CN112394341A - 一种车载激光雷达测程计量测试***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载激光雷达测程计量测试***及方法，其中，***包括实验台，实验台上设置有激光雷达和基准激光测距仪，实验台上还同轴放置有望远镜接收子***、第一光阑、第二光阑和光纤耦合器，光纤耦合器还经光纤与准直子***相连接，配套计量测试方法通过基准激光测距仪所测值作为基准，将激光雷达测量值与基准值比较后，从而得出激光雷达的测程精度。与现有技术相比，本发明具有简单、科学准确、易操作，极大地方便了对待检测激光雷达的测程计量，同时实现了对不同大小型号待检测激光雷达的测程计量等优点。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶汽车传感器技术领域，尤其是涉及一种车载激光雷达测程计量测试***及方法。
背景技术
车载激光雷达(LiDAR)是高级辅助驾驶、自动驾驶进行环境三维重建、障碍物探测、汽车定位的重要传感器，已经被无人驾驶汽车公司所大量使用。其原理是通过测量激光信号的时间差、相位差确定距离，通过水平旋转扫描或相控扫描测角度，并根据这两个数据建立二维的极坐标系，再通过获取不同俯仰角度的信号获得第三维的高度信息，目前车载激光雷达探测距离已经达到150米左右，精度已经小于2厘米，其测距精度对自动驾驶的定位及避障及其重要，如何对激光雷达的测距精度进行精确标定计量已经成为业界亟待解决的问题。
对激光雷达测距的计量，目前主要有二种方式。第一种方式是开阔场实际测试，即用高精度的基准激光测距仪先对设置目标测试，然后再用激光雷达对同一目标进行测试，两者测试结果进行比对，从而计量出雷达的测距精度。该方法的缺陷是需要大的测试空间，环境制约严重。第二种方法是用激光回波模拟器测试，如图1所示，其测量原理为采用一个激光延迟发生器，当其接收到激光雷达的信号后，经过一定的延时，模拟器再发出激光，激光雷达接收到模拟器发射的激光后，其测试距离与延迟时间与光速的乘积相比较，进而计量出雷达的测距精度。该方法的缺点是回拨模拟器接收激光和发射激光均有一定的响应时间，理论上的精度大于10厘米，无法对雷达精确计量。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车载激光雷达测程计量测试***及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车载激光雷达测程计量测试***，该***包括实验台，所述实验台上设置有激光雷达和基准激光测距仪，所述实验台上还同轴放置有望远镜接收子***、第一光阑、第二光阑和光纤耦合器，所述光纤耦合器还经光纤与准直子***相连接。
进一步地，所述的基准激光测距仪采用精度小于3mm的基准激光测距仪。
进一步地，所述的光纤采用多模渐变光纤。
进一步地，所述的第一光阑和第二光阑均采用孔径光阑。
进一步地，所述的准直子***采用光学准直仪或激光准直仪。
本发明还提供一种采用所述的车载激光雷达测程计量测试***的测程计量方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：将所述基准激光测距仪放置于所述实验台上并开启，使其发出的测距激光与所述望远镜接收子***、第一光阑、第二光阑和光纤耦合器同轴，该测距激光经所述望远镜接收子***采集，经所述第一光阑和第二光阑校直，通过所述光纤耦合器，进入所述光纤，经所述准直子***射出并被所述基准激光测距仪接收，记录得到所述基准激光测距仪的测试值；
步骤2：关闭并移开所述基准激光测距仪，将所述激光雷达放置于所述实验台上原先所述基准激光测距仪的所在位置，使得其发射端面与所述基准激光测距仪的发射端面在同一位置处后开启进行测试，使得所述激光雷达的测距激光与所述望远镜接收子***、第一光阑、第二光阑和光纤耦合器同轴，并最终得到所述激光雷达的测试值；
步骤3：计算所述基准激光测距仪和所述激光雷达各自的测试值之差，并加上基准激光测距仪的精度3mm，即为车载激光雷达测试距离精度。
进一步地，于该测程计量方法中，所述的基准激光测距仪采用精度小于3mm的基准激光测距仪。
进一步地，于该测程计量方法中，所述的光纤采用多模渐变光纤。
进一步地，于该测程计量方法中，所述的第一光阑和第二光阑均采用孔径光阑。
进一步地，于该测程计量方法中，所述的准直子***采用光学准直仪或激光准直仪。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明中所提供的车载激光雷达测程计量测试***，包括实验台，实验台上设置有激光雷达和基准激光测距仪，实验台上还同轴放置有望远镜接收子***、第一光阑、第二光阑和光纤耦合器，光纤耦合器还经光纤与准直子***相连接，简单、科学准确、易操作，极大地方便了对待检测激光雷达的测程计量，同时实现了对不同大小型号待检测激光雷达的测程计量。
(2)本发明中所提供的车载激光雷达测程计量测试的方法，包括：步骤1：将基准激光测距仪放置于实验台上并开启，使其发出的测距激光与望远镜接收子***、第一光阑、第二光阑和光纤耦合器同轴，该测距激光经望远镜接收子***采集，经第一光阑和第二光阑校直，通过光纤耦合器，进入光纤，经准直子***射出并被基准激光测距仪接收，记录得到基准激光测距仪的测试值；步骤2：关闭并移开基准激光测距仪，将激光雷达放置于实验台上原先基准激光测距仪的所在位置，使得其发射端面与基准激光测距仪的发射端面在同一位置处后开启进行测试，使得激光雷达的测距激光与望远镜接收子***、第一光阑、第二光阑和光纤耦合器同轴，并最终得到激光雷达的测试值；步骤3：计算基准激光测距仪和激光雷达各自的测试值之差，即为车载激光雷达测试距离精度，激光雷达测程精度依赖于基准激光测距仪，计量测试***影响小，计量测试精度高。
附图说明
图1为现有技术中回波模拟器的测试方法示意图；
图2为本发明一种车载激光雷达测程计量测试***的结构示意图；
图中，1为实验台，2为激光雷达，3为望远镜接收子***，4为第一光阑，5为第二光阑，6为光纤耦合器，7为光纤，8为准直子***。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
具体实施例
如图2所示，本发明提供一种车载激光雷达测程计量测试***，包括实验台1，望远镜接收子***2，两个光阑，集成在一起的光纤耦合器6、光纤7和准直子***8，通过调节使望远镜接收子***2、两个光阑、光纤耦合器6的中心轴在一条直线上，旨在解决车载激光雷达测程精度的精确计量问题。
其中，所用光纤7是多模渐变光纤，光纤耦合器6、光纤7和准直子***8集成为一体，其光学轴同轴，双光阑将光速直径缩小并准直，以保证入射半锥角小于光纤的入射临界角。
与本发明所配套的车载激光雷达测程计量测试的方法具体如下：该方法将精度小于3毫米的基准激光测距仪放置在实验台上，开启基准激光测距仪，使其测距激光与望远镜接收子***3、第一光阑4、第二光阑5以及光纤耦合器6同轴，测距仪激光经望远镜接收子***3采集，经第一光阑4和第二光阑5束径校直，通过光纤耦合器6，进入光纤7，经准直子***8出射被测距仪接收，记录测试值，关闭并移开激光测试仪。再将激光雷达2放置在同一位置，确保激光雷达2发射端面与激光测试仪发射端面在同一位置处，开启激光雷达2测试，使其测距激光与望远镜接收子***3、第一光阑4、第二光阑5以及光纤耦合器6同轴，记录测试值。两次测试值之差，并加上基准激光测距仪的精度3mm，即为车载激光雷达测试距离精度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种车载激光雷达测程计量测试***，其特征在于，该***包括实验台(1)，所述实验台(1)上设置有激光雷达(2)和基准激光测距仪，所述实验台(1)上还同轴放置有望远镜接收子***(3)、第一光阑(4)、第二光阑(5)和光纤耦合器(6)，所述光纤耦合器(6)还经光纤(7)与准直子***(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种车载激光雷达测程计量测试***，其特征在于，所述的基准激光测距仪采用精度小于3mm的基准激光测距仪。
3.根据权利要求1所述的一种车载激光雷达测程计量测试***，其特征在于，所述的光纤(7)采用多模渐变光纤。
4.根据权利要求1所述的一种车载激光雷达测程计量测试***，其特征在于，所述的第一光阑(4)和第二光阑(5)均采用孔径光阑。
5.根据权利要求1所述的一种车载激光雷达测程计量测试***，其特征在于，所述的准直子***(8)采用光学准直仪或激光准直仪。
6.一种采用如权利要求1所述的车载激光雷达测程计量测试***的测程计量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：将所述基准激光测距仪放置于所述实验台(1)上并开启，使其发出的测距激光与所述望远镜接收子***(3)、第一光阑(4)、第二光阑(5)和光纤耦合器(6)同轴，该测距激光经所述望远镜接收子***(3)采集，经所述第一光阑(4)和第二光阑(5)校直，通过所述光纤耦合器(6)，进入所述光纤(7)，经所述准直子***(8)射出并被所述基准激光测距仪接收，记录得到所述基准激光测距仪的测试值；
步骤2：关闭并移开所述基准激光测距仪，将所述激光雷达(2)放置于所述实验台(1)上原先所述基准激光测距仪的所在位置，使得其发射端面与所述基准激光测距仪的发射端面在同一位置处后开启进行测试，使得所述激光雷达(2)的测距激光与所述望远镜接收子***(3)、第一光阑(4)、第二光阑(5)和光纤耦合器(6)同轴，并最终得到所述激光雷达(2)的测试值；
步骤3：计算所述基准激光测距仪和所述激光雷达(2)各自的测试值之差，并加上基准激光测距仪的精度3mm，即为车载激光雷达测试距离精度。
7.根据权利要求6所述的一种采用所述的车载激光雷达测程计量测试***的测程计量方法，其特征在于，所述的基准激光测距仪采用精度小于3mm的基准激光测距仪。
8.根据权利要求6所述的一种采用所述的车载激光雷达测程计量测试***的测程计量方法，其特征在于，所述的光纤(7)采用多模渐变光纤。
9.根据权利要求6所述的一种采用所述的车载激光雷达测程计量测试***的测程计量方法，其特征在于，所述的第一光阑(4)和第二光阑(5)均采用孔径光阑。
10.根据权利要求6所述的一种采用所述的车载激光雷达测程计量测试***的测程计量方法，其特征在于，所述的准直子***(8)采用光学准直仪或激光准直仪。
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