[發明專利]時點鑒別方法、時點鑒別電路系統及激光測距系統

有效

• 申請號: 201710403347.4
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107272011B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 吳冠豪
• 申請（專利權）人: 探維科技（北京）有限公司
• 主分類號: G01S17/32
• 分類號: G01S17/32;G01S7/48
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;劉美麗

本發明涉及一種時點鑒別方法、時點鑒別系統及激光測距系統，其特征在于將測量時探測得到的回波脈沖分為兩路；一路進行峰值保持處理，峰值保持處理用于將回波脈沖轉化為一個直流電平，直流電平電壓值為回波脈沖的峰值電壓，并對直流電平進行設定比例的衰減；另一路進行延遲處理，延遲處理用于對回波脈沖進行納秒級延遲，延遲量應確保大于峰值保持與衰減引起的時間延遲；將衰減后的直流電平和延遲后的回波脈沖進行電壓值比較，并將電壓值比較結果發生變化的時刻作為回波脈沖到來時刻，當回波脈沖的幅值發生變化時，時點鑒別電平的電壓值也隨之變化，實現不依賴與回波強度的時點鑒別。本發明廣泛應用于脈沖式激光測距系統，或基于不同光束掃描方式的二維或三維激光雷達系統的測距中。

技術領域

本發明是涉及一種用于脈沖式激光測距系統，或基于不同光束掃描方式的二維或三維激光雷達系統的時點鑒別方法、時點鑒別電路系統及激光測距系統，屬于激光距離測量技術領域。

背景技術

基于飛行時間法的脈沖式三維激光雷達由于采用了脈沖式激光器作為光源，具有測量距離遠、頻率高、功耗低等特點，被廣泛用于三維建模、環境感知等領域。飛行時間法的脈沖式三維激光雷達記錄激光脈沖發射時刻與漫反射回波脈沖接收時刻的時間差ΔT，乘以光速C，可以計算出激光雷達與被測物體的往返距離。通過俯仰方向與水平方向光束掃描，便可得到被測物體的三維形貌信息。

現有技術中影響距離測量精度的一個重要因素是激光脈沖發射時刻與回波接收時刻的時間差ΔT的測量精度。根據飛行時間法測距公式：

式中，L為被測距離，C為光速。從上式可以算出，1ns的計時誤差會引入15cm的測距誤差。由于發射激光脈沖經不同反射率物體漫反射后，回波脈沖幅值變化很大。對于激光脈沖寬度為5至10納秒脈沖式激光雷達，通過恒定電平來判斷回波脈沖到來時刻會引起納秒級時間測量誤差，也就是幾十厘米的距離測量誤差，嚴重影響了三維激光雷達的應用范圍和測量精度。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠提高激光雷達距離測量精度的時點鑒別方法、時點鑒別電路系統及激光測距系統。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種時點鑒別方法，其特征在于，包括以下內容：將測量時探測得到的回波脈沖分為兩路；一路進行峰值保持處理，峰值保持處理用于將回波脈沖轉化為一個直流電平，直流電平電壓值為回波脈沖的峰值電壓，并對直流電平進行設定比例的衰減；另一路進行延遲處理，延遲處理用于對回波脈沖進行納秒級延遲，延遲量應確保大于峰值保持與衰減引起的時間延遲；將衰減后的直流電平和延遲后的回波脈沖進行電壓值比較，并將電壓值比較結果發生變化的時刻作為回波脈沖到來時刻，當回波脈沖的幅值發生變化時，時點鑒別電平的電壓值也隨之變化，實現不依賴與回波強度的時點鑒別。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種時點鑒別電路系統，其特征在于，該電路系統包括峰值保持器、衰減器、延遲器和比較器；所述峰值保持器用于將回波脈沖的峰值保持為一個直流電平并發送到所述衰減器，所述衰減器用于對直流電平進行設定比例的衰減，所述延遲器用于將所述回波脈沖進行納秒級的延遲，所述衰減器和延遲器的輸出信號均發送到所述比較器進行比較處理獲得回波脈沖到來時刻。