[發明專利]用于汽車的調頻連續波激光雷達及其測距方法

有效

• 申請號: 201811137473.0
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109031338B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 邱純鑫;劉樂天
• 申請（專利權）人: 深圳市速騰聚創科技有限公司
• 主分類號: G01S17/32
• 分類號: G01S17/32
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 石佩

本發明涉及一種激光雷達及其測距方法，測距方法包括以下步驟：激光器發出頻率連續變化的激光及實時輸出信號；第一耦合器將實時輸出信號進行分路；第一相控陣將信號朝被測目標發射；被測目標反射信號至第二相控陣；第二耦合器接收回波信號及本振信號；獲取回波信號的第一信號頻率及本振信號的第二信號頻率；基于第一方程計算、并得到被測目標和第一相控陣之間的間距。激光雷達提供測距的硬件基礎。通過對激光形成的實時輸出信號進行分路、發射、反射、獲取及計算等一系列過程，最終得到被測目標和第一相控陣之間的距離，從而獲得所需的距離，測距方法簡單，激光頻率穩定，發出功率小，不僅造價成本及使用成本低，而且測試結果可靠。

技術領域

本發明涉及調頻連續波用于汽車的調頻連續波激光雷達技術領域，特別是涉及一種用于汽車的調頻連續波激光雷達及其測距方法。

背景技術

激光雷達指采用發射激光束的方式來探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。其工作原理是：首先，向目標發射探測信號(激光束)；然后，將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較，作適當處理后，即可獲得目標的有關信息，如目標的距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。

傳統的激光雷達通過機械轉動的方式帶動出射的光學透鏡系統進行角度變換，使雷達能夠進行360°的掃描和一定的豎直平面的俯仰角變換。然而，這種激光雷達不僅需配備多組激光收發機，還需配備精密的光調校準系統及精密設計的微機械系統，從而使其造價高昂；同時，機械系統和光學系統的穩定性差，使用壽命較短。

發明內容

基于此，有必要提供一種用于汽車的調頻連續波激光雷達及其測距方法。該用于汽車的調頻連續波激光雷達的造價成本低，測距效果好，使用壽命長；該用于汽車的調頻連續波激光雷達的測距方法提供前述用于汽車的調頻連續波激光雷達的測距使用方式，解決如何獲得測距結果的問題。

其技術方案如下：

一方面，提供了一種用于汽車的調頻連續波激光雷達的測距方法，包括以下步驟：

激光器發出頻率連續變化的激光、并形成鋸齒波，獲取鋸齒波的實時輸出信號及鋸齒波的斜率；

第一耦合器將實時輸出信號進行分路、并形成第一路實時信號和第二路實時信號；

第一相控陣將第一路實時信號朝被測目標發射、并形成第一信號；

獲取第一耦合器和第一相控陣之間的光纖距離；

被測目標反射第一信號至第二相控陣、并形成第二信號；

第二相控陣接收第二信號、并輸出為回波信號；

第二耦合器接收回波信號；同時，第二耦合器接收當前的第二路實時信號、并得到本振信號；

獲取回波信號的第一信號頻率，獲取本振信號的第二信號頻率；

根據預設要求獲取第一信號頻率和第二信號頻率之間的當前第一差頻值；

基于第一方程進行計算、并得到被測目標和第一相控陣之間的間距；

其中，第一方程為：

R＝(Δf*c/(2*k))-(L/2)；

R為被測目標和第一相控陣之間的間距，Δf為第一信號頻率和第二信號頻率之間的當前第一差頻值，c為光速值，k為鋸齒波的斜率，L為第一耦合器和第一相控陣之間的光纖距離；

在根據預設要求獲取第一信號頻率和第二信號頻率之間的當前第一差頻值的步驟之后，還包括：

根據預設要求獲取下一時刻的當前第一差頻值、并得到當前第二差頻值；

根據預設要求并基于第一差頻值和第二差頻值進行計算、并得到多普勒頻移值；