[发明专利]一种多线激光雷达扫描时序控制方法

说明书

本发明提出一种多线激光雷达扫描时序控制方法，多线激光雷达以FPGA作为主控模块，主控模块内部包含电机控制单元、时序控制单元、触发控制单元和采集控制单元；其中电机控制单元与电机驱动单元、电机以及增量编码器组成电机的旋转控制模块；触发控制单元、采集控制单元和多通道激光驱动探测单元组成多通道激光测距模块；增量编码器将输出的脉冲信号发送给FPGA，FPGA依据设定的采样频率对脉冲信号进行分频或倍频得到与采样频率一致的有效控制信号；然后将有效控制信号变换后形成触发信号，用于控制多通道激光驱动探测单元进行激光测距；FPGA在控制多通道激光驱动探测单元进行激光测距的同时，增量编码器记录当前的方位角，由此确保测角、测距的同步性。

技术领域

本发明涉及一种时序控制方法，具体涉及一种多线激光雷达扫描时序控制方法。

背景技术

多线激光雷达是一种主动旋转式的全圆周敏感的导航避障设备，其基本工作原理为在某一时序的控制下，每旋转一固定角度(设定角度值)进行一次距离测试，由此全圆周旋转时均匀的以某一角度间隔进行测量。

目前，市面上的多线激光雷达主要有16线和32线，在主控时序下按照一定的速度匀速转动，以某一固定时间间隔固定时刻进行测量，均匀实现360度全圆周的测量。其主控时序一般采用如下技术产生：

FPGA主动产生时序，即该时序完全通过FPGA产生，产生后经过分频或者倍频后为多线激光雷达提供控制时序、测量触发、位置牵引和旋转控制。该方法使用简单，完全由FPGA输出，不需要进行过多的干预即可正常工作；但是在实际操作时虽然是采用主动控制产生时序，该时序需要与多线激光雷达的测角元件保持一致，但由于测角元件采样率较低，很难实现完全的同步，故而易产生测量点位的方位角度误差，无法实现360度圆周内均匀测试。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种多线激光雷达扫描时序控制方法，基于测角元件(即编码器)输出的位置脉冲信息作为主控时序，实现多线激光雷达的扫描时序控制，能够有效的保证旋转位置、测量位置和测量时刻之间的一致性，即保证测角、测距的同步性。

多线激光雷达以FPGA作为主控模块，所述主控模块内部包含电机控制单元、时序控制单元、触发控制单元和采集控制单元；其中所述电机控制单元与电机驱动单元、电机以及增量编码器组成电机的旋转控制模块；所述触发控制单元、采集控制单元和多通道激光驱动探测单元组成多通道激光测距模块；所述的多线激光雷达扫描时序控制方法为：

所述增量编码器将输出的脉冲信号发送给FPGA，所述FPGA依据设定的采样频率对所述脉冲信号进行分频或倍频得到与所述采样频率一致的有效控制信号；然后所述FPGA将所述有效控制信号变换后形成触发信号，用于控制所述多通道激光驱动探测单元进行激光测距；所述FPGA在控制所述多通道激光驱动探测单元进行激光测距的同时，所述增量编码器记录当前的方位角。

作为本发明的一种优选方式：所述FPGA将所述有效控制信号的每个上升沿作为一个触发点，形成触发信号的上升沿；然后控制所述多通道激光驱动探测单元在所述触发信号的每个上升沿进行测距。

作为本发明的一种优选方式：所述多通道激光驱动探测单元的每个通道对应一个俯仰角，所述FPGA在控制所述多通道激光驱动探测单元进行激光测距的同时，结合所述增量编码器记录的当前方位角以及该通道对应的俯仰角，形成有效的三维测量数据。

作为本发明的一种优选方式：所述多线激光雷达采用4000线的增量编码器，每圈输出4000个脉冲；设单线采样频率为20KHz；

当所述多线激光雷达转速为5转/秒时，所述增量编码器输出的脉冲信号的频率为20KHz，所述FPGA对该脉冲信号进行0分频，获取20KHz的有效控制信号；

当多线激光雷达设置转速为10转/秒时，所述增量编码器输出的脉冲信号的频率为40KHz，所述FPGA对该脉冲信号进行2分频，获取20KHz的有效控制信号；