CN111830514B - 一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光雷达技术领域，提供一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统和测试方法。发射光源和CCD两者以并行方式或者同光轴方式设置在偏振装置的一侧，其中，发射光学组件位于发射光源和偏振装置之间的发射光路上；接收光学组件位于CCD和偏振装置之间的接收光路上；硅基液晶设置在偏振装置的另一侧，用于将经过偏振装置偏振后的发射光以第一指定角度反射到待测目标物体上；以及将从待测目标物体上反射回来的接收光以第二指定角度进行反射。本发明运用硅基液晶下载不同的相位分布实现对待测目标长宽维度的二维测量，实现了对待测目标的三维测量；而相应的测试系统则可针对相应激光雷达进行测试。

Description

一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统和测试方法

【技术领域】

本发明涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统和测试方法。

【背景技术】

激光雷达早已用于测绘、军事、导航方面，随着汽车自动驾驶的兴起，激光雷达得到了更加广泛的关注。激光雷达通过发射激光和接收反射激光之间的时间差，来确定测量目标的距离、形状、状态等指标。激光雷达主要有两种扫描方式，分别是机械扫描方式和非机械扫描方式。机械扫描方式具有技术成熟、结构简单及成本低廉等优点，已成为当前激光雷达的主流光束扫描方式。但机械扫描方式也存在一系列的问题，尺寸较大，扫描速度慢，运动部件易影响长期可靠性。非机械式扫描激光雷达主要指固态激光雷达，即不需要机械运动部件实现光束的自由空间扫描，具有结构稳定、尺寸小、扫描速度快等优势。

目前，实现固态激光雷达的主要技术方案包括光有源相控阵技术、MEMS技术等。光有源相控阵技术的驱动源技术尚不成熟，成本很高，不满足工业化应用的要求；MEMS技术的抗振动性能较差，在应用领域上存在较大的限制，不支持大面积推广应用。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是光有源相控阵技术的驱动源技术尚不成熟，成本很高，不满足工业化应用的要求；MEMS技术的抗振动性能较差，在应用领域上存在较大的限制，不支持大面积推广应用情况下，如何提出一种非机械扫描方式及其测试方法，用以克服上述两种技术存在的问题。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，包括发射光源1、发射光学组件2、偏振装置3、硅基液晶4、接收光学组件5、CCD6和控制装置7，具体的：

所述发射光源1和所述CCD6两者以并行方式或者同光轴方式设置在所述偏振装置3的一侧，其中，所述发射光学组件2位于所述发射光源1和偏振装置3之间的发射光路上；所述接收光学组件5位于所述CCD6和偏振装置3之间的接收光路上；

所述CCD6用于检测出每个接收光光斑的能量值，以便于将相应结果传递给处理器，所述处理器根据收到的接收光光斑的能量值，生成位相图调整的相关参数；将用于位相图调整的相关参数，写入用于硅基液晶4控制的控制装置7，以便所述控制装置7以新写入的相关参数控制所述硅基液晶4工作；

循环由CCD检测接收光光斑的能量值、生成位相图调整的相关参数、写入控制装置和以新写入的相关参数控制所述硅基液晶4工作构成的过程，直至CCD检测接收光光斑的+1级的光能量达到预先设定的目标条件。

优选的，位相图调整包括：

采用梯度增加的方式，以公式一逐级进行调整，直至增加到2π，相应公式一为：

其中，y代表硅基液晶4中每个像元对应的位相调制深度，k是位相增加的斜度，x代表硅基液晶4中的各个像元；当y的值超过2π时，接下来的像元对应位相调制深度y重新从零开始增加。

优选的，所述预先设定的目标条件为调整前后两次CCD所获取到功率差相差小于预设阈值，定义经过第k次调整之后，CCD获取到的功率为P_k，具体包括：

若(P_k+1-P_k)＞预设阈值，则继续所述位相图调整；若(P_k+1-P_k)≤预设阈值，则记录当前功率配置P_k+1对应的相关参数。

优选的，所述硅基液晶4包括第一控制区域41和第二控制区域42，其中，第一控制区域41用于为发射光提供可形成所述第一指定角度的第一反射区域，第二控制区域42用于为接收光提供可形成所述第二指定角度的第二反射区域。

优选的，若所述发射光源1和所述CCD6两者以并行方式设置在所述偏振装置3的一侧时，所述第一控制区域41和第二控制区域42为两个互不交叉的光斑区域；

若所述发射光源1和所述CCD6两者以同光轴方式设置在所述偏振装置3的一侧时，所述第一控制区域41和第二控制区域42为两个同光轴嵌套的光斑区域。

优选的，相对于发射光信号的时间，在达到指定时间延迟后，所述第二控制区域42还用于在所述控制装置7的控制下，调整所述第二控制区域42将接收光的反射角度由所述第二指定角度调整为第一指定角度。

优选的，所述硅基液晶4的每个像元的控制电压具有独立调节功能，通过控制装置7对每个像元的控制电压调节，改变每个像元所控制光斑的位相延迟量。

优选的，通过将发射光光斑或者接收光光斑覆盖的像元调节至不同的电压，形成位相延迟量，将发射光和/或接收光旋转至指定的方向；其中，指定的方向包括上的方向、右上的方向、右下的方向和左的方向。

优选的，在所述发射光源1和所述CCD6两者以并行方式设置在所述偏振装置3的一侧时，所述控制装置7分别控制硅基液晶4上对应发射光光斑区域的像元和对应接收光光斑区域的像元，使得相应发射光和接收光分别经过所述硅基液晶4反射后，在接收光抵达所述偏振装置3时，其偏振方向与发射光抵达所述偏振装置3的偏振方向相差预设角度；

其中，偏振装置3中对应发射光光斑区域和接收光光斑区域的偏振反向相差所述预设角度。

第二方面，本发明还提供了一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试方法，使用每一个像元的控制电压具有独立调节功能硅基液晶，作为构成发射光路和接收光路中的光信号反射装置，方法包括：

控制所述硅基液晶对应发射光信号区域的多个像元，使得发射光信号按照第一指定角度反射到待测目标物体上；

控制所述硅基液晶对应接收光信号区域的多个像元，使得接收光信号按照第二指定角度反射到CCD上；

相对于发射光信号的时间，在达到指定时间延迟后，将接收光的反射角度由所述第二指定角度调整为第一指定角度；

所述CCD6用于检测出每个接收光光斑的能量值，以便于将相应结果传递给处理器，所述处理器根据收到的接收光光斑的能量值，生成位相图调整的相关参数；将用于位相图调整的相关参数，写入用于硅基液晶控制的控制装置，以便所述控制装置以新写入的相关参数控制所述硅基液晶工作；

循环由CCD检测接收光光斑的能量值、生成位相图调整的相关参数、写入控制装置和以新写入的相关参数控制所述硅基液晶工作构成的过程，直至CCD检测接收光光斑的+1级的光能量达到预先设定的目标条件。本发明提出了一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统和扫描方法。运用硅基液晶下载不同的相位分布实现对待测目标长宽维度的二维测量；通过激光光束的两个偏振态的光束来实现待测目标的高度维度的测量，从而实现了对待测目标的三维测量。

通过控制硅基液晶背板像元之间的电压分布，调节各像元对入射光波前的位相调制量，实现光信号的角度旋转，无需任何运动部件，且单个硅基液晶面板即可实现光信号的三维空间旋转探测。

在本发明优选方案中，通过独立控制硅基液晶的发射和接收光束覆盖的像元，使发射和接收光束实现异步控制，接收光束的角度旋转可以延迟几个脉冲周期，可以有效提升激光雷达的测量距离。

在本发明优选方案中，引入偏振装置，并配合硅基液晶的改变光信号方向能力，确保通过偏振装置的发射光和返回到偏振装置的接收光的偏振态相差预设角度，有效提升探测光信号的信噪比，改善测试性能；

在本发明的优选方案中，还引入新型的位相控制算法，将光束旋转的能量控制在所需求的+1级切换方向，提升激光雷达有效控制的激光探测光束能量。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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为本发明实施例提供的一种基于硅基液晶的三维固态激光雷达测试原理光路(发射和接收不共光轴)；

图2为本发明实施例提供的一种基于硅基液晶的三维固态激光雷达测试原理光路(发射和接收共光轴)；

图3为本发明实施例提供的一种硅基液晶优化灰度图的测试原理光路；

图4为本发明实施例提供的一种发射和接收不共光轴的光斑分布示意图；

图5为本发明实施例提供的一种发射和接收共光轴的光斑分布示意图；

图6为本发明实施例提供的一种硅基液晶的平面分布示意图；

图7为本发明实施例提供的一种偏振装置结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种偏振装置结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种优化的反射棱镜结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种硅基液晶不同切换角度对应的灰度分布示意图；

图11为本发明实施例提供的一种硅基液晶优化灰度图的流程原理图；

图12为本发明实施例提供的一种基于硅基液晶的三维固态激光雷达测试方法流程图。

其中：

1：发射光源；2：发射光学组件；3：偏振装置；4：硅基液晶；5：CCD，6：接收探测器；7：控制装置；8：发射棱镜；31：发射光区域偏振；32：接收光区域偏振；41：发射光斑；42：接收光斑。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，如图1和图2所示，包括发射光源1、发射光学组件2、偏振装置3、硅基液晶4、接收光学组件5、CCD6和控制装置7，具体的：

所述发射光源1和所述CCD6两者以并行方式(如图1所示的结构)或者同光轴方式(如图2所示的结构)设置在所述偏振装置3的一侧，其中，所述发射光学组件2位于所述发射光源1和偏振装置3之间的发射光路上；所述接收光学组件5位于所述CCD6和偏振装置之间的接收光路上；

所述CCD6用于检测出每个接收光光斑的能量值，以便于将相应结果传递给处理器，所述处理器根据收到的接收光光斑的能量值，生成位相图调整的相关参数；将用于位相图调整的相关参数，写入用于硅基液晶4控制的控制装置7，以便所述控制装置7以新写入的相关参数控制所述硅基液晶4工作；

循环由CCD检测接收光光斑的能量值、生成位相图调整的相关参数、写入控制装置和以新写入的相关参数控制所述硅基液晶4工作构成的过程，直至CCD检测接收光光斑的+1级的光能量达到预先设定的目标条件。参考如图3所示，相比较图1和图2而言，为简化结构示意图。

在本发明实施例具体实现过程中，相比较上述测系统，对于正常使用中的激光雷达而言，上述系统中的CCD会被替换为正常的接收探测器。并且，通常所述硅基液晶4设置在所述偏振装置3的另一侧，用于将经过偏振装置3偏振后的发射光以第一指定角度反射到待测目标物体上；以及将从待测目标物体上反射回来的接收光以第二指定角度进行反射；其中，经由所述偏振控制装置3和接收光学组件5的光路传导抵达所述接收探测器。其中，所述控制装置7用于完成将经过偏振装置偏振后的发射光以第一指定角度(参照图4和图5，其中，第一指定角度表现为图中的θs)进行反射的控制；以及将从待测目标物体上反射回来的接收光以第二指定角度(参照图4和图5，其中，第二指定角度表现为图中的θr)进行反射的控制。

本发明实施例提出了一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统。本发明实施例中可以运用硅基液晶下载不同的相位分布实现对待测目标长宽维度的二维测量；通过激光光束的两个偏振态的光束来实现待测目标的高度维度的测量，从而实现了对待测目标的三维测量，即上述将CCD替换为正常接收探测器后形成的激光雷达所具备的功能特性。而本发明所提出的测试系统可以应用到上述的基于硅基液晶实现的三维激光雷达的调试过程，使其在具体使用过程中具有更好的性能。

其中，位相图调整包括：

采用梯度增加的方式，以公式一逐级进行调整，直至增加到2π，相应公式一为：

其中，y代表硅基液晶4中每个像元对应的位相调制深度；k是位相增加的斜度，k越大，代表位相增加越快，光线反射的角度也就越大，反之代表位相增加越慢；光线反射角度越小x代表硅基液晶4中的各个像元；当y的值超过2π时，接下来的像元对应位相调制深度重y新从零开始增加。

在具体实现过程中，激光雷达多使用的是单个波长，没有多个波长，不需要考虑相邻波长之间的串扰问题。对于单个波长而言，只需要考虑增加+1级的衍射效率，因此，必须要充分考虑硅基液晶位相回程对+1级衍射效率的影响。在位相优化的过程中，y的最大值不应该设置成2π，应该在优化的过程中，逐次增加y的最大值，同时监控+1级次能量的变化；最后选取+1级次能量最大值时对应的y为最大值。这是激光雷达与现有光通信在使用硅基液晶调制时的应用区别。

所述预先设定的目标条件为调整前后两次CCD所获取到功率差相差小于预设阈值，定义经过第k次调整之后，CCD获取到的功率为P_k，具体包括：

若(P_k+1-P_k)＞预设阈值，则继续所述位相图调整；若(P_k+1-P_k)≤预设阈值，则记录当前功率配置P_k+1对应的相关参数。可知悉，本发明实施例中所提出的第一指定角度也可以通过上述的达到所述目标条件的操作过程得到。其中，例如：所述预设阈值为0.1-0.5dBm。

在本发明实施例中，设脉冲发射的时刻为ts，接收的时刻为tr，传统的时间计算间隔Δt＝tr-ts，也就是说，必须要在上一个脉冲回来之后，下一个脉冲才能发射出去，这就限制了最大探测距离。本发明实施例提出的基于硅基液晶的三维激光雷达测试方法中，发射光的第一指定角度和接收光的第二指定角度可以单独控制，可以将接收脉冲的角度设置成滞后发射脉冲的角度，本发明实施例的时间计算间隔，为相邻脉冲之间的时间间隔。在进行实际测量时，值的选取可通过预先标定的距离进行预设定(可以参考上述预先设定的目标条件的实现方式完成)。

对于发射和接收光学系统共光轴的设计，发射光斑位于接收光斑的中心位置，发射光斑和接收光斑所覆盖的像元是连续分布的，二者之间没有空间间隔。在进行位相调制时，要考虑发射和接收光斑之间的光串扰隔离算法，排除两个光斑之间所产生的光串扰。

对于发射和接收光学系统不共光轴的设计，发射光斑和接收光斑在空间上进行了明显的隔离，二者之间不会产生光串扰。在进行位相调制时，可以直接将位相调制参数分别写入到发射和接收光斑所覆盖的像元区域，实现接收角度的延后接收，提高探测距离。

实施例2：

作为本发明实施例1中所提出测试系统中，接来下将通过实施例2中具体系统组成部件的结构特性和相关控制过程，从更完善的角度阐述本发明实施例所提出的测试系统所适用的激光雷达的特性。

在相应激光雷达应用过程中最简单直接的一种实现方式，其中，第一指定角度θs和第二指定角度θr可以采用相同值设定的方式，这样可以满足现有技术中三维激光雷达固定检测距离的应用要求。在本发明后续实施例中，将着重阐述在所述第一指定角度θs和第二指定角度θr不同情况下，所能够进一步带来的技术特性。

本发明实施例可以通过控制硅基液晶背板像元(如图6所示，其中每一个方块所述的对象均为对应一个像元)之间的电压分布，调节硅基液晶4中各像元对入射光波前的位相调制量，实现光信号的角度旋转，无需任何运动部件，且单个硅基液晶面板即可实现光信号的三维空间旋转探测。而具体的通过电压控制硅基液晶4中各像元对光波的位相调制量属于现有技术中较为成熟的技术，在此不展开赘述。本发明的改进点，在于将相应技术应用到本发明所提出的技术场景中，并进一步将其基本功能使用出了新的特性。

在具体实现过程中，通过独立控制硅基液晶的发射和接收光束覆盖的像元，使发射和接收光束实现异步控制，接收光束的角度旋转可以延迟几个脉冲周期，可以有效提升激光雷达的测量距离。即此时，刻意的将本发明实施例1中的第一指定角度θs和第二指定角度θr采取同步的参数值，并在完成上述的延迟几个脉冲周期时间计时后，将所述第二指定角度θr的参数值大小调整为与所述第一指定角度θs相同。具体的：相对于发射光信号的时间，在达到指定时间延迟(即上述的延迟几个脉冲周期)后，所述第二控制区域42还用于在所述控制装置7的控制下，调整所述第二控制区域42将接收光的反射角度由所述第二指定角度调整为第一指定角度。

因为硅基液晶的每个像元可以独立控制，就可以将θr设置指定数量的时间延迟，即经过指定时间延迟之后，θr才等于θs。换言之，接收部分的光学系统，可以接收到指定时间间隔之前的发射光束。这样，激光雷达的探测距离不受激光重复频率的影响，可以根据实际测距的需要，将接收信号的角度进行针对性的时间延迟，提升激光雷达的接收距离，实现高重复频率、超远探测距离同时满足的激光雷达产品。

参考图4所示，是所述发射光源1和所述CCD6两者以并行方式(如图1所示的结构，即针对光源1和接收探测器以并行方式实现的激光雷达的测试系统架构)，所述发射光源1和所述CCD6两者以并行方式设置在所述偏振装置3的一侧时，所述第一控制区域41和第二控制区域42为两个互不交叉的光斑区域。其中，第一控制区域41用于为发射光提供可形成所述第一指定角度θs的第一反射区域，第二控制区域42用于为接收光提供可形成所述第二指定角度θr的第二反射区域。参考图5所示，是所述发射光源1和所述CCD6两者以同光轴方式(如图2所示的结构)，所述发射光源1和所述CCD6两者以同光轴方式设置在所述偏振装置3的一侧时，所述第一控制区域41和第二控制区域42为两个同光轴嵌套的光斑区域。

因此，以图1所示的激光雷达结构为例，本发明实施例提供的一种可行的偏振装置3的偏振示意图，如图7所示，其中，发射光在透过所述偏振装置3之后，其光波的偏振方向以图7中31所标识区域所示的竖直方向呈现(其代表用于处理发射光斑的区域)，进一步，在经过硅基液晶4的发射光反射和接收光反射后，相应的接收光的偏振方向将被调整为如图7中32所标识区域所示的水平方向呈现(其代表用于处理接收光斑的区域)。因此，在本发明上述实现方案中，引入偏振装置，并配合硅基液晶的改变光信号方向能力，确保通过偏振装置的发射光和返回到偏振装置的接收光的偏振态相差预设角度，有效提升探测光信号的信噪比，改善测试性能。

若以图2所示的激光雷达结构为例，本发明实施例提供的一种可行的偏振装置3的偏振示意图，如图8所示，其中，发射光在透过所述偏振装置3之后，其光波的偏振方向以图7中31所标识的同光轴环区域所示的竖直方向呈现(其代表用于处理发射光斑的区域)，进一步，在经过硅基液晶4的发射光反射和接收光反射后，相应的接收光的偏振方向将被调整为如图8中32所标识区域所示的水平方向呈现(其代表用于处理接收光斑的区域)。

如图2所示，在所述发射光源1和所述CCD6两者以同光轴方式设置时，为了实现发射光源1和CCD6之间相互独立、互不干扰，存在一种可选的结构方式，其中，位于发射光路上，且位于发射光学组件2和偏振装置3之间还设置有反射棱镜8，所述反射棱镜8可选的是设置在发射光路的中心位置，由此，才有了上述对应图8所示的偏振装置3的结构图。为了进一步起到对接收光的过滤，使其不至于影响发射光源1的产生目标光源造成影响，对于图2所示的反射棱镜8还提供了一种优选的改进方案，如图9所示，所述发射棱镜迎向发射光学组件2的一面(图9中被标识为81)被进一步设置了偏振片，相应偏振片的方向与所述图8中32区域相异(例如，直接将相应的反射棱镜8中设置交的相应偏振片的方向定位图8中的31区域的方向)，这样就能够保证在偏振装置3中经由其32区域透射过来的接收光在抵达所述发射棱镜8时，不会发生经由图9中81面直接透射到发射光源1中，从而进一步隔绝了发射光与接收光之间的影响。

在本发明实施例中，所述硅基液晶4的每个像元的控制电压具有独立调节功能，通过控制装置7对每个像元的控制电压调节，改变每个像元所控制光斑的位相延迟量。图6为硅基液晶的平面分布示意图，每个像元可以独立调节控制电压，进而改变每个像元所控制光斑的位相延迟量。通过将光斑覆盖的像元调节至不同的电压，形成类似于闪耀光栅的位相延迟量，可以将光束旋转至指定的方向，如图10所示的位相分布图，可以将光束旋转至上、右上、右下、左的方向。图10的位相分布图仅是几个光束旋转方向的典型代表，在实际使用时，可以快速进行位相图的刷新变化，即可实现光束的三维连续旋转。把液晶控制在快速工作的温度范围内(通常是55℃±5℃)，硅基液晶的响应时间是ms级别的，可实现快速光束扫描，且无运动部件，性能稳定。

正如实施例1中所介绍的，本发明所提出的测试系统和真实的激光雷达之间的差异仅仅在于将系统中的CDD部件替换成接收探测器皆可。因此，本发明实施例中所阐述的架构特性，以及对应于第一指定角度和第二指定角度的特性，更多的是针对激光器自身的使用特性来阐述的，而相应的因为本发明实施例所针对的测试装置即包含本发明实施例2包含结构的激光雷达，因此，激光雷达和测试系统两者之间的特性是复用的。

实施例3：

本发明实施例提出了一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试方法，作为与实施例1共同发明构思下的测试方法过程实现，基于上述实施例1中所涉及的方法功能相关内容，同样可以被应用到本发明实施例中，因此，在相关联技术特征阐述中不过多重复赘述。

在本发明实施例中，使用每一个像元的控制电压具有独立调节功能硅基液晶，作为构成发射光路和接收光路中的光信号反射装置，如图12所示，方法包括：

在步骤201中，控制所述硅基液晶对应发射光信号区域的多个像元，使得发射光信号按照第一指定角度反射到待测目标物体上。

在步骤202中，控制所述硅基液晶对应接收光信号区域的多个像元，使得接收光信号按照第二指定角度反射到CCD上。

在步骤203中，相对于发射光信号的时间，在达到指定时间延迟后，将接收光的反射角度由所述第二指定角度调整为第一指定角度。

在步骤204中，所述CCD6用于检测出每个接收光光斑的能量值，以便于将相应结果传递给处理器，所述处理器根据收到的接收光光斑的能量值，生成位相图调整的相关参数；将用于位相图调整的相关参数，写入用于硅基液晶控制的控制装置，以便所述控制装置以新写入的相关参数控制所述硅基液晶工作。

在步骤205中，循环由CCD检测接收光光斑的能量值、生成位相图调整的相关参数、写入控制装置和以新写入的相关参数控制所述硅基液晶工作构成的过程，直至CCD检测接收光光斑的+1级的光能量达到预先设定的目标条件。

针对实施例3中所涉及的循环由CCD检测接收光光斑的能量值、生成位相图调整的相关参数、写入控制装置和以新写入的相关参数控制所述硅基液晶4工作构成的过程，在本发明实施例中也提供了相应的方法流程过程描述，如图11所示，包括：

在步骤301中，在硅基液晶上写入默认灰度图，若有从步骤303中过来的优化的硅基液晶的相位变化参数，则将相应优化的硅基液晶的相位变化参数写入到硅基液晶上。

在步骤302中，通过CCD记录每个光斑的功率值。

在步骤303中，判断+1级能量是否达到目标值。若可以则执行步骤304，若不行则执行步骤303。

采用梯度增加的方式，以公式一逐级进行调整，直至增加到2π，相应公式一为：

其中，y代表硅基液晶(4)中每个像元对应的位相调制深度，k是位相增加的斜度，x代表硅基液晶(4)中的各个像元；当y的值超过2π时，接下来的像元对应位相调制深度y重新从零开始增加。

定义经过第k次调整之后，CCD获取到的功率为P_k，具体包括：

若(P_k+1-P_k)＞预设阈值，则继续上述的梯度增加的过程，调整每个像元对应的位相调制深度；若(P_k+1-P_k)≤预设阈值，则记录当前功率配置P_k+1对应的相关参数。

在步骤303中，优化硅基液晶的相位变化参数，并返回到步骤301中。

在步骤304中，记录此时的灰度图，并将其作为对应本发明实施例1所阐述的激光雷达中所涉及的硅基液晶的初始相位变化参数。

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，其特征在于，包括发射光源（1）、发射光学组件（2）、偏振装置（3）、硅基液晶（4）、接收光学组件（5）、CCD（6）和控制装置（7），具体的：

所述发射光源（1）和所述CCD（6）两者以并行方式或者同光轴方式设置在所述偏振装置（3）的一侧，其中，所述发射光学组件（2）位于所述发射光源（1）和偏振装置（3）之间的发射光路上；所述接收光学组件（5）位于所述CCD（6）和偏振装置（3）之间的接收光路上；

所述CCD（6）用于检测出每个接收光光斑的能量值，以便于将相应结果传递给处理器，所述处理器根据收到的接收光光斑的能量值，生成位相图调整的相关参数；将用于位相图调整的相关参数，写入用于硅基液晶（4）控制的控制装置（7），以便所述控制装置（7）以新写入的相关参数控制所述硅基液晶（4）工作；

循环由CCD检测接收光光斑的能量值、生成位相图调整的相关参数、写入控制装置和以新写入的相关参数控制所述硅基液晶（4）工作构成的过程，直至CCD检测接收光光斑的+1级的光能量达到预先设定的目标条件；

所述硅基液晶（4）包括第一控制区域（41）和第二控制区域（42），其中，第一控制区域（41）用于为发射光提供可形成第一指定角度的第一反射区域，第二控制区域（42）用于为接收光提供可形成第二指定角度的第二反射区域。

2.根据权利要求1所述的基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，其特征在于，位相图调整包括：

采用梯度增加的方式，以公式一逐级进行调整，直至增加到2π，相应公式一为：

其中，代表硅基液晶（4）中每个像元对应的位相调制深度，k是位相增加的斜度，代表硅基液晶（4）中的各个像元；当的值超过2π时，接下来的像元对应位相调制深度重新从零开始增加。

3.根据权利要求1所述的基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，其特征在于，所述预先设定的目标条件为调整前后两次CCD所获取到功率差相差小于预设阈值，定义经过第k次调整之后，CCD获取到的功率为P_k，具体包括：

若（P_k+1-P_k）＞预设阈值，则继续所述位相图调整；若（P_k+1-P_k）≤预设阈值，则记录当前功率配置P_k+1对应的相关参数。

4.根据权利要求1所述的基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，其特征在于，若所述发射光源（1）和所述CCD（6）两者以并行方式设置在所述偏振装置（3）的一侧时，所述第一控制区域（41）和第二控制区域（42）为两个互不交叉的光斑区域；

若所述发射光源（1）和所述CCD（6）两者以同光轴方式设置在所述偏振装置（3）的一侧时，所述第一控制区域（41）和第二控制区域（42）为两个同光轴嵌套的光斑区域。

5.根据权利要求1所述的基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，其特征在于，相对于发射光信号的时间，在达到指定时间延迟后，所述第二控制区域（42）还用于在所述控制装置（7）的控制下，调整所述第二控制区域（42）将接收光的反射角度由所述第二指定角度调整为第一指定角度。

6.根据权利要求1-5任一所述的基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，其特征在于，所述硅基液晶（4）的每个像元的控制电压具有独立调节功能，通过控制装置（7）对每个像元的控制电压调节，改变每个像元所控制光斑的位相延迟量。

7.根据权利要求6所述的基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，其特征在于，通过将发射光光斑或者接收光光斑覆盖的像元调节至不同的电压，形成位相延迟量，将发射光和/或接收光旋转至指定的方向；其中，指定的方向包括上的方向、右上的方向、右下的方向和左的方向。

8.根据权利要求7所述的基于硅基液晶的三维激光雷达测试系统，其特征在于，在所述发射光源（1）和所述CCD（6）两者以并行方式设置在所述偏振装置（3）的一侧时，

所述控制装置（7）分别控制硅基液晶（4）上对应发射光光斑区域的像元和对应接收光光斑区域的像元，使得相应发射光和接收光分别经过所述硅基液晶（4）反射后，在接收光抵达所述偏振装置（3）时，其偏振方向与发射光抵达所述偏振装置（3）的偏振方向相差预设角度；

其中，偏振装置（3）中对应发射光光斑区域和接收光光斑区域的偏振反向相差所述预设角度。

9.一种基于硅基液晶的三维激光雷达测试方法，其特征在于，使用每一个像元的控制电压具有独立调节功能硅基液晶，作为构成发射光路和接收光路中的光信号反射装置，方法包括：

控制所述硅基液晶对应发射光信号区域的多个像元，使得发射光信号按照第一指定角度反射到待测目标物体上；

控制所述硅基液晶对应接收光信号区域的多个像元，使得接收光信号按照第二指定角度反射到CCD上；

相对于发射光信号的时间，在达到指定时间延迟后，将接收光的反射角度由所述第二指定角度调整为第一指定角度；

所述CCD用于检测出每个接收光光斑的能量值，以便于将相应结果传递给处理器，所述处理器根据收到的接收光光斑的能量值，生成位相图调整的相关参数；将用于位相图调整的相关参数，写入用于硅基液晶控制的控制装置，以便所述控制装置以新写入的相关参数控制所述硅基液晶工作；

循环由CCD检测接收光光斑的能量值、生成位相图调整的相关参数、写入控制装置和以新写入的相关参数控制所述硅基液晶工作构成的过程，直至CCD检测接收光光斑的+1级的光能量达到预先设定的目标条件；

所述硅基液晶包括第一控制区域和第二控制区域，其中，第一控制区域用于为发射光提供可形成第一指定角度的第一反射区域，第二控制区域用于为接收光提供可形成第二指定角度的第二反射区域。

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