LIDAR信号处理装置及方法制造方法及图纸

提供了LIDAR信号处理装置及方法。LIDAR信号处理装置包括：固有历史脉冲波应用单元，用于将第一脉冲波组合应用到激光二极管，第一脉冲波组合具有固有历史，固有历史包括固有脉冲周期和固有脉冲变化值的组合；接收历史检测单元，用于检测由光电二极管接收的反射波的接收信号周期和接收信号变化值；固有脉冲波判断单元，用于判断接收信号周期和接收信号变化值是否与固有历史一致；以及有效数据处理单元，用于当接收信号周期和接收信号变化值与固有历史一致时，使用有效数据测量距离。

LIDAR Signal Processing Device and Method

The LIDAR signal processing device and method are provided. The LIDAR signal processing device includes an intrinsic history pulse wave application unit for applying the first pulse wave combination to laser diodes. The first pulse wave combination has an intrinsic history, which includes the combination of the intrinsic pulse period and the intrinsic pulse variation value. The receiving history detection unit is used to detect the received signal period and the received signal of the reflected wave received by the photodiode. Signal variation value; intrinsic pulse wave judgment unit, which is used to judge whether the received signal period and the received signal variation value are consistent with the intrinsic history; and effective data processing unit, which is used to measure distance using effective data when the received signal period and the received signal variation value are consistent with the intrinsic history.

【技术实现步骤摘要】
LIDAR信号处理装置及方法相关专利申请的交叉引用本申请要求于2017年10月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0139381的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术可涉及LIDAR信号处理装置和LIDAR信号处理方法，并且更具体地涉及能够使用光学装置精确地测量到测量物体的距离的LIDAR信号处理装置和LIDAR信号处理方法。
技术介绍
LIDAR(光检测和测距)是指使用光检测物体并测量到物体的距离。LIDAR在功能上与RADAR(无线电检测和测距)相似，但其不同之处在于它使用光，而RADAR使用无线电波。因此，它也被称为“光学雷达”。由于光与微波之间的多普勒效应不同，LIDAR比RADAR具有更有利特征，例如更好的方位角分辨率和距离分辨率。在LIDAR装置中，机载LIDAR装置已成为主流，其中卫星或飞机发射激光脉冲，且地面观测站接收由大气中的粒子反向散射的脉冲。这些机载LIDAR装置已被用于测量风信息以及灰尘、烟雾、气溶胶、云粒子等的存在和移动，并用于分析空气中尘埃粒子的分布或空气污染程度。然而，最近，考虑到用于军事工业的装置，例如监视和侦察机器人、战斗机器人、无人驾驶的海军舰艇、无人直升机等，或者用于民用工业，例如用于民用需求的移动机器人、智能汽车、无人驾驶车辆等，正在积极地研究地面LIDAR装置，其中发射和接收系统都安装在地面上以执行如障碍物检测、地形建模和对物体的位置获取之类的功能。通常，地面LIDAR装置包括用于发射激光脉冲波的激光二极管、用于接收由外部物体反射的反射波的光电二极管、以及用于确定物体位置的处理器。在该配置中，处理器通过确定发射和接收反射波所需的持续时间来计算到反射光的物体的距离，并且特别地计算关于从每个方向接收的反射波的距离，从而使得可以在对应于视野的图像范围内创建距离图。然而，在LIDAR装置中存在这样的问题，即由于它们使用发射光并分析来自反射光的信号的技术，来自所产生和接收的光的信号对环境条件的影响非常敏感。也就是说，当由于强烈日光或从其他相邻LIDAR装置发射的激光脉冲波而发生相互干扰时，由于没有识别到物体的存在而错误地判断没有物体，或者由于识别到不存在的虚假物体而判断存在物体。
技术实现思路
本专利技术是为了解决包括上述问题在内的各种问题而创作的，并且旨在提供一种LIDAR信号处理装置和LIDAR信号处理方法，其通过发射一个或多个具有预定固有历史的激光脉冲波并通过接收和处理具有与具有固有历史的激光脉冲波一致的传输历史的反射波，能够最小化与强烈日光或从其他相邻LIDAR装置发射的激光脉冲波的相互干扰。然而，这些目的是说明性的，因此本专利技术的范围不限于此。根据本专利技术的一个方面，能够提供一种LIDAR信号处理装置。该LIDAR信号处理装置可以包括：固有历史脉冲波应用单元，用于将第一脉冲波组合应用到激光二极管，第一脉冲波组合具有固有历史，固有历史包括固有脉冲周期和固有脉冲变化值的组合；接收历史检测单元，用于检测从光电二极管接收的反射波的接收信号周期和接收信号变化值；固有脉冲波判断单元，用于判断接收信号周期和接收信号变化值是否与固有历史一致；以及有效数据处理单元，用于在接收信号周期和接收信号变化值与固有历史一致时，使用有效数据测量距离。LIDAR信号处理装置还可以包括随机常数输出单元，其输出随机常数，使得每当车辆操作时可以改变固有历史。在LIDAR信号处理装置中，随机常数输出单元可以周期性地改变随机常数，使得可以在车辆操作期间以规则的间隔随机地重置固有历史。在LIDAR信号处理装置中，可以在制造车辆时随机设置和装配固有历史。在LIDAR信号处理装置中，从激光二极管发射的1-1脉冲波的上升沿到1-2脉冲波的上升沿的时间段可以用作固有脉冲周期，并且，可以应用1-2脉冲波与1-1脉冲波的上升或下降比作为固有脉冲变化值。在LIDAR信号处理装置中，接收历史检测单元可以检测从光电二极管接收的1-1反射波的上升沿到1-2反射波的上升沿的时间段，作为接收脉冲周期，并且可以检测1-2反射波与1-1反射波相比的上升或下降比，作为接收脉冲变化值。在LIDAR信号处理装置中，有效数据处理单元可以使用从激光二极管发送的1-1脉冲波的上升沿到由光电二极管接收的1-1反射波的上升沿的持续时间来计算TOF(飞行时间)值。在LIDAR信号处理装置中，当接收信号周期和接收信号变化值与固有历史一致时，有效数据处理单元可以使用TOF值计算到物体的距离值。在LIDAR信号处理装置中，有效数据处理单元可以使用由激光二极管发送的1-1脉冲波的上升沿信号和从光电二极管接收的1-1反射波至1-N反射波的每个上升沿信号来计算N个TOF值。在LIDAR信号处理装置中，如果1-N反射波的接收信号周期和接收信号变化值和后续反射波的接收信号周期和接收信号变化值与固有历史一致，则有效数据处理单元可以通过考虑在1-N反射波之前接收的反射波作为噪声而消除第N个TOF值之前的先前TOF值，并使用第N个TOF值计算到物体的距离值。根据本专利技术的一个方面，可以提供一种LIDAR信号处理方法。LIDAR信号处理方法可以包括：第一脉冲波产生步骤，用于将第一脉冲波组合应用到激光二极管，第一脉冲波组合具有固有历史，固有历史包括固有脉冲周期和固有脉冲变化值的组合；接收历史检测步骤，用于检测从光电二极管接收的反射波的接收信号周期和接收信号变化值；固有脉冲波判断步骤，用于判断接收信号周期和接收信号变化值是否与固有历史一致；以及有效数据处理步骤，用于当接收信号周期和接收信号变化值与固有历史一致时，使用有效数据测量距离。在LIDAR信号处理方法中，可以在第一脉冲波产生步骤中输出随机常数，使得可以在车辆操作期间以规则的间隔随机地重置固有历史。根据如上所述的本专利技术的实施例，可以通过发送具有预定固有历史的一个或多个激光脉冲波并且通过仅接收和处理具有与激光脉冲波的固有历史一致的传输历史的反射波，来加密发送和接收的信号，预定固有历史包括固有脉冲周期和固有脉冲变化值的组合。另外，通过以周期性随机的方式改变发射的激光脉冲波的固有历史，可以提供这样的LIDAR信号处理装置和LIDAR信号处理方法，其可以最小化与强烈日光或从其他相邻的LIDAR装置发射的激光脉冲波的相互干扰。当然，本专利技术的范围不受这些效果的限制。附图说明图1是用于示意性地示出根据本专利技术的实施例的LIDAR信号处理装置的示意图。图2和图3是用于示出由图1的LIDAR信号处理装置100发射和接收的信号的脉冲波的曲线图。图4是用于示意性地示出根据本专利技术的实施例的LIDAR信号处理方法的流程图。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本专利技术的实施例。应当理解，由于本专利技术的实施例被提供以向本领域技术人员更充分地说明本专利技术，因此可以以不同的形式修改以下实施例，因此本专利技术的范围不限于这些示例。相反，这些实施例被提供以使本公开更加透彻和完整，并且向本领域技术人员充分传达本专利技术的精神。而且，在附图中，为了方便和清楚地解释，可夸大每层的厚度和尺寸。在下文中，将参考示意性地示出本专利技术的理想实施例的附图来描述本专利技术的实施例。在附图中，例如，取决于制造技术和/或公差，可以预期所示形状的变化。因此，应该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LIDAR信号处理装置，包括：固有历史脉冲波应用单元，用于将第一脉冲波组合应用到激光二极管，所述第一脉冲波组合具有固有历史，所述固有历史包括固有脉冲周期和固有脉冲变化值的组合；接收历史检测单元，用于检测从光电二极管接收的反射波的接收信号周期和接收信号变化值；固有脉冲波判断单元，用于判断所述接收信号周期和所述接收信号变化值是否与所述固有历史一致；以及有效数据处理单元，用于在所述接收信号周期和所述接收信号变化值与所述固有历史一致时，使用有效数据测量距离。

【技术特征摘要】
2017.10.25 KR 10-2017-01393811.一种LIDAR信号处理装置，包括：固有历史脉冲波应用单元，用于将第一脉冲波组合应用到激光二极管，所述第一脉冲波组合具有固有历史，所述固有历史包括固有脉冲周期和固有脉冲变化值的组合；接收历史检测单元，用于检测从光电二极管接收的反射波的接收信号周期和接收信号变化值；固有脉冲波判断单元，用于判断所述接收信号周期和所述接收信号变化值是否与所述固有历史一致；以及有效数据处理单元，用于在所述接收信号周期和所述接收信号变化值与所述固有历史一致时，使用有效数据测量距离。2.根据权利要求1所述的LIDAR信号处理装置，还包括：随机常数输出单元，每当操作车辆时输出随机常数，以使得能够改变所述固有历史。3.根据权利要求2所述的LIDAR信号处理装置，其中，所述随机常数输出单元周期性地改变所述随机常数，以使得在所述车辆的操作期间能够以规则的间隔随机地重置所述固有历史。4.根据权利要求1所述的LIDAR信号处理装置，其中，在制造所述车辆时随机设定和装配所述固有历史。5.根据权利要求1所述的LIDAR信号处理装置，其中，从1-1脉冲波的上升沿到1-2脉冲波的上升沿的时间段被用作所述固有脉冲周期，所述1-2脉冲波与所述1-1脉冲波相比的上升或下降比率被用作所述固有脉冲变化值，从所述激光二极管发射所述1-1脉冲波和所述1-2脉冲波。6.根据权利要求5所述的LIDAR信号处理装置，其中，所述接收历史检测单元检测从1-1反射波的上升沿到1-2反射波的上升沿的时间段作为所述接收信号周期，并检测所述1-2反射波与所述1-1反射波相比的上升或下降比率作为所述接收信号变化值，所述1-2反射波与所述1-1反射波由所述光电二极管接收。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：房成训，
申请(专利权)人：奥特润株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR