基于直接检测的激光雷达系统及探测方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于直接检测的激光雷达系统及探测方法，该系统包括：信号发射模块、收发模块、参考光接收模块、回返光接收模块和信号处理模块；信号发射模块，用于将激光发射至光频梳发生器，产生并行混沌探测信号，并行混沌探测信号分为第一光信号和第二光信号；收发模块，用于将入射的第二光信号发射至探测目标，并接收探测目标散射后返回的第三光信号；参考光接收模块，用于根据入射的第一光信号，获取第一电信号；回返光接收模块，用于根据入射的第三光信号，获取第二电信号；信号处理模块，用于基于第一电信号和第二电信号，生成探测目标的点云数据。本发明专利技术提供的基于直接检测的激光雷达系统及探测方法，能够提升抗干扰能力和空间扫描效率。力和空间扫描效率。力和空间扫描效率。

【技术实现步骤摘要】
基于直接检测的激光雷达系统及探测方法


[0001]本专利技术涉及激光探测
，尤其涉及一种基于直接检测的激光雷达系统及探测方法。

技术介绍

[0002]在自动驾驶技术中，环境感知系统是基础且至关重要的一环，是自动驾驶汽车安全性和智能性的保障。环境感知传感器中，激光雷达在可靠度、探测范围及测距精度等方面具有不可比拟的优势。
[0003]常见的自动驾驶场景往往要求多台激光雷达设备能够在有限的空间内同时工作，故传统的多线激光雷达只是简单的堆叠激光发射器的个数来扩展并行通道数，对单路通道进行伪随机加密需要额外的调控和设备，搭配阵列式的检测接收系统，会造成硬件成本和系统复杂性的显著上升，且伪随机调制的可预知性无法抵抗外部干扰信号的恶意攻击，也会对自动驾驶的安全性造成极大的影响。
[0004]混沌信号由于其真随机和良好的相关特性，是激光雷达应用中一种理想信号的选择。但是，现有技术中的混沌激光雷达采用光反馈等方案输出宽带混沌信号，具有很高的系统复杂度，不易于并行化拓展。因此，如何使激光雷达同时兼顾较低的系统复杂度和高效的通道隔离是目前业界亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于直接检测的激光雷达系统及探测方法，用以解决现有技术中输出混沌信号的雷达系统结构复杂且通道隔离度较低的缺陷，实现简化激光雷达的系统复杂度，降低成本的同时，还兼顾各通道的高隔离度。
[0006]本专利技术提供一种基于直接检测的激光雷达系统，包括：信号发射模块、收发模块、参考光接收模块、回返光接收模块和信号处理模块；
[0007]所述信号发射模块，用于将激光发射至光频梳发生器，产生并行混沌探测信号，所述并行混沌探测信号分为第一光信号和第二光信号；
[0008]所述收发模块，用于将入射的所述第二光信号发射至探测目标，并接收所述探测目标散射后返回的第三光信号；
[0009]所述参考光接收模块，用于根据入射的所述第一光信号，获取第一电信号；
[0010]所述回返光接收模块，用于根据入射的所述第三光信号，获取第二电信号；
[0011]所述信号处理模块，用于基于所述第一电信号和所述第二电信号，生成所述探测目标的点云数据；
[0012]其中，所述混沌探测信号包括多路探测通道并行的激光信号，所述第一光信号和第二光信号的相位与所述混沌探测信号相同。
[0013]根据本专利技术提供的一种基于直接检测的激光雷达系统，所述光频梳发生器包括微腔光梳、锁模激光器和电光梳中的一种或者多种。
[0014]根据本专利技术提供的一种基于直接检测的激光雷达系统，所述参考光接收模块包括第一解复用单元和第一光探测器阵列。
[0015]根据本专利技术提供的一种基于直接检测的激光雷达系统，所述回返光接收模块包括第二解复用单元和第二光探测器阵列。
[0016]根据本专利技术提供的一种基于直接检测的激光雷达系统，所述回返光接收模块包括第二光探测器阵列。
[0017]根据本专利技术提供的一种基于直接检测的激光雷达系统，所述收发模块包括环形器和发送单元；
[0018]其中，所述环形器的第一端和所述信号发射模块连接，所述环形器的第二端和所述发送单元连接，所述环形器的第三端和所述回返光接收模块连接。
[0019]根据本专利技术提供的一种基于直接检测的激光雷达系统，还包括用于显示所述点云数据的显示装置。
[0020]本专利技术还提供一种基于直接检测的激光雷达系统的探测方法，包括：
[0021]信号发射模块将激光发射至光频梳发生器，产生并行混沌探测信号，所述并行混沌探测信号分为第一光信号和第二光信号；
[0022]收发模块将入射的所述第二光信号发射至探测目标，并接收所述探测目标散射后返回的第三光信号；
[0023]参考光接收模块根据入射的所述第一光信号，获取第一电信号；
[0024]回返光接收模块根据入射的所述第三光信号，获取第二电信号；
[0025]信号处理模块基于所述第一电信号和所述第二电信号，生成所述探测目标的点云数据；
[0026]其中，所述混沌探测信号包括多路探测通道并行的激光信号，所述第一光信号和第二光信号与所述混沌探测信号相同。
[0027]根据本专利技术提供的一种基于直接检测的激光雷达系统的探测方法，所述基于所述第一电信号和所述第二电信号，生成所述探测目标的点云数据，包括：
[0028]基于所述第一电信号和所述第二电信号，进行自相关检测，获取各所述探测通道的时延和反射率信息；
[0029]基于所述各所述探测通道的时延和反射率信息，生成所述探测目标的点云数据。
[0030]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述探测方法。
[0031]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述探测方法。
[0032]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述探测方法。
[0033]本专利技术提供的基于直接检测的激光雷达系统及探测方法，基于在信号发射模块中操纵光频梳的产生状态，输出宽带且多探测通道并行的混沌探测信号，并将混沌探测信号分成两路。一路由参考光接收模块将混沌探测信号分出的第一光信号进行通道分离后转化成第一电信号，另一路由收发模块同时发射第二光信号，且返回接收探测目标散射后返回的第三光信号，通过回返光接收模块将第三光信号进行通道分离后转化成第二电信号。通
过信号处理模块各探测通道下的第一电信号和第二电信号的互相关特性，扫描出探测目标的点云数据。能够对激光雷达系统实现低成本并行化扩展的同时，还兼顾各通道的高隔离度，进而，提升探测过程中的抗干扰能力和空间扫描效率。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
[0035]图1是本专利技术提供的基于直接检测的激光雷达系统的结构示意图之一；
[0036]图2是本专利技术提供的基于直接检测的激光雷达系统的结构示意图之二；
[0037]图3是本专利技术提供的基于直接检测的激光雷达系统的结构示意图之三；
[0038]图4是本专利技术提供的基于直接检测的激光雷达系统的结构示意图之四；
[0039]图5是本专利技术提供的基于直接检测的激光雷达系统的探测方法的流程示意图；
[0040]图6是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于直接检测的激光雷达系统，其特征在于，包括：信号发射模块、收发模块、参考光接收模块、回返光接收模块和信号处理模块；所述信号发射模块，用于将激光发射至光频梳发生器，产生并行混沌探测信号，所述并行混沌探测信号分为第一光信号和第二光信号；所述收发模块，用于将入射的所述第二光信号发射至探测目标，并接收所述探测目标散射后返回的第三光信号；所述参考光接收模块，用于根据入射的所述第一光信号，获取第一电信号；所述回返光接收模块，用于根据入射的所述第三光信号，获取第二电信号；所述信号处理模块，用于基于所述第一电信号和所述第二电信号，生成所述探测目标的点云数据；其中，所述混沌探测信号包括多路探测通道并行的激光信号，所述第一光信号和第二光信号的相位与所述混沌探测信号相同。2.根据权利要求1所述的基于直接检测的激光雷达系统，其特征在于，所述光频梳发生器包括微腔光梳、锁模激光器和电光梳中的一种或者多种。3.根据权利要求2所述的基于直接检测的激光雷达系统，其特征在于，所述参考光接收模块包括第一解复用单元和第一光探测器阵列。4.根据权利要求3所述的基于直接检测的激光雷达系统，其特征在于，所述回返光接收模块包括第二解复用单元和第二光探测器阵列。5.根据权利要求3所述的基于直接检测的激光雷达系统，其特征在于，所述回返光接收模块包括第二光探测器阵列。6.根据权利要求1所述的基于直接检测的激光雷达系统，其特征在于，所述收发模块包括环形器和发送单元；其中，所述环形器的第一端和所述信号发射模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴军，陈睿轩，舒浩文，沈碧涛，常林，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：