[发明专利]一种非连续圆柱式自动驾驶汽车激光雷达振镜设计方法

说明书

本发明属于激光扫描领域，具体涉及一种非连续圆柱式自动驾驶汽车激光雷达振镜设计方法，包括：将振镜的基础结构设计为圆柱形，圆柱形的表面由若干圈自上而下布置的反射单元组构成，每个反射单元组包括m个均匀环布并围构成圆柱形镜面环的反射单元，m为大于1的自然数；通过计算激光器的位置和对应需要扫描的角度得到反射单元反射面的法线方向，每个反射单元都以这样的计算方法得到。本发明能够对振镜中每个反射单元都单独进行设计，这样就解决了传统振镜扫描变形的问题。

技术领域

本发明属于激光扫描领域，具体涉及一种非连续圆柱式自动驾驶汽车激光雷达振镜设计方法。

背景技术

二十一世纪以来，伴随着物联网、集成电路以及人工智能的发展，无人驾驶技术已经成为智能汽车领域的重要环节，这一技术实现的关键就是对汽车周围环境进行精确感知，而障碍探测技术对环境感知起基础决定性作用，因此，深入研究障碍物测量方法对于无人驾驶技术的发展意义重大。

常用的车辆障碍物探测手段主要有高精度摄像头系统、毫米波雷达以及激光雷达等。激光雷达是利用特定波长的激光信号对障碍物表面进行主动式扫描来获取障碍物表面信息，因此其不易受环境光的影响，抗干扰能力强，具有良好方向性以及相干性，可以实现高精度测量，因此激光雷达技术在障碍探测以及环境重建方面具有明显的优势。在进行测量时，一般采用扫描式激光雷达对障碍物进行二维或三维测量，其探测机理主要是以激光作为辐射源对目标障碍物进行高精度距离测量，以便车辆及时有效地规避障碍物。

目前应用于无人驾驶车的激光雷达研究多以扫描式激光雷达为主，以脉冲激光测距作为主要障碍物探测方式，但是其普遍存在研发成本高、系统复杂并且测量精度难以提高的不足，系统稳定性差。因此，在此基础上，研究并设计低成本、集成度高并且可以实现高精度测量的激光雷达系统对于无人驾驶技术的发展意义重大。而影响扫描式激光雷达性能的关键元器件就是扫描用的振镜。现有的振镜为往复振动平面反射镜，这种结构对电机精度要求极高，并且稳定性较差，由于振镜运动特点的限制，扫描场会存在一定的变形。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种非连续圆柱式自动驾驶汽车激光雷达振镜设计方法的技术方案。

一种非连续圆柱式自动驾驶汽车激光雷达振镜设计方法，包括：

S100将振镜的基础结构设计为圆柱形，圆柱形的表面由若干圈自上而下依次布置的反射单元组构成，每个反射单元组包括m个均匀环布并围构成圆柱形镜面环的反射单元，m为大于1的自然数；

S200通过计算激光器的位置和对应需要扫描的角度得到反射单元反射面的法线方向，每个反射单元都以这样的计算方法得到。

进一步地，所述S200中，每个反射单元的具体计算方法如下：

根据公式(1)计算得到反射单元的照射法向向量N，根据反射单元的照射法向向量N得到反射单元的反射面，

其中，向量I表示入射激光方向，向量R表示出射激光方向，向量I和向量R根据激光器位置，反射单元和扫描点的位置得到。

进一步地，所述设计方法还包括S300，S300包括：根据公式(2)设计振镜的旋转角速度和激光器的发射频率，

f＝mw/2π (2)

其中，f为激光发射频率，w为振镜旋转的角速度。

进一步地，所述S200还包括：振镜中每个反射单元的照射法向向量设计满足要求R1：设定一激光照射位置，设定反射单元位于激光照射位置时的法向向量为照射法向向量，振镜上所有反射单元中至少有四种方向不同的照射法向向量，使得振镜在工作状态接受激光器照射时，反射出的扫描点呈阵列排布。

进一步地，所述要求R1中所述要求R1中，所述振镜上所有反射单元的照射法向向量方向均不同。