本實用新型涉及數(shù)據(jù)的采集傳輸技術(shù)、雷達安裝臺的設(shè)計安裝以及工業(yè)設(shè)計技術(shù)，尤其涉及一種全天候雷達系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

移動平臺的位姿估計，簡稱為定位，是移動平臺自主導(dǎo)航中首先要解決的問題，也是移動機器人領(lǐng)域的基礎(chǔ)性問題．在過去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平臺，如卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）機器人研究所研制的NavLab系列機器人、清華大學(xué)研制的THMR系列移動機器人等．已有的這些移動平臺定位研究的特點是，實驗對象一般都為中小型移動平臺，這類移動平臺運動模式簡單，平臺本身特性易于掌握，定位過程易于控制；系統(tǒng)集成了大量傳感器，如里程計、激光雷達、陀螺儀、GPS、攝像機等。激光雷達具有感知距離遠、測量精度高、可用于室外環(huán)境等優(yōu)點，使其在定位技術(shù)中的應(yīng)用得到了越來越多研究人員的重視，一些具有代表性的基于激光雷達的定位算法也得到了驗證和應(yīng)用．基于激光雷達的移動平臺定位，其主要原理是將移動平臺的位置傳感器（如里程計、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維激光雷達等）提供的信息進行融合，從而得到移動平臺的精確定位．位置傳感器一般用于移動平臺的運動預(yù)測，提供大致的定位信息，而外部環(huán)境傳感器一般用于移動平臺的位姿修正，實現(xiàn)精確定位。在移動機器人本體領(lǐng)域，如大型動力平板車、火箭運載車等，自主定位導(dǎo)航的研究較少，在實際工作時，這類平臺載重量、尺寸均較大，而其運動模式復(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，很多平臺本身并沒有位置傳感器，這就要求在使用以往方法時，必須額外安裝相關(guān)傳感器，用于移動平臺運動預(yù)測；在定位算法實現(xiàn)過程中，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，而在移動機器人本體的定位中，很小的誤差就可能造成最終定位精度不能滿足要求。因此，使用簡單的傳感器組合，選擇合適的數(shù)據(jù)融合方法，是移動機器人本體定位研究的關(guān)鍵問題。激光導(dǎo)航模塊使用激光雷達檢測環(huán)境中的自然路標或者人工路標，推算出移動機器人的實際位姿信息，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，提取外部環(huán)境中的線段特征和路標特征；使用擴展卡爾曼濾波算法，將定位過程分為運動預(yù)測和位姿修正兩步，并將得到的位姿估計值傳送到移動平臺底層控制器和手操盒。

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實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系統(tǒng)。

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

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

雷達安裝臺，所述雷達安裝臺與安裝架板通過粘合層粘合；

所述激光雷達與車載工控機通過以太網(wǎng)通訊連接。

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

優(yōu)選的，所述激光雷達是LMS111激光雷達。

優(yōu)選的，LMS 111激光雷達的有效測量距離為20m，進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)扇分別采用直流無刷電機驅(qū)動。

優(yōu)選的，所述防護罩的前方且位于防護罩窗的上方處設(shè)有滅蚊器；所述防護罩內(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。

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

附圖說明

圖1是本實用新型一實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的安裝圖；

附圖標記：

防護罩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；防護罩窗50；激光雷達60；固定件601；加熱片70；雷達安裝臺80；車載工控機90。

本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

參照圖1和圖2，一種全天候雷達系統(tǒng)，包括雷達測量裝置，所述雷達測量裝置包括有防護罩10，所述防護罩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，所述防護罩10的前方設(shè)有一可開閉的防護罩窗50，所述防護罩10內(nèi)通過固定件601安裝有激光雷達60，所述防護罩10的兩側(cè)分別設(shè)有加熱片70，所述防護罩10的后方設(shè)有安裝架板20；雷達安裝臺80，所述雷達安裝臺80與安裝架板20通過粘合層粘合；所述激光雷達60與車載工控機90通過以太網(wǎng)通訊連接。所述雷達安裝臺80可以是車架。所述防護罩窗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。

本實用新型的一個實施例，所述激光雷達60是一激光測距傳感器，工作電壓+24V，功率30W，測量精度2cm。

本實用新型的一個實施例，所述激光雷達60是LMS111激光雷達60。

本實用新型的一個實施例，LMS 111激光雷達60的有效測量距離為20m，進行掃描的角度分辨率為0.5°，掃描頻率為50HZ，

本實用新型的一個實施例，所述上散熱風(fēng)扇30、下散熱風(fēng)扇40分別采用直流無刷電機驅(qū)動。

本實用新型的一個實施例，所述防護罩10的前方且位于防護罩窗50的上方處設(shè)有滅蚊器11；所述防護罩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60選用型號為SICK LMS111型，其電源需連接+24V電源接口。兩側(cè)雷達數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)連接至路由器，由路由器向控制計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。

激光雷達60具備雨、霧及夜間環(huán)境及運動條件下的激光掃描功能，準確監(jiān)測環(huán)境反射點位置，并具備將該數(shù)據(jù)信息實時發(fā)送至控制計算機用以提取識別移動機器人導(dǎo)航區(qū)域內(nèi)圓柱、平面板目標的能力。

為便于安裝布線，激光雷達60及其附屬裝備安裝于焊接在移動機器人底盤尾部的安裝架板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尾部的小型機柜內(nèi)，移動機器人本體應(yīng)當為激光雷達60測量平臺提供+ 24V直流電源為左右兩側(cè)激光雷達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。

控制計算機安裝于車頭駕駛艙內(nèi)，激光雷達60數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)路由器發(fā)送至車頭的控制計算機。傳輸線采用超五類屏蔽網(wǎng)線，以減少干擾和降低信號衰減。傳輸線經(jīng)移動機器人本體的電氣走線線路，連接至駕駛艙，為保證數(shù)據(jù)信號質(zhì)量，傳輸線走線總長應(yīng)低于50m。

激光雷達60外側(cè)加裝防護罩10，用于雷達的防水及防塵，LMS111的密封防護等級為IP54。同時，為保證惡劣溫度條件下的激光雷達60工作，防護罩10內(nèi)安裝散熱與加熱設(shè)備以保證雷達的溫度環(huán)境，如下圖所示。激光雷達60及防護罩10均安裝于焊接在車尾的安裝架板20上。防護罩10前側(cè)開窗，工作時打開該窗以避免遮擋激光雷達60視線，儲存運輸是該窗關(guān)閉，以保護雷達。

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

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

需要指出的是，本實用新型可適用于移動機器人或者車輛中。

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