一种激光雷达探测系统及其探测方法与流程

专利2025-05-14  2


本发明涉及雷达探测,具体涉及一种激光雷达探测系统及其探测方法。


背景技术:

1、激光雷达是一种工作于近红外波段的雷达系统,初见于遥感探测领域。近年随着汽车自动驾驶技术的发展,激光雷达作为一种高精度的探测手段,在车载领域逐减发展开来。激光雷达工作时,像探测目标发射经调制的激光束,待测目标被激光束照射后会产生些许反射光,该反射光经由激光雷达探测器接收后会转换为电信号输入处理电路。

2、随着激光雷达产品的应用越来越广,如应用在agv、物流用无人机器人、汽车等领域,对激光雷达产品的探测精确度就提出了更高的要求。因此激光雷达产品的探测精确度还有待提高。


技术实现思路

1、本发明提供的一种激光雷达探测系统及其探测方法,有效解决了现有激光雷达探测系统探测维度单一,识别精确度低的问题。

2、根据第一方面,一种实施例中提供一种激光雷达探测系统,包括光源、分光元件、扫描元件、分束元件、第一探测元件、第二探测元件以及控制元件;

3、所述光源用于发出线偏振态的激光束;

4、所述分光元件设置于所述激光束的光路上,所述分光元件用于将所述激光束分为透射光束和反射光束;所述透射光束所在光路为透射光路,所述反射光束所在光路为反射光路;

5、所述扫描元件设置于所述透射光路和/或所述反射光路上;所述扫描元件用于将所述透射光束和/或所述反射光束偏折至所述目标探测面的不同区域;所述扫描元件还用于将所述目标探测面反射的回波光束引导至所述分光元件;

6、所述分光元件还用于将所述透射光路的回波光束反射至所述分束元件;和/或,所述分光元件还用于将所述反射光路的回波光束透射至所述分束元件;

7、所述分束元件用于根据偏振态将所述回波光束分割为具有第一偏振态的第一回波光束和具有第二偏振态的第二回波光束;所述第一回波光束和所述第二回波光束之一的偏振态与所述激光束的偏振态一致;

8、所述第一探测元件用于接收所述第一回波光束,并根据所述第一回波光束产生第一探测数据;

9、所述第二探测元件用于接收所述第二回波光束,并根据所述第二回波光束产生第二探测数据;

10、所述控制元件电连接所述第一探测元件以及所述第二探测元件,所述控制元件用于判断由所述第一探测数据和所述第二探测数据形成的探测信号值与光源预设值的差异,并根据所述差异生成对目标探测面的探测结果。

11、在一种能够实现的实施方式中,所述光源和所述分光元件之间的光路上设置有第一光路整形元件,所述第一光路整形元件用于对所述激光束进行准直。

12、在一种能够实现的实施方式中,所述分光元件和所述分束元件之间的光路上设置有第二光路整形元件,所述第二光路整形元件用于对经所述分光元件反射或透射的回波光束进行聚焦。

13、在一种能够实现的实施方式中,所述分束元件出射的所述第一回波光束和所述第二回波光束之间相互平行或者相互垂直。

14、在一种能够实现的实施方式中,所述系统还包括第一偏振元件以及第二偏振元件;

15、所述第一偏振元件设置于所述光源和所述分光元件之间的光路上,所述第一偏振元件用于透过主偏振方向的激光束;所述主偏振方向为所述光源发出的激光束的偏振方向;

16、所述第二偏振元件设置于所述分光元件和所述扫描元件之间的光路上,所述第二偏振元件用于将所述分光元件透射或反射的所述主偏振方向的激光束转换为圆偏振的激光束,还用于将圆偏振的回波光束转换为线偏振态的回波光束。

17、在一种能够实现的实施方式中,所述第一偏振元件包括偏振片或偏振分束立方,所述第二偏振元件包括1/4波片。

18、在一种能够实现的实施方式中,所述系统还包括第三偏振元件、第四偏振元件以及第五偏振元件;

19、所述第三偏振元件和所述第四偏振元件依次设置在所述光源和所述分光元件之间的光路上,所述第三偏振元件用于透过主偏振方向的激光束;所述第四偏振元件用于将所述主偏振方向的激光束转换为圆偏振态的激光束;所述主偏振方向为所述光源发出的激光束的偏振方向;

20、所述第五偏振元件设置于所述第二光路整形元件和所述分束元件之间的光路上,所述第五偏振元件用于将圆偏振的回波光束转换为线偏振态的回波光束。

21、在一种能够实现的实施方式中,所述第三偏振元件包括偏振片或偏振分束立方,所述第四偏振元件和第五偏振元件均包括1/4波片。

22、在一种能够实现的实施方式中,所述光源预设值为光源预设偏振消光比;所述控制元件用于判断由所述第一探测数据和所述第二探测数据形成的探测信号值与光源预设值的差异,并根据所述差异生成对目标探测面的探测结果,包括:

23、根据所述第一探测数据和所述第二探测数据得到光源实际偏振消光比;

24、将所述光源实际偏振消光比与所述光源预设偏振消光比进行比较;

25、若所述光源实际偏振消光比与所述光源预设偏振消光比的差值小于预设阈值,则根据接收的与主偏振方向一致的回波光束的探测器所输出的探测数据输出最终的距离信息;所述主偏振方向为所述光源发出的激光束的偏振方向。

26、在一种能够实现的实施方式中,所述第一探测元件接收到的第一回波光束为与主偏振方向一致的回波光束时,则所述第二探测元件接收到的第二回波光束为噪点回波光束;或者,

27、所述第二探测元件接收到的第二回波光束为与主偏振方向一致的回波光束时,则所述第一探测元件接收到的第一回波光束为噪点回波光束。

28、在一种能够实现的实施方式中,所述控制元件还用于:

29、当所述光源实际偏振消光比与所述光源预设偏振消光比的差值大于预设阈值,则分别根据所述第一探测数据和所述第二探测数据输出第一距离信息和第二距离信息;

30、将所述光源实际偏振消光比与预设光源偏振信息清单表进行对比,确定所述目标探测面的类型;

31、根据所述目标探测面的类型选取所述第一距离信息和所述第二距离信息中的一个作为最终的距离信息。

32、在一种能够实现的实施方式中,所述预设光源偏振信息清单表包括多组探测面的类型与选取规则的对应关系;所述根据所述目标探测面的类型选取所述第一距离信息和所述第二距离信息中的一个作为最终的距离信息,包括:

33、根据所述目标探测面的类型在所述预设光源偏振信息清单表里匹配出所述目标探测面的类型对应的选取规则;

34、根据匹配到的选取规则选取所述第一距离信息和所述第二距离信息中的一个作为最终的距离信息;所述选取规则分为选取较近的距离信息和选取较远的距离信息两种。

35、根据第二方面,一种实施例中提供一种激光雷达探测方法,包括:

36、控制光源发出线偏振态的激光束;

37、控制扫描元件将由分光元件分束的透射光束和/或反射光束偏折至目标探测面的不同区域;并控制所述扫描元件将所述目标探测面反射的回波光束引导至所述分光元件;所述分光元件设置在所述激光束的光路上,用于将所述激光束分为透射光束和反射光束;所述透射光束所在光路为透射光路,所述反射光束所在光路为反射光路;所述分光元件还用于将所述透射光路的回波光束反射至所述分束元件;和/或,所述分光元件还用于将所述反射光路的回波光束透射至所述分束元件;所述分束元件用于根据偏振态将所述回波光束分割为具有第一偏振态的第一回波光束和具有第二偏振态的第二回波光束;所述第一回波光束和所述第二回波光束之一的偏振态与所述激光束的偏振态一致;

38、获取第一探测元件因接收所述第一回波光束而生成的第一探测数据,以及获取第二探测元件因接收所述第二回波光束而生成的第二探测数据;

39、判断由所述第一探测数据和所述第二探测数据形成的探测信号值与光源预设值的差异,并根据所述差异生成对目标探测面的探测结果。

40、根据上述实施例的一种激光雷达探测系统/激光雷达探测方法,首先,通过控制元件控制光源发出线偏振态的激光束后,经分光元件分为透射光束和反射光束,具体的,扫描元件将透射光束或者反射光束偏折至目标探测面上,然后目标探测面会产生回波光束,该回波光束通过扫描元件引导至分光元件,此时,分光元件将该回波光束反射或者透射至分束元件;之后,分束元件根据偏振态将回波光束分割为不同偏振态的第一回波光束和第二回波光束,其中,第一回波光束被第一探测元件接收后产生第一探测数据,第二回波光束被第二探测元件接收后产生第二探测数据,最后,控制元件通过判断由第一探测数据和第二探测数据形成的探测信号值与光源预设值的差异,根据差异生成对目标探测面的探测结果。采用本技术的上述方案,通过对不同偏振态数据进行对比以获取不同类型障碍物检测识别,能够增加对目标探测面的探测维度,并提高了探测的精确度。


技术特征:

1.一种激光雷达探测系统,其特征在于,包括光源、分光元件、扫描元件、分束元件、第一探测元件、第二探测元件以及控制元件;

2.如权利要求1所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述光源和所述分光元件之间的光路上设置有第一光路整形元件,所述第一光路整形元件用于对所述激光束进行准直。

3.如权利要求1或2所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述分光元件和所述分束元件之间的光路上设置有第二光路整形元件,所述第二光路整形元件用于对经所述分光元件反射或透射的回波光束进行聚焦。

4.如权利要求1所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述分束元件出射的所述第一回波光束和所述第二回波光束之间相互平行或者相互垂直。

5.如权利要求3所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述系统还包括第一偏振元件以及第二偏振元件;

6.如权利要求5所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述第一偏振元件包括偏振片或偏振分束立方,所述第二偏振元件包括1/4波片。

7.如权利要求3所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述系统还包括第三偏振元件、第四偏振元件以及第五偏振元件;

8.如权利要求7所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述第三偏振元件包括偏振片或偏振分束立方,所述第四偏振元件和第五偏振元件均包括1/4波片。

9.如权利要求1所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述光源预设值为光源预设偏振消光比;所述控制元件用于判断由所述第一探测数据和所述第二探测数据形成的探测信号值与光源预设值的差异,并根据所述差异生成对目标探测面的探测结果,包括:

10.如权利要求9所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述第一探测元件接收到的第一回波光束为与主偏振方向一致的回波光束时,则所述第二探测元件接收到的第二回波光束为噪点回波光束;或者,

11.如权利要求9所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述控制元件还用于:

12.如权利要求11所述的激光雷达探测系统,其特征在于,所述预设光源偏振信息清单表包括多组探测面的类型与选取规则的对应关系;所述根据所述目标探测面的类型选取所述第一距离信息和所述第二距离信息中的一个作为最终的距离信息,包括:

13.一种激光雷达探测方法,其特征在于,所述方法包括:


技术总结
本发明涉及雷达探测技术领域,具体涉及一种激光雷达探测系统及其探测方法。本申请中,首先,光源发出线偏振的激光束后,经分光元件透射或反射至扫描元件,使激光束偏折至目标探测面上,然后目标探测面会产生回波光束,回波光束通过扫描元件引导至分光元件,此时,分光元件将该回波光束反射至分束元件,并根据偏振态将该回波光束分割为第一回波光束和第二回波光束,分别被第一探测元件和第二探测元件接收后产生第一探测数据和第二探测数据,最后,控制元件根据该探测数据生成对目标探测面的探测结果。采用本申请的方案,通过对不同偏振态数据进行对比以获取不同类型障碍物检测识别,增加了对目标探测面的探测维度,并提高了探测精确度。

技术研发人员:刘锐,孟君威
受保护的技术使用者:浙江老鹰半导体技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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