一种激光雷达系统技术方案

本发明专利技术提供了一种激光雷达系统。激光雷达系统包括发射模块、接收光学系统、本振光学系统、相干模块和接收模块。发射模块出射第一激光信号和第二激光信号，其中第一激光信号向外出射至探测区域，第二激光信号作为本振光信号。接收光学系统接收反射激光信号，并将反射激光信号分为M×N束反射激光子信号，其中反射激光信号为第一激光信号被探测区域内的物体反射产生的激光信号。本振光学系统将第二激光信号分为M×N束本振光子信号。相干模块将M×N束本振光子信号和M×N束反射激光子信号依次对应后输入相干模块，干涉后得到差频信号。接收模块接收差频信号，并根据差频信号得到探测区域内的物体的距离和速度。

A Lidar System

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达系统
本专利技术涉及雷达
，特别是涉及一种激光雷达系统。
技术介绍
激光雷达是通过发射特定波长和方向的激光以实现对目标的位置、速度等特征信息探测的系统，目前已被广泛应用于测距系统、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。按照激光雷达的激光光束控制方法的不同，现有的激光雷达大致可以分为四类。第一类是传统的机械式多线激光雷达，主要采用某种机械元件使激光雷达自身或部分组件高速旋转，从而实现对探测空间的特定扫描，这类雷达的优点是设计简单成本低，缺点是扫描精度受到机械精度、振动耦合等影响且使用寿命不长，体积较大、笨重。第二类是相控阵激光雷达，使保持激光雷达系统静止或相对静止，通过改变出射激光的波前而使光束方向发生改变，从而实现在空间一定范围内的光束扫描，属于一种固态激光雷达，由于没有机械运动，系统精度和寿命都大大提高，但缺点是扫描范围有限，扫描速度较低。第三类利用MEMS振镜实现光束的空间扫描的激光雷达，也是固态激光雷达的一种，优点是体积小、功耗低，缺点是仍存在机械运动,加工工艺复杂、难度高。第四类是Flash(闪光)雷达，它属于一种非扫描式雷达，通过脉冲或连续波捕获整个场景，而非用激光束逐点扫描。由于其发射系统没有机械运动，能够快速记录整个场景，避免了扫描过程中目标或激光雷达移动带来的各种干扰。目前Flash雷达系统的接收端一般采用像素阵列接收反射激光信号，而像素阵列易受外界环境背景光或杂散信号光的影响，导致信噪比较差，探测精度较低、测量距离有限。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统雷达系统中探测精度低以及抗干扰能力差的问题，提供一种激光雷达系统。本专利技术提供了一种激光雷达系统，包括：发射模块，出射第一激光信号和第二激光信号，其中所述第一激光信号向外出射至探测区域，所述第二激光信号作为本振光信号；接收光学系统，接收反射激光信号，并将所述反射激光信号分为M×N束反射激光子信号，其中所述反射激光信号为所述第一激光信号被探测区域内的物体反射产生的激光信号；本振光学系统，将所述第二激光信号分为M×N束本振光子信号；相干模块，将M×N束所述本振光子信号和M×N束所述反射激光子信号依次对应后输入所述相干模块，干涉后得到差频信号；以及接收模块，接收所述差频信号，并根据所述差频信号得到所述探测区域内的物体的距离和速度。在其中一个实施例中，所述激光雷达系统还包括传输模块，所述传输模块用于将M×N束所述反射激光子信号传递至所述相干模块。在其中一个实施例中，所述传输模块包括M×N个单模光纤或M×N个接收天线，每束所述反射激光子信号对应一个所述单模光纤或所述接收天线。在其中一个实施例中，所述相干模块包括M×N个光相干器，每束所述反射激光子信号分别输入对应的每个所述光相干器。在其中一个实施例中，所述接收模块包括M×N个接收器，所述接收器和所述光相干器对应设置。在其中一个实施例中，所述激光雷达系统还包括滤波器阵列，所述滤波器阵列包括M×N个滤波器，所述滤波器和所述接收器对应设置，所述滤波器用于去除所述接收模块输出的接收信号中的直流共模信号和高频噪声信号。在其中一个实施例中，所述激光雷达系统还包括发射光学系统，用于将所述第一激光信号向外出射至所述探测区域。在其中一个实施例中，所述本振光学系统包括光耦合镜和第二光分束器，所述光耦合镜将所述第二激光信号耦合进入所述第二光分束器，所述第二光分束器将所述第二激光信号分为M×N束所述本振光子信号。在其中一个实施例中，所述本振光学系统还包括光隔离器，所述光隔离器设置于所述光耦合镜和所述第二光分束器之间，使所述第二激光信号由所述光耦合镜单向传输至所述第二光分束器。在其中一个实施例中，所述接收光学系统包括接收镜和透镜阵列，所述透镜阵列包括M×N个微透镜，所述透镜阵列将所述接收镜接收的所述反射激光信号分为M×N束。在其中一个实施例中，所述发射模块包括激光器和调制器，所述激光器为可调谐激光器发射频率可变的调谐激光，所述调制器对所述激光器发射的激光调频。在其中一个实施例中，所述激光雷达系统还包括成像阵列，用于接收所述接收模块输出的接收信号，并根据所述接收信号得到所述探测区域的灰度信息进行成像。上述激光雷达系统中，通过所述接收光学系统接收反射激光信号，并将所述反射激光信号分为M×N束反射激光子信号，每一束所述反射激光子信号对应于所述探测区域内的一特定视场，通过本振光学系统将所述第二激光信号分为M×N束本振光子信号，然后由相干模块将M×N束所述本振光子信号和M×N束所述反射激光子信号依次对应后输入所述相干模块，得到所述差频信号，每个所述差频信号由所述接收模块接收。接收光学系统将接收的反射激光信号分为M×N束，每束反射激光子信号分别与对应的本振光子信号在相干模块内干涉，避免了环境光对干涉效果的影响，改善系统的探测性能和精度；另外，干涉后得到M×N束差频信号，分别由接收模块的接收器阵列接收，提高接收模块的接收效率，减少了射向接收器间隙处、没有被探测到的反射光信号，提高了探测性能。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种激光雷达系统的结构示意图；图3为被探测物体处于静态时的测距的基本原理示意图；图4为被探测物体处于动态时的测距的基本原理示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。请参见图1和图2，本专利技术实施例提供了一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括发射模块100、接收光学系统200、本振光学系统300、相干模块400和接收模块500。所述发射模块100出射第一激光信号和第二激光信号，其中所述第一激光信号向外出射至探测区域，所述第二激光信号作为本振光信号。本实施例中，所述第一激光信号和所述第二激光信号均为调频连续波激光信号，且所述第一激光信号和所述第二激光信号具有相同的周期、相位、振幅和频率。在一个实施例中，发射模块100包括激光器110和调制器120，所述激光器110为可调谐激光器，发射频率可变的调谐激光，所述调制器120对所述激光器100发射的激光调频，形成调频连续波激光信号。此外，由于调频连续波激光信号携带的信息主要为频率信息，通过对本振光子信号和反射激光子信号可得到差频信号，进而确定探测区域内的物体的速度和距离，不需要较高的出射功率，有利于降低激光雷达系统成本，提高激光雷达的探测距离。所述接收光学系统200接收反射激光信号，并将所述反射激光信号分为M×N束反射激光子信号，其中所述反射激光信号为所述第一激光信号被探测区域内的物体反射产生的激光信号。本实施例中，通过所述接收光学系统200将所述反射激光信号分为M×N束所述反射激光子信号，可使得所述反射激光子信号分别与对应的本振光子信号在相干模块内干涉，避免了环境光对干涉效果的影响，改善系统的探测性能和精度。另外，干涉后得到M×N束差频信号，分别由接收模块的接收器阵列接收，提高接收效率，提高探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：发射模块，出射第一激光信号和第二激光信号，其中所述第一激光信号向外出射至探测区域，所述第二激光信号作为本振光信号；接收光学系统，接收反射激光信号，并将所述反射激光信号分为M×N束反射激光子信号，其中所述反射激光信号为所述第一激光信号被探测区域内的物体反射产生的激光信号；本振光学系统，将所述第二激光信号分为M×N束本振光子信号；相干模块，将M×N束所述本振光子信号和M×N束所述反射激光子信号依次对应后输入所述相干模块，干涉后得到差频信号；以及接收模块，接收所述差频信号，并根据所述差频信号得到所述探测区域内的物体的距离和速度。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：发射模块，出射第一激光信号和第二激光信号，其中所述第一激光信号向外出射至探测区域，所述第二激光信号作为本振光信号；接收光学系统，接收反射激光信号，并将所述反射激光信号分为M×N束反射激光子信号，其中所述反射激光信号为所述第一激光信号被探测区域内的物体反射产生的激光信号；本振光学系统，将所述第二激光信号分为M×N束本振光子信号；相干模块，将M×N束所述本振光子信号和M×N束所述反射激光子信号依次对应后输入所述相干模块，干涉后得到差频信号；以及接收模块，接收所述差频信号，并根据所述差频信号得到所述探测区域内的物体的距离和速度。2.如权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，还包括传输模块，所述传输模块用于将M×N束所述反射激光子信号传递至所述相干模块。3.如权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述传输模块包括M×N个单模光纤或M×N个接收天线，每束所述反射激光子信号对应一个所述单模光纤或所述接收天线。4.如权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述相干模块包括M×N个光相干器，每束所述反射激光子信号分别输入对应的每个所述光相干器。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，
申请(专利权)人：深圳市速腾聚创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44