[發明專利]基于光同步的高維探測方法

有效

• 申請號: 202010062137.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111257908B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 王高;陳輝;袁園
• 申請（專利權）人: 成都仲伯科技有限公司;王高;陳輝
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/10;G01S7/487;G01S7/4861;G01S7/481;G01S7/48
• 代理公司: 北京百裕知識產權代理事務所(普通合伙) 11953
• 代理人: 馬英迪

本發明涉及激光雷達技術領域，公開了一種基于光同步的高維探測方法，包括：S1：將一束或者多束出射激光通過光束偏折器偏折以形成兩維空間掃描光束；S2：將所述兩維空間掃描光束分為探測光束和成像光束，并使探測光束掃描目標物體，成像光束掃描感光器件；S3：實時探測從所述目標物體反射回來的來自探測光束的光強，并執行以下步驟S4和S5至少之一；S4：根據S3中探測到的光強實時調制所述成像光束的強度；S5：按測距方式的預編碼調制掃描目標物體的探測光束的光強，根據S3中探測到的光強實時地調制成像光束的強度。本發明的方法探測速度快、探測距離較長、分辨率高、實時性好，而且光路結構簡單，成本低。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，特別涉及一種基于光同步的高維探測方法。

背景技術

激光雷達Lidar(Light Detection and Ranging)是基于現代激光技術發展起來的一種主動成像方法。其基本原理是用一束激光掃描待測物體，然后用光電探測器接收從待測物體上反射回來的回波，通過分析回波和發射激光的特性并進行計算，從而獲取待測物體距離、方位和灰度信息，因此其同時具有測距和成像的功能，被稱為激光雷達。激光雷達相比其他的測距方式(包括傳統微波雷達、毫米波雷達等)具有測距精度高、空間分辨率精細以及探測跨度大等優勢，因此成為了越來越重要的主動遙感設備。隨著高靈敏度的信號探測技術、激光技術和高速數據采集處理系統的發展和應用，激光雷達進入了快速發展的階段。近年來，激光雷達在各個領域的應用愈來愈多，同時應用范圍也越來越廣，特別是在汽車和無人機領域具有巨大的潛在應用。

從主動光的投射方式上，激光雷達分為泛光型和掃描型。泛光型(Flash LiDAR)采用面陣光照明目標，具有較好的穩定性和較低的成本，但主要問題在于探測距離較近。在遠距離探測上，應用較為廣泛的是掃描式激光雷達，為了提高成像速度，通常需要多束激光同時掃描物體，利用微型傳感器陣列采集從不同方向反射回來的激光。但是這種多線結構使得成本急劇攀升；另一方面，由于微型傳感器陣列每個陣元只接收一個較窄視場角的回光，收光效率低，導致了可探測距離縮短。傳統的單線束激光雷達需要實時的精確的獲知掃描的角度，因此限制了其掃描速度，導致其成像速度較慢；同時，傳統的單線束雷達還存在掃描視角非常小，分辨率低等缺點。因此，傳統的單線激光雷達難于應用到需要高速探測的場景，比如：自動駕駛。此外，現有的激光雷達都需要對采集下來的數據先進行計算才能得到目標物體的信息，實時性較差，比如傳統的單線束或多線束雷達采集到數據后，要計算每個數據點對應的掃描角度，再合成圖像。因此，現有的激光雷達在探測速度、探測距離、分辨率、實時性以及成本上存在魚與熊掌不可兼得的困境。目前尚未有一款產品能在中遠距離(幾米至幾百米)上實現實時高分辨率(超過128線)的探測。

發明內容

本發明提出一種基于光同步的高維探測方法，解決現有技術中無法在中遠距離上實現實時高分辨率探測的問題。

本發明的一種基于光同步的高維探測方法，包括：

S1：將一束或者多束出射激光通過光束偏折器偏折以形成兩維空間掃描光束；

S2：將所述兩維空間掃描光束分為探測光束和成像光束，并使探測光束掃描目標物體，成像光束掃描感光器件；

S3：實時探測從所述目標物體反射回來的來自探測光束的光強，并執行以下步驟S4和S5至少之一；

S4：根據S3中探測到的光強實時調制所述成像光束的強度，在調制后的成像光束同步掃描感光器件時形成所述目標物體上各點的灰度信息；

S5：按測距方式的預編碼調制掃描目標物體的探測光束的光強，根據S3中探測到的光強實時地調制成像光束的強度，在調制后的成像光束同步掃描感光器件時形成所述目標物體上各點的距離信息。