一种提高不同反射率目标测距精度的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提高不同反射率目标测距精度的方法与装置，激光雷达向目标进行脉冲发射后，利用高速数模转换器对回波信号进行时间轴上的采样，得到多个离散的回波信号强度；对所述多个离散的回波信号强度进行拟合得到回波信号的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点；根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离。由于不同回波光强的真正时间起始零点位置是一定的，因此上述方案可以解决不同反射率之间的探测距离差异问题，提高不同反射率目标的测距精度，且无需对多个光强进行预先标定，节省系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种提高不同反射率目标测距精度的方法与装置
本专利技术属于激光雷达
，更具体地，涉及一种提高不同反射率目标测距精度的方法与装置。
技术介绍
激光雷达可以对周围的环境进行无接触的远距离探测，并基于所探测到的点云数据将三维环境进行重建，属于光机电的高精尖设备，在多个领域存在广泛的应用。自然界的各个目标，由于材质和表面的差异，对相同的探测波长存在不一样的反射率，激光雷达在进行目标探测时，不同反射率的目标所引起的光信号探测强度是不一致的。因此，激光雷达在进行实际使用前，需要对不同反射率的目标进行标定，将不同反射率的回波光强进行预先识别，并把相应的光强信息提前预存储在激光雷达设备里面。当激光雷达探测到类似光强时，系统自动调用对应的光强信息。目前，业界处理不同反射率目标的光强信息，普遍采用的方法是提前针对不同光强信息进行距离修正，但此种技术方法存在一定的技术缺陷。由于自然界存在各种各样的目标，反射率也存在极为广泛的变化，进行标定的时候，只能针对特定的一些光强进行选取标定，其余未进行标定的光强，只能通过插值的工艺来进行计算，存在较大的测距精度误差。如果要保证足够高的测距精度，则需要对更多的光强进行预先标定，会增加系统的成本和标定时间。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种提高不同反射率目标测距精度的方法与装置，其目的在于通过函数拟合和反向时间推演找到脉冲的真正起始时间零点，由此解决不同反射率目标之间的探测距离差异问题，提高不同反射率目标的测距精度。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种提高不同反射率目标测距精度的方法，包括：激光雷达向目标进行脉冲发射后，利用高速数模转换器对回波信号进行时间轴上的采样，得到多个离散的回波信号强度；对所述多个离散的回波信号强度进行拟合得到回波信号的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点；根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离。优选地，所述对所述多个离散的回波信号强度进行拟合得到回波信号的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点，具体为：基于时间轴上信号门限以上的多个回波信号强度进行曲线拟合，得到回波信号的拟合函数；对所述拟合函数进行反向时间推演，使回波信号强度逼近零值，进而计算出发射脉冲的所述起始时间零点。优选地，所述根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离，具体为：根据发射脉冲的所述起始时间零点和回波信号曲线的对称轴，计算出发射脉冲的结束时间零点；根据发射脉冲的所述起始时间零点和所述结束时间零点，计算出发射脉冲的飞行时间；根据发射脉冲的所述飞行时间和飞行速度，计算出目标与激光雷达之间的距离。优选地，在所述通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点之后，所述方法还包括：将时间轴分割为至少两段，并对每一段时间范围内离散的多个回波信号强度进行曲线拟合，得到回波信号的至少两个分段拟合函数；分别对每个分段拟合函数进行时间推演，进而计算出发射脉冲的至少两个分段起始时间零点；根据所述至少两个分段起始时间零点，验证本次推演出的发射脉冲的所述起始时间零点是否合理。优选地，所述根据所述至少两个分段起始时间零点，验证本次推演出的发射脉冲的所述起始时间零点是否合理，具体为：将所述至少两个分段起始时间零点进行两两比较，判断每两个分段起始时间零点之间的差值是否超过预设偏差；如果存在其中两个分段起始时间零点之间的差值超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点不合理，做放弃处理后继续进行下一次脉冲发射；如果每两个分段起始时间零点之间的差值均未超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点合理，继续根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间。优选地，所述根据所述至少两个分段起始时间零点，验证本次推演出的发射脉冲的所述起始时间零点是否合理，具体为：分别将每个分段起始时间零点与本次推演出的所述起始时间零点进行比较，判断各分段起始时间零点与所述起始时间零点之间的差值是否超过预设偏差；如果存在其中任一分段起始时间零点与所述起始时间零点之间的差值超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点不合理，做放弃处理后继续进行下一次脉冲发射；如果每个分段起始时间零点与所述起始时间零点之间的差值均未超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点合理，继续根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间。优选地，对于回波信号曲线的对称轴左侧的分段拟合函数，通过对所述分段拟合函数进行反向时间推演，使回波信号强度逼近零值或取零值，计算出对应的分段起始时间零点；对于回波信号曲线的对称轴右侧的分段拟合函数，通过对所述分段拟合函数进行正向时间推演，使回波信号强度逼近零值或取零值，计算出对应的分段起始时间零点。优选地，当所述多个离散的回波信号强度对应重叠的两个回波信号时，所述对所述多个离散的回波信号强度进行拟合得到回波信号的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点，具体为：分别对时间轴上靠前预设时间段内的多个回波信号强度和靠后预设时间段内的多个回波信号强度进行拟合，得到前段拟合函数和后段拟合函数；分别对所述前段拟合函数和所述后段拟合函数进行时间推演，计算出对应的第一起始时间零点和第二起始时间零点；分别计算所述第一起始时间零点和所述第二起始时间零点与历史起始时间零点间的差值，并将差值较小的一个作为发射脉冲的起始时间零点。优选地，所述回波信号的拟合函数具体如下：其中，V(t)代表回波信号强度，随着时间的变化而发生改变；系数a代表回波信号曲线尖峰的高度；系数c代表回波信号曲线在时间轴上的横向展开宽度；tp代表回波信号曲线上回波信号强度最大值对应的时间。按照本专利技术的另一方面，提供了一种提高不同反射率目标测距精度的装置，其特征在于，包括激光雷达、处理器和存储器；所述激光雷达用于向目标进行脉冲发射，并利用高速数模转换器对回波信号进行时间轴上的采样，得到多个离散的回波信号强度；所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于对所述多个离散的回波信号强度进行拟合得到回波信号的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点；然后根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术提供的方案中，通过高速数模转换器采样得到多个有效的回波信号强度，基于所建立的数学模型拟合出符合实际光强的拟合函数，再通过反向时间推演找到脉冲的真正起始时间零点，可以有效计算脉冲的飞行时间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高不同反射率目标测距精度的方法，其特征在于，包括：/n激光雷达向目标进行脉冲发射后，利用高速数模转换器对回波信号进行时间轴上的采样，得到多个离散的回波信号强度；/n对所述多个离散的回波信号强度进行拟合得到回波信号的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点；/n根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高不同反射率目标测距精度的方法，其特征在于，包括：
激光雷达向目标进行脉冲发射后，利用高速数模转换器对回波信号进行时间轴上的采样，得到多个离散的回波信号强度；
对所述多个离散的回波信号强度进行拟合得到回波信号的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点；
根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离。


2.如权利要求1所述的提高不同反射率目标测距精度的方法，其特征在于，所述对所述多个离散的回波信号强度进行拟合得到回波信号的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点，具体为：
基于时间轴上信号门限以上的多个回波信号强度进行曲线拟合，得到回波信号的拟合函数；
对所述拟合函数进行反向时间推演，使回波信号强度逼近零值，进而计算出发射脉冲的所述起始时间零点。


3.如权利要求1所述的提高不同反射率目标测距精度的方法，其特征在于，所述根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离，具体为：
根据发射脉冲的所述起始时间零点和回波信号曲线的对称轴，计算出发射脉冲的结束时间零点；
根据发射脉冲的所述起始时间零点和所述结束时间零点，计算出发射脉冲的飞行时间；
根据发射脉冲的所述飞行时间和飞行速度，计算出目标与激光雷达之间的距离。


4.如权利要求1所述的提高不同反射率目标测距精度的方法，其特征在于，在所述通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定发射脉冲的起始时间零点之后，所述方法还包括：
将时间轴分割为至少两段，并对每一段时间范围内离散的多个回波信号强度进行曲线拟合，得到回波信号的至少两个分段拟合函数；
分别对每个分段拟合函数进行时间推演，进而计算出发射脉冲的至少两个分段起始时间零点；
根据所述至少两个分段起始时间零点，验证本次推演出的发射脉冲的所述起始时间零点是否合理。


5.如权利要求4所述的提高不同反射率目标测距精度的方法，其特征在于，所述根据所述至少两个分段起始时间零点，验证本次推演出的发射脉冲的所述起始时间零点是否合理，具体为：
将所述至少两个分段起始时间零点进行两两比较，判断每两个分段起始时间零点之间的差值是否超过预设偏差；
如果存在其中两个分段起始时间零点之间的差值超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点不合理，做放弃处理后继续进行下一次脉冲发射；
如果每两个分段起始时间零点之间的差值均未超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点合理，继续根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间。


6.如权利要求4所述的提高不同反射率目标测距精度的方法，其特征在于，所述根据所述至少两个分段起始时间零...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志林，张石，李亚锋，
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