一种波分复用激光雷达集成方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种波分复用激光雷达集成方法及系统；其中方法包括采用多波长激光器输出连续多波长调谐激光；将多波长调谐激光经过分束器后，分为本振光和探测光；探测光通过激光发射子系统发射到空间；空间障碍物遇到探测光后产生回波信号；通过激光接收子系统接收回波信号，并将本振光与回波信号合束成干涉信号；通过光电探测器对干涉信号进行探测，获得光电信号；通过数据处理器对光电信号进行分析，并根据分析结果获得每个波长的探测对象所对应的距离和速度。通过该方法可以获得多线距离测量，同时也实现激光雷达固态方案，提高了激光雷达的可靠性和经济性，并降低系统复杂度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种波分复用激光雷达集成方法及系统


[0001]本专利技术属于激光雷达扫描领域，特别是一种波分复用激光雷达集成方法及系统。

技术介绍

[0002]激光雷达技术在车载、测度学、工业测量等领域具有广泛的应用价值。调频连续波激光雷达相对于TOF雷达，可以实现更小的输出功率、更远距探测、更高测试精度等。激光FMCW(FrequencyModulated Continuous Wave)，即调频连续波。其原理如图1所示。可调谐光源输出连续调频信号。该调频连续波分两束，一束作为本振，一束作为测量光。测量光照到待测物体上，产生反向回波。其回波光路与本振光通过相干检测技术获得回波时延，亦即传输距离。其示意图如图2。由于调频连续波具有较好的相干性。探测信号与本振信号产生拍频。拍频信号经过功率放大器、AD转换模块，然后通过数据处理模块(DSP)处理，以获得频率信息。
[0003]激光雷达的核心部件包括光源、空间扫描系统、探测器、信号处理单元等。其中空间扫描技术是激光雷达最核心技术之一。为了获得三维空间的深度信息，需要实现激光的二维辐照。现有的做法主要分为机械式与OPA两类。第一类包括传统的二维振镜、MEMS镜片等；第二类分为两种情况，第一种通过相控阵设计实现二维扫描；第二种为flash模式，利用面光源辐照，再用面阵接收。
[0004]由于在车载雷达中，对于可靠性有极高的要求。而上述第一类方案由于存在活动部件，其可靠性设计较为困难。第二类中的第一种方案有望实现全固态扫描，但是其涉及较为复杂的集成光设计，工艺尚不成熟，且将激光的发光点按照点阵布局，会存在一定的衍射旁瓣，会形成一定的干扰。第二类中的第二种方案，采样面阵发射，使得单个光源峰值功率不足，限制最长工作距离，且相干探测较为困难。
[0005]因此，如何使激光雷达实现良好空间扫描，同时提高激光雷达的可靠性、经济性，并降低系统复杂度，成为当前研究的关键问题。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术提供一种至少解决上述部分技术问题的一种波分复用激光雷达集成方法及系统，可以获得多线距离测量；同时本专利技术也实现激光雷达固态方案，提高了激光雷达的可靠性和经济性，并降低了系统复杂度。
[0007]一方面，本专利技术实施例提供了一种波分复用激光雷达集成方法，包括：
[0008]S1、采用多波长激光器输出连续多波长调谐激光；
[0009]S2、将所述多波长调谐激光经过分束器后，分为本振光和探测光；
[0010]S3、所述探测光通过激光发射子系统发射到空间；空间障碍物遇到所述探测光后产生回波信号；
[0011]S4、通过激光接收子系统接收所述回波信号，并将所述本振光与所述回波信号合束成干涉信号；
[0012]S5、通过光电探测器对所述干涉信号进行探测，获得光电信号；
[0013]S6、通过数据处理器对所述光电信号进行分析，并根据所述分析结果获得每个波长的探测对象所对应的距离和速度。
[0014]进一步地，还包括：
[0015]S7、所述数据处理器根据所述分析结果，修正所述光电探测器探测的拍频信号，以获得更准确的拍频信号。
[0016]进一步地，所述多波长激光器的调谐方法包括内调法和外调法；
[0017]所述内调法包括：采用电流或温度或压电陶瓷，对光源进行连续调谐；
[0018]所述外调法包括：当所述多波长激光器发出定频激光后，采用相位调制器对所述定频激光进行调谐。
[0019]进一步地，所述S3具体包括：
[0020]S31、采用分波器将所述探测光的信号按照波长分成不同光路；
[0021]S32、通过激光发射器将通过所述S31处理后的探测光的信号输出到空间；
[0022]S33、空间障碍物遇到所述探测光的信号后，产生回波信号。
[0023]进一步地，所述S4具体包括：
[0024]S41、通过激光接收器接收所述回波信号；
[0025]S42、通过合波器将所述回波信号归到波导中；
[0026]S43、通过合束器将所述波导中的回波信号与所述本振光合束成干涉信号。
[0027]进一步地，所述S5具体包括：
[0028]S51、通过分波器将所述干涉信号按照波长发送至所述光电探测器中；
[0029]S52、所述光电探测器对所述干涉信号进行探测，获得多路光电信号。
[0030]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种波分复用激光雷达集成系统，应用上述的方法，该系统包括：多波长激光器、分束器、激光发射子系统、激光接收子系统、合束器、光电探测器和数据处理器；
[0031]所述多波长激光器，用于输出连续多波长调谐激光；
[0032]所述分束器，用于将所述多波长调谐激光分为本振光和探测光；
[0033]所述激光发射子系统，用于将探测光发射到空间；
[0034]所述激光接收子系统，用于接收空间障碍物产生的回波信号；
[0035]所述合束器，用于将所述本振光与所述回波信号合束成干涉信号；
[0036]所述光电探测器，用于对所述干涉信号进行探测，获得光电信号；
[0037]所述数据处理器，用于对所述光电信号进行分析，并根据所述分析结果获得每个波长的探测对象所对应的距离和速度。
[0038]进一步地，所述数据处理器还用于修正所述光电探测器探测的拍频信号，以获得更准确的拍品信号。
[0039]进一步地，所述激光发射子系统包括分波器和激光发射器；
[0040]所述分波器，用于将所述探测光的信号按照波长分成不同光路；
[0041]所述激光发射器，用于将探测光的信号输出到空间。
[0042]进一步地，所述激光接收子系统包括激光接收器和合波器；
[0043]所述激光接收器，用于接收所述回波信号；
[0044]所述合波器，用于将所述回波信号归到波导中。
[0045]与现有技术相比，本专利技术记载的一种波分复用激光雷达集成方法及系统，具有如下有益效果：
[0046]本专利技术采用波分复用技术实现光路输出的扩展，将不同波长的激光在空间中发射。
[0047]本专利技术采用波分复用技术可以节省雷达系统的器件数量，降低控制难度。
[0048]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0049]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0050]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0051]图1为本专利技术实施例提供的波分复用激光雷达集成方法流程图。
[0052]图2为本专利技术实施例1提供的波分复用激光雷达工作模式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波分复用激光雷达集成方法，其特征在于，包括：S1、采用多波长激光器输出连续多波长调谐激光；S2、将所述多波长调谐激光经过分束器后，分为本振光和探测光；S3、所述探测光通过激光发射子系统发射到空间；空间障碍物遇到所述探测光后产生回波信号；S4、通过激光接收子系统接收所述回波信号，并将所述本振光与所述回波信号合束成干涉信号；S5、通过光电探测器对所述干涉信号进行探测，获得光电信号；S6、通过数据处理器对所述光电信号进行分析，并根据所述分析结果获得每个波长的探测对象所对应的距离和速度。2.如权利要求1所述的一种波分复用激光雷达集成方法，其特征在于，还包括：S7、所述数据处理器根据所述分析结果，修正所述光电探测器探测的拍频信号，以获得更准确的拍频信号。3.如权利要求1所述的一种波分复用激光雷达集成方法，其特征在于，所述多波长激光器的调谐方法包括内调法和外调法；所述内调法包括：采用电流或温度或压电陶瓷，对光源进行连续调谐；所述外调法包括：当所述多波长激光器发出定频激光后，采用相位调制器对所述定频激光进行调谐。4.如权利要求1所述的一种波分复用激光雷达集成方法，其特征在于，所述S3具体包括：S31、采用分波器将所述探测光的信号按照波长分成不同光路；S32、通过激光发射器将通过所述S31处理后的探测光的信号输出到空间；S33、空间障碍物遇到所述探测光的信号后，产生回波信号。5.如权利要求1所述的一种波分复用激光雷达集成方法，其特征在于，所述S4具体包括：S41、通过激光接收器接收所述回波信号；S42、通过合波器将所述回波信号归到波导中；S43、通过合束器将所述波导中的回波信号与所述本振光合束成干涉...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄开元，代冰，
申请(专利权)人：深圳市圳阳精密技术有限公司，
类型：发明
国别省市：