[發明專利]一種激光雷達系統

在審

• 申請號: 201910307751.0
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110133617A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 王超
• 申請（專利權）人: 深圳市速騰聚創科技有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/487;G01S7/493;G01S17/08;G01S17/58
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 熊文杰;景懷宇

本發明提供了一種激光雷達系統。激光雷達系統包括發射模塊、發射光學系統、探測模塊和信號處理模塊。發射模塊產生啁啾調幅連續波的出射激光信號，并出射。發射光學系統對所述出射激光信號進行分束處理，使得分束處理的所述出射激光信號均勻照亮整個探測區域。探測模塊接收發射模塊發送的啁啾調幅連續波的所述出射激光信號中的載波信號，同時接收反射激光信號，將反射激光信號轉化為反射電信號，并將反射電信號和載波信號混頻后獲得差頻信號，其中反射激光信號為出射激光信號被探測區域內的物體反射產生的激光信號。信號處理模塊接收差頻信號，并根據差頻信號計算出探測區域內的物體的絕對距離和速度。

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，特別是涉及一種激光雷達系統。

背景技術

激光雷達是通過發射特定波長和方向的激光以實現對目標的位置、速度等特征信息探測的系統，目前已被廣泛應用于測距系統、低飛目標的跟蹤測量、武器制導、大氣監測、測繪、預警、交通管理等領域。

按照激光雷達的測距原理的不同，現有的激光雷達測距原理主要可以分為三大類。第一種是基于飛行時間的脈沖測距，光源出射一定脈寬和波形的非連續脈沖信號，探測器(陣列)接收到被探測物體的散射回波后通過計算脈沖時延，得到距離信息。優點是原理簡單，理論上可探測距離較遠；缺點是往往需要較高的激光發射功率，致使系統成本較高，且測試過程總不可避免的存在系統和非系統誤差，限制了測試精度的提高。第二種是基于連續波調幅測距，通過發射一束照明光，利用發射光波信號與反射光波信號的相位變化來進行距離測量。該方法的優點測距精度高，可以直接得到深度信息且抗干擾能力強，對光源的要求也相對較低，不需要短時高強度脈沖，可以采用不同類型的光源，運用不同的調制方法。該技術的缺點是需要多次采樣積分，測量時間長，限制了相機的幀率，同時對運動物體的測量可能會模糊，測試精度不高。第三種是基于連續波調頻測距原理，按照調制載波的種類不同分為調制光頻和調制載波。頻率調制連續波(FMCW)激光雷達的光源通過發出連續波的、調制成頻率線性變化的調頻信號，再通過與本機震蕩發射激光的反射激光信號所產生的差頻信號，計算出目標的實際距離。這類方法的優點是測距精度高，對光源的功率要求低，理論上可以得到探測目標的速度信息等；缺點是系統對光路的準確性要求很高、調整困難，系統效率較低。

閃光(Flash)雷達屬于一種非掃描式雷達，通過脈沖或連續波捕獲整個場景，而非用激光束逐點掃描。由于其發射系統沒有機械運動，能夠快速記錄整個場景，避免了掃描過程中目標或激光雷達移動帶來的各種干擾。傳統的Flash雷達系統是基于飛行時間測距原理的，往往需要較高的激光發射功率，致使系統成本較高。且Flash激光雷達設計時，不考慮對發射光束進行分束，通常采用離焦發射或通過柱面鏡擴展光束發散角，讓光束擴散出射，這種方法接收時各方向的雜光串擾嚴重，無法達到較高的空間分辨率。此外，雷達系統的接收端一般采用像素陣列接收回波信號，而像素陣列易受外界環境背景光或雜散信號光的影響，導致信噪比較差，測量精度較低。

發明內容

基于此，有必要針對傳統Flash雷達系統中發射功率大、測量精度低以及抗干擾能力差的問題，提供一種激光雷達系統。

本發明提供了一種激光雷達系統，包括：

發射模塊，產生啁啾調幅連續波的出射激光信號，并出射；

發發射光學系統，對所述出射激光信號進行分束處理，使得分束處理的所述出射激光信號均勻照亮整個探測區域；

探測模塊，接收所述發射模塊發送的啁啾調幅連續波的所述出射激光信號中的載波信號，同時接收反射激光信號，將所述反射激光信號轉化為反射電信號，并將所述反射電信號和所述載波信號混頻后獲得差頻信號，其中所述反射激光信號為所述出射激光信號被探測區域內的物體反射產生的激光信號；以及

信號處理模塊，接收所述差頻信號，并根據所述差頻信號計算出所述探測區域內的物體的絕對距離和速度。

在其中一個實施例中，所述發射模塊包括：