[发明专利]基于激光外差探测的测速测距系统及测速测距方法

说明书

为了解决传统测速测距系统抗干扰能力差的问题，本发明提供了一种抗干扰能力好的基于激光外差探测的测速测距系统及测速测距方法。测速测距系统包括激光器、光路发射组件、光路接收组件、处理器、分束器、合束器和焦平面阵列探测器；分束器的输入端与激光器的输出端相连；分束器分出的两路光信号中：一路光信号送入光路发射组件并投射到待测目标物上，另一路光信号直接送入合束器；光路接收组件接收所述回波信号，并进行滤波后汇聚到合束器的输入端；合束器用于将分束器分出的一路光信号和所述回波信号进行相干混频得到的差频信号；焦平面阵列探测器对差频信号进行采样、处理、模数转换后送入处理器；处理器获取待测目标物的速度和距离信息。

技术领域

本发明属于激光探测技术领域，具体涉及一种基于激光外差探测的测速测距系统及测速测距方法。

背景技术

测速测距相干激光雷达是激光雷达技术、相干探测技术、信号处理技术的综合应用之一，广泛应用在航空航天、目标监控、风场测量等诸多领域，在军事和民用领域都有着广阔的应用前景。然而，在用激光雷达对运动物体尤其是行驶中的车辆进行测速、测距时，因路面行驶车辆多，若同时或分时发射激光信号来探测目标距离及速度，车辆之间存在很强的干扰性，容易造成测量不够精准的问题。

另外，传统的车载激光雷达探测器多数采用单点测试方式，其需要配置机械扫描装置，扫描速度缓慢，图像空间分辨率低。为了提高扫描速度需要选用焦平面阵列探测器，但是由于现有焦平面阵列探测器芯片封装工艺绝大多数是将探测器阵列与读出电路阵列分离为两层，将探测器阵列置于芯片底层，其上一层为读出电路的A/D转换器及放大电路，二极管在接收光信号时先要透过二极管上层的读出电路的线路层，由于光投射到线路层时容易发生光反射造成光损失，减少了二极管的受光量。

发明内容

为了解决传统测速测距系统抗干扰能力差的问题，本发明提供了一种抗干扰能力好的基于激光外差探测的测速测距系统及测速测距方法。

本发明的技术方案是：

一种激光外差探测的测速测距系统，包括激光器、光路发射组件、光路接收组件、处理器；其特殊之处在于：

还包括分束器、合束器和焦平面阵列探测器；

所述分束器的输入端与所述激光器的输出端相连；所述分束器分出的两路光信号中：其中一路光信号送入光路发射组件并投射到待测目标物上，另一路光信号直接送入所述合束器；

所述光路接收组件接收待测目标物返回的回波信号，并将回波信号滤波后汇聚到合束器的输入端；

所述合束器用于将分束器分出的一路光信号和所述光路接收组件输出的回波信号进行相干混频，得到包含目标距离和速度的差频信号；

所述焦平面阵列探测器对所述差频信号进行采样、处理、模数转换后送入处理器；

所述处理器获取待测目标物的速度和距离信息。

进一步地，上述焦平面阵列探测器为大面阵的焦平面芯片，包括衬底以及集成在衬底上的互连金属、金属布线层、像素单元阵列、信号处理电路、时序控制电路和用于生成行选信号的行选模块；

像素单元阵列通过互连金属与金属布线层相连，金属布线层通过数据列线与信号处理电路相连；

像素单元阵列由多个独立的、对应不同的空间视场角的像素单元构成，每个像素单元均包括设置在衬底与金属布线层之间的光电二极管和用于将光电二极管输出的电流信号转换为电压信号并进行滤波处理的采样/处理电路；

信号处理电路包括模数转换模块和数据输出模块；模数转换模块的输入端与采样/处理电路的输出端相连，模数转换模块的输出端与数据输出模块的输入端相连；数据输出模块包括用于生成列选信号的列选模块；