[发明专利]一种激光雷达及激光雷达的探测方法

说明书

一种激光雷达及激光雷达的探测方法，该激光雷达可应用于自动驾驶、网联车等领域，其中激光雷达包括：激光器用于发射N个激光束，并将N个激光束传输至N个第一分束模块。第一分束模块用于将接收到的激光束分为第一激光束和第二激光束。夹角调整模块用于接收N个第二激光束，并将N个第二激光束中任意相邻的两个第二回波信号之间的夹角调整为大于0度且不大于角分辨率。扫描模块用于接收N个第二激光束，并在不同探测角度下发射N个第二激光束。探测模块用于接收第一激光束和对应的回波信号，并进行混频处理得到拍频信号，根据拍频信号确定目标物体的关联信息。如此，可得到较多的关联信息，从而可提高形成图像的点云密度，从而提高图像的清晰度。

技术领域

本申请涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种激光雷达及激光雷达的探测方法。

背景技术

激光雷达(light detection and ranging，LiDAR)为发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达的工作原理是向目标物体(例如车辆、飞机或导弹)发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标物体反射回来的信号(回波信号)与发射信号进行比较和处理后，可获得目标物体的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而可对目标物体进行探测、跟踪和识别。

目前，常用的车载激光雷达包括基于脉冲飞行时间(time-of-flight，TOF)测距激光雷达和调频连续波(frequency modulated continuous waveform，FMCW)相干测距激光雷达。其中，由于FMCW激光雷达采用的是相干探测技术，外界环境的干扰光难以和本地参考光(local reference)相干混频产生拍频信号，因此FMCW雷达的抗干扰性能相对比较好。FMCW雷达发射的激光束为频率调制的连续激光，将激光束一分为二，其中一束作为本地参考光，另一束作为探测光向探测区域发射，探测光遇到探测区域的目标物体后，反射回波信号，探测器通过回波信号和本征参考光来计算物体的距离。

然而，FMCW激光雷达的测距分辨率为c/2B，c为光速，B为调制(扫频)带宽。为了达到厘米级别距离分辨率，则需要10GHz以上的调频带宽，对于车载FMCW激光雷达，频率调制到10GHz以上的带宽需要远大于微秒量级的调频时间(一般在亚毫秒以上的时间尺度)，这样，对一个目标点的扫描测距时间一般需要10^-4秒以上，即一秒只能扫描1万点左右，如果考虑帧频为24帧/秒，则每帧画面只有400个点左右，这样点云密度也较低，图像的清晰度也较低。

发明内容

本申请提供一种激光雷达及激光雷达的探测方法，用于增加一次扫描得到的目标物体的关联信息，从而可提高根据目标物体的关联信息确定出的点云密度，进而可提高图像的清晰度。

第一方面，本申请提供一种激光雷达，该激光雷达包括激光器、N个第一分束模块、夹角调整模块、N个探测模块、扫描模块和处理控制模块，N为大于1的整数。其中，激光器用于发射N个激光束，并将N个激光束传输至N个第一分束模块。针对N个第一分束模块中的每个第一分束模块，每个第一分束模块均用于将接收到的激光束分为第一激光束和第二激光束，得到N个第一激光束和N个第二激光束。夹角调整模块用于接收来自N个第一分束模块的N个第二激光束，并将N个第二激光束中任意相邻的两个第二激光束之间的夹角调整为大于0度且不大于激光雷达的角分辨率。扫描模块用于接收来自光束夹角调整模块的N个第二激光束，并在不同探测角度下分别向探测区域发射N个第二激光束。针对N个探测模块中的每个探测模块，每个探测模块用于接收来自对应的第一分束模块的第一激光束，以及接收对应的回波信号，并对接收到的第一激光束和回波信号进行混频，得到拍频信号，并根据拍频信号确定探测区域中的目标物体的关联信息，其中，所述对应的回波信号为来自对应的第一分束模块的所述第二激光束在所述探测区域内反射回来的信号。处理控制模块用于控制扫描模块处于不同探测角度。