[实用新型]激光雷达和车辆

说明书

本实用新型提供了一种激光雷达，其包括：激光发射模块，其配置为产生出射光；激光扫描模块，用于改变来自激光发射模块的出射光的空间取向并将出射光朝向周围环境引导，激光扫描模块包括：第一扫描子模块，其沿第一方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向；第二扫描子模块，其沿第二方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向，其中，第一扫描子模块包括振镜和第一驱动器，第一驱动器驱动振镜的一部分绕第一轴线振动，第二扫描子模块包括第二驱动器，第二驱动器带动第一扫描子模块围绕第二轴线旋转。本实用新型还提供了一种车辆，其包括如前所述的激光雷达，车辆能够基于来自激光雷达的环境数据进行至少半自主操作。

技术领域

本实用新型涉及一种激光雷达和车辆，其特别地应用于至少以半自主模式操作的机动车辆中，用于获知周围环境中的一个或多个对象的方位和距离信息。

背景技术

机动车辆可以被配置为以自主模式或半自主模式操作，其中，车辆在具有很少或没有驾驶员介入的情况下导航通过环境。所述机动车辆可包括配置为检测关于车辆周围的环境的信息的一个或多个传感器，例如激光雷达。

激光雷达可通过快速且重复地发射激光光束来扫描周围环境，以获取反映周围环境中的一个或多个对象的形貌、位置和运动的“点云”数据。具体地，一个或多个对象的反射表面的距离通过如下方式来确定：激光雷达向周围环境发射激光光束并接收由周围环境中的对象的反射表面所反射的反射光，通过计算激光光束的发射时间点和反射光的返回时间点之间的时间延迟来确定周围环境中的反射表面的距离信息。同时，激光雷达可确定描述激光光束的空间取向的角度信息。将反射表面的距离信息和激光光束的角度信息相结合，可生成包括所扫描的周围环境的点云数据的三维地图。

现有技术提供了多种结构的激光雷达。例如，多线激光雷达采用竖直方向上排布的多个激光器，利用旋转结构旋转多个激光器。多线激光雷达由于结构笨重、成本高昂、耐久性欠佳等问题，其性能难以满足日益增长的需求。另一种固态激光雷达通过采用数量较少的激光器和扫描结构相结合实现激光束在视场空间的扫描，在成本和可调节视场角等方面提供了诸多优势。

现有的固态激光雷达多采用MEMS二维振镜扫描激光。MEMS二维振镜同时围绕第一扫描轴线和第二扫描轴线振动，以将出射光在第一方向和第二方向上进行扫描。但由于MEMS二维振镜的第一扫描轴线和第二扫描轴线均位于振镜结构的平面内，经由二维振镜扫描所产生的点云存在明显的畸变现象。参见图1，点云在第一方向上呈现出从下往上逐渐收窄的形状。实践中，这种点云畸变会导致各种问题。例如，在运用多个固态激光雷达进行视场拼接时，需要对不同激光雷达的点云进行拼接处理，为了覆盖完整的视场，不同的点云之间不得不设置较大的重叠区域(例如沿第一方向的下部)。一方面，点云数据的利用效率被降低，另一方面，还伴随有在点云的重叠区域激光能量密度超出人眼安全范围的风险。

因此，实践中期望提供一种兼顾低成本、小体积、高性能的全新结构的激光雷达。

发明内容

本实用新型旨在至少提供一种兼顾低成本、小体积、高性能的激光雷达。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种激光雷达，其包括：激光发射模块，其配置为产生出射光；激光扫描模块，用于改变来自激光发射模块的出射光的空间取向并将所述出射光朝向周围环境引导，所述激光扫描模块包括：第一扫描子模块，其沿第一方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向；第二扫描子模块，其沿第二方向改变来自激光发射模块的出射光的空间取向，其中，所述第一扫描子模块包括振镜和第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述振镜的一部分绕第一轴线振动，所述第二扫描子模块包括第二驱动器，所述第二驱动器带动所述第一扫描子模块围绕第二轴线旋转。

根据本实用新型的激光雷达提供了分离的第一扫描子模块和第二扫描子模块。与现有技术中二维振镜的结构相比，第一扫描子模块的第一轴线和第二扫描子模块的第二轴线不设置在同一平面内，有效避免了二维振镜所产生的的点云畸变。