CN110716188A - 抑制前导信号的同轴激光雷达及抑制前导信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例中公开了一种抑制前导信号的同轴激光雷达及抑制前导信号的方法，该同轴激光雷达包括：吸光板，设置于所述同轴激光雷达外壳的内壁，用于吸收第一干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元反射的出射激光。吸光板可以吸收掉第一干扰光，使得干扰光不能进入同轴激光雷达的接收端光路，由于第一干扰光是产生前导信号的重要原因，因此本发明实施例能够抑制前导信号，提高同轴激光雷达的分辨率和精度。

Description

抑制前导信号的同轴激光雷达及抑制前导信号的方法

技术领域

本发明涉及检测领域，特别涉及一种抑制前导信号的同轴激光雷达及抑制前导信号的方法。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

激光雷达按照出射光轴和接收光轴的相对位置可以分为非同轴激光雷达及同轴激光雷达，同轴激光雷达通常包括一个分光单元，其原理如图1所示，分光单元包括有三个光口和至少一个光学面140，可以使第一光口110进入的出射激光从第二光口120射出，使从第二光口120进入的反射激光从第三光口130射出。该分光单元可以是分光棱镜，偏振分光棱镜以及具有相同或相似功能的器件；光学面140可以是胶层、镀膜等。

如图1所示，分光单元可以使从第一光口110进入的出射激光190从第二光口120射出，由于光学面140无法达到100％的透射或反射，所以在同一时间，也会使一部分出射激光在光学面140上发生反射，如图1中虚线150所示。为了保证激光雷达的稳定性和精确度等，激光雷达都是固定在外壳内部的，图1中的光线150会被外壳100反射，如图中的151。实际上150和151在光学上是重合的，传播方向相反，只是为了便于说明，图1中150和151之间有一定的空隙。

与此同时，分光单元和空气之间的折射率不同，所以在分光单元和空气交界处，光线150在如图1所示的界面141会发生反射，如152所示；出射激光190在第二光口120处的交界面会发生反射，如191所示；此外，出射激光190在后续的光学器件，例如四分之一波片160与空气的交界处，也会使出射激光发生反射，如192所示。实际中，152和150在光学上是重合的，传播方向相反；191和190，192和190在光学上是重合的，传播方向相反；只是为了便于说明，图1中他们之间有一定的空隙。

上述界面发生的反射，导致发射端的出射激光能够直接进入到接收端被接收器接收到，从而导致激光雷达接收到的反射信号中会显示近处有一个固定回波信号，该固定回波信号称之为前导信号。

前导信号的存在会影响激光雷达的准确度和精确度，而现有技术中尚没有可以抑制前导信号的激光雷达和抑制前导信号的方法。

发明内容

本发明实施例中提供了一种抑制前导信号的同轴激光雷达及抑制前导信号的方法，能抑制同轴激光雷达中的前导信号，提高同轴激光雷达的分辨率和精度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一方面，公开了一种抑制前导信号的同轴激光雷达，所述同轴激光雷达包括：

吸光板，设置于所述同轴激光雷达外壳的内壁，用于吸收干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元对出射激光的反射光。

可选的，所述吸光板为异形吸光板，所述异形吸光板的内壁用于吸收所述干扰光；

所述异形吸光板为平板吸光板，或U型吸光板，或V型吸光板，或梯形吸光板。

可选的，所述异形吸光板的内壁还用于将所述干扰光多次反射以避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路。

可选的，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜或偏振分光平片，则所述同轴激光雷达还包括：

四分之一波片，所述四分之一波片的入射角不为零度，用于避免所述第二干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路；

所述第二干扰光为所述四分之一波片对出射激光的反射光。

可选的，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜、偏振分光平片或分光棱镜中的一种，则所述分光单元的外表面为非平面结构，用于避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路。

第二方面，提供了一种抑制前导信号的方法，应用于同轴激光雷达，所述方法包括：

吸光板于吸收干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元对出射激光的反射光，所述吸光板设置于所述同轴激光雷达外壳的内壁。

可选的，所述吸光板为异形吸光板，所述异形吸光板的内壁用于吸收所述干扰光；

所述异形吸光板为平板吸光板，或U型吸光板，或V型吸光板，或梯形吸光板。

可选的，所述方法还包括：

所述异形吸光板的内壁将所述干扰光多次反射以避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路。

可选的，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜或偏振分光平片，则所述方法还包括：

采用四分之一波片，避免所述第二干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路；

其中，所述四分之一波片的入射角不为零度，所述第二干扰光为所述四分之一波片对出射激光的反射光。

可选的，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜、偏振分光平片或分光棱镜中的一种，则所述方法还包括：

采用所述分光单元，避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路；

其中，所述分光单元的外表面为非平面结构。

本发明的实施例中公开了一种抑制前导信号的同轴激光雷达，该同轴激光雷达包括：吸光板，设置于所述同轴激光雷达外壳的内壁，用于吸收第一干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元反射的出射激光。吸光板可以吸收掉第一干扰光，使得干扰光不能进入同轴激光雷达的接收端光路，由于第一干扰光是产生前导信号的重要原因，因此本发明实施例能够抑制前导信号，提高同轴激光雷达的分辨率和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为前导信号产生的原理图；

图2所示为同轴激光雷达的原理图；

图3所示为本发明实施例的激光雷达的结构示意图；

图4所示为本发明实施例的同轴激光雷达的示意图；

图5所示为本发明实施例的分光单元示意图；

图6所示为本发明实施例的分光单元的示意图。

具体实施方式

本发明如下实施例提供了一种抑制前导信号的同轴激光雷达及抑制前导信号的方法，能抑制同轴激光雷达中的前导信号，提高同轴激光雷达的分辨率和精度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先简要说明现有同轴激光雷达的原理，如图2所示，同轴激光雷达包括发射器210、发射端准直单元220、分光单元230、振镜250、接收端聚焦单元260以及接收器270。

其中，发射器210发射的出射激光经发射端准直单元220准直后，从分光单元230的第一光口231进入，透射后从分光电源230的第二光口232射出，被振镜250改变方向后用于探测。

被测物体反射后的出射激光成为反射激光，反射激光由振镜250改变方向后，被接收端聚焦单元260聚焦，由接收器270接收。

本发明实施例中，分光单元230可以是分光棱镜，或偏振分光棱镜，或偏振分光平片。

本发明实施例中，若分光单元230是偏振分光棱镜或偏振分光片，则同轴激光雷达还包括四分之一波片240。此时，在同轴激光雷达的发射端，发射器210发射的出射激光为圆偏振光，包含S光和P光。出射激光经发射端准直单元220之后，从偏振分光棱镜230的第一光口231进入，其中的P光从偏振分光棱镜230的第二光口232射出，通过四分之一波片240后变为圆偏振光。在同轴激光雷达的接收端，反射激光也为圆偏振光，经四分之一波片240从圆偏振光变为S偏振光，从偏振分光棱镜230的第二光口232进入，被胶层反射，从偏振分光棱镜230的第三光口233射出。

分光棱镜的透射效率和反射效率较低，采用偏振分光棱镜，对出射激光的透射效率可以达到90％以上，因此对比分光棱镜，偏振分光棱镜的效率会更高。

偏振分光平片的原理与偏振风光棱镜相同，只是偏振分光平片是一个薄片，因此体积更小，重量也更轻，成本也相应有所降低。

若同轴激光雷达采用偏振分光棱镜或偏振分光平片，则需要配合四分之一波片(quarter-wave plate)使用。

同轴激光雷达四分之一波片是一定厚度的双折射单晶薄片，当光法向入射透过时，寻常光(o光)和非常光(e光)之间的位相差等于π/2或其奇数倍，这样的晶片称为四分之一波片或1/4波片。当线偏振光垂直入射1/4波片,并且光的偏振和云母的光轴面(垂直自然裂开面)成θ角，出射后成椭圆偏振光。特别当θ＝45°时，出射光为圆偏振光。四分之一波片的快轴和慢轴，与晶体的类型有关。负晶体的Ve>Vo，玻片光轴方向平行于玻片平面，负晶体做的四分之一玻片的光轴方向就是快轴方向。正晶体快轴方向垂直于光轴方向位于玻片平面内。

图3所示为本发明实施例的同轴激光雷达的结构示意图，本发明实施例的同轴激光雷达包括发射器、发射端准直单元、分光单元、振镜、接收端聚焦单元以及接收器。图3仅示出了的同轴激光雷达的分光单元230。

如图3所示，所述同轴激光雷达包括：

吸光板310，设置于所述同轴激光雷达外壳100的内壁，用于吸收第一干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元230反射的出射激光。

参考图1、3所示，图2中的第一干扰光300即图1中光学面140反射的出射激光，第一干扰光300会被同轴激光雷达的外壳反射。

本发明实施例中，由于设置了吸光板，可以吸收分光单元230反射的出射激光，使得该出射激光不会进入同轴激光雷达的接收端光路，极大的抑制了同轴激光雷达的前导信号，从而提高同轴激光雷达的分辨率和精度。

本发明实施例中，吸光板可以是图3所示的平面吸光板，还可以为异形吸光板，所述异形吸光板的内壁用于吸收所述第一干扰光；

所述异形吸光板为平板吸光板，或U型吸光板，或V型吸光板，或梯形吸光板。

本发明实施例中，所述异形吸光板的内壁还用于将所述第一干扰光多次反射以避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路。

图4所示为本发明实施例的同轴激光雷达的示意图，图4与图1至图3中标号相同的器件具有相同或相似的功能，在此不再赘述。图4所示的吸光板为V型吸光板410。

如图4所示，被光学面140反射的出射激光，即第一干扰光300大部分被V型吸光板吸收，有一小部分无法吸收的第一干扰光被多次反射后远离接收端光路，避免了第一干扰光300进入进入同轴激光雷达的接收端光路，可以削弱前导信号的强度。

本发明的实施例中，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜或偏振分光平片，则所述同轴激光雷达还包括：

四分之一波片，此时所述四分之一波片的入射角不为零度。

参考图3、图4所示，图3和图4中所示的四分之一波片160倾斜放置，使得其入射角不为零度。

如图3、图4所示放置的四分之一波片160的边缘部分仍然会反射出射激光，如图3、图4中的虚线161，但是由于四分之一波片160的入射角不为零度，出射激光161即使被反射后也不会原路返回，即可以将干扰光反射出接收光路，避免干扰光进入同轴激光雷达的接收端光路，可以进一步削弱了前导信号的强度。

本发明实施例中，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜、偏振分光平片或分光棱镜中的一种，则所述分光单元的外表面为非平面结构。

图5所示为本发明实施例的分光单元230示意图，图5所示的外表面为弧形表面，第一干扰光300折射出分光单元230，即使被外壳100反射，反射光也不会进入同轴激光雷达的接收端，可以再次削弱了前导信号的强度。

图6所示为本发明实施例的分光单元的示意图，图6仅所示了部分结构，本发明实施例的分光单元的结构不限于图5、图6所示。

本发明实施例的同轴激光雷达能抑制前导信号，提高同轴激光雷达的精确度和分辨率。

和上述抑制前导信号的同轴激光雷达相对应，本发明实施例提供了一种抑制前导信号的方法，应用于同轴激光雷达，所述方法包括：

吸光板于吸收干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元对出射激光的反射光，所述吸光板设置于所述同轴激光雷达外壳的内壁。

可选的，所述吸光板为异形吸光板，所述异形吸光板的内壁用于吸收所述干扰光；

所述异形吸光板为平板吸光板，或U型吸光板，或V型吸光板，或梯形吸光板。

可选的，所述方法还包括：

所述异形吸光板的内壁将所述干扰光多次反射以避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路。

可选的，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜或偏振分光平片，则所述方法还包括：

采用四分之一波片，避免所述第二干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路；

其中，所述四分之一波片的入射角不为零度，所述第二干扰光为所述四分之一波片对出射激光的反射光。

可选的，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜、偏振分光平片或分光棱镜中的一种，则所述方法还包括：

采用所述分光单元，避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路；

其中，所述分光单元的外表面为非平面结构。

本发明实施例的方法能抑制前导信号，提高同轴激光雷达的分辨率和精度。

本发明的实施例中公开了一种抑制前导信号的同轴激光雷达和抑制前导信号的方法，该同轴激光雷达包括：吸光板，设置于所述同轴激光雷达外壳的内壁，用于吸收第一干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元反射的出射激光。吸光板可以吸收掉第一干扰光，使得干扰光不能进入同轴激光雷达的接收端光路，由于第一干扰光是产生前导信号的重要原因，因此本发明实施例能够抑制前导信号，提高同轴激光雷达的分辨率和精度。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抑制前导信号的同轴激光雷达，其特征在于，所述同轴激光雷达包括：

吸光板，设置于所述同轴激光雷达外壳的内壁，用于吸收干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元对出射激光的反射光。

2.如权利要求1所述的同轴激光雷达，其特征在于，所述吸光板为异形吸光板，所述异形吸光板的内壁用于吸收所述干扰光；

所述异形吸光板为平板吸光板，或U型吸光板，或V型吸光板，或梯形吸光板。

3.如权利要求2所述的同轴激光雷达，其特征在于，所述异形吸光板的内壁还用于将所述干扰光多次反射以避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路。

4.如权利要求1至3任一项所述的同轴激光雷达，其特征在于，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜或偏振分光平片，则所述同轴激光雷达还包括：

四分之一波片，所述四分之一波片的入射角不为零度，用于避免所述第二干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路；

所述第二干扰光为所述四分之一波片对出射激光的反射光。

5.如权利要求4所述的同轴激光雷达，其特征在于，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜、偏振分光平片或分光棱镜中的一种，则所述分光单元的外表面为非平面结构，用于避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路。

6.一种抑制前导信号的方法，应用于同轴激光雷达，其特征在于，所述方法包括：

吸光板于吸收干扰光，所述第一干扰光为同轴激光雷达中的分光单元对出射激光的反射光，所述吸光板设置于所述同轴激光雷达外壳的内壁。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述吸光板为异形吸光板，所述异形吸光板的内壁用于吸收所述干扰光；

所述异形吸光板为平板吸光板，或U型吸光板，或V型吸光板，或梯形吸光板。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述异形吸光板的内壁将所述干扰光多次反射以避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路。

9.如权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜或偏振分光平片，则所述方法还包括：

采用四分之一波片，避免所述第二干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路；

其中，所述四分之一波片的入射角不为零度，所述第二干扰光为所述四分之一波片对出射激光的反射光。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，若所述同轴激光雷达的分光单元为偏振分光棱镜、偏振分光平片或分光棱镜中的一种，则所述方法还包括：

采用所述分光单元，避免所述第一干扰光进入所述同轴激光雷达的接收端光路；

其中，所述分光单元的外表面为非平面结构。

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