[发明专利]一种实时的高精度激光多回波距离提取方法

说明书

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种实时的高精度激光多回波距离提取方法，包括设计预置模板，数据缓存，筛选回波脉冲信号，回波信息提取及调整，波形快速匹配及距离计算。本发明采用全波形采样可以充分利用回波信息，利用数字处理方法可以实现弱小信号探测，解决TDC阈值鉴别遇到的问题，实现远超采样率的高精度距离间隔分辨能力。

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种实时的高精度激光多回波距离提取方法。

背景技术

激光雷达过去主要活跃于军事、测绘等领域。相比于普通雷达，激光雷达在高精度测距、三维建模等技术领域具有明显的优势，近年来在民用领域也获得了广泛的应用。随着自动驾驶技术的发展，激光成像雷达凭借其高分辨率、高精度、高抗干扰能力等优点，获得了越来越多的关注。与此同时，业界对车载激光三维成像雷达的技术要求也越来越高。

为保证无人车安全行驶，车载激光三维成像雷达需要对行驶过程中车辆四周的环境及目标进行实时高精度成像，这依赖于对探测器获得的回波脉冲信号进行快速准确的处理。而车载的要求限制了雷达的体积、功耗、硬件资源等性能参数。故而为达到实时高精度的性能要求，车载激光三维成像雷达需要一种高效准确的信号处理方法来提取回波中的距离信息。

利用TDC进行双阈值鉴别处理较为简单，可以处理幅度相对较高的饱和回波脉冲信号。但该技术对信噪比及脉冲边沿敏感，对弱信号处理能力弱，且无法准确识别多个回波。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：利用TDC进行双阈值鉴别处理技术对弱信号处理能力弱，且无法准确识别多个回波。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种实时的高精度激光多回波距离提取方法，包括

S1，设计预置模板：采集原始回波脉冲信号的数据，利用曲线拟合的方式插值，得到预置模板，模板以离散数据的方式存储，在时域上数据密度高于待处理的输入信号；

S2，数据缓存：数据缓存：对数据进行轮询缓存；

S3，筛选回波脉冲信号：依据噪声与回波脉冲信号的不同特征对每一路数据进行筛选，筛选出与回波特性相匹配的回波脉冲信号；

S4，回波信息提取及调整：提取回波脉冲信号参数，根据预置模板判断回波脉冲信号的幅度及形状是否符合准备匹配的要求，对不符合匹配要求的回波脉冲信号进行调整，将回波脉冲信号形状及幅度调整到符合最佳匹配条件的位置；

S5，波形快速匹配及距离计算：将调整后的回波脉冲与预置模板数据进行匹配计算，当偏差系数最优时，计算回波脉冲信号与预置模板的相对位置，由此获得回波脉冲信号峰值相对起始点的精确时间偏移；

由精确时间偏移和回波脉冲信号起点时间，得到目标的实际距离。

进一步，回波脉冲信号的参数包括该回波脉冲的起始位置、宽度、峰值、峰值位置和脉冲编号。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：

本发明采用全波形采样可以充分利用回波信息，利用数字处理方法可以实现弱小信号探测，解决TDC阈值鉴别遇到的问题，实现远超采样率的高精度距离间隔分辨能力。

附图说明：

下面结合附图和实施对本发明进一步说明。

图1是本方法所处理的信号来源示意图。

图2是本方法中多回波脉冲鉴别及筛选处理架构图。

图3是本方法中波形匹配原理示意图。