[发明专利]激光雷达回波数据提取方法及提取装置

说明书

本发明提供了一种激光雷达回波数据提取方法及提取装置，其中该装置包括存储模块、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。与现有技术相比，本发明具有易于实现、且能够在保证测量精度的前提下，具有更小的功耗，且适用于高性能小型化激光雷达系统的有益技术效果。

技术领域

本发明涉及激光雷达测距技术领域，具体地说，涉及一种激光雷达回波数据提取方法及提取装置。

背景技术

现有技术中的一种基于激光雷达的主动探测方法，其基本工作原理是通过激光雷达向待探测目标发射激光，激光照射到待探测目标后于待测目标表面发生反射，再通过接收器接收被待测目标反射的激光信号，测量激光信号的往返时间后得出激光雷达与待测目标之间的距离。因激光自身具有的高相干性、方向性以及单色性等特点，使得通过激光雷达主动探测的方式能够实现远距离、高精度测距的功能，并且被广泛运用于自动驾驶、建筑三维建模、地形测绘等诸多方面。

在现有技术中，激光雷达通常采用的飞行时间测距法是一种通过向目标物体连续发送光脉冲，再采用传感器接收从目标物体返回的光束，通过探测光脉冲的飞行往返时间来得到光源距离目标物体的距离。其中，上述的这种连续光脉冲具有短时长、高峰值功率的特点，当得到某一光脉冲的返回时间时，将该返回时间与该光脉冲的发送时间进行比较，得到激光没冲往返目标物体的时长，进而将得到的该飞行时长与光速相乘，得到目标物体距离光源的距离数据。

在这种现有的飞行时间测距法中，所述的传感器除了得到目标物体距离光源的距离数据外，还可以从返回数据中得到光脉冲的幅度数据，通过光脉冲的幅度数据，进一步得出该目标物体的反射率，该反射率数据可以用于胡须光脉冲数据应用分析的有效依据。

现有技术中，通常采用的幅度信息方法是通过采用峰值保持电路与采用模数转换器相结合以测量光脉冲幅度数据，显然这种方法需要提供额外的峰值保持电路等电路资源，在另一种现有技术中，通过高速模数转换器同时提取激光雷达回波脉冲的幅度与时间数据，然而自身性能可以满足实际使用需要的转换速率达到10G的高速模数转换器的功耗极大，且造价昂贵，使用这种高速模数转换器的成本过高，另外，这种高速模数转换器的体积也较大，在小型化的激光雷达上无法适用。

因为在发射激光峰值功率以及用于接收目标物体反射的光脉冲的接收镜头等其他设备因素保持一定的前提下，被激光雷达接收到的反射光脉冲的光强会随着目标物体与发射光源之间的距离增加而降低，相应的，接收到的回波电信号的幅值也会随着成比例下降，继而，由于光强的减弱和回波电信号的幅值的下降，使得当目标物体距离发射光源的距离较远时候，会较大程度地降低通过飞行时间测距法测距的精度。人们在长期的实践中提出了可以采用提高发射激光峰值功率和增大所述的接收镜头的口径两种方法以解决现有技术中存在的上述技术问题，然而这两种方法也存在各自的缺点：

1)在一种可行的办法中，可以采用提高发射激光峰值功率的方法来提高测距的精度并延伸激光雷达的可探测距离，然而相应的，提高发射光源的峰值功率会使得激光雷达的电功耗也相应增加，这势必会增加激光雷达设备整体设备的系统负担，另外，过高的激光峰值功率所发射的连续激光脉冲对操作人员的视力也造成一定程度的损害，不利于连续测量或者长期测量，显然这样的方法虽然能够解决激光雷达远距离测距的精度不够的问题，但是也限制了该种方式适用性。

2)在另一种可行的方法中，可以采用增大接收镜头的口径来提高测距的精度。然而，增大接收镜头的口径一方面势必会增加设备整体的质量，更重要的是增大接收镜头也必然会使得进入接收视场的背景光增强，这样反而会降低了系统的信噪比。