[发明专利]激光雷达回波数据提取方法及提取装置

权利要求书

1.一种激光雷达回波数据提取方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

S1、获得不同距离以及不同反射率下的回波脉冲集，并对所述回波脉冲集进行归一化，而后得到不同距离以及不同反射率下的平均响应回波脉冲Plus_mean；

S2、根据所述的平均响应回波脉冲Plus_mean生成不同幅度的仿真回波脉冲Plus_sim，设置阈值，并将仿真回波脉冲Plus_sim内的每个数据分别与所述阈值进行比对，并构筑脉冲幅度-阈值时间宽度表；

S3、对真实回波并行触发，测量真实回波穿越所述阈值的穿越时刻数据，并得到触发时间的可信时间戳组，再将所述真实回波穿越所述阈值的时间相减得到所述真实回波的当前脉冲的阈值时间宽度组；

S4、根据所述脉冲幅度-阈值时间宽度表与所述阈值时间宽度组得到当前脉冲的幅度估计值Amp_est；

S5、根据所述幅度估计值Amp_est和平均响应回波脉冲Plus_mean、触发时间的可信时间戳组对当前脉冲Plus_recon进行重构，以得到当前脉冲Plus_recon，，最后得到所述当前脉冲Plus_recon的到达时间数据。

2.如权利要求1所述的激光雷达回波数据提取方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过高速比较器或高速模数转换器获得不同距离以及不同反射率下的回波脉冲集，且所述高速比较器或高速模数转换器的采样率不低于10G，然后对所述回波脉冲集进行归一化后得到的回波脉冲信号对齐后计算其均值，以得到所述的平均响应回波脉冲Plus_mean。

3.如权利要求1所述的激光雷达回波数据提取方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述阈值为多路，所述仿真回波脉冲Plus_sim是通过平均响应回波脉冲Plus_mean乘以多个幅度系数得到。

4.如权利要求1所述的激光雷达回波数据提取方法，其特征在于，在所述步骤S4中，将所述当前阈值时间宽度组与脉冲幅度-阈值时间宽度表中不同的幅度数值对应的时间宽度组进行最小二乘加权拟合，再将拟合误差最小的所述幅度数值作为所述当前脉冲的幅度估计值Amp_est。

5.如权利要求1所述的激光雷达回波数据提取方法，其特征在于，在所述步骤S5中，对当前脉冲Plus_recon进行重构时，将Plus_recon中幅度为0的时间位置作为当前回波脉冲的到达时间值。

6.如权利要求1所述的激光雷达回波数据提取方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述当前脉冲Plus_recon满足：

Plus_recon(x)＝Amp_est·Plus_mean(x-t)，其中，

t为时间偏移量，x为到达时间。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的激光雷达回波数据提取装置，其特征在于，该装置包括以下模块：

存储模块、回波测距处理模块、时间测量模块、控制模块、多通道触发模块、激光发射模块、回波数据提取模块，其中存储模块和回波测距处理模块电性连接，回波测距处理模块再跟时间测量模块连接，时间测量模块再跟多通道触发模块连接，多通道触发模块再跟回波数据提取模块连接，控制装置单独跟激光发射模块连接。

8.根据权利要求7所述的激光雷达回波数据提取装置，其特征在于：

激光发射模块，该激光发射模块用于完成激光发射，所述激光发射模块包括电控振镜与激光器；

控制模块，该控制模块实现控制逻辑，并控制所述激光器的发射并产生同步信号；

回波接收模块，该回波接收模块包括接收光学与光电传感器；

多通道触发模块，该多通道触发模块包括多通道电压阈值设定电路和多通道电压比较电路；

存储模块，该存储模块用于预存平均响应脉冲数据与所述脉冲幅度-阈值时间宽度表；

时间测量模块，该时间测量模块包括时钟计数电路与延迟链高分辨时间内插电路；

回波数据提取模块，该回波数据提取模块对接收到的时间戳组信号进行匹配和重构，并完成回波时间数据与幅度数据的提取，其中，

在所述的激光雷达回波数据提取装置工作时，在一次测量开始时，激光信号经过目标物体反射后传输到所述回波接收模块，所述回波接收模块将接收到的所述激光信号转换成电信号后进入所述多通道触发模块，所述多通道触发模块中的所述多通道电压阈值设定电路和多通道电压比较电路将所述激光信号在其内的触发信号输入所述时间测量模块中得到触发时间的可信时间戳组，对触发时间的可信时间戳组进行计算后提取，得到当前脉冲的阈值时间宽度组，利用所述阈值时间宽度组与所述存储模块中预存的平均响应脉冲数据以及所述脉冲幅度-阈值时间宽度表进行匹配，并估算出当前脉冲的幅度，最后利用当前脉冲的幅度、平均响应脉冲数据以及所述触发时间的可信时间戳组对当前脉冲进行重构，最后得到当前脉冲的到达时间信息。