[发明专利]用于同时距离-多普勒感测的双波长激光器芯片级激光雷达

说明书

一种芯片级激光雷达系统，其包括用于输出第一信号的第一光源、以及用于输出第二信号的第二光源。传输光束耦合器提供用于传输的输出信号，该输出信号包括第一信号的一部分和第二信号的一部分，并且接收光束耦合器获取由于目标对输出信号的反射引起的接收信号。系统包括第一组光电探测器和第二组光电探测器，该第一组光电探测器和第二组光电探测器用于从包括接收信号的第一部分和第二部分的第一组组合信号和第二组组合信号获取第一组电流和第二组电流。处理器从第二组电流获取关于目标的多普勒信息并且从第一组电流和第二组电流获取关于目标的距离信息。

引言

本主题公开涉及用于同时距离-多普勒感测的双波长激光器芯片级激光雷达。

车辆(例如，汽车、卡车、施工设备、农场设备、自动化工厂设备)越来越多地配备有用于提供信息以增补车辆操作或者使车辆操作自动化的传感器。示例性传感器包括无线电探测和测距(雷达)系统、摄像机、麦克风、以及光探测和测距(激光雷达)系统。示例性激光雷达系统是用于传输频率调制连续波(FMCW)信号(也称为线性调频脉冲)的相干激光雷达系统，并且依赖于传输信号与由于目标对传输信号的反射散射引起的回波信号之间的光学相干性来执行对目标的探测。当传输雷达或者激光雷达信号时，由目标反射的回波信号中的频移在与传输信号相比时被称为多普勒效应。该多普勒频移会促进对目标的相对速度和行进方向的确定。在典型的相干激光雷达系统中，单个光源用于执行距离和多普勒感测两者。相应地，令人期望的是提供用于同时距离-多普勒感测的双波长激光器芯片级激光雷达。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种芯片级激光雷达系统包括用于输出第一信号的第一光源、以及用于输出第二信号的第二光源。传输光束耦合器提供用于传输的输出信号，该输出信号包括第一信号的一部分和第二信号的一部分，并且接收光束耦合器获取由于目标对输出信号的反射引起的接收信号。系统还包括第一组光电探测器和第二组光电探测器，该第一组光电探测器用于分别地从第一组组合信号获取第一组电流，第一组组合信号中的每一个包括接收信号的第一部分，该第二组光电探测器用于分别地从第二组组合信号获取第二组电流，第二组组合信号中的每一个包括接收信号的第二部分。处理器从第二组电流获取关于目标的多普勒信息并且从第一组电流和第二组电流获取关于目标的距离信息。

除了本文所描述的一个或多个特征之外，第一光源输出作为第一信号的频率调制连续波(FMCW)信号。

除了本文所描述的一个或多个特征之外，第二光源输出作为第二信号的连续波(CW)信号。

除了本文所描述的一个或多个特征之外，第二信号处于频率f_D下，并且激光雷达系统进一步包括调制器和滤光器以便产生频率为f_m+f_D的偏移信号。

除了本文所描述的一个或多个特征之外，调制器是马赫-曾德尔调制器。

除了本文所描述的一个或多个特征之外，偏移信号与接收信号的第二部分进行组合以便产生第二组组合信号。

除了本文所描述的一个或多个特征之外，第二信号处于两个不同的光频f_D1和f_D2下，并且第二组电流指示频移f_D2-f_D1以确定目标相对于激光雷达系统的方向。

除了本文所描述的一个或多个特征之外，系统还包括传输光束转向装置和接收光束转向装置，该传输光束转向装置用于从传输光束耦合器引导输出信号，该接收光束转向装置将接收信号引导至接收光束耦合器。

除了本文所描述的一个或多个特征之外，激光雷达系统处于车辆中。