[發明專利]一種激光雷達及激光雷達的探測方法

在審

• 申請號: 201910561295.2
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN112147636A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 王振偉;曾理
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88;G01S17/08;G01S7/481;G01S7/487;G01S7/493
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 馮艷蓮

一種激光雷達及激光雷達的探測方法，該激光雷達可應用于自動駕駛、網聯車等領域，其中激光雷達包括：激光器用于發射N個激光束，并將N個激光束傳輸至N個第一分束模塊。第一分束模塊用于將接收到的激光束分為第一激光束和第二激光束。夾角調整模塊用于接收N個第二激光束，并將N個第二激光束中任意相鄰的兩個第二回波信號之間的夾角調整為大于0度且不大于角分辨率。掃描模塊用于接收N個第二激光束，并在不同探測角度下發射N個第二激光束。探測模塊用于接收第一激光束和對應的回波信號，并進行混頻處理得到拍頻信號，根據拍頻信號確定目標物體的關聯信息。如此，可得到較多的關聯信息，從而可提高形成圖像的點云密度，從而提高圖像的清晰度。

技術領域

本申請涉及激光探測技術領域，尤其涉及一種激光雷達及激光雷達的探測方法。

背景技術

激光雷達(light detection and ranging，LiDAR)為發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。激光雷達的工作原理是向目標物體(例如車輛、飛機或導彈)發射探測信號(激光束)，然后將接收到的從目標物體反射回來的信號(回波信號)與發射信號進行比較和處理后，可獲得目標物體的有關信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，從而可對目標物體進行探測、跟蹤和識別。

目前，常用的車載激光雷達包括基于脈沖飛行時間(time-of-flight，TOF)測距激光雷達和調頻連續波(frequency modulated continuous waveform，FMCW)相干測距激光雷達。其中，由于FMCW激光雷達采用的是相干探測技術，外界環境的干擾光難以和本地參考光(local reference)相干混頻產生拍頻信號，因此FMCW雷達的抗干擾性能相對比較好。FMCW雷達發射的激光束為頻率調制的連續激光，將激光束一分為二，其中一束作為本地參考光，另一束作為探測光向探測區域發射，探測光遇到探測區域的目標物體后，反射回波信號，探測器通過回波信號和本征參考光來計算物體的距離。

然而，FMCW激光雷達的測距分辨率為c/2B，c為光速，B為調制(掃頻)帶寬。為了達到厘米級別距離分辨率，則需要10GHz以上的調頻帶寬，對于車載FMCW激光雷達，頻率調制到10GHz以上的帶寬需要遠大于微秒量級的調頻時間(一般在亞毫秒以上的時間尺度)，這樣，對一個目標點的掃描測距時間一般需要10^-4秒以上，即一秒只能掃描1萬點左右，如果考慮幀頻為24幀/秒，則每幀畫面只有400個點左右，這樣點云密度也較低，圖像的清晰度也較低。

發明內容

本申請提供一種激光雷達及激光雷達的探測方法，用于增加一次掃描得到的目標物體的關聯信息，從而可提高根據目標物體的關聯信息確定出的點云密度，進而可提高圖像的清晰度。

第一方面，本申請提供一種激光雷達，該激光雷達包括激光器、N個第一分束模塊、夾角調整模塊、N個探測模塊、掃描模塊和處理控制模塊，N為大于1的整數。其中，激光器用于發射N個激光束，并將N個激光束傳輸至N個第一分束模塊。針對N個第一分束模塊中的每個第一分束模塊，每個第一分束模塊均用于將接收到的激光束分為第一激光束和第二激光束，得到N個第一激光束和N個第二激光束。夾角調整模塊用于接收來自N個第一分束模塊的N個第二激光束，并將N個第二激光束中任意相鄰的兩個第二激光束之間的夾角調整為大于0度且不大于激光雷達的角分辨率。掃描模塊用于接收來自光束夾角調整模塊的N個第二激光束，并在不同探測角度下分別向探測區域發射N個第二激光束。針對N個探測模塊中的每個探測模塊，每個探測模塊用于接收來自對應的第一分束模塊的第一激光束，以及接收對應的回波信號，并對接收到的第一激光束和回波信號進行混頻，得到拍頻信號，并根據拍頻信號確定探測區域中的目標物體的關聯信息，其中，所述對應的回波信號為來自對應的第一分束模塊的所述第二激光束在所述探測區域內反射回來的信號。處理控制模塊用于控制掃描模塊處于不同探測角度。