一种激光雷达飞行时间测量的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光雷达领域，特别是涉及一种激光雷达飞行时间测量的方法及装置。主要包括：向测量电容内充电，直至测量电容的电压值达到预设充电电压值上限；当接收到第一个发射回波时，测量电容开始放电；每接收到一个发射回波时，记录测量电容的当前电压，作为第一电压值；当接收到发射回波对应的接收回波时，记录测量电容的当前电压，作为第二电压值；根据每个第一电压值和对应的第二电压值之差，计算发射回波到接收回波之间经历的飞行时间。本发明专利技术可以降低了激光雷达的硬件成本，使激光雷达能够在各领域得到广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达飞行时间测量的方法及装置
本专利技术涉及激光雷达领域，特别是涉及一种激光雷达飞行时间测量的方法及装置。
技术介绍
激光雷达通过发射激光信号对周围空间进行扫描并获取空间参数的设备，广泛应用于地理测绘、环境探测、工业扫描或无人驾驶等行业。按照不同的技术路线，可将激光雷达分为飞行时间(Timeofflight，简写为TOF)激光雷达及三角测距激光雷达两大类型。TOF激光雷达采用的是飞行时间测距技术，通过激光器发射出一道激光，利用雪崩光电二极管来进行目标物反射激光的回波检测，使用一个高精度的计时电路去测量光波发射到目标物再反射回来的时间差，而光速不变的情况下，再将时间差乘以光速再除以二便可得到目标物体的距离。飞行时间的测量精度，将直接决定激光雷达产品的测距精度。目前的激光雷达为了实现高精度的飞行时间测量，一般都采用了转换频率大于2GHz的高速模数转换(analogtodigitalconverter，简写为ADC)器件来对激光器发射回波和雪崩光电二极管接收回波进行高速采样。这类高速ADC数据吞吐量巨大，通常采用SERDES数据接口传输采样数据，所以数据处理芯片通常要采用集成SERDES接口的高端FPGA芯片。而高速ADC和高性能FPGA的价格昂贵，直接导致了激光雷达的硬件成本大幅攀升，阻碍了激光雷达产品在各领域的大面积推广应用。鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决现有激光雷达产品测量飞行时间的模块成本较高的现象，是本
待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术解决了现有激光雷达需要使用高速ADC和FPGA等高速硬件，导致硬件成本过高的问题。本专利技术实施例采用如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种激光雷达飞行时间测量的装置，具体为：向测量电容内充电，直至测量电容的电压值达到预设充电电压值上限；当接收到第一个发射回波时，测量电容开始放电；每接收到一个发射回波时，记录测量电容的当前电压，作为第一电压值；当接收到发射回波对应的接收回波时，记录测量电容的当前电压，作为第二电压值；根据每个第一电压值和对应的第二电压值之差，计算发射回波到接收回波之间经历的飞行时间。优选的，还包括：当测量电容的电压低于预设充电电压值下限时，向测量电容内充电，直至测量电容的电压达到预设充电电压值上限。优选的，测量电容开始放电，具体包括：打开测量电容的放电回路，以恒定电流对测量电容进行放电。优选的，记录测量电容的当前电压，还包括：当测量电容的电压值大于预设测量电压值上限，或电压值小于预设测量电压值下限时，不使用当前电压数据，并向激光雷达发送相应信号。优选的，计算发射回波到接收回波之间经历的飞行时间，具体包括：根据放电回路的放电电流值，计算测量电容由第一电压值放电至第二电压值所需的时间作为飞行时间。优选的，计算测量电容由第一电压值放电至第二电压值所需的时间，还包括：获取测量电容的电容量与恒流源的电流值之比作为飞行时间的计算常量，使用第一电压值、第二电压值和计算常量进行计算。优选的，获取测量电容的电容量与恒流源的电流值之比作为飞行时间的计算常量，还包括：获取至少二组不同放电时间对应的第一电压值和第二电压值，根据放电时间、第一电压值和第二电压值进行线性拟合，获取飞行时间的计算常量。另一方面，本专利技术提供了激光雷达飞行时间测量的方法，包括：模拟开关10、测量电容20、放电回路30和数据处理模块40，具体的：模拟开关10的第一侧与外部充电电压连接，第二侧与测量电容20、放电回路30和数据处理模块40的电路接口连接；测量电容20的第一侧与电源电压连接，测量电容20的第二侧与放电回路30的第一侧连接；放电回路30为恒流放电回路，放电回路30的第二侧接地；数据处理模块40的信号接口用于接收激光雷达连接的回波信号，数据处理模块40的控制接口与模拟开关10的控制接口连接。优选的，放电回路30包括射频三极管31和恒流源32，具体的：射频三极管31的第一发射极作为放电回路30的第一侧外部接口，射频三极管31的第二发射极与恒流源32的第一侧连接；恒流源32的第二侧作为放电回路30的第二侧外部接口。优选的，数据处理模块40包括放大器41、模数转换电路42和数据处理电路43，具体的：放大器41的第一输入端作为数据处理模块40的电路接口，放大器41的发射端与模数转换电路42的输入端连接，模数转换电路42的输出端与数据处理电路43的数据接口连接；数据处理电路43的信号接口作为数据处理模块40的信号接口，数据处理电路43包括至少一个处理器和存储器，所述至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，所述存储器存储能被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于完成第一方面提供的激光雷达飞行时间测量的方法与现有技术相比，本专利技术实施例的有益效果在于：使用电容放电前后的电压差作为时间计算的参考量，数据获取和处理的器件成本低、电路结构简单，无需高速ADC和高端FPGA芯片即可实现飞行时间的准确测量，降低了激光雷达的硬件成本，可以推动激光雷达在各领域得到广泛的应用。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种激光雷达飞行时间测量的方法流程图；图2本专利技术实施例提供的一种激光雷达飞行时间测量的方法所使用的参考电路示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种激光雷达飞行时间测量的方法的测量电容电压曲线示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种激光雷达飞行时间测量的方法的测量电容电压曲线示意图；图5为本专利技术实施例提供的另一种激光雷达飞行时间测量的方法的测量电容电压曲线示意图；图6为本专利技术实施例提供的另一种激光雷达飞行时间测量的方法的测量电容电压曲线示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种激光雷达飞行时间测量的装置结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的另一种激光雷达飞行时间测量的装置结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的另一种激光雷达飞行时间测量的装置结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的另一种激光雷达飞行时间测量的装置结构示意图；其中，附图标记如下：10：模拟开关，20：测量电容，30：放电回路，31：射频三极管，32：恒流源，40：数据处理模块，41：放大器，42：模数转换电路，43：数据处理电路，44：处理器；45：存储器。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术是一种特定功能系统的体系结构，因此在具体实施例中主要说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达飞行时间测量的方法，其特征在于，具体的：/n向测量电容内充电，直至测量电容的电压值达到预设充电电压值上限；/n当接收到第一个发射回波时，测量电容开始放电；/n每接收到一个发射回波时，记录测量电容的当前电压，作为第一电压值；/n当接收到发射回波对应的接收回波时，记录测量电容的当前电压，作为第二电压值；/n根据每个第一电压值和对应的第二电压值之差，计算发射回波到接收回波之间经历的飞行时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达飞行时间测量的方法，其特征在于，具体的：
向测量电容内充电，直至测量电容的电压值达到预设充电电压值上限；
当接收到第一个发射回波时，测量电容开始放电；
每接收到一个发射回波时，记录测量电容的当前电压，作为第一电压值；
当接收到发射回波对应的接收回波时，记录测量电容的当前电压，作为第二电压值；
根据每个第一电压值和对应的第二电压值之差，计算发射回波到接收回波之间经历的飞行时间。


2.根据权利要求1所述的激光雷达飞行时间测量的方法，其特征在于，还包括：
当测量电容的电压低于预设充电电压值下限时，向测量电容内充电，直至测量电容的电压达到预设充电电压值上限。


3.根据权利要求1或2所述的激光雷达飞行时间测量的方法，其特征在于，所述测量电容开始放电，具体包括：
打开测量电容的放电回路，以恒定电流对测量电容进行放电。


4.根据权利要求1所述的激光雷达飞行时间测量的方法，其特征在于，所述记录测量电容的当前电压，还包括：
当测量电容的电压值大于预设测量电压值上限，或电压值小于预设测量电压值下限时，不使用当前电压数据，并向激光雷达发送相应信号。


5.根据权利要求1所述的激光雷达飞行时间测量的方法，其特征在于，所述计算发射回波到接收回波之间经历的飞行时间，具体包括：
根据放电回路的放电电流值，计算测量电容由第一电压值放电至第二电压值所需的时间作为飞行时间。


6.根据权利要求5所述的激光雷达飞行时间测量的方法，其特征在于，所述计算测量电容由第一电压值放电至第二电压值所需的时间，还包括：
获取测量电容的电容量与恒流源的电流值之比作为飞行时间的计算常量，使用第一电压值、第二电压值和计算常量进行计算。


7.根据权利要求6所述的激光雷达飞行时间测量的方法，其特征在于，所述获取测量电容的电容量与恒流源的电流值之比作为飞行时间的计算常量，还包括：
获取至少二组不...

【专利技术属性】
技术研发人员：石城，张石，李亚锋，袁志林，
申请(专利权)人：深圳煜炜光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44