[发明专利]自适应调整扫描角度的激光扫描探测装置及方法

说明书

本发明公开了一种自适应调整扫描角度的激光扫描探测装置及方法，包括角度调整装置、激光扫描探测装置、主控模块和外壳组件。在激光扫描目标过程中，将回波信号传输给主控模块计算出旋转电机轴线和目标运动方向在垂直投影下的夹角，通过最佳角度模型求解步进电机的最小脉冲数，控制角度调整装置改变旋转电机轴线方向，使得旋转电机轴线与目标运动方向垂直投影平行，从而改变探测装置的激光线扫描方向，以获得更精确稳定的目标特征。本发明解决了传统激光扫描探测装置固定扫描角度和存在障碍盲区的问题，提高了目标探测的识别率和探测效率。

技术领域

本发明属于激光探测领域，具体涉及一种自适应调整扫描角度的激光扫描探测装置及方法。

背景技术

激光扫描探测装置是一种可以精确、快速获取目标三维空间信息的主动探测成像系统，由于激光具有的高相干性、方向性、单色性等优点，激光扫描探测装置能够实现远距离、高精度的快速测距功能。激光扫描探测装置主要由发射系统、接收系统、信息处理系统等部分组成，其基本工作原理是通过激光发射器发射激光束探测目标，然后由激光接收器收集被目标反射的光信号，经光电转换、信号放大和处理，通过激光测距技术可以取得目标距离、方位、高度、速度、姿态等信息，信息处理系统对这些信息进行处理，从而对目标进行探测、识别和跟踪。

将单点激光测距功能的激光探测装置通过扫描或多元阵列探测的形式扩展到二维，可构建具有成像能力的激光雷达。激光成像雷达可用于探测和跟踪目标，获得目标方位及速度信息等。激光成像雷达通过弹体同轴的直流电机周期性旋转完成一维的扫描过程，通过弹体与目标的相对飞行完成另一维的扫描，从而获得目标的二维图像。相比于普通雷达，激光成像雷达具有更高的分辨率及更远的探测距离，除了在机器人、无人驾驶等热门领域的应用，在军事、海洋探测、航空航天、工业等领域应用也较为广泛，激光成像雷达通过对发射激光束来探测目标的位置，对飞机、潜艇、水雷等目标进行探测，识别和跟踪。

郑震在《基于DHGF算法的激光线扫描成像引信目标识别方法》一文中，采用激光线扫描方式完成激光探测成像，根据目标数据序列建立目标识别模型。但由于激光收发频率和旋转速度比例保持不变，这样在探测装置工作时，激光束每次都会射在相同角度的点上，接收的也都是同一角度位置的反馈信息，即在旋转扫描时只能扫描到固定角度点的目标数据信息，其他的角度点的信息则无法获取，而且对存在障碍物的目标环境，运用传统激光扫描装置可能无法获得同一扫描方向上的目标轮廓信息。为了获取更精确的目标特征，需要改变激光扫描目标时扫描线的角度，获取新的扫描角度点上的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应调整扫描角度的激光扫描探测装置及方法，解决了传统激光扫描探测装置固定角度扫描和存在障碍盲区问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种自适应调整扫描角度的激光扫描探测装置，包括角度调整装置、激光扫描探测装置、主控模块和外壳组件，角度调整装置、激光扫描探测装置、主控模块均设置在外壳组件内，角度调整装置和激光扫描探测装置分别与主控模块连接，通过主控模块控制角度调整装置实现旋转电机轴线的角度调整功能，控制激光扫描探测装置实现目标探测与识别功能。

一种自适应调整扫描角度的激光扫描探测方法，调整扫描角度步骤如下：

步骤1、探测装置开机上电，主控模块向旋转电机、激光发射器和激光接收器发送启动信号，激光发射器持续发射脉冲激光，旋转电机带动发射棱镜和接收棱镜旋转周视扫描目标，激光接收器将获取的回波信号传输给主控模块；

步骤2、主控模块根据回波信号解算旋转电机轴线和目标运动方向在垂直投影上的夹角θ；

步骤3、主控模块根据旋转电机轴线和目标运动方向在垂直投影上的夹角θ，运用最佳角度模型求解第一步进电机和第二步进电机的最小脉冲数k₁和k₂；