一种调频连续波调频连续波激光雷达的制作方法

本发明涉及激光探测，具体涉及一种调频连续波激光雷达。

背景技术：

1、激光雷达探测技术通常使用tof(time of flight，脉冲飞行时间)，通过发射脉冲激光束并测量接收物体反射光束所需的时间来测算物体的距离。但是，这种激光雷达抗互扰能力差，距离探测存在很大误差，于是近年来引入了调频连续波(fmcw，frequencymodulated continuous wave)，以实现距离探测。与tof探测技术不同，调频连续波通过发送和接收连续激光束，把回光(反射光束，rx)和本征信号(lo)做干涉，并利用混频探测技术来测量发送和接收的频率差异，再通过频率差换算出目标物的距离，能够以更高的精度和速度检测移动物体。

2、然而，在激光雷达系统中由于偏振不稳定造成的信号波动所产生了噪声，这部分噪声的混入给后续信号处理带来了一定不良影响，尤其在实现多路fmcw时，或当目标信号较弱、而噪声较多时，目标信号被噪声掩盖而识别困难，因此需要抑制噪声使得目标信号容易被提取或识别。相关技术中，在探测物体距离过程中，调频连续波激光雷达系统通过偏振分离的方式来实现激光雷达信号的收发，其实现方式为：发射端发射te模式信号、接收端接收tm模式信号，此时只有tm信号能够被接收端接收，而无法接收到te信号，无法被接收到的te信号会返回到发射端，导致偏振不稳定，进而持续造成系统噪声。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种调频连续波激光雷达，以解决调频连续波激光雷达系统的偏振不稳定的问题。

2、本发明实施例提供一种调频连续波激光雷达，包括：光收发芯片，将光源输入的光信号耦合输出，并接收经待测目标返回的、包含两个不同偏振模式的光信号输入，对光信号输入中的不同偏振模式进行双偏振模式检测和混频处理，将基于两个方向的偏振光汇总为拍频信号进行混频输出；信号处理装置，接收光收发芯片输出的拍频信号，将拍频信号转换成电流信号；将电流信号转换为拍频模拟电压信号；将拍频模拟电压信号转换为数字信号；检测数字信号的高低电平状态，并基于高低电平变化状态，计算得到拍频信号的频率。

3、通过执行上述实施方式，本发明提供的调频连续波激光雷达基于拍频信号的高低电平变化状态计算拍频信号的频率，便于直接测量速度信息，可见本发明可以在不使用多路adc采集芯片的前提上，完成拍频信号的并行测量；在此基础上，本发明提供的调频连续波激光雷达还能够通过先进行偏振分束、再进行合束的方式，实现激光雷达光路部分的偏振相关噪声抑制，能够提高激光雷达系统信噪比，在成本、体积和功耗方面都大幅降低，更利于多路扩展，另外本发明采用光混频方式，比射频电混频方案带宽高、噪声小、成本低。

技术特征：

1.一种调频连续波激光雷达，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述光收发芯片具体用于：

4.根据权利要求3所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述光收发芯片至少包括以下的任意一个或多个的组合：偏振旋转器、偏振分束器、偏振分束旋转器、偏振无关器件，用于对返回光路中的光信号输入进行双偏振模式检测处理、和/或对本振信号进行偏振模式处理。

5.根据权利要求4所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述光收发芯片还包括混频器；

6.根据权利要求1-5中任一项所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述光收发芯片通过相同或不同光路分别向待测目标发射光信号输出和接收返回的光信号输入；

7.根据权利要求1所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述信号处理装置至少包括：

8.根据权利要求7所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述预处理单元包括：

9.根据权利要求7所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述计算单元具体为傅里叶计算单元或者现场可编程门阵列；

10.根据权利要求9所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述现场可编程门阵列具体用于：

11.根据权利要求7-10中任一项所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述信号处理装置还包括：

技术总结
本发明涉及激光探测技术领域，公开一种调频连续波激光雷达，包括：光收发芯片，将光源输入的光信号耦合输出，并接收经待测目标返回的、包含两个不同偏振模式的光信号输入，对光信号输入中的不同偏振模式进行双偏振模式检测和混频处理，将基于两个方向的偏振光汇总为拍频信号进行混频输出；信号处理装置，接收光收发芯片输出的拍频信号，将拍频信号转换成电流信号；将电流信号转换为拍频模拟电压信号；将拍频模拟电压信号转换为数字信号；检测数字信号的高低电平状态，并基于高低电平变化状态，计算得到拍频信号的频率，从而实现激光雷达的偏振相关噪声抑制，能够提高激光雷达系统信噪比，在成本、体积和功耗方面都大幅降低，更利于多路扩展。

技术研发人员：刘敬伟,李文玲,李东浩,韦钟辉
受保护的技术使用者：国科光芯（海宁）科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21