[发明专利]一种激光雷达回波信号重构方法与装置

说明书

本发明公开了一种激光雷达回波信号重构方法与装置，属于激光雷达技术领域，包括调制生成发射周期为T的脉冲驱动信号来驱动激光发射器发射激光到待测目标物体，产生激光回波信号；利用光电探测器将激光回波信号转换为模拟电信号；利用低频模数转换器按照采样周期t对模拟电信号进行采样存储，将模拟电信号转换为数字电信号；将在N个发射周期T内，低频模数转换器所采样得到的数字电信号进行有序排列，得到回波信号的重构波形。本发明既无需使用昂贵的高速ADC，节省成本，也可保证回波信号的重构精度。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种激光雷达回波信号重构方法与装置。

背景技术

半导体激光器的发展推动激光器在各个领域的迅猛发展，激光雷达因其质量轻、测距精度高、性价比高、低功耗等优点，在工业、航天航空、建筑测量和辅助驾驶等领域得到了广泛的应用。对于全数字化激光雷达测距系统，器测量精度主要取决于驱动脉冲的上升沿、信噪比、回波信号重构精度、回波时刻鉴别和飞行时间间隔测量精度，其中回波信号的重构精度决定了回波时刻鉴别和飞行时间的测量精度。

雷达系统是在多脉冲观测的基础上进行检测的，多脉冲观测的结果就是一个累积过程，积累可以简单的理解为多个脉冲叠加起来的作用，对多个重构信号累积后可有效提高信噪比，从而改善雷达的检测能力。模数转换器(ADC)的采样频率决定了回波信号重构精度，但高频ADC不仅价格昂贵，且存在技术封锁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达回波信号重构方法与装置，以利用低频ADC实现高精度回波信号重构。

为实现以上目的，本发明采用一种激光雷达回波信号重构方法，包括如下步骤：

调制生成发射周期为T的脉冲驱动信号来驱动激光发射器发射激光到待测目标物体，产生激光回波信号；

利用光电探测器将所述激光回波信号转换为模拟电信号；

利用低频模数转换器按照采样周期t对所述模拟电信号进行采样，将模拟电信号转换为数字电信号；

将在N个发射周期T内，低频模数转换器所采样得到的数字电信号进行有序排列，得到所述回波信号的重构波形。

本发明进一步改进点在于：在所述利用光电探测器将所述激光回波信号转换为模拟电信号之后，还包括：

利用前置放大器对所述模拟电信号进行放大，得到放大后的模拟电信号。

本发明进一步改进点在于：所述发射周期T与所述采样周期t之间满足Nt＝T+Δt，其中：N＝t/Δt，Δt的大小决定了回波信号的重构精度。

本发明进一步改进点在于：所述低频模数转换器所采样得到的数字电信号为在所述发射周期T内特定时间范围内的采样点，该特定时间范围为从脉冲驱动信号产生到确保能接收到回波信号的时刻。

本发明进一步改进点在于：所述将在N个发射周期T内，低频模数转换器所采样得到的数字电信号进行有序排列，得到所述回波信号的重构波形，包括：

将在所述N个发射周期内，所述低频模数转换器所采样得到的数字电信号按照采样时刻与驱动脉冲产生时刻之间的时间间隔进行有序排列。

另一方面，提供一种激光雷达回波信号重构装置，包括激光发射器、光电探测器、低频模数转换器以及主控器；主控器与激光发射器连接，激光发射器发出的激光传输路径上布置有待测目标物体，激光打到待测目标物体所产生的激光回波信号的传输路径上布置有所述光电探测器，光电探测器的输出端连接低频模数转换器，低频模数转换器与所述主控器相连接。

本发明进一步改进点在于：所述光电探测器的输出端连接一前置放大器，前置放大器的输出端连接所述低频模数转换器。

本发明进一步改进点在于：所述主控器包括驱动模块和回波重构模块；