主机激光雷达，可选地，所述主机激光雷达100的序号小于各所述从机激光雷达200的序号。

具体的，在激光雷达融合***10中，默认序号为1的激光雷达为主机激光雷达100，其他各激光雷达为多台从机激光雷达200，也就是标号为2,3,4……的激光雷达为多台从机激光雷达200，主机激光雷达100定时产生同步信号，多台从机激光雷达200定时检测该同步信号，并用该同步信号同步自己的扫描，当主机激光雷达100故障，主动的不产生同步信号或者无法输出同步信号时，***10中序号为2的激光雷达检测不到同步信号后认为主机激光雷达异常，序号为2的激光雷达自动接管“主”机的任务，产生同步信号，此时，序号为2的激光雷达为主机激光雷达100，并向多台从机激光雷达200发送控制信号，控制多台从机激光雷达更新包括扫描范围在内的配置参数，若序号为2的主机激光雷达故障，则序号为3的激光雷达接管主机激光雷达的任务，多台从机激光雷达200在主机激光雷达故障时，依次接替主机激光雷达的任务，成为主机激光雷达100，也就是，在激光雷达***10中主机激光雷达100的序号小于多台从机激光雷达200的序号。

在本实施例中，激光雷达***中默认序号为1的激光雷达为主机激光雷达，其他各激光雷达为从机激光雷达，当序号为1的主机激光雷达故障时，序号为2的激光雷达接替主机激光雷达的任务成为主机激光雷达，依次类推，保障了激光雷达融合***进行正常的扫描，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性。

图3为另一个实施例提供的激光雷达融合***示意图，如图3所示，所述***10中的激光雷达在水平方向上排列时，所述激光雷达与中心点之间的距离越小，所述激光雷达在水平方向的视场范围越小、测距范围越大。

具体的，在激光雷达融合***10中，各激光雷达在水平方向上排列时，位于中心点的激光雷达在水平方向上视场范围较小，但测距范围较大，因此，离中心点越近的激光雷达，在水平方向的视场范围越小，但测距范围越大。例如，在激光雷达融合***10中，共有5台激光雷达在水平方向上排列，各激光雷达间的间距为根据用户需求设置的固定值，序号为3的激光雷达为位于中心点的激光雷达，序号为2和4的激光雷达距离中心点的距离近，序号为1和5的激光雷达距离中心点的距离远，序号为2和4的激光雷达在水平方向上的视场范围小于序号为1和5的激光雷达在水平方向上的视场范围，但测距范围大于序号为1和5的激光雷达的测距范围。

在本实施例中，激光雷达***中的各激光雷达在水平方向排列时，距离中心越近的激光雷达，在水平方向的视场范围越小，但测距范围越大，这样能够更加符合实际的需求，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性，扩大了激光雷达的应用场景。

图4为另一个实施例提供的激光雷达融合***示意图，如图4所示，所述***10中的激光雷达在垂直方向上排列时，所述激光雷达与地面之间的距离越大，所述激光雷达在水平方向的视场范围越小、测距范围越大。

具体的，在激光雷达融合***10中，各激光雷达在垂直方向上排列时，靠近地面的激光雷达在水平方向上视场范围较大，但测距范围较小，因此，离地面越远的激光雷达，在水平方向的视场范围越小，但测距范围越大。例如，在激光雷达融合***10中，共有3台激光雷达在垂直方向上排列，各激光雷达间的间距为根据用户需求设置的固定值，序号为3的激光雷达为位于靠近地面的激光雷达，序号为2的激光雷达距离地面的距离近，序号为1的激光雷达距离地面的距离远，序号为2的激光雷达在水平方向上的视场范围小于序号为3的激光雷达在水平方向上的视场范围，但测距范围大于序号为3的激光雷达的测距范围。

在本实施例中，激光雷达***中的各激光雷达在垂直方向排列时，距离地面越远的激光雷达，在水平方向的视场范围越小，但测距范围越大，这样的配置更加符合实际需求，提高了利用激光雷达进行测距的可靠性，扩大了激光雷达的应用场景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光雷达融合***，其特征在于，所述***包括：主机激光雷达和多台从机激光雷达；

所述主机激光雷达用于输出第一同步信号；所述第一同步信号用于指示所述从机激光雷达与所述主机激光雷达同时对同一目标物体进行扫描或指示对不同的目标物体进行同步扫描；

所述从机激光雷达用于根据所述第一同步信号进行同步扫描；

所述主机激光雷达还用于在检测到第一从机激光雷达故障时，并控制各第二从机激光雷达更新扫描范围，以使各所述第二从机激光雷达的更新后的扫描范围覆盖所述第一从机激光雷达的扫描范围；所述第二从机激光雷达为除所述第一从机激光雷达之外的其它从机激光雷达；当所述主机激光雷达检测不到第一从机激光雷达发送的状态信号时，认为所述第一从机激光雷达发生故障；

当所述主机激光雷达故障时，按照激光雷达的序号选择相应的从机激光雷达成为新的主机激光雷达；当所述主机激光雷达故障时，所述***中序号排在所述主机激光雷达之后的从机激光雷达检测不到同步信号后，自动接管主机任务成为新的主机激光雷达；所述主机激光雷达的序号小于各所述从机激光雷达的序号；在所述***中，一个时刻最多只有一台激光雷达产生第一同步信号；

所述主机激光雷达控制所述第二从机激光雷达从不同的维度更新扫描范围，以满足所述激光雷达融合***在不同场景中的应用性能；在一个场景中，所述主机激光雷达和各所述从机激光雷达的扫描范围均覆盖重点扫描区域；在另一个场景中，为了提升所述激光雷达融合***的扫描范围，所述激光雷达融合***中各激光雷达对应的配置信息均不同。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述维度包括水平维度和/或垂直维度。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主机激光雷达具体用于采用逻辑“或”的方式，根据所述***中的所有激光雷达输出的第二同步信号，生成所述第一同步信号。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***中的激光雷达在水平方向上排列时，所述激光雷达与中心点之间的距离越小，所述激光雷达在水平方向的视场范围越小、测距范围越大。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***中的激光雷达在垂直方向上排列时，所述激光雷达与地面之间的距离越大，所述激光雷达在水平方向的视场范围越小、测距范围越大。

6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主机激光雷达每隔30秒输出一个同步信号。

7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主机激光雷达每隔60秒输出一个同步信号。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一同步信号为所述主机激光雷达定时输出的脉冲信号。

9.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述重点扫描区域为自动驾驶时包含信号灯的区域。

10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述激光雷达融合***用于自动驾驶领域。

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