技术领域
本申请涉及光信号处理领域，特别涉及光信号处理器、雷达和光信号处理方法。
背景技术
当需要检测目标区域是否存在物体时，可以采用各种基于激光的探测技术。
在一种应用中，探测装置向目标区域发射激光，如果目标区域存在物体，激光到达物体时发生反射，探测装置可以接收到反射的光信号。
但是，当探测装置受到干扰时，探测装置接收到的光信号可能存在波动，探测装置无法确定是否收到反射的光信号。
发明内容
本申请提供了一种光信号处理器、雷达和光信号处理方法，能够避免由于噪声导致错误预警的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种光信号处理器，包括：
信号分束组件，用于接收回波光信号，并分别输出主光路信号和差分光路信号；其中，所述回波光信号包括探测光信号和噪声信号；所述主光路信号的波段包括所述探测光信号的波段，所述差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段不重叠；
差分探测器，用于分别接收所述主光路信号和所述差分光路信号，根据所述主光路信号和所述差分光路信号，提取所述主光路信号中的探测信息。
在本申请实施例中，由于主光路信号包含探测光信号和噪声信号，差分光路信号仅包含噪声信号，因此，根据主光路信号和差分光路信号进行差分运算，可以去除主光路信号中的噪声信号，得到真实的探测光信号，从而可以更准确的提取探测光信号中的探测信息。
在一示例中，光信号处理器可以为激光雷达。
在一种可选的实施方式中，光信号处理器还包括：激光器，用于发射所述探测光信号。
在一种可选的实施方式中，所述探测光信号的波段为N-X至N+X，其中，N为所述探测光信号的中心波长，所述X为所述探测光信号的谱宽的一半，X小于N；
所述差分光路信号的波段为N-Y至N-X，和/或，N+X至N+Y；其中，所述Y为信号提取谱宽的一半，Y小于N且Y大于X。
在一种可选的实施方式中，所述主光路信号的波段为所述探测光信号的波段。
在本申请实施例中，当差分光路信号的波段位于主光路信号的波段两侧且较为邻近主光路信号的波段时，差分光路信号的波段中的噪声信号的强度分布与主光路信号的波段的噪声信号的强度分布更为接近，基于此，可以更准确地去除主光路信号中的噪声信号。
在一种可选的实施方式中，所述信号分束组件包括：分光组件、主光路组件和差分光路组件；
所述分光组件，用于分别向所述主光路组件和所述差分光路组件输出所述回波光信号；
所述主光路组件，用于向所述差分探测器输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号；
所述差分光路组件，用于向所述差分探测器输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述差分光路组件包括：
第一滤光片，用于对接收到的所述回波光信号进行滤光，输出信号提取波段的所述回波光信号至陷波片；其中，所述信号提取波段包括所述差分光路信号的波段；
所述陷波片，用于对接收到的所述信号提取波段的所述回波光信号进行滤光，滤除所述信号提取波段中所述差分光路信号的波段范围之外的所述回波光信号，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号。
在一示例中，信号提取波段可以由差分光路信号的波段和主光路信号的波段组成，且差分光路信号的波段与主光路信号的波段不重叠，例如，信号提取波段为N-Y至N+Y,主光路信号的波段为N-X至N+X，差分光路信号的波段为N-Y至N-X和N+X至N+Y，则陷波片可以滤除信号提取波段中主光路信号的波段范围内的回波光信号，输出差分光路信号的波段范围内的回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述主光路组件包括：
第二滤光片，用于对接收到的所述回波光信号进行滤光，输出所述主光路信号的波段范围的所述回波光信号至所述差分探测器。
在一种可选的实施方式中，所述分光组件包括：分光棱镜和反光棱镜；
所述分光棱镜，用于接收所述回波光信号，分别向所述反光棱镜和所述主光路组件输出所述回波光信号；
所述反光棱镜，用于将接收到的所述回波光信号反射至所述差分光路组件。
在本申请实施例中，采用分光棱镜和反光棱镜使得光信号处理器中主光路和差分光路朝同一方向，从而可以共用部分结构件，例如，由于主光路信号和差分光路信号的输出方向相互平行，可以将两个探测器的光敏面设置在一个差分探测器，相当于将两个探测器的光敏面设置在同一位置，有利于缩小光信号处理器或者激光雷达的整体体积，进而实现产品的快速集成。
在一种可选的实施方式中，所述分光组件包括：
光纤分束器，用于接收所述回波光信号，通过光纤将所述回波光信号分别输出至所述主光路组件和所述差分光路组件。
在本申请实施例中，采用光纤分束器替代分光棱镜和反光棱镜，由于光纤出光时不限定出光方向，使得光信号处理器的结构更容易设计。
在一种可选的实施方式中，差分探测器包括：位于同一平面的第一光敏面和第二光敏面，其中，第一光敏面位于主光路信号的输出方向上，第二光敏面位于差分光路的输出方向上。示例性地，主光路信号和差分光路信号的输出方向相互平行，且垂直于第一光敏面和第二光敏面所在平面。
在一种可选的实施方式中，所述光信号处理器为雷达；
所述差分探测器，具体用于根据所述主光路信号和所述差分光路信号进行差分运算，确定判决门限，根据所述判决门限，提取所述主光路信号中的探测信息。
在一示例中，差分探测器可以将主光路信号和差分光路信号由光信号转为电信号；根据转换后的主光路信号和差分光路信号进行差分运算，去除所述转换后的主光路信号中的噪声信号，得到所述探测光信号对应的电信号；根据所述探测光信号对应的电信号确定判决门限；根据判决门限，提取所述探测光信号对应的电信号中的探测信息。采用这种方式，能够去除背景光；并利用电处理器确定判决门限和提取探测信息。
在一种可选的实施方式中，所述光信号处理器还包括：激光器，用于发射所述探测光信号和协助光信号，其中，协助光信号的波段与探测光信号的波段不重叠。
在一种可选的实施方式中，所述回波光信号还包括：协助光信号；其中，协助光信号的波段与探测光信号的波段不重叠；
所述信号分束组件，具体用于分别输出所述第一主光路信号和第一差分光路信号，以及，所述第二主光路信号和第二差分光路信号；其中，所述第一主光路信号的波段包括所述探测光信号的波段，所述第二主光路信号的波段包括所述协助光信号的波段，所述第一差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段和所述协助光信号的波段不重叠，所述第二差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段和所述协助光信号的波段不重叠；
所述差分探测器，具体用于根据第一主光路信号和第一差分光路信号以及第二主光路信号和第二差分光路信号，提取所述第一主光路信号或者所述第二主光路信号中的探测信息。
在一种可选的实施方式中，第一主光路信号的波段和第二主光路信号的波段分别为探测光信号的波段和协助光信号的波段。
在一种可选的实施方式中，第一差分光路信号的波段和第二差分光路信号的波段分别为第一相邻波段和第二相邻波段。在一示例中，第一相邻波段的最小值等于探测光信号的波长最大值，或者，第一相邻波段的最大值等于探测光信号的波长最小值。第二相邻波段的最小值等于协助光信号的波长最大值，或者，第二相邻波段的最大值等于协助光信号的波长最小值。
在一种可选的实施方式中，差分探测器可以将各个信号转换为电信号，根据第一主光路信号和第一差分光路信号进行差分运算，得到探测光信号的波段中的噪声信号，根据第二主光路信号和第二差分光路信号进行差分运算，得到协助光信号的波段中的噪声信号；比较探测光信号的波段和协助光信号的波段中的噪声信号，若探测光信号的波段中的噪声信号的幅度低于协助光信号的波段的幅度，根据第一主光路信号和第一差分光路信号进行差分运算，确定判决门限，从探测光信号中提取探测信息；若探测光信号的波段中的噪声信号的幅度高于协助光信号的波段的幅度，根据探第二主光路信号和第二差分光路信号进行差分运算，确定判决门限，从协助光信号中提取探测信息。
采用这种实施方式，可以避免当探测光信号的波段中还存在其他干扰噪声，例如，来自其他雷达的窄带干扰噪声时导致的错误预警问题。
第二方面，本申请实施例提供一种雷达，包括：激光器和第一方面中任一种光信号处理器；其中，激光器用于发射探测光信号。
在一种可选的实施方式中，所述激光器，还用于发射所述协助光信号；所述回波光信号还包括所述协助光信号；其中，所述协助光信号的波段与所述探测光信号的波段不重叠；
所述光信号处理器的信号分束组件，具体用于分别输出第一主光路信号和第一差分光路信号，以及，第二主光路信号和第二差分光路信号；其中，所述第一主光路信号的波段包括所述探测光信号的波段，所述第二主光路信号的波段包括所述协助光信号的波段，所述第一差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段和所述协助光信号的波段不重叠，所述第二差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段和所述协助光信号的波段不重叠；
所述光信号处理器的差分探测器，具体用于根据所述第一主光路信号和所述第一差分光路信号以及所述第二主光路信号和所述第二差分光路信号，提取所述第一主光路信号或者所述第二主光路信号中的探测信息。
第三方面，本申请实施例提供一种光信号处理方法，所述方法包括：
光信号处理器接收回波光信号；其中，所述回波光信号包括探测光信号和噪声信号；对所述回波光信号进行信号分束处理，得到主光路信号和差分光路信号；其中，所述主光路信号的波段包括所述探测光信号的波段，所述差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段不重叠；根据所述主光路信号和所述差分光路信号，提取所述主光路信号中的探测信息。
在一种可选的实施方式中，所述探测光信号的波段为N-X至N+X；其中，N为所述探测光信号的中心波长，所述X为所述探测光信号的谱宽的一半，X小于N；所述差分光路信号的波段包括：N-Y至N-X，和/或，N+X至N+Y；其中，所述Y为信号提取谱宽的一半，Y小于N且Y大于X。
在一种可选的实施方式中，所述主光路信号的波段为所述探测光信号的波段。
在一种可选的实施方式中，所述对所述回波光信号进行信号分束处理，得到主光路信号和差分光路信号，包括：
对所述回波光信号进行分光处理，得到主光路的所述回波光信号和差分光路的所述回波光信号；
对所述主光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号；
对所述差分光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述对所述差分光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号，包括：对所述差分光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出信号提取波段的所述回波光信号；对所述信号提取波段的所述回波光信号进行滤光处理，滤除所述信号提取波段中所述差分光路信号的波段范围之外的所述回波光信号，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述对所述主光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号，包括：对所述主光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述对所述回波光信号进行分光处理，得到主光路的所述回波光信号和差分光路的所述回波光信号，包括：对第一方向的所述回波光信号进行分光处理，得到所述第一方向的所述主光路的所述回波光信号和第二方向的所述差分光路的所述回波光信号；对所述第二方向的所述差分光路的所述回波光信号进行反射，得到所述第一方向的所述差分光路的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述对所述回波光信号进行分光处理，得到主光路的所述回波光信号和差分光路的所述回波光信号，包括：对所述回波光信号进行分光处理，通过第一光纤输出端输出所述主光路的所述回波光信号，通过第二光纤输出端输出所述差分光路的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述主光路信号和所述差分光路信号，提取所述主光路信号中的探测信息，包括：根据所述主光路信号和所述差分光路信号进行差分运算处理，确定判决门限；根据所述判决门限，提取所述主光路信号中的探测信息。
在一种可选的实施方式中，在所述光信号处理器接收回波光信号之前，所述方法还包括：发射所述探测光信号。
在一种可选的实施方式中，在所述光信号处理器接收回波光信号之前，所述方法还包括：发射协助光信号，其中，协助光信号的波段与探测光信号的波段不重叠。
在一种可选的实施方式中，所述回波光信号还包括：协助光信号；所述对所述回波光信号进行信号分束处理，得到主光路信号和差分光路信号，包括：对所述回波光信号进行信号分束处理，得到第一主光路信号和第一差分光路信号，以及，第二主光路信号和第二差分光路信号；其中，所述第一主光路信号的波段包括所述探测光信号的波段，所述第二主光路信号的波段包括所述协助光信号的波段，所述第一差分光路的波段与所述探测光信号的波段和所述协助光信号的波段不重叠，所述第二差分光路的波段与所述探测光信号的波段和所述协助光信号的波段不重叠；
所述根据所述主光路信号和所述差分光路信号，提取所述主光路信号中的探测信息，包括：根据所述第一主光路信号、第一差分光路信号、第二主光路信号和第二差分光路信号，提取所述第一主光路信号或者所述第二主光路信号中的探测信息。
附图说明
图1A为本申请实施例涉及的应用场景的示意图一；
图1B为本申请实施例中回波光信号的波形示意图；
图1C为本申请实施例涉及的应用场景的示意图二；
图2为本申请实施例提供的光信号处理器的结构示意图一；
图3A为本申请实施例中主光路信号的波段和差分光路信号的波段的示意图一；
图3B为本申请实施例中主光路信号的波段和差分光路信号的波段的示意图二；
图3C为本申请实施例中主光路信号的波段和差分光路信号的波段的示意图三；
图3D为本申请实施例中主光路信号的波段和差分光路信号的波段的示意图四；
图3E为本申请实施例中通过差分运算去除回波光信号中的噪声信号的仿真波形示意图；
图4为本申请实施例提供的光信号处理器的结构示意图二；
图5为本申请实施例提供的光信号处理器采用双光路滤波的光谱示意图；
图6A为图4所示光信号处理器的组装结构示意图一；
图6B为图4所示光信号处理器的组装结构示意图二；
图6C为图4所示光信号处理器的组装结构示意图三；
图6D为图4所示光信号处理器的组装结构示意图四；
图6E为图4所示光信号处理器的组装结构示意图五；
图6F为图4所示光信号处理器的组装结构示意图六；
图6G为图4所示光信号处理器的组装结构示意图七；
图6H为图4所示光信号处理器的组装结构示意图八
图6I为图4所示光信号处理器的组装结构示意图九；
图7为本申请实施例提供的光信号处理器的结构示意图三；
图8A为图7所示光信号处理器的组装结构示意图一；
图8B为图7所示光信号处理器的组装结构示意图二；
图9A为本申请实施例提供的光信号处理器的结构示意图四；
图9B为图9A所示光信号处理器的结构示意图一；
图9C为图9A所示光信号处理器的结构示意图二；
图9D为图9A所示光信号处理器的结构示意图三；
图9E为图9A所示光信号处理器的结构示意图四；
图10为本申请实施例提供的光信号处理方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
本申请实施例提供一种光信号处理器。该光信号处理器能够去除接收到的光信号中的背景噪声，从而更准确地从接收到的光信息中提取其中携带的有用信息，避免由于噪声导致的预警错误的问题。
实施例一
下面首先对本申请实施例提供的光信号处理器的应用场景进行示例性说明。
举例来说，本申请实施例的光信号处理器可应用于基于激光的雷达探测技术领域。
图1A为本申请实施例涉及的应用场景的示意图一。如图1A所示，在本申请实施例中，激光雷达可以包括发射装置和接收装置。
举例来说，发射装置可用于发射探测光信号。其中，探测光信号可用于检测目标区域中是否存在物体以及获取探测到的物体的信息。在一示例中，发射装置可以是激光器，激光器通过发射窗口向目标区域发射探测光信号，探测光信号可以为具有一定频率的激光束。若目标区域存在物体，则探测光信号传播至物体表面后发生漫反射，部分探测光信号的反射光沿原光路反射进入接收装置的接收窗口。接收装置可用于接收回波光信号，并从回波光信号中提取探测信息。举例来说，可参看图1A所示，接收装置可以根据探测光信号的发射时间和回波光信号所表示的接收时间确定整个光信号传播过程的飞行时间，然后，根据飞行时间和光速可以确定物体与光信号处理器之间的距离，例如，距离d＝飞行时间*光速/2。
在实际应用中，可以预先设置判决门限，当出现高于判决门限的回波光信号时，确定目标区域存在物体和物体的信息。图1B为本申请实施例中回波光信号的波形示意图。当目标区域没有物体时，如图1B中t0时刻所示，回波光信号的幅度低于判决门限，此时可以判定目标区域没有物体。如图1B中t1时刻所示，回波光信号的幅度高于判决门限，此时可以判定目标区域存在物体。
在本申请实施例中，由于回波光信号中的噪声信号发生突变，可能导致虚警或者漏警类型的错误判决。图1C为本申请实施例涉及的应用场景的示意图二，如图1C中场景一和场景二所示，噪声信号可以来源于通过水面反射的阳光以及具有镜面的镜面物体发射的阳光。
在一示例中，当进入接收装置的背景光发生变化，可参考图1B中t2时刻所示，回波光信号的波形高于判决门限，这种实际不存在物体而被判定为目标区域存在物体的情况可称为虚警。
在另一示例中，若判决门限门限设置较高，可参看图1B中t2时刻至t3时刻之间以虚线表示的判决门限，在t3时刻，由于回波光信号在t3时刻的幅度低于判决门限，这种实际存在物体而被判定为不存在物体的情况可称为漏警。
本申请实施例提供的光信号处理器能够避免在噪声信号发生变化时出现上述类型的错误判决。
下面对本申请实施例提供的光信号处理器以及相关处理方法进行示例性说明。
图2为本申请实施例提供的光信号处理器的结构示意图一。如图2所示，本申请实施例提供的光信号处理器1000可以包括：信号分束组件100和差分探测器200。
信号分束组件100，用于接收回波光信号，并分别输出主光路信号和差分光路信号；其中，所述回波光信号包括探测光信号和噪声信号；所述主光路信号的波段包括所述探测光信号的波段，所述差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段不重叠。
差分探测器200，用于分别接收主光路信号和差分光路信号，根据主光路信号和差分光路信号，提取主光路信号中的探测信息。
在本申请实施例中，示例性地，光信号处理器1000中还可以包括：激光器300，其中，用于发射所述探测光信号。需要说明的是，激光器300不是光信号处理器1000中必须存在的部件。在一种可选的实施方式中，光信号处理器1000也可以用于接收由位于光信号处理器1000之外的激光器发射的探测光信号。在本申请实施例中，激光器可以持续发射探测光信号，光信号接收器可以持续接收回波光信号，并根据回波光信号的波形确定一段时间内目标区域中的物体的信息。下面以激光器位于光信号处理器1000之内为例进行说明。
在本申请实施例中，进入光信号处理器的回波光信号包括经过反射的探测光信号和噪声信号。其中，探测光信号的波段为窄带波段，示例性地，探测光信号的中心波长可以为N，带宽为2X。噪声信号可以是宽谱的，示例性地，噪声信号的波段可以是全波段的。
在本申请实施例中，光信号处理器1000中还可以包括预处理组件(图中未示出)，预处理组件可以用于将回波光信号输入信号分束组件，在实际应用中，预处理组件还可以用于对回波光信号进行汇聚、整形等处理。
在本申请实施例中，信号分束组件100有多种实施方式。举例来说，信号分束组件100可以包括三个部分，分光组件、主光路组件、差分光路组件。
分光组件用于将从信号分束组件外部接收到的回波光信号分为两路光信号，并将两路光信号分别输入主光路组件和差分光路组件。在一示例中，分光组件可以利用分光棱镜或者光纤分束器实现，分光组件还可以按照一定的分光比例分别向主光路组件和差分光路组件输出两路回波光信号。主光路组件用于将从分光组件接收的第一路回波光信号中滤出属于主光路信号的波段的部分回波光信号，并将主光路信号的波段范围内的回波光信号输出至差分探测器。在一示例中，主光路组件可以采用滤波片或者滤波膜实施。差分光路组件用于将从分光组件接收的第二路回波光信号中滤出差分光路信号的波段范围内的部分回波光信号，并将差分光路信号的波段范围内的回波光信号输出至差分探测器。在一示例中，差分光路组件可以采用滤波片和陷波片实施。在另一示例中，差分光路组件也可以采用分光棱镜和滤波片和合路器实施。在本申请其他实施例中将对信号分束组件的实施方式进行详细说明。
在本申请实施例中，信号分束组件根据接收到的回波光信号，分别输出的主光路信号和差分光路信号的波段范围内的回波光信号。基于主光路信号的波段包含探测光信号的波段，差分光路信号的波段与主光路信号的波段不重叠，主光路信号实际上包含探测光信号和噪声信号，而差分光路信号实际上仅包含噪声信号。因此，可以利用差分光路信号中的噪声信号，进行差分计算，去除主光路信号中的噪声信号，得到回波光信号中真实的探测光信号。
在本申请实施例中，主光路信号的波段和差分光路信号的波段有多种实施方式。
以探测光信号的波段为N-X至N+X为例，X为探测光信号的谱宽的一半，表1为本申请实施例中主光路信号的波段和差分光路信号的波段之间的关系的一种示意。
表1
在本申请实施例中，当主光路信号的波段或者差分光路信号的波段包含N-X时，X小于N，当主光路信号的波段或者差分光路信号的波段包含N-Y时，Y小于N且Y大于X。在本申请实施例的一种可选的实施方式中，Y可以等于2W或者整数倍的W，W大于X且W小于Y。
在本申请实施例中，差分光路组件采用滤波片和陷波片实现时，信号提取波段可以为差分光路组件中的滤波片的滤波波段。差分光路组件中的滤波片可以对从分光组件接收到的回波光信号进行滤光，输出信号提取波段的回波光信号，之后，陷波片对信号提取波段的回波光信号进行陷波滤光，去除其中差分光路信号的波段范围之外的回波光信号，输出差分光路信号的波段范围的回波光信号。
在一种可选的实施方式中，信号提取波段可以包含主光路信号的波段和差分光路信号的波段，信号提取波段的中心波长与探测光信号的中心波长可以相同。例如，Y为信号提取谱宽的一半，信号提取波段可以为N-Y至N+Y。其中，主光路信号的波段和差分光路信号的波段可以不重叠或者部分重叠。下面进行详细说明
对于编号1的划分方式，信号提取波段为N-Y至N+Y，主光路信号的波段为N-W至N+W，可参看图3A所示，其中，探测光信号的中心波长、主光路信号的波段的中心波长和信号提取波段的中心波长重合。采用这种实施方式，由于差分光路的信号的波段与主光路信号的波段相邻，因此，回波光信号中差分光路信号的波段的噪声信号能量分布与主光路信号的波段中的噪声信号的能量分布水平接近，有利于更准确地从主光路信号中去除噪声信号。
对于编号2的划分方式，可参看图3B所示，主光路信号的波段为探测光信号的波段N-X至N+X，此时，主光路信号中探测光信号和噪声信号均覆盖主光路信号的波段的完整波段。采用这种实施方式，能够更准确地主光路信号中的噪声信号占主光路信号中的比例，因而可以更准确地从主光路中去除噪声信号。在本申请实施例的其他部分将对去除过程进行详细说明。
对于编号4的划分方式，可参看图3C所示，差分光路的波段可以仅位于主光路波段的一侧，例如，信号提取波段为N-X至N+Y，主光路信号的波段可以为N-X至N+X，差分光路信号的波段可以为N+X至N+Y。编号3的划分方式与编号4类似。这两种方式也可以得到用于进行差分运算的主光路信号和差分光路信号。
对于编号5的划分方式，可参看图3D所示，主光路信号的波段可以与差分光路的信号有部分重叠。这种方式也可以得到用于进行差分运算的主光路信号和差分光路信号。
在本申请实施例中，Y与X的差值可以大于预设的能量捕获宽度阈值，以保证差分光路信号中的差分信号的波段的噪声信号具有足够的能量。在一示例中，当X为20nm时，Y可以为20至40nm。相似地，Y与W的差值可以大于能量捕获宽度阈值。
在本申请实施例中，差分探测器200可以具体用于根据所述主光路信号和所述差分光路信号进行差分运算，确定判决门限；以及，根据所述判决门限，提取所述主光路信号中的探测信息。在一示例中，主光路信号和差分光路信号进入差分探测器后，差分探测器可以将主光路信号和差分光路信号由光信号转换为电信号。在一示例中，判决门限可以是一段时间内光信号幅度的统计平均值。
图3E为本申请实施例中通过差分运算去除回波光信号中的噪声信号的仿真波形示意图。如图3E所示，主光路信号φ
φ
其中，f(t)为t时刻的经过反射的探测光信号，即真实的激光回波信号，f(b)为噪声信号，即背景光信号。
差分光路信号φ
其中，k表示主光路信号与差分光路信号中的背景光的强度之比。示例性地，k的取值可以从激光雷达的系统标定中获取。
对二者进行差分运算后信号：
f(t)＝φ
差分运算之后的信号只包含了激光回波信号f(t)，不包含背景光信号f(b)，从而实现去除强背景光的干扰，避免了判决门限无法准确计算的问题。
需要说明的是，基于以下条件可以对探测光信号建立数学仿真模型：
一方面，激光信号满足高斯函数：
其中，A1为脉冲幅值，ti脉冲峰值时刻，τ为半高宽。
另一方面，背景光分为直流分量和噪声分量，直流分量使用任意的类高斯波形进行模拟，噪声分量为白噪声。
其中，b为底噪均方差，d(t)为任意的类高斯波形。
基于上述模型得到如图3E所示的仿真波形，可以看出，在主光路信号的底噪存在较大波动时，如果根据主光路信号直接进行阈值判决，判决门限无法及时跟随底噪中的直流分量波动因而会造成误判，但是，通过差分运算，可以去除主光路信号中的部分噪声信号，这部分噪声信号在主光路信号的波段和差分光路信号的波段中能量分布较为接近或者相同，因此，差分运算后的信号中，底噪整体趋势平稳，根据差分运算后的信号确定的判决门限始终是稳定的，基于稳定的判决门限判决目标区域是否存在物体，能够降低误判的可能性。
本申请实施例提供的光信号处理器可应用于干扰噪声来源较为复杂，或者，噪声信号的强度易发生变化的探测环境，例如，汽车驾驶领域等。本申请实施例提供的光信号处理器可以用于去除回波光信号中的各种突变噪声。在实际的探测场景中，举例来说，噪声信号有多种来源。噪声信号可以是周边光源发射的光直射入光信号处理器的接收窗口的，或者，可以是周边光源发射的光通过一反射面反射进入光信号处理器的接收窗口的。其中，周边光源可以是太阳、灯、火焰、其他广谱光源等。
需要说明的是，本申请实施例提供的光信号处理器，可用于去除探测环境中强度发生突变的噪声信号。举例来说，噪声信号在多种场景中可能发生突变。在一示例中，当接收窗口周围出现突然亮起或者突然熄灭的光源时，回波光信号中的噪声信号会发生突变。在另一示例中，激光器可以采用扫描方式持续发射探测光信号，其中，探测光信号的发射方向与接收窗口接收回波光信号的接收方向可以存在确定的对应关系，若探测光信号的发射方向旋转至某一发射方向时，周边光源的光恰好进入接收装置，这种情况也会导致回波光信号中的噪声信号发生突变。例如，在激光雷达扫描过程中，探测激光的发射方向恰好扫描到图1C所示场景中的水面或者镜面时。
本申请实施例提供的光信号处理器，通过对从回波光信号中提取的主光路信号和差分光路信号进行差分运算，能够去除快速变化的背景光带来的噪声信号，从而可以从接收到的光信号中准确提取其中携带的探测信息，避免了在快速变化的强背景光的干扰时判决门限无法准确计算的问题，提升了探测率，降低了误警和虚警可能性。
此外，由于本申请实施例提供的技术方案中，对回波光信号进行滤光和分光，只使用一套光学接收系统就完成了真实反射光和环境噪声光的分隔，从而减少了光信号处理器的复杂度，同时还降低光信号处理器的硬件成本。
实施例二
下面对本申请实施例提供的光信号处理器的组成结构进行示例性说明。
图4为本申请实施例提供的光信号处理器的结构示意图一。
如图4所示，在图2所示光信号处理器的基础上，本申请实施例的光信号处理器1000中的信号分束组件100可以包括分光棱镜111和反光棱镜112，第一滤光片121、陷波片122，第二滤光片131。
其中，分光棱镜111，用于接收所述回波光信号，分别向反光棱镜和所述第二滤波片输出所述回波光信号；反光棱镜112，用于将接收到的所述回波光信号反射至所述第一滤波片。
第一滤光片121，用于对接收到的所述回波光信号进行滤光，输出所述信号提取波段的所述回波光信号至陷波片；陷波片122，用于对接收到的所述信号提取波段的所述回波光信号进行滤光，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号至所述差分探测器200。
第二滤光片131，用于对接收到的所述回波光信号进行滤光，输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号至所述差分探测器200。
差分探测器200可以包括第一探测器201和第二探测器202，以及，差分处理器203。其中，第一探测器201和第二探测器202可以分别用于将主光路信号和差分光路信号由光信号转换为电信号，并分别将转换后的电信号输入差分处理器；差分处理器203可以用于根据转换后的主光路信号和差分光路信号进行差分运算，并从差分运算后的信号中提取探测信息。在一示例中，差分处理器203可以根据差分运算后的信号确定判决门限，并根据判决门限提取探测信息。
在本申请实施例中，回波光信号包含探测光信号和宽谱的噪声信号，以探测光信号的中心波长为N，带宽为2X，主光路信号的波段等于探测光信号的波段为例，图5为本申请实施例提供的光信号处理器采用双光路滤波的光谱示意图。
如图5所示，本申请实施例中光信号处理器双光路滤波的实现过程包括：利用分光棱镜将回波光信号按预定比例分成两路，即主光路和差分光路。在主光路上，主光路信号经过第二滤光片131的第二滤光处理后，主光路信号中的光信号的波长范围变为(N-X)～(N+X)。在差分光路上，差分光路信号经过反射镜，使得差分光路信号的朝向与主光路信号的方向一致，采用这种设置方式，能够缩小整个光信号处理器的体积，以及便于后端的两个探测器相邻设置；之后，差分光路信号经过第一滤拨片121的第一滤光处理，波长范围变为(N-Y)～(N+Y)，其中Y>X；然后，差分光路经过第二级的陷波片122的陷波滤光处理后，波长范围变为(N-Y)～(N-X),(N+X)～(N+Y)。最后，经过滤光的主光路信号和差分光路信号分别进入第一探测器和第二探测器。
在一示例中，Y为20nm，X为25至40nm，其中，Y的取值可以略大于X，以保证采集到的光信号具有一定的能量密度。
图6A至图6I为图4所示光信号处理器的组装结构一组示意图。如图6A所示，本申请实施例中的光信号处理器100的组成元件可以包括：
窗口盖板401，用于为光信号处理器提供入光口及密封功能。
信号分束组件100，也可称为分光滤光组件，用于实现光路分束及滤光、陷波等功能。
差分探测器200，用于将两路光信号转换为电信号，并将差分运算后的数据通过管脚传出。其中可包含两个感光元件、内部差分电路(图中未示出)、结构基座及信号管脚等。
外壳402，用于对光信号处理器整体密封与保护。示例性地，窗口盖板可以为具有入光口的圆板，外壳402可以为内部具有容置腔的圆柱形。
在本申请实施例中，可参看图6B至图6D所示，信号分束组件100的组成元件可以包括：分光反光棱镜110，第一滤光片121，陷波片122，第二滤光片131。其中：
分光反光棱镜110包括分光面和反光面，用于实现光路分束及转折的功能，分光反光棱镜可以通过胶水粘接或者卡接在底座141上。需要说明的是，分光反光棱镜110可以用于实现图4中的分光棱镜111和反射棱镜112的功能。
第二滤光片131，可以设置于分光反光棱镜110的直通光路出光面上，示例性地，第二滤光片可以通过光敏胶粘接在分光反光棱镜的出光面上。
第一滤光片121，可以设置于分光反光棱镜110的折转光路出光面上，示例性地，第一滤光片121可以通过光敏胶粘接在分光反光棱镜的折转光路的出光面上。
陷波片122，可以设置于第一滤光片远离分光反光棱镜的一侧，示例性地，陷波片可以通过胶水固定在底座141的定位槽中。
底座141，用于固定光学元件分光反光棱镜110、陷波片122。示例性地，底座141可以通过胶水固定在光信号处理器的基座2010上。可参看图6D所示的剖面即底座141与基座2010的连接面。
在本申请实施例中，可参看图6D所示，分光反光棱镜110包括：菱形棱镜1101和直角棱镜1102。其中，直角棱镜1102的45°斜面与菱形棱镜1101的分光面(图6D中菱形棱镜1101的上斜面)胶合在一起。菱形棱镜1101的底部45°斜面设置有反射膜，分光反光棱镜110的其他入光和出光的通光面可以设置有增透膜，菱形棱镜1101的分光面与直角棱镜1102的胶合面之间可以设置分光膜。第二滤光片131与直角棱镜1102的出光面胶接；第一滤光片121与菱形棱镜1101的后出光面胶接。
需要说明的是，直角棱镜1102不是分光反光棱镜110中必须存在的部件，当分光反光棱镜110中不存在直角棱镜1102时，在一示例中，第二滤波片131可以直接固定在底座141上。
在本申请实施例中，如图6B所示，底座141可以是以半圆为底面的柱形。其中，可参看图6D中虚线位置所示，柱形的一底面为固定连接面，固定连接面与差分探测器200的基座2010固定连接。可参看图6B和图6F，底座141中背离弧面的一面为安装面，用于安装分光反光棱镜110和陷波片122。在一示例中，安装面上可以设置有凹槽。该凹槽用于为陷波片122提供限位，陷波片122可以用胶水与底座141粘接固定。分光反光棱镜110可以用胶水固定在安装面上与固定连接面不相邻的第一端。
如图6D、6G和6H所示，差分探测器200包括：第一光敏面2011，第二光敏面2012，四个管脚2020，基座2010。其中，信号分束组件100与差分探测器200的基座2010固定连接，示例性地，如图6D所示，底座141可以与基座2010粘接。
如图6I所示，信号分束组件100、差分探测器200、窗口盖板401、外壳402组合封装成一体的光信号处理器，外壳与窗口盖板、差分探测器的基座分别粘接，组成密封结构。需要说明的是，为了便于说明，图6I中所示光信号处理器隐去了外壳结构的上半部分。
该光信号处理器的工作光路如图6E所示。入射光经过窗口盖板401的入光窗口进入装置内，如过程01；光波经信号分束组件100的分光反光棱镜110中的分光面分光后变为两束，如过程02；其中一束光经过第二滤光片131，到达第一光敏面2011，如过程03；另一束光经过分光反光棱镜110的反光面，反射至第一滤光片121，如过程04；该光束经过第一滤光片121、陷波片122后，到达第二光敏面2012，如过程05。
在本申请实施中，通过增加了一路差分光路，其中，差分光路的光信号为没有包含激光的背景光，将主光路中包含了激光和背景光的复合信号与背景光信号相差运算，从而可以实现光路级降噪，去除更多的背景光，相对于仅基于包含了激光和背景的复合光进行数字信号处理，降噪效果得到明显提升。
在本申请实施例中，通过分光元件和滤波片得到主光路信号和差分光路信号的光谱信息之后，可以进一步转为电信号进行差分运算，采用这种结构，能够去除快速变化的强背景光，从而解决回波检测时，检测阈值受到背景光底噪快速变化的影响时，导致检测阈值不准，引起误检和漏检的问题。不仅如此，上述光学结构使得主光路和差分光路朝同一方向，可以共用光学组件和结构件组件，例如，由于主光路信号和差分光路信号的输出方向相互平行，可以将两个光敏面设置在一个差分探测器中，相当于将两个探测器设置在同一位置，有利于缩小光信号处理器或者激光雷达的整体体积，实现产品快速集成。
实施例三
本申请实施例还提供一种光信号处理器。
图7为本申请实施例提供的光信号处理器的结构示意图二。如图7所示，在图2所示光信号处理器的基础上，本申请实施例的光信号处理器1000中的信号分束组件100可以包括光纤分束器113，第一滤光片121、陷波片122，第二滤光片131。
其中，光纤分束器113，用于接收所述回波光信号，通过光纤将所述回波光信号分别输出至所述第一滤波片121和所述第二滤波片131。
第一滤光片121，用于对接收到的所述回波光信号进行滤光，输出所述信号提取波段的所述回波光信号至陷波片；陷波片122，用于对接收到的信号提取波段的所述回波光信号进行滤光，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号至所述差分探测器200。
第二滤光片131，用于对接收到的所述回波光信号进行滤光，输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号至所述差分探测器200。
在本申请实施例中，以图5所示的波段划分为例，回波光信号耦合到光纤，然后通过光纤分束器，分为主光路和差分光路，主光路经过第二滤光片131过滤后，主光路光信号的波长范围变为(N-X)～(N+X)；差分光路经过第一滤波片121和陷波片122组合过滤后，差分光路光信号的波长范围变为(N-Y)～(N-X),(N+X)～(N+Y)；两束光分别进入差分探测器200，转为电信号后进行差分运算输出。
在本申请实施例中，采用光纤分束器替代图4中的分光棱镜和反光棱镜的实施方式，由于光纤出光时不限定出光方向，使得光信号处理器的结构更容易设计。
图8A至图8B为图7所示光信号处理器的组装结构的一组示意图。
如图8A所示，本申请实施例中的光信号处理器中的组成元件可以包括：窗口盖板401，信号分束组件100，差分探测器200，外壳402。其中：
信号分束组件100，可用于实现光路滤光、陷波功能。
差分探测器200，与前述实施例可以采用相同的结构。
窗口盖板401，用于为分束光纤提供入光口及密封功能。
外壳402，与前述实施例可以采用相同的结构。
其中，信号分束组件100可以包括：光纤分束器113，第一滤光片121、陷波片122，第二滤光片131，底座141。其中，光纤分束器113用于实现光束“一分二”功能，也可以称为分束光纤。
如图8A所示，光纤分束器113包括：前端光纤1131，光纤分束部1132，后端光纤1133、1134，示例性地，前端光纤和后端光纤可以是通信光纤。窗口盖板401包括：两个光纤接插端口4011、4012，示例性地，光纤接插端口可以是通信光纤标准接口。光纤分束器113通过两个光纤接插端口与窗口盖板401连接，以确保光束通过光纤传输的方式穿过外壳进入组件内部。
信号分束组件的底座141底座的安装面可开有定位凹槽，第一滤光片121、第二滤光片131、陷波片122可粘接或卡接固定于凹槽中，以确保位置安装正确。
信号分束组件100、差分探测器200、窗口盖板401、外壳402可以组合封装成一体的光信号处理器，外壳可以与窗口盖板、基座相粘接，组成密封结构。
在本申请实施例中的光信号处理器的工作光路如图8B所示。
入射光进入前端光纤1131内，如过程01；光波经光纤分束部1132后变为两束，两束光分别进入到另外两根后端光纤1132中，如过程02、03；其中一束光穿过窗口盖板401，再经过第二滤光片131，到达差分探测器200的第一光敏面2011，如过程04；另一束光进入穿过窗口盖板401，经过第一滤光片121、陷波片122后，到达差分探测器200的第二光敏面2012，如过程05。
与前述实施例中采用空间耦合方式不同，在本申请实施例中，采用光纤分束器取代镜片或者棱镜形式的分束器，在光路耦合中使用光纤耦合，一方面，避免了由于反射镜造成的光路损失，另一方面，直接利用光纤耦合还能够简化光学调教，有利于缩小产品尺寸，同时，再配合差分选择滤波片和探测器电路，进行差分运算，可以去除快速变化的强背景光，实现对背景光去噪。
实施例四
本申请实施例还提供一种光信号处理器，可以用于避免窄带干扰噪声导致的错误预警问题。
在本申请实施例中，激光器除了用于发射探测光信号之外，还可以用于发射协助光信号；其中，协助光信号的波段与探测光信号的波段可以不重叠。相应地，协助光信号在探测区域遇到物体时，也能够被物体反射，回波光信号中除了探测光信号和噪声信号之外，还可以包括协助光信号。
图9A为本申请实施例提供的光信号处理器的结构示意图四。如图9A所示，在前述实施例所示任一种光信号处理器的基础上，包括：
信号分束组件910，具体用于分别输出第一主光路信号和第一差分光路信号，以及，第二主光路信号和第二差分光路信号；其中，第一主光路信号的波段包括探测光信号的波段，第二主光路信号的波段包括协助光信号的波段，第一差分光路信号的波段与探测光信号的波段和协助光信号的波段不重叠，第二差分光路信号的波段与探测光信号的波段和协助光信号的波段不重叠。
差分探测器920，具体用于根据第一主光路信号和第一差分光路信号，以及，第二主光路信号和第二差分光路信号，提取第一主光路信号或者第二主光路信号中的探测信息。
在本申请实施例中，举例来说，与前述实施例中类似，第一主光路信号的波段和第二主光路信号的波段可以分别为探测光信号的波段和协助光信号的波段。第一差分光路信号的波段和第二差分光路信号的波段可以分别为第一相邻波段和第二相邻波段。在一示例中，第一相邻波段的最小值等于探测光信号的波长最大值，或者，第一相邻波段的最大值等于探测光信号的波长最小值。第二相邻波段的最小值等于协助光信号的波长最大值，或者，第二相邻波段的最大值等于协助光信号的波长最小值。
示例性地，探测光信号的波段可以为N1-X至N1+X，协助光信号的波段可以为N2-X至N2+X，第一相邻波段可以包括：N1-Y至N1-X，和，N1+X至N1+Y，第二相邻波段可以包括：N2-Y至N2-X，和，N2+X至N2+Y。其中，N1+X小于N2-X，或者，N1-X大于N2+X。需要说明的是，第一相邻波段和第二相邻波段可以有部分重叠，也可以不重叠。当两个相邻波段不重叠时，N1-Y可以大于N2+Y，或者，N1+Y可以小于N2-Y。
在本申请实施例中，举例来说，差分探测器可以将第一主光路信号、第一差分光路信号、第二主光路信号和第二差分光路信号分别转换为电信号，根据转换后的电信号进行差分运算，确定判决门限，然后，根据判决门限，提取出转换后的第一主光路信号或者第二主光路信号中的探测信息。
在一示例中，差分探测器可以将各个信号转换为电信号，根据第一主光路信号和第一差分光路信号进行差分运算，得到探测光信号的波段范围的噪声信号，根据第二主光路信号和第二差分光路信号进行差分运算，得到协助光信号的波段范围的噪声信号；比较探测光信号的波段和协助光信号的波段中的噪声信号，若探测光信号的波段中的噪声信号的幅度低于协助光信号的波段的幅度，根据第一主光路信号和第一差分光路信号进行差分运算后的信号，确定判决门限，并从去除噪声信号后的第一主光路信号中提取探测信息；若探测光信号的波段中的噪声信号的幅度高于协助光信号的波段的幅度，根据第二主光路信号和第二差分光路信号进行差分运算后的信号，确定判决门限，并从去除噪声信号后的第二主光路信号中提取探测信息。
采用这种实施方式，可以避免当探测光信号的波段中还存在其他干扰噪声，例如，来自其他雷达的窄带干扰噪声时导致的错误预警问题。
在一种可选的实施方式中，光信号处理器还可以包括：激光器，用于发射探测光信号和协助光信号。
下面对本申请实施例提供的光信号处理器进行示例性说明。
如图9A所示，在本申请实施例中，信号分束组件100可以包括：分光组件901，第一主光路组件911、第一差分光路组件912、第二主光路组件921、第二差分光路组件922。差分探测器920可以包括：第一探测器931、第二探测器932、第三探测器941、第四探测器942和差分处理器951。
在信号分束组件910的一种可选的实施方式中：
分光组件901，可用于接收回波光信号，对回波光信号进行分光处理，得到四路回波光信号，并将四路回波光信号分别输入第一主光路组件911、第一差分光路组件912、第二主光路组件921、第二差分光路组件922。
第一主光路组件911、第一差分光路组件912、第二主光路组件921、第二差分光路组件922，用于对接收到的回波光信号进行滤光处理，分别输出第一主光路信号，第一差分光路信号，以及，第二主光路信号和第二差分光路信号。
在本申请实施例中，第一主光路组件911可以采用前述实施例中任一种主光路组件的结构，第一差分光路组件912可以采用前述实施例所示任一种差分光路组件的结构，第二主光路组件可以采用与第一主光路组件911相似的结构，第二差分光路组件922可以采用与第一差分光路组件912相似的结构。在本申请实施例下面的文字中将进行详细说明。
图9B至图9E为图9A所示光信号处理器的一组结构示意图。如图9B所示，在一示例中，分光组件901可以包括两级光纤分束结构，其中，包括三个光纤分束部。分光组件901的四个光纤输出端与窗口盖板相连。
可参看图9C的侧视图、图9D所示剖面1视图所示，第二主光路组件921和第二差分光路组件922可以设置于第一主光路组件911和第一差分光路组件912的上方，两组结构可以包含相似的元件并对称设置。采用这种设置方式，信号分束组件901的输出光相互平行，分两行排列，便于差分探测器920中的四个光敏面2011至2014的设置。
在一示例中，举例来说，第一主光路信号的波段为探测光信号的波段N1-X至N1+X，第二主光路信号的波段为协助光信号的波段N2-X至N2+X，第一相邻波段为N1-Y至N1-X以及N1+X至N1+Y，第二相邻波段为N2-Y至N2-X以及N2+X至N2+Y。第一主光路组件911中的第一滤光片131可以用于对回波光信号进行滤波处理，输出N1-X至N1+X波段的回波光信号至第一光敏面2011；第一差分光路组件911中的第二滤光片121可以用于对回波光信号进行滤光处理，输出N1-Y至N1+Y波段的回波光信号至第一差分光路组件921中的陷波片122，该陷波片可用于对接收到的回波光信号进行陷波滤光处理，输出N1-Y至N1-X以及N1+X至N1+Y波段的回波光信号至第二光敏面2012。类似地，第二主光路组件921中的第一滤光片131可以用于对回波光信号进行滤波处理，输出N2-X至N2+X波段的回波光信号至第三光敏面2013；第二差分光路组件921中的第二滤光片121可以用于对回波光信号进行滤光处理，输出N2-Y至N2+Y波段的回波光信号至第二差分光路组件921中的陷波片122，该陷波片可用于对接收到的回波光信号进行陷波滤光处理，输出N2-Y至N2-X以及N2+X至N2+Y波段的回波光信号至第四光敏面2012。
在差分探测器920的一种可选的实施方式中：
差分探测器920包括：第一光敏面2011、第二光敏面2012、第三光敏面2013、第四光敏面2014和基座2010，第一光敏面2011、第二光敏面2012、第三光敏面2013、第四光敏面2014分别用于将接收的光信号转换为电信号并通过管脚2020输出至图9A中的差分处理器951。
可参看图9C的侧视图、图9D所示剖面1视图所示，四个光敏面设置于基座2010，其中，第一光敏面2011位于第一主光路组件911的输出光路上，第二光敏面2012位于第一差分光路组件912的输出光路上，第三光敏面2013位于第二主光路组件921的输出光路上，第四光敏面2014位于第二差分光路组件922的输出光路上。采用这种方式，四个光敏面共用一个基座，可以缩小信号处理器的体积。
需要说明的是，在分光组件901的另一种可选的实施方式中，分光组件可以包括从两个接收窗口接收回波光信号，并对接收到的两路回波光信号分别进行分光处理，基于第一路的回波光信号，分别向第一主光路组件和第一差分光路组件输出回波光信号，基于第二路的回波光信号，分别向第二主光路组件和第二差分光路组件输出回波光信号，本申请实施例对此不做限制。
在本申请实施例中，当激光器发射两种波段的激光时，实际上可以基于两种波段中任一波段对应的转换后的电信号来确定判决门限或者提取探测信息。采用这种方式，在解决由于突变宽谱噪声导致的虚警漏警问题的基础上，一方面，可以通过发送多色光谱中不同波段的复合彩色激光，然后利用信号分束组件分出不同颜色的光路，从不同波长的激光中提取探测信息，实现一种宽谱探测器。另一方面，还可以提升产品对抗窄带噪声的抗干扰能力。
举例来说，在本申请实施例中，回波光信号中的噪声信号可以包括来自周围环境的宽谱噪声信号和窄带噪声信号。例如，窄带噪声信号可以是来自周围雷达的窄带探测激光。在一示例中，在扫描模式下，周围环境的背景光进入接收窗口时，窄带噪声信号的波段可能仅与探测光信号的波段或者协助光信号的波段中的一个波段有重叠。
以噪声信号的波段与探测光信号的波段有重叠为例，光信号处理器接收到的回波光信号后，经过信号分束组件输出的第一主光路信号A1实际上包含：探测光信号的波段的探测光信号a1和噪声信号c1，第一差分光路信号B1实际上包含第一相邻波段的噪声信号c2；第二主光路信号A2包括：协助光信号的波段的协助光信号a2和噪声信号c3，第二差分光路信号B2包含第二相邻波段的噪声信号c4。
假设在受到窄带噪声干扰时，c1和c2同时包含窄带噪声干扰，或者，c3和c4同时包含窄带噪声干扰，差分探测器在去除宽谱噪声的同时，可以进一步确定探测光信号和协助光信号中哪路光信号受到的窄带噪声较小。
示例性地，首先可以采用前述实施例中的差分运算方法，根据A1和B1可以去除A1中的宽谱噪声，根据A2和B2可以去除A2中的宽谱噪声。其次，可以根据A1和B1进行差分运算确定c1，根据A2和B2进行差分运算确定c3，由于c1、c2、c3、c4中的宽谱噪声可以认为是均匀分布的，因此，当c1大于c3时，可以认为c1和c2中的窄带噪声可能比c3和c4多。需要说明的是，探测光信号和协助光信号发射时的强度可以设置近似相等。
在确定窄带噪声较少的一路光信号后，例如，第二主光路信号中包含的窄带噪声较少时，可以根据去除宽谱噪声的A2确定判决门限以及提取探测信息。
本申请实施例的其他技术方案细节和技术效果与前述实施例相同，可参看前述实施例中的相关说明。
实施例五
本申请实施例还提供一种光信号处理方法。
图10为本申请实施例提供的光信号处理方法的流程图。如图10所示，本申请实施例的步骤可以包括：
S1001，光信号处理器接收回波光信号；其中，回波光信号包括探测光信号和噪声信号；
S1002，对回波光信号进行信号分束处理，得到主光路信号和差分光路信号；其中，主光路信号的波段包括探测光信号的波段，差分光路信号的波段与探测光信号的波段不重叠；
S1003，根据主光路信号和差分光路信号，提取主光路信号中的探测信息。
在一种可选的实施方式中，所述探测光信号的波段为N-X至N+X；其中，N为所述探测光信号的中心波长，所述X为所述探测光信号的谱宽的一半，X小于N；
所述差分光路信号的波段包括：N-Y至N-X，和/或，N+X至N+Y；其中，所述Y为信号提取谱宽，Y小于N且Y大于X。
在一种可选的实施方式中，所述主光路信号的波段为所述探测光信号的波段。
本申请实施例中可以采用的主光路信号的波段、差分光路信号的波段的实施方式可以参考本申请其他实施例中的说明。
在一种可选的实施方式中，所述对所述回波光信号进行信号分束处理，得到主光路信号和差分光路信号，包括：
对所述回波光信号进行分光处理，得到主光路的所述回波光信号和差分光路的所述回波光信号；
对所述主光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号；
对所述差分光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述对所述差分光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号，包括：对所述差分光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出信号提取波段的所述回波光信号；对所述信号提取波段的所述回波光信号进行滤光处理，滤除所述信号提取波段中所述差分光路信号的波段范围之外的所述回波光信号，输出所述差分光路信号的波段范围内的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述对所述主光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号，包括：对所述主光路的所述回波光信号进行滤光处理，输出所述主光路信号的波段范围内的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述对所述回波光信号进行分光处理，得到主光路的所述回波光信号和差分光路的所述回波光信号，包括：对第一方向的所述回波光信号进行分光处理，得到所述第一方向的所述主光路的所述回波光信号和第二方向的所述差分光路的所述回波光信号；对所述第二方向的所述差分光路的所述回波光信号进行反射，得到所述第一方向的所述差分光路的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述对所述回波光信号进行分光处理，得到主光路的所述回波光信号和差分光路的所述回波光信号，包括：对所述回波光信号进行分光处理，通过第一光纤输出端输出所述主光路的所述回波光信号，通过第二光纤输出端输出所述差分光路的所述回波光信号。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述主光路信号和所述差分光路信号，提取所述主光路信号中的探测信息，包括：
根据所述主光路信号和所述差分光路信号进行差分运算处理，确定判决门限；
根据所述判决门限，提取所述主光路信号中的探测信息。
在一种可选的实施方式中，在所述光信号处理器接收回波光信号之前，所述方法还包括：发射所述探测光信号。
在一种可选的实施方式中，在所述光信号处理器接收回波光信号之前，所述方法还包括：发射所述探测光信号和协助光信号；
所述回波光信号还包括：所述协助光信号；
所述对所述回波光信号进行信号分束处理，得到主光路信号和差分光路信号，包括：
对所述回波光信号进行信号分束处理，所述第一主光路信号和第一差分光路信号，以及，所述第二主光路信号和第二差分光路信号；其中，所述第一主光路信号的波段包括所述探测光信号的波段，所述第二主光路信号的波段包括所述协助光信号的波段，所述第一差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段和所述协助光信号的波段不重叠，所述第二差分光路信号的波段与所述探测光信号的波段和所述协助光信号的波段不重叠；
所述根据所述主光路信号和所述差分光路信号，提取所述主光路信号中的探测信息，包括：根据第一主光路信号、第一差分光路信号、第二主光路信号和第二差分光路信号，提取所述第一主光路信号或者所第二主光路信号中的探测信息。
在本申请实施例的一种可选的实施方式中，也可以仅在激光器采用扫描方式持续发射探测光信号时，根据主光路信号和差分光路信号，来去除主光路信号中的噪声信号，并根据去除噪声信号后的主光路信号确定判决门限，然后，根据判决门限从主光路信号中提取探测信息。
本申请实施例的其他技术方案细节和技术效果可参参看本申请其他实施例中的描述。示例性地，本申请实施例的方法可以采用前述实施例中任一光信号处理器执行。
举例来说，本申请实施例提供的技术方案可以应用于各种激光雷达探测场景，例如，车载驾驶、机载测量、安防监控、地图测绘等。在一示例中，光信号处理器可以为车载雷达等。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当执行处理方法时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid StateDisk)等。
机译： 用于在光通信系统中处理光信号的光信号处理器和光信号处理方法
机译： 光信号处理器及光信号处理方法
机译： 光信号处理电路，光信号接收设备和光信号处理方法
