激光雷达性能测试平台、测试系统及测试方法（CN202210451545.9）

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，特别是激光雷达性能测试平台、测试系统及测试方法。

背景技术

激光雷达作为测距传感器，常用于无人汽车、机器人等领域，随着市场需求增加，激光雷达发展速度越来越快，但是目前尚未形成统一的检测标准，因此当前市场上激光雷达产品性能参差不齐。

对于波长及激光安全等级的检测，一般通过光谱仪等直接对激光雷达内部核心元器件激光二极管进行检测，但是对于激光雷达整机的检测尚无相关的检测说明。

一般激光雷达生产厂商标称的光斑发散角为激光二极管标称光斑发散角大小，但是实际上激光雷达为了减小其光斑发散角的大小，一般在安装激光二极管之后，会做一些处理，但是经过处理之后，很少有厂商会实际测量光斑发散角。

一般激光雷达生产厂商对于角分辨率的检测通过估算的方式获取，或直接在被测激光雷达上位机软件上，根据相邻两个点云之间的距离以及夹角计算出角分辨率的大小，但是由于点云不停的跳动，距离值不停变化，对于角分辨率的计算会导致检测精度不高。

测距范围及精度作为激光雷达关键技术指标之一，为保证较高的检测精度，目前大部分厂家对于测距范围为几十米的激光雷达多采用导轨形式，一般将其安装在导轨上，正对激光雷达一侧安装不同反射率的漫反射标准板，通过前后移动激光雷达实现检测。激光雷达对于小测距范围的检测，采用导轨造价尚能接受，但远距离测距仍采用导轨，造价较高，成本太大，对于检测机构或者激光雷达生产制造厂商来说，成本太高，且远距离测试，导轨铺设空间有限，若测距范围超过导轨长度，则无法对远距离测试的激光雷达进行检测。

对于抗环境光的检测，一般常在室外进行，虽然更符合实际使用情况，但是受地域、室外天气的影响，生产厂商一般会抽取部分激光雷达在温度较高的地区，天气炎热的正午进行实验，由于实验条件受限，不能对所有激光雷达进行检测，基本上只能抽检。

对于激光雷达视场角的检测，一般会将激光雷达置于一个较为空旷的空间，在四周墙壁上贴上高反射率的反射纸，激光雷达到高反射率反射纸的位置通过激光测距仪测量得到，通过激光雷达上位机软件检测，查看其是否能够检测到相应视场角大小下，激光雷达到反射纸的距离，并与激光测距仪测量结果进行对比，最终得到视场角的大小，此种检测方案，由于很难精确的检测到各反射纸之间与激光雷达的夹角，所以测试精度不高；

另外一种视场角检测方法是通过对激光雷达扫描光束聚焦的光斑进行检测，根据光斑所处的位置从而计算得到视场角的大小，但是由于激光雷达水平视场角较大，激光雷达波长范围为905-1550nm的光斑一般无法直接观测到，因此需要摆设多台红外相机对扫描光束聚焦的光斑进行检测才能够实现对全水平视场角的检测，1550nm相机一般较为昂贵，多台相机花费太大，对于激光雷达生产制造厂商而言测试成本太大，一般不会采用此种方式；此外对于水平视场角不足360°的激光雷达，一般水平360°方向上都会有光斑存在，只是某一角度范围内不能测距，因此通过检测光斑的布局对视场角进行检测的方式并不适用。

激光雷达生产厂家对于多回波的检测，一般通过玻璃来模拟雨雾功能进行检测，但是玻璃模拟雨雾功能进行检测一般只能检测2-3次回波，由于玻璃反射率比较小，对于具有更多次回波的激光雷达，不好实现检测。

综上所述，现有的激光雷达检测存在各检测项目均由不足且检测结果可靠性较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供激光雷达性能测试平台、测试系统及测试方法。采用本发明进行激光雷达性能测试具有检修项目更完善、检测结果可靠性更高的优点。

本发明的技术方案：激光雷达性能测试平台，包括激光雷达工装集成平台、多个用于激光雷达不同项目测试的功能平台和附加平台；通过激光雷达工装集成平台(a)与不同的功能平台和附加平台相结合实现对激光雷达的测试；所述功能平台包括目标物调节平台、遮挡物调节平台和红外视觉平台；所述附加平台包括附加设备操作平台、目标物存储平台、太阳模拟器安装平台、光电探测器安装平台和户外电源安装平台；

所述激光雷达工装集成平台通过通用工装安装不同型号的激光雷达从而便于对激光雷达进行测试；

所述目标物调节平台能根据实际需要安装不同的标板组件，并调整作为激光雷达扫描目标物的标板组件中标板的位置；

所述光电探测器安装平台能通过安装的光电探测设备来读取激光雷达的发射时间和扫描时间；

所述太阳模拟器安装平台能通过安装的太阳模拟器对待测的激光雷达提供相应的光强干扰；

所述红外视觉平台能用来识别激光雷达的光斑图像；

所述目标物存储平台用来存放不同反射率的标板组件；

所述遮挡物调节平台用于对激光光斑进行遮挡，模拟雨雾折射和散射对激光光斑的耗散；

所述附加设备操作平台具备激光功率仪、余弦仪以及光谱仪，可对激光雷达中的激光光源进行功率与成分分析；

所述户外电源安装平台用于室外测试时为激光雷达工装集成平台供电和作为踏板使用；

所述标板组件为不同反射率的漫反射标准板；

所述激光雷达工装集成平台与不同的功能平台和附加平台进行组合就能实现对激光雷达不同项目的测试。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述激光雷达工装集成平台包括可用于安装不同型号激光雷达的通用工装、进行可视化操作的可视化操作平台、用于调节激光雷达位置的电控调节单元；所述电控调节单元包括用于升降调节的电控升降台、用于平移调节的电控平移台、用于水平旋转的电控旋转台和用于俯仰调节的电控俯仰台。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述目标物调节平台包括可拆卸安装标板组件的标板固定转接组件、用于调节标板固定转接组件位置的手动调节单元和用于可拆卸安装光学反射镜的反射镜安装钣金；所述手动调节单元包括手动倾角台4、手动水平旋转台、手动升降台2和前后平移台。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述遮挡物调节平台包括90％反射率挡板、设于90％反射率挡板下方的挡板调节单元、设于挡板调节单元下方的安装支架和设于安装支架前后两端的锁扣单元；所述遮挡物调节平台设有多个，通过锁扣单元实现可拆卸连接；所述挡板调节单元能调节90％反射率挡板高低和倾角。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述红外视觉平台包括红外相机支架、设于红外相机支架上的红外相机固定板和设于红外相机固定板上的红外相机。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述附加设备操作平台包括多个规格不同的功率计、用于安装功率计的功率计安装单元、用于安装不同型号激光雷达的通用工装和可调整通用工装位置的通用工装调整单元；所述功率计安装单元能调整功率计的高低；所述通用工装调整单元能调整通用工装的水平角度和倾角。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述目标物存储平台包括用来存放标板组件的存放柜、用于限位标板组件的限位钣金和实现锁扣限位的门搭锁扣单元。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述太阳模拟器安装平台包括可移动的平台柜、设于平台柜上的光源箱系统、与光源箱系统转动连接的光路转向滤光器和设于平台柜上的电源箱系统；所述光源箱系统设于手动升降台4上。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述光电探测器安装平台包括示波器、安装支架和多个可升降设于安装支架上的光电探测器；所述光电探测器设于位于安装支架上的手动升降台3上；所述手动升降台3可升降调节光电探测器的高度。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述户外电源安装平台包括户外电源安装平台柜体和设于户外电源安装平台柜体上的多个户外电源。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述通用工装包括通用工装安装板、可移动设于通用工装安装板上的安装横梁和设于安装横梁上与激光雷达相连的转接块。

前述的激光雷达性能测试平台中，所述标板组件包括标板框架、设于标板框架内的标板、均匀设于标板框架两侧的多个限位端、相对应设于标板框架两侧的钢丝绳固定板和两端由钢丝绳固定板固定的钢丝绳；所述钢丝绳固定板可沿标板框架上下移动。

激光雷达性能测试系统，包括多个对应激光雷达测试项目的检测模块；所述检测模块包括波长及安全等级检测模块、光斑发散角检测模块、角分辨率检测模块、测距范围及精度检测模块、抗阳光能力检测模块、视场角检测模块和多回波能力检测模块。

激光雷达性能测试方法，包括如下步骤：

A、确定测试项目；

B、测试设备配置：根据步骤A确定的测试项目选择并配置好激光雷达工装集成平台和对应该测试项目的功能平台或附加平台；

C、测试系统开机；

D、项目测试初始化：激光雷达性能测试系统开机自启并选择对应测试项目的检测模块；

E、项目测试：根据操作流程完成测试并生产检测报告；

F、完成测试：退出并关闭激光雷达测试系统，切断所有设备的电源。

与现有技术相比，本发明提供激光雷达性能测试平台、测试系统及测试方法，通过激光雷达工装集成平台与各种功能平台和附加平台相结合能对激光雷达各个检测项进行检测，操作方便；

距离精度检测通过推动目标物调节平台，粗调激光雷达到目标物位置，允许调节误差±100mm，再结合调节目标物调节平台下端前后平移台，其调节精度为0.1mm，采用高、低精度相结合的测试方式，成本低，检测精度高，特别适用于远距离测距范围的检测，可检测激光雷达测距范围达200m；

本发明同时支持单线与多线激光雷达，当测试多线激光雷达时，操作人员可以通过输入设备的多线激光结构参数，能通过控制激光雷达工装集成平台俯仰角度，自动对激光雷达每条激光线进行测试；

激光雷达工装集成平台上安装有设备集成标定组件，集成标定组件包括三台激光测距仪与标定目标板，通过对测距仪的数据进行采集后，可以自动输出操作人员所需的操作参数，同时自动对内部参数进行标定，大大减少了标定步骤与工具数量，方便了本发明移动使用后操作人员的标定操作；

实现对激光雷达整机光斑发散角、激光波长及激光安全等级等进行检测，不需要拆卸，操作方便；实现对激光雷达基础性能参数的检测，帮助用户及生产厂商实现对激光雷达各项基础性能的检测及评估；为激光雷达生产制造提供检测标准，便于规范激光雷达市场。

因此，采用本发明进行激光雷达性能测试具有检修项目更完善、检测结果可靠性更高的优点。

附图说明

图1是本发明测试平台中激光雷达工装集成平台的结构示意图；

图2是本发明测试平台中激光雷达工装集成平台的局部正视图；

图3是图2中A处放大图；

图4是本发明测试平台中激光雷达工装集成平台的局部侧视图；

图5是图4中B处放大图；

图6是本发明测试平台中通用工装的结构示意图；

图7是本发明测试平台中红外视觉平台的结构示意图；

图8是本发明测试平台中目标物调节平台的结构示意图；

图9是本发明测试平台中标板组件的结构示意图；

图10是本发明测试平台中光电探测器安装平台的结构示意图；

图11是本发明测试平台中太阳模拟器安装平台的结构示意图；

图12是本发明测试平台中目标物存储平台的结构示意图；

图13是图12中C处放大图；

图14是本发明测试平台中遮挡物调节平台的结构示意图；

图15是图14中D处放大图；

图16是本发明测试平台中附加设备操作平台的结构示意图；

图17是本发明测试平台中附加设备操作平台的局部侧视图；

图18是图17中E处放大图；

图19是本发明测试平台中户外电源安装平台的结构示意图；

图20是本发明测试系统的结构示意图；

图21是本发明测试方法的流程图。

附图中的标记为：a-激光雷达工装集成平台，a1-平台柜体，a11-开关,a12-通风过滤网组件,a2-水平仪组件，a21-水平仪安装支架,a22-手动倾角台,a23-手动倾角台2,a24-水平仪安装支杆,a3-遮挡板，a4-可视化操作平台，a5-照度计感光探头，a51-照度计安装钣金，a52-照度计液晶显示屏，a53-照度计感光探头安装支架，a61-电控升降台，a62-电控平移台,a621-平移拖链,a63-电控旋转台,a64-电控俯仰台,a8-激光测距仪，a81-手动倾角台3，a82-手动旋转台，a83-激光测距仪支杆，a84-手动平移台，a85-手动升降台，b-目标物调节平台，b2-反射镜安装钣金，b3-标板固定转接组件，b4-手动倾角台4，b5-手动水平旋转台，b6-前后平移台，b7-手动升降台2，b8-平台柜体2，b9-快速夹钳，c-光电探测器安装平台,c1-示波器，c2-光电探测器，c3-手动升降台3，c4-安装支架，d-太阳模拟器安装平台，d1-光源箱系统，d2-光路转向滤光器，d3-电源箱系统，d4-手动升降台4，e-红外视觉平台，e1-红外相机，e2-红外相机固定板，e3-红外相机支架，f-标板组件,f1-标板框架,f2-限位端,f3-钢丝绳固定板,f4-钢丝绳固定螺母,f5-把手,f6-钢丝绳,f7-标板，g-目标物存储平台，g1-存放柜，g2-限位钣金，g3-门搭右侧部件，g4-门搭左侧部件，h-遮挡物调节平台，h1-90％反射率挡板，h2-手动升降台5，h3-手动倾角台5，h4-安装立柱，h5-安装支架，h6-限位挡板，h7-锁扣前端，h8-锁扣后端，i-附加设备操作平台，i1-打印机安装钣金，i2-打印机，i3-光谱仪安装钣金，i4-光谱仪，i5-余弦矫正器，i6-余弦矫正器安装支架，i7-功率计，i8-功率计安装支架，i9-功率计安装支架套筒，i10-滑块，i11-导轨，i12-平台柜体4，i13-倾角台，i14-水平旋转台，j-户外电源安装平台，j1-户外电源安装平台柜体，j2-户外电源，k-通用工装，k1-限位挡板，k2-前端支撑板，k3-限位螺钉，k4-移动滑块，k5-限位钣金，k6-主导轨，k7-转接块，k8-安装横梁，k9-通用工装安装板，k10-次导轨，k11-液晶显示屏，k14-连接钣金，k15-数显尺。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。激光雷达性能测试平台，如图1-19所示，包括激光雷达工装集成平台a、多个用于激光雷达不同项目测试的功能平台和附加平台；所述功能平台包括目标物调节平台b、遮挡物调节平台h和红外视觉平台e；所述附加平台包括附加设备操作平台i、目标物存储平台g、太阳模拟器安装平台d、光电探测器安装平台c和户外电源安装平台j；

所述激光雷达工装集成平台a通过通用工装k安装不同型号的激光雷达从而便于对激光雷达进行测试；

所述目标物调节平台b能根据实际需要安装不同的标板组件f，并调整作为激光雷达扫描目标物的标板组件f中标板f7的位置；

所述光电探测器安装平台c能通过安装的光电探测设备来读取激光雷达的发射时间和扫描时间；

所述太阳模拟器安装平台d能通过安装的太阳模拟器对待测的激光雷达提供相应的光强干扰；

所述红外视觉平台e能用来识别激光雷达的光斑图像；

所述目标物存储平台g用来存放不同反射率的标板组件f；

所述遮挡物调节平台h用于对激光光斑进行遮挡，模拟雨雾折射和散射对激光光斑的耗散；

所述附加设备操作平台i具备激光功率仪、余弦仪以及光谱仪，可对激光雷达中的激光光源进行功率与成分分析；

所述户外电源安装平台j用于室外测试时为激光雷达工装集成平台a供电和作为踏板使用；

所述标板组件f为不同反射率的漫反射标准板；

所述激光雷达工装集成平台a与不同的功能平台和附加平台进行组合就能实现对激光雷达不同项目的测试。

所述激光雷达工装集成平台a包括平台柜体a1、可用于安装不同型号激光雷达的通用工装k、进行可视化操作的可视化操作平台a4、用于调节激光雷达位置的电控调节单元、水平仪组件a2、设于水平仪组件a2上的遮挡板a3、照度计感光探头a5和三个直线排布的激光测距仪a8；

所述电控调节单元包括用于升降调节的电控升降台a61、用于平移调节的电控平移台a62、用于水平旋转的电控旋转台a63和用于俯仰调节的电控俯仰台a64；所述电控升降台a61上设有平移拖链a621；

所述水平仪组件a2包括水平仪、水平仪安装支架a21、设于水平仪安装支架a21下方的手动调节单元；所述手动调节单元包括手动倾角台a22、手动倾角台2a23和水平仪安装支杆a24；

所述平台柜体a1一侧设有开关a11和通风过滤网组件a12；所述照度计感光探头a5设于照度计感光探头安装支架a53上，其旁边设有照度计安装钣金a51和设于照度计安装钣金a51上的照度计液晶显示屏a52；照度计液晶显示屏a52、照度计感光探头a5和太阳模拟器安装平台d相结合能对光照度进行标定；

位于中间的激光测距仪a8下方依次设有手动倾角台3a81、手动旋转台a82、手动平移台a84、手动升降台a85和激光测距仪支杆a83；

位于两侧的激光测距仪a8下方依次设有手动倾角台3a81、手动旋转台a82和激光测距仪支杆a83。

所述目标物调节平台b包括平台柜体2b8、可拆卸安装标板组件f的标板固定转接组件b3、用于调节标板固定转接组件b3位置的手动调节单元和用于可拆卸安装光学反射镜的反射镜安装钣金b2；所述手动调节单元包括手动倾角台4b4、手动水平旋转台b5、前后平移台b6和手动升降台2b7；所述标板固定转接组件b3通过与限位端f2相对应的快速夹钳b9实现对标板组件f的固定。

所述遮挡物调节平台h包括90％反射率挡板h1、设于90％反射率挡板h1下方的挡板调节单元、设于挡板调节单元下方的安装支架h5和设于安装支架h5前后两端的锁扣单元；所述遮挡物调节平台h设有多个，通过锁扣单元实现可拆卸连接；所述挡板调节单元能调节90％反射率挡板h1高低和倾角；

所述挡板调节单元包括手动升降台5h2、手动倾角台5h3和安装立柱h4；所述安装支架h5的后端两侧均设有限位挡板h6；所述锁扣单元包括分别设于安装支架h5前后两端上方中部的锁扣前端h7和锁扣后端h8。

所述红外视觉平台e包括红外相机支架e3、设于红外相机支架e3上的红外相机固定板e2和设于红外相机固定板e2上的红外相机e1。

所述附加设备操作平台i包括平台柜体4i12、打印机i2、两个光谱仪i4、余弦矫正器i5、两个规格不同的功率计i7、用于安装功率计i7的功率计安装单元、用于安装不同型号激光雷达的通用工装k和可调整通用工装k位置的通用工装调整单元；

所述功率计安装单元能调整功率计i7的高低，其包括功率计安装支架i8和功率计安装支架套筒i9；所述功率计安装支架套筒i9底部设有可滑动的滑块i10，滑块i10可滑动设于导轨i11上；

所述通用工装调整单元能调整通用工装i7的水平角度和倾角，其包括倾角台i13和水平旋转台i14；所述水平旋转台i14设于滑块i10上；所述打印机i2设于打印机安装钣金i1上；所述光谱仪i4设于光谱仪安装钣金i3上；所述余弦矫正器i5设于余弦矫正器安装支架i6上。

所述目标物存储平台g包括用来存放标板组件f的存放柜g1、用于限位标板组件f的限位钣金g2和实现锁扣限位的门搭锁扣单元；所述门搭锁扣单元包括门搭右侧部件g3和门搭左侧部件g4。

所述太阳模拟器安装平台d包括可移动的平台柜、设于平台柜上的光源箱系统d1、与光源箱系统d1转动连接的光路转向滤光器d2和设于平台柜上的电源箱系统d3；所述光源箱系统d1设于手动升降台4d4上。

所述光电探测器安装平台c包括示波器c1、安装支架c4和两个可升降设于安装支架c4上的光电探测器c2；所述光电探测器c2设于位于安装支架c4上的手动升降台3c3上；所述手动升降台3c3可升降调节光电探测器c2的高度。

所述户外电源安装平台j包括户外电源安装平台柜体j1和设于户外电源安装平台柜体j1上的多个户外电源j2；户外电源安装平台j作为固定踏板使用，辅助激光雷达工装集成平台a读取激光测距仪a8读数。

所述通用工装k包括通用工装安装板k9、设于通用工装安装板k9的两根主导轨k6、两根次导轨k10、可移动设于通用工装安装板k9上的安装横梁k8和设于安装横梁k8上与激光雷达相连的转接块k7；所述主导轨k6和次导轨k10上均设有移动滑块k4；所述安装横梁k8固定设置在移动滑块k4上；所述移动滑块k4上设有可调节的限位螺钉k3，拧紧限位螺钉k3能现在移动滑块k4滑动；

还包括带限位挡板k1的前端支撑板k2、液晶显示屏k11、连接液晶显示屏k11和前端支撑板k2的连接钣金k14；所述液晶显示屏k11一端设有数显尺k15；能通过液晶显示屏k11结合数显尺k15来查看限位挡板k1的移动距离。

所述标板组件f包括标板框架f1、设于标板框架f1内的标板f7、均匀设于标板框架f1两侧的多个限位端f3、相对应设于标板框架f1两侧的钢丝绳固定板f3、两端由钢丝绳固定板f3固定的钢丝绳f6和设于标板框架f1两侧的把手f5；所述钢丝绳固定板f3可沿标板框架f1上下移动；所述钢丝绳固定板f3通过钢丝绳固定螺母f4来调节钢丝绳固定板f3的紧固程度，从而便于上下移动钢丝绳f6；所述钢丝绳f6的上下滑动行程应小于把手f5和位于把手f5上的限位端f3之间的距离。

激光雷达性能测试系统，如附图20，包括多个对应激光雷达测试项目的检测模块；所述检测模块包括波长及安全等级检测模块、光斑发散角检测模块、角分辨率检测模块、测距范围及精度检测模块、抗阳光能力检测模块、视场角检测模块和多回波能力检测模块。

激光雷达性能测试方法，如附图21，包括如下步骤：

A、确定测试项目；

B、测试设备配置：根据步骤A确定的测试项目选择并配置好激光雷达工装集成平台a和对应该测试项目的功能平台与附加平台；

C、测试系统开机；

D、项目测试初始化：激光雷达性能测试系统开机自启并选择对应测试项目的检测模块；

E、项目测试：根据操作流程完成测试并生产检测报告；

F、完成测试：退出并关闭激光雷达测试系统，切断所有设备的电源。

采用本发明对激光雷达进行检测与现有的检测相比具有如下改进点：

1、波长及安全等级检测：本发明可以直接检测激光雷达整机的波长及激光安全等级；

2、光斑发散角检测：本发明采用图像处理的方式可以直接检测激光雷达整机的光斑发散角大小，更接近实际需求；

3、角分辨率检测：本发明对于角分辨率的检测分为两种：单线激光雷达角分辨率的检测和多线激光雷达角分辨率的检测。单线激光雷达检测水平角分辨率的大小，多线激光雷达角分辨率的检测除了需要检测水平角分辨率外，还需要检测垂直角分辨率；

4、测距范围及精度检测：本发明通过高低精度相结合的测试方式，通过移动设备可以实现对近距离、远距离测距范围及精度的检测；

5、抗阳光能力检测：一般环境光干扰，主要为阳光干扰，本发明通过太阳模拟器模拟环境光干扰，可以在室内使用，解决了室外条件受限的问题；

6、视场角检测：本发明在被测激光雷达正前方放置标板，并通过一些手段调节标板的位姿，旋转激光雷达进行视场角的检测，操作简洁；可以通过红外视觉平台拍照进行视觉处理，自主对光斑进行拍照识别然后对设备平台进行操作并采集所需数据，整理出检测报告；减少人员工作强度与工作量，提高工作效率

7、多回波能力检测：本发明通过使用90％反射率标板遮挡激光光斑来模拟雨雾造成的衰减，此种试验方式对环境复原能力较高，方便室内进行，避免室内进行喷雾、淋水等操作，影响试验条件。