[发明专利]一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统

说明书

一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统，包括条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块、条纹相机和图像处理端。激光发光投射至目标，条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块将时间差信息传输至图像处理端；条纹相机采集目标反射的激光，输出图像到图像处理端，图像处理端结合时间差和图像进行时间补偿，消除因激光延时抖动带来的测量误差。

技术领域

本技术属于雷达测量领域，具体涉及激光雷达系统的时序测量、同步校正。特别是在近距离的激光测量上的同步校正，大幅度提高测量的精度。

背景技术

随着相关技术的进步发展，条纹管成像激光雷达在探测领域的优势显现出来。在中远距离的测量中，雷达系统可以忽视条纹相机的触发延迟。但是在近距离的测量中，会使得条纹相机无法捕捉到激光信号，另外在复杂使用环境，激光还可能发生发射随机误差，因此需要一套辅助系统来实时校正各触发信号。

发明内容

针对激光发射随机误差及系统各部件的固有响应时间，会导致测量出现较大的系统误差，甚至出现相机无法捕捉到信号的情况。本发明提供了一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统，能便捷高效的协调系统各模块进行工作，对因激光抖动产生的系统误差进行实时补偿。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：

一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统，包括条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块、条纹相机和图像处理端；

条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块包括激光触发模块、激光发射模块和时间测量模块，其中激光触发模块发送激光调Q信号至激光发射模块，激光发射模块发射激光并将激光传输至目标，时间测量模块计算激光调Q信号接收时间与激光出光时间之间的时间差，并将时间差信息传输至图像处理端；

条纹相机采集目标反射的激光，输出图像到图像处理端，图像处理端结合时间差和图像进行时间补偿，消除因激光延时抖动带来的测量误差。

所述条纹相机输出图像的横向像素代表时间信息，纵向像素代表空间信息，目标反射的激光在图像上的坐标图像表现形式为亮条纹，亮条纹的坐标所代表的物理意义为激光往返的时间，拍摄到的亮条纹的坐标确定目标的距离。

所述条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块中，激光触发模块包括全局时序同步器；激光发射模块包括激光电源和激光器；时间测量模块包括高精度时间数字转换器、光电转换器和分光镜。

全局时序同步器发送1#数字脉冲信号，作为触发激光电源的触发信号，激光电源接收到全局时序同步器发送的触发信号，则提供电源给激光器；

全局时序同步器发送2#数字脉冲信号，作为激光调Q信号传输至高精度时间数字转换器和激光器，激光器收到激光调Q信号时发射激光，激光器发射出的激光经分光镜透射出的激光传输至目标；激光器发射出的激光经分光镜反射出的激光传输至光电转换器，光电转换器将激光信号转换为电信号并输出3#数字脉冲信号，光电转换器输出3#数字脉冲信号至高精度时间数字转换器，高精度时间数字转换器记录该3#数字脉冲信号的接收时间作为激光出光时间；高精度时间数字转换器记录激光调Q信号的接收时间和激光出光时间，并计算激光出光时间和激光调Q信号的接收时间的时间差，并将时间差信息传输至图像处理端。

所述条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块中的全局时序同步器向系统提供的激光调Q信号相当于激光的输出开关。

所述条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块中光电转换器的镜头上，装有便于拆卸更换的滤光镜。

所述条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块中所述分光镜位于激光出光口与竖直面成45度角处。

一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差补偿方法，步骤如下：