[发明专利]一种调频连续波激光雷达测速测距装置及方法

说明书

本发明公开了一种调频连续波激光雷达测速测距装置及方法，测速测距装置包括：单频种子激光器；调制扫频模块，位于单频种子激光器的出射方向上；激光分束器，用于将扫频激光成两束；声光移频模块，用于对第一束扫频激光进行移频后照射目标，或者用于对第二束扫频激光进行移频；激光合束器，用于将第二束扫频激光和经过目标反射的回波激光进行合束；数据采集分析模块，用于采集合束的激光以输出目标的速度和/或距离。由于采用调制扫频模块将激光调制成三角波式的扫频激光，再通过声光移频模块对第一束扫频激光或第二束扫频激光进行移频，那么不会存在因测速目标多普勒频移大于目标距离引起的频率混叠的问题，则测速和测距的准确性更高。

技术领域

本发明涉及雷达测速测距技术领域，尤其涉及的是一种调频连续波激光雷达测速测距装置及方法。

背景技术

随着自动驾驶时代的到来，具备远距离、高精度的激光雷达成为目前的研究热点。调频连续波(FMCW，Frequency Modulated Continuous Wave)和飞行时间(TOF，Time OfFlight)是目前激光雷达中主流的两种技术，其中FMCW技术由于具有高测距分辨率及实时测速的功能，被普遍认为是车载激光雷达最终方案。

FMCW技术主要的工作原理是：采用外调制或内调制的方式产生扫频光源，其中瞬时的激光具有较窄的线宽，扫频方式为三角波；通过激光功率放大器将弱扫频激光进行功率放大，而后该扫频激光进行分束，其中一束作为本振激光，另为一束作为探测激光。探测激光经过环形器和扩束器后入射至空气中并照射到目标上，目标反射的激光回波信号经过扩束器和环形器后，进入到一个合束器并与本振激光进行光学混频，最后通过光电平衡探测器探测拍频信号，提取目标的距离和速度信息。其中，静止的目标仅在拍频信号中引入一个与距离延时相关的频移，而移动的目标则在拍频信号上叠加多普勒频移，表现为在三角波的上下扫频时产生两个频率。这两个频率是在距离延时的频移的基础上加和减去多普勒频移，因此当多普勒频移大于距离延时频移时，就会出现频率混叠现象，导致速度和距离的误判。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种调频连续波激光雷达测速测距装置及方法，旨在解决现有技术中多普勒频移的频率混叠导致测速测距不准的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种调频连续波激光雷达测速测距装置，其中，包括：

单频种子激光器；

调制扫频模块，位于所述单频种子激光器的出射方向上；

激光分束器，位于所述调制扫频模块的出射方向上，并用于将扫频激光成两束；

声光移频模块，位于第一束扫频激光的出射方向上并用于对所述第一束扫频激光进行移频后照射目标，或者位于第二束扫频激光的出射方向上并用于对所述第二束扫频激光进行移频；

激光合束器，用于将第二束扫频激光和经过目标反射的回波激光进行合束；

数据采集分析模块，用于采集合束的激光以输出目标的速度和/或距离；

其中，所述调制扫频模块将所述单频种子激光器发射的激光调制扫频成三角波式的扫频激光；

所述目标相对于所述单频种子激光器处于移动状态。

所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其中，所述调制扫频模块包括：

载波抑制型单边带调制器，位于所述单频种子激光器的出射方向上；

扫频源，与所述载波抑制型单边带调制器连接。

所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其中，所述载波抑制型单边带调制器为铌酸锂调制器或硅光调制器中的一种；