[实用新型]一种激光雷达系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光雷达领域，特别涉及一种采用冗余测量的方式实现防干扰的激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是一种光电测量仪器，随着激光技术和电子学技术的发展有力推进了激光雷达技术的迅猛发展。凭借其能够精确、快速获取目标三维空间信息的优势，激光雷达已成功应用于智能交通、地形测绘、电力巡线，农业植被和文物保护等领域。近年来，随着自动驾驶汽车，无人机和智能机器人等新兴智能设备的兴起，激光雷达系统正日益显现其巨大的应用潜力。

但现有的激光雷达在正常工作的情况下，有相互干扰的问题。若多台激光雷达同时工作，扫描同一片区域时，激光雷达无法区分接收到的信号光是自己或是其他设备的信号光，产生错误的测距数据。在测绘领域这个问题可能仅仅是产生了一些测量错误点，但若在自动驾驶领域则可能会引发一起严重的交通事故。2015年，在欧洲的Black Hat Europe Security Conference中Jonathan Petit演示了，仅采用一只低成本的半导体激光器和光电管，就欺骗了无人驾驶汽车的激光雷达，使其产生了错误的测距数据，足以导致汽车的错操作，并得出了目前的传感器产品并未达到完全可依赖级别的结论。

目前，传感器厂家并未在生产的激光雷达产品中引入抗干扰的硬件设计，使用者需要在物体识别或者其他的软件处理层面将这些干扰信息过滤掉。这不仅加重了使用者的工作量，还可能由于复杂的环境信息或者过滤方法的不完善造成误处理。这在自动驾驶或无人机避障等应用领域，是绝对不能允许出现的。因此，增强激光雷达的抗干扰能力，获得可靠的原始数据，对于激光雷达的应用是非常重要和有价值的。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型目要解决的技术问题是激光雷达系统在进行激光发射和接收时，可能被干扰或者相互干扰导致测距数据错误。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型的提供了一种激光雷达系统，包括激光发射系统、激光接收系统和主控系统；

所述激光发射系统向探测物发射激光信号；

所述激光接收系统接收探测物漫反射回来的激光信号；

所述主控系统根据激光信号发射和接收的时刻差计算探测物的距离信息；

其中，所述激光信号包括特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号；

所述主控系统对所述特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号的特征属性进行比对校验。

其中，所述激光发射系统包括激光光源单元、合束单元和光学发射单元；

所述激光光源单元用于产生测距激光信号和至少一束冗余校验光信号；

所述合束单元用于将测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号合成一束信号探测光；

所述光学发射单元用于将所述信号探测光进行准直并向探测物发射。

其中，所述激光接收系统包括光学接收单元、分束单元和光电探测单元；

所述光学接收单元用于收集探测物漫反射回来的激光信号；

所述分束单元用于将光学接收单元收集的探测物漫反射回来的所有光信号互相分离；

所述光电探测单元用于将探测物漫反射回来的所有光信号转化为电信号。

其中，所述主控系统包括计时测距单元、校验单元和控制单元；

所述计时测距单元用于采集测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号的发射和接收时刻，并根据时间差分别计算出探测物的距离；

所述校验单元用于分析对比测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号之间的测距数据偏差和/或发射与接收时间延迟和/或脉宽，并对其进行比对校验；

所述控制单元用于向激光发射系统和激光接收系统提供控制指令。

其中，所述特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号中的特征属性为波长、发射时刻、光强、脉宽、偏振态和加载有调制信息中的一种或多种组合。

(三)有益效果

本实用新型所提供的激光雷达系统的有益效果是，通过向测距信号光中增加冗余的校验光信号，每次测距时，都需要对此次测量进行校验，确保此次测量获得的数据可靠性。冗余的校验光信号，不仅能作为测距信号光的参考信号，感知是否有干扰信号的存在。还能充当备用的测距信号光，提供测距信息。因此，本实用新型的激光雷达系统不仅能够判断出每次测量数据是否受到了干扰，还能够通过采用冗余校验光信号获得的冗余测距数据，保证测量数据的准确可靠性。

附图说明