[发明专利]用于汽车的调频连续波激光雷达及其测距方法

说明书

本发明涉及一种激光雷达及其测距方法，测距方法包括以下步骤：激光器发出频率连续变化的激光及实时输出信号；第一耦合器将实时输出信号进行分路；第一相控阵将信号朝被测目标发射；被测目标反射信号至第二相控阵；第二耦合器接收回波信号及本振信号；获取回波信号的第一信号频率及本振信号的第二信号频率；基于第一方程计算、并得到被测目标和第一相控阵之间的间距。激光雷达提供测距的硬件基础。通过对激光形成的实时输出信号进行分路、发射、反射、获取及计算等一系列过程，最终得到被测目标和第一相控阵之间的距离，从而获得所需的距离，测距方法简单，激光频率稳定，发出功率小，不仅造价成本及使用成本低，而且测试结果可靠。

技术领域

本发明涉及调频连续波用于汽车的调频连续波激光雷达技术领域，特别是涉及一种用于汽车的调频连续波激光雷达及其测距方法。

背景技术

激光雷达指采用发射激光束的方式来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是：首先，向目标发射探测信号(激光束)；然后，将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，即可获得目标的有关信息，如目标的距离、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。

传统的激光雷达通过机械转动的方式带动出射的光学透镜系统进行角度变换，使雷达能够进行360°的扫描和一定的竖直平面的俯仰角变换。然而，这种激光雷达不仅需配备多组激光收发机，还需配备精密的光调校准系统及精密设计的微机械系统，从而使其造价高昂；同时，机械系统和光学系统的稳定性差，使用寿命较短。

发明内容

基于此，有必要提供一种用于汽车的调频连续波激光雷达及其测距方法。该用于汽车的调频连续波激光雷达的造价成本低，测距效果好，使用寿命长；该用于汽车的调频连续波激光雷达的测距方法提供前述用于汽车的调频连续波激光雷达的测距使用方式，解决如何获得测距结果的问题。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种用于汽车的调频连续波激光雷达的测距方法，包括以下步骤：

激光器发出频率连续变化的激光、并形成锯齿波，获取锯齿波的实时输出信号及锯齿波的斜率；

第一耦合器将实时输出信号进行分路、并形成第一路实时信号和第二路实时信号；

第一相控阵将第一路实时信号朝被测目标发射、并形成第一信号；

获取第一耦合器和第一相控阵之间的光纤距离；

被测目标反射第一信号至第二相控阵、并形成第二信号；

第二相控阵接收第二信号、并输出为回波信号；

第二耦合器接收回波信号；同时，第二耦合器接收当前的第二路实时信号、并得到本振信号；

获取回波信号的第一信号频率，获取本振信号的第二信号频率；

根据预设要求获取第一信号频率和第二信号频率之间的当前第一差频值；

基于第一方程进行计算、并得到被测目标和第一相控阵之间的间距；

其中，第一方程为：

R＝(Δf*c/(2*k))-(L/2)；

R为被测目标和第一相控阵之间的间距，Δf为第一信号频率和第二信号频率之间的当前第一差频值，c为光速值，k为锯齿波的斜率，L为第一耦合器和第一相控阵之间的光纤距离；

在根据预设要求获取第一信号频率和第二信号频率之间的当前第一差频值的步骤之后，还包括：

根据预设要求获取下一时刻的当前第一差频值、并得到当前第二差频值；

根据预设要求并基于第一差频值和第二差频值进行计算、并得到多普勒频移值；