[發明專利]一種基于偽隨機碼去模糊的單光子測距方法及裝置

有效

• 申請號: 202010506359.1
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN111596305B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 范大勇;劉奇
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G01S17/14
• 分類號: G01S17/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

本發明涉及一種基于偽隨機碼去模糊的單光子測距方法及裝置；本發明在測距過程中，令激光器重復發出經過偽隨機碼編碼調制的激光脈沖序列，根據接收的激光回波信號序列確定激光回波信號序列的最大值序列為疑似目標，并利用疑似目標和擴展的互相關特性編碼序列，計算每個疑似目標的相關系數，提取出所有疑似目標中的最大相關系數，進而確定所有疑似目標中最大相關系數的最大值Tsubgt;mm/subgt;，確定最大值對應的疑似目標為真實目標，并計算出最大值Tsubgt;mm/subgt;對應的位置區域編碼偏移值nsubgt;zm/subgt;和柵格位置值dsubgt;km/subgt;；即可計算出測距距離；本發明的測距方法簡單，大大降低了計算量。

技術領域

本發明涉及一種基于偽隨機碼去模糊的單光子測距方法及裝置，屬于激光測距領域。

背景技術

基于TCSPC的激光測距系統在距離測量中性能卓越，但其距離模糊的弱點也不能忽略。所謂距離模糊是指，光子飛行的具體時間難以確定，而無法得知準確的距離信息：TCSPC技術為了提高時間記錄的精度及數據采集的速度，采用關聯法來記錄光子到達時間，記錄的光子返回時間為光子到達時間與上個光脈沖發射時間的差值，導致所有目標物，不論遠近，其記錄的返回光子時間均在一個光周期內，而無法確認光子飛行的具體時間。

為此，常用的解決測距模糊的方法是基于偽隨機碼調制的單光子計數法，此類方法將出射的高頻脈沖進行偽隨機碼調制，檢測時通過閾值判斷得到回波碼，通過回波信號和出射信號的碼相關性實現信號提取，最大可測激光飛行時間擴展成出射碼長時間，以此增大了最大可測測距距離。但是，現有方法在進行距離計算時所需的計算量大，精度不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于偽隨機碼去模糊的單光子測距方法及裝置，以解決現有技術中測距時所需的計算量大，精度不高的問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：本發明提供了一種基于偽隨機碼去模糊的單光子測距方法，包括如下步驟：

步驟1，測距時，激光器重復發出激光信號，所述激光信號為經過偽隨機碼調制的激光脈沖編碼序列m_p(r_k)：

m_p(r_k)＝1或0，r_k＝1,2,…,N；

其中，N為偽隨機碼編碼位數，r_k為位置區域編碼值；

步驟2，接收激光回波信號序列，確定激光回波信號序列的最大值序列，并根據最大值序列確定含測距模糊度的疑似目標；所述激光回波信號序列的最大值序列為S_m(k,d_k,r_k)；其中，k為疑似目標的個數，d_k為柵格位置值；

步驟3，根據確定的疑似目標，并結合擴展的互相關特性編碼序列，計算每個疑似目標的相關系數T(k,d_k,n_z)，提取每個疑似目標的最大相關系數T_m(k,d_k)；

所述擴展的互相關特性編碼序列是在激光脈沖編碼序列m_p(r_k)的互相關特性編碼序列的基礎上進行位置區域編碼偏移，所述位置區域編碼偏移的值為n_z，n_z＝1,2,…,N；

步驟4，根據獲得的所有疑似目標中的最大相關系數T_m(k,d_k)，確定所有疑似目標中最大相關系數的最大值T_mm，即該最大值對應的疑似目標為真實目標，并計算出最大值T_mm對應的位置區域編碼偏移值n_zm和柵格位置值d_km；