CN117930190A - 激光雷达系统及装置、目标检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供激光雷达系统及装置、目标检测方法、装置、设备及介质，该系统包括，发射单元、控制单元、光斑转换单元和接收单元；发射单元用于，发射激光束；控制单元用于，控制转动镜调整激光束的定向扫描；光斑转换单元用于，调整激光束的焦距和聚焦；接收单元用于，接收激光束反射的光信号。通过该系统可以达到使用该激光雷达系统进行精准的目标检测的效果。

Description

激光雷达系统及装置、目标检测方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及激光雷达的领域，具体而言，涉及激光雷达系统及装置、目标检测方法、装置、设备及介质。

背景技术

目前，传统的激光雷达是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发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

然而，传统激光雷达系统在光的耦合和控制方面存在限制，无法做到精准的目标检测。

因此，如何使用激光雷达进行精准的目标检测，是一个需要解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种激光雷达系统，通过本申请的实施例的技术方案可以达到缓使用激光雷达进行精准的目标检测的效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种激光雷达系统，包括，发射单元、控制单元、光斑转换单元和接收单元；发射单元用于，发射激光束；控制单元用于，控制转动镜调整激光束的定向扫描；光斑转换单元用于，调整激光束的焦距和聚焦；接收单元用于，接收激光束反射的光信号。

本申请在上述实施例中，通过控制转动镜的角度，系统可以实现激光束的定向和扫描，覆盖更大的区域并提供更全面的目标探测和跟踪能力。光斑转换单元可以调整激光束的焦距和聚焦效果，进一步提高激光雷达的分辨率和目标探测能力。通过该系统可以达到使用该激光雷达系统进行精准的目标检测的效果。

在一些实施例中，所述系统还包括：波导单元，其中，波导单元用于控制光信号的传输。

本申请在上述实施例中，波导结构通过有效地控制和传输光信号可以提供更高的耦合效率。

第二方面，本申请实施例提供了一种激光雷达的装置，包括：

发射波导、转动镜、光斑大小转换器和接收波导；

发射波导用于，发射激光束；

转动镜用于，调整激光束的定向扫描；

光斑大小转换器用于，调整激光束的焦距和聚焦；

接收波导用于，接收激光束反射的光信号。

可选的，所述装置还包括：

波导结构，用于接收波导在接收激光束反射的光信号之前，控制光信号的传输。

第三方面，本申请实施例提供了一种目标检测方法，包括：

发射激光束；调整激光束的定向扫描、焦距和聚焦；接收激光束反射的光信号。

本申请在上述实施例中，通过控制角度，系统可以实现激光束的定向和扫描，覆盖更大的区域并提供更全面的目标探测和跟踪能力。通过调整激光束的焦距和聚焦效果，进一步提高分辨率和目标探测能力。可以达到精准的目标检测的效果。

在一些实施例中，在接收激光束反射的光信号之前，还包括：

控制光信号的传输。

本申请在上述实施例中，有效地控制和传输光信号可以提供更高的耦合效率。

第四方面，本申请实施例提供了一种目标检测装置，包括：

发射模块，用于发射激光束；

调整模块，用于调整激光束的定向扫描、焦距和聚焦；

接收模块，用于接收激光束反射的光信号。

可选的，所述装置还包括：

控制模块，用于接收模块在接收激光束反射的光信号之前，控制光信号的传输。

第五方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如上述第三方面提供的所述系统中的步骤。

第六方面，本申请实施例提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行如上述第三方面提供的所述系统中的步骤。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种激光雷达系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种激光雷达装置的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种目标检测方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种目标检测装置的示意框图；

图5为本申请实施例提供的一种目标检测装置的结构示意框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请应用于激光雷达的场景，具体场景为该系统通过使用波导结构和发射波导、接收波导、转动镜以及光斑大小转换器的组合，实现了高效、精确地耦合进出波导的光信号，从而提高激光雷达的灵敏度、测量精度和目标检测能力。

但是目前，传统的激光雷达是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发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。然而，传统激光雷达系统在光的耦合和控制方面存在限制，无法做到精准的目标检测。

为此本申请通过提供了一种激光雷达系统，包括，发射单元、控制单元、光斑转换单元和接收单元；发射单元用于，发射激光束；控制单元用于，控制转动镜调整激光束的定向扫描；光斑转换单元用于，调整激光束的焦距和聚焦；接收单元用于，接收激光束反射的光信号。通过控制转动镜的角度，系统可以实现激光束的定向和扫描，覆盖更大的区域并提供更全面的目标探测和跟踪能力。光斑转换单元可以调整激光束的焦距和聚焦效果，进一步提高激光雷达的分辨率和目标探测能力。通过该系统可以达到使用该激光雷达系统进行精准的目标检测的效果。

本申请实施例中，执行主体可以为激光雷达系统中的激光雷达设备，实际应用中，激光雷达设备可以为终端设备和服务器等电子设备，在此不做限制。

下面结合图1对本申请实施例的激光雷达系统进行详细描述。

请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种激光雷达系统的示意图，如图1所示的激光雷达系统包括：

发射单元110、控制单元120、光斑转换单元130和接收单元140；发射单元110用于，发射激光束；控制单元120用于，控制转动镜调整激光束的定向扫描；光斑转换单元130用于，调整激光束的焦距和聚焦；接收单元140用于，接收激光束反射的光信号。

其中，本申请可以是一种基于光子集成电路(PICs)和控制单元120中的转动镜的激光雷达系统，光子集成电路包括上述发射单元110中的发射波导、光斑转换单元130中的光斑大小转换器和接收单元140中的接收波导。

本申请在上述过程中，所述系统还包括：波导单元150，其中，波导单元150用于控制光信号的传输。

在本申请的一些实施例中，波导单元150通过有效地控制和传输光信号可以提供更高的耦合效率。

其中，波导单元150是通过波导结构控制光信号的传输的。

在上述图1所示的过程中，本申请通过提供了一种激光雷达系统，包括，发射单元、控制单元、光斑转换单元和接收单元；发射单元用于，发射激光束；控制单元用于，控制转动镜调整激光束的定向扫描；光斑转换单元用于，调整激光束的焦距和聚焦；接收单元用于，接收激光束反射的光信号。通过控制转动镜的角度，系统可以实现激光束的定向和扫描，覆盖更大的区域并提供更全面的目标探测和跟踪能力。光斑转换单元可以调整激光束的焦距和聚焦效果，进一步提高激光雷达的分辨率和目标探测能力。通过该系统可以达到使用该激光雷达系统进行精准的目标检测的效果。

下面结合图2对本申请实施例的激光雷达装置进行详细描述。

请参看图2，图2为本申请实施例提供的一种激光雷达装置的示意图，如图2所示的激光雷达装置包括：

发射波导210、转动镜220、光斑大小转换器230和接收波导240；发射波导210用于，发射激光束；转动镜220用于，调整激光束的定向扫描；光斑大小转换器230用于，调整激光束的焦距和聚焦；接收波导240用于，接收激光束反射的光信号。

可选的，所述装置还包括：

波导结构，用于接收波导在接收激光束反射的光信号之前，控制光信号的传输。

以上为激光雷达系统的相关介绍，下面结合图3对本申请实施例使用该激光雷达系统进行目标检测详细描述。

请参看图3，图3为本申请实施例提供的一种目标检测方法的流程图，如图3所示的目标检测方法包括：

步骤310：发射激光束。

其中，发射激光束可以是通过激光雷达的发射波导实现的。

步骤320：调整激光束的定向扫描、焦距和聚焦。

其中，调整激光束的定向扫描可以是通过激光雷达的转动镜实现的，调整激光束的焦距和聚焦可以是通过光斑大小转换器实现的。

步骤330：接收激光束反射的光信号。

其中，接收激光束反射的光信号可以是通过接收波导实现的。

本申请在上述实施例中，通过控制角度，方法可以实现激光束的定向和扫描，覆盖更大的区域并提供更全面的目标探测和跟踪能力。通过调整激光束的焦距和聚焦效果，进一步提高分辨率和目标探测能力。可以达到精准的目标检测的效果。

在本申请的一些实施例中，在接收激光束反射的光信号之前，还包括：控制光信号的传输。

本申请在上述实施例中，有效地控制和传输光信号可以提供更高的耦合效率。

其中，控制光信号的传输可以是通过波导结构实现的。

前文通过图3描述了目标检测方法，下面结合图4描述目标检测装置。

请参照图4，为本申请实施例中提供的一种目标检测装置400的示意框图，该装置400可以是电子设备上的模块、程序段或代码。该装置400与上述图3方法实施例对应，能够执行图3方法实施例涉及的各个步骤，该装置400具体的功能可以参见下文中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。

可选的，所述装置400包括：

发射模块410，用于发射激光束；

调整模块420，用于调整激光束的定向扫描、焦距和聚焦；

接收模块430，用于接收激光束反射的光信号。

可选的，所述装置还包括：

控制模块，用于接收模块在接收激光束反射的光信号之前，控制光信号的传输。

请参照图5为本申请实施例中提供的一种目标检测装置的结构示意框图，该装置可以包括存储器510和处理器520。可选的，该装置还可以包括：通信接口530和通信总线540。该装置与上述图3方法实施例对应，能够执行图3方法实施例涉及的各个步骤，该装置具体的功能可以参见下文中的描述。

具体的，存储器510，用于存储计算机可读指令。

处理器520，用于处理存储器存储的可读指令，能够执行图3方法中的各个步骤。

通信接口530，用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。例如：用于与服务器或者终端的通信，或者与其它设备节点进行通信，本申请实施例并不限于此。

通信总线540，用于实现上述组件直接的连接通信。

其中，本申请实施例中设备的通信接口530用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。存储器510可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器510可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。存储器510中存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器520执行时，电子设备执行上述图3所示方法过程。处理器520可以用于装置400上，并且用于执行本申请中的功能。示例性地，上述的处理器520可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated 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，本申请实施例并不局限于此。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时，执行如图3所示方法实施例中电子设备所执行的系统过程。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

综上所述，本申请实施例提供激光雷达系统及装置、目标检测方法、装置、设备及介质，该系统包括，发射单元、控制单元、光斑转换单元和接收单元；发射单元用于，发射激光束；控制单元用于，控制转动镜调整激光束的定向扫描；光斑转换单元用于，调整激光束的焦距和聚焦；接收单元用于，接收激光束反射的光信号。通过该系统可以达到使用激光雷达进行精准的目标检测的效果。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的方法来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述系统的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，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所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：

发射单元、控制单元、光斑转换单元和接收单元；

所述发射单元用于，发射激光束；

所述控制单元用于，控制转动镜调整所述激光束的定向扫描；

所述光斑转换单元用于，调整所述激光束的焦距和聚焦；

所述接收单元用于，接收所述激光束反射的光信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

波导单元，其中，所述波导单元用于控制所述光信号的传输。

3.一种激光雷达装置，其特征在于，包括：

发射波导、转动镜、光斑大小转换器和接收波导；

所述发射波导用于，发射激光束；

所述转动镜用于，调整所述激光束的定向扫描；

所述光斑大小转换器用于，调整所述激光束的焦距和聚焦；

所述接收波导用于，接收所述激光束反射的光信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

波导结构，用于所述接收波导在接收所述激光束反射的光信号之前，控制所述光信号的传输。

5.一种目标检测方法，其特征在于，包括：

发射激光束；

调整所述激光束的定向扫描、焦距和聚焦；

接收所述激光束反射的光信号。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述接收所述激光束反射的光信号之前，所述方法还包括：

控制所述光信号的传输。

7.一种目标检测装置，其特征在于，包括：

发射模块，用于发射激光束；

调整模块，用于调整所述激光束的定向扫描、焦距和聚焦；

接收模块，用于接收所述激光束反射的光信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制模块，用于所述接收模块在接收所述激光束反射的光信号之前，控制所述光信号的传输。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求5-6中任一项所述方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：

计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求5-6中任一项所述的方法。