激光雷达偏振增强系统、方法、计算设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种激光雷达偏振增强系统、方法、计算设备及存储介质，该系统包括：第一分光器用于将激光光源发射的信号光分成本振光和发射光；收发模块用于将发射光发射至扫描模块，接收扫描模块返回的回波光并将回波光发射至偏振处理模块；扫描模块用于将发射光发射至目标物体，并接收经目标物体后返回的回波光；偏振处理模块用于调节本振光或者回波光的偏振状态，将本振光与回波光混频后得到混频光信号；信号处理器用于接收混频光信号并将其转换成相干电信号，根据全部或部分相干电信号探测目标物体的相关信息。该方案能够在线调节本振光或者回波光的偏振状态，使本振光的偏振状态与回波光的偏振状态相匹配，使得系统获得较优的相干接收信号。的相干接收信号。的相干接收信号。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达偏振增强系统、方法、计算设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及激光雷达
，具体涉及一种激光雷达偏振增强系统、方法、计算设备及存储介质。

技术介绍

[0002]激光雷达技术得益于激光的高方向性、高单色性、高相干性等特点，可以实现远距离抗干扰探测，在军事、医疗、大气监测、地质测绘、城市建模、智能驾驶等方面具有重要意义。调频连续波(frequency
‑
modulated continuous
‑
wave,FMCW)激光雷达将调频连续波测距与激光探测技术相结合，具有测距范围大、距离分辨率高、可进行多普勒测速、有利于片上集成等优点。
[0003]目前常见的FMCW激光雷达光学系统可如图1所示，如图1所示，光源101发出调制后的调频信号光(简称为信号光)入射至分光器102，分光器102从信号光中分出一小部分光信号作为本振光110，本振光110入射至混频器107，其余信号光109入射至光环行器103的端口
①
，从光环行器103的端口
②
出射至扫描元件104。信号光109经扫描元件104后入射至扩角镜头模组105后发射至目标物体106，在图1中以目标物体106为汽车为例。其中，若扫描元件104的视场角已符合探测需求，则无需再设置扩角镜头模组105。信号光109经目标物体106反射、散射后所形成的回波光111(即回波信号光)按原路返回，经扩角镜头模组105和扫描元件104后入射至光环行器103的端口
②
，再从端口/>③
出射，入射至混频器107，与本振光110相干混频，混频后所得到的混频信号光112入射至探测器108，由探测器108进行解调接收。
[0004]由于相干检测中本振光和回波光的偏振方向相同时才可以获得最佳相干接收，但信号光经目标物体反射、散射后所形成的回波光的偏振状态将发生改变，由于目标物体和环境的不确定性，此过程无法完全预知，使得回波光的偏振情况也无法确定。由于回波光的偏振衰落或偏振改变问题，探测器探测到的相干接收信号将产生幅度衰落情况。甚至，当本振光与回波光的偏振方向恰巧正交时，则无法相干，将发生无法探测到相干接收信号的情况。因此，如何使系统获得较佳的相干接收信号成为了亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的激光雷达偏振增强系统、方法、计算设备及存储介质。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种激光雷达偏振增强系统，该系统包括：第一分光器、收发模块、扫描模块、偏振处理模块以及信号处理器；其中，
[0007]第一分光器用于将激光光源发射的信号光分成本振光和发射光；
[0008]收发模块设置于第一分光器的第一输出端处，用于将发射光发射至扫描模块，接收扫描模块返回的回波光并将回波光发射至偏振处理模块；
[0009]扫描模块用于将发射光发射至目标物体，并接收经目标物体后返回的回波光；
[0010]偏振处理模块用于调节本振光或者回波光的偏振状态，将本振光与回波光混频后
得到混频光信号；
[0011]信号处理器用于接收混频光信号，将混频光信号转换成相干电信号，根据全部或部分相干电信号探测目标物体的相关信息。
[0012]进一步地，偏振处理模块包括：可调谐偏振控制器、偏振分束器、偏振控制算法模块、第一监控探测器以及混频器；其中，
[0013]可调谐偏振控制器用于调节全部或部分回波光的偏振状态；
[0014]偏振分束器设置于可调谐偏振控制器的输出端处，用于将调节后的回波光分成偏振方向互相正交的第一线偏振光和第二线偏振光；
[0015]第一监控探测器设置于偏振分束器的第二输出端处，用于探测第二线偏振光对应的第二光电流值；
[0016]偏振控制算法模块用于向可调谐偏振控制器发送调节指令，以供根据调节指令调节可调谐偏振控制器的参数；
[0017]混频器用于接收第一分光器的第二输出端输出的本振光以及偏振分束器的第一输出端输出的第一线偏振光，并将本振光与第一线偏振光混频后得到混频光信号。
[0018]进一步地，第一线偏振光的偏振方向与本振光的偏振方向相同，第二线偏振光的偏振方向与本振光的偏振方向正交。
[0019]进一步地，偏振处理模块还包括：第二分光器和第二监控探测器；
[0020]第二分光器用于将回波光分成第一回波光分量和第二回波光分量；
[0021]第二监控探测器设置于第二分光器的第二输出端处，用于探测第二回波光分量对应的光电流值；
[0022]可调谐偏振控制器设置于第二分光器的第一输出端处，进一步用于：调节第一回波光分量的偏振状态。
[0023]进一步地，偏振控制算法模块进一步用于：向可调谐偏振控制器发送调节指令，以供可调谐偏振控制器在到达调节结束时刻之前多次调节可调谐偏振控制器的参数。
[0024]进一步地，信号处理器包括：探测器、分流器和数据处理器；
[0025]探测器用于接收混频光信号并进行解调，将混频光信号转换成相干电信号；
[0026]分流器设置于探测器的输出端处，用于将相干电信号分成第一相干电信号分量和第二相干电信号分量；
[0027]数据处理器设置于分流器的第一输出端处，用于根据第一相干电信号分量探测目标物体的相关信息。
[0028]进一步地，偏振处理模块包括：可调谐偏振控制器、混频器以及偏振控制算法模块；
[0029]可调谐偏振控制器用于调节本振光或者回波光的偏振状态；
[0030]混频器用于：若可调谐偏振控制器调节的是本振光的偏振状态，则将调节后的本振光与回波光混频后得到混频光信号；若可调谐偏振控制器调节的是回波光的偏振状态，则将本振光与调节后的回波光混频后得到混频光信号；
[0031]偏振控制算法模块用于向可调谐偏振控制器发送调节指令，以供根据调节指令调节可调谐偏振控制器的参数。
[0032]根据本专利技术的另一方面，提供了一种激光雷达偏振增强方法，该方法包括：
[0033]将激光光源发射的信号光分成本振光和发射光；
[0034]将发射光发射至目标物体，并接收经目标物体后返回的回波光；
[0035]将本振光与回波光混频后得到混频光信号；
[0036]将混频光信号转换成相干电信号，根据全部或部分相干电信号探测目标物体的相关信息；
[0037]其中，在混频之前，调节回波光的偏振状态；或者，在得到相干电信号之后，调节本振光或者回波光的偏振状态。
[0038]进一步地，在混频之前，调节回波光的偏振状态进一步包括：
[0039]判断当前时刻是否到达调节结束时刻；若是，则终止调节；若否，则调节全部或部分回波光的偏振状态，将调节后的回波光分成偏振方向互相正交的第一线偏振光和第二线偏振光，并探测第二线偏振光对应的第二光电流值。
[0040]进一步地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达偏振增强系统，其特征在于，所述系统包括：第一分光器、收发模块、扫描模块、偏振处理模块以及信号处理器；其中，所述第一分光器用于将激光光源发射的信号光分成本振光和发射光；所述收发模块设置于所述第一分光器的第一输出端处，用于将所述发射光发射至所述扫描模块，接收所述扫描模块返回的回波光并将所述回波光发射至所述偏振处理模块；所述扫描模块用于将所述发射光发射至目标物体，并接收经所述目标物体后返回的回波光；所述偏振处理模块用于调节所述本振光或者所述回波光的偏振状态，将所述本振光与所述回波光混频后得到混频光信号；所述信号处理器用于接收所述混频光信号，将所述混频光信号转换成相干电信号，根据全部或部分相干电信号探测所述目标物体的相关信息。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏振处理模块包括：可调谐偏振控制器、偏振分束器、偏振控制算法模块、第一监控探测器以及混频器；其中，所述可调谐偏振控制器用于调节全部或部分回波光的偏振状态；所述偏振分束器设置于所述可调谐偏振控制器的输出端处，用于将调节后的回波光分成偏振方向互相正交的第一线偏振光和第二线偏振光；所述第一监控探测器设置于所述偏振分束器的第二输出端处，用于探测所述第二线偏振光对应的第二光电流值；所述偏振控制算法模块用于向所述可调谐偏振控制器发送调节指令，以供根据所述调节指令调节所述可调谐偏振控制器的参数；所述混频器用于接收所述第一分光器的第二输出端输出的所述本振光以及所述偏振分束器的第一输出端输出的所述第一线偏振光，并将所述本振光与所述第一线偏振光混频后得到混频光信号。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一线偏振光的偏振方向与所述本振光的偏振方向相同，所述第二线偏振光的偏振方向与所述本振光的偏振方向正交。4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述偏振处理模块还包括：第二分光器和第二监控探测器；所述第二分光器用于将所述回波光分成第一回波光分量和第二回波光分量；所述第二监控探测器设置于所述第二分光器的第二输出端处，用于探测所述第二回波光分量对应的光电流值；所述可调谐偏振控制器设置于所述第二分光器的第一输出端处，进一步用于：调节所述第一回波光分量的偏振状态。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的系统，其特征在于，所述偏振控制算法模块进一步用于：向所述可调谐偏振控制器发送调节指令，以供所述可调谐偏振控制器在到达调节结束时刻之前多次调节所述可调谐偏振控制器的参数。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理器包括：探测器、分流器和数据处理器；所述探测器用于接收所述混频光信号并进行解调，将所述混频光信号转换成相干电信号；
所述分流器设置于所述探测器的输出端处，用于将所述相干电信号分成第一相干电信号分量和第二相干电信号分量；所述数据处理器设置于所述分流器的第一输出端处，用于根据所述第一相干电信号分量探测所述目标物体的相关信息。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述偏振处理模块包括：可调谐偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜世佳，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：