一种可适应多种环境的激光雷达

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种可适应多种环境的激光雷达。

背景技术

目前，随着激光雷达技术的发展，激光雷达因为其优异的特性，对外界环境的强适应性，在包括自动驾驶、辅助驾驶和环境感知等领域取得了广泛的应用。现有的激光雷达，通常是采用单一激光雷达，由激光雷达的发射器向目标物体发射激光，激光打到目标物体上会反射一部分光波到激光雷达的接收器上，根据目标物体反射回来的激光信号的时间和振幅强弱等信息，可以获取目标物体与激光雷达接收器间的距离等信息。然而，现有的激光雷达方案，存在应用场景受限，可靠性低的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种可适应多种环境的激光雷达，能够对发射激光进行调控以适应不同的应用场景，从而提升激光雷达的可靠性和准确度。

本申请第一方面提供了一种可适应多种环境的激光雷达，包括控制与信号处理系统、激光发射系统和激光接收系统，其中，

所述控制与信号处理系统，用于对探测目标或探测区域发射激光的激光参数进行调控，得到调控结果；并根据所述调控结果控制所述激光发射系统发射用于探测的第一激光；

所述激光发射系统，用于在所述控制与信号处理系统的控制下，向探测目标或探测区域发射所述第一激光；

所述激光接收系统，用于接收从所述探测目标或所述探测区域反射回来的第二激光；

所述控制与信号处理系统，用于从所述激光接收系统获取所述第二激光，并对所述第二激光进行处理，得到所述探测目标或所述探测区域的探测结果。

进一步地，所述控制与信号处理系统，还用于对所述探测结果进行探测质量评估，得到评估结果；

其中，所述评估结果包括但不限于清晰度、准确度、精确度、敏捷度中的一种或者多种。

进一步地，所述激光发射系统包括至少一个发射模块；

其中，所述发射模块至少包括环境耦合器、种子激光器、光电调制器、光纤放大器、光纤以及发射望远镜。

进一步地，所述环境耦合器至少包括信号权重合成仪、稳定温度传感器、湿度传感器、照度传感器、空气质量检测仪、地理位置信号组件、时间信号组件以及自设定信号组件。

进一步地，所述控制与信号处理系统，具体用于基于所述环境耦合器获取探测目标或探测区域的环境信息；并根据所述环境信息对所述探测目标或所述探测区域发射激光的激光参数进行调控，得到调控结果。

进一步地，述激光参数包括波长、频率以及功率；

所述环境信息至少包括温度、湿度、光照强度、空气质量、地理位置信息以及时间信息。

进一步地，所述种子激光器包括单频激光器、频率转换单频激光器、非单频种子激光器的一种或者多种。

进一步地，所述激光接收系统包括至少一个接收模块；

其中，所述接收模块至少包括接收望远镜、信号探测器和信号处理器。

进一步地，所述激光接收系统，具体用于根据所述发射模块发射的第一激光，探测所述探测目标或所述探测区域反射回来的第二激光；并接收所述第二激光。

进一步地，所述接收望远镜为球透镜、柱面透镜或者柱台透镜。

本申请的有益效果为：该可适应多种环境的激光雷达能够对发射激光进行调控以适应不同的应用场景，从而提升激光雷达的可靠性和准确度。

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可适应多种环境的激光雷达的结构流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种可适应多种环境的激光雷达的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种可适应多种环境的激光雷达的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的再一种可适应多种环境的激光雷达的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种发射模块的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种环境耦合器的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种种子激光器的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种接收模块的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种使用该激光雷达时的逻辑流程图。

附图说明：100-控制与信号处理系统；200-激光发射系统；210-发射模块；211-环境耦合器；212-种子激光器；213-光电调制器；214-光纤放大器；215-光纤；216-发射望远镜；300-激光接收系统；310-接收模块；311-接收望远镜；312-信号探测器；313-信号处理器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

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。

实施例1

请参看图1，图1为本实施例提供的一种可适应多种环境的激光雷达的结构示意图。其中，该可适应多种环境的激光雷达包括控制与信号处理系统100、激光发射系统200和激光接收系统300，其中，

控制与信号处理系统100，用于对探测目标或探测区域发射激光的激光参数进行调控，得到调控结果；并根据调控结果控制激光发射系统200发射用于探测的第一激光；

激光发射系统200，用于在控制与信号处理系统100的控制下，向探测目标或探测区域发射第一激光；

激光接收系统300，用于接收从探测目标或探测区域反射回来的第二激光；

控制与信号处理系统100，用于从激光接收系统300获取第二激光，并对第二激光进行处理，得到探测目标或探测区域的探测结果。

本实施例中，该激光雷达主要由控制与信号处理系统100、激光发射系统200和激光接收系统300等组成。

可见，实施本实施例所描述的可适应多种环境的激光雷达，能够适应多种环境，从而提高面对雨、雪、雾、霾等天气环境时的环境适应能力。

实施例2

该可适应多种环境的激光雷达包括控制与信号处理系统100、激光发射系统200和激光接收系统300，其中，

控制与信号处理系统100，用于对探测目标或探测区域发射激光的激光参数进行调控，得到调控结果；并根据调控结果控制激光发射系统200发射用于探测的第一激光；

激光发射系统200，用于在控制与信号处理系统100的控制下，向探测目标或探测区域发射第一激光；

激光接收系统300，用于接收从探测目标或探测区域反射回来的第二激光；

控制与信号处理系统100，用于从激光接收系统300获取第二激光，并对第二激光进行处理，得到探测目标或探测区域的探测结果。

本实施例中，该激光雷达主要由控制与信号处理系统100、激光发射系统200和激光接收系统300等组成。

作为一种可选的实施方式，控制与信号处理系统100，还用于对探测结果进行探测质量评估，得到评估结果；

其中，评估结果包括清晰度、准确度、精确度、敏捷度中的一种或者多种。

本实施例中，激光发射系统200至少有一个发射模块210，该发明的激光接收系统300，至少有一个接收模块310，如图2所示。图3和图4是该激光雷达具有两个及多个激光发射模块和多个激光接收模块的示例图。其中，发射模块和接收模块的数量，可以根据需要设计，且数量可以相同或不同。

本实施例中，该发射模块210，由环境耦合器、种子激光器、光电调制器、光纤放大器、光纤、发射望远镜等组成。通过不同类型、不同数量的组件/元器件组合，可以实现不同的功能，发射不同波长的激光，可以适应不同的环境。

本实施例中，图2中有一个发射模块210和一个接收模块310，图3中有2个发射模块210和2个接收模块310，图4中有多个发射模块210和多个接收模块310。

作为一种可选的实施方式，激光发射系统200包括至少一个发射模块210；

其中，发射模块210至少包括环境耦合器211、种子激光器212、光电调制器213、光纤放大器214、光纤215以及发射望远镜216。

请参看图5，图5示出了发射模块210的主要构成。其中，发射模块210主要由环境耦合器211、种子激光器212、光电调制器213、光纤放大器214、光纤215、发射望远镜216等组成。在发射模块210中，以上几种组件/元器件按一定的规则排列安装，环境耦合器211、种子激光器212、光电调制器213、光纤放大器214、光纤215、发射望远镜216等组件，在发射模块21，根据可以需要使用不同的数量(1个或多个)。且种子激光器器212和射望远镜216是必不可少的，且至少各有一个。

作为一种可选的实施方式，环境耦合器211至少包括信号权重合成仪、稳定温度传感器、湿度传感器、照度传感器、空气质量检测仪、地理位置信号组件、时间信号组件以及自设定信号组件。

作为一种可选的实施方式，控制与信号处理系统100，具体用于基于环境耦合器211获取探测目标或探测区域的环境信息；并根据环境信息对探测目标或探测区域发射激光的激光参数进行调控，得到调控结果。

本实施例中，控制与信号处理系统100，用于对探测目标或探测区域发射激光的激光参数等进行调控，得到调控结果。

请参看图6，图6示出了环境耦合器211的主要构成。其中，环境耦合器211主要由信号权重合成仪、稳定温度传感器、湿度传感器、照度传感器(光照强度传感器的简称)、空气质量检测仪(包含但不限于可检测PM2.5的仪器)、地理位置信号、时间信号、自设定信号等组成。各组件按照一定的规则排列安装。各组件可以同时具备，也可以基备其中一个或多个。其中自设定信号，可让车企或车主根据自己的习惯、身体状况及喜好，自由设定某种信号，以便更好的提高激光雷达的信号；自设定信号，也可以作为未来信号的扩展或某种信号的备用信号通道。

特别重要的是环境耦合器211可以集成在发射模块210本体内，也可以根据需要安装或集成在其他位置，但需要提供信号给控制与信号处理系统100或给发射模块210，以便根据需要输出相应的激光。

作为一种可选的实施方式，述激光参数包括波长、频率以及功率；

环境信息至少包括温度、湿度、光照强度、空气质量、地理位置信息以及时间信息。

本实施例中，环境耦合器211具有多种信号传感器、感知仪及相关元器件，可以提供包括但不限于温度、湿度、光照强度、空气质量、地理位置信息、时间等信息，同时可以预留自设定信号，让车企、车主自主设置，也可以进一步拓展某种信号。不仅可以让本发明在春、夏、秋、冬等各季节下使用，也可以平原、山区、沙漠、隧道、桥梁等各场地情况下使用，也可以在水、雪、雾、霾、沙尘暴等多种环境下工作，是一款可适应多种环境的激光雷达。

作为一种可选的实施方式，种子激光器212包括单频激光器、频率转换单频激光器、非单频种子激光器的一种或者多种。

请参看图7，图7示出了种子激光器212的主要构成。其中，种子激光器的主要构成种子激光器212主要由单频激光器、频率转换单频激光器、非单频种子激光器的一种或多种组成。其中，种子激光器212可以选择单频种子激光器或频率转换单频激光器或非单频种子激光器，且型号及数量可根据需要进行选择，数据至少为1个。种子激光器可以根据需要对外发射不同波长的激光。

特别重要的是，种子激光器，在一个激光雷达中，数量不得少于一个。

本实施例中，种子激光器212可以搭载单频激光器、频率转换单频激光器、非单频种子激光器等其中的一种或多种，一个或多个，从而能够根据环境耦合器提供的环境信息，发射不同波长/频率的激光。

本实施例中，光电调制器213、光纤放大器214、光纤215、发射望远镜216等组件/元器件，是保证激光发射质量的重要组成部分。该发射望远镜可以是球透镜、柱面透镜、柱台透镜等形式。

作为一种可选的实施方式，激光接收系统300包括至少一个接收模块310；

其中，接收模块310至少包括接收望远镜311、信号探测器312和信号处理器313。

请参看图8，图8示出了接收模块310的主要构成。其中，接收模块310主要由接收望远镜、信号探测器和信号处理器等构成，且各组件的数量不能少于一件。

本实施例中，接收模块310，由接收望远镜、信号探测器、信号处理器等组成。可以根据发射模块发射的不同激光，对反射的激光信号进行接收、探测及处理。且该接收望远镜可以是球透镜、柱面透镜、柱台透镜等形式。

作为一种可选的实施方式，激光接收系统300，具体用于根据发射模块210发射的第一激光，探测探测目标或探测区域反射回来的第二激光；并接收第二激光。

本实施例中，激光接收系统，用于接收从探测目标或探测区域反射回来的第二激光。

作为一种可选的实施方式，接收望远镜311为球透镜、柱面透镜或者柱台透镜。

本实施例中，控制与信号处理系统100的主要功能是：对激光发射系统和接收系统进行控制，并根据需要对探测目标或探测区域发射激光的波长、频率、功率等进行调控，对接收的激光进行处理，以便得出探测目标或探测区域的信息，例如距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等，同时可以对探测的结果质量如清晰度、准确度、精确度、敏捷度等进行反馈并进行调整。

激光发射系统200的主要功能是：向探测目标或探测区域发射用于探测的激光；

激光接收系统300的主要功能是：接收从探测目标或探测区域反射回来的激光。

在本实施例中，激光发射模块210和激光接收模块320，数量可调，通过调整不通的数量，可以满足不同的功能，可以适用于不同的环境。同时，该激光雷达既可以发射通过不同的激光发射模块和激光接收模块组合，既可以实现收发特定波长的激光、也可以收发固定波长的激光，还可以根据需要，自适应接受不同波长的激光。

请参看图9、图9示出了一种使用该激光雷达时的逻辑流程图。其中，环境耦合器211根据检测到的包括但不限于温度、湿度、光照强度、空气质量、地理位置信息、时间等信息，输入给控制与信号处理系统100，控制与信号处理系统100给激光发射系统200下达发射某种波长的激光的指令，给激光接收系统300下达接收激光的指令。发射系统中的发射模块如210的种子激光器212根据指令，发射某种激光(光电调制器213、光纤放大器214、光纤215、发射望远镜216等组件/元器件，是保证激光发射质量的重要组成部分)。激光接收系统300的某个模块如310接收反射回来的激光，并反馈给控制与信号处理系统100进行处理。

其中，当环境变化时，环境耦合器211根据需要，可以动态的向控制与信号处理系统100输入信号，从而实现发射的激光波长满足需求。

本实施例中，对于可适应多种环境的激光雷达的解释说明可以参照实施例1中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。

可见，实施本实施例所描述的可适应多种环境的激光雷达，能够适应多种环境，从而提高面对雨、雪、雾、霾等天气环境时的环境适应能力。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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系统来实现，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方法的全部或部分步骤。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。