一种高速扫描的远距离激光雷达及其控制方法技术

本发明专利技术涉及激光雷达技术领域，提供了一种高速扫描的远距离激光雷达及其控制方法。其中激光雷达中可调激光器和所述第一准直透镜光路耦合，用于将可调激光器发出的发散光调整为水平光照射到被检测目标物体；其中，所述可调激光器用于按照预设的时序发射不同中心波长的激光信号；所述衍射光栅用于将从被检测目标物体上反射回来的不同中心波长的激光信号，反射到探测器阵列中不同探测器上。本发明专利技术通过向目标发射一系列不同波长的光脉冲信号，即连续探测的脉冲光信号基于不同的波长，经目标反射探测信号光，再由接收透镜将系列脉冲光接收至波长分开组件，经波长分开组件将不同波长的光信号在空间分开，再入射至阵列探测器的不同位置。

A high speed scanning long distance lidar and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种高速扫描的远距离激光雷达及其控制方法
本专利技术涉及激光雷达
，特别是涉及一种高速扫描的远距离激光雷达及其控制方法。
技术介绍
实现激光雷达的技术方案主要有脉冲式和相位式，其中，脉冲式激光雷达具有测量距离远、重复频率高、系统结构简单等显著优势，已成为激光雷达领域的主流技术方案。脉冲式激光雷达的测距原理是基于脉冲光信号的飞行时间，通过测量光信号在探测点和目标之间的传输时间，计算出探测点和目标之间的距离。但在进行远距离测量时，光信号在探测点和目标之间来回的飞行时间，限制了脉冲式激光雷达的重复频率。也就是说，脉冲光信号的每次发射，应在前一次探测光信号回来之后，不能影响前一次光信号的正常接收。因此，在进行远距离探测时，脉冲式激光雷达无法发挥重复频率高的优势，限制了脉冲式激光雷达的实际指标和应用领域。为解决上述问题，业内有厂家提出了对脉冲进行编码的技术方案，即利用发射和接收脉冲编码的自相关性，在发射脉冲光信号的时候，对发射脉冲进行组合编码，将发射和接收的光信号进行一一对应和识别，可有效区分每一个探测光信号，发挥脉冲式激光雷达的高重复频率的优势。但此种技术方案需对发射脉冲进行组合编码，不能实现任意脉冲的有效探测，也会降低探测光信号的重复频率。如果应用在远距离、高速探测场景中，基于自相关编码技术方案的脉冲式激光雷达也存在占用处理资源，并且可能存在解码错误的可能。鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有常规脉冲光探测手段中会发生接收光时序不一致问题，而现有技术中采用组合编码的方式，有存在不能实现任意脉冲的有效探测，也会降低探测光信号的重复频率问题，尤其如果应用在远距离、高速探测场景中，基于自相关编码技术方案的脉冲式激光雷达也存在占用处理资源，并且可能存在解码错误的可能。本专利技术采用如下技术方案：第一方面，一种高速扫描的远距离激光雷达，包括可调激光器、第一准直透镜、衍射光栅和探测器阵列，具体的：所述可调激光器和所述第一准直透镜光路耦合，用于将可调激光器发出的发散光调整为水平光照射到被检测目标物体；其中，所述可调激光器用于按照预设的时序发射不同中心波长的激光信号；所述衍射光栅用于将从被检测目标物体上反射回来的不同中心波长的激光信号，反射到探测器阵列中不同探测器上。优选的，所述激光雷达还包括第二准直透镜，具体的：所述第二准直透镜与所述衍射光栅耦合，用于将反射回来的光聚焦到探测器阵列上。优选的，所述可调激光器和第一准直透镜构成的第一光轴，与所述第二准直透镜和衍射光栅构成的第二光轴之间是旁轴结构或者共轴结构。优选的，所述远距离激光雷达还包括主控制器和驱动电路，所述主控制器、驱动电路和可调激光器依次连接，用于完成所述可调激光器按照预设的时序发射不同中心波长激光信号功能。优选的，所述主控制器还连接探测器阵列，用于识别一组可调范围内激光信号发射后，所接收到的各中心波长激光信号强度；并根据各中心波长激光信号强度的分布情况，选择其中指定的中心波长，作为下一轮所述可调激光器发射可调激光信号的对象。优选的，所述主控制器还用于，根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定选择的其中指定的中心波长的探测信号强度均小于第一预设阈值，则恢复使用完整的一组可调范围内激光信号发射进行雷达探测；或者，根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定两次获取的所述选择的其中指定的中心波长的探测信号强度之间相似度小于第二预设阈值，则恢复使用完整的一组可调范围内激光信号发射进行雷达探测。第二方面，本专利技术还提供了一种高速扫描的远距离激光雷达的控制方法，方法包括：主控制器通过驱动电路控制可调激光器按照预设的时序发射不同中心波长的激光信号；所述主控制器通过所连接的探测器阵列，获取从被检测目标物体上反射回来的不同中心波长的激光信号；其中，所述不同中心波长的激光信号，通过衍射光栅反射到探测器阵列中不同探测器上；所述主控制器根据各中心波长激光信号强度的分布情况，选择其中指定的中心波长，作为下一轮所述可调激光器发射可调激光信号的对象。优选的，所述主控制器根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定选择的其中指定的中心波长的探测信号强度均小于第一预设阈值，则恢复使用完整的一组可调范围内激光信号发射进行雷达探测。优选的，所述不同中心波长的激光信号包括波长890nm、905nm、950nm、1330nm和1550nm中的一种或者多种。优选的，在所述激光雷达需要调整探测角度时，所述方法还包括：在确认当前探测精度的优先级更高时，则所述主控制器确认当前发射出的各中心波长的激光信号是否成功全部接收后或者，确定一个或者多个中心波长的激光信号的接收超期后；所述主控制器进行所述需要调整探测角度操作；在确认当前调整探测角度的优先级更高时，所述主控制器进行所述需要调整探测角度操作，则所述主控制器确认同一探测器在一轮发射周期内中接收到两个激光信号时，丢弃该激光信号时间节点上所属的一轮发射周期所对应的激光信号的分析；其中所述发射周期是指同一中心波长激光信号发射的间隔时间。优选的，所述方法还包括：所述主控制器根据探测器阵列接收到的不同中心波长激光反射信号，在探测器阵列上的分布，还原出一轮发射周期中处于第一个被发射的中心波长激光信号；确认其被有效接收后，计算所述第一个被发射的中心波长激光信号的发射和接收时差；根据所述时差调整各轮发射周期间的时间间隔。第三方面，本专利技术还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第二方面所述的高速扫描的远距离激光雷达的控制方法。本专利技术通过向目标发射一系列不同波长的光脉冲信号，即连续探测的脉冲光信号基于不同的波长，经目标反射探测信号光，再由接收透镜将系列脉冲光接收至波长分开组件，经波长分开组件将不同波长的光信号在空间分开，再入射至阵列探测器的不同位置。不同波长光信号的探测是相互独立的，互相之间不影响，因此，可充分利用每个探测脉冲光信号，进而充分发挥脉冲式激光雷达的高重复频率。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的现有激光雷达的标准探测方式示意图；图2是本专利技术实施例提供的现有激光雷达的接收光信号产生滞后的探测示意图一；图3是本专利技术实施例提供的现有激光雷达的接收光信号产生滞后的探测示意图二；图4是本专利技术实施例提供的基于不同波长脉冲光信号的探测示意图；图5是本专利技术实施例提供的基于不同波长脉冲光信号的激光雷达的原理技术方案一；图6为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速扫描的远距离激光雷达，其特征在于，包括可调激光器、第一准直透镜、衍射光栅和探测器阵列，具体的：/n所述可调激光器和所述第一准直透镜光路耦合，用于将可调激光器发出的发散光调整为水平光照射到被检测目标物体；/n其中，所述可调激光器用于按照预设的时序发射不同中心波长的激光信号；/n所述衍射光栅用于将从被检测目标物体上反射回来的不同中心波长的激光信号，反射到探测器阵列中不同探测器上。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速扫描的远距离激光雷达，其特征在于，包括可调激光器、第一准直透镜、衍射光栅和探测器阵列，具体的：
所述可调激光器和所述第一准直透镜光路耦合，用于将可调激光器发出的发散光调整为水平光照射到被检测目标物体；
其中，所述可调激光器用于按照预设的时序发射不同中心波长的激光信号；
所述衍射光栅用于将从被检测目标物体上反射回来的不同中心波长的激光信号，反射到探测器阵列中不同探测器上。


2.根据权利要求1所述的高速扫描的远距离激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括第二准直透镜，具体的：
所述第二准直透镜与所述衍射光栅耦合，用于将反射回来的光聚焦到探测器阵列上。


3.根据权利要求2所述的高速扫描的远距离激光雷达，其特征在于，所述可调激光器和第一准直透镜构成的第一光轴，与所述第二准直透镜和衍射光栅构成的第二光轴之间是旁轴结构或者共轴结构。


4.根据权利要求1所述的高速扫描的远距离激光雷达，其特征在于，所述远距离激光雷达还包括主控制器和驱动电路，所述主控制器、驱动电路和可调激光器依次连接，用于完成所述可调激光器按照预设的时序发射不同中心波长激光信号功能。


5.根据权利要求4所述的高速扫描的远距离激光雷达，其特征在于，所述主控制器还连接探测器阵列，用于识别一组可调范围内激光信号发射后，所接收到的各中心波长激光信号强度；并根据各中心波长激光信号强度的分布情况，选择其中指定的中心波长，作为下一轮所述可调激光器发射可调激光信号的对象。


6.根据权利要求5所述的高速扫描的远距离激光雷达，其特征在于，所述主控制器还用于，根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定选择的其中指定的中心波长的探测信号强度均小于第一预设阈值，则恢复使用完整的一组可调范围内激光信号发射进行雷达探测；或者，
根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定两次获取的所述选择的其中指定的中心波长的探测信号强度之间相似度小于第二预设阈值，则恢复使用完整的一组可调范围内激光信号发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张石，李亚锋，鲁佶，
申请(专利权)人：深圳煜炜光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44