激光雷达及激光雷达控制方法技术

一种激光雷达及激光雷达控制方法，该激光雷达包括调频光源(111)、光放大器(112)、至少一个环形器(113)、与每个环形器对应的光束操控模组(114)、数据处理模块(115)，数据处理模块(115)集成有至少一路探测光路(1151)。该激光雷达通过将探测光路(1151)所包括的器件集成在数据处理模块(115)中，不再像相关技术中，采用多个分立器件，各个分立器件之间通过光纤或者空间光的方式进行连接，可以使得激光雷达实现高集成度的系统架构，从而减小激光雷达的体积，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光雷达及激光雷达控制方法


[0001]本申请涉及探测
，尤其涉及一种激光雷达及激光雷达控制方法。

技术介绍

[0002]激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。
[0003]调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，简称FMCW)激光雷达的测距原理是在扫频周期内发射频率线性变化的连续波作为出射信号，出射信号的一部分作为本振信号，其余部分向外出射进行探测，被物体反射后返回的回波信号与本振信号有一定的频率差，通过测量频率差可以获得被探测目标与雷达之间的距离信息。激光雷达由于其探测距离远，测距精度高的特点，被广泛应用于自动驾驶、机器人、航空测绘等领域。
[0004]相关技术中，FMCW激光雷达的系统构成比较复杂，采用了大量的分立器件，各个分立器件之间通过光纤或者空间光的方式进行连接。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种激光雷达及激光雷达控制方法，可以使激光雷达实现高集成度的系统架构，减小激光雷达的体积。所述技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种激光雷达，所述激光雷达包括：调频光源、光放大器、至少一个环形器、与每个环形器对应的光束操控模组、数据处理模块，所述数据处理模块集成有至少一路探测光路，其中：
[0007]所述调频光源，与每路探测光路相连接；
[0008]所述光放大器包括一个输入端口和至少一个输出端口，每个输出端口分别与每个环形器的第一端口相连接，所述输入端口与所述每路探测光路相连接；
[0009]每个环形器的第二端口分别与所述每个环形器对应的光束操控模组相连接，每个环形器的第三端口分别与所述每路探测光路相连接。
[0010]第二方面，本申请实施例提供了一种激光雷达控制方法，所述方法包括：
[0011]调频光源产生调频连续波信号，并将所述调频连续波信号传输至数据处理模块；
[0012]所述数据处理模块将所述调频连续波信号进行分光处理，得到第一发射光信号，并将所述第一发射光信号传输至光放大器；
[0013]所述光放大器将所述第一发射光信号进行放大处理，得到至少一个第二发射光信号，并将所述至少一个第二发射光信号传输至每个环形器；
[0014]所述每个环形器将所述第二发射光信号传输至与所述每个环形器对应的光束操控模组；
[0015]每个光束操控模组将所述第二发射光信号进行调整后，得到第三发射光信号，并将所述第三发射光信号发射至探测目标，以及接收所述第三发射光信号经所述探测目标后反射回来的反射光信号，并将所述反射光信号传输至所述环形器，以使所述环形器将所述反射光信号传输至所述数据处理模块；
[0016]所述数据处理模块基于至少一个反射光信号，以及将所述调频连续波分光处理后得到的第一本振光信号，得到所述探测目标对应的至少一个状态信息。
[0017]本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0018]在本申请一个或多个实施例中，激光雷达包括调频光源、光放大器、至少一个环形器、与每个环形器对应的光束操控模组、数据处理模块，所述数据处理模块集成有至少一路探测光路。本申请实施例中的激光雷达通过将探测光路所包括的器件集成在数据处理模块中，不再像相关技术中，采用多个分立器件，各个分立器件之间通过光纤或者空间光的方式进行连接，可以使得激光雷达实现高集成度的系统架构，从而减小激光雷达的体积，降低成本。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中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。
[0020]图1是本申请实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；
[0021]图2是本申请实施例提供的另一种激光雷达的结构示意图；
[0022]图3是本申请实施例提供的又一种激光雷达的结构示意图；
[0023]图4是本申请实施例提供的又一种激光雷达的结构示意图；
[0024]图5是本申请实施例提供的一种激光雷达控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0025]为使得本申请实施例的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0027]对于激光雷达，如FMCW激光雷达，通过相干探测原理来实现测速测距，系统在扫频周期内发射频率线性变化(三角波或锯齿波)的连续激光，物体反射的回波光和参考臂上的
本振光发生干涉，产生的拍频信号被光电探测器探测，通过测量拍频信号的频率来计算目标的距离和速度。
[0028]FMCW激光雷达具有利用相干探测原理，测距精度高；与直接探测的方式相比，抗干扰性强；可以同时测量速度和距离；以及连续光发射，不需要很高的峰值功率，系统功耗低，人眼安全等优点，被广泛应用于自动驾驶、机器人、航空测绘等领域。
[0029]相关技术中，FMCW激光雷达使用了大量的光电器件，采用了分立器件的方式，各个分立器件之间通过光纤或者空间光的方式进行连接，导致系统组成比较复杂，激光雷达系统架构的集成度很低，成本很高，体积很大。
[0030]下面结合具体的实施例对本申请实施例提供的激光雷达进行详细介绍。
[0031]需要说明的是，本申请实施例提供的激光雷达，可以包括：调频光源、光放大器、至少一个环形器、与每个环形器对应的光束操控模组、数据处理模块，所述数据处理模块集成有至少一路探测光路和一路校准光路。
[0032]以下实施例所描述的激光雷达，由上述所描述的部分器件或者全部器件所构成。
[0033]请参见图1，为本申请实施例提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光雷达，其特征在于，包括调频光源、光放大器、至少一个环形器、与每个环形器对应的光束操控模组、数据处理模块，所述数据处理模块集成有至少一路探测光路，其中：所述调频光源，与每路探测光路相连接；所述光放大器包括一个输入端口和至少一个输出端口，每个输出端口分别与每个环形器的第一端口相连接，所述输入端口与所述每路探测光路相连接；每个环形器的第二端口分别与所述每个环形器对应的光束操控模组相连接，每个环形器的第三端口分别与所述每路探测光路相连接。2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述数据处理模块还集成有一路校准光路，所述校准光路与所述每路探测光路相连接。3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，当所述数据处理模块集成有一路探测光路时，所述探测光路包括第一分光器、第二分光器、光混频器、以及第二平衡探测器，其中：所述第一分光器的输入端口与所述调频光源相连接，所述第一分光器的第一输出端口与所述光放大器的输入端口相连接，所述第一分光器的第二输出端口与所述第二分光器的输入端口相连接；所述第二分光器的第一输出端口与所述光混频器的第一输入端口相连接；所述光混频器的第二输入端口与所述环形器的第三端口相连接，所述光混频器的输出端口与所述第二平衡探测器相连接。4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述数据处理模块还包括第一模式转换器、第二模式转换器以及第三模式转换器，其中：所述第一分光器的输入端口通过所述第一模式转换器与所述调频光源相连接，所述第一分光器的第一输出端口通过所述第二模式转换器与所述光放大器的输入端口相连接；所述光混频器的第二输入端口通过所述第三模式转换器与所述环形器的第三端口相连接。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的激光雷达，其特征在于，所述调频光源，用于产生调频连续波信号，并将所述调频连续波信号传输至所述第一分光器；所述第一分光器，用于将所述调频连续波信号分为第一本振光信号和第一发射光信号，并将所述第一本振光信号传输至所述第二分光器，以及将所述第一发射光信号传输至所述光放大器；所述光放大器，用于将所述第一发射光信号进行放大处理，得到第二发射光信号，并将所述第二发射光信号传输至所述环形器；所述环形器，用于将所述第二发射光信号传输至所述光束操控模组；所述光束操控模组，用于将所述第二发射光信号进行调整处理，得到第三发射光信号，并将所述第三发射光信号发射至探测目标，以及接收所述第三发射光信号经所述探测目标后反射回来的反射光信号，将所述反射光信号传输至所述环形器，以使所述环形器将所述反射光信号传输至所述光混频器；所述第二分光器，用于将所述第一本振光信号进行分光处理得到第二本振光信号，并将所述第二本振光信号传输至所述光混频器；
所述光混频器，用于将所述反射光信号和所述第二本振光信号进行混频处理，得到探测光信号，并将所述探测光信号传输至所述第二平衡探测器；所述第二平衡探测器，用于基于所述探测光信号得到所述探测目标的状态信息。6.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，当所述数据处理模块还集成有所述校准光路时，所述校准光路包括所述第一分光器、所述第二分光器、第三分光器、光延迟线、3dB耦合器以及第一平衡探测器，其中：所述第二分光器的第二输出端口与所述第三分光器的输入端口相连接；所述第三分光器的第一输出端口与所述光延迟线的输入端口相连接，所述第三分光器的第二输出端口与所述3dB耦合器的第一输入端口相连接；所述光延迟线的输出端口与所述3dB耦合器的第二输入端口相连接；所述3dB耦合器的输出端口与所述第一平衡探测器相连接。7.根据权利要求6所述的激光雷法，其特征在于，所述第二分光器，还用于将所述第一本振光信号进行分光处理得到第三本振光信号，并将所述第三本振光信号传输至所述第三分光器；所述第三分光器，用于将所述第三本振光信号分为第一延迟光信号和耦合光信号，并将所述第一延迟光信号传输至所述光延迟线，以及将所述耦合光信号传输至所述3dB耦合器；所述光延迟线，用于将所述第一延迟光信号进行延迟处理，得到第二延迟光信号，并将所述第二延迟光信号传输至所述3dB耦合器；所述3dB耦合器，用于将所述耦合光信号和所述第二延迟光信号进行混频处理，得到光源校准信号，并将所述光源校准信号传输至所述第一平衡探测器；所述第一平衡探测器，用于基于所述光源校准信号对所述调频连续波信号进行校准处理。8.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，当所述数据处理模块集成有至少两路探测光路时，所述每路探测光路包括第一分光器、第二分光器、光混频器、以及与所述光混频器对应的第二平衡探测器，其中：所述第一分光器的输入端口与所述调频光源相连接，所述第一分光器的第一输出端口与所述光放大器的输入端口相连接，所述第一分光器的第二输出端口与所述第二分光器的输入端口相连接；所述第二分光器包括至少两个第二输出端口，所述第二分光器的每个第二输出端口与每个光混频器的第一输入端口相连接；每个光混频器的第二输入端口与每个环形器的第三端口相连接，每个光混频器的输出端口与每个第二平衡探测器相连接。9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述数据处理模块还包括第一模式转换器、第二模式转换器以及至少两个第三模式转换器，其中：所述第一分光器的输入端口通过所述第一模式转换器与所述调频光源相连接，所述第一分光器的第一输出端口通过所述第二模式转换器与所述光放大器的输入端口相连接；所述每个光混频器的第二输入端口分别通过每个第三模式转换器与每个环形器的第三端口相连接。
10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，当所述数据处理模块还集成有一路校准光路时，所述校准光路包括所述第一分光器、所述第二分光器、第三分光器、光延迟线、3dB耦合器以及第一平衡探测器，其中：所述第二分光器还包括第一输出端口，所述第二分光器的所述第一输出端口与所述第三分...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪敬，
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：