[发明专利]激光扫描雷达实现亚厘米级测量精度的方法

说明书

本发明提供了一种激光扫描雷达实现亚厘米级测量精度的方法，涉及激光测距技术领域。该方法包括如下步骤：将回波信号数字化，清空回波次数计数器，提取有效回波时刻数据，遍历有效回波时刻数据获取峰值数量，以峰值为中心取5个采样点数据，计算回波高斯脉冲的极值点时刻、强度及回波次数，取首次回波时刻作为激光发射时刻，取后续回波时刻作为回波时刻，最后用回波时刻减去激光发射时刻，得到激光飞行时间。本发明根据回波探测信号和激光发射信号的相干特性，通过多峰提取、拟合及回波数字化时间标签，能够精确计算得到激光在大气中的飞行时间，从而实现亚厘米级激光测距。

技术领域

本发明涉及激光测距技术领域，尤其是涉及一种激光扫描雷达实现亚厘米级测量精度的方法。

背景技术

激光扫描雷达作为遥测式传感器，广泛应用于测绘测量、形变监测等众多应用领域。目前主流的激光测距技术包含结构光、相位式和脉冲式测距技术，本发明采用的技术为脉冲式激光测距技术。

然而，目前脉冲式激光测距技术主流的时间间隔测量方式为TDC测量原理，其测距精度低于2cm，难以实现亚厘米级测距精度，有待改进。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种激光扫描雷达实现亚厘米级测量精度的方法，解决了现有目前脉冲式激光测距技术难以实现亚厘米级测距精度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光扫描雷达实现亚厘米级测量精度的方法，包括测量激光的飞行时间和激光发射角，在测量激光的飞行时间时，包括如下步骤：

步骤S11：将回波信号数字化；

步骤S12：清空回波次数计数器；

步骤S13：提取有效回波时刻数据；

步骤S14：遍历有效回波时刻数据获取峰值数量；

步骤S15：以峰值为中心取5个采样点数据；

步骤S16：通过步骤S15获得的采样点数据，计算回波高斯脉冲的极值点时刻、强度及回波次数；

步骤S17：取首次回波时刻作为激光发射时刻；

步骤S18：取后续回波时刻作为回波时刻，用回波时刻减去激光发射时刻，得到激光飞行时间。

在本发明的一些实施例中，在步骤S11中，通过回波信号的调理装置对回波信号进行调理；

回波信号的调理装置包括控制单元、ADC、可控增益跨阻放大器、可变增益放大器AGC和光电探测器，其中，控制单元包括FPGA和ARM，FPGA包括激光发射重频控制组件、RAM和RAM中的增益曲线；

控制单元通过ADC或者可控增益跨阻放大器与可变增益放大器AGC通信连接，光电探测器通过可控增益跨阻放大器与可变增益放大器AGC通信连接。

在本发明的一些实施例中，在步骤S13中，提取有效回波时刻数据包括如下步骤：

步骤S131：根据激光器触发信号清空时间计数器；

步骤S132：检测激光器触发信号幅值高于基准电平还是低于基准电平；

当激光器触发信号幅值高于基准电平时，保存采样值及对应的时间戳数据，并将该激光器触发信号记录为激光发射信号；

当激光器触发信号幅值低于基准电平时，保存采样值及对应的时间戳数据，并将该激光器触发信号记录为有效目标回波信号。

在本发明的一些实施例中，在步骤S132中，FPGA融合了多片模数转换芯片，以提高对回波信号的采样率。

在本发明的一些实施例中，在步骤S132中，FPGA融合了4片模数转换芯片；