[发明专利]一种激光雷达系统

说明书

本发明提供了一种激光雷达系统。激光雷达系统包括发射模块、发射光学系统、探测模块和信号处理模块。发射模块产生啁啾调幅连续波的出射激光信号，并出射。发射光学系统对所述出射激光信号进行分束处理，使得分束处理的所述出射激光信号均匀照亮整个探测区域。探测模块接收发射模块发送的啁啾调幅连续波的所述出射激光信号中的载波信号，同时接收反射激光信号，将反射激光信号转化为反射电信号，并将反射电信号和载波信号混频后获得差频信号，其中反射激光信号为出射激光信号被探测区域内的物体反射产生的激光信号。信号处理模块接收差频信号，并根据差频信号计算出探测区域内的物体的绝对距离和速度。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别是涉及一种激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是通过发射特定波长和方向的激光以实现对目标的位置、速度等特征信息探测的系统，目前已被广泛应用于测距系统、低飞目标的跟踪测量、武器制导、大气监测、测绘、预警、交通管理等领域。

按照激光雷达的测距原理的不同，现有的激光雷达测距原理主要可以分为三大类。第一种是基于飞行时间的脉冲测距，光源出射一定脉宽和波形的非连续脉冲信号，探测器(阵列)接收到被探测物体的散射回波后通过计算脉冲时延，得到距离信息。优点是原理简单，理论上可探测距离较远；缺点是往往需要较高的激光发射功率，致使系统成本较高，且测试过程总不可避免的存在系统和非系统误差，限制了测试精度的提高。第二种是基于连续波调幅测距，通过发射一束照明光，利用发射光波信号与反射光波信号的相位变化来进行距离测量。该方法的优点测距精度高，可以直接得到深度信息且抗干扰能力强，对光源的要求也相对较低，不需要短时高强度脉冲，可以采用不同类型的光源，运用不同的调制方法。该技术的缺点是需要多次采样积分，测量时间长，限制了相机的帧率，同时对运动物体的测量可能会模糊，测试精度不高。第三种是基于连续波调频测距原理，按照调制载波的种类不同分为调制光频和调制载波。频率调制连续波(FMCW)激光雷达的光源通过发出连续波的、调制成频率线性变化的调频信号，再通过与本机震荡发射激光的反射激光信号所产生的差频信号，计算出目标的实际距离。这类方法的优点是测距精度高，对光源的功率要求低，理论上可以得到探测目标的速度信息等；缺点是系统对光路的准确性要求很高、调整困难，系统效率较低。

闪光(Flash)雷达属于一种非扫描式雷达，通过脉冲或连续波捕获整个场景，而非用激光束逐点扫描。由于其发射系统没有机械运动，能够快速记录整个场景，避免了扫描过程中目标或激光雷达移动带来的各种干扰。传统的Flash雷达系统是基于飞行时间测距原理的，往往需要较高的激光发射功率，致使系统成本较高。且Flash激光雷达设计时，不考虑对发射光束进行分束，通常采用离焦发射或通过柱面镜扩展光束发散角，让光束扩散出射，这种方法接收时各方向的杂光串扰严重，无法达到较高的空间分辨率。此外，雷达系统的接收端一般采用像素阵列接收回波信号，而像素阵列易受外界环境背景光或杂散信号光的影响，导致信噪比较差，测量精度较低。

发明内容

基于此，有必要针对传统Flash雷达系统中发射功率大、测量精度低以及抗干扰能力差的问题，提供一种激光雷达系统。

本发明提供了一种激光雷达系统，包括：

发射模块，产生啁啾调幅连续波的出射激光信号，并出射；

发发射光学系统，对所述出射激光信号进行分束处理，使得分束处理的所述出射激光信号均匀照亮整个探测区域；

探测模块，接收所述发射模块发送的啁啾调幅连续波的所述出射激光信号中的载波信号，同时接收反射激光信号，将所述反射激光信号转化为反射电信号，并将所述反射电信号和所述载波信号混频后获得差频信号，其中所述反射激光信号为所述出射激光信号被探测区域内的物体反射产生的激光信号；以及

信号处理模块，接收所述差频信号，并根据所述差频信号计算出所述探测区域内的物体的绝对距离和速度。

在其中一个实施例中，所述发射模块包括：