[实用新型]正多面体激光雷达结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，特别公开一种正多面体激光雷达结构。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式，一般由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成，用激光器作为发射光源。激光探测及测距系统的英文为LiDAR(Light Detection and Ranging)，另外也称Laser Radar或LADAR(Laser Detection and Ranging)。

激光测距(laser distance measuring)是以激光器作为光源进行测距。目前，常用的方法主要有飞行时间测距法、结构光测距法，而结构光测距法主要是激光三角测距法、斑块光测距法。

飞行时间测距法，英文是Time of flight，简写为TOF。所谓飞行时间法3D成像，是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。飞行时间测距法具有测量角度非常广的优点，适合长距离测量。但是，存在如下缺点：1、因测量物体距离近时反射时间差很小，TOF方法在近距离测量时误差很大。2、TOF方法只能单点测量，而且双方最好是都是静止的，否则误差严重。3、TOF方法必需结合扫描方式才能测量多角度的距离，但是由于扫描需要时间，所以误差较为严重，测量有速度物体时的误差又更严重。

激光三角法位移测量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度，从而计算出物体表面激光照射点的位置高度。当物体沿激光线方向发生移动时，测量结果就将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移。激光三角测距法原理简单，适合短距离的测量。但是，存在如下缺点：1、远距离得到的精度很低；2、光点感测一样非常容易被干扰；3、光源与照相机距离要够远才能得到适当的精度，致使产品的空间体积很大，难以小型化；4、要得到整个空间信息，计算量很大。

Prime Sense公司对斑块光测距法进行相应的研究。根据Prime Sense公司的专利记载，Kinect获取深度图像的原理主要是运用了光编码(light coding)技术，组成系统成像的核心部件有三个：激光发射器、不均匀透明介质、CMOS感光器件；其结构图纸及其原理详见美国专利US7433024B2、中国专利CN10496032B等。

激光雷达应用于汽车无人驾驶领域也得到了一定的深度研究。现有技术中，运用于无人驾驶汽车的激光雷达模块都是由一组360°扫描的激光加上接收光模块(内含64个雪崩二极体组成)；其测距的方法是利用时间差TOF(Time of fly)方法，来得到空间的距离信息。目前，最有名的激光雷达厂商是威力登(Velodyne LiDAR)，其LiDAR(Light Detection And Ranging)技术已应用于Google和百度无人驾驶汽车。一般设置在汽车的顶部，一个形似花盆的组成部分就是“激光雷达”，它的作用相当于无人驾驶汽车的“眼睛”，能够帮助无人车实现环境识别、自动避障和路径规划等功能。在2015年年末展出的百度无人驾驶汽车上使用的激光雷达，价值约70万人民币，其产品的立体结构大致如附图1。

威力登公司的激光雷达很适合行车方面用途，但是在其它的应用方面仍有一些缺点：

1、扫描式的测距，在遇到高速移动的物体会产生很大的误差；

2、虽然环景是360°，但是上下只有28°的测量，很大区域为盲区；

3、从雪崩二极体得到的点云信息量巨大，计算上很复杂，很容易判断错误。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种正多面体激光雷达结构，其在正多面体底座的各个面上安装调制激光模组和感测模组，其直接由各个面侦测的资讯数据相互拼接即可获得三维空间内的全部资讯数据，不需要扫描即可侦测全视角的空间资讯。

本实用新型提供一种正多面体激光雷达结构，包括：

正多面体底座，呈正多面体形状，其中，正多面体的面数为N；

调制激光模组，用于投射激光，设于正多面体的各个面上，包括激光源和光调制器；以及

感测模组，用于感测激光投射到物体上反射回来的激光信号或者感测激光照射物体时的影像资讯，设于正多面体的各个面上。