[发明专利]一种车用五路激光雷达及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车用脉冲激光雷达，尤其涉及一种车用五路激光雷达及其控制方法，具体适用于通过五路脉冲激光来确定前方障碍物的位置、距离与相对速度，并进行有效闪避。

背景技术

激光雷达是以激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其原理是向目标发射激光束，将接收到的从目标反射回来的回波与发射信号进行比较，作适当处理后获得目标的有关信息，如目标距离、速度等。从原理与结构上看，激光雷达与激光测距仪极其相似。然而激光束的探测范围极窄，不能满足车用雷达对检测范围的要求。

中国专利专利号为ZL200310117381.3，授权公告日为2006年9月13日的发明专利公开了一种车载扫描式激光雷达探测系统及其探测前方危险物，该发明中的扫描组件含有两块扫描镜片及驱动其转动的步进电机，控制器的指令输出端通过步进电机驱动电路给步进电机命令使其转动和停止，步进电机通过一个凸轮机构和一个V形摆杆驱动扫描镜片转动，从而使激光以一定的角度范围在车辆前方来回扫描。虽然该发明能够利用反射镜、电机等组成扫描机构，以实现较宽范围内的扫描测距，但其采用的光学扫描机构存在扫描周期长，结构复杂、抗震性不强，扫描转镜成本较高的缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的扫描周期较长、结构复杂、抗震性不强、成本较高的缺陷与问题，提供一种扫描周期较短、结构简单、抗震性较强、成本较低的车用五路激光雷达及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种车用五路激光雷达，包括雷达控制器、激光发射部件与激光接收部件，所述雷达控制器的输出、输入端分别与激光发射部件、激光接收部件相连接，所述激光发射部件包括驱动电路、激光二极管与准直透镜，所述激光接收部件包括聚焦透镜、光电二极管与放大器；

所述车用五路激光雷达还包括呈扇形布置的五路收发器，每路收发器都包括一个单路激光发射镜筒、一个单路激光接收镜筒、驱动电路、放大器与高速比较器，五个单路激光发射镜筒的中心轴都在一个平面上相交于同一点，且相邻单路激光发射镜筒之间的夹角相等；

所述单路激光发射镜筒包括筒壳及其内部设置的激光二极管、准直透镜与整形透镜，激光二极管的输入端通过驱动电路与雷达控制器的输出端相连接；所述单路激光接收镜筒包括筒壳及其内部设置的聚焦透镜、滤镜与光电二极管，光电二极管的输出端依次通过放大器、高速比较器与雷达控制器的输入端相连接；所述雷达控制器为FPGA处理器。

所述相邻单路激光发射镜筒之间的夹角为3°；所述单路激光发射镜筒的水平发射角为3°。

所述单路激光发射镜筒的高度为30mm，单路激光发射镜筒中整形透镜与激光二极管输出端之间的距离为80mm，激光二极管的竖向发射角为9°、水平发射角为25°，且激光二极管发出的激光脉冲的最小脉宽为10ns。

所述单路激光接收镜筒的直径为30mm，单路激光接收镜筒中聚焦透镜与光电二极管输入端之间的距离为80mm，单路激光接收镜筒中滤镜的厚度小于1mm。

一种上述车用五路激光雷达的控制方法，所述控制方法依次包括以下步骤：

第一步：初始化：进行系统初始化设置，包括设定单路激光发射镜筒的覆盖范围、各路激光发射镜筒的脉冲发射间隔时间X以及每路收发器对应的循环数组的组数N，该N为自然数；所述各路激光发射镜筒的脉冲发射间隔时间X大于收发器的一个收发周期；

第二步：t的获得：雷达控制器控制五路收发器依次发射、接收激光脉冲，并计算每路激光脉冲发射、接收之间的行经时间t，相邻收发器的发射间隔时间为X；

第三步：t的筛选与循环数组的更新：先将前N个t直接存入循环数组，再从第N＋1个t开始，依次计算后续t与循环数组中已存的前N个t的方差，直至出现t1，该t1与循环数组中已存的前N个t的方差在阈值A内，然后用t1替代循环数组中的第一个t以更新循环数组，再计算后续t与新循环数组中N个t的方差，直至出现t2，该t2与更新后循环数组中N个t的方差在阈值A内，然后用t2替代循环数组中的第二个t以再次更新循环数组，……，筛选、更新过程依次循环进行；所述t满足                                               ，tmin是激光脉冲发射、接收的最小鉴别时间，所述阈值A等于循环数组中N个t的平均值的50%；