[發(fā)明專利]近場(chǎng)脈沖檢測(cè)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811540534.8
• 申請(qǐng)日: 2018-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN110031859B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/10
• 分類號(hào): G01S17/10
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 黃綸偉;李輝

近場(chǎng)脈沖檢測(cè)。本發(fā)明涉及布置在用于探測(cè)目標(biāo)的飛行器上的機(jī)載測(cè)距儀，其包括朝目標(biāo)發(fā)射電磁脈沖的發(fā)射器；接收反向散射脈沖的接收器，其包括包含內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域的投影面；聚焦光學(xué)器件，其將從等于或長(zhǎng)于閾值距離的距離反向散射的脈沖成像到內(nèi)部區(qū)域的至少一部分上，并將從短于閾值距離的距離反向散射的脈沖成像到內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域的至少一部分上；分別對(duì)于內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域檢測(cè)并輸出成像到投影面上的脈沖的檢測(cè)器；記錄器，其讀取檢測(cè)器并將僅在內(nèi)部區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到的脈沖存儲(chǔ)為目標(biāo)脈沖，將至少部分在外部區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到的脈沖存儲(chǔ)為近場(chǎng)脈沖，并用相應(yīng)的脈沖接收時(shí)間標(biāo)記每個(gè)存儲(chǔ)的脈沖；以及控制發(fā)射器和接收器的控制單元。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)載測(cè)距儀，該機(jī)載測(cè)距儀被配置成布置在用于探測(cè)目標(biāo)的飛行器上。

背景技術(shù)

利用機(jī)載探測(cè)裝置探測(cè)目標(biāo)的2D或3D地形通常通過激光測(cè)距儀實(shí)現(xiàn)，該激光測(cè)距儀發(fā)出光脈沖以對(duì)目標(biāo)(諸如地面)進(jìn)行采樣，并且在脈沖從目標(biāo)被反射之后接收它們。每個(gè)脈沖的發(fā)射和返回之間的飛行時(shí)間可用于確定到目標(biāo)的相應(yīng)距離。

有時(shí)，在到達(dá)目標(biāo)之前，輸出脈沖可能撞擊到諸如粒子或云的障礙物，可能導(dǎo)致錯(cuò)誤測(cè)量，因?yàn)槔眠@些反射的脈沖計(jì)算出的飛行時(shí)間不代表到預(yù)定目標(biāo)的距離。

根據(jù)定義，反射的光的強(qiáng)度減小與距離的平方成比例的因子。因此，從預(yù)定目標(biāo)所在的較遠(yuǎn)距離返回，所檢測(cè)到的光通常具有較小的幅度。

雖然可以基于所接收到的脈沖的強(qiáng)度來對(duì)錯(cuò)誤的測(cè)量值進(jìn)行分類，但是，當(dāng)例如由于部分反向散射而導(dǎo)致從近場(chǎng)障礙物反向散射的光的強(qiáng)度類似于從目標(biāo)常規(guī)反射的信號(hào)的強(qiáng)度時(shí)，該方法是無效的。在這種情況下，返回的光脈沖仍然可能錯(cuò)誤地觸發(fā)脈沖的檢測(cè)。

只要發(fā)射脈沖之間的時(shí)間大于(從發(fā)射器到目標(biāo)，并且再返回到接收器的)反射的脈沖的往返時(shí)間，那么就仍然可以通過考慮估計(jì)的距離將近距離返回與預(yù)定目標(biāo)返回區(qū)分開。

但是，當(dāng)激光測(cè)距儀在空中多脈沖(MPiA)模式下操作時(shí)，該解決方案也變得不切實(shí)際。在這種情況下，在檢測(cè)到被目標(biāo)反射的來自第一脈沖的光之前發(fā)射額外的起始脈沖。通過知道在反射到達(dá)之前必須發(fā)射多少脈沖，返回脈沖通常與正確發(fā)射的脈沖相關(guān)聯(lián)，并且準(zhǔn)確地計(jì)算出真實(shí)距離。這是近距離返回使順序混淆的地方：它們碰巧被錯(cuò)誤地視為目標(biāo)返回，因?yàn)闊o法輕易地將它們與真正的目標(biāo)返回區(qū)別開。與真實(shí)目標(biāo)反射相比，這些近場(chǎng)反射在尺寸和形狀上相似的可能性非常高，使得很難將它們?yōu)V除。

因此，本發(fā)明的目的是改進(jìn)傳統(tǒng)的激光測(cè)距儀，即使在MPiA模式下操作時(shí)，其也允許檢測(cè)反射的脈沖是來自近距離還是來自遠(yuǎn)距離。尤其是，該區(qū)別信息可以用于抑制不需要的近距離脈沖被記錄，從而保持測(cè)量數(shù)據(jù)清晰并且沒有錯(cuò)誤的測(cè)量值。

通過根據(jù)本發(fā)明的機(jī)載激光測(cè)距儀來實(shí)現(xiàn)這些改進(jìn)中的至少一個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種被配置成布置在用于探測(cè)目標(biāo)的飛行器上的機(jī)載測(cè)距儀，其中，該機(jī)載測(cè)距儀包括發(fā)射器，該發(fā)射器配置成朝向目標(biāo)發(fā)射電磁脈沖；接收器，該接收器配置成接收反向散射的脈沖，其中，該接收器包括包含內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域的投影面；聚焦光學(xué)器件，該聚焦光學(xué)器件被配置和布置成將從等于或長(zhǎng)于閾值距離的距離反向散射的脈沖成像到內(nèi)部區(qū)域的至少一部分上，并且將從比所述閾值距離短的距離反向散射的脈沖成像到內(nèi)部區(qū)域上和外部區(qū)域的至少一部分上；檢測(cè)器，該檢測(cè)器被配置成分別對(duì)于內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域檢測(cè)并輸出成像到投影面上的脈沖；以及記錄器，該記錄器被配置成讀取檢測(cè)器并將僅在內(nèi)部區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到的脈沖作為目標(biāo)脈沖進(jìn)行存儲(chǔ)，將至少部分地在外部區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到的脈沖作為近場(chǎng)脈沖進(jìn)行存儲(chǔ)，并且用相應(yīng)的脈沖接收時(shí)間標(biāo)記每個(gè)所存儲(chǔ)的脈沖；以及控制單元，該控制單元被配置成控制發(fā)射器和接收器。

接收器還可以包括光學(xué)分離元件，該光學(xué)分離元件包括形成具有內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域的投影面的入口、配置成輸出進(jìn)入入口的內(nèi)部區(qū)域的光的第一出口、以及配置成輸出進(jìn)入入口的外部區(qū)域的光的第二出口。