[發明專利]基于FDML的調頻連續波激光雷達捕獲系統及方法

在審

• 申請號: 202011383674.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112526538A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 徐迎彬;邵理陽;林偉浩;趙方;陳云;余飛宏;柳鈺慧
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G01S17/34
• 分類號: G01S17/34;G01S17/58;G01S7/4911
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及激光雷達技術領域，尤其涉及一種基于FDML的調頻連續波激光雷達捕獲系統及方法。該系統包括光源單元、測距單元和信號處理單元，光源單元用于基于FDML技術向待測目標發射激光；測距單元用于采用相干探測方式接收待測目標反射的激光并得到干涉信號；信號處理單元用于基于干涉信號得到待測目標的距離和速度。解決了現有調頻連續波激光測距分辨率和測量精度低的技術問題。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，尤其涉及一種基于FDML的調頻連續波激光雷達捕獲系統及方法。

背景技術

激光雷達測距是激光最早應用的領域之一，憑借高精度、高分辨率、探測距離遠和抗干擾能力強等優點，滿足軍事、工業測量等領域的測量需要，得到廣泛應用。

相比于常用的激光脈沖飛行時間測距、連續波調幅測距技術，調頻連續波具有很小的距離分辨率、能同時測量目標的速度、距離兩種參數，其處理電路簡單、功率小、結構緊湊、重量輕及功耗小。

雖然調頻連續波激光測距具有諸多優勢，但一直以來受激光器調制范圍和調制線性度的限制，影響了激光測量分辨率和測量精度。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種基于FDML的調頻連續波激光雷達捕獲系統及方法，其解決了現有調頻連續波激光測距分辨率和測量精度低的技術問題。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

第一方面，本發明實施例提供一種基于FDML的調頻連續波激光雷達捕獲系統，包括光源單元、測距單元和信號處理單元；

光源單元用于基于FDML技術向待測目標發射激光；

測距單元采用相干探測方式接收待測目標反射的激光并得到干涉信號；

信號處理單元用于基于干涉信號得到待測目標的距離和速度。

本發明實施例提出的基于FDML的調頻連續波激光雷達捕獲系統，基于FDML技術和相干探測方式，實現了掃描速度高，掃描范圍寬、瞬時線寬窄和相位穩定性高的掃頻激光輸出，能使激光雷達的測距精度更高、響應時間更快、穩定性更好，實現了高精度的距離和速度測量。

可選地，光源單元選用FDML激光器作為調頻連續波激光雷達捕獲系統的光源，FDML激光器包括依次連接的驅動電源、可調諧濾波器、第一隔離器、半導體放大器、第二隔離器、色散位移光纖和第一耦合器；

驅動電源用于發出掃頻激光，掃頻激光依次通過可調諧濾波器、第一隔離器、半導體放大器、第二隔離器、色散位移光纖和第一耦合器。

可選地，第一耦合器用于將掃頻激光分為A路掃頻激光和B路掃頻激光，第一耦合器的分光比為20：80；

其中，A路掃頻激光作為FDML激光器的輸出，輸出20％的掃頻激光能量；B路掃頻激光返回到FDML激光器的環形諧振腔內，輸出80％的掃頻激光能量。

可選地，掃頻激光在環形諧振腔內傳播一周的時間是可調諧濾波器的驅動電壓的周期的整數倍。

可選地，測距單元包括第二耦合器、第三耦合器、環形器、收發裝置、待測目標、第四耦合器、第一光電探測器、第五耦合器、第六耦合器和第二光電探測器；

第二耦合器與第三耦合器、環形器、收發裝置、待測目標依次連接；

第四耦合器和第一光電探測器依次連接；

第二耦合器還與第六耦合器、第二光電探測器依次連接；

第二耦合器用于將A路掃頻激光分為C路掃頻激光和D路掃頻激光，第二耦合器的分光比為50：50；