车载扫描式激光雷达探测系统及其探测前方危险物的方法

摘要

车载扫描式激光雷达探测系统及其探测前方危险物的方法属于车辆行车信息感知与处理技术领域。其特征是，扫描组建含有两块扫描镜片及驱动其转动的步进电机，控制器的指令输出端通过步进电机驱动电路给步进电机命令使其转动和停止；步进电机通过一个凸轮机构和一个V形摆杆驱动扫描镜片转动。从而使激光以一定的角度范围在车辆前方来回扫描。本方法利用激光发出和接收到目标物反射回来的光的时间差来计算目标物距离，利用步进电机从扫描开始至接到目标物反射光时所转过的角度来计算目标物方位角，并最终输出在一次扫描过程中找到的最危险目标物的距离和方位角信息。本系统能够实现宽范围内的扫描，成本较低。本方法能够有效识别危险目标物。

主权项

1、车载扫描式激光雷达探测系统，含有控制器、激光发射部件、扫描组件、激光接收部件，所述激光发射部件接收控制器发出的指令发射出激光到扫描组件，由扫描组件在m度范围内向车辆前方来回扫描，同时接收前方目标物的反射光，并将反射光反射到所述激光接收部件，激光接收部件将接收到的光转换为电信号输出到控制器，在控制器中进行处理；其特征在于，所述扫描组件含有：两块扫描镜片及驱动其转动的步进电机，上述控制器的指令输出端通过步进电机驱动电路给步进电机命令使其转动和停止；所述步进电机通过一个凸轮机构和一个V形摆杆驱动所述扫描镜片转动；所述两块扫描镜片共同刚性联接在一个摆轴上，并以该摆轴为交线相互垂直，所述V形摆杆的底端也与所述摆轴刚性联接；所述凸轮机构含有两个装在所述步进电机转轴上，轮廓线相同的凸轮，分别为上凸轮和下凸轮，两个凸轮的轮廓线分别关于各自的中线对称，两个凸轮对称中线的安装夹角为β度；所述V形摆杆的两个臂的末端分别贴靠在所述两个凸轮的轮廓线上；当步进电机转动时，带动两个凸轮转动，由两个凸轮推动V形摆杆转动，进而通过摆轴带动两块扫描镜片转动；上述摆轴通过滚轮安装在机架上，步进电机也固定在该机架上，且摆轴与步进电机的转轴平行安装；在步进电机转轴的末端装有一个零位挡片，该零位挡片与所述上凸轮的对称中线夹角为α；在机架上还装有一个光电开关，所述光电开关的信号输出端与控制器的信号输入端相连，其安装位置与所述零位挡片的高度对应，当零位挡片转至光电开关位置时，使光电开关关闭，使扫描组件射出的激光处于初始零位置；述两个凸轮以步进电机转轴为中心的极坐标方程为： $R=\sqrt{L^2+V^2-2\mathrm{LV}\cos ({\alpha }_2-\frac{m}{4}+\frac{k_c\theta }{2})}$其中V为V形摆杆臂的长度，L为摆轴与步进电机转轴之间的距离，m为激光向前方扫描的角度范围，a₂为V形摆杆张开角度的一半， $k_c=\frac{m}{180},$k_c是为角度扫描范围常数；上述两个凸轮的对称中线之间安装夹角满足下式：上述零位挡片与所述上凸轮的对称中线之间的夹角满足下式： $\alpha =\mathrm{arctg}\frac{V\sin ({\alpha }_2-\frac{m}{4})}{L-V\cos ({\alpha }_2-\frac{m}{4})}$