[发明专利]FMCW激光雷达系统及FMCW扫频方法

说明书

本发明提供一种FMCW激光雷达系统及FMCW扫频方法，所述FMCW扫频方法包括：获取扫频光束；将所述扫频光束分束为发射光束和本振光束，所述发射光束和本振光束的频率调制波形完全相同；发射所述发射光束使得所述发射光束遇到障碍物后反射产生反射光束；以及检测所述本振光束和所述反射光束之间的拍频以测定所述障碍物的距离，其中，所述扫频光束在预设扫频测距周期内基于预设升频斜率执行n次升频以及基于预设降频斜率执行n次降频，n为正数且n≥2，所述扫频光束的扫频带宽与预设扫频总带宽满足以下关系：其中，为所述预设扫频总带宽，为所述扫频带宽。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种FMCW激光雷达系统及FMCW扫频方法。

背景技术

激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达现在广泛部署在包括自动车辆在内的不同的场景中。激光雷达可以在扫描场景时主动估计到环境特征的距离及速度，并生成指示环境场景的三维形状的点位置云。

发明内容

本发明一些实施例提供一种FMCW扫频方法，应用于激光雷达，其特征在于，所述FMCW扫频方法包括：

获取扫频光束；

将所述扫频光束分束为发射光束和本振光束，所述发射光束和本振光束的频率调制波形完全相同；

发射所述发射光束使得所述发射光束遇到障碍物后反射产生反射光束；以及

检测所述本振光束和所述反射光束之间的拍频以测定所述障碍物的距离，

其中，所述扫频光束在预设扫频测距周期内基于预设升频斜率执行n次升频以及基于预设降频斜率执行n次降频，n为正数且n≥2，所述扫频光束的扫频带宽与预设扫频总带宽满足以下关系：

其中，为所述预设扫频总带宽，为所述扫频带宽。

在一些实施例中，所述扫频光束在预设扫频测距周期内依次连续执行⌊n⌋次完整周期升频和⌊n⌋次完整周期降频，其中，⌊n⌋表示n向下取整。

在一些实施例中，所述扫频光束在预设扫频测距周期内连续交替执行⌊n⌋次完整周期升频和⌊n⌋次完整周期降频，其中，⌊n⌋表示n向下取整。

在一些实施例中，测定的所述障碍物的距离R满足以下关系：

其中，为预设扫频测距周期的二分之一， 为所述预设扫频总带宽， 为升频阶段的升频拍频， 为降频阶段的降频拍频，为光速。

在一些实施例中，测定的所述障碍物的速度v满足以下关系：

其中，为光速，为升频阶段的升频拍频，为降频阶段的降频拍频，为未调制光束的频率。

在一些实施例中，n满足以下关系：

其中，为预设扫频测距周期的二分之一，𝑅_𝑚𝑎𝑥为预设最大测量距离，为光速， 为预设最大测量距离对应的光束飞行时间。

本发明一些实施例提供一种FMCW激光雷达系统，包括：

激光光源，配置为产生扫频光束；

分光器，配置为将所述扫频光束分束为发射光束和本振光束，所述发射光束和本振光束的频率调制波形完全相同；

光发射器，配置为将所述发射光束射出，所述发射光束遇到障碍物后反射产生反射光束；

光接收器，配置为接收反射光束；

检测器，配置为检测所述本振光束和所述反射光束之间的拍频以测定所述障碍物的距离，