[发明专利]时点鉴别方法、时点鉴别电路系统及激光测距系统

说明书

本发明涉及一种时点鉴别方法、时点鉴别系统及激光测距系统，其特征在于将测量时探测得到的回波脉冲分为两路；一路进行峰值保持处理，峰值保持处理用于将回波脉冲转化为一个直流电平，直流电平电压值为回波脉冲的峰值电压，并对直流电平进行设定比例的衰减；另一路进行延迟处理，延迟处理用于对回波脉冲进行纳秒级延迟，延迟量应确保大于峰值保持与衰减引起的时间延迟；将衰减后的直流电平和延迟后的回波脉冲进行电压值比较，并将电压值比较结果发生变化的时刻作为回波脉冲到来时刻，当回波脉冲的幅值发生变化时，时点鉴别电平的电压值也随之变化，实现不依赖与回波强度的时点鉴别。本发明广泛应用于脉冲式激光测距系统，或基于不同光束扫描方式的二维或三维激光雷达系统的测距中。

技术领域

本发明是涉及一种用于脉冲式激光测距系统，或基于不同光束扫描方式的二维或三维激光雷达系统的时点鉴别方法、时点鉴别电路系统及激光测距系统，属于激光距离测量技术领域。

背景技术

基于飞行时间法的脉冲式三维激光雷达由于采用了脉冲式激光器作为光源，具有测量距离远、频率高、功耗低等特点，被广泛用于三维建模、环境感知等领域。飞行时间法的脉冲式三维激光雷达记录激光脉冲发射时刻与漫反射回波脉冲接收时刻的时间差ΔT，乘以光速C，可以计算出激光雷达与被测物体的往返距离。通过俯仰方向与水平方向光束扫描，便可得到被测物体的三维形貌信息。

现有技术中影响距离测量精度的一个重要因素是激光脉冲发射时刻与回波接收时刻的时间差ΔT的测量精度。根据飞行时间法测距公式：

式中，L为被测距离，C为光速。从上式可以算出，1ns的计时误差会引入15cm的测距误差。由于发射激光脉冲经不同反射率物体漫反射后，回波脉冲幅值变化很大。对于激光脉冲宽度为5至10纳秒脉冲式激光雷达，通过恒定电平来判断回波脉冲到来时刻会引起纳秒级时间测量误差，也就是几十厘米的距离测量误差，严重影响了三维激光雷达的应用范围和测量精度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高激光雷达距离测量精度的时点鉴别方法、时点鉴别电路系统及激光测距系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种时点鉴别方法，其特征在于，包括以下内容：将测量时探测得到的回波脉冲分为两路；一路进行峰值保持处理，峰值保持处理用于将回波脉冲转化为一个直流电平，直流电平电压值为回波脉冲的峰值电压，并对直流电平进行设定比例的衰减；另一路进行延迟处理，延迟处理用于对回波脉冲进行纳秒级延迟，延迟量应确保大于峰值保持与衰减引起的时间延迟；将衰减后的直流电平和延迟后的回波脉冲进行电压值比较，并将电压值比较结果发生变化的时刻作为回波脉冲到来时刻，当回波脉冲的幅值发生变化时，时点鉴别电平的电压值也随之变化，实现不依赖与回波强度的时点鉴别。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种时点鉴别电路系统，其特征在于，该电路系统包括峰值保持器、衰减器、延迟器和比较器；所述峰值保持器用于将回波脉冲的峰值保持为一个直流电平并发送到所述衰减器，所述衰减器用于对直流电平进行设定比例的衰减，所述延迟器用于将所述回波脉冲进行纳秒级的延迟，所述衰减器和延迟器的输出信号均发送到所述比较器进行比较处理获得回波脉冲到来时刻。