CN116736319A - 激光雷达及测速测距的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种激光雷达及测速测距的方法，该方法应用于激光雷达探测技术领域，该激光雷达包括：光源模块，用于生成波长不同的第一信号与第二信号，该第一信号为调频连续波，该第二信号为恒频连续波；合波模块，用于接收该第一信号与该第二信号，并合波以输出合波后的合波光信号；分光模块，用于接收该合波光信号，并分束为合波本振信号与合波探测信号，该合波探测信号用于探测目标物体；以及光电探测模块，用于接收该合波本振信号以及合波回波信号。基于本申请中的激光雷达结构，能够提高激光雷达的点云分辨率。

Description

激光雷达及测速测距的方法
技术领域
本申请涉及激光雷达探测技术领域，并且更具体地，涉及激光雷达探测技术领域中一种激光雷达及测速测距的方法。
背景技术
目前，在使用激光雷达测量目标物体的过程中，调频连续波（FrequencyModulated Continuous Wave，FMCW）激光雷达以抗干扰性强、更高的信噪比的优势，被广泛地应用在车辆领域，主要应用于车辆中的盲点检测、换道辅助、自动巡航控制和停车辅助等一系列驾车场景。
示例性的，相关技术中在使用FMCW激光雷达测量目标物体时，可以采用配置有单分布式反馈激光器（Distributed Feedback Laser，DFB）的系统。上述单DFB的系统在测距测速时，需要较长的扫频周期才能实现测速和测距，具体来说，需要结合FMCW信号邻接的上扫频信号部分和下扫频信号部分解算速度与距离，而这会导致点云的分辨率低。
发明内容
本申请提供了一种激光雷达及测速测距的方法，基于本申请中的激光雷达结构，能够提高激光雷达的点云分辨率。
第一方面，提供了一种激光雷达，该激光雷达包括：光源模块，用于生成波长不同的第一信号与第二信号，该第一信号为调频连续波，该第二信号为恒频连续波；合波模块，用于接收该第一信号与该第二信号，并合波以输出合波后的合波光信号；分光模块，用于接收该合波光信号，并分束为合波本振信号与合波探测信号，该合波探测信号用于探测目标物体；以及光电探测模块，用于接收该合波本振信号以及合波回波信号，该合波回波信号为该合波探测信号经由该目标物体反射形成。
上述技术方案中，在需要对目标物体测量的过程中，本申请提出了一种激光雷达的结构。本申请中的激光雷达包括光源模块、合波模块、分光模块和光电探测模块。其中，光源模块可以生成波长不同的第一信号与第二信号，第一信号为调频连续波，第二信号为恒频连续波。光源模块将第一信号和第二信号传输至合波模块，以得到合波光信号。再通过分光模块将合波光信号分束，得到合波本振信号和合波探测信号。最后通过光电探测模块接收合波本振信号以及合波回波信号。基于本申请中的激光雷达结构，可以同时发射两个不同的探测信号，即调频连续波和恒频连续波，能够提高点云分辨率；以第一信号为三角波扫频信号，第二信号为恒频信号为例，该激光雷达可以在每个扫频时间即得到一组距离拍频频率与速度拍频频率，在一个完整的扫频周期则可以得到两组独立的距离拍频频率与速度拍频频率，因此该激光雷达的点云分辨率更高。第一信号为锯齿波扫频信号或其他形式的扫频信号同理，也能够在一个扫频时间即实现距离与速度的解算，进而提高了点云分辨率，在此不赘述。
结合第一方面，在某些可能的实现方式中，该光源模块包括：双波长激光器，用于生成波长不同的第一连续波信号与第二连续波信号；分波器，用于接收该第一连续波信号与该第二连续波信号，并分波输出该第一连续波信号与该第二连续波信号；以及调制器组件，用于接收该第一连续波信号，并进行调频，以得到该第一信号，该第二信号为该第二连续波信号。
上述技术方案中，光源模块在具体生成调频连续波信号和恒频连续波信号时，可以先通过双波长激光器生成波长不同的第一连续波信号与第二连续波信号。进一步为了得到调频连续波信号，可以通过分波器将两束波长不同的连续波信号分波，输出第一连续波信号和第二连续波信号。再选择其中的第一连续波信号进行调制，得到调频连续波信号—第一信号。第二连续波信号不作处理，作为恒频连续波信号—第二信号。
结合第一方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，该激光雷达还包括收发模块；沿该合波探测信号的传输方向，该收发模块位于该分光模块的下游，该收发模块用于接收该合波探测信号并输出，以使该合波探测信号探测该目标物体，以及用于接收该合波回波信号并输出。
上述技术方案中，激光雷达在探测目标物体过程中，信号收发可以通过收发模块来实现。具体通过收发模块发射合波探测信号，以及接收合波探测信号经由目标物体反射后的合波回波信号。
结合第一方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，该激光雷达还包括放大模块；沿该合波探测信号的传输方向，该放大模块位于该分光模块的光路下游，该放大模块用于放大该合波探测信号。
上述技术方案中，为了保证合波探测信号的发射强度，本申请中的激光雷达还可以借助于放大模块，在发射合波探测信号时，对合波探测信号进行放大，以使激光雷达能够探测到更远的目标物体。
第二方面，提供了另一种激光雷达，该激光雷达包括：光源模块，用于生成波长不同的第一信号与第二信号，该第一信号为调频连续波，该第二信号为恒频连续波；第一分光模块，用于接收该第一信号，并分束为第一探测信号与第一本振信号；第二分光模块，用于接收该第二信号，并分束为第二探测信号与第二本振信号；合波模块，用于接收该第一探测信号与该第二探测信号，并合波以输出合波后的合波探测信号；分波模块，用于接收合波回波信号，并分波为与该第一探测信号对应的第一回波信号以及与该第二探测信号对应的第二回波信号，该合波回波信号为该合波探测信号经由目标物体反射形成；第一光电探测模块，用于接收该第一本振信号与该第一回波信号；以及第二光电探测模块，用于接收该第二本振信号与该第一回波信号。
上述技术方案中，本申请还提出了另一种激光雷达的结构，与前述激光雷达的结构不同之处在于，这种激光雷达可以将第一信号和第二信号进行分开处理。具体地，将第一信号通过第一分光模块分束为第一探测信号和第一本振信号，并通过第一光探测模块接收第一探测信号的第一回波信号和第一本振信号。同理，将第二信号通过第二分光模块分束为第二探测信号和第二本振信号，并通过第二光探测模块接收第二探测信号的第二回波信号和第二本振信号。上述激光雷达的结构能够使第一信号与第二信号的传输和处理过程完全分开。这种激光雷达能够实现与前一种激光雷达相同的效果，具体是可以同时发射两个不同的探测信号，即调频连续波和恒频连续波，能够提高点云分辨率。以第一信号为三角波扫频信号，第二信号为恒频信号为例，该激光雷达可以在每个扫频时间即得到一组距离拍频频率与速度拍频频率，在一个完整的扫频周期则可以得到两组独立的距离拍频频率与速度拍频频率。因此该激光雷达的点云分辨率更高。第一信号为锯齿波扫频信号或其他形式的扫频信号同理，也能够在一个扫频时间即实现距离与速度的解算，进而提高了点云分辨率，在此不赘述。
结合第二方面，在某些可能的实现方式中，该光源模块包括：双波长激光器，用于生成波长不同的第一连续波信号与第二连续波信号；分波器，用于接收该第一连续波信号与该第二连续波信号，并分波输出该第一连续波信号与该第二连续波信号；以及调制器组件，用于接收该第一连续波信号，并进行调频，以得到该第一信号，该第二信号为该第二连续波信号。
上述技术方案中，光源模块在具体生成调频连续波信号和恒频连续波信号时，可以先通过双波长激光器生成波长不同的第一连续波信号与第二连续波信号。进一步为了得到调频连续波信号，可以通过分波器将两束波长不同的连续波信号分波，输出第一连续波信号和第二连续波信号。再选择其中的第一连续波信号进行调制，得到调频连续波信号—第一信号。第二连续波信号不做处理，作为恒频连续波信号—第二信号。
结合第二方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，该激光雷达还包括收发模块；沿该合波探测信号的传输方向，该收发模块位于该合波模块的下游，该收发模块用于接收该合波探测信号并输出，以使该合波探测信号探测该目标物体，以及用于接收该合波回波信号并输出。
上述技术方案中，激光雷达在探测目标物体过程中，信号收发可以通过收发模块来实现。具体通过收发模块发射合波探测信号，以及接收合波探测信号经由目标物体反射后的合波回波信号。
结合第二方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，该激光雷达还包括放大模块；沿该合波探测信号的传输方向，该放大模块位于该合波模块的光路下游，该放大模块用于放大该合波探测信号。
上述技术方案中，为了保证合波探测信号的发射强度，本申请中的激光雷达还可以借助于放大模块，在发射合波探测信号时，对合波探测信号进行放大，以使激光雷达能够探测到更远的目标物体。
第三方面，提供了一种测速测距的方法，该方法包括：生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使该第一探测信号与该第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，该第一探测信号为三角波扫频连续波，该第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，该第一探测信号在该第一扫频时间与该第二扫频时间的扫频方向相反，该第二探测信号为恒频连续波，该第一探测信号与该第二探测信号的波长不同，该第一本振信号与该第一探测信号对应，该第二本振信号与该第二探测信号对应；接收第一回波信号、第二回波信号、该第一本振信号与该第二本振信号，其中，该第一回波信号为该第一探测信号经由该目标物体反射形成，该第二回波信号为该第二探测信号经由该目标物体反射形成；获取该第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，该第一频率为第一拍频信号的频率，该第二频率为第二拍频信号的频率，该第一拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第一扫频时间的拍频信号，该第二拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第一扫频时间的拍频信号；获取该第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，该第三频率为第三拍频信号的频率，该第四频率为第四拍频信号的频率，该第三拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第二扫频时间的拍频信号，该第四拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第二扫频时间的拍频信号；基于该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定该目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
上述技术方案中，在使用激光雷达测量目标物体时，本申请提出了一种测速测距的方法。首先生成四种信号，分别为第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号和第二本振信号。其中，第一探测信号和第二探测信号用于探测目标物体，第一探测信号为三角波扫频连续波，第二探测信号为恒频连续波。第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间。在将第一探测信号和第二探测信号发射出去后，本申请可以接收第一探测信号被目标物体发射后的第一回波信号，以及第二探测信号被目标物体发射后的第二回波信号。在第一扫频时间，通过对第一回波信号和第一本振信号拍频得到第一频率，对第二回波信号和第二本振信号拍频得到第二频率。在第二扫频时间，通过对第一回波信号和第一本振信号拍频得到第三频率，对第二回波信号和第二本振信号拍频得到第四频率。由于第一探测信号为三角波扫频连续波，第二探测信号为恒频连续波。也就是说，上述过程可以同时发射不同的探测信号，即三角波扫频连续波信号和恒频连续波信号。上述过程可以使激光雷达在每个扫频时间即得到一组距离拍频频率与速度拍频频率，在一个完整的扫频周期则可以得到两组独立的距离拍频频率与速度拍频频率，因此该方法能够保证激光雷达的点云分辨率更高。
结合第三方面，在某些可能的实现方式中，该基于该第一频率、该第二频率、该第三频率、该第四频率，确定该目标物体相对于激光雷达的距离与速度，包括：根据该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定第一预设频率与第二预设频率，其中，该第一预设频率为该第一频率与该第二频率中的一个，该第二预设频率为该第三频率与该第四频率中的一个，该第一预设频率与该第二预设频率相等；根据第三预设频率与第四预设频率，确定该目标物体相对于该激光雷达的运动方向，该第三预设频率为该第一频率与该第二频率中区别于该第一预设频率的一个，该第四预设频率为该第三频率与该第四频率中区别于该第二预设频率的一个；根据该第一预设频率与该第三预设频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第一预设频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的速度；根据该第二预设频率与该第四预设频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第二预设频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的速度。
上述技术方案中，提出了一种具体计算目标物体相对于激光雷达的速度和距离的方式。对于获取的第一频率、第二频率、第三频率和第四频率，由于恒频连续波在扫频周期内频率是恒定不变的。因此可以先从四个频率中确定出频率相等的两个频率作为第一预设频率和第二预设频率。第一预设频率为第一频率和第二频率中的其中一个，第二预设频率为第三频率和第四频率中的其中一个。并且第一预设频率和第二预设频率相等，为目标物体的速度拍频频率。再将另外两个频率作为第三预设频率和第四预设频率。其中，第三预设频率为第一频率和第二频率中，除过第一预设频率的频率。第四预设频率为第三频率和第四频率中，除过第二预设频率的频率。
进一步，通过第三预设频率和第四预设频率的大小，可以确定出目标物体相对于激光雷达的运动方向。在第一扫频时间，根据第一预设频率和第三预设频率，得到目标物体相对于激光雷达的距离；根据第一预设频率，得到目标物体相对于激光雷达的速度。在第二扫频时间，根据第二预设频率，得到目标物体相对于激光雷达的速度，根据第二预设频率和第四预设频率，得到目标物体相对于激光雷达的距离。
第四方面，提供了另一种测速测距的方法，该方法包括：生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使该第一探测信号与该第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，该第一探测信号为三角波扫频连续波，该第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，该第一探测信号在该第一扫频时间与该第二扫频时间的扫频方向相反，该第二探测信号为恒频连续波，该第一探测信号与该第二探测信号的波长不同，该第一本振信号与该第一探测信号对应，该第二本振信号与该第二探测信号对应；接收第一回波信号与该第一本振信号，其中，该第一回波信号为该第一探测信号经由该目标物体反射形成；接收第二回波信号与该第二本振信号，其中，该第二回波信号为该第二探测信号经由该目标物体反射形成；获取该第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，该第一频率为第一拍频信号的频率，该第二频率为第二拍频信号的频率，该第一拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第一扫频时间的拍频信号，该第二拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第一扫频时间的拍频信号；获取该第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，该第三频率为第三拍频信号的频率，该第四频率为第四拍频信号的频率，该第三拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第二扫频时间的拍频信号，该第四拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第二扫频时间的拍频信号；基于该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定该目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
上述技术方案中，在使用激光雷达测量目标物体时，本申请提出了另一种测速测距的方法。首先生成四种信号，分别为第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号和第二本振信号。其中，第一探测信号和第二探测信号用于探测目标物体，第一探测信号为三角波扫频连续波，第二探测信号为恒频连续波。第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间。在将第一探测信号和第二探测信号发射出去后，本申请可以分开接收第一探测信号被目标物体发射后的第一回波信号，以及第二探测信号被目标物体发射后的第二回波信号。在第一扫频时间，通过对第一回波信号和第一本振信号拍频得到第一频率，对第二回波信号和第二本振信号拍频得到第二频率。在第二扫频时间，通过对第一回波信号和第一本振信号拍频得到第三频率，对第二回波信号和第二本振信号拍频得到第四频率。由于第一探测信号为三角波扫频连续波，第二探测信号为恒频连续波，并且第一探测信号和第一回波信号，以及第二探测信号和第二回波信号是分开接收和处理的。因此上述过程得到的第一频率、第二频率是分开的，第三频率和第四频率也是分开的。上述过程能够使得不同形式的信号的处理结果能够一目了然，不用区分。通过上述过程，激光雷达可以同时发射不同的探测信号，即三角波扫频连续波信号和恒频连续波信号。上述过程可以使激光雷达在每个扫频时间即得到一组距离拍频频率与速度拍频频率，在一个完整的扫频周期则可以得到两组独立的距离拍频频率与速度拍频频率，因此该方法能够保证激光雷达的点云分辨率更高。
结合第四方面，在某些可能的实现方式中，该基于该第一频率、该第二频率、该第三频率、该第四频率，确定该目标物体相对于激光雷达的距离与速度，包括：根据该第一频率与该第三频率，确定该目标物体相对于该激光雷达的运动方向；根据该第一频率与该第二频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第二频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的速度；根据该第三频率与该第四频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第四频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的速度。
上述技术方案中，具体根据四个频率计算目标物体相对于激光雷达的距离和速度时，由于第二本振信号为恒频连续波，因此第二本振信号和第二回波信号在第一扫频时间拍频得到的第二频率，以及在第二扫频时间拍频得到的第四频率应该是相同的，都为目标物体的速度拍频频率。因此在第一扫频时间，可以通过第二频率得到目标物体相对于激光雷达的速度。同理在第二扫频时间，通过第四频率得到目标物体相对于激光雷达的速度。通过第一频率和第三频率，可以得到目标物体相对于激光雷达的运动方向。并通过第一频率和第二频率，能够得到目标物体在第一扫频时间相对于激光雷达的距离。通过第三频率和第四频率，能够得到目标物体在第二扫频时间相对于激光雷达的距离。
第五方面，提供了一种测速测距的装置，该装置包括：第一生成单元，用于生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使该第一探测信号与该第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，该第一探测信号为三角波扫频连续波，该第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，该第一探测信号在该第一扫频时间与该第二扫频时间的扫频方向相反，该第二探测信号为恒频连续波，该第一探测信号与该第二探测信号的波长不同，该第一本振信号与该第一探测信号对应，该第二本振信号与该第二探测信号对应；第一接收单元，用于接收第一回波信号、第二回波信号、该第一本振信号与该第二本振信号，其中，该第一回波信号为该第一探测信号经由该目标物体反射形成，该第二回波信号为该第二探测信号经由该目标物体反射形成；第一获取单元，用于获取该第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，该第一频率为第一拍频信号的频率，该第二频率为第二拍频信号的频率，该第一拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第一扫频时间的拍频信号，该第二拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第一扫频时间的拍频信号；获取该第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，该第三频率为第三拍频信号的频率，该第四频率为第四拍频信号的频率，该第三拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第二扫频时间的拍频信号，该第四拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第二扫频时间的拍频信号；第一确定单元，用于基于该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定该目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
结合第五方面，在某些可能的实现方式中，该第一确定单元具体用于：根据该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定第一预设频率与第二预设频率，其中，该第一预设频率为该第一频率与该第二频率中的一个，该第二预设频率为该第三频率与该第四频率中的一个，该第一预设频率与该第二预设频率相等；根据第三预设频率与第四预设频率，确定该目标物体相对于该激光雷达的运动方向，该第三预设频率为该第一频率与该第二频率中区别于该第一预设频率的一个，该第四预设频率为该第三频率与该第四频率中区别于该第二预设频率的一个；根据该第一预设频率与该第三预设频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第一预设频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的速度；根据该第二预设频率与该第四预设频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第二预设频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的速度。
第六方面，提供了另一种测速测距的装置，该装置包括：第二生成单元，用于生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使该第一探测信号与该第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，该第一探测信号为三角波扫频连续波，该第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，该第一探测信号在该第一扫频时间与该第二扫频时间的扫频方向相反，该第二探测信号为恒频连续波，该第一探测信号与该第二探测信号的波长不同，该第一本振信号与该第一探测信号对应，该第二本振信号与该第二探测信号对应；第二接收单元，用于接收第一回波信号与该第一本振信号，其中，该第一回波信号为该第一探测信号经由该目标物体反射形成；接收第二回波信号与该第二本振信号，其中，该第二回波信号为该第二探测信号经由该目标物体反射形成；第二获取单元，用于获取该第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，该第一频率为第一拍频信号的频率，该第二频率为第二拍频信号的频率，该第一拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第一扫频时间的拍频信号，该第二拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第一扫频时间的拍频信号；获取该第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，该第三频率为第三拍频信号的频率，该第四频率为第四拍频信号的频率，该第三拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第二扫频时间的拍频信号，该第四拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第二扫频时间的拍频信号；第二确定单元，用于基于该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定该目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
结合第六方面，在某些可能的实现方式中，该第二确定单元具体用于：根据该第一频率与该第三频率，确定该目标物体相对于该激光雷达的运动方向；根据该第一频率与该第二频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第二频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的速度；根据该第三频率与该第四频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第四频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的速度。
第七方面，提供了一种激光雷达，包括存储器和处理器。该存储器用于存储可执行程序代码，该处理器用于从存储器中调用并运行该可执行程序代码，使得该激光雷达执行上述第三方面或第三方面任意一种可能的实现方式中的方法，或者，上述第四方面或第四方面任意一种可能的实现方式中的方法。
第八方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括：计算机程序代码，当该计算机程序代码在计算机上运行时，使得该计算机执行上述第三方面或第三方面任意一种可能的实现方式中的方法，或者，上述第四方面或第四方面任意一种可能的实现方式中的方法。
第九方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序代码，当该计算机程序代码在计算机上运行时，使得该计算机执行上述第三方面或第三方面任意一种可能的实现方式中的方法，或者，上述第四方面或第四方面任意一种可能的实现方式中的方法。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种测速测距的方法的示意性流程图；
图3是本申请实施例提供的一种目标物体远离激光雷达且距离拍频频率大于速度拍频频率的情况下，激光雷达探测目标物体的场景示意图；
图4是本申请实施例提供的一种目标物体远离激光雷达且距离拍频频率小于速度拍频频率的情况下，激光雷达探测目标物体的场景示意图；
图5是本申请实施例提供的一种目标物体靠近激光雷达且距离拍频频率大于速度拍频频率的情况下，激光雷达探测目标物体的场景示意图；
图6是本申请实施例提供的一种目标物体靠近激光雷达且距离拍频频率小于速度拍频频率的情况下，激光雷达探测目标物体的场景示意图；
图7是本申请实施例提供的另一种激光雷达的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的另一种测速测距的方法的示意性流程图；
图9是本申请实施例提供的一种测速测距的装置的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的另一种测速测距的装置的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的另一种激光雷达的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、详尽地描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B：文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
下面在介绍本申请实施例之前，先对本申请实施例中可能涉及到的专业术语进行解释说明。
激光雷达：以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标物体发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标物体反射回来的信号（回波信号）与本振信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标物体相对于激光雷达的有关信息，如距离、方位、高度、速度、姿态，甚至形状等参数。
FMCW激光雷达：FMCW激光雷达的工作过程可以简单归纳为：以调频得到的连续波作为本振信号和探测信号，激光雷达发射探测信号，目标物体反射探测信号而形成的回波信号经过接收机与本振信号进行混频，获取混频信号的拍频频率，从而计算得到需要的信息。
本振信号：本振信号是用于作为探测信号的参考信号，其与探测信号具有相同的时频特征，即扫频波形一致。本振信号用于和探测信号形成的回波信号相干拍频，从而得到拍频信号。本振信号和探测信号可以是由一束光分束得到的，也可以是由不同的激光源生成的。
拍频信号：在本申请实施例中是指本振信号和回波信号在相干之后的差频信号。
三角波扫频信号：三角波扫频信号是指扫频波形为三角形的探测信号，或者说是指时频图为三角波形的探测信号。
连续波：一般指持续发射时长超过0.25ms的信号波，在FMCW雷达中常用的连续波有三角波扫频的连续波与锯齿波扫频的连续波。
多普勒频率：由目标物体运动，引发接收到的回波信号与探测信号之间具有频率差，该频率差即为多普勒频率，又称为速度拍频频率。多普勒频率与目标物体相对于激光雷达的径向运动速度有关，多普勒频率等于上述径向速度的两倍与探测信号的波长之商。
在应用中，本申请实施例提供的测速测距方法不仅能适用于对近距离目标物体进行快速、高效、准确的测距和测速，也适用于对远距离目标物体进行快速、高效、准确的测距和测速，可以应用于智慧交通、航空航天、资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、冶金制造、纺织制造等任意需要进行测距和测速的领域，具体的，可以应用于无人驾驶车辆、无人机、机器人、定位系统、导航系统、装卸和搬运设备、冶金过程控制设备、非接触式测量设备等。
在本申请实施例中，激光雷达包括光源模块、合波模块、分光模块和光电探测模块。还可以包括收发模块、扫描模块、放大模块、干涉仪、光环形器、光准直器、电源模块、通信模块、信号处理模块等。激光雷达的具体结构可以根据实际需要进行设置，本申请实施例对激光雷达的具体结构不做限定。
在本申请实施例中，光源模块包括双波长激光器、分波器和调制器组件。双波长激光器可以通过任意能够发射两种波长的连续波信号的激光器实现。分波器可以是任意能够对光按照波长不同进行分波处理的器件，以将双激光器生成的两种波长的连续波信号分为第一连续波信号和第二连续波信号。调制器组件可以是由任意能够实现对信号进行预设波形调制的模块实现，例如其可以包括调制器以及该调制器的驱动模块。
在本申请实施例中，合波模块为用于将多种波长的光信号合波为同一束信号的器件或若干器件的组合，其可以将上述第一连续波信号与第二连续波信号合波为合波光信号。例如，合波模块可以为波分复用器或二向色镜等。
在本申请实施例中，分光模块可以是任意能够实现对光按预设比例进行分束的器件，以将双波长激光器生成的信号按照预设的分光比分束为对应的本振信号与探测信号。例如，分光模块可以包括分光镜、平面光波导（Planar Lightwave Circuit，PLC）分光器或熔融双锥锥度（Fused Biconical Taper，FBT，也称为熔融拉锥）分光器，或者包括以上多种器件的组合。
在本申请实施例中，光电探测模块是任意能够接收光源模块对应的本振信号，以及光源模块对应的探测信号经目标物体反射形成的回波信号，并输出与光源模块的本振信号对应的拍频信号相关的电信号，以便于信号处理模块根据上述电信号获取上述两拍频信号的频率的器件。例如，光电探测模块可以包括光电探测器。此时，光电探测器在接收上述本振信号与回波信号的过程中，本振信号与回波信号通过自由空间光信号拍频的方式进行拍频，光电探测器对拍频信号进行光电转换，从而得到与拍频信号相关的电信号。例如，光电探测模块亦可以包括光混频器与平衡光电探测器（Balanced Photo Detector，BPD）。此时，光混频器用于接收上述本振信号与回波信号，以使本振信号与回波信号在其内进行拍频。平衡光电探测器用于对拍频信号进行平衡探测，从而得到与拍频信号相关的电信号。
在本申请实施例中，放大模块可以是光纤放大器，例如掺铒光纤放大器（ErbiumDoped Fiber Application Amplifier，EDFA）。此外，光放大器亦可以是半导体光放大器，亦或是多个或多种放大器的组合。
在本申请实施例中，干涉仪可以是马赫-曾德尔干涉仪。
在本申请实施例中，信号处理模块可以包括处理器，还可以包括至少一级放大电路、模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）、时间数字转换器（Time-to-DigitalConvertor，TDC）、存储器等，处理器也可以自带内部存储空间和模数转换功能以替代模数转换器和存储器。
在本申请实施例中，处理器是可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。
在本申请实施例中，存储器在一些实施例中可以是激光雷达的内部存储单元，例如激光雷达的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是激光雷达的外部存储设备，例如，激光雷达上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器还可以既包括激光雷达的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序（Boot Loader）、数据及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时的存储已经输出或者将要输出的数据。
在本申请实施例中，放大电路可以通过跨阻放大器（Trans-ImpedanceAmplifier，TIA）实现。
在本申请实施例中，电源模块可以包括电源管理器件、电源接口等。
在本申请实施例中，通信模块可以根据实际需要设置为任意能够直接或间接与其他设备进行有线或无线通信的器件，例如，通信模块可以提供应用在网络设备上的包括通信接口（例如，通用串行总线接口（Universal Serial Bus，USB））、有线局域网（Local AreaNetworks，LAN）、无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）（例如、Wi-Fi网络），蓝牙，Zigbee，移动通信网络，全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS），调频（Frequency Modulation，FM），近距离无线通信技术（Near FieldCommunication，NFC），红外技术（Infrared，IR）等通信的解决方案。通信模块可以包括天线，天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。通信模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。通信模块还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。
图1是本申请实施例提供的一种激光雷达100的结构示意图。
示例性的，如图1所示，该激光雷达100包括光源模块101、合波模块102、分光模块103、放大模块104、收发模块105、扫描模块106、光电探测模块107和信号处理模块108。其中：
光源模块101用于生成波长不同的第一信号（波长为λ1）与第二信号（波长为λ2）。第一信号为调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW），第二信号为恒频连续波（Constant Frequency Continuous Wave，CFCW）。
一种可能的实现方式中，光源模块101包括双波长激光器1011、分波器1012和调制器组件1013。双波长激光器1011用于生成波长不同的第一连续波信号和第二连续波信号。此处双波长激光器1011生成第一连续波信号和第二连续波信号，既可以是同时生成，也可以是先后生成同时发射。分波器1012用于接收双波长激光器1011发送的第一连续波信号和第二连续波信号，并按照第一连续波信号的波长以及第二连续波信号的波长，对第一连续波信号和第二连续波信号进行分波处理，输出第一连续波信号和第二连续波信号。分波器1012可以为能够基于波长对第一连续波信号与第二连续波信号进行分光的器件，如波分复用器，二向色镜等元件。
在得到第一连续波信号和第二连续波信号之后，分波器1012将第一连续波信号传输至调制器组件1013。调制器组件1013用于对第一连续波信号进行调频，进而得到第一信号，即第一信号为调频连续波；第二连续波信号则不作处理，作为第二信号，即第二信号为恒频连续波。调制器组件1013可以包括调制器以及该调制器的驱动模块。
合波模块102用于接收调制器组件1013传输的第一信号，以及分波器1012传输的第二信号，并将第一信号和第二信号合波以输出合波后的合波光信号。如前文所述，合波模块102可以是任何能够基于波长实现两种信号合波的器件，如波分复用器或二向色镜等。
沿合波光信号的传输方向，分光模块103位于合波模块102的下游，其用于接收合波光信号，并将合波光信号分束为合波本振信号与合波探测信号。其中，合波探测信号用于输出至激光雷达100之外，以探测目标物体。合波本振信号则用于传输至光电探测模块107，以作为相应的参考信号。如前文所述，分光模块103可以是任意能够实现对光按预设比例进行分束的器件。例如，分光镜、平面光波导（Planar Lightwave Circuit，PLC）分光器和熔融双锥锥度（Fused Biconical Taper，FBT，也称为熔融拉锥）分光器中的至少一者。
沿合波探测信号的传输方向，放大模块104位于分光模块103的下游，其用于接收分光模块103输出的合波探测信号，对合波探测信号进行放大。如前文所述，放大模块104可以是任何能够将光信号进行放大的器件，如包括光纤放大器和半导体光放大器的至少一者。
沿合波探测信号的传输方向，收发模块105位于放大模块104的下游，该收发模块105用于接收合波探测信号并发送至扫描模块106。
沿合波探测信号的传输方向，扫描模块106位于收发模块105的下游，其用于接收收发模块105发送的合波探测信号，并对该合波探测信号进行一维或者二维扫描，以使合波探测信号在激光雷达100之外形成一个特定的探测视场。例如，扫描模块106可以是包括一维振镜以实现一维扫描，或者包括二维振镜以实现二维扫描，又或者包括一维振镜和多面转镜，以实现二维扫描；本申请对扫描模块106的具体结构不作具体限定。此外，扫描模块106还用于接收目标物体反射合波探测信号而形成的合波回波信号，并将合波回波信号传输至收发模块105。
上述收发模块105还用于接收扫描模块106传输的合波回波信号，并将合波回波信号传输至光电探测模块107。激光雷达100在该收发模块105处实现了探测光路与回波光路的分离，合波回波信号不会沿原光路返回至光源模块101，而是从另一个端口流向光电探测模块107。收发模块105可以是偏振分光器、光环形器和集成有发射波导与接收波导的光芯片等，本申请在此不作限定。
光电探测模块107用于接收收发模块105传输的合波回波信号，以及分光模块103传输的合波本振信号，以使合波回波信号和合波本振信号进行拍频，得到拍频光信号；并对该拍频光信号进行光电转换，进而得到相应的拍频信号，该拍频信号为电信号，且频率为上述合波回波信号与合波本振信号的差频。
信号处理模块108用于完成对目标物体相对于激光雷达100的距离和速度的解算。此外，信号处理模块108也可以与上述各模块中的有源器件连接，以控制该有源器件有序工作。
需要说明的是，上述图1是本申请实施例提供的激光雷达的系统结构的一个示例，技术人员可以根据实际情况来删除、替换或者新增器件，本申请实施例对此不作限定。
在介绍完激光雷达的结构之后，下面介绍本申请实施例提供的一种测速测距的方法。
图2是本申请实施例提供的一种测速测距的方法的示意性流程图。应理解，该方法可以应用于图1所示的激光雷达100。
示例性的，如图2所示，该方法S200包括：
S201，生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使第一探测信号与第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，第一探测信号为三角波扫频连续波，第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，第一探测信号在第一扫频时间与第二扫频时间的扫频方向相反，第二探测信号为恒频连续波，第一探测信号与第二探测信号的波长不同，第一本振信号与第一探测信号对应，第二本振信号与第二探测信号对应。
示例性的，如图1所示，激光雷达100在需要探测目标物体的过程中，首先由信号处理模块108控制双波长激光器1011在每个扫频周期内发射双波长的连续波信号（即第一连续波信号和第二连续波信号）。第一连续波信号和第二连续波信号的波长不同，分别为λ1和λ2。
进一步，双波长激光器1011将双波长的连续波信号传输至分波器1012。分波器1012对第一连续波信号和第二连续波信号进行分波处理，得到分波处理后的第一连续波信号和第二连续波信号。
分波器1012将其中的第一连续波信号继续传输至调制器组件1013。调制器组件1013对第一连续波信号进行调频处理，得到第一信号。第一信号为调频连续波，本申请实施例中的调频连续波主要指的是三角波扫频连续波信号。第一信号的扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间和第二扫频时间。其中，由于FMCW波的频率按照时间呈三角波规律变化，因此，扫频周期指的是三角波的邻近的两个相同相位位置之间的时间长度；例如，频率从最小值到最大值，再从最大值到最小值所用的时间，或者，频率从最大值到频率最小值，再从最小值到最大值所用的时间。第一扫频时间和第二扫频时间相等且可以根据实际需要设置为任意时长。第一扫频时间和第二扫频时间均为扫频周期的一半，且第一信号在第一扫频时间与第二扫频时间的扫频方向相反。
合波模块102用于接收调制器组件1013传输的第一信号，以及分波器1012传输的第二信号，并将第一信号和第二信号合波以输出合波后的合波光信号，其中第二信号为第二连续波信号。
分光模块103用于接收合波光信号，并将合波光信号分束为合波本振信号与合波探测信号。其中，合波本振信号包括第一信号被分束后的第一本振信号（波长为λ1），以及第二信号被分束后的第二本振信号（波长为λ2）。合波探测信号包括第一信号被分束后的第一探测信号（波长为λ1），以及第二信号被分束后的第二探测信号（波长为λ2）。合波本振信号将传输至光电探测模块107以作本地参考，合波探测信号传输至目标物体以用于探测目标物体。由于第一探测信号与第二探测信号是以一束光的形式探测目标物体，因此该两个信号最终形成的拍频信号的多普勒频率相同。
由于第一信号为调频连续波，因此第一信号被分束后的第一探测信号为调频连续波，具体为三角波扫频连续波；第二信号为恒频连续波，因此第二信号被分束后的第二探测信号为恒频连续波。
其中，第一本振信号包括位于第一扫频时间的第一上扫本振信号以及位于第二扫频时间的第一下扫本振信号，第一探测信号包括位于第一扫频时间的第一上扫探测信号以及位于第二扫频时间的第一下扫探测信号。第一上扫本振信号、第一下扫本振信号、第一上扫探测信号以及第一下扫探测信号均为线性扫频信号。第一上扫本振信号与第一上扫探测信号的扫频斜率为正且大小相等，第一下扫本振信号与第一下扫探测信号的扫频斜率为负且大小相等，第一上扫本振信号与第一下扫本振信号的扫频斜率大小相等。为便于说明，本申请实施例中将三角波扫频连续波的扫频斜率大小定义为第一斜率K，则上述第一上扫本振信号、第一下扫本振信号、第一上扫探测信号以及第一下扫探测信号的扫频斜率大小均为第一斜率K。
第一上扫本振信号与第一上扫探测信号的频率在第一扫频时间内从第一初始频率到第一终止频率之间线性变化，其频率的变化率（也即扫频斜率）为正且在第一扫频时间内固定不变；第一下扫本振信号与第一下扫探测信号的频率在第二扫频时间内从第一终止频率到第一初始频率之间线性变化，其频率的变化率为负且在第二扫频时间内固定不变。
第二本振信号包括位于第一扫频时间的第一恒频本振信号以及位于第二扫频时间的第二恒频本振信号，第二探测信号包括位于第一扫频时间的第一恒频探测信号以及位于第二扫频时间的第二恒频探测信号。第一恒频本振信号、第一恒频探测信号、第二恒频本振信号和第二恒频探测信号的频率固定不变。
S202，接收第一回波信号、第二回波信号、第一本振信号与第二本振信号，其中，第一回波信号为第一探测信号经由目标物体反射形成，第二回波信号为第二探测信号经由目标物体反射形成。
示例性的，如图1所示，分光模块103用于将合波光信号分束为合波本振信号与合波探测信号。合波本振信号（第一本振信号与第二本振信号）通过光波导和/或自由空间光路等光路进入光电探测模块107。合波探测信号通过放大模块104后功率被放大，并进一步通过收发模块105和扫描模块106出射至目标物体表面，其经由目标物体反射以形成相应的合波回波信号，并经由自由空间光路和/或光波导等光路进入光电探测模块107。其中，合波回波信号包括第一探测信号经目标物体反射形成的第一回波信号，以及第二探测信号经目标物体反射形成的第二回波信号。
光电探测模块107接收第一本振信号、第一探测信号的第一回波信号、第二本振信号与第二探测信号的第二回波信号的过程中，第一本振信号与第一回波信号会发生拍频，并在第一扫频时间形成第一拍频信号，在第二扫频时间形成第三拍频信号。光电探测模块107可以将上述第一拍频信号与第三拍频信号转换为相应的电信号，从而便于信号处理模块108根据该电信号获取第一拍频信号的频率与第三拍频信号的频率。光电探测模块107接收第一本振信号、第一回波信号、第二本振信号与第二回波信号的过程中，第二本振信号与第二探测信号的回波信号会发生拍频，并在第一扫频时间形成第二拍频信号，在第二扫频时间形成第四拍频信号，光电探测模块107可以将上述第二拍频信号与第四拍频信号转换为相应的电信号，从而便于信号处理模块108根据该电信号获取第二拍频信号的频率与第四拍频信号的频率。
S203，获取第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，第一频率为第一拍频信号的频率，第二频率为第二拍频信号的频率。如前文所述，第一拍频信号为第一本振信号与第一回波信号在第一扫频时间的拍频信号，第二拍频信号为第二本振信号与第二回波信号在第一扫频时间的拍频信号。
请结合图3至图6，图3示出了目标物体远离激光雷达，距离拍频频率大于或等于速度拍频频率（或者称为“多普勒频率”）情况下的拍频原理图与频谱图；图4示出了目标物体远离激光雷达，距离拍频频率小于速度拍频频率情况下的拍频原理图与频谱图；图5示出了目标物体靠近激光雷达，距离拍频频率大于或等于速度拍频频率情况下的拍频原理图与频谱图；图6示出了目标物体靠近激光雷达，距离拍频频率小于速度拍频频率情况下的拍频原理图与频谱图。
上述各图中，上边的黑色实线表示第一本振信号，上边的宽间距虚线表示参考信号，其具体表示目标物体相对激光雷达静止时第一探测信号的第一回波信号，其与第一本振信号之间仅在时间轴（t）上具有相对位移，上边的窄间距点线表示第一探测信号对应的第一回波信号，其与参考信号之间在频率轴（f）上具有相对位移。t0（时间轴的起始位置）~t1（时间轴的第二条虚线位置）之间的时间表示第一扫频时间，第一扫频时间的持续时长等于t1减去t0。同理，下边的黑色实线表示第二本振信号，下边的宽间距虚线表示参考信号，其具体表示目标物体相对激光雷达静止时第二探测信号的第二回波信号，其与第二本振信号之间仅在时间轴（t）上具有相对位移，下边的窄间距点线表示第二探测信号对应的第二回波信号，其与参考信号之间在频率轴（f）上具有相对位移。t1~t2之间的时间表示第二扫频时间，第二扫频时间的持续时长等于t2减去t1。其中，第一上扫本振信号与第一上扫探测信号的回波信号的拍频信号为第一拍频信号，第一恒频本振信号与第一恒频探测信号的拍频信号为第二拍频信号。第一下扫本振信号与第一下扫探测信号的回波信号的拍频信号为第三拍频信号，第二恒频本振信号与第二恒频探测信号的拍频信号为第四拍频信号。由于探测信号在空间中的传播需要一定的时间，所以探测信号从发射出去到回波信号被接收具有一定的延时，这个延时的时间差用∆t表示。
在应用中，第一频率为第一拍频信号的频率，第二频率为第二拍频信号的频率。在第一扫频时间，光电探测模块接收第一上扫本振信号与第一上扫探测信号对应的回波信号，二者进行拍频生成第一拍频信号；同时，光电探测模块接收第一恒频本振信号与第一恒频探测信号对应的回波信号，二者拍频生成第二拍频信号。光电探测模块将第一拍频信号与第二拍频信号转换为相应的第一电信号与第二电信号，并发送给信号处理模块。信号处理模块对第一电信号与第二电信号进行分析处理，如通过傅里叶变换处理以及峰值寻找，即可获得第一频率和第二频率。其中，峰值寻找也就是从傅里叶变换后的频谱图中检波的过程。
S204，获取第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，第三频率为第三拍频信号的频率，第四频率为第四拍频信号的频率，第三拍频信号为第一本振信号与第一回波信号在第二扫频时间的拍频信号，第四拍频信号为第二本振信号与第二回波信号在第二扫频时间的拍频信号。
在应用中，第三频率为第三拍频信号的频率，第四频率为第四拍频信号的频率。在第二扫频时间，光电探测模块接收第一下扫本振信号与第一下扫探测信号对应的回波信号，二者进行拍频生成第三拍频信号；同时，光电探测模块接收第二恒频本振信号与第二恒频探测信号对应的回波信号，二者拍频生成第四拍频信号。光电探测模块将第三拍频信号与第四拍频信号转换为第三电信号与第四电信号，并发送给信号处理模块。信号处理模块对第三电信号与第四电信号进行分析处理，如通过傅里叶变换处理以及峰值寻找，即可获得第三频率和第四频率。
S205，基于第一频率、第二频率、第三频率和第四频率，确定目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
在应用中，信号处理模块在获得每个扫频时间的两个拍频信号的频率之后，即可根据每个扫频时间获取的两个拍频信号的频率，确定目标物体在每个扫频时间相对于激光雷达的距离与速度。其中，速度具体可以包括速度方向以及速度大小。速度方向可以理解为运动方向。目标物体在每个扫频周期相对于激光雷达的运动方向可以为目标物体在第一扫频时间或第二扫频时间相对于激光雷达的运动方向。值得说明的是，本申请实施例中所描述的“基于所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率和所述第四频率，确定所述目标物体相对于激光雷达的距离与速度”是指，在对目标物体与激光雷达的相对距离与速度求解时，需要用到第一频率、第二频率、第三频率和第四频率等参数。
一种可能的实现方式中，基于第一频率、第二频率、第三频率、第四频率，确定目标物体相对于激光雷达的距离与速度，具体包括：
根据第一频率、第二频率、第三频率和第四频率，确定第一预设频率与第二预设频率，其中，第一预设频率为第一频率与第二频率中的一个，第二预设频率为述第三频率与第四频率中的一个，第一预设频率与第二预设频率相等；
根据第三预设频率与第四预设频率，确定目标物体相对于激光雷达的运动方向，第三预设频率为第一频率与第二频率中区别于第一预设频率的一个，第四预设频率为第三频率与第四频率中区别于第二预设频率的一个；
根据第一预设频率与第三预设频率，确定目标物体在第一扫频时间相对于激光雷达的距离；
根据第一预设频率，确定目标物体在第一扫频时间相对于激光雷达的速度；
根据第二预设频率与第四预设频率，确定目标物体在第二扫频时间相对于激光雷达的距离；
根据第二预设频率，确定目标物体在第二扫频时间相对于激光雷达的速度。
由于多普勒效应的存在，当目标物体相对于激光雷达以不同速度运动，且目标在一定距离内接近或远离激光雷达时，存在速度拍频频率小于距离拍频频率或者速度拍频频率大于或等于距离拍频频率的场景。为了适应这些场景，需要在探测周期内获得目标物体更多的距离和速度，以便根据目标物体的探测信息及时采取行动。
下面结合图3至图6中的几种场景对确定目标物体相对于激光雷达的距离与速度的过程进行详细的介绍。
示例性的，如图3至图6所示，图3对应的场景为：目标物体远离激光雷达且距离拍频频率大于速度拍频频率。图4对应的场景为：目标物体远离激光雷达且距离拍频频率小于速度拍频频率。图5对应的场景为：目标物体靠近激光雷达且距离拍频频率大于速度拍频频率。图6对应的场景为：目标物体靠近激光雷达且距离拍频频率小于速度拍频频率。
无论是哪一种探测场景，在第一扫频时间和第二扫频时间都可以得到四个频率，分别为f 1、f 2、f 3和f 4，分别对应于第一频率、第二频率、第三频率和第四频率。需要说明的是，虽然获取到了这四个频率，但在第一频率与第二频率中并不能立刻分辨哪一个为第一频率，哪一个为第二频率；同理，也不能在第三频率与第四频率中并不能立刻分辨哪一个为第三频率，哪一个为第四频率。
其中，由于第二频率和和第四频率分别对应第二本振信号在第一扫频时间对应的第三拍频信号的频率，以及第二本振信号在第二扫频时间对应的第四拍频信号的频率，两者均为多普勒频率，则第二频率始终等于第四频率。因此，在得到第一频率、第二频率、第三频率和第四频率后，本申请实施例可以从其中确定两个相等的频率—第一预设频率和第二预设频率，该第一预设频率f 1和第二预设频率f 2则分别为第二频率和第四频率，即速度拍频频率。
相应地，在第一扫频时间对应的两个频率中，将第一预设频率之外的频率确定为第三预设频率f 3，该第三预设频率f 3对应第一频率；在第二扫频时间的两个频率中，将第二预设频率之外的频率确定为第四预设频率f 4，该第四预设频率f 4对应第三频率。
在确定出第一预设频率、第二预设频率、第三预设频率和第四预设频率之后，可以先通过第三预设频率f 3和第四预设频率f 4得到目标物体相对于激光雷达的运动方向。
一种情况下，若第三预设频率f 3大于第四预设频率f 4，则确定目标物体远离激光雷达。另一种情况下，若第三预设频率f 3小于第四预设频率f 4，则确定目标物体靠近激光雷达。
进一步地，按照目标物体远离激光雷达和目标物体靠近激光雷达两种场景，本申请实施例可以分别计算出每一种场景下，目标物体在第一扫频时间相对于激光雷达的速度大小和距离，以及目标物体在第二扫频时间相对于激光雷达的速度大小和距离。
示例性的，如图3和图4所示，事先设定第三预设频率f 3大于第四预设频率f 4的情况下，或者在信号处理模块通过其他方式获取到第三预设频率f 3大于第四预设频率f 4的情况下，则可以确定目标物体远离激光雷达。
在图3至图4中，在第一扫频时间，可以获得以下计算式：
其中，
f 3：第三预设频率/第一频率；
f 1：第一预设频率/第二频率；
f r：距离拍频频率；
f d：速度拍频频率。
在第二扫频时间，可以获得以下计算式：
，或者，/>
其中，
f 4：第四预设频率/第三频率；
f 2：第二预设频率/第四频率；
f r：距离拍频频率；
f d：速度拍频频率。
在第一扫频时间和第二扫频时间，本申请实施例基于速度拍频频率（第一预设频率f 1），可以通过下面的公式（1）计算得到目标物体在第一扫频时间和第二扫频时间相对于激光雷达的速度。
公式（1）
其中，在公式（1）中：
f 0：第一探测信号的中心频率；
c：光速。
由于图3和图4在第一扫频时间内，第三预设频率的表达式相同。因此在第一扫频时间，无论速度拍频频率大于还是小于距离拍频频率，本申请实施例都可以根据上述第一预设频率f d和第三预设频率f 3的关系，得到目标物体相对于激光雷达在第一扫频时间的距离拍频频率f r。进一步结合下面的公式（2）计算得到目标物体在第一扫频时间相对于激光雷达的距离。
公式（2）
其中，在公式（2）中：
R：目标物体与激光雷达之间的距离；
f r：距离拍频频率；
c：光速；
t：第一扫频时间；
B：为第一扫频时间内扫描频率斜率的带宽。
上述技术方案达到的效果是，通过一个第一扫频时间，即可以计算出目标物体相对于激光雷达的速度大小和距离，不需要经过一个完整的扫频周期。如此，在激光雷达进行相同的扫描时间长度时，本申请实施例能够得到更多时刻对应的距离与速度，进而可以提升激光雷达的分辨率。
对于图3和图4中，在第二扫频时间内的探测场景，从上述表达式可以看出，根据速度拍频频率和距离拍频频率的大小关系，第三频率f 4的表达式也有所差异。
因此，针对于图3和图4这种目标物体远离激光雷达的探测场景，在第二扫频时间（也就是下扫频时间段），计算目标物体相对于激光雷达的距离时，还需要先得到距离拍频频率和速度拍频频率的大小关系。确定出第三频率的表达式。进一步求解目标物体相对于激光雷达在第二扫频时间的距离。
具体的，在求解目标物体相对于激光雷达在第二扫频时间的距离时，本申请实施例提出了两种方式：
第一种方式，通过一个第一扫频时间对应的第一频率表达式，求解出距离拍频频率f r。进一步比较f r和f d的大小。根据f r和f d的大小，确定出第二扫频时间对应的第三频率的表达式。根据第三频率的表达式，以及上述公式（2），进一步得出目标物体相对于激光雷达在第二扫频时间的距离。
第二种方式，本申请实施例还可以同时计算出第三频率的两种表达式下的距离拍频频率的大小。进一步根据第一频率中f r和f d的大小，从第三频率得到的两种距离拍频频率中选择出正确的距离拍频频率，进行距离的计算。
又一示例性的，如图5和图6所示，事先设定第三预设频率f 3小于第四预设频率f 4的情况下，或者在信号处理模块通过其他方式获取到第三预设频率小于第四预设频率的情况下，则可以确定目标物体靠近激光雷达。
在图5至图6中，在第一扫频时间，可以获得以下计算式：
，或者，/>
其中：
f 3：第三预设频率/第一频率；
f 1：第一预设频率/第二频率；
f r：距离拍频频率；
f d：速度拍频频率。
在图5至图6中，在第二扫频时间，可以获得以下计算式：
f 4：第四预设频率/第三频率；
f 2：第二预设频率/第四频率；
f r：距离拍频频率；
f d：速度拍频频率。
与图3和图4中的场景相反。对于图5和图6中，在第一扫频时间内的探测场景，从上述表达式可以看出，根据速度拍频频率和距离拍频频率的大小关系，第一频率f 3的表达式也有所差异。
因此，针对于图5和图6这种目标物体靠近激光雷达的探测场景，在第一扫频时间（也就是上扫频时间段），计算目标物体相对于激光雷达的距离时，还需要先得到距离拍频频率和速度拍频频率的大小关系。确定出第一频率的表达式。进一步求解目标物体相对于激光雷达在第一扫频时间的距离。
具体的，在求解目标物体相对于激光雷达在第一扫频时间的距离时，本申请实施例提出了两种方式：
第一种方式，通过一个第二扫频时间对应的第三频率表达式，求解出距离拍频频率f r。进一步比较f r和f d的大小。根据f r和f d的大小，确定出第一扫频时间对应的第一频率的表达式。根据第一频率的表达式，以及上述公式（2），进一步得出目标物体相对于激光雷达在第一扫频时间的距离。
第二种方式，本申请实施例还可以同时计算出第一频率的两种表达式下的距离拍频频率的大小。进一步根据第三频率中f r和f d的大小，从第一频率得到的两种距离拍频频率中选择出正确的距离拍频频率，进行距离的计算。
由于图5和图6在第二扫频时间内，第三频率的表达式相同。因此在第二扫频时间，无论速度拍频频率大于还是小于距离拍频频率，本申请实施例都可以根据上述第一预设频率f d和第四预设频率f 4的关系，得到目标物体相对于激光雷达在第二扫频时间的距离拍频频率f r。进一步结合公式（2）计算得到目标物体在第二扫频时间相对于激光雷达的距离。
至于图5和图6所示的场景的速度的解算可以参照图3与图4所示出的实施例的解算方式，在此则不赘述。
上述技术方案达到的效果是，通过一个第二扫频时间，即可以计算出目标物体相对于激光雷达的速度大小和距离，不需要经过一个完整的扫频周期。如此，在激光雷达进行相同的扫描时间长度时，本申请实施例能够得到更多时刻对应的距离与速度，进而可以提升激光雷达的分辨率。
综上，本申请实施例提出的一种激光雷达与测速测距的方法，其能够同时生成第一探测信号和第二探测信号，该第一探测信号和第二探测信号的波长不同；其中，第一探测信号为调频连续波，第二探测信号为恒频连续波。也就是说，本申请实施例通过一个第一扫频时间或者一个第二扫频时间，就可以得到速度拍频频率和距离拍频频率，进一步得到目标物体相对于激光雷达的速度大小和距离。而现有的单DFB系统，由于一次只能生成一种波长的探测信号，无法在一个第一扫频时间或者第二扫频时间内求解出速度拍频频率和距离拍频频率；也就是说，单DFB系统需要经过一个完整的扫频周期，才可以计算出相同速度拍频频率和距离拍频频率。与之相比，本申请实施例同时发射两个不同的探测信号，即调频连续波和恒频连续波，能够提高点云分辨率；仍以第一信号为三角波扫频信号，第二信号为恒频信号为例，该激光雷达可以在每个扫频时间即得到一组距离拍频频率与速度拍频频率，在一个完整的扫频周期则可以得到两组独立的距离拍频频率与速度拍频频率，因此该激光雷达的点云分辨率更高。第一信号为锯齿波扫频信号或其他形式的扫频信号同理，在此不赘述。
此外，图1中的激光雷达的结构是采用一个光电探测模块接收合波本振信号和回波信号。本申请实施例还可以提供一种采用两个光电探测模块分别接收第一本振信号和第一探测信号，以及第二本振信号和第二探测信号的激光雷达的结构。
图7是本申请实施例提供的另一种激光雷达100的结构示意图。
示例性的，如图7所示，该激光雷达100包括光源模块101、第一分光模块701、第二分光模块702、合波模块102、放大模块104、收发模块105、扫描模块106、第一光电探测模块703和第二光电探测模块704、分波模块705和信号处理模块108。其中：
光源模块101用于生成波长不同的第一信号（波长为λ1）与第二信号（波长为λ2）。第一信号为调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW），第二信号为恒频连续波（Constant Frequency Continuous Wave，CFCW）。
一种可能的实现方式中，光源模块101包括双波长激光器1011、分波器1012和调制器组件1013。双波长激光器1011用于生成波长不同的第一连续波信号和第二连续波信号。此处双波长激光器1011生成第一连续波信号和第二连续波信号，既可以是同时生成，也可以是先后生成同时发射。分波器1012用于接收双波长激光器1011发送的第一连续波信号和第二连续波信号，并分波输出第一连续波信号和第二连续波信号。分波器1012可以为能够基于波长对第一连续波信号与第二连续波信号进行分光的器件，如波分复用器，二向色镜等元件。
在得到第一连续波信号和第二连续波信号之后，分波器1012将第一连续波信号传输至调制器组件1013。调制器组件1013用于接收第一连续波信号，并对第一连续波信号进行调频，进而得到第一信号，即第一信号为调频连续波；第二连续波信号则不作处理，作为第二信号，即第二信号为恒频连续波。调制器组件1013可以包括调制器以及该调制器的驱动模块。
第一分光模块701用于接收第一信号，并分束为第一探测信号与第一本振信号，并将第一探测信号传输至合波模块102，将第一本振信号传输至第一光电探测模块703。其中，第一分光模块701的结构可参照上述分光模块103。
第二分光模块702用于接收第二信号，并分束为第二探测信号与第二本振信号，并将第二探测信号传输至合波模块102，将第二本振信号传输至第二光电探测模块704。其中，第二分光模块702的结构可参照上述分光模块103。
合波模块102用于接收第一探测信号和第二探测信号，并合波以输出合波后的合波探测信号。
沿合波探测信号的传输方向，放大模块104位于合波模块102的下游，该放大模块104用于接收合波模块102输出的合波探测信号，对合波探测信号进行放大。如前文所述，放大模块104可以任何能够将光信号进行放大的器件，如包括光纤放大器和半导体光放大器的至少一者。
沿合波探测信号的传输方向，收发模块105位于放大模块104的下游，该收发模块105用于接收合波探测信号并发送至扫描模块106。
沿合波探测信号的传输方向，扫描模块106位于收发模块105的下游，该扫描模块106用于接收收发模块105发送的合波探测信号，并对该合波探测信号进行一维或者二维扫描，以使合波探测信号在激光雷达100之外形成一个特定的探测视场。例如，扫描模块106可以是包括一维振镜以实现一维扫描，或者包括二维振镜以实现二维扫描，又或者包括一维振镜和多面转镜，以实现二维扫描；本申请对扫描模块106的具体结构不作具体限定。此外，扫描模块106还用于接收目标物体反射合波探测信号而形成的合波回波信号，并将合波回波信号传输至收发模块105。
上述收发模块105还用于接收扫描模块106传输的合波回波信号，并将合波回波信号传输至分波模块705。激光雷达100在该收发模块105处实现了探测光路与回波光路的分离，合波回波信号不会沿原光路返回至光源模块101，而是从另一个端口流向分波模块705。如前文所述，收发模块105可以是偏振分光器、光环形器和集成有发射波导与接收波导的光芯片等，本申请在此不作限定。
分波模块705用于接收合波回波信号，并分波为第一探测信号对应的第一回波信号，以及与第二探测信号对应的第二回波信号。分波模块705将第一回波信号传输至第一光电探测模块703，将第二回波信号传输至第二光电探测模块704。
第一光电探测模块703用于接收分波模块705传输的第一回波信号，以及第一分光模块701传输的第一本振信号，以使第一本振信号和第一回波信号进行拍频，得到第一拍频光信号；并对该第一拍频光信号进行光电转换，进而得到相应的第一拍频信号，该第一拍频信号为电信号，且频率为上述第一本振信号与第一回波信号的差频。
第二光电探测模块704用于接收分波模块705传输的第二回波信号，以及第二分光模块702传输的第二本振信号，以使第二本振信号和第二回波信号进行拍频，得到第二拍频光信号；并对该第二拍频光信号进行光电转换，进而得到相应的第二拍频信号，该第二拍频信号为电信号，且频率为上述第二本振信号和第二回波信号的差频。
信号处理模块108用于完成对目标物体相对于激光雷达100的距离和速度的解算。
基于上述激光雷达的另一种可能的结构，本申请实施例提供的另一种测速测距的方法。
图8是本申请实施例提供的另一种测速测距的方法的示意性流程图。
示例性的，如图8所示，该方法S800包括：
S801，生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使第一探测信号与第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，第一探测信号为三角波扫频连续波，第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，第一探测信号在第一扫频时间与第二扫频时间的扫频方向相反，第二探测信号为恒频连续波，第一探测信号与第二探测信号的波长不同，第一本振信号与第一探测信号对应，第二本振信号与第二探测信号对应。
其中，该步骤S801与前述步骤S201属于同一发明构思，具体可参见步骤S201中的描述，此处不再赘述。
S802，接收第一回波信号与第一本振信号，其中，第一回波信号为第一探测信号经由目标物体反射形成。
S803，接收第二回波信号与第二本振信号，其中，第二回波信号为第二探测信号经由目标物体反射形成。
示例性的，如图7所示，第一分光模块701用于将第一信号分为第一本振信号和第一探测信号。第二分光模块702用于将第二信号分为第二本振信号和第二探测信号。第一分光模块701进一步将第一本振信号发送至第一光电探测模块703，将第一探测信号发送至合波模块102。第二分光模块702进一步将第二本振信号发送至第二光电探测模块704，将第二探测信号发送至合波模块102。
合波模块102将第一探测信号和第二探测信号进行合波，并输出合波后的合波探测信号。
合波探测信号通过放大模块104后功率被放大，并进一步通过收发模块105和扫描模块106出射至目标物体表面，其经由目标物体反射以形成相应的合波回波信号，并经由自由空间光路和/或光波导等光路进入分波模块705。
分波模块705接收合波回波信号，并分波为第一探测信号对应的第一回波信号，以及第二探测信号对应的第二回波信号。并分别将第一探测信号传输至第一光电探测模块703，将第二探测信号传输至第二光电探测模块704。
第一光电探测模块703接收第一本振信号与第一探测信号的第一回波信号的过程中，第一本振信号与第一回波信号会发生拍频，并在第一扫频时间形成第一拍频信号，在第二扫频时间形成第三拍频信号。第一光电探测模块703可以将上述第一拍频信号与第三拍频信号转换为相应的电信号，从而便于信号处理模块108根据该电信号获取第一拍频信号的频率与第三拍频信号的频率。
第二光电探测模块704接收第二本振信号、第二探测信号的第二回波信号的过程中，第二本振信号与第二回波信号会发生拍频，并在第一扫频时间形成第二拍频信号，在第二扫频时间形成第四拍频信号。第二光电探测模块704可以将上述第二拍频信号与第四拍频信号转换为相应的电信号，从而便于信号处理模块108根据该电信号获取第二拍频信号的频率与第四拍频信号的频率。
S804，获取第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，第一频率为第一拍频信号的频率，第二频率为第二拍频信号的频率，第一拍频信号为第一本振信号与第一回波信号在第一扫频时间的拍频信号，第二拍频信号为第二本振信号与第二回波信号在第一扫频时间的拍频信号。
在应用中，第一频率为第一拍频信号的频率，第二频率为第二拍频信号的频率。在第一扫频时间，第一光电探测模块接收第一上扫本振信号与第一上扫探测信号对应的回波信号，二者进行拍频生成第一拍频信号；同时，第二光电探测模块接收第一恒频本振信号与第一恒频探测信号对应的回波信号，二者拍频生成第二拍频信号。第一光电探测模块将第一拍频信号转换为第一电信号，并发送给信号处理模块。第二光电探测模块将第二拍频信号转换为第二电信号，并发送给信号处理模块。信号处理模块对第一电信号与第二电信号进行分析处理，如通过傅里叶变换处理以及峰值寻找，即可获得第一频率和第二频率。
S805，获取第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，第三频率为第三拍频信号的频率，第四频率为第四拍频信号的频率，第三拍频信号为第一本振信号与第一回波信号在第二扫频时间的拍频信号，第四拍频信号为第二本振信号与第二回波信号在第二扫频时间的拍频信号。
在应用中，第三频率为第三拍频信号的频率，第四频率为第四拍频信号的频率。在第二扫频时间，第一光电探测模块接收第一下扫本振信号与第一下扫探测信号对应的回波信号，二者进行拍频生成第三拍频信号；同时，第二光电探测模块接收第二恒频本振信号与第二恒频探测信号对应的回波信号，二者拍频生成第四拍频信号。第一光电探测模块将第三拍频信号转换为第三电信号，并发送给信号处理模块。第二光电探测模块将第四拍频信号转换为第四电信号，并发送给信号处理模块。信号处理模块对第三电信号与第四电信号进行分析处理，如通过傅里叶变换处理以及峰值寻找，即可获得第三频率和第四频率。
S806，基于第一频率、第二频率、第三频率和第四频率，确定目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
一种可能的实现方式中，基于第一频率、第二频率、第三频率、第四频率，确定目标物体相对于激光雷达的距离与速度，具体包括：
根据第一频率与第三频率，确定目标物体相对于激光雷达的运动方向；
根据第一频率与第二频率，确定目标物体在第一扫频时间相对于激光雷达的距离；
根据第二频率，确定目标物体在第一扫频时间相对于激光雷达的速度；
根据第三频率与第四频率，确定目标物体在第二扫频时间相对于激光雷达的距离；
根据第四频率，确定目标物体在第二扫频时间相对于激光雷达的速度。
具体的，结合图7所示，由于图7中第一本振信号和第一回波信号是通过第一光电探测模块703接收和处理，从而得到第一本振信号和第一回波信号拍频后的频率—第一频率和第三频率。第二本振信号和第二回波信号是通过第二光电探测模块704接收和处理，从而得到第二本振信号和第二回波信号拍频后的频率—第二频率和第四频率。其中，第一频率和第二频率对应于第一扫频时间，第三频率和第四频率对应于第二扫频时间。也就是说，基于图7中激光雷达100中的第一光电探测模块703和第二光电探测模块704，本申请实施例可以实现对第一本振信号和第一回波信号、以及第二本振信号和第二回波信号的分开处理。因此，在第一扫频时间，第二光电探测模块704得到的第二频率就是目标物体相对于激光雷达在第一扫频时间的速度拍频频率。在第二扫频时间内，第二光电探测模块704得到的第四频率就是目标物体相对于激光雷达在第二扫频时间的速度拍频频率。而不用再从第一频率和第二频率中确定速度拍频频率，以及从第三频率和第四频率中确定速度拍频频率。
具体的，根据第一频率、第二频率、第三频率和第四频率，计算目标物体相对于激光雷达的距离与速度，与步骤S205中的过程属于同一发明构思。此处不再赘述。其中，该步骤中的第一频率相当于步骤S205中的第三预设频率，第二频率相当于步骤S205中的第一预设频率，第三频率相当于步骤S205中的第四预设频率，第四频率相当于步骤S205中的第二预设频率。
图9是本申请实施例提供的一种测速测距的装置的结构示意图。
示例性的，如图9所示，该装置900包括：
第一生成单元901，用于生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使该第一探测信号与该第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，该第一探测信号为三角波扫频连续波，该第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，该第一探测信号在该第一扫频时间与该第二扫频时间的扫频方向相反，该第二探测信号为恒频连续波，该第一探测信号与该第二探测信号的波长不同，该第一本振信号与该第一探测信号对应，该第二本振信号与该第二探测信号对应；
第一接收单元902，用于接收第一回波信号、第二回波信号、该第一本振信号与该第二本振信号，其中，该第一回波信号为该第一探测信号经由该目标物体反射形成，该第二回波信号为该第二探测信号经由该目标物体反射形成；
第一获取单元903，用于获取该第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，该第一频率为第一拍频信号的频率，该第二频率为第二拍频信号的频率，该第一拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第一扫频时间的拍频信号，该第二拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第一扫频时间的拍频信号；获取该第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，该第三频率为第三拍频信号的频率，该第四频率为第四拍频信号的频率，该第三拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第二扫频时间的拍频信号，该第四拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第二扫频时间的拍频信号；
第一确定单元904，用于基于该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定该目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
一种可能的实现方式中，该第一确定单元904具体用于：根据该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定第一预设频率与第二预设频率，其中，该第一预设频率为该第一频率与该第二频率中的一个，该第二预设频率为该第三频率与该第四频率中的一个，该第一预设频率与该第二预设频率相等；根据第三预设频率与第四预设频率，确定该目标物体相对于该激光雷达的运动方向，该第三预设频率为该第一频率与该第二频率中区别于该第一预设频率的一个，该第四预设频率为该第三频率与该第四频率中区别于该第二预设频率的一个；根据该第一预设频率与该第三预设频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第一预设频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的速度；根据该第二预设频率与该第四预设频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第二预设频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的速度。
图10是本申请实施例提供的另一种测速测距的装置的结构示意图。
示例性的，如图10所示，该装置1000包括：
第二生成单元1001，用于生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使该第一探测信号与该第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，该第一探测信号为三角波扫频连续波，该第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，该第一探测信号在该第一扫频时间与该第二扫频时间的扫频方向相反，该第二探测信号为恒频连续波，该第一探测信号与该第二探测信号的波长不同，该第一本振信号与该第一探测信号对应，该第二本振信号与该第二探测信号对应；
第二接收单元1002，用于接收第一回波信号与该第一本振信号，其中，该第一回波信号为该第一探测信号经由该目标物体反射形成；接收第二回波信号与该第二本振信号，其中，该第二回波信号为该第二探测信号经由该目标物体反射形成；
第二获取单元1003，用于获取该第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，该第一频率为第一拍频信号的频率，该第二频率为第二拍频信号的频率，该第一拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第一扫频时间的拍频信号，该第二拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第一扫频时间的拍频信号；获取该第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，该第三频率为第三拍频信号的频率，该第四频率为第四拍频信号的频率，该第三拍频信号为该第一本振信号与该第一回波信号在该第二扫频时间的拍频信号，该第四拍频信号为该第二本振信号与该第二回波信号在该第二扫频时间的拍频信号；
第二确定单元1004，用于基于该第一频率、该第二频率、该第三频率和该第四频率，确定该目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
一种可能的实现方式中，该第二确定单元1004具体用于：根据该第一频率与该第三频率，确定该目标物体相对于该激光雷达的运动方向；根据该第一频率与该第二频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第二频率，确定该目标物体在该第一扫频时间相对于该激光雷达的速度；根据该第三频率与该第四频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的距离；根据该第四频率，确定该目标物体在该第二扫频时间相对于该激光雷达的速度。
图11是本申请实施例提供的另一种激光雷达的结构示意图。
示例性的，如图11所示，该激光雷达100包括：存储器1101和处理器1102，其中，存储器1101中存储有可执行程序代码11011，处理器1102用于调用并执行该可执行程序代码11011执行一种测速测距的方法。
本实施例可以根据上述方法示例对激光雷达进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中，上述集成的模块可以采用硬件的形式实现。需要说明的是，本实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，该激光雷达可以包括：第一生成单元、第一接收单元、第一获取单元、第一确定单元，或者，第二生成单元、第二接收单元、第二获取单元、第二确定单元等。需要说明的是，上述方法实施例涉及的各个步骤的所有相关内容的可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
本实施例提供的激光雷达，用于执行上述一种测速测距的方法，因此可以达到与上述实现方法相同的效果。
在采用集成的单元的情况下，激光雷达可以包括处理模块、存储模块。其中，处理模块可以用于对激光雷达的动作进行控制管理。存储模块可以用于支持激光雷达执行相互程序代码和数据等。
其中，处理模块可以是处理器或控制器，其可以实现或执行结合本申请公开内容所藐视的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包括一个或多个微处理器组合，数字信号处理（digital signal processing，DSP）和微处理器的组合等等，存储模块可以是存储器。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序代码，当该计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行上述相关方法步骤实现上述实施例中的一种测速测距的方法。
本实施例还提供了一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述相关步骤，以实现上述实施例中的一种测速测距的方法。
另外，本申请的实施例提供的激光雷达具体可以是芯片，组件或模块，该激光雷达可包括相连的处理器和存储器；其中，存储器用于存储指令，当激光雷达运行时，处理器可调用并执行指令，以使芯片执行上述实施例中的一种测速测距的方法。
其中，本实施例提供的激光雷达、计算机可读存储介质、计算机程序产品或芯片均用于执行上文所提供的对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。
通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：
光源模块，用于生成波长不同的第一信号与第二信号，所述第一信号为调频连续波，所述第二信号为恒频连续波；
合波模块，用于接收所述第一信号与所述第二信号，并合波以输出合波后的合波光信号；
分光模块，用于接收所述合波光信号，并分束为合波本振信号与合波探测信号，所述合波探测信号用于探测目标物体；以及
光电探测模块，用于接收所述合波本振信号以及合波回波信号，所述合波回波信号为所述合波探测信号经由所述目标物体反射形成。
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光源模块包括：
双波长激光器，用于生成波长不同的第一连续波信号与第二连续波信号；
分波器，用于接收所述第一连续波信号与所述第二连续波信号，并分波输出所述第一连续波信号与所述第二连续波信号；以及
调制器组件，用于接收所述第一连续波信号，并进行调频，以得到所述第一信号，所述第二信号为所述第二连续波信号。
3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括收发模块；
沿所述合波探测信号的传输方向，所述收发模块位于所述分光模块的下游，所述收发模块用于接收所述合波探测信号并输出，以使所述合波探测信号探测所述目标物体，以及用于接收所述合波回波信号并输出。
4.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括放大模块；
沿所述合波探测信号的传输方向，所述放大模块位于所述分光模块的光路下游，所述放大模块用于放大所述合波探测信号。
5.一种激光雷达，其特征在于，包括：
光源模块，用于生成波长不同的第一信号与第二信号，所述第一信号为调频连续波，所述第二信号为恒频连续波；
第一分光模块，用于接收所述第一信号，并分束为第一探测信号与第一本振信号；
第二分光模块，用于接收所述第二信号，并分束为第二探测信号与第二本振信号；
合波模块，用于接收所述第一探测信号与所述第二探测信号，并合波以输出合波后的合波探测信号；
分波模块，用于接收合波回波信号，并分波为与所述第一探测信号对应的第一回波信号以及与所述第二探测信号对应的第二回波信号，所述合波回波信号为所述合波探测信号经由目标物体反射形成；
第一光电探测模块，用于接收所述第一本振信号与所述第一回波信号；以及
第二光电探测模块，用于接收所述第二本振信号与所述第一回波信号。
6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述光源模块包括：
双波长激光器，用于生成波长不同的第一连续波信号与第二连续波信号；
分波器，用于接收所述第一连续波信号与所述第二连续波信号，并分波输出所述第一连续波信号与所述第二连续波信号；以及
调制器组件，用于接收所述第一连续波信号，并进行调频，以得到所述第一信号，所述第二信号为所述第二连续波信号。
7.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，还包括收发模块；
沿所述合波探测信号的传输方向，所述收发模块位于所述合波模块的下游，所述收发模块用于接收所述合波探测信号并输出，以使所述合波探测信号探测所述目标物体，以及用于接收所述合波回波信号并输出。
8.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，还包括放大模块；
沿所述合波探测信号的传输方向，所述放大模块位于所述合波模块的光路下游，所述放大模块用于放大所述合波探测信号。
9.一种测速测距的方法，其特征在于，包括：
生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使所述第一探测信号与所述第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，所述第一探测信号为三角波扫频连续波，所述第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，所述第一探测信号在所述第一扫频时间与所述第二扫频时间的扫频方向相反，所述第二探测信号为恒频连续波，所述第一探测信号与所述第二探测信号的波长不同，所述第一本振信号与所述第一探测信号对应，所述第二本振信号与所述第二探测信号对应；
接收第一回波信号、第二回波信号、所述第一本振信号与所述第二本振信号，其中，所述第一回波信号为所述第一探测信号经由所述目标物体反射形成，所述第二回波信号为所述第二探测信号经由所述目标物体反射形成；
获取所述第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，所述第一频率为第一拍频信号的频率，所述第二频率为第二拍频信号的频率，所述第一拍频信号为所述第一本振信号与所述第一回波信号在所述第一扫频时间的拍频信号，所述第二拍频信号为所述第二本振信号与所述第二回波信号在所述第一扫频时间的拍频信号；
获取所述第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，所述第三频率为第三拍频信号的频率，所述第四频率为第四拍频信号的频率，所述第三拍频信号为所述第一本振信号与所述第一回波信号在所述第二扫频时间的拍频信号，所述第四拍频信号为所述第二本振信号与所述第二回波信号在所述第二扫频时间的拍频信号；
基于所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率和所述第四频率，确定所述目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率、所述第四频率，确定所述目标物体相对于激光雷达的距离与速度，包括：
根据所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率和所述第四频率，确定第一预设频率与第二预设频率，其中，所述第一预设频率为所述第一频率与所述第二频率中的一个，所述第二预设频率为所述第三频率与所述第四频率中的一个，所述第一预设频率与所述第二预设频率相等；
根据第三预设频率与第四预设频率，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的运动方向，所述第三预设频率为所述第一频率与所述第二频率中区别于所述第一预设频率的一个，所述第四预设频率为所述第三频率与所述第四频率中区别于所述第二预设频率的一个；
根据所述第一预设频率与所述第三预设频率，确定所述目标物体在所述第一扫频时间相对于所述激光雷达的距离；
根据所述第一预设频率，确定所述目标物体在所述第一扫频时间相对于所述激光雷达的速度；
根据所述第二预设频率与所述第四预设频率，确定所述目标物体在所述第二扫频时间相对于所述激光雷达的距离；
根据所述第二预设频率，确定所述目标物体在所述第二扫频时间相对于所述激光雷达的速度。
11.一种测速测距的方法，其特征在于，包括：
生成第一探测信号、第二探测信号、第一本振信号与第二本振信号，以使所述第一探测信号与所述第二探测信号以同一束光的形式探测目标物体，其中，所述第一探测信号为三角波扫频连续波，所述第一探测信号的每个扫频周期包括顺次连接的第一扫频时间与第二扫频时间，所述第一探测信号在所述第一扫频时间与所述第二扫频时间的扫频方向相反，所述第二探测信号为恒频连续波，所述第一探测信号与所述第二探测信号的波长不同，所述第一本振信号与所述第一探测信号对应，所述第二本振信号与所述第二探测信号对应；
接收第一回波信号与所述第一本振信号，其中，所述第一回波信号为所述第一探测信号经由所述目标物体反射形成；
接收第二回波信号与所述第二本振信号，其中，所述第二回波信号为所述第二探测信号经由所述目标物体反射形成；
获取所述第一扫频时间对应的第一频率与第二频率，其中，所述第一频率为第一拍频信号的频率，所述第二频率为第二拍频信号的频率，所述第一拍频信号为所述第一本振信号与所述第一回波信号在所述第一扫频时间的拍频信号，所述第二拍频信号为所述第二本振信号与所述第二回波信号在所述第一扫频时间的拍频信号；
获取所述第二扫频时间对应的第三频率与第四频率，其中，所述第三频率为第三拍频信号的频率，所述第四频率为第四拍频信号的频率，所述第三拍频信号为所述第一本振信号与所述第一回波信号在所述第二扫频时间的拍频信号，所述第四拍频信号为所述第二本振信号与所述第二回波信号在所述第二扫频时间的拍频信号；
基于所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率和所述第四频率，确定所述目标物体相对于激光雷达的距离与速度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一频率、所述第二频率、所述第三频率、所述第四频率，确定所述目标物体相对于激光雷达的距离与速度，包括：
根据所述第一频率与所述第三频率，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的运动方向；
根据所述第一频率与所述第二频率，确定所述目标物体在所述第一扫频时间相对于所述激光雷达的距离；
根据所述第二频率，确定所述目标物体在所述第一扫频时间相对于所述激光雷达的速度；
根据所述第三频率与所述第四频率，确定所述目标物体在所述第二扫频时间相对于所述激光雷达的距离；
根据所述第四频率，确定所述目标物体在所述第二扫频时间相对于所述激光雷达的速度。
13.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：
存储器，用于存储可执行程序代码；
处理器，用于从所述存储器中调用并运行所述可执行程序代码，使得所述激光雷达执行如权利要求9至12中任意一项所述的方法。
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