本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)的采集傳輸技術(shù)、雷達(dá)安裝臺(tái)的設(shè)計(jì)安裝以及工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)，尤其涉及一種全天候雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

移動(dòng)平臺(tái)的位姿估計(jì)，簡(jiǎn)稱為定位，是移動(dòng)平臺(tái)自主導(dǎo)航中首先要解決的問(wèn)題，也是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的基礎(chǔ)性問(wèn)題．在過(guò)去20多年里，研究人員提出了多種方法，基于不同的方法，已經(jīng)研制出了很多智能移動(dòng)平臺(tái)，如卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）機(jī)器人研究所研制的NavLab系列機(jī)器人、清華大學(xué)研制的THMR系列移動(dòng)機(jī)器人等．已有的這些移動(dòng)平臺(tái)定位研究的特點(diǎn)是，實(shí)驗(yàn)對(duì)象一般都為中小型移動(dòng)平臺(tái)，這類(lèi)移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模式簡(jiǎn)單，平臺(tái)本身特性易于掌握，定位過(guò)程易于控制；系統(tǒng)集成了大量傳感器，如里程計(jì)、激光雷達(dá)、陀螺儀、GPS、攝像機(jī)等。激光雷達(dá)具有感知距離遠(yuǎn)、測(cè)量精度高、可用于室外環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，使其在定位技術(shù)中的應(yīng)用得到了越來(lái)越多研究人員的重視，一些具有代表性的基于激光雷達(dá)的定位算法也得到了驗(yàn)證和應(yīng)用．基于激光雷達(dá)的移動(dòng)平臺(tái)定位，其主要原理是將移動(dòng)平臺(tái)的位置傳感器（如里程計(jì)、慣性導(dǎo)航單元或者GPS等）提供的信息和外部環(huán)境傳感器（2維激光雷達(dá)等）提供的信息進(jìn)行融合，從而得到移動(dòng)平臺(tái)的精確定位．位置傳感器一般用于移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)，提供大致的定位信息，而外部環(huán)境傳感器一般用于移動(dòng)平臺(tái)的位姿修正，實(shí)現(xiàn)精確定位。在移動(dòng)機(jī)器人本體領(lǐng)域，如大型動(dòng)力平板車(chē)、火箭運(yùn)載車(chē)等，自主定位導(dǎo)航的研究較少，在實(shí)際工作時(shí)，這類(lèi)平臺(tái)載重量、尺寸均較大，而其運(yùn)動(dòng)模式復(fù)雜，本身特性難于掌握，這都增加了定位導(dǎo)航的難度．而且，很多平臺(tái)本身并沒(méi)有位置傳感器，這就要求在使用以往方法時(shí)，必須額外安裝相關(guān)傳感器，用于移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)；在定位算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，基于多種傳感器信息融合的定位方法，雖然能夠獲得大量的初始數(shù)據(jù)，但同時(shí)也增加了數(shù)據(jù)處理的難度，可能造成更大的累積誤差，而在移動(dòng)機(jī)器人本體的定位中，很小的誤差就可能造成最終定位精度不能滿足要求。因此，使用簡(jiǎn)單的傳感器組合，選擇合適的數(shù)據(jù)融合方法，是移動(dòng)機(jī)器人本體定位研究的關(guān)鍵問(wèn)題。激光導(dǎo)航模塊使用激光雷達(dá)檢測(cè)環(huán)境中的自然路標(biāo)或者人工路標(biāo)，推算出移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)際位姿信息，并將這些信息發(fā)送給路徑規(guī)劃模塊。因此，可以只借助于激光雷達(dá)，提取外部環(huán)境中的線段特征和路標(biāo)特征；使用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法，將定位過(guò)程分為運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和位姿修正兩步，并將得到的位姿估計(jì)值傳送到移動(dòng)平臺(tái)底層控制器和手操盒。

現(xiàn)有的雷達(dá)系統(tǒng)，不適宜工作在全天候環(huán)境下，該問(wèn)題亟待解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種全天候雷達(dá)系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種全天候雷達(dá)系統(tǒng)，包括：

雷達(dá)測(cè)量裝置，所述雷達(dá)測(cè)量裝置包括有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩的頂部和底部分別設(shè)有上散熱風(fēng)扇、下散熱風(fēng)扇，所述防護(hù)罩的前方設(shè)有一可開(kāi)閉的防護(hù)罩窗，所述防護(hù)罩內(nèi)通過(guò)固定件安裝有激光雷達(dá)，所述防護(hù)罩的兩側(cè)分別設(shè)有加熱片，所述防護(hù)罩的后方設(shè)有安裝架板；

雷達(dá)安裝臺(tái)，所述雷達(dá)安裝臺(tái)與安裝架板通過(guò)粘合層粘合；

所述激光雷達(dá)與車(chē)載工控機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)通訊連接。

優(yōu)選的，所述激光雷達(dá)是一激光測(cè)距傳感器，工作電壓+24V，功率30W，測(cè)量精度2cm。

優(yōu)選的，所述激光雷達(dá)是LMS111激光雷達(dá)。

優(yōu)選的，LMS 111激光雷達(dá)的有效測(cè)量距離為20m，進(jìn)行掃描的角度分辨率為0.5°，掃描頻率為50HZ，

優(yōu)選的，所述上散熱風(fēng)扇、下散熱風(fēng)扇分別采用直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述防護(hù)罩的前方且位于防護(hù)罩窗的上方處設(shè)有滅蚊器；所述防護(hù)罩內(nèi)部設(shè)有干燥劑容納裝置，所述干燥劑容納裝置內(nèi)盛放有干燥劑。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型穩(wěn)定性好，可靠性佳，操作使用方便，設(shè)計(jì)新穎，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。本實(shí)用新型的雷達(dá)系統(tǒng)可以工作在全天候條件下，適用于車(chē)輛上，如冷天、熱天都可以適用，且當(dāng)蚊蟲(chóng)較多時(shí)，也不影響使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的安裝圖；

附圖標(biāo)記：

防護(hù)罩10；滅蚊器11；干燥劑容納裝置12；安裝架板20；上散熱風(fēng)扇30；下散熱風(fēng)扇40；防護(hù)罩窗50；激光雷達(dá)60；固定件601；加熱片70；雷達(dá)安裝臺(tái)80；車(chē)載工控機(jī)90。

本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

參照?qǐng)D1和圖2，一種全天候雷達(dá)系統(tǒng)，包括雷達(dá)測(cè)量裝置，所述雷達(dá)測(cè)量裝置包括有防護(hù)罩10，所述防護(hù)罩10的頂部和底部分別設(shè)有上散熱風(fēng)扇30、下散熱風(fēng)扇40，所述防護(hù)罩10的前方設(shè)有一可開(kāi)閉的防護(hù)罩窗50，所述防護(hù)罩10內(nèi)通過(guò)固定件601安裝有激光雷達(dá)60，所述防護(hù)罩10的兩側(cè)分別設(shè)有加熱片70，所述防護(hù)罩10的后方設(shè)有安裝架板20；雷達(dá)安裝臺(tái)80，所述雷達(dá)安裝臺(tái)80與安裝架板20通過(guò)粘合層粘合；所述激光雷達(dá)60與車(chē)載工控機(jī)90通過(guò)以太網(wǎng)通訊連接。所述雷達(dá)安裝臺(tái)80可以是車(chē)架。所述防護(hù)罩窗50可以是推拉形式或者鉸接形式的。所述加熱片70是電加熱片70。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述激光雷達(dá)60是一激光測(cè)距傳感器，工作電壓+24V，功率30W，測(cè)量精度2cm。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述激光雷達(dá)60是LMS111激光雷達(dá)60。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，LMS 111激光雷達(dá)60的有效測(cè)量距離為20m，進(jìn)行掃描的角度分辨率為0.5°，掃描頻率為50HZ，

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述上散熱風(fēng)扇30、下散熱風(fēng)扇40分別采用直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述防護(hù)罩10的前方且位于防護(hù)罩窗50的上方處設(shè)有滅蚊器11；所述防護(hù)罩10內(nèi)部設(shè)有干燥劑容納裝置12，所述干燥劑容納裝置12內(nèi)盛放有干燥劑。

激光雷達(dá)60選用型號(hào)為SICK LMS111型，其電源需連接+24V電源接口。兩側(cè)雷達(dá)數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)連接至路由器，由路由器向控制計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。

激光雷達(dá)60具備雨、霧及夜間環(huán)境及運(yùn)動(dòng)條件下的激光掃描功能，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)環(huán)境反射點(diǎn)位置，并具備將該數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)發(fā)送至控制計(jì)算機(jī)用以提取識(shí)別移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航區(qū)域內(nèi)圓柱、平面板目標(biāo)的能力。

為便于安裝布線，激光雷達(dá)60及其附屬裝備安裝于焊接在移動(dòng)機(jī)器人底盤(pán)尾部的安裝架板20上，其具體位置如下圖所示。所需要提供的安裝架板20寬度應(yīng)不低于300mm，高度不應(yīng)低于300mm。

路由器以及電源接口模塊安裝于車(chē)尾部的小型機(jī)柜內(nèi)，移動(dòng)機(jī)器人本體應(yīng)當(dāng)為激光雷達(dá)60測(cè)量平臺(tái)提供+ 24V直流電源為左右兩側(cè)激光雷達(dá)60和攝像頭供電，功率不低于50W。提供+12V直流電源為以太網(wǎng)路由器以及散熱設(shè)備供電，功率不低于30W。提供220V交流電源，為附屬電熱設(shè)備供電，功率不低于200w。

控制計(jì)算機(jī)安裝于車(chē)頭駕駛艙內(nèi)，激光雷達(dá)60數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)路由器發(fā)送至車(chē)頭的控制計(jì)算機(jī)。傳輸線采用超五類(lèi)屏蔽網(wǎng)線，以減少干擾和降低信號(hào)衰減。傳輸線經(jīng)移動(dòng)機(jī)器人本體的電氣走線線路，連接至駕駛艙，為保證數(shù)據(jù)信號(hào)質(zhì)量，傳輸線走線總長(zhǎng)應(yīng)低于50m。

激光雷達(dá)60外側(cè)加裝防護(hù)罩10，用于雷達(dá)的防水及防塵，LMS111的密封防護(hù)等級(jí)為IP54。同時(shí)，為保證惡劣溫度條件下的激光雷達(dá)60工作，防護(hù)罩10內(nèi)安裝散熱與加熱設(shè)備以保證雷達(dá)的溫度環(huán)境，如下圖所示。激光雷達(dá)60及防護(hù)罩10均安裝于焊接在車(chē)尾的安裝架板20上。防護(hù)罩10前側(cè)開(kāi)窗，工作時(shí)打開(kāi)該窗以避免遮擋激光雷達(dá)60視線，儲(chǔ)存運(yùn)輸是該窗關(guān)閉，以保護(hù)雷達(dá)。

防護(hù)罩10的上下兩側(cè)加裝直流風(fēng)扇（直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以避免電火花影響），用于過(guò)高溫環(huán)境下防護(hù)罩10內(nèi)的散熱。防護(hù)罩10左右兩側(cè)加裝電熱板，用于過(guò)低溫環(huán)境下防護(hù)罩10內(nèi)的加熱。操作人員需要根據(jù)環(huán)境狀態(tài)，適當(dāng)對(duì)其進(jìn)行加熱、散熱操作。該LMS111型雷達(dá)，正常的工作溫度范圍為–30 °C~+50 °C。安全儲(chǔ)存溫度范圍為–30 °C~+70 °C。

更為具體的：激光雷達(dá)60選用德國(guó)SICK公司的LMS 系列激光測(cè)距傳感器，工作電壓+24V，功率30W，測(cè)量精度2cm。通過(guò)以太網(wǎng)通訊傳輸給車(chē)載工控機(jī)90所用以太網(wǎng)路由器型號(hào)TL-R402M，工作電壓=12 V，功率不大于12W，傳輸速率10、100Mbps。移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)激光雷達(dá)60可承受震動(dòng)沖擊加速度為15g，連續(xù)加速度為10g，滿足移動(dòng)機(jī)器人本體垂向振動(dòng)加速度1g，橫向加速度2g，縱向加速度2g的性能要求。激光雷達(dá)60外側(cè)加裝防護(hù)罩10，用于雷達(dá)的防水及防塵，LMS111的密封防護(hù)等級(jí)為IP54。同時(shí)，為保證惡劣溫度條件下的激光雷達(dá)60工作，防護(hù)罩10內(nèi)安裝散熱與加熱設(shè)備以保證雷達(dá)的溫度環(huán)境。防護(hù)罩10前側(cè)開(kāi)窗，工作時(shí)打開(kāi)該窗以避免遮擋激光雷達(dá)60視線，儲(chǔ)存運(yùn)輸是該窗關(guān)閉，以保護(hù)雷達(dá)。防護(hù)罩10的上下兩側(cè)加裝直流風(fēng)扇（直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以避免電火花影響），用于過(guò)高溫環(huán)境下防護(hù)罩10內(nèi)的散熱。防護(hù)罩10左右兩側(cè)加裝電熱板，用于過(guò)低溫環(huán)境下防護(hù)罩10內(nèi)的加熱。LMS 111激光雷達(dá)60的有效測(cè)量距離為20m，進(jìn)行掃描的角度分辨率為0.5°，掃描頻率為50HZ，其距離測(cè)量精度受反射材質(zhì)和環(huán)境的影響，對(duì)于均勻噴涂白色油漆的目標(biāo)板特征及圓柱特征而言，LMS111激光雷達(dá)60初始測(cè)量數(shù)據(jù)的精度不大于-2cm~2cm。

需要指出的是，本實(shí)用新型可適用于移動(dòng)機(jī)器人或者車(chē)輛中。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。