[发明专利]一种可探测障碍物方位的传感器避障系统及方法

说明书

本发明提供一种可探测障碍物方位的传感器避障系统及方法，包括处理器、信号分路器、多路发射器、发射信号处理模块、接收信号处理模块和接收器；所述处理器含TOF芯片,在多路发射器的发射方向设置有发射信号处理模块，在光信号的接收方向上设置有接收信号处理模块，接收信号处理模块的聚光方向设置接收器与处理器连接。多路发射器按照时序依次发送具有相位调制的红外光信号，由发射信号处理模块将多路红外信号进行空间调制，使其按照固定方位角进行指定方位红外信号发射。处理器处理运算每个方位测试距离信息，对所有方位距离信息进行分析，得到障碍物距离、方位及尺寸信息，便于运动设备进行动作，实现障碍物识别并绕行功能。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种可探测障碍物方位的传感器避障系统及方法。

背景技术

近年来随着移动机器人、无人驾驶汽车以及无人机的发展，对避障传感器需求越来越多。传统的可用来避障的传感器有毫米波雷达、激光雷达、双目视觉传感器、超声波传感器、红外测距传感器、激光测距仪、光电漫反射传感器、视觉传感器。

而可移动的机器设备对避障的要求也可分为两个等级：一是只需要能探明障碍物，给出停车信号即可；二是除了能探明障碍物以外，需要给出障碍物距离、方向、大小信息给移动设备，移动设备根据这些信息做出判断，实现自主避开障碍物，继续前进目的。

通常能够实现避开障碍物自主运行的传感器有：激光雷达、双目视觉传感器。其余传感器单靠一个很难实现移动设备的自主避障功能，采用多只传感器又需要额外付出更多的成本。而目前激光雷达以及双目视觉传感器成本都较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可探测障碍物方位的传感器避障系统及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可探测障碍物方位的传感器避障系统，包括处理器、信号分路器、多路发射器、发射信号处理模块、接收信号处理模块和接收器；

所述处理器含TOF芯片,所述处理器、所述信号分路器和所述多路发射器依次连接，在所述多路发射器的发射方向设置有所述发射信号处理模块，所述多路发射器的发射光经所述发射信号处理模块发射后被目标物反射，在所述反射方向上设置有接收信号处理模块，所述接收信号处理模块的聚光方向设置所述接收器，所述接收器与所述处理器连接。

进一步的，所述多路发射器是两个以上各自封装或封装在一起电气性能独立的发射器，所述发射器包括红外发射管、发射二极管和激光二极管中的任意一种。

进一步的，所述发射信号处理模块包括单个正透镜、广角透镜组和微透镜阵列中的任意一种。

进一步的，所述多路发射器由多个发射器依次并排构成，所述正透镜的几何中心与所述多路发射器排列方向两侧对应的发散角为±12°，所述正透镜的几何中心与所述多路发射器排列方向垂直的两侧对应的发散角为±4°。

进一步的，所述接收信号处理模块具有大角度接收视场角，包括正透镜、透镜组、TIR透镜、反光杯和蝶形透镜中的任意一种。

进一步的，所述接收器包括具有感光特性的光敏二极管或光电倍增管。

多路发射系统通过所述多路发射器与所述发射信号处理模块组成，具有以下几个参数：1.系统发射区域大小；2.单个发射区域大小；3.相邻两发射区域之间的夹角。系统发射区域越大，传感器视场角越大，所能避障的区域也越大；单个发射区域大小主要由发射器发射晶圆尺寸大小及发射信号处理模块光学参数确定。总体讲，发射器晶圆尺寸越大，单个发射区域越大，发射信号处理模块光学参数中等效焦距越小，发射区域越大。可以通过调整多发射器之间间距来调整相邻两发射区域之间的夹角。

多个探测区域要和多路发射管的位置呈一一对应关系，理想的情况是各个探测区域互不重叠又能相接，保证在大视场角方向上能够准确分辨障碍物的方向，同时不存在盲区。