一種雷射雷達及雷射探測方法與流程
2024-04-13 18:20:05 3
1.本發明涉及雷射雷達技術領域，特別是涉及一種雷射雷達及雷射探測方法。
背景技術：
2.lidar(light detection and ranging)系統是指通過向目標對象發射雷射信號以探測目標對象的位置、速度等特徵量的雷射雷達。但在雪天條件下，由於雪粒子在短波長光譜中的輻射熄滅特性和米氏電磁散射理論，雪粒子會散射和吸收電磁輻射，因此通過lidar系統中的vcsel(vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面發射雷射器)單元和陣列產生的雷射信號有明顯衰減，傳播距離降低，只有極小部分的雷射信號能夠到達預定的探測位置，使得雷射雷達的探測距離下降。
技術實現要素：
3.本發明實施例的目的在於提供一種基於無線電調製的雷射雷達及雷射探測方法，以延長雷射雷達在雪天的探測距離。具體技術方案如下：
4.第一方面，本發明實施例提供了一種雷射雷達，所述雷射雷達包括：控制器、發射器、接收器；
5.所述控制器，用於檢測當前天氣是否為雪天，若是，則控制所述發射器與接收器進入雪天工作狀態；
6.所述發射器，用於在雪天工作狀態下，生成雷射信號，並將所述雷射信號轉換為無線電信號，發射所述無線電信號；
7.所述接收器，用於在雪天工作狀態下，接收所述無線電信號的反射信號以進行目標探測。
8.本發明的一個實施例中，所述發射器包括：雷射信號生成和控制電路、主雷射發射單元和陣列、無線電下變頻調製器和無線電發射單元；
9.所述雷射信號生成和控制電路，用於生成雷射信號；
10.所述主雷射發射單元和陣列，用於發射所述雷射信號；
11.所述無線電下變頻調製器，用於在所述發射器處於雪天工作狀態的情況下，接收所述主雷射發射單元和陣列發射的所述雷射信號，將所述雷射信號轉換為無線電信號；
12.所述無線電發射單元，用於發射所述無線電信號。
13.本發明的一個實施例中，所述無線電下變頻調製器包括：從雷射發射單元和陣列、光循環器；
14.所述從雷射發射單元和陣列，用於在所述發射器處於雪天工作狀態的情況下，採用光注入鎖定技術，通過控制所述主雷射發射單元和陣列發射的所述雷射信號的注入比率和波長失諧並結合光環形器，鎖定所述從雷射發射單元和陣列的頻率和相位，將所述從雷射發射單元和陣列的諧振頻率縮放為所述注入比率的平方根，將所述雷射信號轉換為無線電信號，其中，所述光環形器用於防止對所述主雷射發射單元和陣列產生光學反饋。
15.本發明的一個實施例中，所述雷射信號生成和控制電路，具體用於生成波長為905納米或940納米的雷射信號；
16.所述無線電下變頻調製器，具體用於在所述發射器處於雪天工作狀態的情況下，接收所述主雷射發射單元和陣列發射的所述雷射信號，將所述雷射信號轉換為預設頻率範圍內的無線電信號。
17.本發明的一個實施例中，所述控制器包括溫度傳感器；
18.所述控制器，具體用於：
19.在所述溫度傳感器檢測到的當前溫度低於預設溫度的情況下，確定當前天氣是雪天。
20.第二方面，本發明實施例提供了一種雷射探測方法，應用於雷射雷達，所述雷射雷達包括：控制器、發射器、接收器，所述方法包括：
21.通過所述控制器檢測當前天氣是否為雪天；
22.若是，則通過所述控制器控制所述發射器與接收器進入雪天工作狀態；
23.通過所述發射器在雪天工作狀態下，生成雷射信號，並將所述雷射信號轉換為無線電信號，發射所述無線電信號；
24.通過所述接收器在雪天工作狀態下，接收所述無線電信號的反射信號以進行目標探測。
25.本發明的一個實施例中，所述發射器包括：雷射信號生成和控制電路、主雷射發射單元和陣列、無線電下變頻調製器和無線電發射單元，所述通過所述發射器在雪天工作狀態下，生成雷射信號，並將所述雷射信號轉換為無線電信號，發射所述無線電信號，包括：
26.通過所述雷射信號生成和控制電路生成雷射信號；
27.通過所述主雷射發射單元和陣列發射所述雷射信號；
28.通過所述無線電下變頻調製器在所述發射器處於雪天工作狀態的情況下，接收所述主雷射發射單元和陣列發射的所述雷射信號，將所述雷射信號轉換為無線電信號；
29.通過所述無線電發射單元發射所述無線電信號。
30.本發明的一個實施例中，所述無線電下變頻調製器包括：從雷射發射單元和陣列、光循環器，所述通過所述無線電下變頻調製器在所述發射器處於雪天工作狀態的情況下，接收所述主雷射發射單元和陣列發射的所述雷射信號，將所述雷射信號轉換為無線電信號，包括：
31.通過所述從雷射發射單元和陣列在所述發射器處於雪天工作狀態的情況下，採用光注入鎖定技術，通過控制所述主雷射發射單元和陣列發射的所述雷射信號的注入比率和波長失諧並結合光環形器，鎖定所述從雷射發射單元和陣列的頻率和相位，將所述從雷射發射單元和陣列的諧振頻率縮放為所述注入比率的平方根，將所述雷射信號轉換為無線電信號，其中，所述光環形器用於防止對所述主雷射發射單元和陣列產生光學反饋。
32.本發明的一個實施例中，所述通過所述雷射信號生成和控制電路生成雷射信號，包括：
33.通過所述雷射信號生成和控制電路生成波長為905納米或940納米的雷射信號；
34.所述通過所述無線電下變頻調製器在所述發射器處於雪天工作狀態的情況下，接收所述主雷射發射單元和陣列發射的所述雷射信號，將所述雷射信號轉換為無線電信號，
包括：
35.通過所述無線電下變頻調製器在所述發射器處於雪天工作狀態的情況下，接收所述主雷射發射單元和陣列發射的所述雷射信號，將所述雷射信號轉換為預設頻率範圍內的無線電信號。
36.本發明的一個實施例中，所述控制器包括溫度傳感器，所述通過所述控制器檢測當前天氣是否為雪天，包括：
37.通過所述控制器在所述溫度傳感器檢測到的當前溫度低於預設溫度的情況下，確定當前天氣是雪天。
38.第三方面，本發明還提供了一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質內存儲有電腦程式，所述電腦程式被處理器執行時實現上述任一所述的雷射探測方法的步驟。
39.第四方面，本發明還提供了一種包含指令的電腦程式產品，當其在計算機上運行時，使得計算機執行上述實施例中任一所述的雷射探測方法的步驟。
40.本發明實施例有益效果：
41.本發明實施例提供的一種雷射雷達，可以通過控制器檢測當前天氣是否為雪天，如果是，則發射器在雪天工作狀態下將雷射信號轉換成無線電信號，接收器在雪天工作狀態下接收無線電信號的反射信號以實現目標探測。由於無線電信號比普通的雷射雷達發射的雷射信號的波長更長，無線電信號在雪天傳播的過程中更不容易受雪粒子影響，路徑損耗較小，因此在雪天環境中，發射無線電信號能夠延長雷射雷達的探測距離。
附圖說明
42.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的實施例。
43.圖1為本發明實施例提供的第一種雷射雷達的結構示意圖；
44.圖2為無線電信號與雷射信號在幹雪中傳播的路徑損耗；
45.圖3為無線電信號與雷射信號在溼雪中傳播的路徑損耗；
46.圖4為不同頻率的無線電信號和雷射信號在雪中傳播的路徑損耗；
47.圖5為本發明實施例提供的第二種雷射雷達的結構示意圖；
48.圖6為本發明實施例提供的第三種雷射雷達的結構示意圖；
49.圖7為本發明實施例提供的一種發射器的結構示意圖；
50.圖8為本發明實施例提供的一種接收器的結構示意圖；
51.圖9為本發明實施例提供的第一種雷射探測方法的流程示意圖；
52.圖10為本發明實施例提供的第二種雷射探測方法的流程示意圖。
具體實施方式
53.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於
本發明中的實施例，本領域普通技術人員基於本發明所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
54.為了延長雷射雷達在雪天的探測距離，本發明提供了一種雷射雷達及雷射探測方法。
55.本發明實施例提供了一種雷射雷達，上述雷射雷達包括：控制器、發射器、接收器；
56.上述控制器，用於檢測當前天氣是否為雪天，若是，則控制上述發射器與接收器進入雪天工作狀態；
57.上述發射器，用於在雪天工作狀態下，生成雷射信號，並將上述雷射信號轉換為無線電信號，發射上述無線電信號；
58.上述接收器，用於在雪天工作狀態下，接收上述無線電信號的反射信號，處理上述反射信號進行目標探測。
59.本發明實施例提供的一種雷射雷達，可以通過控制器檢測當前天氣是否為雪天，如果是，則發射器在雪天工作狀態下將雷射信號轉換成無線電信號，接收器在雪天工作狀態下接收無線電信號的反射信號以實現目標探測。由於無線電信號比普通的雷射雷達發射的雷射信號的波長更長，無線電信號在雪天傳播的過程中更不容易受雪粒子影響，路徑損耗較小，因此在雪天環境中，發射無線電信號能夠延長雷射雷達的探測距離。
60.圖1為本發明實施例提供的第一種雷射雷達的結構示意圖。上述雷射雷達包括：控制器110、發射器120、接收器130。
61.上述控制器110，用於檢測當前天氣是否為雪天，若是，則控制上述發射器120與接收器130進入雪天工作狀態。
62.具體的，上述雷射雷達可以在雪天工作，也可以在其他天氣工作，而在雪天環境下，雷射雷達會改變工作狀態以獲得更遠的探測距離。因此需要通過上述控制器110檢測當前天氣是否為雪天，並且檢測當前天氣為雪天的情況下，控制上述發射器120和接收器130都進入雪天工作狀態。
63.本發明的一個實施例中，上述控制器110包括溫度傳感器。
64.上述控制器110，具體用於在上述溫度傳感器檢測到的當前溫度低於預設溫度的情況下，確定當前天氣是雪天。
65.具體的，由於雪天環境下，環境溫度較低，因此可以通過溫度傳感器檢測環境溫度，並由控制器110判斷環境溫度是否低於預設溫度來判斷當前天氣是否為雪天，以使得發射器120和接收器130進入雪天工作狀態。
66.應用本發明實施例提供的方案，可以具體通過溫度傳感器檢測當前天氣是否為雪天，提供了一種簡便且容易實現的檢測方式。
67.本發明的另一個實施例中，還可以通過其他方式判斷當前天氣是否為雪天。例如。可以通過獲取環境圖片進行解析，控制器110根據解析結果檢測是否為雪天，或者通過能夠獲取天氣的設備單元將天氣信息發送給控制器110，或者將控制器110與雷射雷達的控制主機相連，由主機獲取當前的天氣狀態並發送給控制器110，以檢測是否為雪天。
68.上述發射器120，用於在雪天工作狀態下，生成雷射信號，並將上述雷射信號轉換為無線電信號，發射上述無線電信號。
69.具體的，上述控制器110控制發射器120進入雪天工作狀態，發射器120可以在雪天
工作狀態下生成雷射信號，並將雷射信號轉換為無線電信號並發送。通過發送波長更長的無線電信號使得雷射雷達在雪天的探測距離更遠。其中，上述發射器120可以向某一個具體方向發射無線電信號，也可以向多個方向發射無線電信號，以探測某個方向或多個方向是否存在目標對象。
70.本發明的一個實施例中，在上述控制器110檢測當前天氣不是雪天的情況下，表示雷射信號的探測距離不會受到雪天的影響，上述發射器120未在控制器110控制下進入雪天工作狀態，即可以通過雷射發射單元向外部環境輸出雷射信號進行雷射探測，以發揮雷射雷達解析度高、抗幹擾能力強的優點。並且，通過控制器110檢測當前的天氣狀態並適應性調整發射器120和接收器130的工作狀態，可以使雷射雷達應用於多種天氣條件，而不需要更換雷達設備。
71.上述接收器130，用於在雪天工作狀態下，接收上述無線電信號的反射信號以進行目標探測。
72.具體的，上述控制器110控制接收器130也進入雪天工作狀態，接收上述發射器120生成並發射的無線電信號的反射信號。其中，上述反射信號為無線電信號在空氣中傳播到達目標對象，並經目標對象反射回雷射雷達的信號。若上述接收器130接收到反射信號，則表示在發射器120發射無線電信號的方向上的一定距離內存在目標對象，從而實現探測。
73.本發明的一個實施例中，接收器130可以將發射器120發射無線電信號的時刻與接收到反射信號的時刻進行比較，估計飛行時間，並根據信號在空氣中傳播的速度，探測出雷射雷達與目標對象之間的距離。具體的，還可以探測出目標對象的移動速度、目標對象的姿態等。可以採用現有技術中的方式探測雷射雷達與目標對象之間的距離以及目標對象的移動速度和位姿，本發明實施例對此不進行限定。
74.本發明的一個實施例中，上述接收器130包括：光學過濾器、抗反射層、光電轉換器、無線電信號接收器。其中，在接收器130處於雪天工作狀態的情況下，上述無線電信號接收器工作，用於接收無線電信號的反射信號以進行目標探測。
75.在上述控制器110檢測當前天氣不是雪天的情況下，接收器130未處於雪天工作狀態，由於上述發射器120發射雷射信號進行雷射探測，因此接收器130中的光學過濾器、抗反射層和光電轉換器工作，對雷射信號的反射信號進行接收以實現對目標對象的探測。
76.其中，上述光學過濾器用於根據發射的雷射信號的波長，將向雷射雷達傳播的光信號中的所有可見光過濾，使得反射信號中只包含經過目標對象反射的、雷射信號的反射信號。由於反射信號在空氣中長距離傳播，使得接收到的反射信號的光功率可能比較小，為了得到更加準確的探測結果，需要最大化光信號功率，因此採用上述抗反射層增大反射信號光總量從而提高光信號功率。上述光電轉換器用於檢測反射信號，並將反射信號轉換為電信號，傳輸給上述信號處理器。例如，上述光電探測器可以是二維spad(single photon avalanche diode，單光子雪崩二極體)陣列，具有單光子探測能力的光電雪崩二極體可以將反射信號中的光子檢測出來，通過光電轉換得到電信號，實現雷射信號的接收，以測量雷射雷達與目標對象的距離、檢測周圍是否存在障礙物等。
77.lidar系統中的vcsel單元和陣列產生的雷射信號在雪天傳播時，其傳播距離與空氣中的雪粒子有關。一方面，光子在雪中會發生非彈性散射，使得雷射信號的能量和頻率發生變化，導致lidar系統無法準確探測到目標對象，且空氣中的雪粒子還可能被錯誤地識別
為lidar系統周圍的障礙物，極大地影響了lidar系統的探測能力。另一方面，雪粒子在短波長光譜中的輻射熄滅特性導致了只有極小部分的雷射信號能夠到達預定的探測位置，進一步限制了雷射信號的最大傳播距離。因此，在雪天條件下，雷射信號在具有高濃度水滴的大氣中傳播，受雪粒子會散射和吸收電磁輻射的影響，雷射信號在傳播過程中有明顯衰減，傳播距離降低，只有極小部分的雷射信號能夠到達預定的探測位置，使得lidar系統的探測距離下降。
78.而lidar系統在雪天情況下的探測範圍可以通過應用koschmieder(柯斯密德)關係，將探測距離與漂移密度、消光係數、平均粒子半徑和平均消光效率聯繫起來。根據koschmieder關係，平均粒子大小是決定特定電磁波波長的雪漂移密度-消光係數關係的最關鍵因素，而lidar系統在雪中的探測範圍隨著漂移密度的增加而呈指數級下降。
79.實際情況中，信號頻率遠小於雷射信號的無線電信號在空氣中傳播的路徑損耗比雷射信號更小。圖2為無線電信號與雷射信號在幹雪中傳播的路徑損耗，橫軸為降雪速度(毫米每小時)，縱軸為路徑損耗，採用gunn-east(古恩東衰減)模型和itu(international telecommunication union，國際電信聯盟標準)模型分別估計無線電信號和雷射信號的單向路徑損耗。圖2中，由上到下的曲線分別表示波長為905納米的雷射信號(905nm wavelength)、頻率為3ghz的無線電信號(rf signal 3ghz)、頻率為30mhz的無線電信號(rf signal30mhz)、頻率為300khz的無線電信號(rf signal 300khz)、頻率為3khz的無線電信號(rf signal 3khz)。由圖2可知，在空氣中水分子濃度較低的幹雪環境下，隨著降雪速度從10毫米/小時到100毫米/小時的變化，頻率在3khz-3ghz範圍內的無線電信號在幹雪中傳播的路徑損耗遠遠小于波長為905納米的雷射信號。
80.同樣的，圖3為無線電信號與雷射信號在溼雪中傳播的路徑損耗，橫軸為降雪速度(毫米每小時)，縱軸為路徑損耗。圖3中，位於上方的曲線表示波長為905納米的雷射信號(905nm optical signal)，位於下方的曲線表示頻率為3khz-3ghz之間任一頻率的無線電信號(rf signal：3khz-3ghz)。由圖3可知，在空氣中水分子濃度更高的溼雪環境下，頻率為3khz-3ghz之間任一頻率的無線電信號在溼雪中傳播的路徑損耗也小于波長為905納米的雷射信號。
81.圖4為不同頻率的無線電信號和雷射信號在雪中傳播的路徑損耗，橫軸為信號頻率/赫茲，縱軸為路徑損耗。圖4中，左下角曲線表示頻率為3khz到3ghz的無線電信號(rf signal：3khz-3ghz)且環境為溼雪或幹雪(wetdry snow)，右上角曲線表示波長為905納米或940納米的雷射信號(optical signals：905nm/940nm wavelength)且位於上方的曲線為在幹雪(dry snow)環境下，位於下方的曲線為在溼雪(wet snow)環境下。由圖4可知，路徑損耗隨信號頻率的增加而增大，不論是在幹雪還是在溼雪的環境下，傳播頻率為3khz-3ghz的無線電信號的路徑損耗遠小於905納米、940納米波長的雷射信號。
82.因此，由上述可知，採用無線電信號進行探測可以大幅度提高雷射雷達的探測距離。
83.本發明實施例提供的一種雷射雷達，可以通過控制器檢測當前天氣是否為雪天，如果是，則發射器在雪天工作狀態下將雷射信號轉換成無線電信號，接收器在雪天工作狀態下接收無線電信號的反射信號以實現目標探測。由於無線電信號比普通的雷射雷達發射的雷射信號的波長更長，無線電信號在雪天傳播的過程中更不容易受雪粒子影響，路徑損
耗較小，因此在雪天環境中，發射無線電信號能夠延長雷射雷達的探測距離。
84.本發明的一個實施例中，上述雷射雷達可以是被安裝在車輛上的車載雷射雷達，在控制器檢測到當前天氣為雪天的情況下，通過向周圍環境中實時或周期性地發射無線電信號，可以探測到車輛周圍是否存在目標對象，並得到目標對象與雷射雷達的距離、速度、朝向等信息。同時，由於通過雷射雷達可以獲得上述信息，因此上述車載雷射雷達還可以用於車輛的輔助駕駛或無人駕駛。因此，在雪天情況下，車載雷射雷達採用無線電信號進行探測延長了探測距離並進一步提高了駕駛安全性。
85.圖5為本發明實施例提供的第二種雷射雷達的結構示意圖，在圖1的基礎上，上述發射器120包括：雷射信號生成和控制電路121、主雷射發射單元和陣列122、無線電下變頻調製器123和無線電發射單元124。
86.上述雷射信號生成和控制電路121，用於生成雷射信號。
87.具體的，上述雷射信號生成和控制電路121由集成電路組成，用於生成高斯脈衝序列作為雷射信號，並將生成的雷射信號輸出到上述主雷射發射單元和陣列122。其中，上述雷射信號的波長為納米級。
88.本發明的一個實施例中，上述雷射信號生成和控制電路121，具體用於生成波長為905納米或940納米的雷射信號。
89.具體的，上述雷射信號的波長可以為905納米，也可以為940納米。
90.上述主雷射發射單元和陣列122，用於發射上述雷射信號。
91.具體的，上述主雷射發射單元和陣列122接收雷射信號生成和控制電路121生成的雷射信號，並形成雷射信號的陣列。其中，上述主雷射發射單元和陣列122可以是gaas/ingaas/inalgaas vcsel(gaas/ingaas/inalgaas vertical-cavity
92.surface-emitting laser，砷化鎵/銦砷化鎵/銦鋁砷化鎵-垂直腔面發射雷射器)單元和陣列。並且，發射器120處於雪天工作狀態的情況下，上述主雷射發射單元和陣列122輸出雷射信號到無線電下變頻調製器123。
93.本發明的一個實施例中，發射器120未處於雪天工作狀態，上述主雷射發射單元和陣列122可以將雷射信號輸出到雷射發射單元，將雷射信號作為探測信號由雷射發射單元發射，以進行雷射探測。
94.上述無線電下變頻調製器123，用於在上述發射器120處於雪天工作狀態的情況下，接收上述主雷射發射單元和陣列122發射的上述雷射信號，將上述雷射信號轉換為無線電信號。
95.具體的，在上述發射器120處於雪天工作狀態的情況下，上述無線電下變頻調製器123接收主雷射發射單元和陣列122發射的雷射信號，並將雷射信號轉換為無線電信號輸出到無線電發射單元124，以便採用無線電信號獲得更遠的探測距離。
96.本發明的一個實施例中，上述無線電下變頻調製器123，具體用於在上述發射器120處於雪天工作狀態的情況下，接收上述主雷射發射單元和陣列122發射的上述雷射信號，將上述雷射信號轉換為預設頻率範圍內的無線電信號。
97.具體的，由於上述圖2、圖3、圖4可知，頻率為3khz-3ghz的無線電信號在雪天環境的路徑損耗遠小于波長為905納米或940納米的雷射信號，因此可以將3khz-3ghz作為預設頻率範圍，上述無線電信號可以選擇轉換為3khz-3ghz之間任意頻率的無線電信號。
98.應用本發明實施例提供的方案，上述雷射信號的波長可以為905納米，也可以為940納米，上述無線電信號可以為預設頻率範圍內的無線電信號，對雷射信號和無線電信號的波長和頻率給出了具體示例和範圍。
99.上述無線電發射單元124，用於發射上述無線電信號。
100.具體的，上述無線電發射單元124接收無線電下變頻調製器123輸出的無線電信號，並向外發射無線電信號進行探測。
101.應用本發明實施例提供的方案，在發射器進入雪天工作狀態的情況下，通過雷射信號生成和控制電路和主雷射發射單元和陣列獲得雷射信號，並將雷射信號經過無線電下變頻調製器轉換，可以獲得無線電信號，再將無線電信號通過無線電發射單元向外發射。通過在雷射雷達中添加無線電下變頻調製器，實現了在雷射雷達內部將原來的雷射信號轉換無線電信號，而不需要額外更換雷達設備。
102.圖6為本發明實施例提供的第三種雷射雷達的結構示意圖，在圖5的基礎上，上述無線電下變頻調製器123包括：從雷射發射單元和陣列123a。
103.上述從雷射發射單元和陣列123a，用於在上述發射器120處於雪天工作狀態的情況下，採用光注入鎖定技術，通過控制上述主雷射發射單元和陣列發射的上述雷射信號的注入比率和波長失諧並結合光環形器，鎖定上述從雷射發射單元和陣列123a的頻率和相位，將上述從雷射發射單元和陣列123a的諧振頻率縮放為上述注入比率的平方根，將上述雷射信號轉換為無線電信號。
104.其中，上述光環形器用於防止對上述主雷射發射單元和陣列122產生光學反饋。
105.具體的，在上述發射器120處於雪天工作狀態的情況下，上述從雷射發射單元和陣列123a採用光注入鎖定技術，通過控制上述主雷射發射單元和陣列122發射的雷射信號的注入比率和波長失諧，結合光環形器，鎖定上述從雷射發射單元和陣列123a的頻率和相位，將上述從雷射發射單元和陣列123a的諧振頻率縮放為上述注入比率的平方根，使得從雷射發射單元和陣列123a可以穩定輸出無線電信號，實現雷射信號向無線電信號的轉換。
106.另外，上述光環形器可以防止對主雷射發射單元和陣列產生光學反饋，影響主雷射發射單元和陣列持續穩定地輸出雷射信號。其中，上述光環形器可以是永磁光纖循環器(pm fiber circulator)。
107.應用本發明實施例提供的方案，可以僅通過從雷射發射單元和陣列並結合光環形器實現將雷射信號轉換為無線電信號，使得雷射雷達通過發射無線電信號延長傳播距離。
108.圖7為本發明實施例提供的一種發射器的結構示意圖，上述發射器包括：可編程的數字驅動ic(integrated circuit，集成電路)701，雷射信號生成和控制電路702，主雷射發射單元和陣列703，控制器704，無線電下變頻調製器705，無線電發射單元706，雷射發射單元707，溫度傳感器708。
109.具體的，上述發射器與前文描述的雷射雷達的各個實施例相似，在此不再贅述。
110.圖8為本發明實施例提供的一種接收器的結構示意圖，上述接收器包括：光學過濾器801、抗反射層802、光電轉換器803和無線電信號接收器804。
111.具體的，上述發射器與前文描述的雷射雷達的各個實施例相似，在此不再贅述。
112.圖9為本發明實施例提供的第一種雷射探測方法的流程示意圖。
113.步驟s901，通過雷射信號生成和控制電路生成雷射信號。
114.步驟s902，通過主雷射發射單元和陣列發射雷射信號。
115.步驟s903，通過控制器判斷溫度傳感器檢測到的當前溫度是否低於預設溫度。若是，則確定當前天氣是雪天，執行步驟s904；若不是，則確定當前天氣不是雪天，執行步驟s907。
116.步驟s904，通過無線電下變頻調製器接收主雷射發射單元和陣列發射的雷射信號，將雷射信號轉換為無線電信號。
117.步驟s905，通過無線電發射單元向環境發射無線電信號。
118.步驟s906，通過無線電信號接收器接收上述無線電信號的反射信號以實現目標探測。
119.步驟s907，通過雷射發射單元向環境發射雷射信號。
120.步驟s908，通過光學過濾器將向雷射雷達傳播的光信號中的所有可見光過濾，得到雷射信號的反射信號。
121.步驟s909，通過抗反射層增大反射信號光總量。
122.步驟s910，通過光電轉換器檢測反射信號，並將反射信號轉換為電信號以實現目標探測。
123.具體的，上述發射器與前文描述的雷射雷達的各個實施例相似，在此不再贅述。
124.基於相同的發明構思，本發明實施例還提供了一種雷射探測方法，如圖10所示，為本發明實施例提供的第二種雷射探測方法的流程示意圖。上述方法應用於雷射雷達，上述雷射雷達包括：控制器、發射器、接收器，上述方法包括：
125.步驟s1001，通過上述控制器檢測當前天氣是否為雪天。若是，則執行步驟s1002。
126.步驟s1002，通過上述控制器控制上述發射器與接收器進入雪天工作狀態。
127.步驟s1003，通過上述發射器在雪天工作狀態下，生成雷射信號，並將上述雷射信號轉換為無線電信號，發射上述無線電信號。
128.步驟s1004，通過上述接收器在雪天工作狀態下，接收上述無線電信號的反射信號以進行目標探測。
129.本發明實施例提供的一種雷射雷達，可以通過控制器檢測當前天氣是否為雪天，如果是，則發射器在雪天工作狀態下將雷射信號轉換成無線電信號，接收器在雪天工作狀態下接收無線電信號的反射信號以實現目標探測。由於無線電信號比普通的雷射雷達發射的雷射信號的波長更長，無線電信號在雪天傳播的過程中更不容易受雪粒子影響，路徑損耗較小，因此在雪天環境中，發射無線電信號能夠延長雷射雷達的探測距離。
130.本發明的一個實施例中，上述發射器包括：雷射信號生成和控制電路、主雷射發射單元和陣列、無線電下變頻調製器和無線電發射單元，上述步驟s1003通過以下步驟a1-a4實現。
131.步驟a1，通過上述雷射信號生成和控制電路生成雷射信號。
132.步驟a2，通過上述主雷射發射單元和陣列發射上述雷射信號。
133.步驟a3，通過上述無線電下變頻調製器在上述發射器處於雪天工作狀態的情況下，接收上述主雷射發射單元和陣列發射的上述雷射信號，將上述雷射信號轉換為無線電信號。
134.步驟a4，通過上述無線電發射單元發射上述無線電信號。
135.應用本發明實施例提供的方案，在發射器進入雪天工作狀態的情況下，通過雷射信號生成和控制電路和主雷射發射單元和陣列獲得雷射信號，並將雷射信號經過無線電下變頻調製器轉換，可以獲得無線電信號，再將無線電信號通過無線電發射單元向外發射。通過在雷射雷達中添加無線電下變頻調製器，實現了在雷射雷達內部將原來的雷射信號轉換無線電信號，而不需要額外更換雷達設備。
136.本發明的一個實施例中，上述無線電下變頻調製器包括：從雷射發射單元和陣列、光循環器，上述步驟a3通過以下步驟b1實現。
137.步驟b1，通過上述從雷射發射單元和陣列在上述發射器處於雪天工作狀態的情況下，採用光注入鎖定技術，通過控制上述主雷射發射單元和陣列發射的上述雷射信號的注入比率和波長失諧並結合光環形器，鎖定上述從雷射發射單元和陣列的頻率和相位，將諧振頻率縮放為上述注入比率的平方根，將上述雷射信號轉換為無線電信號。
138.其中，上述光環形器用於防止對上述主雷射發射單元和陣列產生光學反饋。
139.應用本發明實施例提供的方案，可以僅通過從雷射發射單元和陣列並結合光環形器實現將雷射信號轉換為無線電信號，使得雷射雷達通過發射無線電信號延長傳播距離。
140.本發明的一個實施例中，上述步驟a1可以通過步驟c1實現，上述步驟a3可以通過步驟c2實現。
141.步驟c1，通過上述雷射信號生成和控制電路生成波長為905納米或940納米的雷射信號。
142.步驟c2，通過上述無線電下變頻調製器在上述發射器處於雪天工作狀態的情況下，接收上述主雷射發射單元和陣列發射的上述雷射信號，將上述雷射信號轉換為預設頻率範圍內的無線電信號。
143.應用本發明實施例提供的方案，上述雷射信號的波長可以為905納米，也可以為940納米，上述無線電信號可以為預設頻率範圍內的無線電信號，對雷射信號和無線電信號的波長和頻率給出了具體示例和範圍。
144.本發明的一個實施例中，上述控制器包括溫度傳感器，上述步驟s1001可以通過以下步驟d實現：
145.步驟d，通過上述控制器在上述溫度傳感器檢測到的當前溫度低於預設溫度的情況下，確定當前天氣是雪天。
146.應用本發明實施例提供的方案，可以具體通過溫度傳感器檢測當前天氣是否為雪天，提供了一種簡便且容易實現的檢測方式。
147.在本發明提供的又一實施例中，還提供了一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質內存儲有電腦程式，所述電腦程式被處理器執行時實現上述任一雷射探測方法的步驟。
148.本發明實施例提供的一種雷射雷達，可以通過控制器檢測當前天氣是否為雪天，如果是，則發射器在雪天工作狀態下將雷射信號轉換成無線電信號，接收器在雪天工作狀態下接收無線電信號的反射信號以實現目標探測。由於無線電信號比普通的雷射雷達發射的雷射信號的波長更長，無線電信號在雪天傳播的過程中更不容易受雪粒子影響，路徑損耗較小，因此在雪天環境中，發射無線電信號能夠延長雷射雷達的探測距離。
149.在本發明提供的又一實施例中，還提供了一種包含指令的電腦程式產品，當其
在計算機上運行時，使得計算機執行上述實施例中任一雷射探測方法。
150.本發明實施例提供的一種雷射雷達，可以通過控制器檢測當前天氣是否為雪天，如果是，則發射器在雪天工作狀態下將雷射信號轉換成無線電信號，接收器在雪天工作狀態下接收無線電信號的反射信號以實現目標探測。由於無線電信號比普通的雷射雷達發射的雷射信號的波長更長，無線電信號在雪天傳播的過程中更不容易受雪粒子影響，路徑損耗較小，因此在雪天環境中，發射無線電信號能夠延長雷射雷達的探測距離。
151.上述電子設備提到的通信總線可以是外設部件互連標準(peripheral component interconnect，pci)總線或擴展工業標準結構(extended industry standard architecture，eisa)總線等。該通信總線可以分為地址總線、數據總線、控制總線等。為便於表示，圖中僅用一條粗線表示，但並不表示僅有一根總線或一種類型的總線。
152.通信接口用於上述電子設備與其他設備之間的通信。
153.存儲器可以包括隨機存取存儲器(random access memory，ram)，也可以包括非易失性存儲器(non-volatile memory，nvm)，例如至少一個磁碟存儲器。可選的，存儲器還可以是至少一個位於遠離前述處理器的存儲裝置。
154.上述的處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(central processing unit，cpu)、網絡處理器(network processor，np)等；還可以是數位訊號處理器(digital signal processor，dsp)、專用集成電路(application specific integrated circuit，asic)、現場可編程門陣列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者電晶體邏輯器件、分立硬體組件。
155.在上述實施例中，可以全部或部分地通過軟體、硬體、固件或者其任意組合來實現。當使用軟體實現時，可以全部或部分地以電腦程式產品的形式實現。所述電腦程式產品包括一個或多個計算機指令。在計算機上加載和執行所述電腦程式指令時，全部或部分地產生按照本發明實施例所述的流程或功能。所述計算機可以是通用計算機、專用計算機、計算機網絡、或者其他可編程裝置。所述計算機指令可以存儲在計算機可讀存儲介質中，或者從一個計算機可讀存儲介質向另一個計算機可讀存儲介質傳輸，例如，所述計算機指令可以從一個網站站點、計算機、伺服器或數據中心通過有線(例如同軸電纜、光纖、數字用戶線(dsl))或無線(例如紅外、無線、微波等)方式向另一個網站站點、計算機、伺服器或數據中心進行傳輸。所述計算機可讀存儲介質可以是計算機能夠存取的任何可用介質或者是包含一個或多個可用介質集成的伺服器、數據中心等數據存儲設備。所述可用介質可以是磁性介質，(例如，軟盤、硬碟、磁帶)、光介質(例如，dvd)、或者半導體介質(例如固態硬碟solid state disk(ssd))等。
156.需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個
……」
限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
157.本說明書中的各個實施例均採用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部
分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於方法、計算機存儲介質、電腦程式產品實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。
158.以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍內。