本實(shí)用新型涉及激光探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種三維激光雷達(dá)。

背景技術(shù)：

三維激光雷達(dá)主要包括多線(xiàn)激光雷達(dá)。多線(xiàn)激光雷達(dá)由單點(diǎn)測(cè)距系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，容易磨損，從而使得產(chǎn)品穩(wěn)定性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且產(chǎn)品穩(wěn)定性能較好的三維激光雷達(dá)。

一種三維激光雷達(dá)，包括激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、激光發(fā)射器陣列、激光測(cè)距單元陣列和控制電路；所述激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路與所述激光發(fā)射器陣列電性連接；所述激光測(cè)距單元與所述控制電路電性連接；所述激光發(fā)射器陣列包括多個(gè)激光發(fā)射器以發(fā)射多路激光信號(hào)；多個(gè)所述激光發(fā)射器設(shè)置在同一平面；所述激光測(cè)距單元陣列包括多個(gè)激光測(cè)距單元以對(duì)測(cè)量物體反射回來(lái)的激光信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立采樣；多個(gè)所述激光測(cè)距單元設(shè)置在同一平面上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)激光發(fā)射器和所述多個(gè)激光測(cè)距單元設(shè)置在同一平面上；所述多個(gè)激光發(fā)射器間隔分布在所述多個(gè)激光測(cè)距單元的外圍。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括：激光發(fā)射準(zhǔn)直陣列，設(shè)置在所述激光發(fā)射器陣列的出射光側(cè)，用于對(duì)所述激光發(fā)射器陣列發(fā)射的激光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直；以及激光接收準(zhǔn)直裝置，設(shè)置在所述激光測(cè)距單元陣列的入射光側(cè)，用于對(duì)所述目標(biāo)測(cè)量物體反射回來(lái)的激光信號(hào)進(jìn)行聚焦。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光發(fā)射準(zhǔn)直陣列包括多個(gè)獨(dú)立的發(fā)射準(zhǔn)直單元；每個(gè)所述發(fā)射準(zhǔn)直單元與一個(gè)所述激光發(fā)射器對(duì)應(yīng)設(shè)置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述發(fā)射準(zhǔn)直單元包括平行于所述激光發(fā)射器陣列所在平面的準(zhǔn)直晶片。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光接收準(zhǔn)直裝置包括鏡筒以及固定在所述鏡筒上用于對(duì)反射回來(lái)的激光信號(hào)進(jìn)行聚焦的準(zhǔn)直晶片。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鏡筒沿所述入射光方向呈漸縮的階梯狀，所述準(zhǔn)直晶片設(shè)置在所述鏡筒的肩階位置處。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括第一電路板和第二電路板；所述激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、所述激光發(fā)射器陣列和所述激光測(cè)距單元陣列均設(shè)置在所述第一電路板上；所述控制電路設(shè)置在所述第二電路板上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括與所述控制電路連接的溫度傳感器；所述溫度傳感器用于采集所述三維激光雷達(dá)的溫度信號(hào)并輸出給所述控制電路。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括輸出裝置；所述輸出裝置與所述控制電路連接，且用于與外部設(shè)備連接；所述輸出裝置用于在所述控制電路的控制下將所述三維激光測(cè)距信息輸出給所述外部設(shè)備。

上述三維激光雷達(dá)，激光發(fā)射器陣列中的多個(gè)激光發(fā)射器設(shè)置在同一平面，且激光測(cè)距單元陣列中的多個(gè)激光測(cè)距單元同樣設(shè)置在同一平面內(nèi)，從而使得該三維激光雷達(dá)在無(wú)需旋轉(zhuǎn)的情況下即可測(cè)量空間中障礙物的分布。相對(duì)于傳統(tǒng)的三維激光雷達(dá)而言，其無(wú)需設(shè)置旋轉(zhuǎn)部件，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且不容易磨損，產(chǎn)品穩(wěn)定性能較好。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他實(shí)施例的附圖。

圖1為一實(shí)施例中的三維激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為另一實(shí)施例中的三維激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為一實(shí)施例中的三維激光雷達(dá)的分解立體圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

圖1為一實(shí)施例中的三維激光雷達(dá)100的結(jié)構(gòu)框圖。該三維激光雷達(dá)100包括激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路110、激光發(fā)射器陣列120、激光測(cè)距單元陣列130以及控制電路140。其中，激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路110與激光發(fā)射器陣列120電性連接，激光測(cè)距單元陣列130與控制電路140電性連接。

激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路110用于生成激光信號(hào)。在本實(shí)施例中，激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路110還會(huì)對(duì)生成的激光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以輸出調(diào)制好的激光信號(hào)。

激光發(fā)射器陣列120用于接收激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路110輸出的激光信號(hào)，并向外發(fā)射該激光信號(hào)。激光發(fā)射器陣列120包括多個(gè)激光發(fā)射器。多個(gè)激光發(fā)射器設(shè)置在同一平面的不同位置處。每個(gè)激光發(fā)射器向外發(fā)射一路激光信號(hào)。

激光測(cè)距單元陣列130用于對(duì)目標(biāo)測(cè)量物體反射回來(lái)的激光信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立采樣。激光測(cè)距單元陣列130包括多個(gè)激光測(cè)距單元。多個(gè)激光測(cè)距單元同樣設(shè)置在一個(gè)平面的不同位置處。在本實(shí)施例中，激光測(cè)距單元陣列130和激光發(fā)射器陣列120設(shè)置在同一平面，在其他的實(shí)施例中，激光測(cè)距單元陣列130和激光發(fā)射器陣列120也可以分別設(shè)置在兩平行的平面上。激光測(cè)距單元可以根據(jù)接收到的激光信號(hào)確定目標(biāo)測(cè)量物體與激光測(cè)距單元之間的相對(duì)距離信息，并輸出給控制電路140。激光測(cè)距單元陣列130還可以對(duì)激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路110進(jìn)行控制，以控制其輸出目標(biāo)激光信號(hào)。

控制電路140接收激光測(cè)距單元陣列130輸出的相對(duì)距離信息，并將該相對(duì)距離信息統(tǒng)一到世界坐標(biāo)系中以獲得目標(biāo)測(cè)量物體的三維激光測(cè)距信息，從而完成測(cè)距過(guò)程。控制電路140將獲得的相對(duì)距離信息統(tǒng)一到世界坐標(biāo)系的過(guò)程可以采用現(xiàn)有控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)，此處不贅述。

上述三維激光雷達(dá)100，激光發(fā)射器陣列120中的多個(gè)激光發(fā)射器設(shè)置在同一平面，且激光測(cè)距單元陣列130中的多個(gè)激光測(cè)距單元同樣設(shè)置在同一平面內(nèi)，從而使得該三維激光雷達(dá)100在無(wú)需旋轉(zhuǎn)的情況下即可測(cè)量空間障礙物的分布。相對(duì)于傳統(tǒng)的三維激光雷達(dá)而言，其無(wú)需設(shè)置旋轉(zhuǎn)部件，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且不容易磨損，產(chǎn)品穩(wěn)定性能較好。

圖2為另一實(shí)施例中的三維激光雷達(dá)200的結(jié)構(gòu)框圖，圖3為圖2中的三維激光雷達(dá)200的結(jié)構(gòu)示意圖。該三維激光雷達(dá)200包括激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路210、激光發(fā)射器陣列220、激光發(fā)射準(zhǔn)直陣列230、激光接收準(zhǔn)直裝置240、激光測(cè)距單元陣列250、控制電路260、溫度傳感器270、輸出裝置280以及電源裝置290。其中，激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路210、激光發(fā)射器陣列220和激光測(cè)距單元陣列250均設(shè)置在第一電路板22上；控制電路260、溫度傳感器270、輸出裝置280以及電源裝置290均設(shè)置在第二電路板24上。通過(guò)將光學(xué)系統(tǒng)和控制電路系統(tǒng)分別設(shè)置在不同的電路板上，便于減少相互之間的干擾，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

激光發(fā)射器陣列220包括多個(gè)激光發(fā)射器222。多個(gè)激光發(fā)射器222呈環(huán)狀間隔分布在激光測(cè)距單元陣列250的外圍。激光測(cè)距單元陣列250則包括多個(gè)激光測(cè)距單元(圖中未示)。激光測(cè)距單元陣列250為芯片級(jí)集成。激光發(fā)射器222的數(shù)量以及激光測(cè)距單元陣列250中的激光測(cè)距單元的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本實(shí)施例中，激光發(fā)射器陣列220設(shè)置有8個(gè)激光發(fā)射器222。位于第一電路板22平面內(nèi)的激光發(fā)射器222以及激光測(cè)距單元的數(shù)量可調(diào)，從而使得測(cè)量得到的點(diǎn)云密度可控，進(jìn)而可以根據(jù)不同情況、不同精度需求進(jìn)行不同的設(shè)置。

激光發(fā)射準(zhǔn)直陣列230設(shè)置在激光發(fā)射器陣列220的出射光側(cè)，用于對(duì)激光發(fā)射器陣列220發(fā)出的激光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直。激光發(fā)射準(zhǔn)直陣列230包括多個(gè)獨(dú)立的發(fā)射準(zhǔn)直單元232。每個(gè)發(fā)射準(zhǔn)直單元232與一個(gè)激光發(fā)射器222對(duì)應(yīng)設(shè)置，從而對(duì)該激光發(fā)射器222發(fā)射的激光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直。在本實(shí)施例中，發(fā)射準(zhǔn)直單元232可以為準(zhǔn)直晶片。準(zhǔn)直晶片平行于激光發(fā)射器陣列220所在的平面。在其他的實(shí)施例中，多個(gè)發(fā)射準(zhǔn)直單元232也可以通過(guò)固定裝置按照預(yù)設(shè)相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行固定形成一個(gè)整體，以便于安裝。

激光接收準(zhǔn)直裝置240設(shè)置在激光測(cè)距單元陣列250的入射光側(cè)，用于對(duì)目標(biāo)測(cè)量物體反射回來(lái)的激光信號(hào)進(jìn)行聚焦，以送入至激光測(cè)距單元陣列250中進(jìn)行采樣。激光接收準(zhǔn)直裝置240包括鏡筒242和準(zhǔn)直晶片244。準(zhǔn)直晶片244固定在鏡筒242內(nèi)，用于對(duì)反射回來(lái)的激光信號(hào)進(jìn)行聚焦。準(zhǔn)直晶片244可以為多個(gè)，并沿入射光方向間隔設(shè)置。在本實(shí)施例中，鏡筒242沿入射光方向呈漸縮的階梯狀。準(zhǔn)直晶片244則設(shè)置在鏡筒242的肩階位置處。通過(guò)將激光接收準(zhǔn)直裝置240設(shè)置為漸縮狀，有利于對(duì)反射回來(lái)的激光信號(hào)進(jìn)行采集。

在本實(shí)施例中，控制電路260還可以對(duì)激光測(cè)距單元陣列250的采樣過(guò)程進(jìn)行控制，以使得其按照控制電路260的設(shè)置進(jìn)行采樣，依次采集并完成測(cè)距工作。控制電路260將接收到的相對(duì)距離信息統(tǒng)一到世界坐標(biāo)系以得到三維激光測(cè)距信息，并將得到的數(shù)據(jù)信息融合成一個(gè)數(shù)據(jù)集。在本實(shí)施例中，三維激光雷達(dá)200還包括溫度傳感器270。溫度傳感器270用于對(duì)三維激光雷達(dá)200的溫度進(jìn)行采樣并得到溫度信號(hào)后輸出給控制電路260?？刂齐娐?60根據(jù)該溫度信號(hào)對(duì)得到的三維激光測(cè)距信息進(jìn)行校正。具體地，控制電路260內(nèi)設(shè)置有存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)溫度校正表。溫度校正表中存儲(chǔ)對(duì)不同溫度對(duì)應(yīng)的校正參數(shù)。因此，控制電路260根據(jù)溫度傳感器270采集到的溫度信號(hào)去溫度校正表中查找對(duì)應(yīng)的校正參數(shù)，從而對(duì)三維激光測(cè)距信息進(jìn)行校正。

控制電路260將校正后的三維激光測(cè)距信息通過(guò)輸出裝置280輸出給外部設(shè)備。輸出裝置280可以為無(wú)線(xiàn)通信模塊或者有線(xiàn)輸出端口，也可以同時(shí)設(shè)置無(wú)線(xiàn)通信模塊和有線(xiàn)輸出端口。例如，輸出裝置280可以為USB接口(USB 2.0以及USB 3.0等)、WIFI模塊、藍(lán)牙模塊、2.4G無(wú)線(xiàn)模塊、5G無(wú)線(xiàn)模塊以及以太網(wǎng)端口等。

電源裝置290用于向三維激光雷達(dá)200提供工作電源。電源裝置290可以為內(nèi)置的獨(dú)立可更換的電源模塊，也可以為包括可充電介質(zhì)的電源模塊。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。