本發(fā)明涉及激光雷達(dá)，具體涉及一種被動(dòng)抑制低頻干擾的fmcw激光雷達(dá)裝置和調(diào)頻方法。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于fmcw(frequency?modulated?continuous?wave?radar)激光雷達(dá)，采用相干探測(cè)方式獲得目標(biāo)距離、速度等信息。該類(lèi)型激光雷達(dá)需要對(duì)激光器的頻率進(jìn)行連續(xù)調(diào)制。以dfb半導(dǎo)體激光器為例，通過(guò)連續(xù)改變激光器的驅(qū)動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)激光器輸出頻率的連續(xù)變化。但是，由于激光器輸出功率通常與驅(qū)動(dòng)電流相關(guān)，對(duì)激光器進(jìn)行調(diào)頻的同時(shí)，會(huì)伴隨對(duì)激光器輸出功率的調(diào)制。該功率調(diào)制信號(hào)頻率一般較低，會(huì)與近距離目標(biāo)反射信號(hào)發(fā)生混疊，在轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)后會(huì)干擾對(duì)目標(biāo)信號(hào)的判斷與識(shí)別，影響fmcw激光雷達(dá)的近距離性能，是造成近距離“盲區(qū)”的原因之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種被動(dòng)抑制低頻干擾的fmcw激光雷達(dá)裝置和調(diào)頻方法，以解決對(duì)激光器進(jìn)行調(diào)頻的同時(shí)，會(huì)伴隨對(duì)激光器輸出功率的調(diào)制，但是該功率調(diào)制信號(hào)頻率一般較低，會(huì)與近距離目標(biāo)反射信號(hào)發(fā)生混疊，在轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)后會(huì)干擾對(duì)目標(biāo)信號(hào)的判斷與識(shí)別，影響fmcw激光雷達(dá)的近距離性能的問(wèn)題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種被動(dòng)抑制低頻干擾的fmcw激光雷達(dá)裝置，該裝置包括：激光器調(diào)制裝置和fmcw相干探測(cè)裝置，激光器調(diào)制裝置包括信號(hào)發(fā)生器、激光器、非線(xiàn)性吸收體和光放大器；

3、信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)并輸出調(diào)制信號(hào)至激光器；激光器，用于產(chǎn)生原始激光信號(hào)，并基于調(diào)制信號(hào)對(duì)原始激光信號(hào)進(jìn)行連續(xù)頻率調(diào)制，得到包含幅度調(diào)制信息的第一調(diào)制激光信號(hào)，以及將第一調(diào)制激光信號(hào)輸出至非線(xiàn)性吸收體；非線(xiàn)性吸收體，用于對(duì)第一調(diào)制激光信號(hào)進(jìn)行吸光處理，得到第二調(diào)制激光信號(hào)，并將第二調(diào)制激光信號(hào)輸出至光放大器；光放大器，用于對(duì)第二調(diào)制激光信號(hào)的功率進(jìn)行放大處理后輸出目標(biāo)調(diào)制信號(hào)至fmcw相干探測(cè)裝置；fmcw相干探測(cè)裝置，用于基于目標(biāo)調(diào)制信號(hào)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)，得到目標(biāo)探測(cè)距離。

4、本發(fā)明提供的被動(dòng)抑制低頻干擾的fmcw激光雷達(dá)裝置，首先通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)并對(duì)激光器產(chǎn)生的原始激光信號(hào)進(jìn)行連續(xù)頻率調(diào)制。其次，通過(guò)非線(xiàn)性吸收體對(duì)調(diào)制后的第一調(diào)制激光信號(hào)進(jìn)行吸光處理，可以使得第二調(diào)制激光信號(hào)呈現(xiàn)近似恒定輸出，且與驅(qū)動(dòng)電流無(wú)關(guān)，進(jìn)一步，通過(guò)非線(xiàn)性吸收體可以被動(dòng)抑制輸入fmcw相干探測(cè)裝置的激光功率波動(dòng)水平。然后，通過(guò)光放大器可以使得第二調(diào)制激光信號(hào)的功率處于光放大器的飽和增益區(qū)，從而進(jìn)一步抑制光功率波動(dòng)水平，從而抑制頻率調(diào)制引起的激光功率變化。最后，將抑制后的目標(biāo)調(diào)制信號(hào)輸入至fmcw相干探測(cè)裝置并完成目標(biāo)物體的距離探測(cè)。因此，通過(guò)實(shí)施本發(fā)明，在實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器連續(xù)調(diào)頻的同時(shí)，弱化了激光雷達(dá)輸入功率的幅度變化，從而降低甚至避免了低頻干擾信號(hào)的引入，抑制了低頻調(diào)制對(duì)實(shí)際目標(biāo)信號(hào)的干擾，提高了激光雷達(dá)對(duì)近距離目標(biāo)的識(shí)別能力。

5、在一種可選的實(shí)施方式中，fmcw相干探測(cè)裝置，包括：fmcw相干探測(cè)模組和信號(hào)采集計(jì)算模組；

6、fmcw相干探測(cè)模組，用于基于目標(biāo)調(diào)制信號(hào)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)并產(chǎn)生攜帶目標(biāo)探測(cè)距離信息的混頻信號(hào)；信號(hào)采集計(jì)算模組，用于基于同步觸發(fā)信號(hào)獲取混頻信號(hào)的波形數(shù)據(jù)，并基于波形數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)探測(cè)距離，同步觸發(fā)信號(hào)在信號(hào)發(fā)生器輸出調(diào)制信號(hào)時(shí)同步輸出至信號(hào)采集計(jì)算模組。

7、本發(fā)明提供的被動(dòng)抑制低頻干擾的fmcw激光雷達(dá)裝置，通過(guò)在fmcw相干探測(cè)模組內(nèi)利用調(diào)制后的目標(biāo)調(diào)制信號(hào)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)可以產(chǎn)生攜帶目標(biāo)探測(cè)距離信息的混頻信號(hào)，同時(shí)，信號(hào)采集計(jì)算模組根據(jù)同步觸發(fā)信號(hào)同步獲取產(chǎn)生的混頻信號(hào)的波形數(shù)據(jù)并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)探測(cè)距離。因此，通過(guò)實(shí)施本發(fā)明，通過(guò)調(diào)制后的目標(biāo)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，提高了對(duì)近距離目標(biāo)的探測(cè)準(zhǔn)確度。

8、在一種可選的實(shí)施方式中，非線(xiàn)性吸收體采用硅基波導(dǎo)延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)。

9、本發(fā)明提供的被動(dòng)抑制低頻干擾的fmcw激光雷達(dá)裝置，通過(guò)采用硅基波導(dǎo)延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性吸收體，可以實(shí)現(xiàn)與fmcw激光雷達(dá)內(nèi)硅光芯片的一體化設(shè)計(jì)與集成。

10、第二方面，本發(fā)明提供了一種被動(dòng)抑制低頻干擾的調(diào)頻方法，用于上述第一方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的被動(dòng)抑制低頻干擾的fmcw激光雷達(dá)裝置內(nèi)激光器調(diào)制裝置；該方法包括：

11、利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；利用調(diào)制信號(hào)控制激光器驅(qū)動(dòng)電流變化產(chǎn)生連續(xù)頻率調(diào)制并輸出包含幅度調(diào)制信息的第一調(diào)制激光信號(hào)；將第一調(diào)制激光信號(hào)分別經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性吸收體和光放大器處理，得到目標(biāo)調(diào)制信號(hào)。

12、本發(fā)明提供的被動(dòng)抑制低頻干擾的調(diào)頻方法，通過(guò)非線(xiàn)性吸收體和光放大器對(duì)激光信號(hào)進(jìn)行處理，可以在實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器連續(xù)調(diào)頻的同時(shí)，弱化了激光雷達(dá)輸入功率的幅度變化，從而降低甚至避免了低頻干擾信號(hào)的引入，抑制了低頻調(diào)制對(duì)實(shí)際目標(biāo)信號(hào)的干擾。

13、在一種可選的實(shí)施方式中，利用調(diào)制信號(hào)控制激光器驅(qū)動(dòng)電流變化產(chǎn)生連續(xù)頻率調(diào)制并輸出包含幅度調(diào)制信息的第一調(diào)制激光信號(hào)，包括：

14、獲取調(diào)制信號(hào)的電壓幅度和激光器的調(diào)制效率；基于電壓幅度和調(diào)制效率確定調(diào)制寬帶；基于調(diào)制寬帶，利用調(diào)制信號(hào)控制激光器驅(qū)動(dòng)電流變化產(chǎn)生連續(xù)頻率調(diào)制并輸出包含幅度調(diào)制信息的第一調(diào)制激光信號(hào)。

15、本發(fā)明提供的被動(dòng)抑制低頻干擾的調(diào)頻方法，在利用調(diào)制信號(hào)控制激光器驅(qū)動(dòng)電流變化產(chǎn)生連續(xù)頻率調(diào)制時(shí)，可以根據(jù)調(diào)制信號(hào)的電壓幅度和激光器的調(diào)制效率確定調(diào)制寬帶。

16、在一種可選的實(shí)施方式中，將第一調(diào)制激光信號(hào)分別經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性吸收體和光放大器處理，得到目標(biāo)調(diào)制信號(hào)，包括：

17、利用非線(xiàn)性吸收體對(duì)第一調(diào)制激光信號(hào)進(jìn)行吸光處理并輸出第二調(diào)制激光信號(hào)至光放大器；利用光放大器對(duì)第二調(diào)制激光信號(hào)進(jìn)行放大處理，得到目標(biāo)調(diào)制信號(hào)。

18、本發(fā)明提供的被動(dòng)抑制低頻干擾的調(diào)頻方法，通過(guò)非線(xiàn)性吸收體對(duì)調(diào)制后的第一調(diào)制激光信號(hào)進(jìn)行吸光處理，可以使得第二調(diào)制激光信號(hào)呈現(xiàn)近似恒定輸出，且與驅(qū)動(dòng)電流無(wú)關(guān)，進(jìn)一步，通過(guò)非線(xiàn)性吸收體可以被動(dòng)抑制輸入fmcw相干探測(cè)裝置的激光功率波動(dòng)水平。進(jìn)一步，通過(guò)光放大器可以使得第二調(diào)制激光信號(hào)的功率處于光放大器的飽和增益區(qū)，從而進(jìn)一步抑制光功率波動(dòng)水平，從而抑制頻率調(diào)制引起的激光功率變化。

19、在一種可選的實(shí)施方式中，該方法還包括：

20、將目標(biāo)調(diào)制信號(hào)輸出至fmcw相干探測(cè)裝置，使得fmcw相干探測(cè)裝置基于目標(biāo)調(diào)制信號(hào)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。

21、本發(fā)明提供的被動(dòng)抑制低頻干擾的調(diào)頻方法，通過(guò)將調(diào)制后的目標(biāo)調(diào)制信號(hào)輸入至fmcw相干探測(cè)裝置并完成目標(biāo)物體的距離探測(cè)，提高了對(duì)近距離目標(biāo)的探測(cè)準(zhǔn)確度。

22、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器和處理器之間互相通信連接，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，處理器通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令，從而執(zhí)行上述第二方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的被動(dòng)抑制低頻干擾的調(diào)頻方法。

23、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第二方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的被動(dòng)抑制低頻干擾的調(diào)頻方法。

24、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第二方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的被動(dòng)抑制低頻干擾的調(diào)頻方法。