[发明专利]基于激光发射器的激光雷达点云注入系统

说明书

本发明公开了一种基于激光发射器的激光雷达点云注入系统。包括光电传感器、延迟控制模块、信号发生器和激光发射器，光电传感器与延迟控制模块电连接，延迟控制模块与信号发生器电连接，信号发生器与激光发射器电连接；光电传感器接收目标激光雷达的工作信号，光电传感器向延迟控制模块发送脉冲触发信号，延迟控制模块对脉冲触发信号进行延迟后并向信号发生器发送，信号发生器接收到延迟后的脉冲触发信号后产生控制信号并向激光发射器发送，使得激光发射器产生激光脉冲信号并向目标激光雷达发射，实现目标激光雷达的点云注入。本发明可以在激光雷达中生成符合物理规律的任意形状、任意距离的点云。

技术领域

本发明属于激光雷达安全领域的激光雷达点云注入系统，具体涉及一种基于激光发射器的激光雷达点云注入系统。

背景技术

激光雷达是一种重要的主动遥感传感器，激光雷达收集探测目标表面大量密集的点的三维坐标、反射率等聚合数据用于生成三维点云图像，提供空间位置和深度信息，用于识别、分类和跟踪运动对象。激光雷达在自动驾驶、机器人、地形绘制等场景中均有大规模运用，模拟真实环境中的点云并在物理世界中生成点云是一个重要的问题。

激光雷达工作过程中首先向周围环境发射激光脉冲，激光脉冲被目标物体反射回来，并且回波被激光雷达接收，利用脉冲和回波的时间差可以得到飞行时间，利用飞行时间可以测得目标物体的距离，激光雷达每秒进行几十万次上述测距过程，形成周围环境的点云。

现有的激光雷达采用多线束、周期性的工作机制来达到高精度和稳定性。同时，由于多线激光雷达的多个激光发射器具有基本一致的输出脉冲能量及频率，探测距离和角分辨率(垂直/水平)也具有一致性，使得激光雷达的工作周期能够被预测。

真实的激光雷达的点云均通过光线捕捉技术生成，所以需要满足一个基本规律：点只能存在于激光雷达的激光线束上，且每个线束至多只能存在一个点。现有的为激光侦察告警试验及激光欺骗干扰试验均在模拟条件下进行，添加的点云往往是程序生成甚至不符合激光的直线传播物理规律的。从而无法最大限度地模拟真实环境的点云状态。目前激光点云注入方法最多只能注入10余个点，这对于模拟真实物体的点云(往往点的数量在几百个)是远远不够的。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题和需求，本发明提供一种低成本且能够生成符合物理规律的激光雷达点云注入系统。

本发明的技术方案如下：

本发明包括光电传感器、延迟控制模块、信号发生器和激光发射器，光电传感器与延迟控制模块电连接，延迟控制模块与信号发生器电连接，信号发生器与激光发射器电连接；光电传感器接收目标激光雷达的工作信号，光电传感器向延迟控制模块发送脉冲触发信号，延迟控制模块对脉冲触发信号进行延迟后并向信号发生器发送，信号发生器接收到延迟后的脉冲触发信号后产生控制信号并向激光发射器发送，使得激光发射器产生激光脉冲信号并向目标激光雷达发射，实现目标激光雷达的点云注入。

所述激光脉冲信号与目标激光雷达的工作周期对齐。

所述激光脉冲信号与目标激光雷达的工作周期对齐是通过延迟控制模块进行控制实现的，具体公式如下：

t_delay＝t_align-ToF₁-ToF₂-t_device

其中，t_delay为延迟控制模块中设置的延迟时间，t_align表示目标激光雷达的参考线束发出工作信号到收到对应的激光脉冲信号的时间，ToF₁代表激光雷达工作信号从目标激光雷达到光电传感器的飞行时间；ToF₂代表激光脉冲信号从激光发射器到目标激光雷达的飞行时间；t_device代表点云注入系统的固有延迟。