【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波光子学领域，具体为一种基于电光梳的线性调频连续波激光雷达并行测距方法及系统。本专利技术适用于无人驾驶、机器人等领域的场景探测，可快速实现大规模扫描，并在接收端完成成像。
技术介绍
1、随着信息时代的发展，无人自动驾驶技术成为重大需求，车载雷达作为无人自动驾驶的一项关键技术决定了其性能好坏。通过将毫米波雷达或激光雷达安装在汽车上，由毫米波雷达或激光雷达发射信号，障碍物反射雷达信号后由被汽车接收，通过对反射信号的分析探测汽车前端障碍物距离和速度。结合扫描器件改变雷达发射信号的方向，通过逐点扫描实现三维成像。相比于毫米波雷达，激光雷达具有分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小、质量轻的优势。以测距方式为依据，激光雷达可分为飞行时间法(tof)与线性调频连续波(fmcw)两个大类。tof技术利用光脉冲在障碍物与激光雷达间的飞行时间来测算距离，易受杂散光影响。而fmcw技术通过混频技术探测本地光和返回光之间的频率差计算出目标物距离。
2、fmcw激光雷达利用相干探测技术探测频差实现测距，不受杂散光干扰，更适用于车载激光雷达，成为研究热点。fmcw激光雷达的测距分辨率取决于扫频范围，扫频范围越大测距分辨率越高。近年已有数个工作，利用fmcw激光雷达实现了三维成像。例如，e.baumann等人利用fmcw激光雷达探测障碍物距离，结合锁模光频梳做频率校正，实现了三维物理成像[参考文献：e.baumann,et al."comb-calibrated laser ranging for thre
技术实现思路
1、为了在保证并行测距的同时提升fmcw激光雷达的扫频范围，提升测距分辨率满足扫描成像的需求，本专利技术提供一种基于电光梳的线性调频连续波激光雷达并行测距方法及系统。本专利技术使用连续波激光器作为光源，通过任意波形发生器(awg)驱动电光调制器实现单边带调制得到单波长fmcw激光。再将单波长fmcw激光送入由单个强度调制器和若干个相位调制器组成的电光梳发生器得到m个(如m＝31)等频率间隔的多波长fmcw激光，可以同时测量m个点的距离，效率为传统单波长fmcw激光雷达的m倍。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种基于电光梳的线性调频连续波激光雷达并行测距方法，其步骤包括：
4、1)将种子光源输入调制器；利用波形发生器驱动所述调制器对所述种子光源进行调制产生单边带信号；其中，所述波形发生器输出的线性扫频波频率范围为b；
5、2)将所述单边带信号光输入电光梳发生器产生等频率间隔的多波长fmcw激光；其中，fmcw激光为线性调频连续波激光；
6、3)将所述多波长fmcw激光分为两路输出；其中，一路作为本振光输入到多通道密集型光波复用器件；另一路作为探测光经环形器输出；
7、4)所述环形器输出的多波长fmcw激光经准直器进行准直并转换为空间光后入射至空间光栅进行第一维度方向上的分光；所述空间光栅分光后的各光束通过光束扫描控制单元实现对第二维度方向的扫描；其中，第一维度方向与第二维度方向垂直；
8、5)扫描时物体的反射光原路返回后通过所述环形器输入到所述多通道密集型光波复用器件；所述多通道密集型光波复用器件将同一频段的反射光与本振光在同一通道进行混合后输出，每一通道输出的光分别经一对应的光电探测器接收后输入至数据处理单元；
9、6)所述数据处理单元根据所述光电探测器输入的信号绘制所述物体的三维图像并标注速度信息。
10、进一步的，所述数据处理单元包括电谱仪、主机；所述电谱仪根据光电探测器输入的信号测出拍频信号并传送至主机；所述主机根据所述拍频信号计算距离信息实现成像。
11、进一步的，所述数据处理单元根据所述光电探测器输入的信号进行处理，得到所述物体的距离速度其中，fu和fd分别表示拍频信号中的频率较高的拍频值与频率较低的拍频值，t为所述波形发生器的扫频信号周期，fc为探测光频率。
12、进一步的，所述调制器为电光调制器；所述电光调制器输出的单边带信号经过edfa放大后输入电光梳发生器，产生等频率间隔的多波长激光。
13、进一步的，所述电光梳发生器包括一个强度调制器与若干个级联的相位调制器；所述强度调制器、相位调制器均由同一射频频率为fr的射频信号源驱动；其中，所述强度调制器用于控制电光光频梳的梳齿平坦度，所述相位调制器用于扩谱得到多梳齿电光光频梳。
14、进一步的，所述电光梳发生器为级联调制器型电光光频梳发生器、法布里珀罗腔内置相位调制器的腔加强型电光光频梳发生器或基于薄膜铌酸锂片上集成的电光梳发生器。
15、进一步的，所述多波长fmcw激光经掺铒光纤放大器放大后分为两路输出，其中一路作为本振光，另一路作为探测光。
16、进一步的，所述种子光源的波长为1550nm；所述空间光栅的刻线密度大于或等于1000线每mm，工作波长为1550nm。
17、进一步的，所述光束扫描控制单元为微机电系统振镜或快速转向镜。
18、一种基于电光梳的线性调频连续波激光雷达并行测距系统，其特征在于，包括激光器、调制器、波形发生器、电光梳发生器、多通道密集型光波复用器件、环形器、准直器、空间光栅、光束扫描控制单元和数据处理单元；其中，
19、所述激光器，用于产生种子光源；
20、所述调制器与所述波形发生器连接，用于利用所述波形发生器的驱动信号对输入的所述种子光源进行调制，产生单边带信号；其中，所述波形发生器输出的线性扫频波频率范围为b；
21、所述电光梳发生器，用于根据输入的所述单边带信号光产生等频率间隔的多波长fmcw激光并分为两路输出；其中，一路作为本振光输入到多通道密集型光波复用器件；另一路作为探测光经环形器输出；其中，fmcw激光为线性调频连续波激光；
22、所述环形器输出的多波长fmcw激光经准直器进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电光梳的线性调频连续波激光雷达并行测距方法，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据处理单元包括电谱仪、主机；所述电谱仪根据光电探测器输入的信号测出拍频信号并传送至主机；所述主机根据所述拍频信号计算距离信息实现成像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据处理单元根据所述光电探测器输入的信号进行处理，得到所述物体的距离速度其中，fu和fd分别表示拍频信号中的频率较高的拍频值与频率较低的拍频值，T为所述波形发生器的扫频信号周期，fc为探测光频率。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述调制器为电光调制器；所述电光调制器输出的单边带信号经过EDFA放大后输入电光梳发生器，产生等频率间隔的多波长激光。
5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述电光梳发生器包括一个强度调制器与若干个级联的相位调制器；所述强度调制器、相位调制器均由同一射频频率为fr的射频信号源驱动；其中，所述强度调制器用于控制电光光频梳的梳齿平坦度，所述相位调制器用于扩谱得到多梳齿电光光频梳。>
6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述电光梳发生器为级联调制器型电光光频梳发生器、法布里珀罗腔内置相位调制器的腔加强型电光光频梳发生器或基于薄膜铌酸锂片上集成的电光梳发生器。
7.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述多波长FMCW激光经掺铒光纤放大器放大后分为两路输出，其中一路作为本振光，另一路作为探测光。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述种子光源的波长为1550nm；所述空间光栅的刻线密度大于或等于1000线每mm，工作波长为1550nm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束扫描控制单元为微机电系统振镜或快速转向镜。
10.一种基于电光梳的线性调频连续波激光雷达并行测距系统，其特征在于，包括激光器、调制器、波形发生器、电光梳发生器、多通道密集型光波复用器件、环形器、准直器、空间光栅、光束扫描控制单元和数据处理单元；其中，
...【技术特征摘要】
1.一种基于电光梳的线性调频连续波激光雷达并行测距方法，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据处理单元包括电谱仪、主机；所述电谱仪根据光电探测器输入的信号测出拍频信号并传送至主机；所述主机根据所述拍频信号计算距离信息实现成像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据处理单元根据所述光电探测器输入的信号进行处理，得到所述物体的距离速度其中，fu和fd分别表示拍频信号中的频率较高的拍频值与频率较低的拍频值，t为所述波形发生器的扫频信号周期，fc为探测光频率。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述调制器为电光调制器；所述电光调制器输出的单边带信号经过edfa放大后输入电光梳发生器，产生等频率间隔的多波长激光。
5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述电光梳发生器包括一个强度调制器与若干个级联的相位调制器；所述强度调制器、相位调制器均由同一射频频率为fr的射频信号源驱动；其中，所述强度调制器用于控制电...
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