CN217639515U - 一种激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光雷达系统，其中，该激光雷达系统包括：偏振检测系统、发射装置、信号过滤装置和接收装置；发射装置用于向空气发射第一光束；偏振检测系统用于检测目标偏振光对应的偏振光特征，目标偏振光表示空气所散射的光；信号过滤装置设置在接收装置的入光侧，信号过滤装置能够基于偏振检测系统检测的偏振光特征，将第一光束经空气散射的当前偏振光过滤，并向接收装置投射过滤后的第一光束；当前偏振光表示与偏振光特征对应的偏振光。通过本实用新型实施例提供的激光雷达系统，计算复杂度低、处理速度快、准确率高，并且，其成本相比于使用图像处理方法的激光雷达系统也更低，更加符合市场需求。

Description

一种激光雷达系统

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种激光雷达系统。

背景技术

激光雷达在智能机器人，全自动驾驶，无人机等众多应用领域表现出极大的市场潜力。然而在恶劣天气(如雾霾)或恶劣应用环境(如火灾现场)中，在受到空气中微粒的散射作用的影响下，激光雷达的回波信号会产生较大的噪声或者错误信号，容易导致误码率提升、错误重构环境位置信息的结果，进而降低激光雷达的性能。

现有的激光雷达系统主要采用图像处理的方法(如卡尔曼滤波算法或卷积神经网络算法)，从算法层面判断环境中微粒的散射信号，从而消除其影响，以实现去雾的目的。但是，图像处理的方法计算复杂度高、处理速度慢、成本也高；随着激光雷达的发展，这种结合图像处理的激光雷达很难满足市场需求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种激光雷达系统。

本实用新型实施例提供了一种激光雷达系统，包括：偏振检测系统、发射装置、信号过滤装置和接收装置；所述发射装置用于向空气发射第一光束；所述偏振检测系统用于检测所述目标偏振光对应的偏振光特征，所述目标偏振光表示空气所散射的光；所述信号过滤装置设置在所述接收装置的入光侧，所述信号过滤装置能够基于所述偏振检测系统检测的所述偏振光特征，将所述第一光束经所述空气散射的当前偏振光过滤，并向所述接收装置投射过滤后的第一光束；所述当前偏振光表示与所述偏振光特征对应的偏振光。

可选地，偏振检测系统包括：光源模组、收集装置和偏振检测器件；所述收集装置设置在所述光源模组的出光侧，所述偏振检测器件设置在所述收集装置远离所述光源模组的一侧；所述收集装置用于收集所述空气；所述光源模组用于向所述收集装置发射第二光束；所述第二光束经所述收集装置中的空气散射为目标偏振光，并射向所述偏振检测器件；所述偏振检测器件用于检测所述目标偏振光对应的偏振光特征，所述偏振光特征表示所述目标偏振光的不同偏振态对应的光强。

可选地，偏振检测器件包括：偏振探测超表面和像素单元；所述偏振探测超表面用于将所述目标偏振光分散为多个子光束，每个所述子光束对应所述目标偏振光中的一种偏振态；所述像素单元设置在所述偏振探测超表面的出光侧，用于接收多个所述子光束，并确定每个所述子光束的光强。

可选地，偏振探测超表面包括：第一超表面和第二超表面；所述像素单元包括：第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一超表面用于将所述目标偏振光调制为x方向的偏振态对应的子光束以及y方向的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向所述第一像素和所述第二像素；所述第二超表面用于将所述目标偏振光调制为正45度方向的偏振态对应的子光束以及负45度方向的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向所述第三像素和所述第四像素。

可选地，偏振探测超表面还包括：第三超表面；所述像素单元还包括：第五像素和第六像素；所述第三超表面用于将所述目标偏振光调制为左旋光的偏振态对应的子光束以及右旋光的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向所述第五像素和所述第六像素。

可选地，偏振探测超表面的工作波段为近红外波段。

可选地，偏振检测器件包括：偏振相机。

可选地，光源模组包括第一光源；所述第一光源包括光纤激光器、边发射激光阵列、垂直腔面发射激光阵列或者发光二极管。

可选地，光源模组包括：机械旋转装置和在所述机械旋转装置上固定设置的第二光源。

可选地，光源模组包括：第三光源和设置在所述第三光源出光侧的偏转角旋转装置。

可选地，信号过滤装置中的滤波片包括：检偏器、检偏器与1/4波片的组合、超表面偏振片或者能够过滤偏振光的多功能超表面中的一种。

可选地，该激光雷达系统还包括：处理装置；所述处理装置分别与所述偏振检测系统和所述信号过滤装置相连，用于根据所述偏振检测系统所检测的所述偏振光特征，指示所述信号过滤装置将所述第一光束经所述空气散射的当前偏振光过滤。

可选地，发射装置出射的所述第一光束与所述偏振检测系统中的所述第二光束相同。

本实用新型实施例上述提供的方案中，在需要去除空气中雾霾颗粒的散射所带来的回波信号误差的情况下，区别于传统的图像处理的方法，在该激光雷达系统中设置偏振检测系统，利用该偏振检测系统检测出空气所散射的光对应的偏振光特征，使得该激光雷达系统中的信号过滤装置能够将射入其中且具有该偏振光特征的当前偏振光过滤，进而使接收装置能够接收到更准确的回波信号。该激光雷达系统计算复杂度低、处理速度快、准确率高，并且，其成本相比于使用图像处理方法的激光雷达系统也更低，更加符合市场需求。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出了本实用新型实施例所提供的一种激光雷达系统的示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，偏振检测系统的示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，偏振检测器件的示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，包括第一超表面和第二超表面的偏振检测器件的示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，包括第一超表面、第二超表面和第三超表面的偏振检测器件的示意图；

图6示出了本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，第一种光源模组的示意图；

图7示出了本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，第二种光源模组的示意图；

图8示出了本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，第三种光源模组的示意图；

图9示出了本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，包括处理装置的示意图。

图标：

1-偏振检测系统、2-发射装置、3-信号过滤装置、4-接收装置、5-处理装置、11-光源模组、12-收集装置、13-偏振检测器件、131-偏振探测超表面、132-像素单元、131a-第一超表面、131b-第二超表面、131c-第三超表面、132a-第一像素、132b-第二像素、132c-第三像素、132d-第四像素、132e-第五像素、132f-第六像素、111-第一光源、112-机械旋转装置、113-第二光源、114-第三光源、115-偏转角旋转装置。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者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更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供了一种激光雷达系统，参见图1所示，该激光雷达系统包括：偏振检测系统1、发射装置2、信号过滤装置3和接收装置4；发射装置2用于向空气发射第一光束；偏振检测系统1用于检测目标偏振光对应的偏振光特征，该目标偏振光表示空气所散射的光；信号过滤装置3设置在接收装置4的入光侧，信号过滤装置3能够基于偏振检测系统1检测的偏振光特征，将第一光束经空气散射的当前偏振光过滤，并向接收装置4投射过滤后的第一光束；当前偏振光表示与偏振光特征对应的偏振光。

如图1所示，图1中以位于上方的烟雾图案表示空气；该激光雷达系统中的偏振检测系统1能够将该目标偏振光所对应的偏振光特征检测出来，其中，该目标偏振光所对应的偏振光特征指的是：悬浮在该空气中的微粒(如雾霾颗粒或者火灾现场的灰尘颗粒等)所散射的偏振光所具有的特征。该激光雷达系统中的发射装置2，用于向该空气发射第一光束，该第一光束可以包括部分偏振光或者自然光；当该第一光束射入该空气中时，该空气(如空气中的微粒)能够对该第一光束进行散射，得到散射后的第一光束，该散射后的第一光束能够射向该激光雷达系统中的信号过滤装置3。其中，该散射后的第一光束是包括当前偏振光的第一光束，该当前偏振光是由该空气所散射的偏振光，其与该偏振光特征相对应。

本实用新型实施例中，信号过滤装置3基于该偏振检测系统1所检测的空气对应的偏振光特征，将射入该信号过滤装置3的散射后的第一光束中当前偏振光过滤，并将过滤后的第一光束射向位于该信号过滤装置3出光侧方向上的接收装置4。可选地，该信号过滤装置3包括滤波片，该滤波片包括：检偏器、检偏器与1/4波片的组合、超表面偏振片或者能够过滤偏振光的多功能超表面中的一种。其中，该滤波片是用来允许或阻止某波段范围的光透过的光学器件，以用于检验各种偏振光。选择检偏器，或者，检偏器与1/4波片的组合作为该信号过滤装置3中的滤波片，可以使该激光雷达系统的整体制造成本降低；而选择超表面偏振片或者能够过滤偏振光的多功能超表面作为该信号过滤装置3中的滤波片，可以使该激光雷达系统整体结构更加紧凑且轻量，更适用于相对较小的安装空间。

本实用新型实施例所提供的激光雷达系统，在需要去除空气中雾霾颗粒的散射所带来的回波信号误差的情况下，区别于传统的图像处理的方法，在该激光雷达系统中设置偏振检测系统1，利用该偏振检测系统1检测出空气所散射的光对应的偏振光特征，使得该激光雷达系统中的信号过滤装置3能够将射入其中且具有该偏振光特征的当前偏振光过滤，进而使接收装置4能够接收到更准确的回波信号。该激光雷达系统计算复杂度低、处理速度快、准确率高，并且，其成本相比于使用图像处理方法的激光雷达系统也更低，更加符合市场需求。

可选地，参见图2所示，偏振检测系统1包括：光源模组11、收集装置12和偏振检测器件13；收集装置12设置在光源模组11的出光侧，偏振检测器件13设置在收集装置12远离光源模组11的一侧；图2中以光源模组11的右侧为该光源模组11的出光侧示出。

其中，收集装置12用于收集空气；光源模组11用于向收集装置12发射第二光束；第二光束经收集装置12中的空气散射为目标偏振光，并射向偏振检测器件13；偏振检测器件13用于检测目标偏振光对应的偏振光特征，偏振光特征表示目标偏振光的不同偏振态对应的光强。

在本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，偏振检测系统1所包括的收集装置12是能够与空气相连通的容器，以容纳进入其中的空气；光源模组11用于向该收集装置12发射第二光束，该第二光束可以包括部分偏振光或者自然光；当该第二光束射入该收集装置12时，集中容纳在该收集装置12里的空气能够将该第二光束进行散射，得到散射后的第二光束；其中，该散射后的第二光束包括目标偏振光(即需要被检测其偏振光特性的偏振光)，该目标偏振光能够射向设置于该收集装置12出光侧的偏振检测器件13。

在本实用新型实施例中，该偏振检测器件13可以根据射入其中的目标偏振光，检测其所具备的特征，该目标偏振光所具备的特征即为该空气所散射的光所对应的偏振光特征。其中，由于目标偏振光可以被调制为多种不同的偏振态(如x方向的偏振态或者y方向的偏振态等)，且每种偏振态分别所对应的光强不同，因此可以将该目标偏振光中所能被调制的不同偏振态分别对应的光强，作为该目标偏振光所具有的特征，即该空气所散射的光对应的偏振光特征。例如，该偏振光特征可以包括该目标偏振光被调制为x方向的偏振态所对应的光强，和该偏振光特征可以是该目标偏振光被调制为y方向的偏振态所对应的光强等。可选地，偏振检测器件13包括：偏振相机。通过该偏振相机可以直接获得该目标偏振光的不同偏振态对应的光强，例如斯托克斯参数，即目标偏振光对应的偏振态特征。其中，该偏振相机可以是全斯托克斯相机。

本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，该偏振检测系统1的整体结构简单，仅通过检测空气散射的目标偏振光的不同偏振态的光强，便可确定该目标偏振光对应的偏振光特征。整个检测过程中无需进行大量计算，检测速度较快；并且，该偏振检测系统1能够以较低的频率实时检测当前空气所散射的光的偏振光特征，大大降低检测成本。

可选地，参见图3所示，偏振检测器件13包括：偏振探测超表面131和像素单元132；偏振探测超表面131用于将目标偏振光分散为多个子光束，每个子光束对应目标偏振光中的一种偏振态；像素单元132设置在偏振探测超表面131的出光侧，用于接收多个子光束，并确定每个子光束的光强。

其中，偏振探测超表面131设置在该偏振检测器件13靠近收集装置12的一侧，如图3中该偏振检测器件13的左侧，使通过收集装置12并射向该偏振检测器件13的目标偏振光能直接射入该偏振探测超表面131。本实用新型实施例中，目标偏振光经该偏振探测超表面131的调制，可以被分散为多个子光束，每个子光束分别对应该目标偏振光所能被调制得到的一种偏振态，例如，通过收集装置12射入该偏振探测超表面131的目标偏振光，经过该偏振探测超表面131的调制可以被分散为两个子光束，一个子光束可以对应x方向的偏振态，另一个子光束可以对应y方向的偏振态。可选地，偏振探测超表面131的工作波段为近红外波段，即第二光束的工作波段为近红外波段，例如，对近红外波段的光线具有高透过率。其中，近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波，按美国试验和材料检测协会定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波。例如，本实用新型实施例中的偏振探测超表面131的工作波段可以是885nm～925nm，或者，1520nm～1570nm。

本实用新型实施例中，像素单元132设置在偏振探测超表面131的出光侧(如图3中该偏振探测超表面131的右侧)，能够接收由该偏振探测超表面131所分散得到的多个子光束，并可以针对每个子光束分别确定各自所对应的光强。例如，该像素单元132能够确定由该偏振探测超表面131所分散出的x方向的偏振态的子光束，以及y方向的偏振态的子光束，各自所对应的光强(如x方向的偏振态的子光束的光强，以及y方向的偏振态的子光束的光强)，不同偏振态的子光束所对应的光强即可表示为该目标偏振态所具备的特征，例如空气所散射的光所对应的偏振光特征。

本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，其偏振检测器件13采用了偏振探测超表面131作为分散目标偏振光的光学器件，不仅能准确地将目标偏振光进行调制，使分散得到的多个子光束分别为具有不同偏振态的子光束；还可以使具有该偏振探测超表面131的激光雷达系统具备质量轻、整体厚度薄、系统简单、价格更低以及产能高的优势。

可选地，参见图4所示，该偏振探测超表面131包括：第一超表面131a和第二超表面131b；该像素单元132包括：第一像素132a、第二像素132b、第三像素132c和第四像素132d；第一超表面131a用于将目标偏振光调制为x方向的偏振态对应的子光束以及y方向的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向第一像素132a和第二像素132b；第二超表面131b用于将目标偏振光调制为正45度方向的偏振态对应的子光束以及负45度方向的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向第三像素132c和第四像素132d。

在本实用新型实施例中，该偏振检测器件13中的偏振探测超表面131可以包括第一超表面131a和第二超表面131b；如图4所示，该第一超表面131a能够将目标偏振光调制为x方向的偏振态和y方向的偏振态的光束(如一对在正交方向上偏振的子光束)，该第二超表面131b能够将目标偏振光调制为正45度方向的偏振态和负45度(即135度)方向的偏振态的光束，使得本实用新型实施例所采用的偏振检测器件13是能够检测线偏光的器件。

如图4所示，该偏振检测器件13中的像素单元132也可以包括多个像素，其可以包括第一像素132a、第二像素132b、第三像素132c和第四像素132d；其中，一个超表面可以与两个像素一一对应，且每个超表面所对应的像素不同，以实现将该超表面所分散出的两种不同偏振态的子光束，分别射向与该超表面对应的两个像素中；例如，第一超表面131a可以与第一像素132a和第二像素132b相对应，由该第一超表面131a所分散得到的x方向的偏振态对应的子光束能够射向该第一像素132a，使得该第一像素132a能够处理该x方向的偏振态对应的子光束；而由该第一超表面131a所分散得到的y方向的偏振态对应的子光束能够射向该第二像素132b，使得该第二像素132b能够处理该y方向的偏振态对应的子光束。同样地，第二超表面131b可以与第三像素132c和第四像素132d相对应，由该第二超表面131b所分散得到的正45度方向的偏振态对应的子光束能够射向该第三像素132c，使得该第三像素132c能够处理该正45度方向的偏振态对应的子光束；而由该第二超表面131b所分散得到的负45度方向的偏振态对应的子光束能够射向该第四像素132d，使得该第四像素132d能够处理该负45度方向的偏振态对应的子光束。

其中，在第一像素132a、第二像素132b、第三像素132c和第四像素132d分别接收到相应的偏振态所对应的子光束的情况下，可以确定各自所接收到的子光束的光强，例如，该目标偏振光被分解为相应偏振态所对应的光强，即可以确定该空气所散射的光对应的偏振态特征。本实用新型实施例中，x方向与y方向是互相垂直的两个方向，例如，x方向可以是水平方向，y方向可以是竖直方向；正45度方向是与x方向之间夹角为正45度的方向，负45度方向是与x方向之间夹角为负45度的方向。

本实用新型实施例所采用的偏振探测超表面131包括可以分别将目标偏振光分解为x方向和y方向的子光束，以及将目标偏振光分解为正45度方向和负45度方向的子光束的两个超表面，即第一超表面131a和第二超表面131b，并针对每个超表面对应设置分别用来接收不同偏振态的子光束的第一像素132a、第二像素132b、第三像素132c和第四像素132d；使得包含该结构的激光雷达系统可以检测目标偏振光中多种的线偏光的光强。

可选地，参见图5所示，偏振探测超表面131还包括：第三超表面131c；像素单元132还包括：第五像素132e和第六像素132f；第三超表面131c用于将目标偏振光调制为左旋光的偏振态对应的子光束以及右旋光的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向第五像素132e和第六像素132f。

在本实用新型实施例中，该偏振检测器件13中的偏振探测超表面131除了所包括的第一超表面131a和第二超表面131b以外，还包括第三超表面131c；如图5所示，该第三超表面131c能够将目标偏振光调制为左旋光的偏振态和右旋光的偏振态，使得本实用新型实施例所采用的偏振检测器件13不仅能够检测线偏光，还可以检测圆偏光。

如图5所示，该偏振检测器件13中的像素单元132除所包括的第一像素132a、第二像素132b、第三像素132c和第四像素132d以外，还可以包括第五像素132e和第六像素132f；并且，该第五像素132e和第六像素132f与第三超表面131c之间的对应关系，同其他两个超表面分别和像素之间的对应关系一致，即该第三超表面131c可以与第五像素132e和第六像素132f对应，以实现将该第三超表面131c所分散出的两种不同偏振态的子光束，分别射向与该第三超表面131c相互对应的第五像素132e和第六像素132f中；例如，由该第三超表面131c所分散得到的左旋光的偏振态对应的子光束能够射向该第五像素132e，使得该第五像素132e能够处理左旋光的偏振态对应的子光束；而由该第三超表面131c所分散得到的右旋光的偏振态对应的子光束能够射向该第六像素132f，使得该第六像素132f能够处理该右旋光的偏振态对应的子光束。

其中，在第五像素132e和第六像素132f也分别接收到相应的偏振态所对应的子光束的情况下，可以确定该目标偏振光被分解为相应偏振态所对应的光强。

本实用新型实施例在仅包括两种超表面的基础上增加了第三超表面131c，和与该第三超表面131c相对应的第五像素132e和第六像素132f，不仅可以检测该目标偏振光中的线偏光，还可以检测圆偏光，检测范围更大，使得该激光雷达系统可以更好的排除空气所散射的光对回波信号的影响。

可选地，参见图6所示，光源模组11包括第一光源111；第一光源111包括光纤激光器、边发射激光阵列、垂直腔面发射激光阵列或者发光二极管。

其中，在光源模组11包括第一光源111的情况下，为使该光源模组11所发出的第二光束满足部分偏振光或自然光，该第一光源111可以包括偏振性较差(如第一光源111所发射的第二光束能够被分解为较多种类的偏振态所对应的子光束)的光纤激光器、边发射激光阵列、垂直腔面发射激光阵列或者发光二极管，以实现令第二光束的偏振态种类更加丰富。

可选地，参见图7所示，该光源模组11包括：机械旋转装置112和在机械旋转装置112上固定设置的第二光源113。其中，机械旋转装置112可以沿顺时针或者逆时针的方向进行旋转，并带动设置在该机械旋转装置112上表面的第二光源113随之进行同向转动；并且，该第二光源113可以是任意偏振性的光纤激光器、边发射激光阵列、垂直腔面发射激光阵列或者发光二极管，本实用新型实施例对此不做限定。如图7所示，该机械旋转装置112可以沿箭头方向旋转，使得该第二光源113在发射第二光束的同时，也能够沿图7中箭头所指方向进行转动；这样的结构设置使得即便在该第二光源113是偏振性较强的光源的情况下，例如该第二光源113所发射的第二光束只能被分解为x方向的偏振态的子光束，基于该机械旋转装置112的旋转功能，也可以使得该光源模组11最终所发射的第二光束的偏振态种类能够变得丰富。

可选地，参见图8所示，光源模组11包括：第三光源114和设置在第三光源114出光侧的偏转角旋转装置115。其中，偏转角旋转装置115可以是设置在第三光源114出光侧的可自转装置，例如，该偏转角旋转装置115可以沿顺时针或者逆时针的方向进行旋转，图8中该偏转角旋转装置115可以沿箭头方向旋转；该第三光源114可以是任意偏振性的光纤激光器、边发射激光阵列、垂直腔面发射激光阵列或者发光二极管。本实用新型实施例中，该第三光源114所发射的第二光束在通过偏转角旋转装置115并射出后，该第二光束能够被分解的偏振态种类可以变得更加丰富。

可选地，参见图9所示，该激光雷达系统还包括：处理装置5；处理装置5分别与偏振检测系统1和信号过滤装置3相连，用于根据偏振检测系统1所检测的偏振光特征，指示信号过滤装置3将第一光束经空气散射的当前偏振光过滤。

在本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，可以在偏振检测系统1和信号过滤装置3之间设置处理装置5，该处理装置5能够处理偏振检测系统1所检测的偏振光特征，计算得到该信号过滤装置3所需要过滤的当前偏振光的角度，并控制该信号过滤装置3中的滤波片旋转，以实现将该当前偏振光过滤的功能，其中，该处理装置后5所涉及的计算过程以及控制方法属于现有技术，本实用新型实施例并不涉及对该计算过程和控制方法的改进。

具体地，在该偏振检测器件13包括第一超表面131a和第二超表面131b，且第一像素132a、第二像素132b、第三像素132c和第四像素132d分别确定了目标偏振光的不同偏振态所对应的光强的情况下，可以根据公式

计算得到该目标偏振光对应的三个斯托克斯参数S₀、S₁和S₂；其中I表示该目标偏振光所对应的所有偏振态的总光强；I_x表示该目标偏振光被分解为x方向的偏振态的子光束对应的光强；I_y表示该目标偏振光被分解为y方向的偏振态的子光束对应的光强；I₄₅表示该目标偏振光被分解为正45度方向的偏振态的子光束对应的光强；I_-45表示该目标偏振光被分解为负45度方向的偏振态的子光束对应的光强；在确定了斯托克斯参数之后，便可继续根据公式

确定该目标偏振光在任意偏振方向α的光强I(α)。同样地，在该偏振检测器件13还包括第三超表面131c，且每个像素分别确定了目标偏振光的不同偏振态所对应的光强的情况下，可以根据公式

计算得到该目标偏振光对应的四个斯托克斯参数S₀、S₁、S₂和S₃；其中，I_R表示该目标偏振光被分解为右旋光的偏振态的子光束对应的光强；I_L表示该目标偏振光被分解为左旋光的偏振态的子光束对应的光强；I、I_x、I_y、I₄₅和I_-45与仅包括第一超表面131a和第二超表面131b的含义相同，此处不再赘述。本实用新型实施例在确定了4个斯托克斯参数之后，便可继续根据公式

确定该目标偏振光在任意偏振方向α的光强I(α)。

可选地，发射装置2出射的第一光束与偏振检测系统1中的第二光束相同。

本实用新型实施例所提供的激光雷达系统中，若使发射装置2出射的第一光束与偏振检测系统1中的第二光束相同，能够提高所检测出的空气所散射的光对应的偏振光特征的准确度。其中，该发射装置2与偏振检测系统1中的光源模组11可以是相同结构的两种装置，并可以使各自所生成的第一光束或第二光束完全相同；或者，在该激光雷达系统中，也可以只设置发射装置2(或偏振检测系统1中的光源模组11)，并可以利用分光装置将该发射装置2(或偏振检测系统1中的光源模组11)所发射的第一光束(或第二光束)分光成为该偏振检测系统1中的光源模组11(或发射装置2)使用，使得第一光束与第二光束相同。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：偏振检测系统(1)、发射装置(2)、信号过滤装置(3)和接收装置(4)；

所述发射装置(2)用于向空气发射第一光束；

所述偏振检测系统(1)用于检测目标偏振光对应的偏振光特征，所述目标偏振光表示空气所散射的光；

所述信号过滤装置(3)设置在所述接收装置(4)的入光侧，所述信号过滤装置(3)能够基于所述偏振检测系统(1)检测的所述偏振光特征，将所述第一光束经所述空气散射的当前偏振光过滤，并向所述接收装置(4)投射过滤后的第一光束；所述当前偏振光表示与所述偏振光特征对应的偏振光。

2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述偏振检测系统(1)包括：光源模组(11)、收集装置(12)和偏振检测器件(13)；所述收集装置(12)设置在所述光源模组(11)的出光侧，所述偏振检测器件(13)设置在所述收集装置(12)远离所述光源模组(11)的一侧；

所述收集装置(12)用于收集所述空气；所述光源模组(11)用于向所述收集装置(12)发射第二光束；

所述第二光束经所述收集装置(12)中的空气散射为目标偏振光，并射向所述偏振检测器件(13)；所述偏振检测器件(13)用于检测所述目标偏振光对应的偏振光特征，所述偏振光特征表示所述目标偏振光的不同偏振态对应的光强。

3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述偏振检测器件(13)包括：偏振探测超表面(131)和像素单元(132)；所述偏振探测超表面(131)用于将所述目标偏振光分散为多个子光束，每个所述子光束对应所述目标偏振光中的一种偏振态；

所述像素单元(132)设置在所述偏振探测超表面(131)的出光侧，用于接收多个所述子光束，并确定每个所述子光束的光强。

4.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述偏振探测超表面(131)包括：第一超表面(131a)和第二超表面(131b)；所述像素单元(132)包括：第一像素(132a)、第二像素(132b)、第三像素(132c)和第四像素(132d)；

所述第一超表面(131a)用于将所述目标偏振光调制为x方向的偏振态对应的子光束以及y方向的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向所述第一像素(132a)和所述第二像素(132b)；

所述第二超表面(131b)用于将所述目标偏振光调制为正45度方向的偏振态对应的子光束以及负45度方向的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向所述第三像素(132c)和所述第四像素(132d)。

5.根据权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于，所述偏振探测超表面(131)还包括：第三超表面(131c)；所述像素单元(132)还包括：第五像素(132e)和第六像素(132f)；

所述第三超表面(131c)用于将所述目标偏振光调制为左旋光的偏振态对应的子光束以及右旋光的偏振态对应的子光束，并将两种子光束分别射向所述第五像素(132e)和所述第六像素(132f)。

6.根据权利要求3-5任一所述的激光雷达系统，其特征在于，所述偏振探测超表面(131)的工作波段为近红外波段。

7.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述偏振检测器件(13)包括：偏振相机。

8.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述光源模组(11)包括第一光源(111)；所述第一光源(111)包括光纤激光器、边发射激光阵列、垂直腔面发射激光阵列或者发光二极管。

9.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述光源模组(11)包括：机械旋转装置(112)和在所述机械旋转装置(112)上固定设置的第二光源(113)。

10.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述光源模组(11)包括：第三光源(114)和设置在所述第三光源(114)出光侧的偏转角旋转装置(115)。

11.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述信号过滤装置(3)中的滤波片包括：检偏器、检偏器与1/4波片的组合、超表面偏振片或者能够过滤偏振光的多功能超表面中的一种。

12.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，还包括：处理装置(5)；所述处理装置(5)分别与所述偏振检测系统(1)和所述信号过滤装置(3)相连，用于根据所述偏振检测系统(1)所检测的所述偏振光特征，指示所述信号过滤装置(3)将所述第一光束经所述空气散射的当前偏振光过滤。

13.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述发射装置(2)出射的所述第一光束与所述偏振检测系统(1)中的所述第二光束相同。

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