激光雷达及探测方法技术

本申请提供了一种激光雷达及探测方法，包括信号驱动模块，输出驱动信号；激光发射模块，输出激光，将激光分束并分别输出N路和M路本振光，N≧1，M≧1；光收发装置，分别接入N路激光并分别输出，还采用第一波导结构和第二波导结构分别接入回波中第一回波和第二回波，并分别输出；扫描模块，将各路激光出射至目标，还接收并输出目标反射回来的回波；探测模块，具有M个探测单元，探测单元接入第一回波和第二回波，并将第一回波和第二回波与接入的一路本振光进行混频获得对应的拍频电信号；信号处理模块，接入并处理各拍频电信号获得探测信息。本申请提高了激光雷达近距离目标和远距离目标反射的回波的整体接收效率。的回波的整体接收效率。的回波的整体接收效率。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达及探测方法


[0001]本申请属于激光雷达探测
，尤其涉及一种激光雷达及探测方法。

技术介绍

[0002]调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)激光雷达具备的4D(Four Dimensional)感知传感器模组能同时测距测速，可以在智慧交通、自动驾驶、辅助驾驶、导航、测绘、气象、航天、机器人等领域提供更多的环境目标信息。相对于飞行时间(Time of flight，ToF)测速测距方法，FMCW激光探测及测距雷达(Light Detection and Ranging，LiDAR)能在1帧的探测数据中获得速度维度信息，能让FMCW激光探测及测距系统更快的识别环境中目标物，能以更快的速度传输至信息处理系统，以提前做出适应性的操作。
[0003]由于各目标与激光雷达的距离有远有近，而光在空间中传播需要时间,在这个时间中扫描模块中振镜会周期性振动，振镜扫描系统存在探测光角度滞后的情况，而目标与激光雷达的距离不同，扫描目标反射后的回波滞后角度亦不同，导致近距离目标反射的回波和远距离目标反射的回波存在接收效率难以同时兼顾、回波整体接收效率低的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种激光雷达及探测方法，旨在解决具有振镜的激光雷达由于不同的探测光滞后角度导致近距离目标反射的回波和远距离目标反射的回波存在接收效率难以同时兼顾、回波整体接收效率低的问题。
[0005]本申请实施例第一方面提供了一种激光雷达，包括：r/>[0006]信号驱动模块，用于输出驱动信号；
[0007]激光发射模块，用于接入所述驱动信号，根据所述驱动信号输出激光，将所述激光进行分束，获得N路激光和M路本振光，并分别输出N路所述激光和M路所述本振光，其中，M、N都是正整数，N≧1，M≧1；
[0008]光收发装置，用于分别接入N路所述激光，并输出各路所述激光；
[0009]扫描模块，用于接入各路所述激光，并将各路所述激光出射至目标以进行扫描，所述扫描模块还用于接收所述目标反射回来的回波，再输出所述回波；
[0010]所述光收发装置，还用于接入所述回波，所述光收发装置的第一波导结构接入所述回波中的第一回波并输出所述第一回波，所述光收发装置的第二波导结构接入所述回波中的第二回波并输出所述第二回波，所述第一回波为第一目标距离内所述目标反射回来的回波，所述第二回波为第二目标距离内所述目标反射回来的回波，其中，所述第一目标距离小于所述第二目标距离；
[0011]探测模块，具有M个探测单元，每个所述探测单元接入M路中的一路所述本振光，所述探测单元还用于接入所述光收发装置输出的所述第一回波和所述第二回波，并将所述第一回波和所述第二回波与接入的一路所述本振光进行混频获得对应的拍频电信号；
[0012]信号处理模块，用于接入各所述拍频电信号并进行处理获得所述目标的探测信息。
[0013]在其中一个实施例中，所述光收发装置包括：
[0014]光纤环形器，与所述激光发射模块连接，所述光纤环形器的第一端作为所述光收发装置的接入端接入N路中的一路所述激光，所述光纤环形器的第二端输出所述激光，所述光纤环形器的第二端还用于接入所述第一回波，所述光纤环形器的第三端输出所述第一回波；
[0015]平面光波导模块，与所述光纤环形器连接，所述平面光波导模块的第一输入输出端接入所述光纤环形器的第二端输出的所述激光，所述平面光波导模块的第二输入输出端输出所述激光，所述平面光波导模块的第二输入输出端的所述第一波导结构接入所述第一回波并将所述第一回波传输至所述光纤环形器的第二端，所述平面光波导模块的第二输入输出端的所述第二波导结构接入所述第二回波并将所述第二回波传输至所述探测模块；
[0016]收发透镜，与所述平面光波导模块连接，接入对应的所述平面光波导模块的第二输入输出端输出的所述激光，并将所述激光传输至所述扫描模块，所述收发透镜还用于接入所述回波，并将所述回波传输给所述平面光波导模块的第二输入输出端。
[0017]在其中一个实施例中，所述平面光波导模块，包括：
[0018]衬底；
[0019]设置于所述衬底上表面的平面光波导芯片，所述平面光波导芯片包括至少一个收发波导结构，所述收发波导结构包括所述第一波导结构和至少两个所述第二波导结构，所述第一波导结构的两侧均设有所述第二波导结构，其中，所述第一波导结构用于接入所述光纤环形器的第二端输出的所述激光并发射所述激光，所述第一波导结构还用于接收所述第一回波并输出所述第一回波至所述光纤环形器的第二端，所述第二波导结构用于接收所述第二回波并输出所述第二回波至所述探测模块。
[0020]在其中一个实施例中，所述第一波导结构和所述第二波导结构为单模波导结构、多模转单模波导结构、大模转单模波导结构以及少模转单模波导结构中的任一种波导结构。
[0021]在其中一个实施例中，同一所述收发波导结构中，至少一个所述第二波导结构相对于所述第一波导结构存在预设倾角。
[0022]在其中一个实施例中，所述预设倾角≦0.1度。
[0023]在其中一个实施例中，所述第一波导结构的发射端与邻近的所述第二波导结构的输入端之间的间距为K，其中，0.1
×
W≦K≦0.2
×
W，W为所述第一波导结构或所述第二波导结构中单模波导结构的波导宽度。
[0024]在其中一个实施例中，所述平面光波导芯片包括多个所述收发波导结构，多个所述收发波导结构为阵列式布局。
[0025]在其中一个实施例中，阵列式布局的各所述收发波导结构按周期排列，其中，相邻所述收发波导结构之间的间距大于或者等于所述单模波导结构的波导宽度的二分之一。
[0026]在其中一个实施例中，所述收发透镜设置于对应的所述平面光波导模块中的所述第一波导结构的发射端。
[0027]本申请实施例第二方面提供了一种激光雷达的探测方法，应用于如上述第一方面
内容中任一项所述的激光雷达，所述探测方法包括：
[0028]信号驱动模块输出驱动信号；
[0029]激光发射模块接入所述驱动信号，根据所述驱动信号输出激光，将所述激光进行分束，获得N路激光和M路本振光，并分别输出N路所述激光和M路所述本振光，其中，M、N都是正整数，N≧1，M≧1；
[0030]光收发装置分别接入N路所述激光，并分别输出各路所述激光；
[0031]扫描模块接入各路所述激光，并将各路所述激光出射至目标进行扫描，所述扫描模块还接收所述目标反射回来的回波，再输出所述回波；
[0032]所述光收发装置还接入所述回波，所述光收发装置的第一波导结构接入所述回波中的第一回波并输出所述第一回波，所述光收发装置的第二波导结构接入所述回波中的的第二回波并输出所述第二回波，所述第一回波为第一目标距离内所述目标反射回来的回波，所述第二回波为第二目标距离内所述目标反射回来的回波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：信号驱动模块，用于输出驱动信号；激光发射模块，用于接入所述驱动信号，根据所述驱动信号输出激光，将所述激光进行分束，获得N路激光和M路本振光，并分别输出N路所述激光和M路所述本振光，其中，M、N都是正整数，N≧1，M≧1；光收发装置，用于分别接入N路所述激光，并输出各路所述激光；扫描模块，用于接入各路所述激光，并将各路所述激光出射至目标以进行扫描，所述扫描模块还用于接收所述目标反射回来的回波，再输出所述回波；所述光收发装置，还用于接入所述回波，所述光收发装置的第一波导结构接入所述回波中的第一回波并输出所述第一回波，所述光收发装置的第二波导结构接入所述回波中的第二回波并输出所述第二回波，所述第一回波为第一目标距离内所述目标反射回来的回波，所述第二回波为第二目标距离内所述目标反射回来的回波，其中，所述第一目标距离小于所述第二目标距离；探测模块，具有M个探测单元，每个所述探测单元接入M路中的一路所述本振光，所述探测单元还用于接入所述光收发装置输出的所述第一回波和所述第二回波，并将所述第一回波和所述第二回波与接入的一路所述本振光进行混频获得对应的拍频电信号；信号处理模块，用于接入各所述拍频电信号并进行处理获得所述目标的探测信息。2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光收发装置包括：光纤环形器，与所述激光发射模块连接，所述光纤环形器的第一端作为所述光收发装置的接入端接入N路中的一路所述激光，所述光纤环形器的第二端输出所述激光，所述光纤环形器的第二端还用于接入所述第一回波，所述光纤环形器的第三端输出所述第一回波；平面光波导模块，与所述光纤环形器连接，所述平面光波导模块的第一输入输出端接入所述光纤环形器的第二端输出的所述激光，所述平面光波导模块的第二输入输出端输出所述激光，所述平面光波导模块的第二输入输出端的所述第一波导结构接入所述第一回波并将所述第一回波传输至所述光纤环形器的第二端，所述平面光波导模块的第二输入输出端的所述第二波导结构接入所述第二回波并将所述第二回波传输至所述探测模块；收发透镜，与所述平面光波导模块连接，接入对应的所述平面光波导模块的第二输入输出端输出的所述激光，并将所述激光传输至所述扫描模块，所述收发透镜还用于接入所述回波，并将所述回波传输给所述平面光波导模块的第二输入输出端。3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述平面光波导模块，包括：衬底；设置于所述衬底上表面的平面光波导芯片，所述平面光波导芯片包括至少一个收发波导结构，所述收发波导结构包括所述第一波导结构和至少两个所述第二波导结构，所述第一波导结构的两侧均设有所述第二波导结构，其中，所述第一波导结构用于接入所述光纤环形器的第二端输出的所述激光并发射所述激光，所述第一波导结构还用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，蒋鹏，冯希，郭继锴，刘乐天，
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：