一种可用于激光雷达的噪点识别方法和系统

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，具体涉及一种可用于激光雷达的噪点识别方法和系统。

背景技术

激光雷达是激光主动探测传感器设备的一种统称，其工作原理大致如下。激光雷达的发射器发射出一束激光，激光光束遇到物体后，经过漫反射，返回至激光接收器，雷达模块根据发送和接收信号的时间间隔乘以光速，再除以2，即可计算出发射器与物体的距离。

近年来，激光雷达的发展和应用为交通数据的获取提供了新的技术手段，相比于红外传感器、毫米波雷达等设备，激光雷达有分辨率高、抗干扰能力强、获取信息丰富、可全天时工作等优势，应用越来越广泛。而在雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件下反射光束的损耗太大无法得到良好的探测效果，形成探测噪点，影响探测结果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本申请提供一种可用于激光雷达的噪点识别方法和系统，能够

第一方面，本申请公开了一种可用于激光雷达的噪点识别系统，包括：

处理器、第一激光器、第二激光器、驱动电路、外壳、压电陶瓷管、第一光纤、第二光纤、偏振镜、准直镜头组件、四分之一波片、偏振片和激光接收器；

所述处理器与所述第一激光器、所述第二激光器、所述驱动电路和所述激光接收器电连接；

所述第一激光器和所述第二激光器均输出第一偏振激光；所述第一激光器的光束耦入所述第一光纤的输入端，所述第一光纤固定于所述压电陶瓷管上，所述第一光纤伸出所述压电陶瓷管形成第一光纤悬臂，所述第二激光器的光束耦入所述第二光纤的输入端，所述第二光纤固定于所述压电陶瓷管上，所述第二光纤伸出所述压电陶瓷管形成第二光纤悬臂；所述第一光纤悬臂和所述第二光纤悬臂尺寸和型号一致且平行设置；

所述压电陶瓷管通过固定件固定于所述外壳内；

所述第一光纤悬臂和所述第二光纤悬臂的出光光路上依次设置有所述偏振镜、所述准直镜头组件和所述四分之一波片；所述偏振镜用于透过所述第一偏振光，并且反射与所述第一偏振光的偏振方向垂直的第二偏振光，所述偏振镜与所述第一光纤悬臂倾斜设置，所述偏振镜朝向所述激光接收器；所述偏振镜和所述激光接收器之间设置有所述偏振片，所述偏振片用于透过所述第二偏振光。

可以理解，本申请公开了一种可用于激光雷达的噪点识别系统，其中第一激光器是主激光器，一般正常的天气下，处理器开启第一激光器，通过第一光纤悬臂进行激光扫描，所输出的光束在四分之一波片的作用下，其反射光产生90度旋转，该反射光经偏振镜反射后，经偏振片过滤后进入激光接收器。因此，激光接收器只接收第二偏振的光束，可以过滤掉其他杂光的影响，避免噪点的出现。在雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件下，反射光能量被衰减。当激光接收器所接收到的光束能量小于噪点阈值，则可以判断当前探测点为噪点，激光雷达可能受到了天气的影响，处理器可以开启第二激光器进行补光，增加出射光束的能量，使得反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

作为一种可选的实施方式，所述第一光纤悬臂自由端到所述压电陶瓷管自由面中心的距离等于所述第二光纤悬臂自由端到所述压电陶瓷管自由面中心的距离。

可以理解，第一光纤悬臂和第二光纤悬臂相对于压电陶瓷管对称设置，有利于压电陶瓷管对两根光纤悬臂的带动，也有利于准直镜头组件的设计。

作为一种可选的实施方式，所述第一光纤悬臂的出射光束照射到所述准直镜头组件的区域和所述第二光纤悬臂的出射光束照射到所述准直镜头组件的区域有重叠部分。

可以理解，重叠部分的光能量叠加了两份光束能量，该重叠部分所出射的光束具备较高的能量，可以抵抗雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件对光束能量的衰减，使反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

作为一种可选的实施方式，第一激光器和第二激光器均出射目标波段的激光光束；所述偏振片和所述激光接收器之间设置有滤波片，所述滤波片用于透过所述目标波段的光束，反射其他波段的光束。

可以理解，除了上述的偏振滤光，激光接收器所接收的光束还经过滤波片的波长滤光。也就是说，激光接收器只接收第二偏振的目标波段光束，可以过滤掉其他杂光的影响，进一步地避免噪点的出现。

作为一种可选的实施方式，所述处理器包括：启动模块，用于打开所述第一激光器，向所述驱动电路发送第一控制信号，以控制所述压电陶瓷管以第一水平扫描速度和第一垂直扫描速度进行扫描；接收模块，用于接收所述激光接收器的光束接收信号，所述光束接收信号包括当前接收光束能量；判断模块，用于在所述光束能量低于噪点阈值的情况下，判断当前扫描点为噪点。

第二方面，本申请公开了一种可用于激光雷达的噪点识别方法，该方法应用于上述任一种可用于激光雷达的噪点识别系统，包括：

打开所述第一激光器，向所述驱动电路发送第一控制信号，以控制所述压电陶瓷管以第一水平扫描速度和第一垂直扫描速度进行扫描；

接收所述激光接收器的光束接收信号，所述光束接收信号包括当前接收光束能量；

在所述光束能量低于噪点阈值的情况下，判断当前扫描点为噪点。

可以理解，一般正常的天气下，处理器开启第一激光器，通过第一光纤悬臂进行激光扫描。在雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件下，反射光能量被衰减。当激光接收器所接收到的光束能量小于噪点阈值，则可以判断当前探测点为噪点，激光雷达可能受到了天气的影响。

作为一种可选的实施方式，所述方法还包括：在连续的所述噪点超过第一阈值的情况下，开启所述第二激光器。

可以理解，噪点连续发生说明激光雷达已经难以在当前环境下正常工作。因此，处理器可以开启第二激光器进行补光，增加出射光束的能量，使得反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

作为一种可选的实施方式，所述方法还包括：在连续的所述噪点超过第一阈值的情况下，向所述驱动电路发送第二控制信号，以控制所述压电陶瓷管以第二水平扫描速度和第二垂直扫描速度进行扫描；所述第二水平扫描速度小于所述第一水平扫描速度；所述第二垂直扫描速度小于所述第一垂直扫描速度。

可以理解，噪点连续发生说明激光雷达已经难以在当前环境下正常工作。因此，处理器可以通过驱动电路降低压电陶瓷管的扫描速度，使得光束在每个扫描点的停留时间延长，利用时间积分来提高反射光束能量，使得反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

作为一种可选的实施方式，所述接收所述激光接收器的光束接收信号，包括，周期性地接收所述激光接收器的光束接收信号，所述周期小于所述压电陶瓷管水平扫描周期和/或垂直扫描周期。

可以理解，激光接收器的接收周期小于扫描周期，说明激光接收器在光纤悬臂的一次摆动中可以至少接收了一次反射光束，保证了激光雷达探测的精度。

最后，本申请还公开了一种智能驾驶车辆，该智能驾驶车辆上安装有上述任一种可用于激光雷达的噪点识别系统。

本申请的有益效果体现在：

本申请公开了一种可用于激光雷达的噪点识别系统，其中第一激光器是主激光器，一般正常的天气下，处理器开启第一激光器，通过第一光纤悬臂进行激光扫描，所输出的光束在四分之一波片的作用下，其反射光产生90度旋转，该反射光经偏振镜反射后，经偏振片过滤后进入激光接收器。因此，激光接收器只接收第二偏振的光束，可以过滤掉其他杂光的影响，避免噪点的出现。在雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件下，反射光能量被衰减。当激光接收器所接收到的光束能量小于噪点阈值，则可以判断当前探测点为噪点，激光雷达可能受到了天气的影响，处理器可以开启第二激光器进行补光，增加出射光束的能量，使得反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例提供的一种可用于激光雷达的噪点识别系统的电学连接关系示意图；

图2为本申请实施例提供的一种可用于激光雷达的噪点识别系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种可用于激光雷达的噪点识别系统的结构示意图；

图4为图2或图3所示的可用于激光雷达的噪点识别系统的处理器的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种可用于激光雷达的噪点识别方法的示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种可用于激光雷达的噪点识别方法的示意图；

图7为本申请实施例提供的再一种可用于激光雷达的噪点识别方法的示意图；

图8为安装有本申请实施例提供的可用于激光雷达的噪点识别系统的智能车辆示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1和图2所示，图2为本申请实施例提供的一种可用于激光雷达的噪点识别系统的结构示意图。本发明公开了一种可用于激光雷达的噪点识别系统，该系统安装于智能车辆上。该系统包括：处理器10、第一激光器20、第二激光器30、驱动电路40、外壳50、压电陶瓷管60、第一光纤21、第二光纤31、偏振镜81、准直镜头组件82、四分之一波片83、偏振片84和激光接收器70。

如图1所示，处理器10与第一激光器20、第二激光器30、驱动电路40和激光接收器70电连接。

其中处理器10可以向第一激光器20和第二激光器30分别发送光源控制信号以控制激光器的开关；另外，处理器10可以向驱动电路40发送扫描控制信号，以控制驱动电路40向压电陶瓷管发送水平扫描信号和垂直扫描信号，使得压电陶瓷管按照预定的“Z”型扫描路径或螺旋扫描路径进行扫描。

如图2所示，由于激光是相干偏振光，第一激光器20和第二激光器30均输出第一偏振激光，例如，第一激光器20和第二激光器30均输出S线偏振光。第一激光器20的光束耦入第一光纤21的输入端，第一光纤21固定于压电陶瓷管60上，第一光纤21伸出压电陶瓷管60形成第一光纤悬臂22，第二激光器30的光束耦入第二光纤31的输入端，第二光纤31固定于压电陶瓷管60上，第二光纤31伸出压电陶瓷管60形成第二光纤摆臂32；第一光纤悬臂22和第二光纤摆臂32尺寸和型号一致且平行设置。压电陶瓷管60通过固定件51固定于外壳50内。

在本申请实施例中，开启第一激光器20后，第一激光器20所输出的第一偏振光束经第一光纤21输出。开启第二激光器30后，第二激光器30所输出的第一偏振光束经第二光纤31输出。同时处理器10通过驱动电路40控制压电陶瓷管60按预定扫描轨迹进行扫描运动，从而带动第一光纤悬臂22和第二光纤悬臂32扫描摆动。

继续参考图2，第一光纤悬臂22和第二光纤摆臂32的出光光路上依次设置有偏振镜81、准直镜头组件82和四分之一波片83；偏振镜81用于透过第一偏振光，并且反射与第一偏振光的偏振方向垂直的第二偏振光，偏振镜81与第一光纤悬臂22倾斜设置，偏振镜81朝向激光接收器70；偏振镜81和激光接收器70之间设置有偏振片84，偏振片84用于透过第二偏振光。

在本申请实施例中，第一光纤悬臂22和第二光纤悬臂32所出射的光束(图中虚线箭头所示)透过偏振镜81，经准直镜头组件82准直后透过四分之一波片83。光纤悬臂22和32所出射的光束被待探测物体反射后经该四分之一波片83再次射向偏振镜81(如图中实线箭头所示)，反射光束经四分之一波片83后变为与第一偏振光的偏振方向垂直第二偏振光束，被上述偏振镜81反射，经偏振片84进入激光接收器70中。

在本申请实施例中，上述激光雷达即为扫描型激光雷达，即通过光纤扫描系统对地面按预定扫描路径进行扫描，比如按“Z”字型或螺旋型扫描路径进行扫描。激光雷达还配置有激光接收器70，在扫描过程中接收到的扫描路径的每一个点所反馈的激光光束，根据接收反馈激光光束的时间长短即可判断出车辆周围是否存在障碍物。

可以理解，本申请公开了一种可用于激光雷达的噪点识别系统，其中第一激光器20是主激光器，一般正常的天气下，处理器10开启第一激光器20，通过第一光纤悬臂22进行激光扫描，所输出的光束在四分之一波片83的作用下，其反射光产生90度旋转，该反射光经偏振镜81反射后，经偏振片84过滤后进入激光接收器70。因此，激光接收器70只接收第二偏振的光束，可以过滤掉其他杂光的影响，避免噪点的出现。

在雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件下，反射光能量被衰减。当激光接收器70所接收到的光束能量小于噪点阈值，则可以判断当前探测点为噪点，激光雷达可能受到了天气的影响，处理器10可以开启第二激光器30进行补光，增加出射光束的能量，使得反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

作为一种可选的实施方式，第一光纤悬臂22的自由端到压电陶瓷管60自由面中心的距离等于第二光纤悬臂32自由端到压电陶瓷管60自由面中心的距离。

可以理解，第一光纤悬臂22和第二光纤悬臂32相对于压电陶瓷管60对称设置，有利于压电陶瓷管60对两根光纤悬臂22和32的带动，也有利于准直镜头组件82的设计。

作为一种可选的实施方式，第一光纤悬臂22的出射光束照射到准直镜头组件82的区域和第二光纤悬臂22的出射光束照射到准直镜头组件82的区域有重叠部分，如图2中重叠区域100所示。

可以理解，重叠部分的光能量叠加了两份光束能量，该重叠部分所出射的光束具备较高的能量，可以抵抗雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件对光束能量的衰减，使反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

如图3所示，作为一种可选的实施方式，第一激光器10和第二激光器10均出射目标波段的激光光束；偏振片和激光接收器之间设置有滤波片85，滤波片85用于透过目标波段的光束，反射其他波段的光束。

可以理解，除了上述的偏振滤光，激光接收器70所接收的光束还经过滤波片85的波长滤光。也就是说，激光接收器只接收第二偏振的目标波段光束，可以过滤掉其他杂光的影响，进一步地避免噪点的出现。

如图4所示，图4为图2或图3所示的可用于激光雷达的噪点识别系统的处理器的结构示意图。处理器10包括：启动模块11、接收模块12和判断模块13。其中，

启动模块11，用于打开第一激光器20，向驱动电路40发送第一控制信号，以控制压电陶瓷管60以第一水平扫描速度和第一垂直扫描速度进行扫描；

接收模块12，用于接收激光接收器70的光束接收信号，光束接收信号包括当前接收光束能量；

判断模块13，用于在光束能量低于噪点阈值的情况下，判断当前扫描点为噪点。

需要说明的是，本申请实施例所描述的可用于激光雷达的噪点识别系统中处理器10的各功能模块的功能可根据图5、图6和图7的方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照图5、图6和图7的方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

如图5所示，图5为本申请实施例提供的一种可用于激光雷达的噪点识别方法的示意图。本发明公开了一种可用于激光雷达的噪点识别方法，该方法应用于图2或图3任一可用于激光雷达的噪点识别系统，包括：

501、打开第一激光器，向驱动电路发送第一控制信号，以控制压电陶瓷管以第一水平扫描速度和第一垂直扫描速度进行扫描。

502、接收激光接收器的光束接收信号，光束接收信号包括当前接收光束能量。

503、在光束能量低于噪点阈值的情况下，判断当前扫描点为噪点。

可以理解，一般正常的天气下，处理器开启第一激光器，通过第一光纤悬臂进行激光扫描。在雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件下，反射光能量被衰减。当激光接收器所接收到的光束能量小于噪点阈值，则可以判断当前探测点为噪点，激光雷达可能受到了天气的影响。

作为一种可选的实施方式，接收激光接收器的光束接收信号，包括，周期性地接收激光接收器的光束接收信号，周期小于压电陶瓷管水平扫描周期和/或垂直扫描周期。

可以理解，激光接收器的接收周期小于扫描周期，说明激光接收器在光纤悬臂的一次摆动中可以至少接收了一次反射光束，保证了激光雷达探测的精度。

如图6所示，图6为本发明提供的另一种可用于激光雷达的噪点识别方法的示意图。该方法相对于图5所示的可用于激光雷达的噪点识别方法还包括以下步骤：

604、在连续的噪点超过第一阈值的情况下，开启第二激光器。

可以理解，噪点连续发生说明激光雷达已经难以在当前环境下正常工作。因此，处理器可以开启第二激光器进行补光，增加出射光束的能量，使得反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

作为一种可选的实施方式，接收激光接收器的光束接收信号，包括，周期性地接收激光接收器的光束接收信号，周期小于压电陶瓷管水平扫描周期和/或垂直扫描周期。

可以理解，激光接收器的接收周期小于扫描周期，说明激光接收器在光纤悬臂的一次摆动中可以至少接收了一次反射光束，保证了激光雷达探测的精度。

如图7所示，图7为本发明提供的再一种可用于激光雷达的噪点识别方法的示意图。该方法相对于图5所示的可用于激光雷达的噪点识别方法还包括以下步骤：

704、在连续的噪点超过第一阈值的情况下，向驱动电路发送第二控制信号，以控制压电陶瓷管以第二水平扫描速度和第二垂直扫描速度进行扫描。

在本申请实施例中，第二水平扫描速度小于第一水平扫描速度；第二垂直扫描速度小于第一垂直扫描速度。

可以理解，噪点连续发生说明激光雷达已经难以在当前环境下正常工作。因此，处理器可以通过驱动电路降低压电陶瓷管的扫描速度，使得光束在每个扫描点的停留时间延长，利用时间积分来提高反射光束能量，使得反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

作为一种可选的实施方式，接收激光接收器的光束接收信号，包括，周期性地接收激光接收器的光束接收信号，周期小于压电陶瓷管水平扫描周期和/或垂直扫描周期。

可以理解，激光接收器的接收周期小于扫描周期，说明激光接收器在光纤悬臂的一次摆动中可以至少接收了一次反射光束，保证了激光雷达探测的精度。

如图8所示，本申请还公开了一种智能驾驶车辆，该智能驾驶车辆200上安装有上述任一种可用于激光雷达的噪点识别系统300。

本发明的有益效果体现在：

本申请公开了一种可用于激光雷达的噪点识别系统，其中第一激光器是主激光器，一般正常的天气下，处理器开启第一激光器，通过第一光纤悬臂进行激光扫描，所输出的光束在四分之一波片的作用下，其反射光产生90度旋转，该反射光经偏振镜反射后，经偏振片过滤后进入激光接收器。因此，激光接收器只接收第二偏振的光束，可以过滤掉其他杂光的影响，避免噪点的出现。在雨、雪、雾、霾等恶劣天气条件下，反射光能量被衰减。当激光接收器所接收到的光束能量小于噪点阈值，则可以判断当前探测点为噪点，激光雷达可能受到了天气的影响，处理器可以开启第二激光器进行补光，增加出射光束的能量，使得反射光束的能量大于噪点阈值，保证探测结果的正确性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。