CN112098977A - 一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光雷达技术领域，提供了一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达和控制方法。激光雷达包括宽谱波长激光器，用于在空间上产生指定波长范围的激光信号；输出阵列滤波器与所述宽谱波长激光器耦合，同时在空间上过滤所述宽谱波长激光器发射的激光信号，产生并发的至少两个激光信号，每个激光信号对应一指定中心波长；探测器阵列用于在空间上同时接收并处理经过所述输入阵列滤波器滤波后形成的由不同中心波长表征的激光信号。本发明有效提高了多线激光雷达的扫描频率，降低了控制难度。

Description

一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达和控制方法

【技术领域】

本发明涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达和控制方法。

【背景技术】

随着科技的不断发展和进步，在工业应用、大地测量、自动驾驶等领域对环境感知的应用需求越来越多。激光雷达是目前环境感知系统的核心传感器，主要用来探测障碍物的距离信息。激光雷达是通过测试脉冲光信号经目标反射回来的时间来计算出测量距离的，与图像识别、微波探测等技术方案相比，具有距离信息测量精度高的显著优势。常见的激光雷达有单线激光雷达和多线激光雷达，其中多线激光雷达是实现三维扫描的主要技术方案。

目前多线激光雷达发射和接收的若干个激光射线波长相同，为了避免各激光射线之间的信号串扰，各激光射线只能分时依次发射和接收，即在同一时间，只有一个激光射线被发射和接收。这样很大程度上限制了多线激光雷达的扫描频率，同时增加了控制难度。在自动驾驶等对扫描频率要求较高的应用场景下，目前的多线激光雷达无法满足要求。

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现有技术为了避免各激光射线之间的信号串扰，各激光射线只能分时依次发射和接收，即在同一时间，只有一个激光射线被发射和接收。这样很大程度上限制了多线激光雷达的扫描频率，同时增加了控制难度。在自动驾驶等对扫描频率要求较高的应用场景下，目前的多线激光雷达无法满足要求。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达，包括宽谱波长激光器、输出阵列滤波器、输入阵列滤波器和探测器阵列，具体的：

宽谱波长激光器，用于在空间上产生指定波长范围的激光信号；

输出阵列滤波器与所述宽谱波长激光器耦合，同时在空间上过滤所述宽谱波长激光器发射的激光信号，产生并发的至少两个激光信号，每个激光信号对应一指定中心波长；

探测器阵列用于在空间上同时接收并处理经过所述输入阵列滤波器滤波后形成的由不同中心波长表征的激光信号；

其中，所述输出阵列滤波器和输入阵列滤波器上，对应相同可过滤出的中心波长的各滤波器的排列顺序相同。

优选的，所述激光雷达还包括主控制器和驱动电路，具体的：

所述主控制器、所述驱动电路和宽谱波长激光器依次相连，并且，所述主控制器还连接所述探测器阵列；

所述主控制器用于根据从探测器阵列获取到各中心波长激光信号的强度，来调整所述宽谱波长激光器的工作功率。

优选的，所述输出阵列滤波器和输入阵列滤波器中对应每一个滤波器还设置温控组件，具体的：

所述温控组件与所述主控制器相连，用于在接收主控制器的控制信号，针对输出阵列滤波器中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输出滤波器调整成为可过滤出相应目标中心波长；

相应的，针对输入阵列滤波器中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输入滤波器调整成为，与输出滤波器相匹配的，可过滤出相应目标中心波长。

优选的，所述温控组件具体为在各输出滤波器和各输入滤波器上相异的两端设置正负电极，通过给所述正负电极供电来调整相应输出滤波器和输入滤波器的滤波中心波长。

第二方面，本发明还提供了一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的控制方法，方法包括：

主控制器通过驱动电路控制所述宽谱波长激光器在空间上产生指定波长范围的激光信号；

所述指定波长范围的激光信号，通过输出阵列滤波器后，同时在空间上过滤产生并发的至少两个激光信号，每个激光信号对应一指定中心波长；

主控制器通过探测器阵列同时获取，在空间上经过输入阵列滤波器滤波后的，由不同中心波长表征的激光信号强度。

优选的，所述输出阵列滤波器和输入阵列滤波器中对应每一个滤波器还设置温控组件，具体的：

所述温控组件与所述主控制器相连，用于在接收主控制器的控制信号，针对输出阵列滤波器中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输出滤波器调整成为可过滤出相应目标中心波长。

优选的，所述方法还包括：

主控制器分析通过探测器阵列获取到的各中心波长表征的激光信号强度，并根据所述各中心波长表征的激光信号强度的分布状态，从中选择一个或者多个中心波长作为下一轮输出探测激光信号源；

主控制器控制所述温控组件，使得各输出滤波器滤波的中心波长向所述选择的一个或者多个中心波长调整。

优选的，所述温控组件具体为在各输出滤波器和各输入滤波器上相异的两端设置正负电极，通过给所述正负电极供电来调整相应输出滤波器和输入滤波器的滤波中心波长。

优选的，所述控制方法还包括：

所述主控制器根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定选择的中心波长的探测信号强度均小于第一预设阈值，则恢复输出阵列滤波器和输入阵列滤波器，使用完整的一组对应各中心波长的激光信号发射进行雷达探测；或者，

根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定两次获取的所述选择的中心波长的探测信号强度之间相似度小于第二预设阈值，则恢复输出阵列滤波器和输入阵列滤波器，使用完整的一组对应各中心波长的激光信号发射进行雷达探测。

优选的，所述激光雷达在使用前还包括：

主控制器控制所述宽谱波长激光器发射测试信号，并根据探测器阵列接收到的激光信号强度，调整由探测器阵列和输入阵列滤波器构成的接收模组的角度，直到确定所述探测器阵列获取的激光信号强度最大，则完成使用前的初始过程。

第三方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第二方面所述的具有同步并行扫描功能的多线激光雷达控制方法。

本发明通过在所述多线激光雷达中配置可以同时产生并发射若干个不同波长激光脉冲信号的发射模组，以及可以同时接收并处理若干个不同波长激光脉冲信号的接收模组，使多线激光雷达的每一个激光射线波长均不相同，从而实现多线激光雷达可以同步并行发射和接收多线激光脉冲信号。有效提高了多线激光雷达的扫描频率，降低了控制难度。

【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是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的架构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷中带温控组件的输出阵列滤波器结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷中带温控组件的滤波器结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷中带另一种温控组件的滤波器结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷控制方法流程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷控制方法流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种反射信号分布情况示意图；

图8是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达系统的架构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达系统中发射模组示意图；

图10是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达系统接收模组示意图；

图11是本发明实施例提供的一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达系统接收模组拆分结构示意图。

【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。

现有产品技术方案中，多线激光雷达发射和接收的若干个激光射线波长相同，为了避免各激光射线之间的信号串扰，各激光射线只能分时依次发射和接收，即在同一时间，只有一个激光射线被发射和接收。这样很大程度上限制了多线激光雷达的扫描频率，同时增加了控制难度。

本发明实施例提供了一种多线激光雷达系统，通过在本实施例所述多线激光雷达中配置可以同时产生并发射若干个不同波长激光脉冲信号的发射模组(包括宽谱波长激光器和输出阵列滤波器)和可以同时接收并处理若干个不同波长激光脉冲信号的接收模组(包括探测器阵列和输入阵列滤波器)，使得多线激光雷达的每一个激光射线波长均不相同，从而实现多线激光雷达可以同步并行发射和接收多线激光脉冲信号，有效提高了多线激光雷达的扫描频率，降低了控制难度。

在本发明各实施例中，输出阵列滤波器和输入阵列滤波器，各自分别包含至少两个输出滤波器和输入滤波器；在本发明实施例大部分位置，为了描述的方便，也将输出滤波器和输入滤波器统称为滤波器。因此，本发明实施例中，若直接描述滤波器的地方，若无特殊说明，将同时包含对输出滤波器和输入滤波器的限定。

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提供了一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达，如图1所示，包括宽谱波长激光器31、输出阵列滤波器32、输入阵列滤波器33和探测器阵列34，需要说明的是，图1仅仅是示例性呈现结构用，其未按照真实比例进行呈现，实际实现过程中，输出激光信号(包括图中所示的λ1，λ2，…，λ9)的直径在mm级，并且，输出激光信号和反射回来的激光信号近似满足输出和输入可逆特性，具体的：

宽谱波长激光器31，用于在空间上产生指定波长范围的激光信号。

其中，所述宽谱波长激光器31可以包含有890nm、905nm、950nm、1330nm和1550nm中一个或者多个中心波长宽谱激光器。

输出阵列滤波器32与所述宽谱波长激光器31耦合，同时在空间上过滤所述宽谱波长激光器31发射的激光信号，产生并发的至少两个激光信号，每个激光信号对应一指定中心波长。

探测器阵列34用于在空间上同时接收并处理经过所述输入阵列滤波器33滤波后形成的由不同中心波长表征的激光信号。

其中，所述输出阵列滤波器32和输入阵列滤波器33上，对应相同可过滤出的中心波长的各滤波器的排列顺序相同。在本发明实施例中，输出阵列滤波器和输入阵列滤波器之间讲求严格的一致性，即各对应不同中心波长的滤波器的排列顺序，在输出阵列滤波器中和在输入阵列滤波器中要保持一致，如图1所示，其中用λ1，λ2，…，λ9的顺序对应关系，适应性的解释了上述保持一致的含义(其中的标号数量仅仅是示例性的，实际数量可以根据场景需求进行调整，因此，该数值不能作为限定本发明保护范围的依据)。否则，本发明实施例所提出的方案便无法有效实现。

本发明通过在所述多线激光雷达中配置可以同时产生并发射若干个不同波长激光脉冲信号的发射模组，以及可以同时接收并处理若干个不同波长激光脉冲信号的接收模组，使多线激光雷达的每一个激光射线波长均不相同，从而实现多线激光雷达可以同步并行发射和接收多线激光脉冲信号。有效提高了多线激光雷达的扫描频率，降低了控制难度。

作为一种可直接在应用场景使用的激光雷达而言，通常其结构如图1所示，所述激光雷达还包括主控制器35和驱动电路36，具体的：

所述主控制器35、所述驱动电路36和宽谱波长激光器31依次相连，并且，所述主控制器35还连接所述探测器阵列34；

所述主控制器35用于根据从探测器阵列34获取到各中心波长激光信号的强度，来调整所述宽谱波长激光器31的工作功率。

为了能够提高针对不同被检测对象具有不同中心波长反射率较高的特性的利用率，结合本发明实施例还存在一种优选的实现方案，如图2所示，所述输出阵列滤波器32和输入阵列滤波器33中对应每一个滤波器还设置温控组件37，具体的：

所述温控组件37与所述主控制器35相连(在具体实现过程中，为了减轻主控制器35的控制复杂度，或者为了提高对温控组件37的控制精度，也可以在主控制器35和温控组件37之间设置相应温控驱动电路，相应的温控驱动电路可以利用常规的集成放大器所构成的比较器来实现，属于本领域惯用手段，在此不再赘述)，用于在接收主控制器35的控制信号，针对输出阵列滤波器32中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输出滤波器调整成为可过滤出相应目标中心波长；

相应的，针对输入阵列滤波器33中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输入滤波器调整成为，与输出滤波器相匹配的，可过滤出相应目标中心波长。

对于所述温控组件37，本发明实施例提供了一种简易可行的方式，具体为在各输出滤波器和各输入滤波器上相异的两端设置正负电极(如图3所示，最典型的一种方式即在滤波器的正面右上角和反面右下角分别设置正负电极，这样产生的阻抗最大，有利于温度调控)，通过给所述正负电极供电来调整相应输出滤波器和输入滤波器的滤波中心波长。所述直接在滤波器上连接正负电极的方式，只能进行正向的温度调节，而为了能够达到双向的温度调节，也可采用半导体制冷器(Thermoelectric Cooler，简写为：TEC)实现对每一个滤波器进行正向或者反向温度控制，相应的结构示意图如图4所示，为了不影响滤波器的正常工作，相应的TEC需要设置在滤波器的底部。

基于本发明实施例，在具体实现过程中所述输出阵列滤波器32和输入阵列滤波器33中各滤波器的大小和间距是很小的，因此，在真实实现过程中，通常很难达到理想的针对每一种分析结果，将各个滤波器都调整为能够滤除选择的中心波长的激光信号，此时，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，即在每次选定中心波长后，还要确认本身就能过滤出中心波长的滤波器位置，此时，与其相邻的滤波器即便是需要通过调整温度来达到能够过滤出选择的中心波长激光信号的，也要跳过相应的温度控制，其目的就是为了防止对本身就处于中心波长过滤功能的滤波器产生温度串扰影响；而只有对那些本身就可过滤出所述选择的中心波长滤波器相差距离隔了一个滤波器的其它滤波器才适用温度调整方法。需要强调的是，上述过程考虑的是本发明实施例中采用如图3所示单向温控可能存在的问题。而若是采用如图4所示的TEC控制方法，则可以通过反向温控的方式，弥补上述相邻滤波器温度串扰问题。但是，为了简化温度控制过程，上述优选的实现方式，同样适用于TEC控制方案中。

实施例2：

本发明实施例还提供了一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的控制方法，如图5所示，方法包括：

在步骤201中，主控制器35通过驱动电路36控制所述宽谱波长激光器31在空间上产生指定波长范围的激光信号。

在步骤202中，所述指定波长范围的激光信号，通过输出阵列滤波器32后，同时在空间上过滤产生并发的至少两个激光信号，每个激光信号对应一指定中心波长。

在步骤203中，主控制器35通过探测器阵列34同时获取，在空间上经过输入阵列滤波器33滤波后的，由不同中心波长表征的激光信号强度。

本发明通过在所述多线激光雷达中配置可以同时产生并发射若干个不同波长激光脉冲信号的发射模组，以及可以同时接收并处理若干个不同波长激光脉冲信号的接收模组，使多线激光雷达的每一个激光射线波长均不相同，从而实现多线激光雷达可以同步并行发射和接收多线激光脉冲信号。有效提高了多线激光雷达的扫描频率，降低了控制难度。

为了能够提高针对不同被检测对象具有不同中心波长反射率较高的特性的利用率，所述输出阵列滤波器32和输入阵列滤波器33中对应每一个滤波器还设置温控组件37，具体的：

所述温控组件37与所述主控制器35相连，用于在接收主控制器35的控制信号，针对输出阵列滤波器32中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输出滤波器调整成为可过滤出相应目标中心波长。

基于上述扩展实现方案中引入的温控组件37，进一步的，本发明实施例还提供了一种可行的控制方法，如图6所示，所述方法还包括：

在步骤301中，主控制器35分析通过探测器阵列34获取到的各中心波长表征的激光信号强度，并根据所述各中心波长表征的激光信号强度的分布状态，从中选择一个或者多个中心波长作为下一轮输出探测激光信号源。

如图7所示，为本发明实施例所列举的一种可能的获取到对应各波长的探测信号强度，其中输出激光信号被标识为S_λ1、S_λ2、S_λ3、…、S_λn(例如图1中，相应n具体为数字9)，反射回输入激光信号被标识为E_λ1、E_λ2、E_λ3、…、E_λn。其中，所述根据各中心波长激光信号强度的分布情况，选择其中心波长，通过图7表现可以理解为，对于接收到的信号强度大于图7中所述的预设值的中心波长激光信号，将被选择(包括E_λ1、E_λ2、E_λ3)；而对于接收到的信号强度小于图7中所述的预设值的中心波长激光信号所在光路上的滤波器，将通过温控组件37调整为可过滤通过所述S_λ1、S_λ2、S_λ3中任一一波长，例如：在图7所示的情况下，经过输出阵列滤波器过滤后的激光信号(即探测信号)的中心波长中，将不包括对应E_λn的激光信号S_λn，而该原本应该用来过滤出S_λn中心波长的输出滤波器此时可能被调整为用于输出S_λ1、S_λ2或S_λ3中心波长的激光信号。其原理是，对于不同的被侧对象，由于其表面的材质、所涂覆的材料等等原因，他们对于特定中心波长的激光信号的发射就会表现出差异性。

在步骤302中，主控制器35控制所述温控组件37，使得各输出滤波器滤波的中心波长向所述选择的一个或者多个中心波长调整。

对于所述温控组件37，本发明实施例提供了一种简易可行的方式，具体为在各输出滤波器和各输入滤波器上相异的两端设置正负电极(如图3所示，最典型的一种方式即在滤波器的正面右上角和反面右下角分别设置正负电极，这样产生的阻抗最大，有利于温度调控)，通过给所述正负电极供电来调整相应输出滤波器和输入滤波器的滤波中心波长。所述直接在滤波器上连接正负电极的方式，只能进行正向的温度调节，而为了能够达到双向的温度调节，也可采用半导体制冷器TEC实现对每一个滤波器进行正向或者反向温度控制，相应的结构示意图如图4所示，为了不影响滤波器的正常工作，相应的TEC需要设置在滤波器的底部。

从一个方案完整性角度出发，既然涉及了上述的调整输出阵列滤波器32的滤波特性，来实现发射的中心波长激光信号数量上调整，自然也需要考虑何时需要还原到正常全中心波长覆盖的情况，因此，结合本发明实施例，所述主控制器35根据探测器阵列34接收到的光信号强度，确定选择的中心波长的探测信号强度均小于第一预设阈值，则恢复输出阵列滤波器32和输入阵列滤波器33，使用完整的一组对应各中心波长的激光信号发射进行雷达探测；或者，根据探测器阵列34接收到的光信号强度，确定两次获取的所述选择的中心波长的探测信号强度之间相似度小于第二预设阈值，则恢复输出阵列滤波器32和输入阵列滤波器33，使用完整的一组对应各中心波长的激光信号发射进行雷达探测。

这里的第一预设阈值和第二预设阈值，可以根据经验来设定；第一预设阈值可以表明被检测对象已经超出有效被检测范围了；而第二预设阈值，则相应的表明被检测对象可能已经发生了改变。除此以外，也可以设定一个固定时间周期进行更宏观层面的控制，该固定时间周期的方式可结合上述两种方式的恢复控制共同进行，即时间周期到，无论是否产生上述对应于第一预设阈值和第二预设阈值的过程，都使用完整的一组对应各中心波长的激光信号发射进行雷达探测(即输出阵列滤波器和输入阵列滤波器恢复正常)。

在实施例1中已经介绍了，本发明实施例在实现过程中，严格讲究输出阵列滤波器和输入阵列滤波器在输出光路和输入光路上的严格对应性，否则就会造成无法接受到从被检测对象上返回回来激光信号的情况发生，因此，为了解决该情况发生，结合本发明实施例还存在一种优选的扩展方案，具体的，所述激光雷达在使用前还包括：

主控制器35控制所述宽谱波长激光器31发射测试信号，并根据探测器阵列34接收到的激光信号强度，调整由探测器阵列34和输入阵列滤波器33构成的接收模组的角度，直到确定所述探测器阵列34获取的激光信号强度最大，则完成使用前的初始过程。

实施例3：

本发明实施例还提供了一种多线激光雷达系统10，本发明实施例是针对实施例1中所描述结构的一种具体实现形式的展开，因此，在本发明实施例中将延续实施例1中相同特征的名称方式(若有调整也将进行关联备注)，但是，在附图标号上将在本实施例中重新展开标注，如图8所示，所述系统包括：发射模组21和接收模组26，其中：

所述发射模组21，适于同时在空间上产生并发射若干个激光射线，每个激光射线的激光脉冲信号波长均不相同，如图9所示，包括：宽谱波长激光器211和阵列滤波器212(在实施例1中被描述为输出阵列滤波器32)，其中：

所述宽谱波长激光器211，适于在空间上产生并发射一定波长范围的激光脉冲信号；

所述阵列滤波器212，适于将宽谱波长激光器发射的一定波长范围的激光脉冲信号在空间上进行滤波，使得在空间上同时产生若干个激光射线，每个激光射线的激光脉冲信号波长均不相同；

所述阵列滤波器212包括若干滤波单元(在实施例1中被描述滤波器)：滤波单元2121、滤波单元2122、……、滤波单元212n，每个滤波单元对应从宽谱波长激光器发射的一定波长范围的激光脉冲信号中滤出相应波长激光射线的激光脉冲信号；以获得在空间上同时产生并发射若干个不同波长激光脉冲信号的激光射线的功能。

所述接收模组26，适于同时接收并处理所述发射模组21发射的若干个不同波长激光脉冲信号经过障碍物反射后的反射信号，如图1所示，包括：阵列滤波261和阵列探测263，其中：

所述阵列滤波261，适于同时分别对发射模组21产生并发射的若干个不同波长的激光脉冲信号经过障碍物反射后的反射信号进行滤波，在空间上同时形成若干个不同波长的激光脉冲反射信号，同时过滤掉所述发射模组21发射的激光脉冲信号之外的其他信号；

所述阵列滤波261包括若干滤波单元，如图11所示，包括：滤波单元2611、滤波单元2612、……、滤波单元261n，每个滤波单元对应从发射模组21产生并发射的若干个不同波长的激光脉冲信号经过障碍物反射后的反射信号中滤出相应波长激光射线的激光脉冲信号；

所述阵列探测263，适于在空间上同时分别接收并处理阵列滤波261滤波后形成的若干个不同波长的激光脉冲反射信号；

所述阵列探测263包括若干探测单元，如图11所示，包括：探测单元2631、探测单元2632、……、探测单元263n，每个探测单元对应接收并处理阵列滤波子模块相应滤波单元滤出的相应波长激光射线的激光脉冲信号；

以获得同时接收和处理发射模组21产生并发射的若干个不同波长的激光脉冲信号经过障碍物反射后的反射信号的功能。

在具体实施中，所述阵列滤波器212的滤波单元、所述阵列滤波261的滤波单元和所述阵列探测263的探测单元与激光脉冲信号的波长一一对应：发射模组21的阵列滤波器212的滤波单元m滤出的波长为λm的激光脉冲信号经过障碍物反射后的反射信号被接收模组26的阵列滤波261的滤波单元m滤出，再被接收模组26的阵列探测263的探测单元m接收。

在具体实施中，当所述宽谱波长激光器211为半导体激光器时，所述产生和发射的激光脉冲信号为近红外光，例如，所述激光脉冲信号为波长为905nm波段的近红外光。

在具体实施中，当所述宽谱波长激光器211为光纤激光器时，所述产生和发射的激光脉冲信号为红外光，例如，所述激光脉冲信号为波长为1550nm波段的红外光。

在具体实施中，如图8所示，所述激光雷达系统还包括：准直模组22、会聚模组25、扫描模组23(相比较实施例1而言新增的特征对象)和控制模组29，其中：

所述控制模组29，与所述发射模组21、所述接收模组26、所述扫描模组23连接，适于控制所述发射模组21产生并发射激光脉冲信号、所述接收模组26接收并处理所述发射模组21发射并产生的激光脉冲信号经过障碍物反射后的反射信号、所述扫描模组旋转或摆动；

所述准直模组22，与所述发射模组21位于同一轴线上，适于将发射模组21产生并发射的若干个不同波长的激光脉冲信号在空间上同时分别进行准直；

所述会聚模组25，如图11所示，包括若干会聚单元：会聚单元251、会聚单元252、……、会聚单元25n，适于将所述发射模组21产生并发射的若干个不同波长的激光脉冲信号经过障碍物反射后的反射信号进行会聚分割，以供所述接收模组26同时分别接收；

在具体实施中，所述扫描模组23可以为一维振镜或者一维扫描反射镜。所述一维振镜或者一维扫描反射镜可以在所述控制模块的控制下，在一维空间进行自由摆动或者旋转。

在本发明一实施例中，所述扫描模组23可以为二维振镜或者二维扫描反射镜。所述二维振镜或者二维扫描反射镜可以在所述控制模块的控制下，在二维空间进行自由摆动或者旋转。

应用上述多线激光雷达系统，通过配置可以同时产生并发射若干个不同波长激光脉冲信号的发射模组和可以同时接收并处理若干个不同波长激光脉冲信号的接收模组，使多线激光雷达的每一个激光射线波长均不相同，从而实现多线激光雷达可以同步并行发射和接收多线激光脉冲信号，有效提高了多线激光雷达的扫描频率，降低了控制难度。

为使本领域技术人员更好地理解和实施本发明，本发明实施例提供了另一种多线激光雷达系统的结构示意图，如图2所示。

在具体实施中，如图9所示，所述发射模组21在控制模组29的控制下，宽谱波长激光器211产生并发射波长范围为λ1至λn的宽谱波长激光脉冲信号213，所述宽谱波长激光脉冲信号213经过阵列滤波212，被阵列滤波子模块212的滤波单元2121、滤波单元2122、滤波单元2123、……、滤波单元212n滤波分割，在空间上产生n个独立分离的激光射线，每个激光射线的激光脉冲信号波长分别为λ1、λ2、λ3、……、λn。所述波长分别为λ1、λ2、λ3、……、λn的n个激光脉冲信号的独立分离的激光射线经过所述准直模组22，在空间上调整为波长分别为λ1、λ2、λ3、……、λn的准直激光脉冲信号的独立分离的激光射线271、激光射线272、激光射线273、……、激光射线27n。激光射线271、激光射线272、激光射线273、……、激光射线27n组成n个不同波长且独立分离的准直激光脉冲信号27。

如图8所示，所述分布于X-Y平面的n个不同波长且独立分离的准直激光脉冲信号27到达扫描单元23，所述扫描单元23在所述控制单元29的控制下，通过在Y-Z旋转，将所述若干个不同波长且独立分离的准直激光脉冲信号27反射至目标障碍物24，所述目标障碍物24将所述若干个不同波长且独立分离的准直激光脉冲信号27反射，形成包含若干个不同波长的准直激光脉冲信号的反射信号28，所述包含若干个不同波长的准直激光脉冲信号的反射信号28到达扫描单元23，所述扫描单元23将所述包含若干个不同波长的准直激光脉冲信号的反射信号28反射至所述会聚模组25。

如图10所示，所述包含若干个不同波长的准直激光脉冲信号的反射信号28经过会聚模组25所包含的会聚单元251、会聚单元252、会聚单元253、……、会聚单元25n会聚分割，再经过接收模组26的阵列滤波261所包含的滤波单元2611、滤波单元2612、滤波单元2613、……、滤波单元261n滤波，在空间上形成n个独立分离的会聚激光射线，每个激光射线的激光脉冲信号波长均不相同，依次为λ1、λ2、λ3、……、λn，分别为：会聚激光脉冲信号2621、会聚激光脉冲信号2622、会聚激光脉冲信号2623、……、会聚激光脉冲信号262n。在所述控制模组29的控制下，所述会聚激光脉冲信号2621、会聚激光脉冲信号2622、会聚激光脉冲信号2623、……、会聚激光脉冲信号262n同时分别被接收模组26的阵列探测263所包含的探测单元2631、探测单元2632、探测单元2633、……、探测单元263n接收并处理。

由于本实施例所述多线激光雷达中配置可以同时产生并发射若干个不同波长激光脉冲信号的发射模组和可以同时接收并处理若干个不同波长激光脉冲信号的接收模组，使得多线激光雷达的每一个激光射线波长均不相同，从而实现多线激光雷达可以同步并行发射和接收多线激光脉冲信号。有效提高了多线激光雷达的扫描频率，降低了控制难度。

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 (6)

1.一种具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的控制方法，其特征在于，具有同步并行扫描功能的多线激光雷达包括宽谱波长激光器、输出阵列滤波器、输入阵列滤波器和探测器阵列，具体的：

宽谱波长激光器，用于在空间上产生指定波长范围的激光信号；

输出阵列滤波器与所述宽谱波长激光器耦合，同时在空间上过滤所述宽谱波长激光器发射的激光信号，产生并发的至少两个激光信号，每个激光信号对应一指定中心波长；

探测器阵列用于在空间上同时接收并处理经过所述输入阵列滤波器滤波后形成的由不同中心波长表征的激光信号；

其中，所述输出阵列滤波器和输入阵列滤波器上，对应相同可过滤出的中心波长的各滤波器的排列顺序相同；

所述激光雷达还包括主控制器和驱动电路，具体的：

所述主控制器、所述驱动电路和宽谱波长激光器依次相连，并且，所述主控制器还连接所述探测器阵列；

所述主控制器用于根据从探测器阵列获取到各中心波长激光信号的强度，来调整所述宽谱波长激光器的工作功率；

所述输出阵列滤波器和输入阵列滤波器中对应每一个滤波器还设置温控组件，具体的：

所述温控组件与所述主控制器相连，用于在接收主控制器的控制信号，针对输出阵列滤波器中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输出滤波器调整成为可过滤出相应目标中心波长；

相应的，针对输入阵列滤波器中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输入滤波器调整成为，与输出滤波器相匹配的，可过滤出相应目标中心波长，方法包括：

主控制器通过驱动电路控制宽谱波长激光器在空间上产生指定波长范围的激光信号；

所述指定波长范围的激光信号，通过输出阵列滤波器后，同时在空间上过滤产生并发的至少两个激光信号，每个激光信号对应一指定中心波长；

主控制器通过探测器阵列同时获取，在空间上经过输入阵列滤波器滤波后的，由不同中心波长表征的激光信号强度；

其中，所述输出阵列滤波器和输入阵列滤波器上，对应相同可过滤出的中心波长的各滤波器的排列顺序相同；

在每次选定中心波长后，先确认本身就能过滤出中心波长的滤波器位置，此时，与其相邻的滤波器即便是需要通过调整温度来达到能够过滤出选择的中心波长激光信号的，要跳过相应的温度控制。

2.根据权利要求1所述的具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的控制方法，其特征在于，所述输出阵列滤波器和输入阵列滤波器中对应每一个滤波器还设置温控组件，具体的：

所述温控组件与所述主控制器相连，用于在接收主控制器的控制信号，针对输出阵列滤波器中指定的一个或者多个输出滤波器进行温度控制，以便将所述一个或者多个输出滤波器调整成为可过滤出相应目标中心波长。

3.根据权利要求2所述的具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

主控制器分析通过探测器阵列获取到的各中心波长表征的激光信号强度，并根据所述各中心波长表征的激光信号强度的分布状态，从中选择一个或者多个中心波长作为下一轮输出探测激光信号源；

主控制器控制所述温控组件，使得各输出滤波器滤波的中心波长向所述选择的一个或者多个中心波长调整。

4.根据权利要求2所述的具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的控制方法，其特征在于，所述温控组件具体为在各输出滤波器和各输入滤波器上相异的两端设置正负电极，通过给所述正负电极供电来调整相应输出滤波器和输入滤波器的滤波中心波长。

5.根据权利要求3所述的具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述主控制器根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定选择的中心波长的探测信号强度均小于第一预设阈值，则恢复输出阵列滤波器和输入阵列滤波器，使用完整的一组对应各中心波长的激光信号发射进行雷达探测；或者，

根据探测器阵列接收到的光信号强度，确定两次获取的所述选择的中心波长的探测信号强度之间相似度小于第二预设阈值，则恢复输出阵列滤波器和输入阵列滤波器，使用完整的一组对应各中心波长的激光信号发射进行雷达探测。

6.根据权利要求1所述的具有同步并行扫描功能的多线激光雷达的控制方法，其特征在于，所述激光雷达在使用前还包括：

主控制器控制所述宽谱波长激光器发射测试信号，并根据探测器阵列接收到的激光信号强度，调整由探测器阵列和输入阵列滤波器构成的接收模组的角度，直到确定所述探测器阵列获取的激光信号强度最大，则完成使用前的初始过程。

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