[发明专利]三维激光的测距装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光检测领域，特别涉及一种三维激光的测距装置及方法。

背景技术

随着激光检测技术的不断发展，三维激光雷达技术也得到了飞速的发展。激光雷达技术正逐渐的从军事领域向民用领域转化，在机载、无人驾驶、车辆检测、港口防撞、隧道检测、生产制造等行业得到了广泛的应用。激光雷达技术以脉冲式和相位式测量方式为主，而脉冲式测量方式具有测量距离远、抗干扰性强、不需要合作目标等优势，在厘米级精度要求的检测领域得到了广泛的应用。激光雷达技术正逐渐的从军事领域向民用领域转化，在机载、无人驾驶、车辆检测、港口防撞、隧道检测、生产制造等行业得到了广泛的应用。

脉冲式激光雷达的测距能力取决于发射端的激光功率、接收端放大电路的放大倍数以及时刻鉴别电路的阈值电压等因素。当放大电路的信号幅值能够触发时刻鉴别电路的阈值时，则能够获取当前距离；反之则不能获取当前距离。因此为了满足远距离测距，放大电路的放大倍数一般较大。但由于近距离时接收到的光能量强，放大信号饱和；远距离时光能量弱，放大信号不饱和，因此同一阈值下触发的脉冲时间差别较大，不能进行精准测距。

发明内容

针对现有激光测距系统测距精度低的缺陷，本发明一方面提出了一种三维激光的测距装置，包括：

激光发射阵列单元，用于向待测物发射多个不同角度的激光起始信号；

光电转换阵列单元，用于分别接收所述多个不同角度的激光起始信号的回波能量，并将多个所述回波能量转换为对应的回波脉冲信号；

多通道放大单元，用于分别对多个所述回波脉冲信号进行多级放大，以获取多个多级放大信号；

时刻鉴别单元，用于分别对所述多个多级放大信号进行时刻鉴别处理，以获取多个时间信息相对不变的脉冲信号；

计时单元，用于对所述多个多级放大信号进行选择，并采集每个角度的激光起始信号发射的起始时间信息及多级放大的计时信息；

主控单元，用于根据所述计时信息确定所述待测物的距离。

可选地，所述激光发射阵列单元包括N个激光发射单元，用于分别发射所述不同角度的激光起始信号；

相应地，所述光电转换阵列单元包括N个光电转换单元，用于分别接收所述不同角度的激光起始信号的回波能量，并将所述回波能量转换为对应的回波脉冲信号；

所述多通道放大单元包括N个通道的，用于分别对所述不同角度的激光起始信号对应的回波脉冲信号进行M级放大，以获取N个通道的M级放大信号。

可选地，所述时刻鉴别单元包括N*M个时刻鉴别模块，用于分别对各级所述放大信号进行时刻鉴别处理，以得到时间信息相对不变的脉冲信号；

所述计时单元包括M个通道选择模块以及M个分时复用的计时信息采集模块，所述M个通道选择模块用于选择每个所述通道的M级放大信号；所述M个分时复用的计时信息采集模块用于采集每个所述通道的激光起始信号发射的起始时间信息及M级放大的计时信息。

可选地，所述每个放大单元中至少有一级的放大输出信号不饱和。

可选地，所述时刻鉴别模块采用高通阻容方式或恒比定时方式。

可选地，所述装置还包括:

电机单元，在垂直于激光信号发射的方向以恒定的转速进行旋转，用于实现扫描测距。

另一方面，本发明还提供了一种三维激光的测距方法，包括：

向待测物发射N个不同角度的激光起始信号；

分别接收所述N个不同角度的激光起始信号的回波能量，并将N个所述回波能量转换为对应的回波脉冲信号；

分别对N个所述回波脉冲信号进行M级放大，以获取N个M级放大信号；

分别对所述N个M级放大信号进行时刻鉴别处理，以获取N*M个时间信息相对不变的脉冲信号；

其中，所述放大信号中至少有一级信号幅度不饱和；

对所述N*M个放大信号进行选择，并采集每个角度的激光起始信号发射的起始时间信息及M级放大的计时信息；

根据所述计时信息确定所述待测物的距离。

可选地，所述向待测物发射多个不同角度的激光起始信号，包括：

向所述待测物依次交替发射所述不同角度的激光起始信号。

可选地，所述激光起始信号为等间隔的重频脉冲。

可选地，所述间隔大于M级放大信号的后沿时间。