一种激光雷达系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种激光雷达系统，通过激光发射系统向探测物发射特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号；激光接收系统接收探测物漫反射回来的激光信号；主控系统根据激光信号发射和接收的时刻差计算出测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号的特征属性信息并对其进行比对校验。本实用新型专利技术的激光雷达系统不仅能够判断出每次测量数据是否受到了干扰，还能够通过采用冗余校验光信号获得的冗余测距数据，保证测量数据的准确可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达系统
本技术涉及激光雷达领域，特别涉及一种采用冗余测量的方式实现防干扰的激光雷达系统。
技术介绍
激光雷达是一种光电测量仪器，随着激光技术和电子学技术的发展有力推进了激光雷达技术的迅猛发展。凭借其能够精确、快速获取目标三维空间信息的优势，激光雷达已成功应用于智能交通、地形测绘、电力巡线，农业植被和文物保护等领域。近年来，随着自动驾驶汽车，无人机和智能机器人等新兴智能设备的兴起，激光雷达系统正日益显现其巨大的应用潜力。但现有的激光雷达在正常工作的情况下，有相互干扰的问题。若多台激光雷达同时工作，扫描同一片区域时，激光雷达无法区分接收到的信号光是自己或是其他设备的信号光，产生错误的测距数据。在测绘领域这个问题可能仅仅是产生了一些测量错误点，但若在自动驾驶领域则可能会引发一起严重的交通事故。2015年，在欧洲的BlackHatEuropeSecurityConference中JonathanPetit演示了，仅采用一只低成本的半导体激光器和光电管，就欺骗了无人驾驶汽车的激光雷达，使其产生了错误的测距数据，足以导致汽车的错操作，并得出了目前的传感器产品并未达到完全可依赖级别的结论。目前，传感器厂家并未在生产的激光雷达产品中引入抗干扰的硬件设计，使用者需要在物体识别或者其他的软件处理层面将这些干扰信息过滤掉。这不仅加重了使用者的工作量，还可能由于复杂的环境信息或者过滤方法的不完善造成误处理。这在自动驾驶或无人机避障等应用领域，是绝对不能允许出现的。因此，增强激光雷达的抗干扰能力，获得可靠的原始数据，对于激光雷达的应用是非常重要和有价值的。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术目要解决的技术问题是激光雷达系统在进行激光发射和接收时，可能被干扰或者相互干扰导致测距数据错误。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术的提供了一种激光雷达系统，包括激光发射系统、激光接收系统和主控系统；所述激光发射系统向探测物发射激光信号；所述激光接收系统接收探测物漫反射回来的激光信号；所述主控系统根据激光信号发射和接收的时刻差计算探测物的距离信息；其中，所述激光信号包括特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号；所述主控系统对所述特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号的特征属性进行比对校验。其中，所述激光发射系统包括激光光源单元、合束单元和光学发射单元；所述激光光源单元用于产生测距激光信号和至少一束冗余校验光信号；所述合束单元用于将测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号合成一束信号探测光；所述光学发射单元用于将所述信号探测光进行准直并向探测物发射。其中，所述激光接收系统包括光学接收单元、分束单元和光电探测单元；所述光学接收单元用于收集探测物漫反射回来的激光信号；所述分束单元用于将光学接收单元收集的探测物漫反射回来的所有光信号互相分离；所述光电探测单元用于将探测物漫反射回来的所有光信号转化为电信号。其中，所述主控系统包括计时测距单元、校验单元和控制单元；所述计时测距单元用于采集测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号的发射和接收时刻，并根据时间差分别计算出探测物的距离；所述校验单元用于分析对比测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号之间的测距数据偏差和/或发射与接收时间延迟和/或脉宽，并对其进行比对校验；所述控制单元用于向激光发射系统和激光接收系统提供控制指令。其中，所述特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号中的特征属性为波长、发射时刻、光强、脉宽、偏振态和加载有调制信息中的一种或多种组合。(三)有益效果本技术所提供的激光雷达系统的有益效果是，通过向测距信号光中增加冗余的校验光信号，每次测距时，都需要对此次测量进行校验，确保此次测量获得的数据可靠性。冗余的校验光信号，不仅能作为测距信号光的参考信号，感知是否有干扰信号的存在。还能充当备用的测距信号光，提供测距信息。因此，本技术的激光雷达系统不仅能够判断出每次测量数据是否受到了干扰，还能够通过采用冗余校验光信号获得的冗余测距数据，保证测量数据的准确可靠性。附图说明为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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为本技术的激光雷达系统的结构示意图图2为本技术的激光雷达系统的发射系统的结构示意图图3为本技术的激光雷达系统的接收系统的结构示意图图4为本技术的激光雷达系统测距方法的流程示意图附图标记：1.激光发射系统、2.激光接收系统、3.主控系统、4.探测物、1a.激光光源单元、1b.合束单元、1c.光学发射单元、2a.光学接收单元、2b.分束单元、2c.光电探测单元、3a.计时测距单元、3b.校验单元、3c.控制单元。具体实施方式下面结合说明书附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本技术，但不能用来限制本技术的范围。如图1所示，本实施例的激光雷达系统，包括：激光发射系统1、激光接收系统2和主控系统3。所述激光发射系统1为测距信号源，用于向探测物发射激光信号。所述的激光信号包括测距激光信号和冗余的校验光信号，其中，冗余的校验光信号为确保激光信号单一性的标识信息。所述激光接收系统2为测距信号接收装置，用于接收探测物漫反射回来的激光信号；所述激光接收系统2利用同一套光路系统，将激光信号中的测距激光信号和冗余的校验光信号一起接收回来，保证测距和校验功能的实现。所述主控系统3为激光雷达系统的主要控制单元，用于控制激光发射系统向探测物发射激光信号，并记录发射激光的时刻。当所述激光接收系统2探测到漫反射回来的激光信号后，所述主控系统3也要记录返回激光的时刻，通过与发射激光时刻做差，计算得到探测物的距离信息，此外，还要检验冗余的校验光信号。若两者各自计算所得的测距信息差距小于测距精度，则视为有效测距数据，若两者测距信息差距大于数倍的测距精度，则视为测距数据被干扰。这里应该说明的是，激光测距的重复测量精度误差通常符合正态分布，超出三倍测距精度的概率应小于0.27％，此时受到干扰的可能性极大。故一般可取3或4倍测距精度的偏差值作为被干扰的标准线。如图2所示，所述激光发射系统1包括激光光源单元1a、合束单元1b和光学发射单元1c。其中，所述激光光源单元1a用来接收来自主控系统3的发光控制信号，产生脉冲的测距激光信号，以及冗余的校验光信号。通常为半导体激光器、光纤激光器、固体激光器或LED等能产生脉冲光信号的光源中的一种或多种混合使用。为获得较好的防干扰效果，测距激光信号和冗余的校验光信号应采用两种或多种发光参数差异较大的光源，例如波长相差50纳米以上，偏振方向垂直或脉宽相差20纳秒以上等，保证不易被同时干扰。所述合束单元1b用于将激光光源单元产生的一束测距激光信号和其余的冗余校验光信号合成为一束信号探测光。其中，若光源采用光纤光源，可采用光纤合束器，将多束探测光源合为一束。若信号探测光采用半导体或固体激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光雷达系统，其特征在于，包括激光发射系统、激光接收系统和主控系统；所述激光发射系统向探测物发射激光信号；所述激光接收系统接收探测物漫反射回来的激光信号；所述主控系统根据激光信号发射和接收的时刻差计算探测物的距离信息；其中，所述激光信号包括特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号；所述主控系统对所述特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号的特征属性信息进行比对校验。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括激光发射系统、激光接收系统和主控系统；所述激光发射系统向探测物发射激光信号；所述激光接收系统接收探测物漫反射回来的激光信号；所述主控系统根据激光信号发射和接收的时刻差计算探测物的距离信息；其中，所述激光信号包括特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号；所述主控系统对所述特征属性互不相同的测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号的特征属性信息进行比对校验。2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光发射系统包括激光光源单元、合束单元和光学发射单元；所述激光光源单元用于产生测距激光信号和至少一束冗余校验光信号；所述合束单元用于将测距激光信号和至少一束冗余校验光信号的所有光信号合成一束信号探测光；所述光学发射单元用于将所述信号探测光进行准直并向探测物发射。3.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光接收系统包括光学接收单元、分束单元和光电探...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洋，田林岩，王庆飞，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11