CN112558104A - 激光雷达系统及激光雷达系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种激光雷达系统及激光雷达系统的控制方法，包括至少两个激光收发组件，每个激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置；其中的激光发射装置用于发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；激光接收装置包括接收镜头和接收器，其中的接收镜头用于接收对应的探测区域中的物体反射出射激光后返回的反射激光，并将接收到的反射激光会聚至接收器；接收器用于将接收镜头接收到的反射激光转换成电信号进行解析，得到探测区域中的物体的信息。上述方案采用两个或多个激光收发组件组合拼接的方式，可以减少激光雷达系统出射激光照射的水平两侧盲区面积，进而提高应用该激光雷达系统的车辆的避障能力。

Description

激光雷达系统及激光雷达系统的控制方法

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达系统及激光雷达系统的控制方法。

背景技术

随着光学技术的发展和应用，出现了很多以发射激光光束探测目标物体的位置、速度等特征量的激光雷达系统，且激光雷达系统已被广泛应用于各种领域，例如，测距、低飞目标的跟踪测量、武器制导、大气监测、测绘、预警、交通管理等领域，尤其在自动驾驶领域，激光雷达系统经常被用来实现对车辆周围环境的视场探测和成像，以使自动驾驶的车辆可以根据激光雷达系统探测出的信息规划正确的行驶路线。

目前，flash激光雷达系统因其具有结构简单、系统负载低、光机寿命长等优点，被普遍应用于自动驾驶车辆上，以实现对车辆周围近场的探测。flash激光雷达系统的基本工作原理是通过“泛光”的方式将出射激光一次性地照亮整个被探测的视场区域，接收端采用相应的探测器接收视场区域内的所有回波光束，从而通过分析回波光束得到视场区域内的探测信息。

但是，上述的flash激光雷达系统存在出射激光的视场角度范围有限，致使上述flash激光雷达系统的探测盲区较大，降低了应用上述flash激光雷达系统的车辆的避障能力。而且，现有的flash激光雷达系统探测距离不足，增加探测距离需要明显提高发射功率，系统的功耗、热效应及器件成本均会飙升。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够减少探测盲区、有效提高出射激光能量的利用率，进而降低系统的制造成本的激光雷达系统及激光雷达系统的控制方法。

第一方面，一种激光雷达系统，该激光雷达系统包括：

至少两个激光收发组件；至少两个激光收发组件对应的探测区域进行拼接；每个探测区域沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个探测子区域对准探测区域沿竖直方向的不同角度范围；每个所述激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置；

所述激光发射装置用于发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；

所述激光接收装置用于接收对应的探测区域中的物体反射出射激光后返回的反射激光。

在其中一个实施例中，至少两个激光收发组件沿水平方向并列排布，至少两个激光收发组件对应的所述探测区域在水平方向上进行拼接。

在其中一个实施例中，激光收发组件的激光发射装置和激光接收装置沿水平方向或者竖直方向排布。

在其中一个实施例中，激光雷达系统包括两个激光收发组件，分别为第一激光收发组件和第二激光收发组件；第一激光收发组件对应的第一探测区域和第二激光收发组件对应的第二探测区域朝向不同的方向，第一探测区域和第二探测区域在水平方向上进行拼接。

在其中一个实施例中，第一探测区域和第二探测区域相对设置。

在其中一个实施例中，第一探测区域和第二探测区域相背设置。

在其中一个实施例中，第一激光收发组件的第一激光发射装置和第一激光接收装置沿水平方向并列排布，第一激光发射装置的出射方向与第一激光接收装置的光轴方向相同；第二激光收发组件的第二激光发射装置和第二激光接收装置沿水平方向并列排布，第二激光发射装置的出射方向与第二激光接收装置的光轴方向相同。

在其中一个实施例中，第一激光发射装置围绕第一激光接收装置设置，第二激光发射装置围绕所述第二激光接收装置设置。

在其中一个实施例中，每个探测子区域的探测距离不同。

第二方面，一种激光雷达系统的控制方法，该方法应用于上述任一项实施例所述的激光雷达系统，所述激光雷达系统包括至少两个激光收发组件，至少两个激光收发组件对应的探测区域进行拼接；每探测区域沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个探测子区域对准探测区域沿竖直方向的不同角度范围；每个激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置，所述方法包括：

控制激光发射装置发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；

控制激光接收装置接收对应的所述探测区域中的物体反射所述出射激光后返回的反射激光。

本申请提供的一种激光雷达系统及激光雷达系统的控制方法，包括：至少两个激光收发组件，每个激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置；其中的至少两个激光收发组件对应的探测区域进行拼接；每个探测区域沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个探测子区域对准探测区域沿竖直方向的不同角度范围；上述激光发射装置用于发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；上述激光接收装置用于接收对应的探测区域中的物体反射出射激光后返回的反射激光。上述方案采用两个或多个激光收发组件组合拼接的方式，可使激光雷达系统的探测区域在水平方向上扩展，实现了大角度的探测区域，进而减少了激光雷达系统出射激光照射的水平两侧盲区的范围，可以提高应用该激光雷达系统的车辆的避障能力。另外，由于上述的激光雷达系统中，每个激光收发组件对应的探测区域包括沿竖直方向划分的多个探测子区域，且每个探测子区域可以对准探测区域沿竖直方向的不同角度范围，相当于激光收发组件同时发射多束出射激光并朝向不同角度范围，因此，使用上述激光雷达系统进行扫描时，探测区域沿竖直方向的不同角度范围有不同的探测距离需求；探测距离较近的探测子区域，该探测子区域对应的激光发射装置发射的出射激光能量密度低；探测距离较远的探测子区域，该探测子区域对应的激光发射装置发射的出射激光能量密度高；使不同的探测子区域根据实际应用需求匹配激光发射装置，避免了因探测子区域与出射激光的能量密度不匹配造成的光能量浪费，提高了每个探测子区域内的光能量的利用率，既满足了系统探测的应用需求，又降低了激光雷达系统的整体功耗，从而降低了激光雷达系统的制造成本。

附图说明

图1为一个实施例提供的一种应用场景示意图；

图2为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图2A为一个实施例提供的一种激光雷达系统的发射光束示意图；

图2B为一个实施例提供的一种激光雷达系统的发射光束示意图；

图2C为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图2D为一个实施例提供的一种激光收发组件的示意图；

图2E为一个实施例提供的一种激光收发组件的示意图；

图2F为一个实施例提供的一种激光收发组件的示意图；

图3为一个实施例提供的一种激光雷达系统的出射激光投射示意图；

图4为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图4A为一个实施例提供的一种激光雷达系统的探测视场角示意图；

图5为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图5A为一个实施例提供的一种激光雷达系统的探测视场角示意图；

图6为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图6A为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图6B为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图7为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图7A为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图7B为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图8为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图8A为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图9为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图9A为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图10为一个实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图11为一个实施例提供的一种激光雷达系统的发射光束示意图；

图12为一个实施例提供的一种车辆的示意图；

图13为一个实施例提供的一种激光雷达系统的控制方法的流程图；

图14为一个实施例提供的一种计算机设备内部结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的激光雷达系统，可以应用于如图1所示的应用环境中，其中，激光雷达系统安装于车辆上，车辆通过激光雷达系统探测附近运动或者靠近的障碍物，如更加高大的车辆、路边的静物、突然靠近的悬空飞行物等，以使车辆能够根据探测到的信息规划能够避开障碍物的路径，以使车辆避免与障碍物发生碰撞。其中的车辆可以是自动驾驶车辆，也可以是普通车辆，对此本申请不做限制。其中的激光雷达系统可以是任一种类型的激光雷达系统。

目前，车辆利用激光雷达系统识别周围环境中的障碍物的方法得到了普及应用，尤其是flash激光雷达系统被广泛应用在车辆的近场探测中。但是，传统的flash激光雷达系统的光源的输出功率、视场角度等都是固定的，这样就会造成应用该激光雷达系统的车辆前方或两侧出现较大面积的盲区，从而降低了车辆的避障能力。因此，针对上述问题，本申请提出了一种激光雷达系统及激光雷达系统的控制方法，旨在解决上述这些问题。

图2为一个实施例提供的激光雷达系统的示意图。如图2所示，该激光雷达系统包括：至少两个激光收发组件，其中的至少两个激光收发组件对应的探测区域进行拼接；每个探测区域沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个探测子区域对准所述探测区域沿竖直方向的不同角度范围；每个激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置；激光发射装置用于发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；激光接收装置用于接收对应的探测区域中的物体反射出射激光后返回的反射激光。

上述激光发射装置可以发射任一出射角的出射激光，具体的出射角可以预先根据实际应用需求设置，其可以是60°*90°的出射角、90°*90°的出射角等。例如，如图2A所示的激光发射装置的发射光束示意图，其发射的出射激光的出射角为90°*5°，其中，90°为该激光发射装置的横向出射角，5°为该激光雷达发射系统的纵向出射角。上述激光发射装置中可以包含至少一个激光发射器。可选的，上述激光发射装置还可以通过设置不同类型的激光发射器、激光发射器的不同出射功率、激光发射器的不同排列密度，来调整覆盖探测区域的不同角度范围的出射激光的探测能力，如探测距离和探测精度。可选的，上述激光发射装置还可以通过设置激光发射器的排列方向或者在激光发射器的前方设置光学组件，来调整出射激光的出射方向，使出射激光覆盖探测区域的不同角度范围。例如，如图2B所示的激光发射装置的发射光束示意图，其可以同时发射两束出射激光，具体为图2B中为#1出射激光和#2出射激光；且#1出射激光的出射角为90°*5°，出射方向为对空方向，覆盖-2.5°至2.5°探测区域的角度范围(其中水平方向为0°)；#2出射激光的出射角度范围为90°*12°，出射方向为对地方向，覆盖8°至20°探测区域的角度范围。

在实际应用中，上述激光发射装置中可以包含至少一个激光发射器，各激光发射器可以以阵列的形式进行排布，使激光发射装置发射的出射激光具有一定出射角度范围。在这种应用条件下，激光发射装置中的各激光发射器阵列的类型可以相同，可选的，激光发射装置中的各激光发射器阵列的类型也可以不相同；激光发射器可以选用连续发光光源，也可以选用脉冲式发光光源；激光发射器可以是LED(发光二极管)、LD(激光二极管)或VCSEL(垂直腔面发射激光器)等，对此本实施例不做限制。相应的，激光发射装置中的各激光发射器阵列的出射功率可以相同，可选的，激光发射装置中的各激光发射器阵列的出射功率也可以不相同，根据实际应用场景的不同，单个LED光源的峰值功率一般为0.5-4W，VCSEL光源的峰值功率可选范围一般为0.5-6W。对此可以根据实际应用需求进行设计。

上述激光接收装置可以接收本激光收发组件中的激光发射装置的出射激光投射至探测区域后返回的反射激光，例如，图2中的激光接收装置12接收激光收发组件1中的激光发射装置11投射至对应的探测区域后返回的反射激光，激光接收装置22接收激光收发组件2中的激光发射装置21投射至对应的探测区域后返回的反射激光。相应的，上述激光接收装置还用于对接收到的反射激光进行光电转换，具体将反射激光的光信号转化成电信号，再进一步的分析和解析该电信号，从而得到各探测区域中物体的信息，例如，物体的成像或距离信息。

在实际应用中，激光接收装置包括接收镜头和激光接收器，接收镜头用于接收对应的探测区域的反射激光，并将接收到的反射激光会聚至激光接收器；激光接收器用于将接收镜头接收到的反射激光转换成电信号进行解析，得到探测区域中的物体的信息。可选的，上述接收镜头可以具体采用具有足够的“视野”、大口径、大视场角的接收镜头，从而能够尽可能多的接收反射激光。

可选的，上述激光接收器的类型可以根据实际应用需求根据激光发射器的类型确定，例如，接收器可以具体为SPIM(硅光电倍增管)、CCD器件、CMOS器件，甚至是集成化的TOF芯片等能够实现光信号转换和解析的器件。

在上述激光雷达系统中，每个激光收发组件对应的探测区域可以沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个探测子区域对准探测区域沿竖直方向的不同角度范围。

本实施例涉及激光雷达系统由于不同激光收发组件设计参数的不同，激光雷达系统的探测区域可以包括多个探测子区域的情况，例如，探测区域具体可以划分为对地探测子区域、中心探测子区域以及天空探测子区域。上述对地探测子区域应用于探测路面障碍物、路沿、近场盲区等；中心探测子区域应用于探测前方区域内水平方向移动的行人、车辆、建筑物等；天空探测子区域应用于探测半空障碍物、临近车辆、路面基建等，如限高杆、配电箱、低空飞行无人机等。以激光雷达系统中的一个激光收发组件为例，其中的激光发射装置的出射激光示意图，如图11所示，图中的激光发射装置的纵向的出射角为105°，其中天空探测子区域出射角为12.5°，对应探测区域的角度范围为-15°至-2.5°(水平方向为0°)；中心探测子区域出射角为5°；中心探测子区域的角度范围为-2.5°至+2.5°；对地探测区域出射角范围为87.5°，对地探测子区域的角度范围为+2.5°至+90°。可见，激光雷达系统的总的探测区域的纵向角度范围分为天空探测子区域、中心探测子区域以及对地探测子区域，激光雷达系统的总的探测区域在竖直方向上被划分为多个子区域，因此，在设计激光雷达系统时，可以根据每个子区域的需求不同，分别设置不同类型的激光发射器，也可以设置同种类型但不同发射功率的激光发射器，也可以设置同种类型但不同排列密度的激光发射器。例如，中心探测区域往往需要具备较远距离的探测能力，因此一般需要功率较大的激光发射器，而对地探测区域因激光雷达系统与地面之间的距离通常较近，所以只需要具备较近距离的探测能力即可，因此一般需要功率较小的激光发射器才不会造成能量浪费。多个子区域的划分使激光发射装置可以发射不同功率和不同出射角度范围的出射激光至不同的探测子区域，以针对各探测子区域的需求对探测子区域中的物体进行探测，避免了因探测子区域与发射功率不匹配造成的光能量浪费，提高了每个探测子区域内的光能量的利用率，进而降低了激光雷达系统的功耗，从而降低了激光雷达系统的制造成本。

结合上述对激光雷达系统中各部件的说明，参见图2，以图1应用场景为例，对本实施例所述的激光雷达系统的工作原理进行说明。其工作原理为：当车辆上的激光雷达系统需要对车辆周围进行探测时，激光雷达系统中的多个激光收发组件可以同时工作，在此过程中，每个激光收发组件的激光发射装置发射出射激光，将出射激光发射至对应的探测区域的角度范围内，使不同的激光发射组件对应的探测区域进行拼接，形成较大角度范围的探测区域，出射至对应探测区域的角度范围内的出射激光经过物体反射后返回，反射激光被激光接收装置中的接收镜头接收，反射激光通过接收镜头后会聚至激光接收器，并将反射激光的光信号转换成电信号后进行解析，得到探测区域中的物体信息，从而获得车辆周围的环境情况。需要说明的是，当激光收发组件发射出射激光至对应的探测区域时，激光收发组件可以发射多束不同能量密度的出射激光至对应的探测区域，每束出射激光又可以投射至对应的探测子区域，相当于每个探测区域沿竖直方向被划分为不同角度范围的子区域。

上述实施例提供的激光雷达系统包括：至少两个激光收发组件，每个激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置；其中的至少两个激光收发组件对应的探测区域进行拼接；每个探测区域沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个探测子区域对准探测区域沿竖直方向的不同角度范围；上述激光发射装置用于发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；上述激光接收装置用于接收对应的探测区域中的物体反射出射激光后返回的反射激光。上述方案采用两个或多个激光收发组件组合拼接的方式，可使激光雷达系统的探测区域在水平方向上扩展，实现了大角度的探测区域，进而减少了激光雷达系统出射激光照射的水平两侧盲区的范围，可以提高应用该激光雷达系统的车辆的避障能力。另外，由于上述的激光雷达系统中，每个激光收发组件对应的探测区域包括沿竖直方向划分的多个探测子区域，且每个探测子区域可以对准探测区域沿竖直方向的不同角度范围，相当于激光收发组件同时发射多束出射激光并朝向不同出射角度范围的出射激光，因此，使用上述激光雷达系统进行探测时，探测区域沿竖直方向的不同角度范围有不同的探测距离需求；探测距离较近的探测子区域，该探测子区域对应的激光发射装置的出射激光能量密度低；探测距离较远的探测子区域，该探测子区域对应的激光发射装置发射的出射激光能量密度高；使不同的探测区域根据实际应用需求匹配激光发射装置，避免了因探测区域与出射激光的能量密度不匹配造成的光能量浪费，提高了每个探测区域内的光能量的利用率，既满足了系统探测应用需求，又降低了激光雷达系统的整体功耗，降低了激光雷达系统的制造成本。

在实际应用中，激光雷达系统中包含的多个激光收发组件可以有多种布局方式，具体可以在水平方向上并列排布，例如图2所示；可选的，也可以在竖直方向上纵向排布，例如图2C所示；可选的，也可以在水平方向和竖直方向上二维排布。激光收发组件的布局方式与激光收发组件的探测区域的位置和大小相关，通过不同的布局方式可以实现激光雷达系统不同探测区域位置和大小的探测，通过将多个激光收发组件进行排列，实现多个激光收发组件的探测区域的拼接，在水平方向上的拼接实现了激光雷达系统水平面上探测区域覆盖范围的扩大；在竖直方向上的拼接实现了激光雷达系统竖直面上探测区域覆盖范围的扩大；同时在水平方向上和竖直方向上的拼接实现了激光雷达系统不仅水平面上探测区域覆盖范围的扩大，而且竖直面上探测区域覆盖范围的扩大。

相应的，每个激光收发组件中的激光发射装置和激光接收装置也可以有多种布局方式。激光收发组件的激光发射装置和激光接收装置可以沿水平方向或者竖直方向排布。

例如，以一个激光收发组件为例，如图2D所示，激光发射装置和激光接收装置可以在水平方向上并列排布；可选的，如图2E所示，激光发射装置和激光接收装置也可以在竖直方向上纵向排布。而且，不同的激光收发组件中的激光发射装置和激光接收装置也可以交错排布，如图2F所示。

在一种应用场景中，当激光雷达系统中包括至少两个激光收发组件时，至少两个激光收发组件沿水平方向并列排布，且至少两个激光收发组件对应的探测区域在水平方向上进行拼接。

以图3中所述的激光雷达系统示例性说明：在该图中，假设激光雷达系统包括两个激光收发组件，分别为激光收发组件1和激光收发组件2，激光收发组件1的探测区域为90°×90°，激光收发组件2的探测区域也为90°×90°，激光收发组件1和激光收发组件2沿水平方向并列排布，使得激光收发组件1和激光收发组件2发射的激光光束的出射角度范围拼接起来的总和为180°×90°，激光收发组件1对应的探测区域1和激光收发组件2对应的探测区域2在水平方向上进行拼接，拼接后扩大了整个激光雷达系统的探测区域。需要说明的是，具体的拼接方式与各激光收发组件中激光发射装置和激光接收装置的设置相关，具体涉及激光发射装置和激光接收装置的空间位置、排列方式等，避免产生新的阴影区或盲区、反射光或多径效应造成的近场饱和等，还需要做好激光发射装置和激光接收装置的光学隔离。

可选的，本申请还提供一种激光雷达系统，如图4所示，该激光雷达系统包括两个激光收发组件，分别为第一激光收发组件和第二激光收发组件；第一激光收发组件对应的第一探测区域和第二激光收发组件对应的第二探测区域朝向不同的方向，第一探测区域和第二探测区域在水平方向上进行拼接。

本实施中的第一收发组件和第二收发组件分别安装在激光雷达系统的不同侧平面上(图4中的01平面和02平面)，以使第一收发组件的第一探测区域朝向一个方向，第二激光收发组件的第二探测区域朝向另一个方向，第一探测区域和第二探测区域朝向不同的方向，进而第一激光收发组件的出射激光和第二激光收发组件的出射激光朝向不同的方向投射至不同方向的探测区域。在上述结构中，第一探测区域和第二探测区域可以进行拼接，得到拼接后的整个激光雷达系统的探测区域。具体的，第一探测区域和第二探测区域可以相邻拼接，可选的，第一探测区域和第二探测区域也可以部分交错拼接，只要拼接后的探测区域能够满足实际应用需求即可。另外，从图4中可以看到，在设计该激光雷达系统时，01平面和02平面之间存在一个夹角，以使第一激光收发组件的第一探测区域能够朝向一个方向，第二激光收发组件的第二探测区域能够朝向另一个方向，而具体该夹角的大小可以根据实际应用需求确定，对此本实施例不做限制。

由上述实施例可知，第一探测区域和第二探测区域的拼接方式由第一激光收发组件与第二收发组件的布局方式确定，因此，本申请具体提供了两种第一激光收发组件与第二激光收发组件的布局方式，接下来介绍这两种布局方式。

第一种布局方式为：如图4所示的激光雷达系统的结构示意图，第一探测区域和第二探测区域可以相背设置，即，激光雷达系统中的第一激光收发组件和第二激光收发组件分别相背设置在激光雷达系统的不同侧平面上(图中的01平面和02平面)，此时，该激光雷达系统的探测区域为第一探测区域和第二探测区域进行拼接后形成的探测区域。例如，应用如图4所示的激光雷达系统进行探测时，如图4A所示，以XY水平面为例，该激光雷达系统中第一激光收发组件的第一探测区域的水平角度范围为95°，且朝向-xy方向；第二激光收发组件的第二探测区域的水平角度范围为95°，且朝向+xy方向。第一探测区域和第二探测区域进行相邻拼接，得到的该激光雷达系统的探测视场角为180°。需要说明的是，第一探测区域和第二探测区域在进行相邻拼接时存在交叠区域(图中为A区域)和盲区(图中为B区域)，其中，重叠区域的探测分辨率较高；关于交叠区域和盲区的大小与第一激光收发组件和第二激光收发组件的布局方式、以及第一探测区域和第二探测区域的大小相关。上述这种第一激光收发组件和第二激光收发组件相背设置的结构，使激光雷达系统的后端空间比较紧凑，便于激光雷达系统的体积优化设计，以减小激光雷达系统的体积，从而降低激光雷达系统的制造成本。第二种布局方式为：如图5所示的激光雷达系统的结构示意图，第一探测区域和第二探测区域相对设置，即，激光雷达系统中的第一激光收发组件和第二激光收发组件分别相对设置在激光雷达系统的不同侧平面上(图中的03平面和04平面)，此时，该激光雷达系统的探测区域为第一探测区域和第二探测区域进行拼接后形成的探测区域。例如，应用如图5所示的激光雷达系统进行探测时，如图5A所示，以XY水平面为例，该激光雷达系统中第一激光收发组件的第一探测区域的水平角度范围为95°，且朝向﹢xy方向；第二收发组件的第二探测区域的水平角度范围为95°，且朝向﹣xy方向。第一探测区域和第二探测区域进行部分交错拼接，得到的该激光雷达系统的探测区域的水平角度范围为180°。需要说明的是，第一探测视场角和第二探测视场角在进行交错拼接时存在一定的交叠区域(图中为A区域)，其中，重叠区域的探测分辨率较高；该区域的大小和第一激光收发组件和第二激光收发组件的布局方式、以及第一探测区域和第二探测区域的大小相关。上述这种第一激光收发组件和第二激光收发组件相对设置的结构，使激光雷达系统的后端空间比较宽裕，可以避免第一激光收发组件和第二激光收发组件所包含的各种器件之间的相互影响和干扰。

进一步的说明，由前述图2D和图2E实施例可知，各激光收发组件中的激光发射装置和激光接收装置可以有多种布局方式，具体可以沿水平方向或者竖直方向排布，接下来以激光雷达系统中包括两个激光收发组件，且这两个激光收发组件为水平排列、每个激光收发组件的激光发射装置和激光接收装置水平排列的布局方式进行说明。

第一种应用场景：

如图6所示，该激光雷达系统中的第一激光收发组件中的第一激光发射装置和第一激光接收装置沿水平方向并列排布，第二激光收发组件中的第二激光发射装置和第二激光接收装置沿水平方向并列排布。此时，第一激光发射装置的出射方向与第一激光接收装置的光轴方向相同；第二激光发射装置的出射方向与第二激光接收装置的光轴方向相同。

本实施例涉及的是第一激光收发组件和第二激光收发组件中只包括一个激光发射装置和一个对应的激光接收装置的情况。在这种情况下，第一激光发射装置的出射激光投射至第一探测区域，第一激光接收装置接收该第一探测区域中物体反射后返回的反射激光。同时，第二激光发射装置的出射激光投射至第二探测区域，第二激光接收装置接收该第二探测区域中物体反射后返回的反射激光。该激光雷达系统的探测区域为第一探测区域与第二探测区域拼接后的探测区域。需要说明的是，图6中的第一探测区域和第二探测区域仅仅只给出了一种相交拼接的情况，在实际应用中还包括诸如相邻拼接、不相邻也不相交拼接的情况。另外，图6主要是示意各激光收发组件的出射方向和光轴方向的关系，不代表实际每个激光收发组件的探测区域都是图中所示的大小。可选的，在上述布局方式下，第一激光收发组件和第二激光收发组件中也可以包括多个激光发射装置和对应的一个激光接收装置，如图6A所示，其中#1激光发射装置和#2激光发射装置同时与#1激光接收装置对应，且#1激光发射装置和#2激光发射装置的出射方向与#1激光接收装置的光轴方向相同。另外，#1激光发射装置和#2激光发射装置发射出射激光至各对应的探测区域中(#1探测区域和#2探测区域)，#1接收镜头接收来自#1探测区域和#2探测区域中物体反射后返回的反射激光。相应的，#3激光发射装置和#4激光发射装置同时与#2激光接收装置对应，且#3激光发射装置和#4激光发射装置的出射方向与#2激光接收装置的光轴方向相同。另外，#3激光发射装置和#4激光发射装置发射出射激光至对应的探测区域中(#3探测区域和#4探测区域)，#2接收镜头接收来自#3探测区域和#4探测区域中物体反射后返回的反射激光。

可选的，在上述水平方向排列的应用场景中，本申请还提供了一种激光雷达系统，该激光雷达系统，如图6B所示，该激光雷达系统包括第一激光收发组件和第二激光收发组件，第一激光收发组件包括多个第一激光发射装置和一个对应的第一激光接收装置，第二激光收发组件包括多个第二激光发射装置和一个对应第二激光接收装置，其中的多个第一激光发射装置围绕第一激光接收装置设置，多个第二激光发射装置围绕第二激光接收装置设置。在该种结构中，第一激光接收装置用于接收多个第一发射装置的出射激光投射至各对应探测区域中物体反射后返回的反射激光，且第一激光接收装置的光轴方向与各第一激光发射装置的出射方向相同。第二激光接收装置用于接收多个第二发射装置的出射激光投射至各对应探测区域中物体反射后返回的反射激光，且第二激光接收装置的光轴方向与各第二激光发射装置的出射方向相同。

上一应用场景是基于第一探测视场角与第二探测视场角相背设置为例进行说明的，接下来以第一探测视场角与第二探测视场角相对设置为例进行说明。

第二种应用场景：

如图7所示，激光雷达系统中的第一激光收发组件的第一激光发射装置和第一激光接收装置沿水平方向并列排布，第二激光收发组件的第二激光发射装置和第二激光接收装置沿水平方向并列排布。此时，第一激光发射装置的出射方向与第一激光接收装置的光轴方向相同；第二激光发射装置的出射方向与第二激光接收装置的光轴方向相同。

本实施例涉及的激光雷达系统的探测原理与图6实施例所述的激光雷达系统的探测原理相同，详细内容请参见前述图6实施例的内容。在此不作重复说明。

可选的，在该种布局方式下，第一激光收发组件和第二激光收发组件中也可以包括多个激光发射装置和对应的一个激光接收装置，如图7A所示，本实施例涉及的激光雷达系统的探测原理与图6A实施例所述的激光雷达系统的探测原理相同，详细内容请参见前述图6A实施例的内容。在此不作重复说明。

可选的，在上述水平方向排列的应用场景中，本申请还提供了一种激光雷达系统，该激光雷达系统，如图7B所示，该实施例与图6B实施例涉及的原理相同，具体细节内容请参见前述说明，在此不做重复说明。

接下来的实施例以激光雷达系统中包括两个激光收发组件，且这两个激光收发组件为水平排列、每个激光收发组件的激光发射装置和激光接收装置竖直排列的布局方式进行说明。

第三种应用场景：

如图8所示，激光雷达系统中的第一激光收发组件的第一激光发射装置和第一激光接收装置沿竖直方向排布，第二激光收发组件的第二激光发射装置和第二激光接收装置沿竖直方向排布。此时，第一激光发射装置的出射方向与第一激光接收装置的光轴方向相同；第二激光发射装置的出射方向与第二激光接收装置的光轴方向相同。

本实施例涉及的是第一激光收发组件和第二激光收发组件中只包括一个激光发射装置和一个对应的激光接收装置的情况。在这种情况下，第一激光发射装置的出射激光投射至第一探测区域，第一激光接收装置接收第一探测区域中物体反射后返回的反射激光。同时，第二激光发射装置的出射激光投射至第二探测区域，第二激光接收装置接收该第二探测区域中物体反射后返回的激光。该激光雷达系统的探测区域为第一探测区域与第二探测区域拼接后的探测区域。可选的，在上述布局方式下，第一激光收发组件和第二激光收发组件中也可以包括多个激光发射装置和对应的一个激光接收装置，如图8A所示，其中#1激光发射装置和#2激光发射装置同时与#1激光接收装置对应，且#1激光发射装置和#2激光发射装置的出射方向与#1激光接收装置的光轴方向相同。另外，#1激光发射装置和#2激光发射装置发射出射激光至各对应的探测区域中(#1探测区域和#2探测区域)，#1激光接收装置接收来自#1探测区域和#2探测区域中物体后返回的反射激光。相应的，#3激光发射装置和#4激光发射装置同时与#2激光接收装置对应，且#3激光发射装置和#4激光发射装置的出射方向与#2激光接收装置的光轴方向相同。另外，#3激光发射装置和#4激光发射装置发射出射激光至对应的探测区域中(#3探测区域和#4探测区域)，#2激光接收装置接收来自#3探测区域和#4探测区域中物体反射后返回的反射激光。

上一应用场景是基于第一探测视场角与第二探测视场角相背设置为例进行说明的，接下来以第一探测视场角与第二探测视场角相对设置为例进行说明。

第四种应用场景：

如图9所示，激光雷达系统中的第一激光收发组件的第一激光发射装置和第一激光接收装置沿竖直方向排布，第二激光收发组件的第二激光发射装置和第二激光接收装置沿竖直方向排布。此时，第一激光发射装置的出射方向与第一激光接收装置的光轴方向相同；第二激光发射装置的出射方向与第二激光接收装置的光轴方向相同。

本实施例涉及的激光雷达系统的探测原理与图8实施例所述的激光雷达系统的探测原理相同，详细内容请参见前述图8实施例的内容。在此不作重复说明。

可选的，在该种布局方式下，第一激光收发组件和第二激光收发组件中也可以包括多个激光发射装置和对应的一个激光接收装置，如图9A所示，本实施例涉及的激光雷达系统的探测原理与图8A实施例所述的激光雷达系统的探测原理相同，详细内容请参见前述图8A实施例的内容。在此不作重复说明。

进一步的说明，由前述图2F实施例可知，各激光收发组件中的激光发射装置和激光接收装置可以交错排布，第一探测区域和第二探测区域相对设置。接下来举例说明。

第五种应用场景：

如图10所示，第一激光收发组件的第一激光发射装置和第二激光收发组件的第二激光接收装置沿竖直方向排布，第二激光收发组件的第二激光发射装置和第一激光收发组件的第一激光接收装置沿竖直方向排布。第一激光发射装置的出射方向与第一激光接收装置的光轴方向相同；第二激光发射装置的出射方向与第二激光接收装置的光轴方向相同。

本实施例涉及的是第一激光收发组件和第二激光收发组件中包括激光发射装置和激光接收装置交错排列的情况。在这种情况下，如图10所示，第一激光发射装置与第二激光发射装置相被设置在01平面和02平面上，且第一激光发射装置的出射激光投射至第一探测区域，第二激光发射装置的出射激光投射至第二探测区域；第一激光接收装置和第二激光接收装置相对设置在03平面和04平面上；第一激光接收装置接收来自第一探测区域中物体反射的激光光束，第二激光接收装置接收来自第二探测区域中物体反射后返回的激光。

需要说明的是，上述图6-图10中涉及到的探测区域在图中所示的是椭圆形的区域，这仅是一种示意性的说明，说明探测区域具有一定的角度范围、大小、和方向，并不局限于椭圆形的形状和大小，可以是任一种形状大小的区域，本实施例对此不做限制。

可选的，在实际应用环境下，天空探测子区域中的物体的反射率相对较高；对地探测子区域中的物体可能更多的是诸如沙土、砖头、灰色减速带、石质路沿等，这些物体的反射率普遍较低。中心探测子区域表征了激光雷达系统的极限性能。

在一个实施例中，结合图1应用场景，如图12所示，本申请还提供了一种车辆，上述任一实施例所述的激光雷达系统安装于该车辆的前端和/或后端，且激光雷达系统与地面距离达到预设高度。

本实施例中的激光雷达系统可以安装在车辆上的任一位置，但是为了更好的探测车身周围环境道路的情况，通常将激光雷达系统安装在车辆的前端、后端或侧面。具体的，在车辆上安装激光雷达系统时，将激光雷达系统安装在距离地面有一定预设高度的位置，且该预设高度和车辆的高度有对应关系，该对应关系可以根据技术人员的经验值得到，例如，通常小轿车的高度在1.4-1.6米范围内，则对应的激光雷达系统的安装高度在1.5米左右，能够实现车辆周围合理视场角度的探测，通常货车的高度在1.6-2.7米范围内，则对应的激光雷达系统的安装高度在2.1左右，上述这些对应关系仅为举例说明，并不代表真实的设计参数，因此，根据车辆高度对应得到激光雷达系统的安装高度的方法都在本申请保护范围内。

在上述所有实施例的基础上，本申请还提供了一种激光雷达系统的控制方法，该方法应用于上述任一实施例所述的激光雷达系统。该激光雷达系统包括至少两个激光收发组件，至少两个所述激光收发组件对应的探测区域进行拼接；每个所述探测区域沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个所述探测子区域对准所述探测区域沿竖直方向的不同角度范围；每个激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置，如图13所示，所述方法包括：

S101、控制激光发射装置发射预设方向的出射激光至对应的探测区域。

S102、控制激光接收装置接收对应的探测区域中的物体反射出射激光后返回的反射激光。上述步骤S101-S102所述的激光雷达系统的控制方法对应前述图2实施例所述的激光雷达系统，具体解释说明参见图2实施例的说明内容，在此不做重复说明。

应该理解的是，虽然图13的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图13中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行。

本申请提供的激光雷达系统的方法，可以应用于如图14所示的计算机设备中。该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图14所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种激光雷达系统的控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图14中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

控制激光发射装置发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；

控制激光接收装置接收对应的所述探测区域中的物体反射所述出射激光后返回的反射激光。

上述实施例提供的一种计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

控制激光发射装置发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；

控制激光接收装置接收对应的所述探测区域中的物体反射所述出射激光后返回的反射激光。

上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括：至少两个激光收发组件；至少两个所述激光收发组件对应的探测区域进行拼接；每个所述探测区域沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个所述探测子区域对准所述探测区域沿竖直方向的不同角度范围；每个所述激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置；

所述激光发射装置用于发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；

所述激光接收装置用于接收对应的所述探测区域中的物体反射所述出射激光后返回的反射激光。

2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，至少两个所述激光收发组件沿水平方向并列排布，至少两个所述激光收发组件对应的所述探测区域在水平方向上进行拼接。

3.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光收发组件的所述激光发射装置和所述激光接收装置沿水平方向或者竖直方向排布。

4.根据权利要求1-3任一项所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括两个激光收发组件，分别为第一激光收发组件和第二激光收发组件；所述第一激光收发组件对应的第一探测区域和所述第二激光收发组件对应的第二探测区域朝向不同的方向，所述第一探测区域和所述第二探测区域在水平方向上进行拼接。

5.根据权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于，所述第一探测区域和所述第二探测区域相对设置。

6.根据权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于，所述第一探测区域和所述第二探测区域相背设置。

7.根据权利要求6所述的激光雷达系统，其特征在于，所述第一激光收发组件的第一激光发射装置和第一激光接收装置沿水平方向并列排布，所述第一激光发射装置的出射方向与所述第一激光接收装置的光轴方向相同；所述第二激光收发组件的第二激光发射装置和第二激光接收装置沿水平方向并列排布，所述第二激光发射装置的出射方向与所述第二激光接收装置的光轴方向相同。

8.根据权利要求7所述的激光雷达系统，其特征在于，所述第一激光发射装置围绕所述第一激光接收装置设置，所述第二激光发射装置围绕所述第二激光接收装置设置。

9.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，每个所述探测子区域的探测距离不同。

10.一种激光雷达系统的控制方法，应用于所述激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括至少两个激光收发组件，至少两个所述激光收发组件对应的探测区域进行拼接；每个所述探测区域沿竖直方向划分为至少两个探测子区域，每个所述探测子区域对准所述探测区域沿竖直方向的不同角度范围；每个所述激光收发组件包括对应设置的激光发射装置和激光接收装置，所述方法包括：

控制所述激光发射装置发射预设方向的出射激光至对应的探测区域；

控制所述激光接收装置接收对应的所述探测区域中的物体反射所述出射激光后返回的反射激光。

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