[发明专利]基于扩频调制的激光测距系统和方法

说明书

本发明提出一种基于扩频调制的激光测距系统和方法，其中，系统包括：FPGA，用于产生高频时钟，利用所述高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对所述高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，并利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号；激光发射模块，用于根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号；激光接收模块，用于接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列；FPGA，还用于根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。该系统能够实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种基于扩频调制的激光测距系统和方法。

背景技术

激光测距是激光雷达的关键技术之一，尤其是微电子机械系统(Micro-electromechanical Systems，简称MEMS)固态激光雷达。在MEMS固态成像激光雷达应用中，尤其是用于自动驾驶的固态激光雷达，要求激光功率、雷达分辨率、帧频、精度、测程均需要满足一定的条件，还要能够满足车规和成本的要求。

相关技术中，常用的激光测距方法有脉冲法、相位法和相干法。其中，脉冲法的测距精度受限于其计数器的时钟频率及其稳定性，稳定的几百兆的计数器十分昂贵，而专用的时间间隔测量芯片需要复杂的脉冲整形的模拟电路；相位法需要较大功率的激光器才能满足相应的测程和精度，并且其需要多个测尺进行分时测量，因此帧频较低；相干法在地面上使用时测程很短，并且要满足信号光与本振光同向、同偏振方向，因此其接收光学天线十分复杂。

因此，对于小功率的MEMS固态成像激光雷达而言，如何在小功率激光器的限制下，提高测程以及测量精度，并且保证一定的帧频成为亟待解决的难题。

发明内容

本发明提出一种基于扩频调制的激光测距系统和方法，以实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距。

本发明第一方面实施例提出了一种基于扩频调制的激光测距系统，所述系统包括：现场可编程门阵列FPGA、激光发射模块和激光接收模块，

所述FPGA，用于产生高频时钟，利用所述高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对所述高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，并利用所述伪随机序列码和所述高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号；

所述激光发射模块，用于根据所述调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射所述已调波光信号；

所述激光接收模块，用于接收经所述待测目标反射的回波光信号，并将所述回波光信号转换为数字序列；

所述FPGA，还用于根据所述数字序列、所述伪随机序列、所述高频周期码，确定所述系统与所述待测目标之间的距离值。

本发明实施例的基于扩频调制的激光测距系统，通过FPGA产生高频时钟，利用高频时钟驱动产生伪随机序列码，并对高频时钟进行分频处理，得到高频周期码，利用伪随机序列码和高频周期码对低频数据码进行调制，得到调制信号，之后通过激光发射模块根据调制信号，对激光信号进行调制，得到已调波光信号，并向待测目标发射已调波光信号，并通过激光接收模块接收经待测目标反射的回波光信号，并将回波光信号转换为数字序列，最后，由FPGA根据数字序列、伪随机序列、高频周期码，确定系统与待测目标之间的距离值。本发明中，系统的硬件结构简单，无需硬件混频和复杂光学天线，对激光器功率依赖小，能够实现同时满足高速、高精度、长测程的激光测距，适用于激光功率要求不大，但是测程要远，精度要高，速度要快的设备当中，例如可以应用于MEMS固态成像激光雷达。

本发明第一方面实施例提出了一种基于扩频调制的激光测距方法，包括：

获取伪随机序列码和高频周期码；其中，所述伪随机序列码是利用高频时钟驱动产生的，所述高频周期码是对所述高频时钟进行分频处理得到的；