[發明專利]一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法及裝置

在審

• 申請號: 202010982516.6
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112099038A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 韓巖松;張成先;方立新;林宗強;趙浩
• 申請（專利權）人: 上海波匯科技有限公司;平湖波匯通信科技有限公司
• 主分類號: G01S17/34
• 分類號: G01S17/34;G01S17/58;G01S7/48
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

1.一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、在激光雷達掃描的過程中，光斑會照射到被掃描物體，物體的反射通過光學系統和光電轉換成為連續的模擬電信號，對單個啁啾周期的電信號進行連續的K點采樣，通過K點的FFT計算獲得這個啁啾周期的頻譜，若單個啁啾周期的頻譜上存在兩個或兩個以上的差頻，則將K點按照采樣先后順序分成N個時間窗口的序列，每個時間窗口包括M個點，K＝M*N；

步驟二、對每個時間窗口內的M個采樣點單獨進行FFT計算獲得頻譜，找出在頻譜上存在額外差頻的窗口；

步驟三、分析存在額外差頻窗口和前后窗口的狀態，根據差頻數量出現變化的相鄰窗口確定空間中被光斑掃描到的物體數量在該時間段發生了變化，從而判斷出多個物體在空間上的先后順序及位置關系，進而根據位置關系和前后啁啾的判斷結果解算出多目標的距離值與速度值。

2.如權利要求1所述的一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法，其特征在于，所述步驟三中，若存在兩個差頻的窗口只有一個，根據該窗口在采樣序列的位置判斷被掃描到的物體在何時發生了變化，即當存在兩個差頻分量的窗口在序列第一個時，認為在第一個窗口內被掃描到的物體從兩個變化成一個；當存在兩個差頻分量的窗口在序列最后一個時，認為在最后一個窗口內被掃描到的物體從一個變化成兩個；只有單一差頻分量的窗口的頻譜可以獲得差頻f₁^′，有兩個頻率分量的窗口同時有差頻f₁^′和f₂^′，則認為差頻f₂^′對應了額外增加的那個物體，根據差頻的分析結果和前后啁啾周期的分析結果解算出這兩個被掃描物體的速度與距離信息。

3.如權利要求1所述的一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法，其特征在于，所述步驟三中，若存在兩個差頻的窗口大于一個，且存在兩個差頻的窗口是連續的，則根據出現連續兩個差頻的窗口在整個采樣序列中的位置來判斷被掃描物體的位置關系，即當該組窗口在序列開始的位置時，認為在這組窗口內有兩個物體被掃描到并且在這組窗口的最后一個窗口內被掃描到的物體從兩個變為一個；當該組窗口在序列最后的位置時，可以認為在這組窗口內有兩個物體被掃描到并且在這組窗口的第一個窗口內被掃描到的物體從一個變為兩個。

4.如權利要求3所述的一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法，其特征在于，若所有的窗口都存在兩個差頻，認為一直有兩個物體被掃描到，則利用不同物體反射率的差異，結合前后相鄰的兩個啁啾，對前后相鄰的兩個啁啾的差頻信號進行頻譜強度匹配，確定兩個被掃描物體的位置關系。

5.如權利要求1所述的一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法，其特征在于，所述步驟三中，若存在多差頻的窗口內差頻數量大于2個，當存在有A個差頻的窗口和B個差頻的窗口，同時A大于B，若差頻數量發生變化是相聯兩個窗口，認為在差頻較多的A窗口被掃描的物體數量發生了變化，同時A窗口額外的差頻即對應額外的物體，根據前后啁啾周期的分析結果進行差頻匹配，最后解算出對應物體的速度和距離。

6.如權利要求1所述的一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法，其特征在于，單個啁啾周期為10us，其對應的調頻連續波的帶寬為1.5GHz。

7.一種基于FMCW激光雷達的多物體識別裝置，應用于權利要求1-6任一項所述的多物體識別方法，其特征在于，包括用于發射調頻連續波的激光雷達、用于控制激光雷達運動軌跡的機械結構、用于采集采樣點的采集模塊及用于對點云信息進行計算的處理模塊。

8.如權利要求7所述的一種基于FMCW激光雷達的多物體識別裝置，其特征在于，所述機械結構為MEMS振鏡，所述采集模塊為ADC芯片。