[发明专利]一种提高激光雷达角度分辨率的装置与方法

说明书

本发明提供了一种提高激光雷达角度分辨率的装置与方法，包括激光雷达光学模块、激光雷达控制模块、点云数据寄存器和点云数据处理器；激光雷达光学模块中的激光发射系统包括并列设置的多个光源，多个光源的探测光斑在探测平面内间隔分布；或者，激光发射系统包括一个光源，激光扫描系统在该光源下进行多次扫描，相邻两次扫描错开预设角度；激光雷达控制模块基于多个光源或多次扫描时的探测数据形成点云数据；点云数据处理器用于将多个光源或多次扫描的点云数据拼接成单次扫描的点云数据。本发明在不提高探测光源重复频率的前提下，优化了激光雷达的角度分辨率，可有效提升激光雷达的空间目标识别能力。

【技术领域】

本发明涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种提高激光雷达角度分辨率的装置与方法。

【背景技术】

目前，激光雷达的主流技术是脉冲式探测激光雷达，即通过发射脉冲的方式探测目标的空间位置信息，此种技术方式的特点就是探测光源的重复频率决定了空间探测的角度分辨率。以二维平面扫描激光雷达为例，在有效的激光探测角度范围之内，光源重复频率越高，则可以将更多的脉冲信号平均分到更小的角度位置上，获取更为精细的空间目标信息。

如果要提高目标的空间探测角度分辨率，传统方法主要是通过增加光源的重复频率，可以将更多的探测脉冲发送至更加精细的角度上，则该激光雷达具有更加精细的角度分辨率，可以分辨更为精细的空间目标信息。但这种方法存在很大的局限，例如，更高的重复频率需要更加快速的控制电路；而且，当光源的重复频率增加到一定值之后，脉冲光信号的稳定度会变差，峰值功率会存在一定的衰减，激光雷达的探测效果会受到极大的限制；另外，更高的光源重复频率，光源也会更加发热，光源的长期使用寿命也受到影响。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种提高激光雷达角度分辨率的装置与方法，其目的在于在不增加探测光源重复频率的前提下优化激光雷达的角度分辨率，有效提升激光雷达的空间目标识别能力，由此解决传统激光雷达中通过提高探测光源的重复频率来提高角度分辨率时，影响激光雷达的探测效果以及光源使用寿命等的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高激光雷达角度分辨率的装置，包括顺次连接设置的激光雷达光学模块1、激光雷达控制模块2、点云数据寄存器3和点云数据处理器4；

所述激光雷达光学模块1包括激光发射系统、激光扫描系统和激光接收系统，分别用于实现探测光信号的发射、扫描和接收；其中，所述激光发射系统包括并列设置的多个光源，此时所述激光扫描系统进行单次扫描，所述多个光源的探测光斑在探测平面内间隔分布；或者，所述激光发射系统包括一个光源，此时所述激光扫描系统在该光源下进行多次扫描，且相邻两次扫描彼此错开预设角度；

所述激光雷达控制模块2用于控制激光雷达的工作状态和参数设置，并基于多个光源或多次扫描时的探测角度和探测距离形成点云数据；所述点云数据寄存器3用于缓存多个光源或多次扫描的点云数据；所述点云数据处理器4用于将多个光源或多次扫描的点云数据进行拼接，变换成单次扫描的点云数据。

优选地，当设置多个光源时，所述多个光源的探测波长相同，且所述多个光源轮流发出探测光信号；或者，所述多个光源的探测波长不同，且所述多个光源同时发出探测光信号。

优选地，当设置两个光源时，所述激光雷达光学模块1包括第一发射光源6、第二发射光源7、发射透镜系统8、接收透镜系统12、滤光片、第一接收探测器9和第二接收探测器10；

其中，所述第一发射光源6和第二发射光源7并列放置在所述发射透镜系统8的前焦面上，发射的两个探测光信号分别经过所述发射透镜系统8 准直后成一定探测角度往远处传输，两个探测光信号经目标反射回来之后由所述接收透镜系统12接收，再经所述滤光片之后分别被所述第一接收探测器9和所述第二接收探测器10接收。