[发明专利]一种具有多传感器的光探测与测量雷达

说明书

为解决光探测与测量雷达对障碍物测量的扫描次数不足，限制测距的准确度的问题。本申请提供一种具有多传感器的光探测与测量雷达，包括旋转壳体与底座，旋转壳体相对于所述底座发生旋转；两个或者多于两个红外光发射模块，固定于旋转壳体内部，发出红外探测光；两个或者多于两个光电测距单元，固定于旋转壳体内部，每个光电测距单元上包括光电传感器，所述光电传感器用于将接收的红外光信号转换为电信号；旋转驱动电机，用于带动旋转壳体匀速旋转；滑环及对应的驱动电路。本申请通过两个或者多于两个传感器的设计，相对于单传感器的光探测与测量雷达，增加了单个测量周期内的测量次数，提高距离测量精度。

技术领域

本申请属于光学探测雷达领域，尤其涉及一种具有两个或者多个传感器的光探测与测量雷达（Light Detection And Ranging，LIDAR）。

背景技术

障碍物规避是目前智能机器人、小型无人机领域研究的重要课题。智能机器人及无人机在行动过程中要实时监测周围环境障碍物，快速且准确地判断出障碍物的位置，然后及时躲避障碍物。为了躲避障碍物，就需要通过测距装置测量机器人或无人机与障碍物之间的距离。

目前市场上已有距离测试方法，主要是基于三角测量原理的激光测距技术。激光按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体后，光束会反射回来；反射回来的光线被检测器检测到以后，利用三角关系，基于发射角度、滤镜的角度及偏移距，传感器到障碍物的距离通过几何关系计算出来。但是，这种方法有明显的盲区。目前消费级的基于三角测量法的激光测距有效距离在6米以内。

替代基于三角测量法的一种方式是通过飞行时间（TOF）方法测量距离。其工作原理为由发光二极管（LED）或激光光源发出探测光，红外探测光经过透镜，发出发散角小及准直的光，该红外探测光被障碍物反射后，由红外接收器接收，通过测量发射和接收红外光的相位差，即可算出距障碍物的距离。其中当使用激光光源时，不需要发射透镜。

然而，在室外的强光下，由于太阳光中含有大量红外光束，在光探测与测量雷达装置工作时，接收器中不仅接收了反射的探测光，而且也接收了经太阳光反射的背景光，导致光探测与测量雷达测量的数值不准确。另外，现有的光学扫描探测装置中，扫描探头以顺时针或者逆时针360度旋转，在旋转的每个角度状态中，对障碍物测量的扫描次数有限，限制了测距的准确度。

发明内容

为了提高红外光探测与测量雷达的距离测量准确度与测量速度，以及减少背景红外光对测量的影响，本申请提供了一种具有两个或者多个传感器的红外光探测与测量雷达，通过两个或者多个传感器结构的设计，相对于单传感器的光探测与测量雷达，增加了单个测量周期内的测量次数，整体上提高了距离测量速度。同时在增加的测量次数基础之上，将传感器中的其中一些传感单元专门用于测量背景光，而在用于测量距离的传感器中，通过将测得的背景光数据去除，减小背景光对距离测量的影响。在可选的实施例中，通过将两个或者多于两个的传感器分别各自分开工作，在功能上互补，从而在整体上提高雷达装置的测距准确度。

本申请为解决其技术问题，是通过以下技术方案来实现的。一种具有两个或者多个传感器的光探测与测量雷达，包括旋转壳体、红外光发射模块、红外光发射透镜、红外光接收透镜、光电测距单元、底座、旋转驱动电机、滑环和对应的驱动电路。其中，红外光发射模块、红外光发射透镜、红外光接收透镜、光电测距单元各自都分别具有两个或者多于两个，在优选的实施例中各自为两个，且都固定于旋转壳体内。红外光发射透镜位于红外光发射模块发出的红外光光路上，红外光接收透镜位于光电测距单元接收的红外光光路上。光电测距单元包括光电传感器及电路组件。滑环位于旋转壳体下部的旋转中心轴处，用于光探测与测量雷达装置旋转壳体和底座之间的供电并传输数据。旋转壳体位于底座上方，在光探测与测量雷达工作状态下，旋转壳体相对于底座发生旋转。驱动电路用于为旋转壳体内的元件供电及控制。