CN111289993A - 一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光雷达技术领域，尤其是一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的系统及方法，包括系统主控、脉冲驱动器、脉冲激光器、脉冲光电转换器、脉冲信号处理器、激光发射端和激光接收端，所述系统主控信号连接脉冲驱动器和脉冲信号处理器，所述脉冲驱动器信号连接脉冲激光器，所述脉冲激光器经激光发射端发射脉冲激光，所述脉冲光电转换器经激光接收端接收脉冲激光，所述脉冲信号处理器信号连接脉冲光电转换器，该系统还包括频率调制器、调频激光器、调频激光光电转换器和调频信号解调处理器，所述系统主控信号连接频率调制器和调频信号解调处理器，本发明实现不同激光雷达之间防相互干扰。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达领域，尤其涉及一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的系统及方法。
背景技术
如图1所示，传统的脉冲飞行时间法激光雷达，其系统工作原理为发射端脉冲激光器发射激光脉冲，照射目标之后反射，反射的脉冲能量被接收端接收，由接收端实现光电转换及放大滤波等处理输出回波脉冲信号，系统通过测量激光发射与回波脉冲之间的时间差来确定目标距离。该种测量方法中，由于系统只做脉冲能量检测，并不能区分脉冲能量由系统自己发出还是由同一环境下的其他雷达发出，因而容易造成互相干扰，在点云中形成噪点，影响系统性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在容易互相干扰的缺点，而提出的一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的系统及方法。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的系统，包括系统主控、脉冲驱动器、脉冲激光器、脉冲光电转换器、脉冲信号处理器、激光发射端和激光接收端，所述系统主控信号连接脉冲驱动器和脉冲信号处理器，所述脉冲驱动器信号连接脉冲激光器，所述脉冲激光器经激光发射端发射脉冲激光，所述脉冲光电转换器经激光接收端接收脉冲激光，所述脉冲信号处理器信号连接脉冲光电转换器，该系统还包括频率调制器、调频激光器、调频激光光电转换器和调频信号解调处理器，所述系统主控信号连接频率调制器和调频信号解调处理器，所述频率调制器信号连接调频激光器，所述调频激光器经激光发射端发射经过频率调制的激光，所述调频激光与脉冲激光合为一束，所述调频激光光电转换器经激光接收端接收调频激光，所述调频信号解调处理器信号连接调频激光光电转换器。
本发明还公开了一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的方法，包括以下步骤：
S1、所述系统主控通过脉冲驱动器驱动脉冲激光器，所述脉冲激光器经激光发射端发射脉冲激光，脉冲激光照射目标后反射，同时所述系统主控通过频率调制器驱动调频激光器，所述调频激光器通过激光发射端发射一段经过频率调制的调频激光，两路激光经激光发射端合为一束；
S2、所述脉冲激光及调频激光照射目标后同时反射，所述脉冲光电转换器和调频激光光电转换器分别经激光接收端接收反射的脉冲激光和调频激光并进行光电转换，所述脉冲信号处理器对脉冲光电转换器传输的信号进行处理，所述调频信号解调处理器对调频激光光电转换器传输的信号进行处理实现频点提取；
S3、系统主控同时接受脉冲信号处理器和调频信号解调处理器传输的信号，通过测量激光发射与回波脉冲之间的时间差来确定目标距离，并将上一步提取的频点作为脉冲信号的身份识别码，用于识别该脉冲是否为本雷达发出，进而实现对其他雷达脉冲的识别与剔除，进而达到抗干扰的能力。
优选的，系统主控分别控制脉冲激光器的发射时间以及调频激光器的发射时间及频率。
优选的，不同雷达的调频激光器发射的激光频率固定且互不相同，能够实现不同雷达之间信号的身份验证，据此避免相互干扰。
优选的，调频激光器发射的激光频率为系统主控随机生成。
优选的，为了避免脉冲激光和调频激光互相干扰，脉冲激光器和调频激光器的激光波长互不相同。
优选的，脉冲激光与调频激光的发射时间为同时。
优选的，脉冲激光与调频激光的发射时间有时间间隔，调频激光的出光时间延续，长于脉冲激光。
优选的，系统主控根据调频信号解调处理器的解调结果进行信号身份判别。
优选的，出光方式为空间光路或光纤耦合光路。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过在发射端增加可调频激光发射装置，在脉冲激光发射的同时发射一段经过频率调制的连续激光，两路激光经发射镜头合为一束，照射目标后被同时反射由接收端接收，接收端在完成光电转换后，脉冲信号处理部分同传统方案一致，调频信号则通过光电转换、信号处理实现频点提取，该频点作为脉冲信号的身份识别码，用来识别该脉冲是否为本雷达发出，进而实现对其他雷达脉冲的识别与剔除，进而达到抗干扰的能力。
附图说明
图1为传统的激光雷达收发通路框图；
图2为本发明的系统框图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
如图1-2所示的一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的系统，包括系统主控、脉冲驱动器、脉冲激光器、脉冲光电转换器、脉冲信号处理器、激光发射端和激光接收端，系统主控信号连接脉冲驱动器和脉冲信号处理器，脉冲驱动器信号连接脉冲激光器，脉冲激光器经激光发射端发射脉冲激光，脉冲光电转换器经激光接收端接收脉冲激光，脉冲信号处理器信号连接脉冲光电转换器，该系统还包括频率调制器、调频激光器、调频激光光电转换器和调频信号解调处理器，系统主控信号连接频率调制器和调频信号解调处理器，频率调制器信号连接调频激光器，调频激光器经激光发射端发射经过频率调制的激光，调频激光与脉冲激光合为一束，调频激光光电转换器经激光接收端接收调频激光，调频信号解调处理器信号连接调频激光光电转换器。
实施例1
本发明还公开了一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的方法，包括以下步骤：
S1、系统主控通过脉冲驱动器驱动脉冲激光器，脉冲激光器经激光发射端发射脉冲激光，脉冲激光照射目标后反射，同时系统主控通过频率调制器驱动调频激光器，调频激光器通过激光发射端发射一段经过频率调制的调频激光，两路激光经激光发射端合为一束；
S2、脉冲激光及调频激光照射目标后同时反射，脉冲光电转换器和调频激光光电转换器分别经激光接收端接收反射的脉冲激光和调频激光并进行光电转换，脉冲信号处理器对脉冲光电转换器传输的信号进行处理，调频信号解调处理器对调频激光光电转换器传输的信号进行处理实现频点提取，出光方式为空间光路或光纤耦合光路；
S3、系统主控同时接受脉冲信号处理器和调频信号解调处理器传输的信号，通过测量激光发射与回波脉冲之间的时间差来确定目标距离，并将上一步提取的频点作为脉冲信号的身份识别码，用于识别该脉冲是否为本雷达发出，进而实现对其他雷达脉冲的识别与剔除，进而达到抗干扰的能力。
系统主控分别控制脉冲激光器的发射时间以及调频激光器的发射时间及频率。调频激光器发射的激光频率为系统主控随机生成，由于可调制频谱在一个很大的频率范围，两台雷达同时发射同一调制频率的概率极低，也能实现互不干扰。
为了避免脉冲激光和调频激光互相干扰，脉冲激光器和调频激光器的激光波长互不相同。脉冲激光与调频激光的发射时间为同时。
系统主控根据调频信号解调处理器的解调结果进行信号身份判别，根据调频信号解调处理器输出的频率确认该次接收的脉冲信号是否为本机发出，如果频率与本机发射频率一致，则认为该次回波为本机发射脉冲的回波，该次回波有效，否则为干扰信号，予以剔除。
实施例2
本发明还公开了一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的方法，包括以下步骤：
S1、系统主控通过脉冲驱动器驱动脉冲激光器，脉冲激光器经激光发射端发射脉冲激光，脉冲激光照射目标后反射，同时系统主控通过频率调制器驱动调频激光器，调频激光器通过激光发射端发射一段经过频率调制的调频激光，两路激光经激光发射端合为一束；
S2、脉冲激光及调频激光照射目标后同时反射，脉冲光电转换器和调频激光光电转换器分别经激光接收端接收反射的脉冲激光和调频激光并进行光电转换，脉冲信号处理器对脉冲光电转换器传输的信号进行处理，调频信号解调处理器对调频激光光电转换器传输的信号进行处理实现频点提取，出光方式为空间光路或光纤耦合光路；
S3、系统主控同时接受脉冲信号处理器和调频信号解调处理器传输的信号，通过测量激光发射与回波脉冲之间的时间差来确定目标距离，并将上一步提取的频点作为脉冲信号的身份识别码，用于识别该脉冲是否为本雷达发出，进而实现对其他雷达脉冲的识别与剔除，进而达到抗干扰的能力。
不同雷达的调频激光器发射的激光频率固定且互不相同，能够实现不同雷达之间信号的身份验证，据此避免相互干扰。脉冲激光与调频激光的发射时间有时间间隔，调频激光的出光时间延续，长于脉冲激光。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种用于脉冲飞行时间法激光雷达抗互相干扰的系统，包括系统主控、脉冲驱动器、脉冲激光器、脉冲光电转换器、脉冲信号处理器、激光发射端和激光接收端，所述系统主控信号连接脉冲驱动器和脉冲信号处理器，所述脉冲驱动器信号连接脉冲激光器，所述脉冲激光器经激光发射端发射脉冲激光，所述脉冲光电转换器经激光接收端接收脉冲激光，所述脉冲信号处理器信号连接脉冲光电转换器，其特征在于，该系统还包括频率调制器、调频激光器、调频激光光电转换器和调频信号解调处理器，所述系统主控信号连接频率调制器和调频信号解调处理器，所述频率调制器信号连接调频激光器，所述调频激光器经激光发射端发射经过频率调制的激光，所述调频激光与脉冲激光合为一束，所述调频激光光电转换器经激光接收端接收调频激光，所述调频信号解调处理器信号连接调频激光光电转换器。
2.应用于权利要求1所述的系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述系统主控通过脉冲驱动器驱动脉冲激光器，所述脉冲激光器经激光发射端发射脉冲激光，脉冲激光照射目标后反射，同时所述系统主控通过频率调制器驱动调频激光器，所述调频激光器通过激光发射端发射一段经过频率调制的调频激光，两路激光经激光发射端合为一束；
S2、所述脉冲激光及调频激光照射目标后同时反射，所述脉冲光电转换器和调频激光光电转换器分别经激光接收端接收反射的脉冲激光和调频激光并进行光电转换，所述脉冲信号处理器对脉冲光电转换器传输的信号进行处理，所述调频信号解调处理器对调频激光光电转换器传输的信号进行处理实现频点提取；
S3、系统主控同时接受脉冲信号处理器和调频信号解调处理器传输的信号，通过测量激光发射与回波脉冲之间的时间差来确定目标距离，并将上一步提取的频点作为脉冲信号的身份识别码，用于识别该脉冲是否为本雷达发出，进而实现对其他雷达脉冲的识别与剔除，进而达到抗干扰的能力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，系统主控分别控制脉冲激光器的发射时间以及调频激光器的发射时间及频率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，不同雷达的调频激光器发射的激光频率固定且互不相同，能够实现不同雷达之间信号的身份验证，据此避免相互干扰。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，调频激光器发射的激光频率为系统主控随机生成。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了避免脉冲激光和调频激光互相干扰，脉冲激光器和调频激光器的激光波长互不相同。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，脉冲激光与调频激光的发射时间为同时。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，脉冲激光与调频激光的发射时间有时间间隔，调频激光的出光时间延续，长于脉冲激光。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，系统主控根据调频信号解调处理器的解调结果进行信号身份判别。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，出光方式为空间光路或光纤耦合光路。
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