[发明专利]基于光同步的高维探测方法

说明书

本发明涉及激光雷达技术领域，公开了一种基于光同步的高维探测方法，包括：S1：将一束或者多束出射激光通过光束偏折器偏折以形成两维空间扫描光束；S2：将所述两维空间扫描光束分为探测光束和成像光束，并使探测光束扫描目标物体，成像光束扫描感光器件；S3：实时探测从所述目标物体反射回来的来自探测光束的光强，并执行以下步骤S4和S5至少之一；S4：根据S3中探测到的光强实时调制所述成像光束的强度；S5：按测距方式的预编码调制扫描目标物体的探测光束的光强，根据S3中探测到的光强实时地调制成像光束的强度。本发明的方法探测速度快、探测距离较长、分辨率高、实时性好，而且光路结构简单，成本低。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种基于光同步的高维探测方法。

背景技术

激光雷达Lidar(Light Detection and Ranging)是基于现代激光技术发展起来的一种主动成像方法。其基本原理是用一束激光扫描待测物体，然后用光电探测器接收从待测物体上反射回来的回波，通过分析回波和发射激光的特性并进行计算，从而获取待测物体距离、方位和灰度信息，因此其同时具有测距和成像的功能，被称为激光雷达。激光雷达相比其他的测距方式(包括传统微波雷达、毫米波雷达等)具有测距精度高、空间分辨率精细以及探测跨度大等优势，因此成为了越来越重要的主动遥感设备。随着高灵敏度的信号探测技术、激光技术和高速数据采集处理系统的发展和应用，激光雷达进入了快速发展的阶段。近年来，激光雷达在各个领域的应用愈来愈多，同时应用范围也越来越广，特别是在汽车和无人机领域具有巨大的潜在应用。

从主动光的投射方式上，激光雷达分为泛光型和扫描型。泛光型(Flash LiDAR)采用面阵光照明目标，具有较好的稳定性和较低的成本，但主要问题在于探测距离较近。在远距离探测上，应用较为广泛的是扫描式激光雷达，为了提高成像速度，通常需要多束激光同时扫描物体，利用微型传感器阵列采集从不同方向反射回来的激光。但是这种多线结构使得成本急剧攀升；另一方面，由于微型传感器阵列每个阵元只接收一个较窄视场角的回光，收光效率低，导致了可探测距离缩短。传统的单线束激光雷达需要实时的精确的获知扫描的角度，因此限制了其扫描速度，导致其成像速度较慢；同时，传统的单线束雷达还存在扫描视角非常小，分辨率低等缺点。因此，传统的单线激光雷达难于应用到需要高速探测的场景，比如：自动驾驶。此外，现有的激光雷达都需要对采集下来的数据先进行计算才能得到目标物体的信息，实时性较差，比如传统的单线束或多线束雷达采集到数据后，要计算每个数据点对应的扫描角度，再合成图像。因此，现有的激光雷达在探测速度、探测距离、分辨率、实时性以及成本上存在鱼与熊掌不可兼得的困境。目前尚未有一款产品能在中远距离(几米至几百米)上实现实时高分辨率(超过128线)的探测。

发明内容

本发明提出一种基于光同步的高维探测方法，解决现有技术中无法在中远距离上实现实时高分辨率探测的问题。

本发明的一种基于光同步的高维探测方法，包括：

S1：将一束或者多束出射激光通过光束偏折器偏折以形成两维空间扫描光束；

S2：将所述两维空间扫描光束分为探测光束和成像光束，并使探测光束扫描目标物体，成像光束扫描感光器件；

S3：实时探测从所述目标物体反射回来的来自探测光束的光强，并执行以下步骤S4和S5至少之一；

S4：根据S3中探测到的光强实时调制所述成像光束的强度，在调制后的成像光束同步扫描感光器件时形成所述目标物体上各点的灰度信息；

S5：按测距方式的预编码调制扫描目标物体的探测光束的光强，根据S3中探测到的光强实时地调制成像光束的强度，在调制后的成像光束同步扫描感光器件时形成所述目标物体上各点的距离信息。