[发明专利]一种低成本可斜射激光雷达

权利要求书

1.可斜射激光雷达，其特征在于，包括：

激光发射单元(1)，用于发射一定功率的扫描激光；

激光接收单元(2)，用于收集目标的回波信号，处理后获得目标信息并将目标信息输送给主控系统(3)；

水平舵机(4)，用于调整扫描激光方位向的扫描角度；

纵向舵机(5)，用于调整扫描激光俯仰向的扫描角度；

扫描激光俯仰向的扫描角度大于零度。

2.如权利要求1所述可斜射激光雷达，其特征在于，还包括底盘(6)，底盘(6)用于承载激光发射单元(1)、激光接收单元(2)、水平舵机(3)、纵向舵机(4)；水平舵机(4)携带底盘(6)在水平方向进行360度自由旋转。

3.如权利要求2所述可斜射激光雷达，其特征在于，纵向舵机(5)携带激光发射单元(1)和激光接收单元(2)在俯仰方位0-81度范围内任意调整。

4.如权利要求1所述可斜射激光雷达，其特征在于，所述激光发射单元(1)包括激光器(11)、调制器(12)、放大器(13)、发射准直光学系统(14)和光学天线(15)；

所述激光器(11)发射扫描激光光束，扫描激光光束经调制器(12)进行调幅、调频和调Q，获得激光调制信号；放大器(13)将激光调制信号放大至所需的功率，经过发射准直光学系统(14)将激光束变成所需直径和发散角的光束，最后经光学天线(15)发射出去。

5.如权利要求1所述可斜射激光雷达，其特征在于，所述激光接收单元(2)包括光电探测器(21)和后置信息处理器(22)；激光接收单元(2)通过光学天线(15)收集目标的回波信号，经过光电探测器(21)转换成电信号，经后置信息处理器(22)放大和信号处理，获得目标的距离、方位或者速度。

6.如权利要求1所述可斜射激光雷达，其特征在于，还包括工控机(9)，所述工控机(9)计算出扫描激光俯仰向的角度，主控系统(3)根据所述俯仰向的角度控制纵向舵机(5)旋转至指定角度。

7.如权利要求6所述可斜射激光雷达，其特征在于，激光发射单元(1)安装于底盘(6)上，与纵向舵机(5)相连，位于激光接收单元(2)的右侧；激光接收单元(2)安装于底盘(6)上，与纵向舵机(5)相连，位于激光发射单元(1)的左侧；主控系统(3)安装在底盘(6)上，位于激光发射单元(1)及激光接收单元(2)的正后方，通过USB接口连接至工控机(9)；水平舵机(4)安装于基座(8)的中心，水平舵机(4)的轴与底盘(6)圆心处相连；纵向舵机(5)安装于底盘(6)上，纵向舵机(5)的轴与激光发射单元(1)和激光接收单元(2)相连；底盘(6)安装于基座(8)上，圆心处与水平舵机(4)的轴相连；外壳(7)安装于底盘(6)上；基座(8)上放置水平舵机(4)和承载底盘(6)。

8.如权利要求6所述可斜射激光雷达，其特征在于，假设激光传感器发射的扫描激光在俯仰方位与地面的夹角为θ，则将激光传感器测得的机器人与墙壁之间的距离乘以cosθ获得机器人与墙壁之间的实际距离；根据机器人与墙壁之间的实际距离完成机器人室内定位。

9.如权利要求8所述可斜射激光雷达，其特征在于，假设避障距离为d、室内墙壁高度为h₁，移动障碍物的最大高度为h₂，激光传感器的测距距离为d₂，则通过求解以下方程组来获得激光传感器的安装高度x，

避障距离d是指当激光传感器测得的移动物体与机器人之间的实际距离小于d时，则认为该物体为障碍物。

10.如权利要求8所述可斜射激光雷达，其特征在于，将大于d且小于d₂的测距数据作为有效测距数据，剔除其他测距数据，将有效测距数据乘以cosθ获得机器人与墙壁之间的实际距离；将激光传感器测距数据转换为平面距离后，使用HectorSLAM方法进行机器人定位。