【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维成像激光雷达，特别是一种基于双光梳的激光雷达快速成像装置与成像方法。
技术介绍
1、激光雷达技术是一种基于激光的精确测距成像技术，被认为是车辆自动驾驶、人工智能机器人和无人机侦察的关键传感器技术之一。目前，激光雷达技术在进行三维成像时，主要采用二维点扫描式(参见zhang x,kwon k,henriksson j,et al.a large-scalemicroelectromechanical-systems-based silicon photonics lidar[j].nature,2022,603(7900):253-258.)或一维线扫描式(参见riemensberger j,lukashchuk a,karpov m,et al.massively parallel coherent laser ranging using a soliton microcomb[j].nature,2020,581(7807):164-170.)。对于二维点扫描式方法，扫描点数的过多会导致成像速度的下降。而现有的一维线扫描式方法虽然可以减少扫描次数，提高成像速度，但是该方法需要多路并行探测，需要几十个光电探测器和模数转换器等，导致系统的成本增加。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于双光梳的激光雷达快速成像装置与成像方法。本专利技术使用两个重复频率不同的光频梳，其中一个为探测光频梳，另一个为本振光频梳。探测光频梳被伪随机码调制后由
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、一种基于双光梳的激光雷达快速成像装置，其特点在于，包括双光梳信号单元、伪随机码生成器、空间光收发单元、探测单元和信号控制处理单元，
4、所述的探测单元由第一探测单元和第二探测单元组成，所述的第一探测单元具有a、b两个信号输入端口和一个输出端口，所述的第二探测单元具有c、d两个信号输入端口和一个输出端口；
5、所述的双光梳信号单元由探测光频梳、调制器、第一光耦合器、环形器、本振光频梳、第二光耦合器组成；
6、所述的探测光频梳的输出端与所述的调制器的1端口相连，所述的调制器的2端口与所述的第一光耦合器的输入端口相连，所述的第一光耦合器的两个输出端口分别与所述的环形器的1端口和所述的第二探测单元的c端口相连，所述的环形器的2端口与所述的第一探测单元的a端口相连，所述的环形器的3端口与所述的空间光收发单元的1端口相连，所述的空间光收发单元的2端口为发射与接收端口；所述的本振光频梳的输出端与所述的第二光耦合器的输入端相连，所述的第二光耦合器的两个输出端分别与所述的第一探测单元的b端口和所述的第二探测单元的d端口相连；所述的第一探测单元的输出端口与所述的信号控制处理单元的输入端口相连，所述的第二探测单元的输出端口与所述的信号控制处理单元的输入端口相连，所述的信号控制处理单元的e端口经所述的伪随机码生成器与所述的调制器的3端口相连，所述的信号控制处理单元的f端口与所述的空间光收发单元的2端口相连。
7、所述的探测光频梳和所述的本振光频梳具有不同的重复频率，所述的探测光频梳发出的探测光频梳信号，相邻的两梳齿的频率间隔为fr，所述的本振光频梳发出的本振光频梳信号，相邻的两梳齿的频率间隔为fr+δfr，δfr为所述的本振光频梳信号与所述的探测光频梳信号之间的重复频率差。
8、利用上述基于双光梳的激光雷达快速成像装置的成像方法，该方法包括下列步骤如下：
9、1)所述的探测光频梳发出的探测光频梳信号在频域上表现为一系列等间隔的梳齿结构，相邻的两梳齿的频率间隔为fr，所述的探测光频梳信号经过所述的调制器时，被所述的伪随机码生成器产生的伪随机信号调制，被调制的所述的探测光频梳信号经过所述的第一光耦合器后分为两部分：一部分通过所述的第二探测单元的c端口注入到所述的第二探测单元，另一部分通过所述的环形器的3端口输出经所述的空间光收发单元进行发射，所述的探测光频梳信号频率不同的光信号被所述的空间光收发单元以不同的角度发射，作为不同的探测通道照到待成像区域，该待成像区域反射的探测光频梳信号被所述的空间光收发单元接收，然后经由所述的环形器和所述的第一探测单元输入所述的信号控制处理单元；
10、2)所述的本振光频梳发出的本振光频梳信号在频域上也表现为一系列等间隔的梳齿结构，但相邻的两梳齿的频率间隔为fr+δfr，其中δfr为所述的本振光频梳信号与所述的探测光频梳信号之间的重复频率差，所述的本振光频梳信号经过所述的第二光耦合器后被分为两部分：一部分通过所述的第一探测单元的b端口注入到所述的第一探测单元中，另一部分通过所述的第二探测单元的d端口注入到所述的第二探测单元中；
11、3)所述的探测光频梳信号和所述的本振光频梳信号分别通过所述的第一探测单元的a端口和b端口注入到所述的第一探测单元中产生探测拍频信号并注入到所述的信号控制处理单元中进行信号处理；
12、4)所述的探测光频梳信号和所述的本振光频梳信号分别通过所述的第二探测单元的c端口和d端口注入到所述的第二探测单元中产生参考拍频信号并注入到所述的信号控制处理单元中进行信号处理；
13、5)在所述的信号控制处理单元中，使用滤波器将所述的探测拍频信号和所述的参考拍频信号中由所述的探测光频梳信号不同通道产生的拍频信号分离开；所述的信号控制处理单元经f端口输出控制信号对所述的空间光收发单元输出光束发射角度进行偏转控制，实现三维成像扫描，实现对待测区域的多通道并行快速成像；
14、6)将分离开的各通道拍频信号进行并行处理，分别从所述的探测拍频信号和所述的参考拍频信号解调出探测拍频信号伪随机码和参考拍频信号伪随机码；
15、7)在解调所述的探测光频梳信号各探测通道的测距结果时，对于探测通道1，通过计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双光梳的激光雷达快速成像装置，其特征在于，包括双光梳信号单元(1-1)、伪随机码生成器(1-2)、空间光收发单元(1-3)、探测单元(1-4)和信号控制处理单元(1-5)，
2.根据权利要求1所述的基于双光梳的激光雷达快速成像装置，其特征在于，所述的探测光频梳(1-6)和所述的本振光频梳(1-10)具有不同的重复频率，所述的探测光频梳(1-6)发出的探测光频梳信号(2-1)，相邻的两梳齿的频率间隔为fr，所述的本振光频梳(1-10)发出的本振光频梳信号(2-2)，相邻的两梳齿的频率间隔为fr+Δfr，Δfr为所述的本振光频梳信号(2-2)与所述的探测光频梳信号(2-1)之间的重复频率差。
3.利用权利要求1所述的基于双光梳的激光雷达快速成像装置的成像方法，其特征在于，该方法包括下列步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于双光梳的激光雷达快速成像装置，其特征在于，包括双光梳信号单元(1-1)、伪随机码生成器(1-2)、空间光收发单元(1-3)、探测单元(1-4)和信号控制处理单元(1-5)，
2.根据权利要求1所述的基于双光梳的激光雷达快速成像装置，其特征在于，所述的探测光频梳(1-6)和所述的本振光频梳(1-10)具有不同的重复频率，所述的探测光频梳(1-6...
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