[發(fā)明專利]一種基于SiPM信號擺幅的測距方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010438204.9
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111580121B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 臧凱;張超;馬志潔
• 申請（專利權）人: 深圳市靈明光子科技有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/4865
• 代理公司: 廣東良馬律師事務所 44395
• 代理人: 張柯

本發(fā)明公開了一種基于SiPM信號擺幅的測距方法及裝置，方法包括：控制信號發(fā)射端向目標物體發(fā)射信號，獲取SiPM信號接收端接收經(jīng)目標物體反射的信號，分別實時探測目標物體的寬脈沖信號電壓和窄脈沖信號電壓；記錄目標物體的寬脈沖信號電壓達到最大值的第一時間及窄脈沖信號電壓達到第一電壓閾值的第二時間；獲取第一時間和第二時間的目標時間差，根據(jù)目標時間差查詢預先生成的時間差與誤差距離對應表，獲取對應的目標誤差距離；根據(jù)第二時間計算目標物體的測量距離，再根據(jù)測量距離與目標誤差距離，得到目標物體的實際距離。本發(fā)明通過結合SiPM激光雷達的寬脈沖信號及窄脈沖信號對物體進行測距，減少了測距誤差，提高了測距精度。

技術領域

本發(fā)明涉及光電探測技術領域，尤其涉及一種基于SiPM信號擺幅的測距方法及裝置。

背景技術

傳統(tǒng)的激光雷達采用線性模式的探測器，如PD(Photo-Diode，光電二極管)、APD(Avalanche Photo Diode，雪崩二極管)等探測器。隨著技術發(fā)展，新型的激光雷達采用蓋革模式的單光子探測器，如SiPM(Silicon photomultiplier，硅光電倍增管)；SiPM是一種由多個SPAD(Single Photo Avalanche Diode，單光子雪崩二極管)構成的陣列，陣列中所有SPAD均被電學并聯(lián)，所有的SPAD共用一個端口進行信號輸出，SiPM的結構示意圖如圖1所示。

飛行時間(Time-of-Flight，ToF)是激光雷達實現(xiàn)精準測距的主流方式之一，測距原理如圖2所示。信號發(fā)射端發(fā)射的光信號經(jīng)目標物體反射至信號接收端，處理器根據(jù)信號發(fā)射端與信號接收端之間的時間間隔及光速計算出目標物體距離。

SiPM有兩種信號輸出端口，寬脈沖信號端口和窄脈沖信號端口，寬脈沖信號端口的輸出信號如圖3a所示，窄脈沖信號端口的輸出信號如圖3b所示。

由于SiPM信號接收端接收到的光子數(shù)與信號發(fā)射端發(fā)射至目標物體的光子數(shù)存在差異，使得傳感器探測到的目標物體距離和實際距離存在差異，這種差異我們稱之為漂移誤差(Walk error)。

傳統(tǒng)的激光雷達，形成的信號圖是高斯光斑，可以通過設置一個閾值來減小漂移誤差(Walk error)，但是此種方案并不適用于SiPM類激光雷達。

測距精度是激光雷達工作性能的重要指標之一。因此，現(xiàn)有技術還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于SiPM信號擺幅的測距方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術中SiPM類激光雷測距時存在漂移誤差，測距精度低的問題。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于SiPM信號擺幅的測距方法，所述方法包括：

控制信號發(fā)射端向目標物體發(fā)射信號，獲取SiPM信號接收端接收經(jīng)所述目標物體反射的信號，分別實時探測所述目標物體的兩種信號電壓，所述信號電壓包括寬脈沖信號電壓和窄脈沖信號電壓；

記錄所述目標物體的寬脈沖信號電壓達到最大值的第一時間以及記錄所述窄脈沖信號電壓達到第一電壓閾值的第二時間；其中，所述第一時間是通過寬脈沖信號結合模數(shù)轉化器探測得到；

獲取所述第一時間和所述第二時間的目標時間差，根據(jù)所述目標時間差查詢預先生成的時間差與誤差距離對應表，獲取對應的目標誤差距離；

根據(jù)所述第二時間計算所述目標物體的測量距離，再根據(jù)所述測量距離與所述目標誤差距離，得到所述目標物體的實際距離。

可選地，所述控制信號發(fā)射端向目標物體發(fā)射信號，獲取SiPM信號接收端接收經(jīng)所述目標物體反射的信號，分別實時探測所述目標物體的兩種信號電壓，所述信號電壓包括寬脈沖信號電壓和窄脈沖信號電壓前，包括：