一种基于外差检测的激光雷达系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114814856A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210317187.2(22)申请日2022.03.28(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号(72)发明人王兴军陈睿轩舒浩文沈碧涛常林(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002专利代理师周治宇(51)Int.Cl.G01S17/02(2020.01)G01S17/08(2006.01)G01S17/58(2006.01)G01S7/484(2006.01)G01S7/4911(2020.01)权利要求书4页说明书16页附图3页(54)发明名称一种基于外差检测的激光雷达系统(57)摘要本发明提供一种基于外差检测的激光雷达系统，包括：并行混沌信号发射模块，用于发射并行混沌探测光信号和并行混沌探测光信号对应的本振光信号；空间光收发模块，用于发射并行混沌探测光信号至探测区域中，同时接收来自探测区域中的目标物体反射的回返光信号；探测处理模块，用于对回返光信号、并行混沌探测光信号和本振光信号进行光外差检测，确定探测差频电信号和本振参考差频电信号；数字信号处理模块，用于对探测差频电信号和本振参考差频电信号进行相关性检测，确定目标物体的探测信息。本发明的激光雷达系统极大地提高了抗干扰能力，能实现宽视场范围的并行高分辨率快速探测以及人眼安全功率下的远距离探测。CN114814856ACN114814856A权利要求书1/4页1.一种基于外差检测的激光雷达系统，其特征在于，包括：并行混沌信号发射模块，用于发射并行混沌探测光信号和所述并行混沌探测光信号对应的本振光信号；空间光收发模块，用于发射所述并行混沌探测光信号至探测区域中，同时接收来自所述探测区域中的目标物体反射的回返光信号；探测处理模块，用于接收所述回返光信号、所述并行混沌探测光信号和所述本振光信号，并对所述回返光信号、所述并行混沌探测光信号和所述本振光信号进行光外差检测，确定探测差频电信号和本振参考差频电信号；数字信号处理模块，用于对所述探测差频电信号和所述本振参考差频电信号进行相关性检测，确定所述目标物体的探测信息。2.根据权利要求1所述的基于外差检测的激光雷达系统，其特征在于，还包括：第一光分束器，用于接收所述并行混沌探测光信号，将所述并行混沌探测光信号分为第一并行混沌探测光信号和第二并行混沌探测光信号；第二光分束器，用于接收所述并行混沌探测光信号对应的本振光信号，将所述本振光信号分为第一本振光信号和第二本振光信号；光放大器，用于对所述第一并行混沌探测光信号进行信号放大，得到放大后的并行混沌探测光信号；光环路器，用于将所述放大后的并行混沌探测光信号传输至所述空间光收发模块，同时接收所述空间光发射模块反馈的回返光信号；第一探测处理模块，用于接收所述回返光信号和所述第一本振光信号，对所述回返光信号和所述第一本振光信号进行光外差检测，确定所述探测差频电信号；第二探测处理模块，用于接收所述第二并行混沌探测光信号和所述第二本振光信号，对所述第二并行混沌探测光信号和所述第二本振光信号进行光外差检测，确定所述本振参考差频电信号；所述探测处理模块包括所述第一探测处理模块和所述第二探测处理模块。3.根据权利要求2所述的基于外差检测的激光雷达系统，其特征在于，所述第一探测处理模块，包括：第一光混频器，用于对所述回返光信号与所述第一本振光信号进行混频，生成第一混频信号；回返光探测处理子模块，用于接收所述第一混频信号，并基于所述第一混频信号进行解复用处理，得到所述第一混频信号的第一解复用信号，并将所述第一解复用信号进行光电转换，得到所述第一解复用信号对应的电信号；第一减法器，用于接收所述第一解复用信号对应的电信号，并对所述第一解复用信号对应的电信号进行降噪处理，得到所述探测差频电信号；所述第二探测处理模块，包括：第二光混频器，用于对所述第二并行混沌探测光信号和所述第二本振光信号进行混频，生成第二混频信号；参考光探测处理子模块，用于接收所述第二混频信号，对所述第二混频信号进行解复用处理，得到所述第二混频信号的第二解复用信号，并将所述第二解复用信号进行光电转2CN114814856A权利要求书2/4页换，得到所述第二解复用信号对应的电信号；第二减法器，用于接收所述第二解复用信号对应的电信号，并对所述第二解复用信号对应的电信号进行降噪处理，得到所述本振参考差频电信号。4.根据权利要求3所述的基于外差检测的激光雷达系统，其特征在于，所述回返光探测处理子模块，包括：第一解复用器，用于接收所述第一混频信号中的第一和频信号，对所述第一和频信号进行解复用处理，得到所述第一和频信号的解复用信号；第二解复用器，用于接收所述第一混频信号中的第一差频信