CN113075642A - 激光雷达和用于激光雷达的探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光雷达，包括：激光发射端，其具有用于发射对目标物进行探测的激光光束的激光器；扫描模块，其用于引导由激光器发射的激光光束对目标物进行扫描，并接收和引导由目标物反射回来的激光光束；激光接收端，其具有用于接收通过扫描模块引导的从目标物反射回来的激光光束的探测器；至少一个激光发射端和至少一个激光接收端集成为一个构造成单独的结构单元的激光收发模块组，多个激光收发模块组相对扫描模块分布布置，通过多个激光收发模块组对应形成的子视场形成激光雷达的至少部分拼接的视场。还涉及一种用于激光雷达的探测方法。

Description

激光雷达和用于激光雷达的探测方法

技术领域

本发明涉及一种激光雷达和用于激光雷达的探测方法。

背景技术

这里的描述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

目前存在的机械旋转式激光雷达，利用多个发射激光器与多个接收探测器实现多线扫描，通过旋转平台实现水平视场360°的扫描。对于这种机械旋转式激光雷达，申请人认识到：这种机械旋转式激光雷达的缺点是扫描帧率低，且系统结构复杂，需要单独调试激光器与探测器。此外，这种激光雷达装配周期长，因此导致成本高昂，限制了激光雷达的发展。

还存在基于MEMS的激光雷达。对于这种基于MEMS的激光雷达，申请人认识到：首先，为了保证较高的振动频率，一般MEMS微振镜的口径不能太大，激光器发射出的激光需要进行准直，但一般准直后的口径都会大于MEMS微振镜口径，这样导致系统能量耦合效率低。其次，在较高的振动频率下，MEMS微振镜的扫描视场小，通常光学角仅为30°-40°，为满足大视场的要求，需要多个激光雷达进行视场拼接。最后，受限于工艺，MEMS微振镜难以通过车规测试，成本较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种激光雷达以及用于激光雷达的探测方法，其能够灵活、可靠地匹配具体应用环境和性能要求，尤其是具有可调整的、特别是可增大的激光雷达视场、扫描频率和扫描分辨率，同时确保激光雷达系统结构简单、造价低廉、装配快捷且测试简单。

因此，根据本发明的第一方面，提出一种激光雷达，包括：

激光发射端，所述激光发射端具有激光器，所述激光器设置用于发射对目标物进行探测的激光光束；

扫描模块，所述扫描模块设置用于引导由所述激光器发射的激光光束对目标物进行扫描，并接收和引导由目标物反射回来的激光光束；

激光接收端，所述激光接收端具有探测器，所述探测器设置用于接收通过扫描模块引导的从目标物反射回来的激光光束；

其中至少一个激光发射端和至少一个激光接收端集成为一个构造成单独的结构单元的激光收发模块组，其中所述激光雷达包括多个激光收发模块组，所述多个激光收发模块组相对于扫描模块分布布置，并且通过所述多个激光收发模块组对应形成的子视场形成激光雷达的至少部分拼接的视场。

通过本发明提出的技术方案，通过以特定的方式设置多个激光收发模块组，能实现激光雷达探测视场的高效和有针对性的拼接视场，尤其是实现更大的水平视场角，其中中心视场具有重合部分，因此在利用有限数量的零部件的情况下，以简单的方式即可扩大激光雷达的视场，提高重点测试区域的扫描频率、探测精度，尤其是垂轴(竖直方向)扫描分辨率和/或水平扫描分辨率。

此外，根据本发明的激光雷达易于实现模块化组装，结构简单、成本低、装配周期短，还能够针对应用环境条件，灵活快速地获得匹配需求的激光雷达性能。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述激光发射端还包括发射镜组，所述发射镜组具有设置用于对由所述激光器发射的激光光束进行整形的激光整形模块。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述激光整形模块包括沿着激光光束的光轴顺序布置的准直镜和匀光片。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述激光整形模块将由激光发射端发射的激光光束整形成线状光斑。

通过本发明提出的技术方案，例如将激光光束整形成线状光斑，使用一维扫描模块即可实现三维扫描，由此减少对扫描部件的要求，降低激光雷达的整机成本。同时，通过将激光光束整形成线状光斑，结合本发明提出的关于激光收发模块组的相关改进措施，能够获得激光雷达的改进的拼接视场，相应增大激光雷达的扫描范围和/或扫描分辨率，显著提高激光雷达的工作灵活性、可靠性以及工作性能。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述扫描模块包括发射扫描模块和接收扫描模块，其中发射扫描模块设置用于反射激光发射端发射的激光光束至目标物，接收扫描模块设置用于接收并引导目标物反射回来的激光光束至激光接收端。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述激光接收端还具有接收镜组，所述接收镜组设置用于接收并透射通过扫描模块引导的由目标物反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到所述激光接收端的探测器上。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，由所述多个激光收发模块组的激光发射端发射的激光光束与扫描模块的反射面的夹角彼此不同，从而所述多个激光收发模块组分别形成方位不同且彼此至少部分重叠的子视场。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，还包括方位调整装置，所述多个激光收发模块组能够通过所述方位调整装置调整相对扫描模块的反射面的方位，由此能够改变激光雷达的拼接视场和/或扫描分辨率。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述激光雷达的拼接视场和/或扫描分辨率的改变能够在垂轴方向和/或水平方向实现。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述方位调整装置包括致动器，其中通过控制用于驱动所述方位调整装置的致动器实现对激光收发模块组的方位调整。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述致动器是电动机、液压致动器、气压致动器或者压电致动器。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，能够根据预定的工作模式控制配属于各个激光收发模块组的方位调整装置，并能够通过切换不同的工作模式，自动地匹配不同的应用场景或者环境条件。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，激光雷达具有普通工作模式，在普通工作模式中，多个激光收发模块组的子视场彼此至少部分重叠形成激光雷达的拼接视场，从而利用确定数量的激光收发模块组，实现激光雷达均衡的扫描性能。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，激光雷达具有强化工作模式，在强化工作模式中，通过利用方位调整装置调节激光收发模块组的方位，可以将更多激光收发模块组分配给特定区域或者关键区域进行扫描，由此在所述特定区域或者关键区域中获得增大的拼接视场、垂轴角分辨率和/或水平角分辨率。

也就是说，例如在普通工作模式下，30％的激光收发模块组覆盖或者至少部分覆盖特定区域或者关键区域进行扫描，而在强化工作模式中，更多数量的激光收发模块组，例如40％、50％甚至60％或者以上的激光收发模块组，被调配给所述特定区域或者关键区域进行扫描，从而增强这些区域中激光雷达的扫描频率和分辨率。当然，也可以通过强化工作模式改变激光雷达的视场角和扫描方位或者其他特征参数，以简单快速和灵活地使激光雷达匹配特定的工作环境条件和要求。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述激光雷达配有控制模块，所述控制模块设置用于对激光发射和接收进行控制，并通过后期信号数据处理获取目标物的特征信息。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述控制模块能够根据获取的目标物的特征信息控制所述方位调整装置，从而能够以闭环控制的方式自动调节所述多个激光收发模块组相对扫描模块的反射面的方位，由此动态地自动改变激光雷达的拼接视场和/或扫描分辨率。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，在每个激光收发模块组中，集成在激光收发模块组中的激光发射端和激光接收端紧邻地并排设置在一个共同的结构单元壳体中。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，包括两个激光收发模块组，这两个激光收发模块组相对于扫描模块的中心轴线对称/不对称布置。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，包括四个激光收发模块组，这四个激光收发模块组相对于扫描模块的中心轴线对称/不对称布置。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，还包括备用激光收发模块组，其在工作激光收发模块组发生故障或者出现外部损毁时，能够马上投入使用并替代发生故障或者出现外部损毁的激光收发模块组。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，还包括用于检测激光收发模块组的工作状态的故障检测装置，控制模块借助所述故障检测装置对工作激光收发模块组的功能性进行检测或监控。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，激光雷达具有紧急工作模式，其中在检测到激光收发模块组发生故障或者出现外部损毁时，切换到激光雷达的紧急工作模式，并将备用激光收发模块组投入使用并替代发生故障或者出现外部损毁的激光收发模块组。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，扫描模块的扫描部件是一种旋转扫描部件。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，扫描模块的扫描部件包括双面反射镜、多面棱镜或者振镜。通过使用双面反射镜、多面棱镜、异面棱镜或振镜等作为旋转扫描部件，激光雷达可以具有更大的通光口径，能提高激光器能量的利用率，同时增加接收口径，有利于提高测距距离。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，扫描模块的旋转扫描部件的反射面的不同区域分别构成发射扫描模块和接收扫描模块，其中用作发射扫描模块的反射面区域设置用于将激光发射端发射的激光光束反射至目标物，而用作接收扫描模块的反射面区域设置用于接收和引导由目标物反射回来的激光光束，并将其改变方向至激光接收端。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，扫描模块的扫描部件包括异面棱镜，其中异面棱镜的反射侧面与中心轴线的夹角互不相同并彼此匹配，使得每个反射侧面对应形成的子视场至少部分地彼此重叠，由此形成激光雷达的拼接视场。

根据本发明的激光雷达的一种实施方式，所述异面棱镜构造成异面四棱镜。

根据本发明的第二方面，还提出一种用于激光雷达的探测方法，其特征在于，所述激光雷达包括激光发射端、扫描模块和激光接收端，其中

设置激光发射端的激光器用于发射对目标物进行探测的激光光束；

设置扫描模块用于引导由所述激光器发射的激光光束对目标物进行扫描，并接收和引导由目标物反射回来的激光光束；

设置激光接收端的探测器用于接收通过扫描模块引导的从目标物反射回来的激光光束；

其中将至少一个激光发射端和至少一个激光接收端集成为一个构造成单独的结构单元的激光收发模块组，其中将多个激光收发模块组相对于扫描模块分布布置，并通过所述多个激光收发模块组对应形成的子视场形成激光雷达的至少部分拼接的视场。

上述针对激光雷达及其相应改进技术措施所陈述的有益技术效果，同样适用于用于激光雷达的探测方法，具体请参见相应的描述部分。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，所述激光发射端还包括发射镜组，所述发射镜组具有激光整形模块，设置所述激光整形模块用于对由所述激光器发射的激光光束进行整形。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，沿着激光光束的光轴在所述激光整形模块中顺序布置准直镜和匀光片。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，设置激光整形模块将由激光发射端发射的激光光束整形成线状光斑。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，所述扫描模块包括发射扫描模块和接收扫描模块，其中设置发射扫描模块用于反射激光发射端发射的激光光束至目标物，设置接收扫描模块用于接收并引导目标物反射回来的激光光束至激光接收端。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，所述激光接收端还具有接收镜组，设置所述接收镜组用于接收并透射通过扫描模块引导的由目标物反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到所述激光接收端的探测器上。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，由所述多个激光收发模块组的激光发射端发射的激光光束与扫描模块的反射面的夹角彼此不同，从而所述多个激光收发模块组分别形成方位不同且彼此至少部分重叠的子视场。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，给激光雷达配有控制模块，其中设置所述控制模块用于对激光发射和接收进行控制，并通过后期信号数据处理获取目标物的特征信息。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，还包括方位调整装置用于调整所述激光收发模块组的方位，设置所述控制模块用于控制所述方位调整装置，从而调整所述多个激光收发模块组相对扫描模块的反射面的方位，由此改变激光雷达的拼接视场和/或扫描分辨率。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，设置所述控制模块用于在垂轴方向和/或水平方向改变所述激光雷达的拼接视场和/或扫描分辨率。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，所述方位调整装置包括致动器，其中设置所述控制模块控制用于驱动所述方位调整装置的致动器，从而实现对激光收发模块组的方位调整。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，设置所述控制模块根据预定的工作模式控制配属于各个激光收发模块组的方位调整装置，其中所述控制模块能够通过切换不同的工作模式，自动地匹配不同的应用场景或者环境条件。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，所述控制模块能够切换到普通工作模式，在普通工作模式中，多个激光收发模块组的子视场彼此至少部分重叠形成激光雷达的拼接视场，从而利用确定数量的激光收发模块组，实现激光雷达均衡的扫描性能。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，所述控制模块能够切换到强化工作模式，在强化工作模式中，通过利用方位调整装置调节激光收发模块组的方位，将比在普通工作模式下更多数量的激光收发模块组分配给特定区域或者关键区域进行扫描，由此在所述特定区域或者关键区域中获得增大的拼接视场、垂轴角分辨率和/或水平角分辨率。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，设置所述控制模块根据获取的目标物的特征信息控制所述方位调整装置，从而能够以闭环控制的方式自动调节所述多个激光收发模块组相对扫描模块的反射面的方位，由此动态地自动改变激光雷达的拼接视场和/或扫描分辨率。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，在每个激光收发模块组中，将集成在激光收发模块组中的激光发射端和激光接收端紧邻地并排设置在一个共同的结构单元壳体中。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，包括两个激光收发模块组，将这两个激光收发模块组相对于扫描模块的中心轴线对称/不对称布置。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，包括四个激光收发模块组，将这四个激光收发模块组相对于扫描模块的中心轴线对称/不对称布置。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，还包括备用激光收发模块组，在工作激光收发模块组发生故障或者出现外部损毁时，将所述备用激光收发模块组马上投入使用并替代发生故障或者出现外部损毁的激光收发模块组。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，还包括用于检测激光收发模块组的工作状态的故障检测装置，设置所述控制模块借助所述故障检测装置对工作激光收发模块组的功能性进行检测或监控。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，所述控制模块能够切换到紧急工作模式，其中在检测到激光收发模块组发生故障或者出现外部损毁时切换到激光雷达的紧急工作模式，并将备用激光收发模块组投入使用并替代发生故障或者出现外部损毁的激光收发模块组。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，扫描模块的扫描部件是一种旋转扫描部件。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，扫描模块的扫描部件包括双面反射镜、多面棱镜或者振镜。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，将扫描模块的旋转扫描部件的反射面的不同区域分别构成发射扫描模块和接收扫描模块，其中设置用作发射扫描模块的反射面区域用于将激光发射端发射的激光光束反射至目标物，设置用作接收扫描模块的反射面区域用于接收和引导由目标物反射回来的激光光束，并将其改变方向至激光接收端。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，扫描模块的扫描部件包括异面棱镜，其中将异面棱镜的反射侧面与中心轴线的夹角构造为互不相同并彼此匹配，使得每个反射侧面对应形成的子视场至少部分地彼此重叠，由此形成激光雷达的拼接视场。

根据本发明的用于激光雷达的探测方法的一种实施方式，将所述异面棱镜构造成异面四棱镜。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述。需要指出，附图只是出于解释和说明目的示范性地给出的，用于说明此处描述的激光雷达的工作原理和组成结构等构思，其既不必然按照比例绘制，也不构成对本发明构思的限制。

图1是根据本发明的一些实施方式的激光发射端的示意图，在此激光发射端包括激光器与整形模块；

图2是根据本发明的一些实施方式的激光发射端发射线状光斑的示意图，在此通过激光发射端的整形模块将激光光束整形为线状光斑；

图3是根据本发明的一些实施方式的激光光束与扫描模块的扫描部件的旋转轴线的夹角的示意图；

图4是根据本发明的一些实施方式的激光雷达的系统示意图，在此示例性地表示了拼接视场；

图5是根据本发明的一些实施方式在视场拼接的情况下重合部分的角分辨率的示意图；

图6是根据本发明的激光雷达的第一实施例的反射镜的第一旋转状态的示意图；

图7是根据本发明的激光雷达的第一实施例的反射镜的第二旋转状态的示意图；

图8是根据本发明的激光雷达的第一实施例在视场拼接后重合部分的角分辨率的示意图；

图9是根据本发明的激光雷达的第一实施例的拼接扫描视场的示意的俯视图；

图10是根据本发明的激光雷达的第二实施例的示意图，其在第一实施例的基础上将激光收发模块组由两个增加至四个；

图11是根据本发明的激光雷达的第三实施例的扫描模块的示意图，在此扫描模块构造为四棱镜；

图12是根据本发明的激光雷达的第三实施例的视场拼接的示意图；

图13是根据本发明的激光雷达的第四实施例的示意图，其在第三实施例的基础上将扫描模块构造为异面棱镜；

图14是在根据本发明的第四实施例中在使用一组激光收发模块组进行扫描的情况下探测视场的示意图。

具体实施方式

以下描述中的实施方式或实施例只作为举例，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发明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发明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，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂轴”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

在根据本发明的一些实施方式中，激光雷达1包括激光发射端3、扫描模块4和激光接收端5。其中，激光发射端3具有激光器31，该激光器31设置用于发射对目标物进行探测的激光光束。激光接收端5具有探测器，该探测器设置用于接收通过扫描模块4引导的从目标物反射回来的激光光束。扫描模块4设置用于引导由所述激光器31发射的激光光束对目标物进行扫描，和/或接收并引导由目标物反射回来的激光光束。

控制模块6设置用于对激光发射和接收进行控制，并通过后期信号数据处理获取目标物的特征信息。在一些实施例中，根据实际应用需求，控制模块6可以构造成相对激光雷达1独立的电子装置，在组成结构和布置位置上与激光雷达本体分离，由此例如实现单独设计、制造和安装控制模块6，或者实现对激光雷达1进行远程控制和数据分析。在另一些实施例中，也可以选择将控制模块6构造成激光雷达1的一个组成部分，例如布置在激光雷达壳体中或者与激光雷达1的光电装置相集成，由此例如在制造和安装激光雷达时，能够获得完整的激光雷达系统。

其中，至少一个激光发射端3和至少一个激光接收端5集成为一个构造成单独的结构单元的激光收发模块组2，其中所述激光雷达1包括多个激光收发模块组2，所述多个激光收发模块组2相对于扫描模块4分布布置，并通过所述多个激光收发模块组2对应形成的子视场在整体上形成激光雷达1的至少部分拼接的视场。根据本发明的一些实施方式，例如将光束整形成线状，使用一维扫描模块4即可实现三维扫描，减少对扫描部件的要求，降低整机成本。通过多个激光收发模块组2，实现探测视场的拼接，具有更大的水平视场角，其中中心视场具有重合部分，因此可提高重点测试区域的探测精度。

图1是根据一些实施方式的激光发射端3的示意图，在此激光发射端3包括激光器31与激光整形模块。如图所示，激光发射端3具有激光器31，该激光器31设置用于发射对目标物进行探测的激光光束。

激光器31可以选自固体激光器或半导体激光器等类型，例如光纤激光器。但是，本发明提出的技术方案包括但不限于前述的激光器类型，而是可以使用任何能产生并发射激光的装置，本发明的构思不限于在此描述的形式。

此外，激光发射端3还具有发射镜组。在示出的实施例中，发射镜组构造成激光整形模块。激光整形模块透射由激光器31发射的激光光束，并实现对激光光束的准直、匀化、整形等功能。根据不同设计功能和目的，可以使用准直、匀化、整形这三种功能的一种或多种，最终形成例如点状或线状光斑。

在图1示出的实施方式中，激光整形模块由准直镜311和匀光片312构成。由激光发射端3的激光器31投射出的激光光束以相对发散的方式入射到准直镜311，平行的光从准直镜311出射并投射到匀光片312，并经过匀光片312后继续射出。激光整形模块的形式可以多样化，包括但不限于示出的准直镜311和匀光片312的组合，只要是能实现相应整形目的的光学元器件及其组合，均可以用作本发明意义上的激光整形模块，本发明的构思不限于在此描述的形式。

此外，在本发明的一些实施方式中，激光器31和激光整形模块既可以一体化，也可以构造成分开的部件单独安装，本发明的构思不限于在此描述的形式。

在图2示出的实施方式中，激光发射端3发射线状光斑。在此，激光发射端3的激光整形模块将由激光发射端3的激光器31发射的激光光束整形成线状光斑，即线形扫描激光，因此激光光束以线状光斑的形式射到扫描模块4的反射面上，如图2所示。当然，线状光斑经过扫描模块4的反射面反射后，仍然以线状光斑的形式扫描目标物。将光束整形成线状，利用本发明提出的技术方案，使用一维扫描模块4即可实现三维扫描，减少对扫描部件的要求，降低整机成本。

激光接收端5具有探测器，该探测器设置用于接收通过扫描模块4引导的从目标物反射回来的激光光束。例如在图4中可以最清楚地看到的，激光光束由激光雷达1的激光发射端3发射出来，经扫描模块4的反射面反射后，投向目标物并对其进行扫描。之后，由目标物反射回来的激光光束，首先射到扫描模块4的反射面上，经此反射后被激光雷达1的激光接收端5接收并检测。

在此，可以使用光电型探测器或光热型探测器探测激光信号，例如包括雪崩光电二极管、单光子探测器或者光电倍增管。但是，在根据本发明的技术方案中，探测器包括但不限于前述类型。任何能够将激光信号转换成电信号的探测器，均可以用在本发明提出的技术方案中，本发明的构思不限于在此描述的形式。

根据本发明的一些实施方式，激光接收端5还具有接收镜组。例如接收镜组沿着激光光束的传播方向设置在探测器之前，从而接收镜组能够接收并透射被目标物反射回来的激光光束和/或由扫描模块4反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到所述激光接收端5的探测器上。

根据本发明，扫描模块4一方面设置用于导向激光光束，改变激光光束的传播方向和方式，以对目标物进行扫描；另一方面，扫描模块4设置用于改变由目标物反射回来的激光光束的传播方向和方式，将其引导到激光雷达1的激光接收端5的接收镜组。

根据本发明的一些实施方式，扫描模块4包括发射扫描模块和接收扫描模块，其中发射扫描模块专门设置用于将激光发射端3发射的激光光束反射至目标物，而接收扫描模块专门设置用于接收和引导由目标物反射回来的激光光束，并将其改变方向至激光接收端5。

根据本发明的一些实施方式，扫描模块4的扫描部件可以包括双面反射镜、多面棱镜、异面棱镜或者振镜。由激光收发模块组2的激光发射端3发出的激光光束与扫描模块4的扫描部件的旋转轴线形成夹角，或者说与扫描模块4的扫描部件的反射面形成夹角。尤其是，由激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发出的激光光束与扫描模块4的反射面形成的夹角彼此不同，因此各个激光收发模块组2对应形成的扫描子视场彼此重合部分，由此形成激光雷达1的拼接视场。

在一些实施方式中，通过适当匹配由激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发出的激光光束与扫描模块4的反射面形成的夹角，尤其是通过调整激光收发模块组2的方位或者改变扫描模块4的扫描部件的反射面角度或部件结构，可以改变激光雷达1在垂轴方向的拼接视场和/或在水平方向的拼接视场的拼接方式。在此，垂轴方向是指与水平方向垂直的方向，即激光雷达在正常工作状态下的竖直方向或者说铅垂方向。

图3是根据本发明的一些实施方式的激光收发模块组2的激光发射端3发出的激光光束与扫描模块4的旋转轴线的夹角的示意图。在此，扫描模块4的扫描部件构造成双面反射镜，由两个激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发出的激光光束分别与双面反射镜的旋转轴线形成夹角α和β。

由两个激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发出的激光光束分别与扫描模块4的双面反射镜的旋转轴线形成的夹角α和β可以彼此不同，也就是说，由两个激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发出的激光光束与扫描模块4的双面反射镜的反射面形成的夹角彼此不同，因此，如图4所示，其中一个集成了激光发射端3和激光接收端5的激光收发模块组2形成的子视场A与另一个集成了激光发射端3和激光接收端5的激光收发模块组2形成的子视场B存在重合部分，由此总体形成激光雷达1的拼接的视场。

如图5所示，由于两个激光收发模块组2的激光光束都针对重合部分进行扫描，因此显然重合部分的分辨率高于非重合部分。同样由于重合部分的存在，激光雷达1总体上由各个激光收发模块组2的子视场形成了一种拼接式的视场。

但是，本发明提出的扫描模块4包括但不限于前述的扫描部件，而是可以使用任何能改变激光光束传播方向的光学器件，本发明的构思不限于在此描述的形式。

根据本发明的一些实施方式，控制模块6设置用于对激光发射和接收进行控制，并通过后期信号数据处理获取目标物的特征信息，如图4所示。控制模块6可以构造成相对激光雷达1独立的电子装置，在组成结构和布置位置上与激光雷达本体分离；或者，也可以选择将控制模块6构造成激光雷达1的一个组成部分。

控制模块6可以对激光器31进行控制，从而控制激光器31发射激光光束的时机和方式等。例如，激光光束可以以连续方式或者以脉冲方式从激光器31发出。当然，控制模块6也可以用于控制激光雷达1的激光接收端5的探测器。

控制模块6可以对用于接收通过扫描模块4引导的从目标物反射回来的激光光束的探测器进行控制，并进行后期信号数据处理，分析出目标物的特征信息。在此目标物的特征信息包括但不限于目标物的速度、位置和形状等特性参数，以及由此可以推导或者计算出的其他参量。

为此，控制模块6可以包括集成的信号处理部分，其用于对探测器接收到的反射激光光束的光电信号数据进行分析和处理，由此获取目标物的特征信息。也可以设置单独的信号处理模块，用于实现相应的信号处理和分析功能。

控制模块6还可以对扫描模块4进行控制，从而例如对于旋转扫描部件，如双面反射镜、多面棱镜、异面棱镜等，控制旋转扫描部件的旋转速度；或者对于振镜，控器其振动频率或扫描角度。扫描模块4的扫描部件包括异面棱镜，其中异面棱镜的反射侧面与中心轴线的夹角互不相同并彼此匹配，使得每个反射侧面对应形成的子视场至少部分地彼此重叠，由此形成激光雷达1的拼接视场。

例如，设置有电动机，用于旋转驱动扫描模块4的旋转扫描部件。对此，控制模块6可以设置用于控制电动机的启动、停止和工作模式等，尤其是调控电动机的旋转速度。

根据本发明的一些实施方式，至少一个激光发射端3和至少一个激光接收端5集成为一个激光收发模块组2，激光收发模块组2构造成单独的结构单元。例如，在每个激光收发模块组2中，集成在激光收发模块组2中的激光发射端3和激光接收端5紧邻地并排设置在一个共同的结构单元壳体中。也就是说，可以通过将至少一个激光发射端3和至少一个激光接收端5集成到一个共同的激光收发模块组壳体中形成一个单独的结构单元。

也可以考虑，通过机械连接方式，将单独的激光发射端3和激光接收端5彼此并排连接到一起形成一个单独的结构单元。还可以考虑，将激光发射端3和激光接收端5直接构造在一个公用的结构模块中，由此形成一个单独的结构单元。

在此需要指出，激光发射端3和激光接收端5可以彼此处于上下位置关系，或者左右位置关系，或者其他位置关系，都在本发明的构思范围内。在此重要的是，集成为结构单元或者说激光收发模块组2的激光发射端3和激光接收端5能够分别正常地发射和接收激光光束，而不会在一个激光收发模块组2的激光发射端3和激光接收端5之间或者在不同激光收发模块组2的激光发射端3和激光接收端5之间造成光路干扰。

在一些实施方式中，激光雷达1包括多个激光收发模块组2，所述多个激光收发模块组2相对于扫描模块4分布布置，由此通过多个激光收发模块组2对应形成的子视场形成激光雷达1的至少部分彼此重叠/拼接的视场。当然，根据激光雷达1的具体结构和功能需求，可以选择特定数量的激光收发模块组2，或者也可以根据应用场合需要改变扫描模块4与多个激光收发模块组2的方位关系，或者改变多个激光收发模块组2之间的方位关系。重要的是，多个激光收发模块组2的相互之间的布置关系以及多个激光收发模块组2与扫描模块4相互之间的布置关系能够顺利实现激光光束的收发，且多个激光收发模块组2能够按照需要针对目标物形成互相弥补的子视场，尤其是总体上至少部分拼接的视场，例如图4和图5所示。

在一些实施方式中，激光雷达1包括偶数个激光收发模块组2，例如2、4、6、8、10、12甚至更多个激光收发模块组2，这些激光收发模块组2可以分别作为单独的结构单元相对于扫描模块4在两侧大体对称地分布，由此通过多个激光收发模块组2对应形成的子视场，以重叠的方式形成激光雷达1的至少部分拼接的总体视场。

当然，根据激光雷达1的应用场合和性能要求，也可以考虑激光收发模块组2相对于扫描模块4的中心轴线采用不对称的布置方式，例如为了加强扫描重点区域或者关键区域，或者例如为了应对特殊的扫描角度范围，或者为了有针对性地改变特定区域的扫描频率/扫描角分辨率。

例如，在激光雷达1恰好设置2个激光收发模块组2的情况下，这2个激光收发模块组2与扫描模块4可以呈三角形布置。例如，2个激光收发模块组2与扫描模块4分别处在一个等边三角形的顶点上。

例如，在激光雷达1恰好设置4个激光收发模块组2的情况下，这4个激光收发模块组2可以相对于扫描模块4的扫描部件在两侧对称布置，例如呈矩形布置。可以考虑的是，4个激光收发模块组2分别处在一个矩形的四个角点上，而扫描模块4的扫描部件可以根据需要布置在这个矩形形状的内部，例如布置在矩形的几何中心上，即两条对角线的交点上。当然，对于特殊的视场大小和/或扫描分辨率需求，也可以考虑将扫描模块4的扫描部件布置在这个矩形形状的外部。

在一些实施方式中，也可以考虑的是，激光雷达1包括多于一个的奇数个激光收发模块组2，例如3、5、7、9、11甚至更多个激光收发模块组2。这些激光收发模块组2可以分别作为单独的结构单元相对于扫描模块4在两侧不对称地分布。借此可以针对特定的扫描区域或者关键扫描区域，相对于其他区域有针对性地增加配属的激光收发模块组2的数量，提高在此类扫描区域中的分辨率和/或扫描频率。

在一些实施方式中，也可以使工作激光收发模块组2仍然相对于扫描模块4在两侧对称地分布，而将多出的激光收发模块组用作备用激光收发模块组，其仅仅在工作激光收发模块组出现故障或者发生损毁时，才作为安全冗余替换装置投入使用，由此确保激光雷达1安全、可靠且不间断地工作。

在一些实施方式中，还可以单独设置备用激光收发模块组2，例如针对重要扫描范围，从而在个别工作激光收发模块组2发生故障或者出现外部损毁时，能够马上作出反应，顶替发生故障或者出现外部损毁的激光收发模块组2，确保激光雷达1持续和不间断的扫描工作，由此也不会中断对于目标物的扫描监控。

为此，激光雷达1可以设置用于检测激光收发模块组2的工作状态的故障检测装置。控制模块6借助故障检测装置对工作激光收发模块组2的功能性进行检测或监控，并在检测到激光收发模块组2发生故障或者出现外部损毁时，切换到激光雷达1的紧急工作模式，并将备用激光收发模块组2投入使用并替代发生故障或者出现外部损毁的工作激光收发模块组2。对工作激光收发模块组2的功能性进行检测可以在激光雷达1启动时或者暂停间歇进行。对于可靠性要求较高的应用场合，也可以设置故障检测装置对激光收发模块组2进行连续不断的持续监控。

在一些实施方式中，每个激光收发模块组2可以集成有不同数量的激光发射端3和激光接收端5，例如在一个激光收发模块组2中，多个激光发射端3对应一个激光接收端5，或者一个激光发射端3对应多个激光接收端5，或者一个激光发射端3对应一个激光接收端5，或者多个激光发射端3对应多个激光接收端5。通过合适地设置和匹配激光发射端3和激光接收端5的数量关系，以及合理地设置激光收发模块组2的数量，不但有利于灵活调整、尤其是扩大激光雷达1总体视场，而且有助于根据需求提高在单个激光收发模块组2的子视场内的扫描频率、垂轴和水平角分辨率，以及在多个激光收发模块组2的彼此重叠的视场内的扫描频率、垂轴和水平角分辨率。

在一些实施方式中，激光雷达1还包括方位调整装置，其设置用于调节激光收发模块组2的方位，尤其是其中包含的激光发射端3和激光接收端5的方位。为此，可以设置用于调节激光收发模块组2的姿态的致动器。通过控制模块6控制用于调节激光收发模块组2的姿态的致动器，能够动态地、自动地调节由激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发射的激光光束相对于扫描模块4的反射面或者扫描模块4的旋转轴线的夹角。

在一些实施方式中，控制模块6可以根据预定的工作模式协调控制配属于各个激光收发模块组2的致动器，从而控制模块6通过切换不同的工作模式，可以自动地匹配不同的应用场景或者环境条件，例如改变激光雷达1的扫描视场角，提高特定扫描区域或者关键扫描区域的扫描频率、垂轴角分辨率和/或水平角分辨率等。

在此，可以考虑给每个激光收发模块组2分别配有单独的方位调整装置，以便对每个激光收发模块组2能够实现个别的有针对性的姿态调整。或者，也可以考虑给所有激光收发模块组2设置一个共同的方位调整装置。也可以将所有激光收发模块组2分组，对于每组激光收发模块组2分别设置一个共同的方位调整装置，由此能够实现对所有激光收发模块组2的总体或者分组控制，协调一致地实现满足需求的对扫描视场角、扫描频率和/或扫描分辨率等的调整。

对于调节激光收发模块组姿态的致动器，可以考虑使用电动机、液压致动器、气压致动器或者压电致动器等类型，只要其能够根据控制模块6发出的控制信号驱动方位调整装置或者说调整激光收发模块组2的方位。

在一些实施方式中，尤其包括用于驱动所述方位调整装置的电动机，其中所述控制模块6控制所述用于驱动所述方位调整装置的电动机，由此通过驱动所述方位调整装置实现方位调整。在一些实施方式中，所述多个激光收发模块组2能够分别通过所述方位调整装置单独地调整相对扫描模块4的反射面的方位，由此通过调节多个激光收发模块组2对应形成的子视场的方式，来改变激光雷达1的拼接视场和/或扫描分辨率。

通过动态地、自动地调节由激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发射的激光光束相对于扫描模块4的反射面或者扫描模块4的旋转轴线的夹角，能带来的有益效果包括：能够根据激光雷达1的应用环境，例如根据获取的目标物的特征信息，以开环控制/闭环控制的方式，实现动态和自动地改变激光雷达1的视场；尤其是能够针对特定的关键区域，动态地提高激光雷达1的垂轴角分辨率和/或水平角分辨率。

为此，激光雷达1可以设置不同的工作模式，包括但不限于普通工作模式和强化工作模式。在激光雷达1的普通工作模式中，多个激光收发模块组2的子视场彼此至少部分重叠，总体形成激光雷达1的拼接视场，从而利用确定数量的激光收发模块组2，实现激光雷达1均衡的扫描性能。这里均衡的扫描性能是指，例如视场大小与垂轴角分辨率和水平角分辨率相互协调和匹配，达到符合应用要求的激光雷达1性能。

在激光雷达1的强化工作模式中，通过利用方位调整装置调节激光收发模块组2的方位，将更多激光收发模块组2分配给特定区域或者关键区域进行扫描，例如将比在普通工作模式下更多数量的激光收发模块组2分配给特定区域或者关键区域进行扫描，由此在此区域中获得增大的拼接视场、垂轴角分辨率和/或水平角分辨率，进而提高激光雷达1整体性能。也就是说，例如在普通工作模式下，30％的激光收发模块组2覆盖或者至少部分覆盖特定区域或者关键区域进行扫描，而在强化工作模式中，更多数量的激光收发模块组2，例如40％、50％甚至60％或者以上的激光收发模块组，被调配给所述特定区域或者关键区域进行扫描，从而增强这些区域中激光雷达1的扫描频率和分辨率。当然，也可以通过强化工作模式改变激光雷达1的视场角和扫描方位或者其他特征参数。

在一些实施方式中，激光雷达1还具有紧急工作模式。在检测到激光收发模块组2发生故障或者出现外部损毁时，切换到激光雷达1的紧急工作模式，并将备用激光收发模块组2投入使用并替代发生故障或者出现外部损毁的激光收发模块组2，确保激光雷达1的功能和性能不受损害和降低。

在一些实施方式中，可以通过控制模块6控制方位调整装置，从而可以根据需求，动态地实现激光雷达1的可变的视场。尤其是，通过改变各个激光收发模块组的姿态，即改变由激光发射端3的激光器31发射的激光光束的方位和角度，例如在用作车载激光雷达1的情况下，可以根据车辆外部环境情况，尤其实时路况，动态调节激光雷达1的拼接视场，特别是提高在特定角度范围内的垂轴角分辨率和水平角分辨率。

下面参照具体实施例，对本发明的构思进一步详细说明。需要指出，这里列举的实施例仅仅用于清楚地阐述本发明的发明构思，而不应理解成对本发明的限制。在此涉及的激光雷达1的技术特征，只要没有违背自然规律或者技术规范，都可以在本发明构思的框架内任意组合或者替换，都在本发明的构思范围内。

图6至图9示出了根据本发明的激光雷达1的第一实施例，其中设有恰好两个激光收发模块组2，并采用双面反射镜作为扫描模块4的扫描部件。如图所示，两个激光收发模块组2相对于作为扫描模块4的扫描部件的双面反射镜对称布置，并与双面反射镜呈三角形布置。也就是说，两个激光收发模块组2与扫描模块4分别处在一个三角形的顶点上，这个三角形尤其可以是等边三角形。

当然，根据激光雷达1的应用场合和性能要求，也可以考虑激光收发模块组2相对于作为扫描模块4的扫描部件的双面反射镜采用非三角形的布置方式，例如为了应对特殊的扫描角度范围，或者为了有针对性地改变特定区域的扫描频率/扫描角分辨率，激光收发模块组2也可以与旋转轴布置在一条直线上或者布置在一个平面中。

图6示出了根据本发明的第一实施例的双面反射镜的第一旋转状态，图7示出了根据本发明的第一实施例的双面反射镜的第二旋转状态。由激光收发模块组2的激光发射端3发出的激光光束经激光整形模块后，以线状激光的形式投射至目标物。两个激光收发模块组2分别置于双面反射镜的两侧，分别集成一个激光发射端3和一个激光接收端5。通过旋转双面反射镜对目标物进行探测扫描。由目标物反射回来的激光光束，同样被扫描模块4的双面反射镜接收并分别反射到激光收发模块组2的激光接收端5。各个激光接收端5的接收镜组能够接收并透射反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到激光接收端5的探测器上。

在此，两个激光收发模块组2分别形成各自的子视场，其中双面反射镜的反射面的不同区域分别构成发射扫描模块/区域和接收扫描模块/区域，即用作发射扫描模块的反射面区域专门设置用于将激光发射端3发射的激光光束反射至目标物，而用作接收扫描模块的反射面区域专门设置用于接收和引导由目标物反射回来的激光光束，并将其改变方向至激光接收端5。

图8是根据本发明的第一实施例在视场拼接后重合部分的角分辨率的示意图。垂轴视场角与激光整形后的发散角相关，例如，本实施例中垂轴视场角为20°。例如，在图8示出的实施例中，激光接收端中的探测器采用64线线阵APD。激光雷达1在非重合部分中具有0.3°的垂轴角分辨率，而在重合部分中可以提高到0.15°的垂轴角分辨率，重合部分扫描分辨率高于非重合部分。同样，这里的垂轴角分辨率大小仅仅作为用于说明发明构思的示例，而不构成对本发明的限制。事实上，根据本发明的技术方案，根据需求也可以实现0.1°甚至更高的探测扫描视场。

图9是根据本发明的第一实施例的拼接扫描视场的示意的俯视图。在此，例如可以设置电动机，用于驱动双面反射镜旋转。对此，控制模块6可以设置用于控制电动机的启动、停止和工作模式等，尤其是调控电动机的旋转速度。例如，由两个激光收发模块组2分别形成的扫描子视场各具有100°的水平视场，其中20°为重合部分，因此总的水平视场角为180°。

需要指出，这里的水平视场角大小仅仅作为用于说明发明构思的示例，而不构成对本发明的限制。事实上，根据本发明的技术方案，根据需求也可以实现200°以上的探测扫描视场。

在此，同样可以包括方位调整装置(未示出)，所述多个激光收发模块组2能够通过所述方位调整装置单独地调整相对扫描模块4的反射面的方位，并由此调整与扫描模块4的反射面的夹角。

其中，所述控制模块6可以根据获取的目标物的特征信息控制方位调整装置自动地调整所述多个激光收发模块组2相对扫描模块4的反射面的方位。换句话说，方位调整装置能够个别地设定激光收发模块组2相对扫描模块4的反射面的不同夹角，进而提高特定视场范围的垂轴和/或水平角分辨率。

图10示出了本发明的激光雷达1的第二实施例，其中设有恰好四个激光收发模块组2A-2D，并采用双面反射镜作为扫描模块4的扫描部件。如图所示，四个激光收发模块组2A-2D相对于作为扫描模块4的扫描部件的双面反射镜的反射面在两侧对称布置，并大体形成一个矩形。换句话说，四个激光收发模块组2A-2D分别设在矩形的四个角之一上，而作为扫描模块4的扫描部件的双面反射镜处于这个矩形的几何中心。在第二实施例中，作为扫描模块4的扫描部件的双面反射镜的旋转轴线与由四个激光收发模块组2A-2D所形成的矩形的两条对角线的交点重合。

当然，根据激光雷达1的应用场合和性能要求，也可以考虑激光收发模块组2相相对于作为扫描模块4的扫描部件的双面反射镜的反射面采用非矩形的布置方式，例如为了加强扫描重点区域或者关键区域，或者例如为了应对特殊的扫描角度范围，或者为了有针对性地改变特定区域的扫描频率/扫描角分辨率，激光收发模块组2可以采用梯形或其他不规则四边形的布置方式，尤其是可根据探测需求设定激光收发模块组2的不同位置。

如图所示，四个激光收发模块组2A-2D分别形成各自对应的子视场2A-2D，子视场2A-2D彼此之间重叠。同样，双面反射镜的反射面的不同区域可以分别构成发射扫描模块/区域和接收扫描模块/区域，即用作发射扫描模块的反射面区域专门设置用于将激光发射端3发射的激光光束反射至目标物，而用作接收扫描模块的反射面区域专门设置用于接收和引导由目标物反射回来的激光光束，并将其改变方向至激光接收端5。

在此，为驱动双面反射镜旋转，同样可以设置电动机，控制模块6可以设置用于控制电动机的启动、停止和工作模式等，尤其是调控电动机的旋转速度。

在第一实施例的基础上，第二实施例的激光收发模块组2由两个增加至四个。相较于第一实施例，四个激光收发模块组2A-2D所形成的子视场2A-2D部分重合，更有利于提高扫描分辨率，例如垂轴角分辨率可以达到0.075°。

对于四个激光收发模块组，控制模块6可以根据预定的工作模式协调控制配属于四个激光收发模块组的致动器，从而控制模块6通过切换不同的工作模式，可以通过利用致动器调整四个激光收发模块组的方位使得激光雷达自动地匹配不同的应用场景或者环境条件，例如改变激光雷达1的扫描视场，提高特定扫描区域或者关键扫描区域的垂轴角分辨率和/或水平角分辨率。

图11是根据本发明的第三实施例的扫描模块4，在此扫描模块4构造为四棱镜，尤其是正四棱镜或者长方体四棱镜。四棱镜绕着其中心轴线进行旋转。

图12是根据本发明的第三实施例的视场拼接的示意图。在此，以恰好两个激光收发模块组2为示例，表示了在使用四棱镜作为扫描模块4的扫描部件的情况下形成拼接视场的情况。如图所示，两个激光收发模块组2相对于作为扫描模块4的扫描部件的四棱镜的中心轴线对称布置，例如两个激光收发模块组2与四棱镜的中心轴线布置在同一平面中。当然，也可以考虑其他不规律或者说错位的布置方式，以实现特殊的视场拼接效果。通过激光收发模块组2的合适的布置方式，同时结合四棱镜作为扫描模块4的旋转扫描部件，能够有效地扩大激光雷达1的视场，增大扫描频率，甚至能够针对目标物或者特定区域实时监测。

图13是根据本发明的第四实施例，其在第三实施例的基础上将扫描模块4构造为异面棱镜，具体地在第四实施例中为异面四棱镜。异面四棱镜的特征在于，其四个侧面与四棱镜的中心轴线的夹角互不相同。例如，由激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发射的激光光束与异面棱镜的各个反射面形成的夹角彼此不同，因此各个激光收发模块组2形成的扫描子视场彼此重合部分，形成激光雷达1的拼接视场。

图14是在根据本发明的第四实施例中在使用一组收发模块进行扫描的情况下探测视场的示意图，在此可以看到异面棱镜的各个反射面所对应的子视场A-D之间的重叠位置关系。在图14中，以假想的方式将异面四棱镜的四个反射侧面放置在一个轴线上(在平面图中体现为一个交点)，由此更清楚地表示出四个反射侧面之间呈角度α₁、α₂和α₃的位置关系。

也就是说，由于激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发出的激光光束与异面棱镜的各个反射面形成的夹角彼此不同，异面棱镜的各个反射面所对应形成的子视场也处于不同的方位。例如，如图14所示，异面棱镜的面A对应的子视场A在图14中表示为从上至下的第一个矩形(虚线)，面B对应的子视场B在图14中表示为从上至下的第二个矩形(实线)，面C对应的子视场C在图14中表示为从上至下的第三个矩形(虚线)，而面D对应的子视场D在图14中表示为从上至下的第四个矩形(实线)。在此，每两个相邻的子视场之间都有以特有方式重叠的部分视场，由此整体上形成激光雷达1的拼接的视场。

需要指出，通过适当匹配由激光收发模块组2的激光发射端3的激光器31发出的激光光束与扫描模块4的反射面形成的夹角，尤其是通过调整激光收发模块组2的方位或者改变扫描模块4的扫描部件的反射面角度或结构，可以实现激光雷达1在竖直方向的特有拼接视场和/或在水平方向的特有拼接视场。

图14为使用仅一个激光收发模块组2进行扫描所形成的拼接探测视场的示意图。实际应用中，可以使用至少两个激光收发模块组2，如前所述采用适当的布置方式，能够实现更加复杂和特殊的视场拼接效果，满足实际应用的多样和变化的需求。在此，异面棱镜示例性地具有四个反射侧面。当然，也可以考虑使用其他多面异面棱镜，并根据实际应用需求根据本发明的构思设置异面棱镜的不同反射面之间的夹角或者说与中心轴线的夹角，从而实现有利的大范围甚至全景的扫描视场，例如实现实时监测或者更大的垂轴角分辨率和/或水平分辨率。

最后，本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不意味着对本发明的技术方案或者构思的限制。在此针对激光雷达1所描述的所有技术特征，只要没有违背自然规律或者技术规范，都可以在本发明构思的框架内任意组合或者替换，均落在本发明的构思范围内，且不构成对本发明的限制。

Claims (22)

1.一种激光雷达(1)，其特征在于，包括：

激光发射端(3)，所述激光发射端(3)具有激光器(31)，所述激光器(31)设置用于发射对目标物进行探测的激光光束；

扫描模块(4)，所述扫描模块(4)设置用于引导由所述激光器(31)发射的激光光束对目标物进行扫描，并接收和引导由目标物反射回来的激光光束；

激光接收端(5)，所述激光接收端(5)具有探测器，所述探测器设置用于接收通过扫描模块(4)引导的从目标物反射回来的激光光束；

其中至少一个激光发射端(3)和至少一个激光接收端(5)集成为一个构造成单独的结构单元的激光收发模块组(2)，其中所述激光雷达(1)包括多个激光收发模块组(2)，所述多个激光收发模块组(2)相对于扫描模块(4)分布布置，并且通过所述多个激光收发模块组(2)对应形成的子视场形成激光雷达(1)的至少部分拼接的视场。

2.根据权利要求1所述的激光雷达(1)，其中，所述激光发射端(3)还包括发射镜组，所述发射镜组具有设置用于对由所述激光器(31)发射的激光光束进行整形的激光整形模块。

3.根据权利要求2所述的激光雷达(1)，其中，所述激光整形模块包括沿着激光光束的光轴顺序布置的准直镜(311)和匀光片(312)。

4.根据权利要求1所述的激光雷达(1)，其中，所述扫描模块(4)包括发射扫描模块和接收扫描模块，其中发射扫描模块设置用于反射激光发射端(3)发射的激光光束至目标物，接收扫描模块设置用于接收并引导目标物反射回来的激光光束至激光接收端(5)。

5.根据权利要求1所述的激光雷达(1)，其中，所述激光接收端(5)还具有接收镜组，所述接收镜组设置用于接收并透射通过扫描模块(4)引导的由目标物反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到所述激光接收端(5)的探测器上。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的激光雷达(1)，其中，由所述多个激光收发模块组(2)的激光发射端(3)发射的激光光束与扫描模块(4)的反射面的夹角彼此不同，从而所述多个激光收发模块组(2)分别形成方位不同且彼此至少部分重叠的子视场。

7.根据权利要求1到5中任一项所述的激光雷达(1)，其中，还包括方位调整装置，所述多个激光收发模块组(2)能够通过所述方位调整装置调整相对扫描模块(4)的反射面的方位，由此能够改变激光雷达(1)的拼接视场和/或扫描分辨率。

8.根据权利要求1到5中任一项所述的激光雷达(1)，其中所述激光雷达(1)配有控制模块(6)，所述控制模块(6)设置用于对激光发射和接收进行控制，并通过后期信号数据处理获取目标物的特征信息。

9.根据权利要求8所述的激光雷达(1)，其中，控制模块(6)能够根据预定的工作模式控制配属于各个激光收发模块组(2)的方位调整装置，并能够通过切换不同的工作模式，自动地匹配不同的应用场景或者环境条件。

10.根据权利要求8所述的激光雷达(1)，其中，所述控制模块(6)能够根据获取的目标物的特征信息控制所述方位调整装置，从而能够以闭环控制的方式自动调节所述多个激光收发模块组(2)相对扫描模块(4)的反射面的方位，由此动态地自动改变激光雷达(1)的拼接视场和/或扫描分辨率。

11.根据权利要求1到5中任一项所述的激光雷达(1)，其中，扫描模块(4)的扫描部件是一种旋转扫描部件。

12.根据权利要求11所述的激光雷达(1)，其中，扫描模块(4)的扫描部件包括双面反射镜、多面棱镜或者振镜。

13.根据权利要求11所述的激光雷达(1)，其中，扫描模块(4)的扫描部件包括异面棱镜，其中异面棱镜的反射侧面与中心轴线的夹角互不相同并彼此匹配，使得每个反射侧面对应形成的子视场至少部分地彼此重叠，由此形成激光雷达(1)的拼接视场。

14.一种用于激光雷达(1)的探测方法，其特征在于，所述激光雷达(1)包括激光发射端(3)、扫描模块(4)和激光接收端(5)，其中

设置激光发射端(3)的激光器(31)用于发射对目标物进行探测的激光光束；

设置扫描模块(4)用于引导由所述激光器(31)发射的激光光束对目标物进行扫描，并接收和引导由目标物反射回来的激光光束；

设置激光接收端(5)的探测器用于接收通过扫描模块(4)引导的从目标物反射回来的激光光束；

其中将至少一个激光发射端(3)和至少一个激光接收端(5)集成为一个构造成单独的结构单元的激光收发模块组(2)，其中将多个激光收发模块组(2)相对于扫描模块(4)分布布置，并通过所述多个激光收发模块组(2)对应形成的子视场形成激光雷达(1)的至少部分拼接的视场。

15.根据权利要求14所述的用于激光雷达(1)的探测方法，其中，所述激光发射端(3)还包括发射镜组，所述发射镜组具有激光整形模块，设置所述激光整形模块用于对由所述激光器(31)发射的激光光束进行整形。

16.根据权利要求14所述的用于激光雷达(1)的探测方法，其中，沿着激光光束的光轴在所述激光整形模块中顺序布置准直镜(311)和匀光片(312)。

17.根据权利要求14所述的用于激光雷达(1)的探测方法，其中，所述激光接收端(5)还具有接收镜组，设置所述接收镜组用于接收并透射通过扫描模块(4)引导的由目标物反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到所述激光接收端(5)的探测器上。

18.根据权利要求14到17中任一项所述的用于激光雷达(1)的探测方法，其中，由所述多个激光收发模块组(2)的激光发射端(3)发射的激光光束与扫描模块(4)的反射面的夹角彼此不同，从而所述多个激光收发模块组(2)分别形成方位不同且彼此至少部分重叠的子视场。

19.根据权利要求14到17中任一项所述的用于激光雷达(1)的探测方法，给所述激光雷达(1)配有控制模块(6)，设置所述控制模块(6)用于对激光发射和接收进行控制，并通过后期信号数据处理获取目标物的特征信息。

20.根据权利要求19所述的用于激光雷达(1)的探测方法，其中，还包括方位调整装置用于调整所述激光收发模块组(2)的方位，设置所述控制模块(6)用于控制所述方位调整装置，从而调整所述多个激光收发模块组(2)相对扫描模块(4)的反射面的方位，由此改变激光雷达(1)的拼接视场和/或扫描分辨率。

21.根据权利要求19所述的用于激光雷达(1)的探测方法，其中，设置所述控制模块(6)根据预定的工作模式控制配属于各个激光收发模块组(2)的方位调整装置，其中所述控制模块能够通过切换不同的工作模式，自动地匹配不同的应用场景或者环境条件。

22.根据权利要求19所述的用于激光雷达(1)的探测方法，其中，设置所述控制模块(6)根据获取的目标物的特征信息控制所述方位调整装置，从而能够以闭环控制的方式自动调节所述多个激光收发模块组(2)相对扫描模块(4)的反射面的方位，由此动态地自动改变激光雷达(1)的拼接视场和/或扫描分辨率。

Images