[发明专利]激光雷达发射功率及回波增益自动调节方法及调节装置

说明书

本发明提供了一种激光雷达发射功率及回波增益自动调节方法及调节装置，其通过存储器预先对激光雷达扫描目标物体的回波信号数据进行存储，扫描前，提取扫描位置相邻的多个位置的回波信号，得到多个回波信号的原始幅值，而后对回波信号的原始幅值进行加权，计算得到待扫描位置的回波信号幅值，最后根据该扫描位置的增益参数配置激光雷达的发射激光脉冲，并接收待扫描位置返回的回波信号，从返回的回波信号中提取回波信号数据并进行存储，这样，无需提高发射激光峰值功率或是通过增大接收电路的放大系数等现有技术中的方法，即可以提高对较远目标物体的扫描精度，并且系统自身可以不断对回波数据信息进行更新存储。

技术领域

本发明涉及激光雷达扫描技术领域，具体地说，涉及一种激光雷达发射功率及回波增益自动调节方法及调节装置。

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，使得上述这种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。

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接收电路的放大电路倍数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)在另一种可行的办法中，可以通过增大接收电路的放大系数来提高对距离较远的目标物体的测距精度，然而，增大接收电路的放大系数会导致电路噪声增强，当回波信号的幅度足够时，反而降低了信噪比。

并且，上述的两种现有技术中的方法都难以根据周界环境特性或目标物体的特效的变化，实时且动态地实现对激光雷达系统激光发射功率以及系统回波增益进行自适应调节，使得现有技术下的激光雷达的适用性和动态范围存在较大的局限性。

有鉴于此，应当对现有技术进行改进，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种能够无需增加专用电路或者设置复杂参数，即可以使得激光雷达扫描装置实现根据周界环境及目标特效变化，自适应地对激光发射功率及系统增益进行调节，能够提高激光雷达扫描适应性及扫描动态范围的激光雷达发射功率及回波增益自动调节方法及调节装置。