[發(fā)明專利]一種提高激光雷達精度的控制方法、裝置及激光雷達系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2022-02-07
• 公開（公告）號: CN114137558B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 壽翔;常健忠
• 申請（專利權）人: 杭州宏景智駕科技有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S17/89;G01S7/48
• 代理公司: 上海大為知衛(wèi)知識產權代理事務所(普通合伙) 31390
• 代理人: 尤瑩

本發(fā)明屬于激光測距技術領域，特別涉及一種提高激光雷達精度的控制方法、控制裝置以及激光雷達系統(tǒng)。所述控制方法包括：時間控制單元根據預設時間間隔，依次向各路TDC電路模塊發(fā)送啟動信號；TDC電路模塊接收并根據啟動信號啟動運行，處理得到第一探測數據，并將第一探測數據發(fā)送至數據運算模塊；數據運算模塊根據各組第一探測數據，計算得到第二探測數據；根據發(fā)射時間和第二探測數據，計算得到目標區(qū)域與激光雷達系統(tǒng)間的距離。本發(fā)明可以提高激光雷達分辨率的任意整數倍，可以根據所需要的分辨率靈活設置TDC電路模塊的數量，并減少激光雷達電路資源的浪費。

技術領域

本發(fā)明屬于激光測距技術領域，特別涉及一種提高激光雷達精度的控制方法、控制裝置以及激光雷達系統(tǒng)。

背景技術

目前激光雷達系統(tǒng)一般包括激光發(fā)射系統(tǒng)、光路操控系統(tǒng)、回波接收系統(tǒng)以及處理系統(tǒng)。激光雷達技術通過主動發(fā)射激光束，經光路操作系統(tǒng)后照射到被測物體后，形成漫反射回波，由接收系統(tǒng)接收回波光源。所述回波接收裝置主要為各種光電探測器，如：CCD光傳感器、CMOS傳感器、PD光電二極管、APD雪崩二極管、SPAD(Single Photon AvalancheDiode，單光子雪崩二極管)陣列探測器等。

光電探測器與TDC電路模塊連接。激光發(fā)射系統(tǒng)在一個測量周期內，向目標區(qū)域發(fā)射N個激光脈沖，每發(fā)射一個激光脈沖，激光雷達內部時鐘開始計時；TDC電路模塊記錄光電探測器的輸出時間，其表示光電探測器檢測到圖像光的時間。即在多次激光脈沖發(fā)完后進行直方圖統(tǒng)計，選取直方圖最高的值所對應的時間，其表示光電探測器檢測到圖像光的時間。在確定激光脈沖發(fā)射時間和光電探測器檢測到圖像光的時間的情況下，通過公式：S=光速×時間差/2，能夠直接計算得到所測物體與激光雷達系統(tǒng)間的距離。

現有TDC電路模塊主要采用主時鐘頻率為500MHz來進行時間測量，Tof（Time offlight，光的飛行時間）的時間分辨率為一個時鐘單元（CLOCK），也就是2ns, 根據2ns光的飛行距離約為30cm，因此激光雷達的距離分辨率約為30厘米。而SPAD陣列探測器的輸出時間也同時用作直方圖的地址信息，所以Tof時間的測量結果是直方圖中數值最高的單元所對應的地址值。導致TDC電路模塊的距離分辨率受到時鐘單元長短的限制，在要求高分辨率的應用里，30cm的距離分辨率顯得過于粗糙。

為了解決上述問題，本領域技術人員通常通過提高主頻的方式，直接提高TDC電路模塊主時鐘的時間分辨率。但是主頻提高受到元器件特性制約，會顯著增加電路成本，而且TDC時間分辨率提高有限，因此在不提高主頻的前提下提高激光雷達距離分辨率成為一種需要解決的技術問題。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種提高激光雷達精度的控制方法，所述控制方法包括：

時間控制單元接收并根據雷達時鐘單元發(fā)送的工作信號，啟動運行；

時間控制單元根據預設時間間隔，依次向多路TDC電路模塊發(fā)出啟動信號；

各路TDC電路模塊分別接收并根據啟動信號啟動運行；

回波接收裝置接收并根據雷達時鐘單元發(fā)送的工作信號，啟動運行；感測外界光，生成并發(fā)送像素值；

各路TDC電路模塊均接收回波接收裝置發(fā)送的像素值，并記錄回波接收裝置每次發(fā)送像素值時的時間；處理得到第一探測數據，并將第一探測數據發(fā)送至數據運算模塊；

激光發(fā)射裝置接收并根據雷達時鐘單元發(fā)送的工作信號，啟動運行；向目標區(qū)域發(fā)射激光脈沖，并記錄發(fā)送每次發(fā)射激光脈沖的發(fā)射時間；

數據運算模塊獲取激光發(fā)射裝置發(fā)送的發(fā)射時間，和各路TDC電路模塊發(fā)送的第一探測數據；根據各組第一探測數據，計算得到第二探測數據；根據發(fā)射時間和第二探測數據，計算得到目標區(qū)域與激光雷達系統(tǒng)間的距離。