[实用新型]一种基于光飞行时间的大视场面阵探测雷达

说明书

本实用新型公开了一种基于光飞行时间的大视场面阵探测雷达，包括照明模块、传感模块和控制模块；控制模块分别与照明模块和传感模块连接：照明模块按预设辐射角度向外发射光线；传感模块按预设探测角度接收反射光线信号；传感模块将反射光线信号输入到控制模块；控制模块用于控制照明模块和传感模块的驱动，以及处理反射光线信号。本实用新型以辐射光源照射不同空间范围，光源辐射角度相互弥补，实现均匀照明，通过利用多颗光飞行时间传感芯片串联，多颗深度传感芯片同时感知场景，感知速度明显高于扫描式激光雷达，避免了机械扫描式探测器对震动的敏感和扫描时间的浪费；解决了单传感器系统镜头探测角度的限制，以及多线激光雷达探测速度的限制。

技术领域

本实用新型涉及面阵探测雷达技术领域，特别是一种基于多个光飞行时间的深度传感芯片构成的大视场面阵探测雷达。

背景技术

近年来，激光雷达越来越多的应用于大气风场监测、三维视觉成像、成像制导和目标跟踪等领域。激光雷达因为具有高精度、高分辨率的优势，在无人驾驶技术出现之后，更是直接驱动一批公司进行各种各样的激光雷达研发和生产。然而目前普遍存在激光雷达技术落地成本高昂，反馈帧率较低，导致部分应用都还处于实验室阶段。由于运行速度和所处场景与室外无人驾驶汽车不同，室内移动机器人通常需要较高帧率和较近探测距离的激光雷达。因为多线激光雷达的成本原因，目前大多数室内移动机器人采用单线激光雷达用于定位、导航、避障等等，但是由于天然的缺陷，单线激光雷达无法构建完备的深度场景。

光飞行时间法(TOF)深度相机是通过测量光从发出到经过物体反射回相机的时间来测量物体到相机的间距。TOF相机采用最直接的测量手段进行深度成像，以最小的计算资源获得较佳的深度信息，以较高的帧率实现深度场景的构建，但是TOF深度相机因为视场限制和多相机之间的相互干扰无法替代激光雷达。TOF深度相机按照其基本原理，和激光雷达一样，也可分为脉冲TOF(P_TOF)和连续波调制TOF(CVM_TOF)。P_TOF发射光脉冲(一般为不可见光)到被观测物体上，然后接收从物体反射回来的光脉冲，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来计算被测物体离相机的距离；CVM_TOF首先发出一束调制的连续光，通过测量光返回和传输的相位差进行，反推光飞行时间进行测距的。

解决TOF深度相机视场限制和多相机干扰对于室内移动机器人，无论是落地成本还是响应速度都具有重大意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种基于光飞行时间的大视场面阵探测雷达；本实用新型通过利用多个光飞行时间传感芯片串联，并合理安排传感器之间的布局，实现角度更大、分辨率更高的空间探测和测量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型提供的基于光飞行时间的大视场面阵探测雷达，包括相互连接的照明模块、传感模块和控制模块，所述控制模块用于通过时钟同步信号控制照明模块和传感模块的工作，以及采集传输数据；

所述照明模块按照预设辐射角度向外发射调制光线；所述传感模块按照预设探测角度接收来自物体的反射调制光线信号；所述传感模块将反射调制光线信号输入到控制模块。

进一步，所述传感模块包括若干传感芯片、芯片安装面和传感器驱动模块；所述芯片安装面包括若干芯片固定面，所述芯片固定面分别按照预设探测角度构建成芯片安装面，所述传感芯片分别设置于芯片固定面上，所述传感芯片与传感器驱动模块连接，所述传感器驱动模块将传感芯片的数据统一发送给控制模块。

进一步，所述照明模块包括若干发光源、光源安装面和照明驱动模块；所述光源安装面包括若干光源固定面，所述光源固定面分别按照预设辐射角度构建成光源安装面，所述发光源分别置于光源固定面上，所述发光源由照明驱动模块进行驱动，所述照明驱动模块的驱动时钟信号由传感模块产生，所述照明驱动模块同时采集照明模块的温度数据。

进一步，所述照明驱动模块的驱动时钟信号由传感模块中的预设传感芯片产生。