本發(fā)明涉及激光探測技術領域，尤其涉及一種多激光雷達耦合平臺及系統(tǒng)。

背景技術：

激光雷達是以發(fā)射激光光束來探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)，其工作原理是先向目標發(fā)射探測激光束，然后將接收到的從目標反射回來的信號與發(fā)射信號進行比較，作適當處理后，就可獲得目標的有關信息，例如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。

由于激光雷達對環(huán)境感知的先天優(yōu)勢，使其成為自動駕駛技術對環(huán)境進行探測的主要傳感器。現(xiàn)在市售的激光雷達主要有16線、32線、64線，其中線數(shù)越大，獲取的點云數(shù)據(jù)越豐富。另外，激光雷達屬于光、機、電一體產品，精度要求高、制造難度大，線數(shù)越大價格越高。低線數(shù)激光雷達相對成本低，但其獲取的點云數(shù)據(jù)也少。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例中提供了一種多激光雷達的耦合平臺及系統(tǒng)，既能獲取豐富的點云數(shù)據(jù)量，又能減少成本。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術方案：

第一方面，提供了一種多激光雷達的耦合平臺，其中，包括至少2個用于安裝激光雷達的底座，所述底座的頂面為安裝面，所述安裝面向同一方向傾斜且每一個所述安裝面的傾斜角度不同。

優(yōu)選的，包括n(n≥2)個所述底座，激光雷達的相鄰出射光線之間的夾角為θ，任意選取一個所述安裝面為基準面，所述基準面的傾斜角度為α，其余所述安裝面的傾斜角度為(α+θ/n)、(α+2θ/n)、……、(α+(n-1)θ/n)。

優(yōu)選的，包括n(n＝2n，n≥1)個所述底座，激光雷達的相鄰出射光線之間的夾角為θ，任意選取一個所述安裝面為基準面，所述基準面的傾斜角度為α，其余所述安裝面的傾斜角度為(α+θ/n)、(α+2θ/n)、……、(α+(n-1)θ/n)。

優(yōu)選的，包括n個底座組，每個所述底座組內包括相鄰的兩個所述底座。

優(yōu)選的，所述底座組的兩個所述安裝面傾斜角度之差為θ/2。

優(yōu)選的，每一個所述安裝面的中心位于同一高度。

優(yōu)選的，所述底座位于同一直線上，任意兩個相鄰的所述底座之間距離相等。

優(yōu)選的，所述安裝面繞x軸旋轉實現(xiàn)傾斜，x軸穿過所述安裝面中心并垂直于激光雷達的出射光線主方向。

優(yōu)選的，相鄰的所述底座之間還設置有擋光板。

第二方面，提供了一種多激光雷達的耦合系統(tǒng)，包括多激光雷達的耦合平臺，2個所述耦合平臺相對設置，還包括設置于所述耦合平臺之間的激光雷達，激光雷達的兩端通過所述耦合平臺的所述底座固定。

本發(fā)明公開了一種多激光雷達的耦合平臺及系統(tǒng)，其耦合平臺包括至少2個用于安裝激光雷達的底座，底座的頂面為安裝面，安裝面向同一方向傾斜且每一個安裝面的傾斜角度不同；使用過程中，兩個耦合平臺相對設置，激光雷達設置于耦合平臺之間，激光雷達的兩端通過耦合平臺的底座固定。耦合平臺使低線數(shù)的多個激光雷達耦合時，滿足幾何參數(shù)，激光雷達的出射光線均勻的插入到基準的激光雷達出射光線中，從而增加點云數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與高線數(shù)激光雷達的掃描效果，降低成本。耦合系統(tǒng)將多個低線數(shù)激光雷達進行耦合，與單個激光雷達相比，能夠增加點云數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供豐富的數(shù)據(jù)源；實現(xiàn)甚至超越高線數(shù)激光雷達的使用效果，成本遠低于使用高線數(shù)激光雷達。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發(fā)明實施例一所述的多激光雷達的耦合平臺的結構示意圖；

圖2所示為圖1的主視圖；

圖3a所示為圖2中a-a向剖視圖；

圖3b所示為圖2中b-b向剖視圖；

圖3c所示為圖2中c-c向剖視圖；

圖3d所示為圖2中d-d向剖視圖；

圖4a所示為本發(fā)明實施例一所述的多激光雷達的出射光線耦合前的光線分布示意圖；

圖4b所示為本發(fā)明實施例一所述的多激光雷達的出射光線耦合后的光纖分布示意圖；

圖5所示為本發(fā)明實施例一所述的多激光雷達耦合效果的示意圖；

圖6所示為本發(fā)明實施例二所述的多激光雷達的耦合平臺的結構示意圖；

圖7所示為本發(fā)明實施例三所述的多激光雷達的耦合系統(tǒng)的結構示意圖；

圖8所示為本發(fā)明實施例三所述的多激光雷達耦合流程圖。

附圖標記

100、耦合平臺；110、底座；111、第一安裝面；112、第二安裝面；113、第三安裝面；114、第四安裝面；120、凸臺；130、固定孔；140、固定底板；150、擋光板；200、耦合平臺；210、底座；211、第一安裝面；212、第二安裝面；213、第三安裝面；300、耦合平臺；310、激光雷達。

具體實施方式

本發(fā)明如下實施例提供了多激光雷達的耦合平臺和耦合系統(tǒng)，使激光雷達滿足耦合時的幾何參數(shù)，實現(xiàn)與高線數(shù)激光雷達相同的效果。

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一：

如圖1所示，耦合平臺100包括4個用于安裝激光雷達的底座110，任意兩個相鄰的底座110之間距離相等，底座110之間的距離由待安裝位置的寬度和期望激光雷達能夠達到的有效視野角度范圍聯(lián)合決定；底座110的頂面為安裝面，從左至右依次為第一安裝面111、第二安裝面112、第三安裝面113和第四安裝面114；每一個安裝面的中心位于同一高度；以安裝面中心的連線為x軸，安裝面繞x軸旋轉實現(xiàn)傾斜；安裝面向同一方向傾斜且每一個安裝面的傾斜角度不同。

安裝面上沿圓周設置有環(huán)形的凸臺120，安裝面上開設有固定孔130；安裝時激光雷達卡裝于凸臺120內，并通過固定孔130進行固定。還包括固定底板140，底座110設置于固定底板140上；固定底板140便于耦合平臺100應用時整體安裝。

如圖2、圖3a-圖3d所示，包括4個底座110，激光雷達的相鄰出射光線之間的夾角為θ，任意選取一個安裝面為基準面，基準面的傾斜角度為α，其余3個安裝面的傾斜角度為(α+θ/4)、(α+θ/2)、(α+3θ/4)。

包括2個底座組，每個底座組內包括相鄰的2個底座110；底座組的2個安裝面傾斜角度之差為θ/2；以2個底座110構成的底座組為最小單位，使用過程中，每個最小單位的底座組能夠滿足出射激光束耦合的幾何參數(shù)，若干個最小單位的底座組組合后也能夠滿足出射激光束耦合的幾何參數(shù)，便于使用時更換和調整。

示例性的，激光雷達相鄰的出射光線之間的夾角為2°，選取第三安裝面113為基準面，基準面的傾斜角度為11°，其余3個安裝面的傾斜角度為11.5°、12°、12.5°，分別為第一安裝面111的傾斜角度為11.5°，第二安裝面112的傾斜角度為12.5°，第四安裝面114的傾斜角度為12°；第一安裝面111和第二安裝面112屬于一個底座組，兩者的傾斜角度之差為1°，第三安裝面113和第四安裝面114屬于另一個底座組，兩者的傾斜角度之差也為1°。

如圖4a和圖4b所示，圖4a中所示為一個基準的激光雷達相鄰的兩條出射光線，基準的激光雷達安裝于基準面上；其余的激光雷達安裝于其余的安裝面上，通過設定的幾何方位分布，使其余的激光雷達的出射光線均勻的插入到基準的激光雷達出射光線中；如圖4b所示，其余的3個激光雷達的出射光線均勻的插入基準的激光雷達相鄰的兩條出射光線之間。其余出射光線也如此分布。

如圖5所示，相鄰的底座110之間還設置有擋光板150；擋光板150防止激光雷達之間的相互干擾。4個激光雷達的出射光線的掃描范圍如圖5所示，激光雷達的出射光線為m束，多激光雷達耦合后：圖中m1區(qū)域的有效掃描出射光線為m束，m2區(qū)域的有效掃描出射光線為2m束，m3區(qū)域的有效掃描出射光線為3m束，m4區(qū)域的有效掃描出射光線為4m束。示例性的，激光雷達的出射光線為16束，多激光雷達耦合后：圖中m1區(qū)域的有效掃描出射光線為16束，m2區(qū)域的有效掃描出射光線為32束，m3區(qū)域的有效掃描出射光線為48束，m4區(qū)域的有效掃描出射光線為64束；m4區(qū)域的掃描效果與高線束的64線激光雷達掃描效果相同。

實施例二：

如圖6所示，耦合平臺200包括3個用于安裝激光雷達的底座210，任意兩個相鄰的底座210之間距離相等；底座210的頂面為安裝面，從左至右依次為第一安裝面211、第二安裝面212和第三安裝面213；每一個安裝面的中心位于同一高度；以安裝面中心的連線為x軸，安裝面繞x軸旋轉實現(xiàn)傾斜；安裝面向同一方向傾斜且每一個安裝面的傾斜角度不同。

激光雷達相鄰的出射光線之間的夾角為θ，任意選取一個安裝面為基準面，基準面的傾斜角度為α，其余2個安裝面的傾斜角度為(α+θ/3)、(α+2θ/3)。

示例性的，激光雷達的相鄰出射光線之間的夾角為3°，選取第二安裝面為基準面，基準面的傾斜角度為11°，其余3個安裝面的傾斜角度為12°、13°，分別為第一安裝面211的傾斜角度為12°，第三安裝面213的傾斜角度為13°。

本發(fā)明的實施例一和實施例二中公開了一種多激光雷達的耦合平臺，用于安裝進行耦合的多個激光雷達，使激光雷達耦合時滿足幾何參數(shù)，激光雷達的出射光線均勻的插入到基準的激光雷達出射光線中，從而增加點云數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與高線數(shù)激光雷達相同的掃描效果；降低成本，滿足多種使用場景。

實施例三：

如圖7所示，包括上述多激光雷達的耦合平臺300，2個耦合平臺300相對設置，還包括設置于耦合平臺300之間的激光雷達310，激光雷達310的兩端通過耦合平臺300的底座固定。

如圖8所示，多激光雷達耦合過程中包括下列步驟：

步驟s301：內參標定；確保激光雷達獲取的點云數(shù)據(jù)的空間坐標準確，其主要校正激光雷達的測距d、俯仰角ψ和水平旋轉角θ。

步驟s302：多雷達空間分布；使激光雷達保持一個基本的幾何分布位置，激光雷達間的幾何參數(shù)有：在x、y、z軸方向上的偏移量dx，dy，dz，以及繞x、y、z軸的旋轉角γ，β，α。

步驟s303：外參標定；通過雷達空間分布的幾何參數(shù)(dx，dy，dz，γ，β，α)確定多激光雷達間的旋轉矩陣r3x3與平移矩陣t3x1，計算式如下：

步驟s304：采集并融合數(shù)據(jù)；將多個激光雷達的點云數(shù)據(jù)變換到同一坐標系下。示例性的，2個激光雷達耦合：第一雷達的坐標系為w，其獲取的點云數(shù)據(jù)的坐標可表示為(xw,yw,zw)；第二雷達的坐標系為u，其獲取的點云數(shù)據(jù)的坐標可表示為(xu,yu,zu)；以第一雷達的坐標系w為基準，通過旋轉矩陣r3x3和平移變換矩陣t3x1將第二雷達的點云數(shù)據(jù)變換到第一雷達的坐標系w下，實現(xiàn)第一雷達和第二雷達的數(shù)據(jù)融合，計算式如下：

本發(fā)明的實施例三公開了一種多激光雷達的耦合系統(tǒng)，用于多個激光雷達進行耦合，將激光雷達設置于耦合平臺之間進行固定，使激光雷達耦合時滿足幾何參數(shù)，激光雷達的出射光線均勻插入到基準的激光雷達出射光線中，增加點云數(shù)據(jù)；對各個激光雷達采集到的點云數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，代替高線數(shù)激光雷達，降低成本。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。