CN212301861U - 多线激光雷达装置 - Google Patents

Abstract

多线激光雷达装置包括旋转组件、发射组件以及接收组件。该旋转组件包括底座、旋转平台以及驱动机构。该旋转平台被可旋转地安装于该底座。该驱动机构被设置以驱动该旋转平台相对于该底座围绕旋转轴转动。该发射组件被设置于该旋转平台，用于在该旋转平台的带动下绕着该旋转轴旋转，其中该发射组件包括至少一用于发射一激光光束的激光发射器和分光器。该分光器用于对该激光光束进行分光处理，以产生一组激光分光束。该接收组件被设置于该旋转平台，用于在该旋转平台的带动下绕着该旋转轴旋转，其中该接收组件包括一组激光接收器，其中该激光接收器与该激光分光束一一对应，用于接收被反射或散射回的激光回波。

Description

多线激光雷达装置

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，特别是涉及一多线激光雷达装置。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束的方式来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射激光光束(即发射信号)，然后将接收到从目标反射或散射回来的激光回波(即回波信号)与发射信号进行比较，并做适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态甚至形状等参数。

目前，车载辅助系统或无人自主驾驶车辆需要随时感知车辆周围的环境，以获得道路、车辆姿态和其他障碍物的信息，用来指导和控制车辆的转向和速度。而车载辅助系统或无人驾驶车辆通常采用多线激光雷达来探测车辆周围环境，使得该类型的激光雷达在无人驾驶车辆上具有十分重要的作用。顾名思义，多线激光雷达就是通过多个激光发射器在垂直方向上的分布，通过电机的旋转形成多条激光线束的扫描；与此同时，通过与激光发射器一一对应的激光接收器接收被反射或散射回来的回波线束，以便实现相关信息的探测目的。理论上讲，该多线激光雷达的线束越多、越密，对周围环境描述就更加充分，这样还可以降低算法的要求。

然而，由于现有的多线激光雷达的线束数量取决于激光发射器的数量(即每个激光发射器产生一条激光线束)，因此该多线激光雷达的线束越多，所需的激光发射器和激光接收器的数量就越多，进而该多线激光雷达的成本就越高。另外，该多线激光雷达的每激光接收器要与相应的激光发射器通过复杂的光路调校进行精确对准，这就对每个激光接收器在PCB板上的贴附精度要求较高，导致该多线激光雷达的成本进一步增大。

此外，现有的多线激光雷达一般被安装在车顶，用于360°远距离扫描。但正是由于这种激光雷达的安装位置较高，并且车辆本身也会对激光雷达的探测方向产生限制，因此在车辆的四周必然会存在一定的盲区，将会给安全驾驶带来巨大的隐患。

实用新型内容

本实用新型的一目的在于提供一多线激光雷达装置，其能够节约激光雷达的成本。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达系统能够通过较少数量的激光发射器来产生较多数量的激光线束，有助于降低所述多线激光雷达系统的成本。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达系统采用分束器分束技术，摆脱激光发射器与激光光束之间一一对应的限制，有助于减少所需使用的激光发射器的数量。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达系统能够提供较大的视场角，以实现安装侧的全角度覆盖探测，有助于弥补位于车顶的多线激光雷达所存在的盲区。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达系统易于缩小视场角，以实现高密度的定向探测。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达系统能够增加激光光束的能量，以提升所述多线激光雷达系统的探测距离。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达系统能够使用阵列排布的激光接收器，可以不必考虑单个激光接收器的贴附精度，有助于简化系统光路的调校过程。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达装置的球形外罩能够过滤除了目标波段之外的其他光，有助于抑制环境光的干扰。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达装置的激光接收组件能够进一步过滤目标波段之外的光，以便进一步抑制环境光的干扰。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，在本实用新型的一实施例中，所述多线激光雷达装置适于被安装于车身侧面，以扫除车身侧面存在的盲区。

本实用新型的另一目的在于提供一多线激光雷达装置，其中，为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一解决方案，不只提供一简单的多线激光雷达装置，同时还增加了所述多线激光雷达装置的实用性和可靠性。

为了实现上述至少一实用新型目的或其他目的和优点，本实用新型提供了一多线激光雷达系统，包括：

一旋转单元，其中所述旋转单元具有一旋转轴；

一发射单元，其中所述发射单元被设置于所述旋转单元，用于在所述旋转单元的驱动下绕着所述旋转轴旋转，其中所述发射单元包括：

至少一激光发射模块，用于发射一激光光束；和

一分光模块，其中所述分光模块被设置于所述激光发射模块的发射路径，用于对所述激光光束进行分光处理，以产生一组激光分光束；以及

一接收单元，其中所述接收单元被设置于所述旋转单元，用于在所述旋转单元的驱动下绕着所述旋转轴旋转，其中所述接收单元包括：

一组激光接收模块，其中所述激光接收模块与所述激光分光束一一对应，用于接收被反射或散射回的激光回波。

在本实用新型的一些实施例中，所述激光发射模块的数量少于所述激光接收模块的数量。

在本实用新型的一些实施例中，所述发射单元还包括一发射透镜模块，其中所述发射透镜模块被设置于所述激光发射模块和所述分光模块之间，用于处理经由所述激光发射模块发射的所述激光光束，以形成一激光合光束，其中所述分光模块用于将所述激光合光束分光成具有预定数量的所述激光分光束。

在本实用新型的一些实施例中，所述发射透镜模块为一准直透镜组，用于准直所述激光光束，以得到由多个分光束汇集成的所述激光合光束；其中所述分光模块为一达曼光栅，用于将所述激光合光束衍射成多个所述激光分光束。

在本实用新型的一些实施例中，所述发射透镜模块为一整形透镜组，用于整形所述激光光束，以得到具有线性结构的所述激光合光束；其中所述分光模块为一阵列透镜组，用于将所述激光合光束准直成多个独立的所述激光分光束。

在本实用新型的一些实施例中，所述接收单元进一步包括一接收透镜模块，其中所述接收透镜模块被对应地设置于所述激光接收模块的接收路径，用于对所述激光回波进行聚焦处理，以将每所述激光回波聚焦至相应的所述激光接收模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述接收单元进一步包括一光转向模块，其中所述光转向模块被对应地设置于所述激光接收模块和所述接收透镜模块之间，用于改变所述激光回波的传播方向，以使穿过所述接收透镜模块的所述激光回波被转向地传播至所述激光接收模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述光转向模块为一反射镜，用于将穿过所述接收透镜模块的所述激光回波反射至所述激光接收模块。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提供了一多线激光雷达装置，包括：

一旋转组件，其中所述旋转组件具有一旋转轴，并且所述旋转组件包括：

一底座；

一旋转平台，其中所述旋转平台被可旋转地安装于所述底座；以及

一驱动机构，其中所述驱动机构被设置以驱动所述旋转平台相对于所述底座围绕所述旋转轴转动；

一发射组件，其中所述发射组件被设置于所述旋转平台，用于在所述旋转平台的带动下绕着所述旋转轴旋转，其中所述发射组件包括：

至少一激光发射器，用于发射一激光光束；和

一分光器，其中所述分光器被设置于所述激光发射器的发射路径，用于对所述激光光束进行分光处理，以产生一组激光分光束；以及

一接收组件，其中所述接收组件被设置于所述旋转平台，用于在所述旋转平台的带动下绕着所述旋转轴旋转，其中所述接收组件包括：

一组激光接收器，其中所述激光接收器与所述激光分光束一一对应，用于接收被反射或散射回的激光回波。

在本实用新型的一些实施例中，所述发射组件的所述激光发射器的发射路径与所述旋转组件的所述旋转轴之间的夹角为锐角。

在本实用新型的一些实施例中，经由所述分光器分光形成的所述激光分光束分布在与所述旋转轴呈90°夹角的区域内。

在本实用新型的一些实施例中，所述发射组件还包括一发射透镜组，其中所述发射透镜组被设置于所述激光发射器和所述分光器之间，用于处理经由所述激光发射器发射的所述激光光束，以形成一激光合光束，其中所述分光器用于将所述激光合光束分光成具有预定数量的所述激光分光束。

在本实用新型的一些实施例中，所述发射透镜组为准直透镜组或整形透镜组。

在本实用新型的一些实施例中，所述分光器为达曼光栅或阵列透镜组。

在本实用新型的一些实施例中，所述接收组件还包括一接收透镜组，其中所述接收透镜组被对应地设置于所述激光接收器的接收路径，用于对所述激光回波进行聚焦处理，以将每所述激光回波聚焦至相应的所述激光接收器。

在本实用新型的一些实施例中，所述接收组件进一步包括一光转向元件，其中所述光转向元件被对应地设置于所述激光接收器和所述接收透镜组之间，用于改变所述激光回波的传播方向，以使穿过所述接收透镜组的所述激光回波被转向地传播至所述激光接收器。

在本实用新型的一些实施例中，所述光转向元件为反射镜或棱镜。

在本实用新型的一些实施例中，所述的多线激光雷达装置，进一步包括一顶盖组件，其中所述顶盖组件被对应地设置于所述旋转组件的所述底座，以在所述顶盖组件和所述底座之间形成一容纳空间，用于容纳并保护所述发射组件和所述接收组件。

在本实用新型的一些实施例中，所述顶盖组件包括一半球形视窗，其中所述半球形视窗被设置以处于所述激光发射器的发射路径和所述激光接收器的接收路径，使得所述激光光束和所述激光回波能够穿过所述半球形视窗。

在本实用新型的一些实施例中，所述半球形视窗由滤光材料制成，用于过滤目标波段以外的光线。

在本实用新型的一些实施例中，所述顶盖组件进一步包括一密封圈，其中所述密封圈被设置于所述半球形视窗和所述底座的连接处，以使所述容纳空间作为一密封空间。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提供了一多线激光雷达系统的探测方法，包括步骤：

藉由至少一激光发射模块，发射一激光光束；

藉由一分光模块，分光处理所述激光光束，以产生一组激光分光束；以及

藉由一组激光接收模块，在所述激光分光束被目标反射或散射回以形成激光回波后，接收所述激光回波，以通过比较处理所述激光回波和所述激光光束，获得在某一方向上的探测信息，其中所述激光接收模块与所述激光分光束一一对应。

在本实用新型的一些实施例中，所述的多线激光雷达系统的探测方法，进一步包括步骤：

同步旋转所述激光发射模块、所述分光模块以及所述激光接收模块，以使每所述激光分光束旋转地扫描，获得在不同方向上的探测信息。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本实用新型的一实施例的一多线激光雷达系统的系统示意图。

图2示出了根据本实用新型的上述实施例的所述多线激光雷达系统的原理示意图。

图3示出了根据本实用新型的上述实施例的所述多线激光雷达系统的发射单元的光路示意图。

图3A示出了根据本实用新型的上述实施例的所述发射单元的第一变形实施方式。

图3B示出了根据本实用新型的上述实施例的所述发射单元的第二变形实施方式。

图4示出了根据本实用新型的上述实施例的所述多线激光雷达系统的接收单元的光路示意图。

图5是根据本实用新型的一实施例的一多线激光雷达装置的立体示意图。

图6示出了根据本实用新型的上述实施例的所述多线激光雷达装置的剖视示意图。

图7是根据本实用新型的一实施例的一多线激光雷达系统的探测示意图。

图8是根据本实用新型的一实施例的一多线激光雷达系统的探测方法的流程示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本实用新型的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连结。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

示意性系统

参考说明书附图之图1至图4所示，根据本实用新型的一实施例的多线激光雷达系统被阐明。具体地，如图1和图2所示，所述多线激光雷达系统10包括一旋转单元11、一发射单元12以及一接收单元13，其中所述旋转单元11具有一旋转轴，并且所述发射单元12和所述接收单元13被设置于所述旋转单元11，其中所述发射单元12和所述接收单元13用于在所述旋转单元11的驱动下绕着所述旋转轴旋转。

更具体地，如图2和图3所示，所述发射单元12包括至少一激光发射模块121和一分光模块122，其中每所述激光发射模块121用于发射一激光光束，其中所述分光模块122被对应地设置于所述激光发射模块121的发射路径，用于对所述激光光束进行分光处理，以产生一组激光分光束。所述接收单元13包括一组激光接收模块131，其中所述激光接收模块131与所述激光分光束一一对应，用于接收被反射或散射回的激光回波。可以理解的是，当所述激光分光束传播至目标物时，所述目标物将反射或散射所述激光分光束，以使相应的所述激光接收模块131接收到被反射或散射回的所述激光回波，也就是说，每所述激光回波与相应的所述激光分光束一一对应，并且所述激光接收模块131与所述激光回波一一对应，使得所述激光接收模块131与所述激光分光束一一对应。

值得注意的是，正是由于所述多线激光雷达系统10的所述分光模块122能够将一条所述激光光束分成多条所述激光分光束，使得所述多线激光雷达系统10能够摆脱现有的多线激光雷达系统中激光发射器与激光接收器之间必须一一对应的限制，因此所述多线激光雷达系统10能够在保持扫描线束(即激光分光束)的数量不变或增多的情况下，减少所需使用的激光发射器(即所述激光发射模块121)的数量，有助于降低所述多线激光雷达系统10的成本。换言之，本实用新型的所述多线激光雷达系统10使用较少的所述激光发射模块121(即所述激光发射模块121的数量少于所述激光接收模块131的数量)，甚至仅使用一个所述激光发射模块121，就能够实现所述多线激光雷达系统10的多线扫描探测。此外，所述多线激光雷达系统10的所述接收单元13也可以采用阵列排布的激光接收模块131，而不必考虑单个所述激光接收模块131的贴附精度，有助于简化光学调校的工艺，降低调校成本。

优选地，所述激光发射模块121的数量少于所述激光接收模块131的数量。例如，如图3所示，所述多线激光雷达系统10的所述发射单元12中所述激光发射模块121的数量为一个，而所述分光模块122能够将一条激光光束分光成十六条激光分光束，并且所述激光接收模块131的数量为十六个，使得所述多线激光雷达系统10能够进行十六线扫描探测。

进一步地，如图1和2所示，所述多线激光雷达系统10的所述发射单元12还包括一发射透镜模块123，其中所述发射透镜模块123被设置于所述激光发射模块121和所述分光模块122之间，用于处理经由所述激光发射模块121发射的所述激光光束，以形成一激光合光束，并使所述激光合光束传播至所述分光模块122；其中所述分光模块122用于分光处理所述激光合光束，以产生具有预定数量的所述激光分光束。

优选地，所述分光模块122可以但不限于用于通过衍射或准直等方式将一个所述激光合光束分成多个所述激光分光束。相应地，所述发射透镜模块123可以但不限于对所述激光光束进行准直或整形处理，使得所述激光合光束能够满足所述分光模块122的分光需求。

示例性地，如图3所示，所述发射单元12的所述分光模块122可以但不限于被实施为一达曼光栅1221，以通过所述达曼光栅1221的衍射将一个所述激光合光束分成多个所述激光分光束。相应地，所述发射透镜模块123可以但不限于被实施为一准直透镜组1231，其中所述准直透镜1231能够对所述激光光束进行准直，以得到由多个分光束汇集成的所述激光合光束，以便被所述达曼光栅1221衍射成多个所述激光分光束。

值得一提的是，如图3A所示，在本实用新型的所述发射单元12的第一变形实施方式中，所述分光模块122也可以但不限于被实施为一阵列透镜组1222，以通过所述阵列透镜组1222的准直将一个所述激光合光束分成多个所述激光分光束。相应地，所述发射透镜模块123可以但不限于被实施为一整形透镜1232，其中所述整形透镜组1231能够对所述激光光束进行整形，以得到具有线性结构的所述激光合光束(即激光线)，以便被所述阵列透镜组1222准直成多个独立的所述激光分光束，从而实现对所述激光光束的分光处理。

值得注意的是，虽然如图3和图3A所示的所述发射单元12仅包括一个所述激光发射模块121，但为了增强所述多线激光雷达系统10的探测能力(即增强所述激光分光束的光强)，本实用新型的所述发射单元12还可以包括两个或两个以上的所述激光发射模块121，其中所有的所述激光发射模块121被密集地排布以形成一个光功率更强的激光发射模块。

示例性地，如图3B所示，在本实用新型的所述发射单元12的第二变形实施方式中，所述发射单元12包括三个所述激光发射模块121，其中所有的所述激光发射模块121被密集地排布，并且所有的所述激光发射模块121发射三个所述激光光束；所述发射透镜模块123用于将三个所述激光光束合并成一个所述激光合光束，并使所述激光合光束传播至所述分光模块122，以通过所述分光模块122将一条激光光束分光成十六条激光分光束。可以理解的是，相对于包括单个所述激光发射模块121的所述发射单元12，包括三个所述激光发射模块121的所述发射单元12的激光发射功率更大，以满足更大探测能力的需求。例如，每个所述激光发射模块121的发射功率为120W，则包括单个激光发射模块121的所述发射单元12的总发射功率为120W，相应地每所述激光分光束的光功率约为7.5W(每所述激光分光束的光功率基本上等于所述发射单元12的总发射功率与所述激光分光束的数量之间的比值)；但这个变形实施方式中所述发射单元12的总发射功率为360W，相应地每所述激光分光束的光功率约为22.5W，足足增大三倍。

在根据本实用新型的上述实施例中，如图1和图2所示，所述多线激光雷达系统10的所述接收单元13还包括一接收透镜模块132，其中所述接收透镜模块132被对应地设置于所述激光接收模块131的接收路径，用于处理被反射或散射回的所述激光回波，并使所述激光回波传播至相应的所述激光接收模块131。换言之，所述接收单元13的所述接收透镜模块132用于对所述激光回波进行聚焦/准直处理，以将每所述激光回波聚焦至相应的所述激光接收模块132。

值得注意的是，由于所述接收单元13的所述接收透镜模块132的后焦焦距通常较大，而所述激光接收模块131又需位于相应的所述接收透镜模块132的后焦上，因此所述激光接收模块131和所述接收透镜模块132之间的直线距离等于所述接收透镜模块132的后焦距离，导致所述多线激光雷达系统10的空间利用率较低、体积较大。

为了解决上述问题，如图1和图2所示，本实用新型的所述多线激光雷达系统10的所述接收单元13进一步包括一光转向模块133，其中所述光转向模块133被对应地设置于所述激光接收模块131和所述接收透镜模块132之间，用于改变所述激光回波的传播方向，以使穿过所述接收透镜模块132的所述激光回波能够被转向地传播至所述激光接收模块131。这样在保证所述接收透镜模块132的后焦焦距不变的情况下，所述激光接收模块131和所述接收透镜模块132之间的直线距离得以缩短，便于合理地布置所述多线激光雷达系统10中各接收部件的位置，进而缩小所述多线激光雷达系统10的体积。当然，在本实用新型的其他示例中，在所述激光发射模块121和所述分光模块122之间也可以设置一个光转向模块，以缩短所述激光发射模块121和所述分光模块122之间的直线距离，进一步缩小所述多线激光雷达系统10的体积。

优选地，所述接收单元13的所述光转向模块133可以但不限于用于通过反射或折射的方式改变所述激光回波的传播方向，以将穿过所述接收透镜模块132的所述激光回波转向地传播至所述激光接收模块131。示例性地，如图4所示，所述光转向模块133可以但不限于被实施为反射镜1331，以通过所述反射镜1331的反射将穿过所述接收透镜模块132的所述激光回波转向地传播至所述激光接收模块131，也就是说，所述反射镜1331用于将穿过所述接收透镜模块132的所述激光回波反射至所述激光接收模块131。当然，在本实用新型的其他示例中，所述光转向模块133也可以被实施为棱镜，以通过所述棱镜的折射或全反射将穿过所述接收透镜模块132的所述激光回波转向地传播至所述激光接收模块131。

值得一提的是，如图1所示，根据本实用新型的上述实施例，所述多线激光雷达系统10的所述旋转单元11包括一底座模块111、一驱动模块112以及一平台模块113，其中所述底座模块111适于固定地安装于诸如车辆等其他物体上，而所述发射单元12和所述接收单元13适于被固定地安装于所述平台模块113，其中所述驱动模块112被设置于所述底座模块111和所述平台模块113之间，用于驱动所述平台模块113相对于所述底座模块111旋转，以通过所述平台模块113带动所述发射单元12和所述接收单元13围绕所述旋转轴旋转。换言之，所述平台模块113被可旋转地设置于所述底座模块111，以在所述驱动模块112驱动下，所述平台模块113相对于所述底座模块111且围绕所述旋转轴旋转，进而带动所述发射单元12和所述接收单元13绕着所述旋转轴旋转，从而实现所述多线激光雷达系统10的360°扫描探测。可以理解的是，所述驱动模块112可以但不限于被实施为一电动马达，以通过所述电动马达驱动所述平台模块113围绕所述旋转轴进行旋转。

此外，如图1所示，所述多线激光雷达系统10进一步包括一辅助单元14，用于辅助所述旋转单元11、所述发射单元12以及所述接收单元13的工作，以使所述多线激光雷达系统10能够执行扫描探测作业。具体地，如图1所示，所述辅助单元14可以包括一电源模块141、一传输模块142以及一控制模块143，其中所述电源模块141用于为所述旋转单元11、所述发射单元12以及所述接收单元13提供电能；其中所述传输模块142用于在所述控制模块143与所述旋转单元11、所述发射单元12以及所述接收单元13之间传输数据；其中所述控制模块143用于控制所述旋转单元11、所述发射单元12以及所述接收单元13工作。

值得注意的是，所述电源模块141可以但不限于被实施为无线充电模块，以便为所述旋转单元11、所述发射单元12以及所述接收单元13无线地供电。所述控制模块143可以但不限于包括一被设置于所述底座模块111的电源主板和一被设置于所述平台模块113的控制主板，其中所述控制主板适于与所述发射单元12和所述接收单元13可通信地连接，所述电源主板适于与所述旋转单元11和外部设备可通信地连接；其中所述传输模块142用于在所述电源主板和所述控制主板之间传输数据。例如，所述传输模块142可以但不限于被实施为滑环，以通过有线方式在所述电源主板和所述控制主板之间双向地传输数据。当然，在本实用新型的其他示例中，所述传输模块142还可以被实施为光通信组件，以通过无线方式在所述电源主板和所述控制主板之间双向地传输数据。

更进一步地，如图1所示，所述多线激光雷达系统10的所述辅助单元14还可以包括一角度编码模块144，用于获得所述平台模块113的旋转角度数据。例如，所述角度编码模块144可以但不限于被实施为一光编码器组件，包括一光编码器码盘和一光编码器芯片，其中所述光编码器码盘呈环形结构，并以所述旋转轴线为轴被同轴地设置于所述底座模块111，其中所述光编码器芯片被对应地安装于所述平台模块113，其中当所述平台模块113绕着所述旋转轴线转动时，所述光编码器芯片被带动以沿着所述光编码器码盘进行360度扫描，以获得所述平台模块113的旋转角度数据。

示意性装置

参考说明书附图之图5至图7所示，根据本实用新型的一实施例的一多线激光雷达装置被阐明。具体地，如图5和图6所示，所示多线激光雷达装置20包括一旋转组件21、一发射组件22以及一接收组件23，其中所述旋转组件21具有一旋转轴210，并且所述发射组件22和所述接收组件23被对应地设置于所述旋转组件21，其中所述发射组件22和所述接收组件23用于在所述旋转组件21的驱动下绕着所述旋转轴210旋转。

特别地，如图5所示，所述发射组件22包括至少一激光发射器221和一分光器222，其中每所述激光发射器221用于发射一激光光束，其中所述分光器222被对应地设置于所述激光发射器221的发射路径，用于对所述激光光束进行分光处理，以产生多个激光分光束。所述接收组件23包括多个激光接收器231，其中所述激光接收器231与所述激光分光束一一对应，用于接收被反射或散射回的激光回波。值得注意的是，所述分光器222可以但不限于被实施为达曼光栅或阵列透镜组。

进一步地，如图5所示，所述多线激光雷达装置20的所述发射组件22还包括一发射透镜组223，其中所述发射透镜组223被设置于所述激光发射器221和所述分光器222之间，用于处理经由所述激光发射器221发射的所述激光光束，以形成一激光合光束，并使所述激光合光束传播至所述分光器222；其中所述分光器222用于分光处理所述激光合光束，以产生具有预定数量的所述激光分光束。

值得一提的是，所述发射组件22的所述激光发射器221的发射路径与所述旋转组件21的所述旋转轴210之间的夹角为锐角，以使所述激光发射器221发射的所述激光光束处于与所述旋转轴110呈180°夹角的区域内。

优选地，所述发射组件22的所述激光发射器221的发射路径与所述旋转组件21的所述旋转轴210之间呈45°，有助于保证经由所述分光器222分光形成的所述激光分光束分布在与所述旋转轴210呈90°夹角的区域内，也就是说，所述激光分光束分布在所述旋转轴210和垂直于所述旋转轴210的平面之间的区域内(即所述多线激光雷达装置20的垂直视场角为90°)。当所述多线激光雷达装置20工作时，每所述激光分光束将围绕所述旋转轴210进行旋转地扫描，形成以所述旋转轴210位中心轴的锥形扫描区域。可以理解的是，由于所述分光器222能够将一个所述激光光束分光成多个角度各异的所述激光分光束，因此本实用新型的所述多线激光雷达装置20的垂直视场角(即垂直于旋转平面的探测角度)能够增大，也就是说，所述多线激光雷达装置20的探测区域得以变大，有助于消除现有的车顶激光雷达的探测盲区。当然，在本实用新型的其他示例中，经由所述分光器222分光形成的所述激光分光束也可以分布在与所述旋转轴210呈120°夹角的区域内(即所述多线激光雷达装置20的垂直视场角为120°)，甚至更大夹角的区域内，这取决于所述分光器222的结构设计。

特别地，当经由所述分光器222分光形成的所述激光分光束中存在一条沿着所述旋转轴210传播的激光分光束和一条垂直于所述旋转轴210传播的激光分光束时，所述多线激光雷达装置20能够实现安装侧的全角度覆盖扫描探测(即180°*180°的全角度覆盖扫描探测)。

更优选地，经由所述分光器222分光形成的所述激光分光束被均匀地分布在与所述旋转轴210呈90°夹角的区域内，也就是说，任意相邻的两所述激光分光束之间在同一平面内的夹角相等。示例性地，如图7所示，当经由所述分光器222分光形成十六个所述激光分光束时，相邻的两所述激光分光束之间的夹角为5.625°。这样当所述多线激光雷达装置20工作时，十六个所述激光分光束同时围绕所述旋转轴210做360°旋转，所有的所述激光分光束的扫描区域为同轴且直径不等的圆锥区域，以实现安装侧180°*180°的全角度扫描，从而解决现有的车顶多线激光雷达的扫描盲区问题。

值得注意的是，所述激光分光束的数量和相邻两所述激光分光束的夹角由所述分光器222决定，因此所述分光器222可以根据需要来设计，以便得到所需的激光分光束的数量和夹角。例如，在本实用新型的其他示例中，经由所述分光器222分光形成的所述激光分光束之间的夹角较小，以便进行高密度地定向探测。

最优选地，如图5所示，所述激光发射器221、所述分光器222以及所述发射透镜组223被封装在一起，以形成具有独立结构的所述发射组件22，便于将所述发射组件22安装至所述旋转组件21，有助于简化所述多线激光雷达装置20的组装工序，并降低组装成本。

在本实用新型的上述实施例中，如图5所示，所述多线激光雷达装置20的所述接收组件23包括一组激光接收器231和一接收透镜组232，其中所述接收透镜组232被对应地设置于所述激光接收器231的接收路径，用于处理被反射或散射回的所述激光回波，并使所述激光回波传播至相应的所述激光接收器231。可以理解的是，所述接收组件23的所述接收透镜组232用于对所述激光回波进行聚焦/准直处理，以将每所述激光回波聚焦至相应的所述激光接收器231。

进一步地，如图5和图6所示，本实用新型的所述多线激光雷达装置20的所述接收组件23进一步包括一光转向元件233，其中所述光转向元件233被对应地设置于所述激光接收器231和所述接收透镜组232之间，用于改变所述激光回波的传播方向，以使穿过所述接收透镜组232的所述激光回波能够被转向地传播至所述激光接收器231。这样在保证所述接收透镜组232的后焦焦距不变的情况下，所述激光接收器231和所述接收透镜组232之间的直线距离得以缩短，便于合理地布置所述多线激光雷达装置20中各接收部件的位置，进而缩小所述多线激光雷达装置20的体积。当然，在本实用新型的其他示例中，在所述激光发射器221和所述分光器222之间也可以设置一个光转向模块，以缩短所述激光发射器221和所述分光器222之间的直线距离，进一步缩小所述多线激光雷达装置20的体积。

优选地，如图5和图6所示，所述接收组件23的所述光转向元件233可以但不限于被实施为反射镜2331，以通过所述反射镜2331的反射将穿过所述接收透镜组232的所述激光回波转向地传播至相应的所述激光接收器231。当然，在本实用新型的其他示例中，所述光转向元件233也可以被实施为棱镜，以通过所述棱镜的折射或全反射将穿过所述接收透镜组232的所述激光回波转向地传播至所述激光接收器231。

根据本实用新型的上述实施例，如图6所示，所述多线激光雷达装置20的所述旋转组件21包括一底座211、一驱动机构212以及一旋转平台213，其中所述旋转平台213被可旋转地安装于所述底座211，并且所述发射组件22和所述接收组件23被固定地安装于所述旋转平台213，其中所述驱动机构212被设置以驱动所述旋转平台213相对于所述底座211旋转，进而通过所述旋转平台213带动所述发射组件22和所述接收组件23围绕所述旋转轴210旋转，从而实现所述多线激光雷达装置20的360°扫描探测。值得注意的是，所述旋转组件21的所述旋转轴210优选地穿过所述旋转平台213的中心，以便保证所述多线激光雷达装置20的结构和工作稳定。

进一步地，如图5和图6所示，所述多线激光雷达装置20的所述旋转组件21还可以包括一支架214，其中所述发射组件21和所述接收组件22通过所述支架214被定位地安装于所述旋转平台213，使得所述旋转组件21的所述旋转平台213能够带动所述发射组件21和所述接收组件22绕着所述旋转轴210旋转。

此外，如图6所示，所述旋转组件21的所述驱动机构212可以包括一定子2121和一转子2122，其中所述定子2121被设置于所述底座211，所述转子2122被对应地设置于所述旋转平台213，以通过所述定子2121驱动所述转子2122绕着所述旋转轴210转动。与此同时，所述旋转平台213被所述转子2122带动以绕着所述旋转轴210旋转。

值得一提的是，如图5和图6所示，所述多线激光雷达装置20进一步包括一顶盖组件24，其中所述顶盖组件24被对应地设置于所述旋转组件21的所述底座211，以在所述顶盖组件24和所述底座211之间形成一容纳空间240，以容纳并保护所述旋转组件21的所述旋转平台213和所述驱动机构212以及被安装于所述旋转平台213的所述发射组件22和所述接收组件23，同时还防止外界物体对所述旋转平台213的转动造成影响。

优选地，如图6所示，所述顶盖组件24包括一半球形视窗241，其中所述半球形视窗241被设置以处于所述激光发射器221的发射路径和所述激光接收器231的接收路径，以使经由所述发射组件22发射的激光光束能够穿过所述半球形视窗241，并且被反射或散射回的激光回波能够穿过所述半球形视窗241以被所述接收组件23接收，使得所述多线激光雷达装置20能够通过所述半球形视窗241感知或探测周围环境。

更优选地，所述半球形视窗241由滤光材料制成，用于过滤目标波段以外的光线，以允许目标波段的光线(即所述激光光束和所述激光回波)，并滤除目标波段以外的光线(如环境光)，以便抑制目标波段以外的光线对所述多线激光雷达装置20产生干扰。例如，所述目标波段可以但不限于被实施为以905nm为中心的窄波段(如890nm-920nm等等)，也就是说，所述半球形视窗241可以允许以905nm为中心的窄波段的光线透过，并阻挡以905nm为中心的窄波段以外的光线透过，进而抑制以905nm为中心的窄波段以外的光线对所述多线激光雷达装置20产生干扰。当然，在本实用新型的其他示例中，所述半球形视窗241也可以由诸如玻璃、透明塑料、透明的高分子材料等等透明材料制成，以通过所述顶盖组件24和所述底座211将所述容纳空间240与外部环境隔离的同时，还能够允许光线穿过所述半球形视窗241而被所述接收组件23接收，以确保所述多线激光雷达装置20正常探测周围环境。

值得注意的是，所述激光接收器231可以但不限于被实施为诸如有结型光电二极管、雪崩光电二极管或者线阵硅光电倍增管等线阵的光电传感器。当然，为了保护所述激光接收器231的传感器，所述接收组件23可以采用透明的保护玻璃对所述激光接收器231进行密封。特别地，所述透明的保护玻璃也可以被滤光片替代，用于对所述目标波段以外的光线进行进一步过滤。

进一步地，如图6所示，所述顶盖组件24还可以包括一密封圈242，其中所述密封圈242被设置于所述半球形视窗241和所述底座211的连接处，使得所述容纳空间240被实施为一密封空间，有效地防止灰尘或积水进入所述容纳空间240。

值得一提的是，如图6所示，所述多线激光雷达装置20还可以包括一控制主板25和一电源主板26，其中所述控制主板25被设置于所述旋转组件21的所述旋转平台213，以随着所述旋转平台213旋转；所述电源主板26被设置于所述旋转组件21的所述底座211，以相对固定于所述底座211。

此外，如图6所示，所述多线激光雷达装置20还可以包括一电传输模块27和一数据传输模块28，其中所述电传输模块27被设置于所述旋转平台213，用于为所述发射组件22和所述接收组件23提供电能；其中所述数据传输模块28被设置于所述控制主板25和所述电源主板26之间，用于在所述控制主板25和所述电源主板26之间传输数据。可以理解的是，所述电传输模块27可以但不限于被实施为无线充电器，以便为所述发射组件22和所述接收组件23无线地供电。优选地，所述电传输模块27和所述数据传输模块28被设置于在所述旋转平台213的中心孔内侧，使得所述多线激光雷达装置20的整体结构更加紧凑和稳定。

另外，所述多线激光雷达装置20还可以包括一光编码器组件(图中未示出)，包括一光编码器码盘和一光编码器芯片，其中所述光编码器码盘呈环形结构，并以所述旋转轴为轴被同轴地设置于所述驱动机构的所述转子，其中所述光编码器芯片被对应地安装于所述电源主板，其中当所述旋转平台绕着所述旋转轴转动时，所述光编码器芯片被带动以沿着所述光编码器码盘进行360度扫描，以获得所述旋转平台的旋转角度数据。

示意性方法

如图8所示，根据本实用新型的一实施例的一多线激光雷达系统的探测方法被阐明。具体地，所述多线激光雷达系统的探测方法，包括步骤：

S310：藉由至少一激光发射模块121，发射一激光光束；

S320：藉由一分光模块122，分光处理所述激光光束，以产生一组激光分光束；以及

S330：藉由一组激光接收模块131，在所述激光分光束被目标反射或散射回以形成激光回波后，接收所述激光回波，以通过比较处理所述激光回波和所述激光光束，获得在某一方向上的探测信息，其中所述激光接收模块122与所述激光分光束一一对应。

值得一提的是，如图8所示，所述多线激光雷达系统的探测方法，进一步包括步骤：

S340：同步旋转所述激光发射模块121、所述分光模块122以及所述激光接收模块131，以使每所述激光分光束旋转地扫描，获得在不同方向上的探测信息。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (13)

1.多线激光雷达装置，其特征在于，包括：

一旋转组件，其中所述旋转组件具有一旋转轴，并且所述旋转组件包括：

一底座；

一旋转平台，其中所述旋转平台被可旋转地安装于所述底座；以及

一驱动机构，其中所述驱动机构被设置以驱动所述旋转平台相对于所述底座围绕所述旋转轴转动；

一发射组件，其中所述发射组件被设置于所述旋转平台，用于在所述旋转平台的带动下绕着所述旋转轴旋转，其中所述发射组件包括：

至少一激光发射器，用于发射一激光光束；和

一分光器，其中所述分光器被设置于所述激光发射器的发射路径，用于对所述激光光束进行分光处理，以产生一组激光分光束；以及

一接收组件，其中所述接收组件被设置于所述旋转平台，用于在所述旋转平台的带动下绕着所述旋转轴旋转，其中所述接收组件包括：

一组激光接收器，其中所述激光接收器与所述激光分光束一一对应，用于接收被反射或散射回的激光回波。

2.如权利要求1所述的多线激光雷达装置，其中，所述发射组件的所述激光发射器的发射路径与所述旋转组件的所述旋转轴之间的夹角为锐角。

3.如权利要求2所述的多线激光雷达装置，其中，经由所述分光器分光形成的所述激光分光束分布在与所述旋转轴呈90°夹角的区域内。

4.如权利要求1所述的多线激光雷达装置，其中，所述发射组件还包括一发射透镜组，其中所述发射透镜组被设置于所述激光发射器和所述分光器之间，用于处理经由所述激光发射器发射的所述激光光束，以形成一激光合光束，其中所述分光器用于将所述激光合光束分光成具有预定数量的所述激光分光束。

5.如权利要求4所述的多线激光雷达装置，其中，所述发射透镜组为准直透镜组或整形透镜组。

6.如权利要求5所述的多线激光雷达装置，其中，所述分光器为达曼光栅或阵列透镜组。

7.如权利要求1所述的多线激光雷达装置，其中，所述接收组件还包括一接收透镜组，其中所述接收透镜组被对应地设置于所述激光接收器的接收路径，用于对所述激光回波进行聚焦处理，以将每所述激光回波聚焦至相应的所述激光接收器。

8.如权利要求7所述的多线激光雷达装置，其中，所述接收组件进一步包括一光转向元件，其中所述光转向元件被对应地设置于所述激光接收器和所述接收透镜组之间，用于改变所述激光回波的传播方向，以使穿过所述接收透镜组的所述激光回波被转向地传播至所述激光接收器。

9.如权利要求8所述的多线激光雷达装置，其中，所述光转向元件为反射镜或棱镜。

10.如权利要求1至9中任一所述的多线激光雷达装置，其中，进一步包括一顶盖组件，其中所述顶盖组件被对应地设置于所述旋转组件的所述底座，以在所述顶盖组件和所述底座之间形成一容纳空间，用于容纳并保护所述发射组件和所述接收组件。

11.如权利要求10所述的多线激光雷达装置，其中，所述顶盖组件包括一半球形视窗，其中所述半球形视窗被设置以处于所述激光发射器的发射路径和所述激光接收器的接收路径，使得所述激光光束和所述激光回波能够穿过所述半球形视窗。

12.如权利要求11所述的多线激光雷达装置，其中，所述半球形视窗由滤光材料制成，用于过滤目标波段以外的光线。

13.如权利要求11所述的多线激光雷达装置，其中，所述顶盖组件进一步包括一密封圈，其中所述密封圈被设置于所述半球形视窗和所述底座的连接处，以使所述容纳空间作为一密封空间。

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