[发明专利]激光雷达系统的校准方法及装置

说明书

本发明属于激光雷达测距技术领域，具体涉及一种激光雷达系统的校准方法及装置。克服现有校准方法存在的精度低、成本高、效率低以及无法适用于共轴光学系统激光雷达的技术问题。校准系统包括校准平台、标准反射板、并行放置在校准平台上的脉冲激光发射光源与待校准激光雷达。利用外置脉冲激光发射光源，发出激光脉冲，打到标准反射板上，并由待校准激光雷达接收其反射回来的回波光能量；通过控制，使得每次激光脉冲发射后，不管是共轴或异轴光学系统均可以快捷的得到尽可能多的强度不同的回波电信号，且在校准过程中以回波脉宽作为特征点，对回波电信号进行分类，对不同类别的回波电信号时刻值进行不同方式的时间补偿值计算，达到更高的校准精度。

技术领域

本发明属于激光雷达测距技术领域，具体涉及一种激光雷达校准方法及装置。

背景技术

激光雷达通过发射激光到目标，对目标反射光信号进行处理来探测目标的位置，位移等特征。利用激光雷达可以快速准确的获取周围物体的空间信息。因不同距离及不同反射率物体产生的反射光信号(以下简称“回波信号”)强度不同，处理器在对回波信号进行处理时，不同强度回波信号计算出的距离与真实距离存在不确定的差值。为了在各种条件下都能得到准确的测距值，需要对激光雷达进行校准。准确校准有利于提高雷达的测距精度，保证雷达工作的可靠性。

现有的激光雷达校准方法通常需要多个标准反射板或某种特制的具有多个反射率区域的反射板进行校准，以获得足够多的不同强度的反射光信息。采用上述类型的反射板标定需要多次更换反射板以及改变反射板与雷达的相对位置，得到的数据量有限，使得校准精度较低且校准效率较低，成本较高。

专利CN109001713A中提出了一种校准系统，其利用挡板对激光雷达发射的激光束进行遮挡，以达到调节出射激光能量的效果，进而使激光雷达接收系统得到多种不同强度的回波能量，此种方法无需多次更换反射板或改变反射板与雷达的相对位置，达到了简化校准过程的效果。但此种方式适用于发射窗口与接收窗口独立的异轴激光雷达，对于发射与接收共用窗口的共轴激光雷达则存在缺陷：挡板遮挡部分发射窗口时，相当于同时遮挡了发射与接收窗口，在挡板处被遮挡的激光能量会直接被接收光路所接收，进而转变成回波信号，影响对待测物体真实回波信号的判断，导致校准精度较低。

因此有必要提供一种精度高、低成本、效率高、且对共轴光学系统和异轴光学系统都适用的激光雷达校准系统及校准方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于共轴光学系统及异轴光学系统激光雷达系统的校准方法及装置，以克服现有校准方法存在的精度低、成本高、效率低以及无法适用于共轴光学系统激光雷达的技术问题。

本发明的技术方案是提供一种激光雷达系统的校准方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、确定激光雷达测距公式；

其中，公式(1)针对不饱和回波信号，公式(2)针对脉冲宽度小于分界值的饱和回波信号，公式(3)针对脉冲宽度大于等于分界值的饱和回波信号；

其中，y为激光雷达与物体之间的距离，a为实际激光传播速度，b为电路延迟，Δ_t等于(t2-t1)/2，t1为脉冲激光发射光源发出激光脉冲的时刻，t2为激光雷达系统处理器计算的回波信号的峰值时刻点；C₁为(t3-t2)/2，t3为饱和回波信号的真实回波峰值时刻点；Δ_t'为(t4-t1)/2，t4为激光雷达系统处理器计算的饱和回波信号的上升沿时刻点，c₂为(t3-t4)/2；

步骤2、标定C₁和C₂；

步骤2.1、系统搭建；

将脉冲激光发射光源与待校准激光雷达并行放置在校准平台上；在距离校准平台固定已知距离处放置一标准反射板；