CN113985422A - 雷达系统控制方法及装置、雷达系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信号与信息处理领域，具体公开了一种雷达系统控制方法及装置，获取雷达系统的视场范围的图像，检测图像的预设区域内是否存在预设物体的像，若图像的预设区域内存在预设物体的像，则关闭快门，以阻挡来自外界的光入射到雷达系统的光电器件。预设物体可以是发出较强光的物体比如太阳，通过获取雷达系统视场范围的图像，根据获取的图像检测预设物体是否进入雷达系统的视场范围，并通过快门，控制来自外界的光是否入射到雷达系统的光电器件。本发明能够避免太阳光直接照射雷达系统的光电器件而导致损坏，并且能够尽量避免影响雷达系统工作。本发明还公开一种雷达系统。

Description

雷达系统控制方法及装置、雷达系统

技术领域

本发明涉及信号与信息处理领域，特别是涉及一种雷达系统控制方法及装置。本发明还涉及一种雷达系统。

背景技术

对于激光雷达系统，为了探测较远距离的大气回波信号，需要使用高性能的光电探测器，将弱信号尽量放大来提高信号强度。比如，常规使用的光电探测器为光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT），将回波的微弱光信号聚焦在光敏面上，内部再经过数次倍增放大，将光敏面产生的弱信号放大到比较强的电信号，产生几个量级的增益。

在激光雷达系统中，需要使用较大口径的望远光学系统，收集微弱的回波信号，而大口径的望远光学系统同时也将天空的背景光收集起来，传输至光电探测器。如果激光雷达系统在工作中，望远光学系统直接对着太阳，将会对太阳光直接聚焦，同时收集的太阳光将直接照射到光电探测器，在很短时间内就可以对光电探测器的光敏面造成不可逆的损害。

常规的激光雷达系统需要进行白天探测，在南北回归线以内的地域，进行垂直探测的激光雷达系统在白天工作中，将不可避免地在一些季节发生太阳光直接照射光电探测器的情况。而进行车载或者船载运动测量的激光雷达系统，由于晃动的存在，在白天测量中发生太阳光直接照射光电探测器的概率更高以及时空范围更广。又比如，具备扫描功能的激光雷达，在扫描测量中，白天的整个时间都可能发生太阳光直接照射光电探测器的情况。

而依靠人员维护来避免太阳光直接照射对系统产生破坏的情况，不仅会影响系统的工作时间，还会因为人员维护的疏忽等因素，不可能完全避免这种情况。另外，由人员提前进行风险评估，可能因为正常使用中偶然存在的直射现象取消较大时间段或者运动平台的探测活动。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种雷达系统控制方法及装置，能够避免太阳光直接照射雷达系统的光电器件而造成损坏，并且能够尽量避免影响雷达系统工作。本发明还提供一种雷达系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种雷达系统控制方法，包括：

获取雷达系统的视场范围的图像；

在所述图像中检测预设物体的像，并判断在所述图像中所述预设物体的像的位置是否满足预设要求；

若在所述图像中所述预设物体的像的位置满足所述预设要求，则关闭快门，以阻挡来自外界的光入射到所述雷达系统的光电器件；

若在所述图像中所述预设物体的像的位置不满足所述预设要求，则根据所述雷达系统的探测要求开启或者关闭所述快门。

优选的，所述预设要求包括在所述图像中所述预设物体的像处于所述图像的预设区域内。

优选的，所述图像的所述预设区域为以所述图像中心为中心的区域。

一种雷达系统控制装置，包括：

摄像装置，用于获取雷达系统的视场范围的图像；

控制装置，用于在所述图像中检测预设物体的像，并判断在所述图像中所述预设物体的像的位置是否满足预设要求，若在所述图像中所述预设物体的像的位置满足所述预设要求，则关闭快门，以阻挡来自外界的光入射到所述雷达系统的光电器件，若在所述图像中所述预设物体的像的位置不满足所述预设要求，则根据所述雷达系统的探测要求打开或者关闭所述快门。

优选的，所述摄像装置的视场角大于所述雷达系统的视场角。

优选的，所述摄像装置的视场方向与所述雷达系统的视场方向一致。

一种雷达系统，包括以上所述的雷达系统控制装置。

优选的，包括望远光学系统和光电器件，所述望远光学系统用于接收由外界反射回的光，并使光入射到所述光电器件，所述快门设置于所述望远光学系统和所述光电器件之间。

优选的，还包括光阑，设置于所述望远光学系统和所述光电器件之间且位于所述望远光学系统的焦平面上，用于限制进入光的强度。

优选的，还包括滤光元件，设置于所述望远光学系统和所述光电器件之间，用于阻挡进入的背景光透过。

由上述技术方案可知，本发明所提供的一种雷达系统控制方法及装置，获取雷达系统的视场范围的图像，检测图像的预设区域内是否存在预设物体的像，若图像的预设区域内存在预设物体的像，则关闭快门，以阻挡来自外界的光入射到雷达系统的光电器件；若在图像中预设物体的像的位置不满足预设要求，则根据雷达系统的探测要求开启或者关闭快门。预设物体可以是发出较强光的物体比如太阳，通过获取雷达系统视场范围的图像，根据获取的图像检测预设物体是否进入雷达系统的视场范围，并通过快门，控制来自外界的光是否入射到雷达系统的光电器件。因此，本发明雷达系统控制方法及装置能够避免太阳光直接照射雷达系统的光电器件而导致损坏，并且能够尽量避免影响雷达系统工作。

本发明还提供一种雷达系统，能够达到上述有益效果。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的一种雷达系统控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种雷达系统控制装置的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种雷达系统的示意图；

图4为本发明又一实施例提供的一种雷达系统的示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

快门-20，摄像装置-21，控制装置-22；

望远光学系统-23，光电器件-24；

光源装置-25，光阑-26，采集板-30，衰减元件-31；

滤光元件-27，准直组件-28，汇聚组件-29。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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、完整地描述，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种雷达系统控制方法的流程图，如图所示，所述雷达系统控制方法包括以下步骤：

S10：获取雷达系统的视场范围的图像。

S11：在所述图像中检测预设物体的像，并判断在所述图像中所述预设物体的像的位置是否满足预设要求。

S12：若在所述图像中所述预设物体的像的位置满足所述预设要求，则关闭快门，以阻挡来自外界的光入射到所述雷达系统的光电器件。

S13：若在所述图像中所述预设物体的像的位置不满足所述预设要求，则根据所述雷达系统的探测要求开启或者关闭所述快门。

本实施例中，对获取雷达系统的视场范围的图像的具体方式不做限定，包括但不限于通过摄像装置进行获取，包括但不限于获取可见光图像或者红外光图像。

本实施例中，对在图像中检测预设物体的像的具体方式不做限定，比如可以通过对图像处理、提取图像特征或者进行图像特征识别等来检测预设物体的像。

若在图像中检测到预设物体的像，则获取在图像中预设物体的像的位置。根据在图像中预设物体的像的位置是否满足预设要求，决定是否关闭快门。本实施例中，通过快门控制来自外界的光是否入射到雷达系统的光电器件，当关闭快门，能够阻挡来自外界的光入射到雷达系统的光电器件；若打开快门，则来自外界的光能够入射到雷达系统的光电器件。雷达系统的光电器件用于接收雷达系统获取到的来自外界的光，通过光电转换实现对光的测量。

预设物体可以是发出较强光的物体，本实施例方法可以检测发出较强光的物体是否进入雷达系统的视场范围，从而可以避免发出较强光的物体发出光直接汇聚到雷达系统的光电器件而造成损坏。

本实施例的雷达系统控制方法通过获取雷达系统视场范围的图像，根据获取的图像检测预设物体是否进入雷达系统的视场范围，并通过快门，控制来自外界的光是否入射到雷达系统的光电器件。预设物体可以是太阳，因此能够避免太阳光直接照射雷达系统的光电器件而导致损坏，并且能够尽量避免影响雷达系统工作。

在实际应用中，可结合根据雷达系统的视场范围、获取图像时相对雷达系统视场范围的方位来设定预设要求。可选的，预设要求可包括在图像中预设物体的像处于图像的预设区域内，即，若在图像中预设物体的像处于图像的预设区域内，则关闭快门。

优选的，图像的预设区域可以是以图像中心为中心的区域。若用于获取图像的摄像装置的视场方向与雷达系统的视场方向一致，并且摄像装置与雷达系统相距较近，可以通过判断预设物体的像是否处于图像的以图像中心为中心的预设区域内，来判断预设物体相对于雷达系统视场范围的位置。摄像装置的视场方向是指摄像装置的视场中心轴的方向，雷达系统的视场方向是指雷达系统的视场中心轴的方向，摄像装置的视场方向与雷达系统的视场方向一致包括两者方向平行，也包括两者方向大致一致，允许两者方向存在可允许的角度偏差。

优选的，可设置图像的预设区域略大于雷达系统视场范围对应在图像中的区域，这样当检测到预设物体的像刚进入图像的预设区域时，表明预设物体快要进入雷达系统的视场范围，从而及时关闭快门。

图像的预设区域也可以是偏离图像中心的区域，具体可以根据雷达系统的视场范围、摄像装置获取图像时相对雷达系统视场范围的方位来设置图像中的预设区域。但预设区域不能过于偏向于图像的边缘，因为这种情况下会出现当在图像中检测到预设物体的像时，比如预设物体的像刚刚进入图像中，可能预设物体的像已经处于预设区域内，这样可能会导致关闭快门不够及时，会增大强光直接照射到雷达系统的光电器件的风险。

若在获取的图像中没有检测到预设物体的像，可以根据雷达系统的探测要求打开或者关闭快门，比如雷达系统当前需要保持快门处于打开状态，使雷达系统正常工作，则保持快门处于打开状态；若雷达系统当前需要关闭快门，则控制关闭快门。或者，若在获取的图像中检测到预设物体的像，但预设物体的像的位置不满足预设要求，可以根据雷达系统的探测要求打开或者关闭快门，比如雷达系统当前需要保持快门处于打开状态，使雷达系统正常工作，则保持快门处于打开状态；若雷达系统当前需要关闭快门，则控制关闭快门。

因此本实施例的雷达系统控制方法，与依靠人员维护来避免太阳光直接照射对系统产生破坏相比，不仅节省了人力，并且可靠性较高，并且能尽量避免影响雷达系统的正常工作。

请参考图2，图2为本实施例提供的一种雷达系统控制装置的示意图，如图所示，所述雷达系统控制装置包括：

摄像装置21，用于获取雷达系统的视场范围的图像；

控制装置22，用于在所述图像中检测预设物体的像，并判断在所述图像中所述预设物体的像的位置是否满足预设要求，若在所述图像中所述预设物体的像的位置满足所述预设要求，则关闭快门20，以阻挡来自外界的光入射到所述雷达系统的光电器件，若在所述图像中所述预设物体的像的位置不满足所述预设要求，则根据所述雷达系统的探测要求打开或者关闭所述快门20。

本实施例中，对控制装置22在图像中检测预设物体的像的具体方式不做限定，比如可以通过对图像处理、提取图像特征或者进行图像特征识别等来检测预设物体的像。

本实施例中，通过快门20控制来自外界的光是否入射到雷达系统的光电器件，当关闭快门20，能够阻挡来自外界的光入射到雷达系统的光电器件；若打开快门20，则来自外界的光能够入射到雷达系统的光电器件。

预设物体可以是发出较强光的物体，本实施例装置可以检测发出较强光的物体是否进入雷达系统的视场范围，从而可以避免发出较强光的物体发出光直接汇聚到雷达系统的光电器件而造成损坏。

本实施例的雷达系统控制装置，通过获取雷达系统视场范围的图像，根据获取的图像检测预设物体是否进入雷达系统的视场范围，并通过快门，控制来自外界的光是否入射到雷达系统的光电器件。预设物体可以是太阳，因此能够避免太阳光直接照射雷达系统的光电器件而导致损坏，并且能够尽量避免影响雷达系统工作。

本实施例中，判断在图像中预设物体的像的位置是否满足预设要求的实施方式可参考上述关于雷达系统控制方法的实施方式中的相应描述，在此不再赘述。

优选的，可设置摄像装置21的视场角大于所述雷达系统的视场角，使得通过摄像装置21能够获取到雷达系统的整个视场范围的图像。雷达系统的视场范围具体是雷达系统的望远光学系统的视场范围，雷达系统的视场角具体是雷达系统的望远光学系统的视场角。在实际应用中，可以根据雷达系统的视场角以及检测需求选择摄像装置21的视场角大小。可选的，可以选择摄像装置21的视场角为雷达系统视场角的十倍到几十倍。对于激光雷达系统，它的望远光学系统的视场角较小，一般在几个毫弧度范围内，因此摄像装置21可选取窄视场摄像装置，摄像装置21的视场角可控制在雷达系统的望远光学系统视场角的几十倍之内。

优选的，可设置摄像装置21的视场方向与雷达系统的视场方向一致。摄像装置21的视场方向与雷达系统的视场方向一致包括两者方向平行，也包括两者方向大致一致，允许两者方向存在可允许的角度偏差。

优选的，在摄像装置21接收光的一侧设置有衰减元件，用于使通过光的能量减小。由于摄像装置21需要获取预设物体的像，预设物体发出光较强，也会对摄像装置21造成损坏，因此通过设置衰减元件，避免预设物体发出的强光损伤摄像装置21。

相应的，本实施例还提供一种雷达系统，包括以上所述的雷达系统控制装置。

本实施例的雷达系统，通过获取雷达系统视场范围的图像，根据获取的图像检测预设物体是否进入雷达系统的视场范围，并通过快门，控制来自外界的光是否入射到雷达系统的光电器件。预设物体可以是太阳，因此能够避免太阳光直接照射雷达系统的光电器件而导致损坏，并且能够尽量避免影响雷达系统工作。

可参考图3，图3为本实施例提供的一种雷达系统的示意图，如图所示，所述雷达系统可包括望远光学系统23和光电器件24，所述望远光学系统23用于接收由外界反射回的光，并使光入射到所述光电器件24，所述快门20设置于所述望远光学系统23和所述光电器件24之间。

所述雷达系统还可包括光阑，设置于所述望远光学系统和所述光电器件之间且位于所述望远光学系统的焦平面上，用于限制进入光的强度。

优选的，所述雷达系统还可包括滤光元件，设置于所述望远光学系统和所述光电器件之间，用于阻挡进入的背景光透过。使用滤光元件阻挡进入的背景光透过，一方面可以减弱光电器件探测到的背景噪声信号，另一方面也可以避免太强的背景光比如太阳光照射到光电器件而导致损坏。优选的，雷达系统还包括准直组件和汇聚组件，滤光元件位于准直组件和汇聚组件之间，准直组件用于将进入光进行准直，使准直后的光通过滤光元件，汇聚组件用于将通过滤光元件的光汇聚，使光入射到光电器件。

请参考图4，图4为又一实施例提供的一种雷达系统的示意图，如图所示，所述雷达系统包括光源装置25、望远光学系统23和光电器件24，光源装置25用于向外界发出光。望远光学系统23用于接收由外界反射回的光，并使光入射到光电器件24。

在望远光学系统23和光电器件24之间设置有光阑26，以及还设置有准直组件28、滤光元件27和汇聚组件29。光电器件24与采集板30相连，采集板30用于将光电器件24生成的模拟电信号转换为数字电信号，传输至控制装置22进行数据处理。采集板30与光源装置25进行触发同步通讯，光源装置25向控制装置22传输光源装置25的工作状态信息；采集板30向控制装置22传输大气回波信息。在摄像装置21接收光一侧设置有衰减元件31，摄像装置21、快门20分别与控制装置22相连。

光源装置25可以是激光器，控制装置22可以采用工控机。准直组件28包括但不限于透镜，汇聚组件29包括但不限于透镜。

以上对本发明所提供的雷达系统控制方法及装置、雷达系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种雷达系统控制方法，其特征在于，包括：

获取雷达系统的视场范围的图像；

在所述图像中检测预设物体的像，并判断在所述图像中所述预设物体的像的位置是否满足预设要求；

若在所述图像中所述预设物体的像的位置满足所述预设要求，则关闭快门，以阻挡来自外界的光入射到所述雷达系统的光电器件；

若在所述图像中所述预设物体的像的位置不满足所述预设要求，则根据所述雷达系统的探测要求打开或者关闭所述快门。

2.根据权利要求1所述的雷达系统控制方法，其特征在于，所述预设要求包括在所述图像中所述预设物体的像处于所述图像的预设区域内。

3.根据权利要求2所述的雷达系统控制方法，其特征在于，所述图像的所述预设区域为以所述图像中心为中心的区域。

4.一种雷达系统控制装置，其特征在于，包括：

摄像装置，用于获取雷达系统的视场范围的图像；

控制装置，用于在所述图像中检测预设物体的像，并判断在所述图像中所述预设物体的像的位置是否满足预设要求，若在所述图像中所述预设物体的像的位置满足所述预设要求，则关闭快门，以阻挡来自外界的光入射到所述雷达系统的光电器件，若在所述图像中所述预设物体的像的位置不满足所述预设要求，则根据所述雷达系统的探测要求打开或者关闭所述快门。

5.根据权利要求4所述的雷达系统控制装置，其特征在于，所述摄像装置的视场角大于所述雷达系统的视场角。

6.根据权利要求4所述的雷达系统控制装置，其特征在于，所述摄像装置的视场方向与所述雷达系统的视场方向一致。

7.一种雷达系统，其特征在于，包括权利要求4-6任一项所述的雷达系统控制装置。

8.根据权利要求7所述的雷达系统，其特征在于，包括望远光学系统和光电器件，所述望远光学系统用于接收由外界反射回的光，并使光入射到所述光电器件，所述快门设置于所述望远光学系统和所述光电器件之间。

9.根据权利要求7所述的雷达系统，其特征在于，还包括光阑，设置于所述望远光学系统和所述光电器件之间且位于所述望远光学系统的焦平面上，用于限制进入光的强度。

10.根据权利要求7所述的雷达系统，其特征在于，还包括滤光元件，设置于所述望远光学系统和所述光电器件之间，用于阻挡进入的背景光透过。

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