数字混沌抗干扰激光雷达设计

高华政，冯丽燕，虞名海，张建勋，石梦悦，胡卫生，义理林

(上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240)

0 引 言

随着无人驾驶技术的日益发展，激光雷达作为其中最为关键的测距传感器之一，得到了广泛的研究[1-2]。传统的脉冲激光雷达通过发射周期性短脉冲，测量激光的飞行时间(Time-of-Flight，TOF)来确定目标的距离。这种方案存在因信号周期性引起的模糊距离和抗干扰能力差等问题。随着无人驾驶的不断普及，未来交通中可能存在多个激光雷达同时工作的情况，容易产生相互干扰[3-4]。为了解决抗干扰的问题，基于混沌等随机信号的激光雷达信号处理方法成为该领域的研究重点[5]。

2001年，Myneni Krishna首次提出了将混沌激光用于激光测距领域[6]；2004年，混沌激光雷达的概念正式被提出，利用光注入半导体激光器的方式产生高带宽混沌，实现了3 cm距离的测量分辨率[7]。经过不断地发展，光学混沌激光雷达系统不断完善，同时具备了噪声抑制和多目标测距性能[8-10]。最近，一种新型的三维(3-Dimensional, 3D)脉冲混沌激光雷达系统使用延迟的零拍频和时间门控产生脉冲零差混沌信号，从而提高了发射信号的能量利用率，然后采用2轴微机电激光雷达反射镜进行有源激光扫描，实现了对探测目标的实时3D成像[11]。可见，光学混沌激光雷达系统已经得到了比较深入的研究，但由于混沌光信号生成过程需要复杂的光学系统，且测量准确度取决于设备的带宽，而宽带宽器件使其成本更高，严重制约了混沌激光雷达的普及和商业化。……