CN109891261B - 分布式交通工具激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种分布式调频激光雷达系统，该分布式调频激光雷达系统提供：中央单元，中央单元包括调频光学信号源和反射光的中央接收器；以及多个光学头，该多个光学头仅包括光学部件。在中央单元与光学头之间不需要光学延迟线或定时补偿光子或电子线路。相对简单的光学头不需要免受冲击或振动的广泛保护，并且可以分布在交通工具与牵引式拖车或类似的交通工具之间，其中连接由光学耦合件提供。

Description

分布式交通工具激光雷达系统

本申请要求于2016年7月28日提交的美国临时申请第62/367,815号的权益。这些和所有其他引用的外部材料通过引用其全部内容并入本文中。在通过引用并入的参考文献中的术语的定义或使用与本文中提供的术语的定义不一致或相反的情况下，本文中提供的术语的定义被视为是控制的。

技术领域

本发明的技术领域是激光雷达(LiDAR)系统，特别是在交通工具中使用的调频连续波激光雷达系统。

背景技术

下面的描述包括可以有助于理解本发明的信息。并不承认本文中提供的任何信息是现有技术或者与当前要求保护的发明有关，或者所具体或隐含地提及的任何出版物是现有技术。

激光雷达在感测与自主导航相关联的各种领域中的应用方面变得日渐重要。特别地，自主交通工具、UAV和机器人技术依赖于激光雷达来生成具有或没有来自其他传感器的信息的、要使用的成像信息，以指导这些平台的运动。目前，由用于上述类型的应用的仪器头(光源、光检测器、传输/转向光学器件和检测光学器件所在的位置)以及控制和处理组件组成的激光雷达系统被容置在单独的壳体中，该壳体然后连接到线缆和线，以用于将电力和数据传输到计算机或类似的能力以进行图像分析。这意味着整个包装必须放置在平台上且可以进入需要成像的区域的位置处。例如，对于具有高级驾驶员辅助系统(ADAS)的应用，必须将激光雷达放置在汽车顶部或其他位置(例如，在前格栅下方)以能够进入道路和路边。如果期望保持包装不会干扰汽车车身的结构，则这可能难以实现。如果包装必须与有源/无源绝缘组件结合以降低干扰激光雷达的正常操作的冲击和振动的不良影响或降低其性能，则这进一步复杂化。

可以以各种方式来实现激光雷达。在“飞行时间”(TOF)中，发射光的激光雷达短脉冲并且接收反射脉冲，其中，发射与接收之间的延迟提供发射器与反射对象之间的距离的量度。然而，这样的飞行时间系统具有许多缺点。例如，仅依赖于接收到的光的强度的简单飞行时间测量很容易受到来自外部和无关信号源的干扰的影响。随着发射器与反射对象之间的距离增加，该问题变得更加明显，这是因为这样的距离必然会降低反射信号的强度。另一方面，准确测量极短时间间隔的固有限制限制了这样的飞行时间激光雷达系统在近范围的空间分辨率。此外，这样的飞行时间激光雷达系统的范围是检测相对微弱的反射信号的能力的函数。经常通过使用高灵敏度光电探测器来解决所产生的范围限制。在某些情况下，这样的检测器可以检测单个光子。遗憾的是，该高度的灵敏度还导致对作为来自除了目标以外的对象或来自其他光源的反射飞行时间激光雷达脉冲的干扰信号的错误识别增加。尽管存在这些缺点，但飞行时间激光雷达系统目前仍得到广泛应用，主要由于提供具有很紧凑的形式的这样的系统的能力以及利用相对廉价的非相干激光光源的能力。

解决该问题的一种方法是提供系统部件分布在交通工具周围的飞行时间激光雷达系统。在美国专利申请第2017/0153319号(属于Villeneuve和Eichenholz)中找到了这样的方法的示例。本文中所识别的所有出版物均通过引用并入，其程度就如同具体地并且单独地指出每个单独的出版物或专利申请被通过引用并入一样。在并入的参考文献中的术语定义或术语使用与本文所提供的该术语的定义不一致或相反的情况下，则适用本文提供的该术语的定义，不适用参考文献中的术语的定义。在这样的方法中，飞行时间激光雷达系统的一些部件(例如，传输扫描器、用于收集反射光的输入部和用于表征反射光的接收器)可以作为单元放置在交通工具的一个位置处，而另一个部件(例如，光源)可以放置在其他位置处。可以使用传统的光纤和电布线来连接分布式部件。然而，飞行时间激光雷达的时间相关性需要接近传输扫描器、输入部和接收器以保持定时保真度。因此，这样的系统的扫描/接收组件保持相对大和复杂。

已开发了飞行时间激光雷达的替代方案。作为这些替代方案之一，调频(FM)激光雷达依赖于相干激光源来生成表示频率随时间变化的重复波形或时间定界的、调频光能量的“啁啾”。波形或啁啾内的频率随时间变化，并且回波波形或啁啾相对于参考信号的相位和频率的测量提供了反射对象相对于发射器的距离和速度的量度。反射啁啾的其他属性(例如，强度)可能与反射表面的颜色、表面纹理或组成有关。此外，这样的调频激光雷达系统相对不受干扰光源(该干扰光源倾向于产生与所接收到的信号不相干的非调制信号)的影响，并且不需要使用高灵敏度的光电探测器。

遗憾的是，迄今为止开发的调频激光雷达系统通常不紧凑，因为它们依赖于相对大的调频连续波(FMCW)激光源。此外，这样的系统通常依赖于精心调制的低噪声本地振荡器(例如，窄线宽固态、气体或光纤激光器)，其中，频率调制与由相对大的干涉仪提供的发射啁啾的频率调制对应。该本地振荡器精确地复制发射的波形或啁啾，并且用作所接收到的反射信号的参考。因此，调频激光雷达系统通常很大、复杂的且昂贵的，并且尽管它们具有性能优点，但是相对于飞行时间激光雷达系统而言已经看到有限的实现方式。

因此，仍然需要提供对机动交通工具周围区域的全面覆盖的有效且经济的激光雷达系统。

发明内容

从以下结合附图对优选实施方式的详细描述中，本发明主题的各种目的、特征、方面和优点将变得更加明显，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

附图说明

图1A和图1B示意性地描绘了本发明构思的分布式调频激光雷达系统。系统部件被分成包括光学部件的紧凑且重量轻的光学头120以及包括调频脉冲或啁啾源和接收器的信号和处理单元105。图1A示意性地描绘了具有用于传出和传入调频光信号的单独波导的这样的系统。图1B示意性地描绘了利用用于传出和传入调频光信号的公共波导的这样的系统。

图2A和图2B示意性地描绘了本发明构思的包括与中央信号和处理单元进行光通信的多个光学头的分布式调频激光雷达系统。图2A示意性地描绘了其中光路由器用于分发传入和/或传出的调频调制光学啁啾或脉冲并且与集中信号和控制单元分开的系统。图2B示意性地描绘了其中光路由器用于分发传入和/或传出的调频调制光学啁啾或脉冲并且位于集中信号和控制单元内的系统。

具体实施方式

本发明的主题提供了设备、系统和方法，其中，调频激光雷达系统的部件分布在交通工具周围的不同位置并且在不需要包括光学延迟线或类似特征的情况下与光纤互连。例如，包括扫描器和反射信号的输入部的紧凑且相对简单的光学头可以放置在距调频激光雷达系统的反射信号的接收器、源激光器和其他部件一定距离处。分布式部件可以通过光纤连接，并且不需要电通信。此外，相对小且重量轻的光学头可以便利地放置在各种各样的位置中，并且减小的尺寸和重量简化了冲击和振动控制。在一些实施方式中，两个或更多个光学头分布在交通工具或拖车周围并且使用用于光学信号的光纤和路由装置与调频激光雷达系统的其他部件(例如，用于反射信号的接收器、激光光源等)连接。

应当理解，本文中描述的装置和系统提供分布式调频激光雷达系统，其允许使用适于放置在交通工具上或交通工具中的各种位置的重量轻且鲁棒的部件来准确识别对象、障碍物和交通工具。

以下讨论提供了本发明主题的许多示例实施方式。尽管每个实施方式表示发明元件的单个组合，但是本发明的主题被认为包括所公开元件的所有可能组合。因此，如果一个实施方式包括元件A、B和C，并且第二实施方式包括元件B和D，则即使没有明确地公开，本发明的主题也被认为包括A、B、C或D的其他剩余组合。

如本文中所使用的，并且除非上下文另有指示，否则术语“耦合到”旨在包括直接耦合(其中彼此耦合的两个元件彼此接触)和间接耦合(其中至少一个附加元件位于两个元件之间)。因此，同义地使用术语“耦合到”和“与......耦合”。

本发明构思的调频激光雷达系统可以包括：调频光源(例如，调频激光器或调频激光器光学子系统)；光学头，光学头包括用于将调频激光波形或啁啾传输到环境的光学扫描装置，并且还包括用于捕获反射脉冲或啁啾的输入；以及接收器，接收器用于接收捕获的波形或啁啾并且将捕获的波形或啁啾转换成电信号。这样的系统还可以包括控制器，控制器接收这样的电信号并且得出与反射对象的距离有关的信息。这样的控制器也可以耦合到光学扫描器并且提供针对光脉冲或啁啾的扫描流的速率和方向的指令。类似地，控制器可以耦合到调频的激光光源并且提供针对要传输的波形、调制或啁啾的重复率、频率斜坡持续时间、频率斜坡配置和/或其他属性的指令。

可以利用任何合适的调频光源来产生调频脉冲或啁啾，以便由本发明构思的系统和装置进行传输。在一些实施方式中，可以通过将调制的偏置电流施加到波长可调的激光二极管来生成光学波形或啁啾，以使发射光的瞬时频率移位。在其他实施方式中，激光光源的输出可以被引导通过电光或声光调制器以提供必要的频移。在这样的实施方式中，可以将激光的一部分引导通过调制器以提供本地振荡器信号。

在一些实施方式中，本发明构思的装置和系统可以包括激光源，该激光源光学耦合到作为调频光源的回音壁模式光学谐振器。来自激光器的光被耦合到回音壁模式光学谐振器中并且作为返回的反向传播波耦合回来，该反向传播波具有光学谐振器的回音壁模式的频率特性。该返回波可以通过光学注入来减小源激光器的线宽。可以通过调制回音壁模式光学谐振器的光学属性来产生调频波形或啁啾，这进而引起由谐振器的回音壁模式所支持的频率调制。具有这样的调制频率的光可以用于提供来自鲁棒且低成本的激光光源例如半导体激光器的调频波形或啁啾。

本发明构思的一个实施方式是一种激光雷达系统，该激光雷达系统包括：激光光源；可调制的回音壁模式谐振器，其光学耦合到激光光源以经由光学注入(替选地，电子锁定)提供线宽减小；换能器，其可以改变回音壁模式光学谐振器的光学属性(例如，折射率)；控制器，其控制换能器；传输组件，其用于传输由控制器生成的光学啁啾；接收器，其接收反射的光学调频波形或啁啾；以及处理器，其利用从反射的调频波形或啁啾得出的数据来确定正在反射啁啾的对象的位置。在一些实施方案中，所有这些部件都设置在单个基板上。锁定的激光源的线宽可以小于1kHz。在这样的实施方式中，激光源还可以用作在确定反射对象的位置时与反射的波形、调制或啁啾组合的参考波形、调制或啁啾的源。

在本发明构思的实施方式中，调频激光器和接收器与包括光学扫描器(用于将调频光引导到环境中)和光学输入部(用于接收来自环境的反射光)的光学头被分开容置。如图1A所示，调频激光器可以是调频调制、波形或啁啾源110的一部分，调频调制、波形或啁啾源110可以与接收器150(其用于将接收到的反射光转换成电脉冲)和控制器160容置在一起。在优选实施方式中，这些部件可以容置在公共外壳或壳体100中的公共信号处理单元(105)中，该公共外壳或壳体100可以位于交通工具内的中心或便利的位置处。这样的壳体或外壳100可以附接或以其他方式耦合到振动和/或冲击减少安装件，以减少或消除对这些相对敏感的部件的损坏。

如图所示，这样的信号和处理单元的部件可以与光学头120进行光通信。光通信可以由诸如光纤的波导(115，145)提供。例如，传出光波导115可以提供调频啁啾源110与光学头的扫描器/发射器130之间的光通信。类似地，传入光波导145可以将由光学头120的光学输入部140收集的反射光引导到信号和处理单元105的接收器150。尽管在图1A中示出了使用单独的传入和传出光波导，但在一些实施方式中，如图1B所示的那样，公共波导115A可以用于传出调频波形或啁啾并且传入光(该光可以包括反射调频波形或啁啾)。在一些实施方式中，可以在必要时由光学开关或路由器和/或通过跟踪调频波形或啁啾的定时来提供传出调频波形或啁啾与传入调频波形或啁啾之间的区别。这样的光学开关或路由器可以位于壳体100内或壳体外部。

应当理解，光学头120可以包括光学部件和相关的操纵器。例如，光学头可以包括光学扫描器130(例如，X/Y扫描器)和反射脉冲或啁啾的光学输入部140。光学扫描器可以包括耦合到控制反射表面的取向的机构(例如，马达和/或压电装置)的一个或更多个反射表面，该光学扫描器允许扫描由光学扫描器从调频光源(例如，经由光纤)接收到的脉冲或啁啾流。各种机构适于提供扫描功能，包括旋转或万向安装的镜、MEM装置、以相互正交的方式安装在执行器(例如，电动机、螺线管和/或压电装置)上的一组两个或更多个镜、旋转棱镜和/或旋转透镜。合适的MEM装置的示例是由开发的固态三脚架镜架。在一些实施方式中，相控阵转向装置可以用于提供扫描功能。这样的扫描功能可以用于以扫描X-Y平面和/或询问三维体积的模式引导一系列发射脉冲或啁啾。

光学输入部140可以包括用于聚集光的装置，该装置被定位成将传入的反射光引导到光学耦合到接收器150的传入波导145，该接收器150可以位于距光学头一定距离处。例如，透镜或镜可以位于光学头120的光学透明窗口后面。用作传入光纤145的波导的输入面可以位于透镜或镜的焦点处或透镜或镜的焦点附近。

在一些实施方式中，发射的调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光离开光学头的位置和反射的调制、波形或啁啾遇到光学输入部的位置是同轴的。在其他实施方式中，发射的调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光离开光学头的位置和反射的调制、波形或啁啾或其他调制的光遇到光学输入部的位置位于不同光轴上。在优选实施方式中，发射的调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光离开激光雷达系统的位置和反射的调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光遇到光学输入部的位置是同轴的且邻近的，从而提供紧凑的装置。在一些实施方式中，光学扫描器和光学输入部被制造在公共表面上，例如在硅芯片或晶片上，以提供基本上整体和/或固态的器件。

由于光学扫描器和光学输入部二者都是简单和紧凑的，因此光学头可以相对小且重量轻。这允许将本发明构思的光学头安装在交通工具上的各种位置中，例如前格栅后面、门或顶板内、保险杠组件内部等。相对小的尺寸和轻的重量还简化了振动和冲击防护。还应当理解，特别是考虑到这样的系统部件的相对暴露的位置，光学头的相对简单简化并且减少了维修和更换的费用。

在优选实施方式中，单个信号和处理单元105使用光波导光学耦合到两个或更多个光学头(130A至130F)，如图2A和图2B所示。可以围绕交通工具的外部布置这样的光学头，以提供分布式激光雷达系统。可以选择这样的光学头的数目和位置，以提供对于每个光学头可用的观察场的交叠，从而在交通工具周围提供完整的激光雷达覆盖。应当理解，不必将光学延迟线或类似装置包括到光波导中来校正光学啁啾或脉冲之间的飞行时间差。类似地，不必校准系统或应用校正算法来校正发射的光和信号与接收到的光和信号之间的飞行时间差。在一些实施方式中，每个光学头可以直接连接到信号和处理单元，该信号和处理单元可以包括允许将来自各个光学头的传入的反射光切换到公共接收器的光路由器或类似装置。在其他实施方式中，各个光学头可以连接到光学开关、光路由器或类似装置170，该光学开关、光路由器或类似装置170可以将调频的调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光经由传出光纤或波导从调频调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光源110引导到一个或更多个光学头130和/或将来自反射的调频调制、波形或啁啾的光或以其他方式调制的光经由传入光纤或波导从一个或更多个光学头130引导到接收器150。在一些实施方式中，如图2A所示，光路由器170与信号和处理单元105分开放置。在一些实施方式中，如图2B所示，光路由器170位于信号和处理单元105内。

控制器160可以提供对调频的调频调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光源的控制，例如提供用于生成期望的调频调制、波形或啁啾的调频电信号。在一些实施方式中，控制器还可以从接收器150接收与来自环境的反射光对应的电信号。在这样的实施方式中，控制器可以包括处理器和/或算法，该处理器和/或算法利用所接收到的电信号的信息内容来得出光学头的范围内的反射对象的位置数据。控制器可以包括可以包含一个或更多个微处理器的一个或更多个处理模块。合适的微处理器的示例包括来自的芯片的成员。例如，控制器可以包括快速傅里叶变换模块，其用于初始处理来自从环境接收到的反射啁啾与参考的非反射啁啾的组合数据。然后，来自这样的快速傅立叶变换模块的变换数据可以用于得出提供反射光的反射表面的空间坐标和/或速度。控制器160可以以点云的形式(即，表示反射表面的空间坐标的数据点的集合)存储和/或传输从一个或更多个反射的调频调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光得出的这样的数据。这样的点云还可以对与速度和/或二次信息(例如，颜色、纹理、粗糙度、成分等)有关的信息进行编码。

在一些实施方式中，本发明构思的调频激光雷达被集成到交通工具辅助系统中。在这样的实施方式中，调频激光雷达可以集成到或安装在移动交通工具(例如，地面交通工具、飞行器、无人机和/或船只)上(或在移动交通工具中)。例如，信号和处理单元105可以位于为信号和处理单元以及必要的抗冲击和振动安装件提供足够空间的位置处，而多个光学头可以分布在交通工具外部(或至少到外部的光学入口)周围的适当位置中。在这样的实施方式中，调频激光雷达可以提供与调频激光雷达系统的扫描范围内的反射对象的位置和/或速度有关的空间数据。这样的扫描范围可以表示平面和/或体积，这取决于调频激光雷达系统的配置。这样的数据可以表示为点云，其中，每个点至少表示与反射对象有关的2D或3D空间坐标。在一些实施方式中，反射光的特性(例如，振幅和/或强度)可以提供与反射对象的附加特性(例如，成分、颜色、表面纹理等)有关的信息。可以在点云的点中对这些附加特征的值进行编码。

这样的点云数据可以被车载或车外处理器使用以提供对如此配备的交通工具的操作的辅助。在一些实施方式中，这样的辅助可以是提供给交通工具操作者的警告和/或提示的形式。这样的交通工具操作者可以存在于交通工具中或者可以远程地引航交通工具。在一些实施方式中，可以以自主交通工具响应的形式提供对交通工具操作者的帮助。自主交通工具响应的示例包括速度的改变(例如，加速、减速、制动等)、高度的改变和/或方向的改变。可以在提示交通工具操作者之后或以自主方式提供这样的自主交通工具响应。在一些实施方式中，例如当检测到的条件满足某些标准时，这样的自主交通工具响应可以超越由交通工具操作者提供的对交通工具的控制。这样的标准的示例包括确定检测到的条件可能引起对操作者和/或检测到的个体的伤害、交通工具损坏或损失或需要比可以由操作者提供的动作更快的动作。

在本发明构思的其他实施方式中，这样的点云数据可以被车载或车外处理器使用，以提供如此配备有自主操作能力的交通工具。在一些实施方式中，这样的自主功能可以由车载或远程交通工具操作者自行决定。在这样的实施方式中，交通工具可以在其操作的一部分(例如，起飞、着陆、繁忙的行人交通等)期间由交通工具操作者引导并且在其他条件下自主地操作。在其他实施方式中，如此配备的交通工具完全自主地操作。这样的自主交通工具可以被配置成携载乘客(即，不参与操作交通工具的人员)，或者可以设计成在无人存在的情况下操作。

在本发明构思的一些实施方式中，包括单个信号和处理单元(包括调频调制、波形或啁啾或以其他方式调制的光源、用于将反射光转换成电子脉冲的接收器、控制器和可选的光学开关或路由器)和通过光波导连接的多个光学头(包括光学扫描器和反射光的光学输入部)的分布式激光雷达系统可以包括到机动交通工具中。在一些实施方式中，这样的分布式激光雷达系统的部件分布在分立的交通工具(例如，汽车、船只或飞机)周围，其中为信号和处理单元提供冲击和振动保护。在其他实施方式中，这样的分布式激光雷达系统的部件分布在主交通工具(其可以包括驾驶员和/或自动驾驶系统)与被动地由主交通工具引导和/或牵引的耦合的次交通工具之间。这样的次交通工具可以包括为次交通工具提供动力的发动机或马达，或可以缺少发动机或马达，使得由主交通工具提供动力。在一些实施方式中，次交通工具可以包括由主交通工具引导的转向和/或制动机构。例如，信号和处理单元(以及可选地，一个或更多个光学头)可以安装在提供动力和主要转向的商业运输卡车的驾驶室部分中或商业运输卡车的驾驶室部分上，并且一个或更多个光学头可以安装在一个或更多个拖车上或一个或更多个拖车中，该一个或更多个拖车与驾驶室耦合并且由为驾驶室方向下方的拖车提供制动的驾驶室牵引，其中，通过光纤或波导提供这些部件之间的连接。在这样的实施方式中，可以在主交通工具与次交通工具之间设置光学连接器，该光学连接器提供与安装在次交通工具中或次交通工具上的一个或更多个光学头相关联的一个或更多个光纤或波导以及与位于主交通工具上或主交通工具中的信号和处理单元相关联的一个或更多个波导之间的光学链路。

在本发明构思的一些实施方式中，本发明构思的分布式调频激光雷达系统可以包括到高级驾驶员辅助系统(ADAS)中。这样的系统提供自主/自适应和/或增强的交通工具系统，其提高驾驶时的安全性。这样的系统被设计成通过利用警告驾驶员潜在问题的技术来避免碰撞和事故或通过假设交通工具的控制来避免碰撞。ADAS可以提供自适应特征，例如自主照明、自适应巡航控制和自主制动，并且可以包括GPS/交通警告、与智能电话和/或数据云连接。这样的系统可以警告驾驶员其他交通工具或障碍物的存在和/或接近，将交通工具保持在期望的行车道中，和/或向驾驶员提供经由交通工具的镜不可见的事物的显示。

在其他实施方式中，结合了本发明构思的分布式调频激光雷达的ADAS系统可以向引导交通工具的运动的系统提供指令。例如，这样的ADAS系统可以提供触发执行器的指令，该执行器操纵交通工具的制动系统、转向系统和/或发动机加速器的部件。在这样的实施方式中，系统可以增强交通工具操作者的动作，或者替选地，允许交通工具以自主或半自主的方式操作。在其他实施方式中，这样的ADAS系统可以向至少部分地操作交通工具的交通工具系统提供指令。例如，这样的ADAS发动机可以向巡航控制系统提供指令，该巡航控制系统进而向耦合到各种交通工具操作部件的执行器提供指令。替选地，本发明构思的ADAS系统可以向在不需要由交通工具操作者的直接动作的情况下操作交通工具的自主驾驶系统提供指令。

对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本文的发明构思的情况下，除了已经描述的那些之外的更多修改是可能的。因此，本发明的主题不受限制，只是在所附权利要求的精神中。此外，在解释说明书和权利要求两者时，应以与上下文一致的最广义的可能方式来解释所有术语。特别地，术语“包括”和“包含”应当被解释为以非排他的方式指代元件、部件或步骤，表示所提及的元件、部件或步骤可能存在或可能被使用，或可能与未明确提及的其他元件、部件或步骤结合。在说明书权利要求提及选自A、B、C、......和N中的至少一个时，该文本应被解释为仅需要来自该组的一个元件，而不是A加N或B加N等。

Claims (17)

1.一种分布式调频激光雷达系统，包括：

信号和处理单元，所述信号和处理单元包括：

壳体；

被配置成提供调频波形的调频光源，所述调频光源包括光学耦合到回音壁模式光学谐振器的激光源；

被配置成将反射调频波形变换成电子信号的接收器；以及

与所述接收器进行电子通信的控制器；

其中，所述壳体包围所述调频光源、所述接收器和所述控制器；

光学头，所述光学头包括与所述调频光源进行光通信的光学扫描器以及与所述接收器进行光通信的光学输入部，所述光学头与所述壳体分开；以及

第一波导，所述第一波导提供所述调频光源与所述光学扫描器之间的光通信。

2.根据权利要求1所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述信号和处理单元被安装在主交通工具中，并且所述光学头被安装在次交通工具中，并且其中，所述次交通工具耦合到所述主交通工具并且被动地由所述主交通工具引导或牵引。

3.根据权利要求1所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述第一波导提供所述光学输入部与所述接收器之间的光通信。

4.根据权利要求1所述的分布式调频激光雷达系统，还包括第二波导，所述第二波导提供所述光学输入部与所述接收器之间的光通信。

5.根据权利要求1所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述信号和处理单元与所述光学头之间不存在电通信。

6.根据权利要求1所述的分布式调频激光雷达系统，还包括耦合到所述壳体的冲击或振动安装件。

7.根据权利要求1所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述光学头未被提供有冲击或振动保护。

8.根据权利要求2所述的分布式调频激光雷达系统，还包括光学耦合件，所述光学耦合件间置于所述主交通工具与所述次交通工具之间并且与所述信号和处理单元和所述光学头进行光通信。

9.一种分布式调频激光雷达系统，包括：

信号和处理单元，所述信号和处理单元包括：

壳体；

被配置成提供调频光的调频光源，所述调频光源包括光学耦合到回音壁模式光学谐振器的激光源；

被配置成将反射调频光变换成电子信号的接收器；以及

与所述接收器进行电子通信的控制器；

其中，所述壳体包围所述调频光源、所述接收器和所述控制器；

第一光学头，所述第一光学头包括与所述调频光源进行光通信的第一光学扫描器，并且还包括与所述接收器进行光通信的第一光学输入部；

第一波导，所述第一波导与所述调频光源和所述第一光学扫描器进行光通信；

第二波导，所述第二波导与所述第一光学输入部和所述接收器进行光通信；

第二光学头，所述第二光学头包括与所述调频光源进行光通信的第二光学扫描器，并且还包括与所述接收器进行光通信的第二光学输入部；

第三波导，所述第三波导与所述调频光源和所述第二光学扫描器进行光通信；以及

第四波导，所述第四波导与所述第二光学输入部和所述接收器进行光通信。

10.根据权利要求9所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述信号和处理单元和所述第一光学头被安装在主交通工具中，并且所述第二光学头被安装在次交通工具中，并且其中，所述次交通工具耦合到所述主交通工具并且被动地由所述主交通工具引导或牵引。

11.根据权利要求9所述的分布式调频激光雷达系统，还包括与所述信号和处理单元、所述第一光学头和所述第二光学头进行光通信的光学开关。

12.根据权利要求11所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述光学开关位于所述壳体内。

13.根据权利要求9所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述信号和处理单元、所述第一光学头和所述第二光学头之间不存在电通信。

14.根据权利要求9所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述信号和处理单元与所述第一光学头或所述第二光学头中的任一个之间的光通信不包括光学延迟。

15.根据权利要求9所述的分布式调频激光雷达系统，还包括耦合到所述壳体的冲击或振动安装件。

16.根据权利要求9所述的分布式调频激光雷达系统，其中，所述第一光学头或所述第二光学头未被提供有冲击或振动保护。

17.根据权利要求10所述的分布式调频激光雷达系统，还包括光学耦合件，所述光学耦合件间置于所述主交通工具与所述次交通工具之间并且与所述信号和处理单元和所述第二光学头进行光通信。