一种提高激光测距精度的方法与装置制造方法及图纸

技术编号:30025637 阅读:30 留言:0更新日期:2021-09-11 06:56
本发明专利技术公开了一种提高激光测距精度的方法与装置,当检测到回波信号的斜率在最小预设范围内持续达预设时间时,进入特异回波计算流程:以第一回波为中心创建第二回波的虚拟回波,并基于第一函数确定虚拟回波的初略飞行时间;根据虚拟回波的初略飞行时间、虚拟回波的峰值对应时间和第二回波的峰值对应时间,得到第二回波的初略飞行时间;根据第二回波的初略飞行时间、第一回波的斜率离开最小预设范围时的时间和高度,计算第二回波中被叠加隐去部分的回波强度;第一函数为正常回波的上升沿时间宽度与峰值高度之间的函数关系式。上述方案可保证存在雾、霾等干扰源的场景中测距过程不受干扰源影响,准确稳定地计算出目标距离。准确稳定地计算出目标距离。准确稳定地计算出目标距离。

【技术实现步骤摘要】
一种提高激光测距精度的方法与装置


[0001]本专利技术属于激光测距
,更具体地,涉及一种提高激光测距精度的方法与装置。

技术介绍

[0002]激光雷达可用于探测周围环境的三维空间信息,并完成三维点云系统的重建,在多个领域存在广泛的应用,具体的应用场景也很多。同时,激光雷达也会应用在多种环境下,尤其是工业领域应用时,大部分都应用在户外的环境。户外环境较为恶劣,很容易受到雾、霾、灰尘等干扰源的干扰,从而影响激光雷达的正常探测。
[0003]目前,激光雷达去除雾、霾、灰尘等影响的技术手段是采用多回波技术,即将雾、霾、灰尘等干扰源所引起的回波和目标有效回波一起探测,并通过系统进行筛选和滤除。以干扰源为烟雾为例,如图1所示,当烟雾和目标距离较远时,干扰回波和目标回波在时间轴上是分开的,通过多回波算法可以有效识别并滤除干扰回波,实现对目标的清晰和稳定探测。其中,由于雾、霾这类干扰源具有一定的厚度,因此其波形不像目标回波那样具有一个明显的尖锐波峰,而是有一段比较平缓的波峰,这一段内波形的上升沿斜率在最小预设范围内会持续一段时间,这个最小预设范围在很多情况下就是0或接近0,但由于干扰源位置和反射率的关系也可能比较大。
[0004]但如果干扰源和目标距离过近,且都和激光雷达设备距离较近的时候,由于激光雷达设备发射的探测回波在空间中传输距离不远,光强还没有过多衰减,且光斑的发散尺寸也不大,此时,干扰源和目标所产生的回波不能有效分开。如图2所示,当烟雾和目标距离较近时,烟雾造成的干扰回波和目标回波重叠在一起,此时多回波算法不能有效识别并滤除干扰回波,造成激光雷达在某些特殊场景应用下,会受到雾、霾、灰尘等干扰源的影响。
[0005]鉴于此,克服上述现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]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激光测距精度的方法与装置,其目的在于当干扰源反射的回波与目标反射的回波叠加时,对叠加产生的特异回波信号进行识别和计算,得到目标回波的回波强度,由此解决某些特殊应用场景下,多回波技术无法有效识别并滤除雾、霾、灰尘等干扰源对激光雷达影响的技术问题。
[0007]为实现上述目的,按照本专利技术的一个方面,提供了一种提高激光测距精度的方法,当检测到回波信号上升沿的斜率在最小预设范围内持续达预设时间时,进入特异回波计算流程,具体为:以第一回波为中心创建第二回波的虚拟回波,使所述虚拟回波的峰值对应时间与所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间一致,并基于第一函数确定所述虚拟回波的初略飞行时间Tx;根据所述虚拟回波的初略飞行时间Tx、所述虚拟回波的峰值对应时间T1和所述第
二回波的峰值对应时间T2,得到所述第二回波的初略飞行时间T;根据所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0和所述第二回波的初略飞行时间T,计算所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2,并最终得到所述第二回波的总回波强度S;其中,所述第一回波为接收到的第一个回波信号,所述第二回波为接收到的最后一个回波信号,所述第一函数为正常回波的上升沿时间宽度与峰值高度之间的函数关系式。
[0008]优选地,在所述特异回波计算流程中,通过定标确定所述第一函数,具体为:采集多个正常回波,进而获取多组上升沿时间宽度和对应的峰值高度;其中,所述多个正常回波的峰值位置相同;基于上升沿时间宽度和对应峰值高度的多组数据,定标得到用于表征上升沿时间宽度与峰值高度之间关系的所述第一函数;其中,所述上升沿时间宽度是指从回波信号的初略飞行时间到峰值对应时间之间的时间宽度。
[0009]优选地,所述以第一回波为中心创建第二回波的虚拟回波,使所述虚拟回波的峰值对应时间与所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间一致,并基于第一函数确定所述虚拟回波的初略飞行时间Tx,具体为:以所述第一回波为中心在时间轴上创建第二回波的虚拟回波,使所述虚拟回波的峰值对应时间与所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间一致;基于所述第一函数和所述虚拟回波的峰值高度H2,计算所述虚拟回波的上升沿时间宽度W2;结合计算出的所述虚拟回波的上升沿时间宽度W2和所述虚拟回波的峰值对应时间T1,计算出所述虚拟回波的初略飞行时间Tx。
[0010]优选地,在基于第一函数确定所述虚拟回波的初略飞行时间Tx时,所述方法还包括:基于所述第一函数和所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的高度H1,计算所述第一回波的上升沿时间宽度W1;结合计算出的所述第一回波的上升沿时间宽度W1、所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间T1和所述第一回波的初略飞行时间T0,计算挤压误差E1;当计算出所述虚拟回波的初略飞行时间Tx之后,利用所述挤压误差E1对计算出的初略飞行时间Tx进行补偿修正。
[0011]优选地,所述根据所述虚拟回波的初略飞行时间Tx、所述虚拟回波的峰值对应时间T1和所述第二回波的峰值对应时间T2,得到所述第二回波的初略飞行时间T,具体为:根据所述虚拟回波的峰值对应时间T1和所述第二回波的峰值对应时间T2,计算出所述虚拟回波的初略飞行时间Tx和所述第二回波的初略飞行时间T之间的偏差E2;根据所述偏差E2和所述虚拟回波的初略飞行时间Tx,计算得到所述第二回波的初略飞行时间T。
[0012]优选地,所述根据所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0和所述第二回波的初略飞行时间T,计算所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2,并最终
得到所述第二回波的总回波强度S,具体为:根据所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0和所述第二回波的初略飞行时间T,借助三角形面积比例关系计算所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2;基于所述第一回波的斜率离开最小预设范围时的时间T3和所述第二回波的结束飞行时间T4,根据所述第二回波的拟合函数计算所述第二回波中未被叠加隐去部分的回波强度S1;将所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2和未被叠加隐去部分的回波强度S1相加,得到所述第二回波的总回波强度S。
[0013]优选地,所述根据所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0和所述第二回波的初略飞行时间T,借助三角形面积比例关系计算所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2,具体包括:根据所述第二回波的初略飞行时间T和其余回波参数,借助三角形面积比例关系计算出所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0与所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2的比值;基于所述第一回波的初略飞行时间T0和所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间T1,根据所述第一回波上升沿的拟合函数计算所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0;根据计算出的回波强度比值和所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0,计算出所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2;其中,所述其余回波参数包括所述第一回波的初略飞行时间T0、所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间T1、所述第一回波的斜率进入最小预设范围时本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高激光测距精度的方法,其特征在于,当检测到回波信号上升沿的斜率在最小预设范围内持续达预设时间时,进入特异回波计算流程,具体为:以第一回波为中心创建第二回波的虚拟回波,使所述虚拟回波的峰值对应时间与所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间一致,并基于第一函数确定所述虚拟回波的初略飞行时间Tx;根据所述虚拟回波的初略飞行时间Tx、所述虚拟回波的峰值对应时间T1和所述第二回波的峰值对应时间T2,得到所述第二回波的初略飞行时间T;根据所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0和所述第二回波的初略飞行时间T,计算所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2,并最终得到所述第二回波的总回波强度S;其中,所述第一回波为接收到的第一个回波信号,所述第二回波为接收到的最后一个回波信号,所述第一函数为正常回波的上升沿时间宽度与峰值高度之间的函数关系式。2.如权利要求1所述的提高激光测距精度的方法,其特征在于,在所述特异回波计算流程中,通过定标确定所述第一函数,具体为:采集多个正常回波,进而获取多组上升沿时间宽度和对应的峰值高度;其中,所述多个正常回波的峰值位置相同;基于上升沿时间宽度和对应峰值高度的多组数据,定标得到用于表征上升沿时间宽度与峰值高度之间关系的所述第一函数;其中,所述上升沿时间宽度是指从回波信号的初略飞行时间到峰值对应时间之间的时间宽度。3.如权利要求1所述的提高激光测距精度的方法,其特征在于,所述以第一回波为中心创建第二回波的虚拟回波,使所述虚拟回波的峰值对应时间与所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间一致,并基于第一函数确定所述虚拟回波的初略飞行时间Tx,具体为:以所述第一回波为中心在时间轴上创建第二回波的虚拟回波,使所述虚拟回波的峰值对应时间与所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间一致;基于所述第一函数和所述虚拟回波的峰值高度H2,计算所述虚拟回波的上升沿时间宽度W2;结合计算出的所述虚拟回波的上升沿时间宽度W2和所述虚拟回波的峰值对应时间T1,计算出所述虚拟回波的初略飞行时间Tx。4.如权利要求3所述的提高激光测距精度的方法,其特征在于,在基于第一函数确定所述虚拟回波的初略飞行时间Tx时,所述方法还包括:基于所述第一函数和所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的高度H1,计算所述第一回波的上升沿时间宽度W1;结合计算出的所述第一回波的上升沿时间宽度W1、所述第一回波的斜率进入最小预设范围时的时间T1和所述第一回波的初略飞行时间T0,计算挤压误差E1;当计算出所述虚拟回波的初略飞行时间Tx之后,利用所述挤压误差E1对计算出的初略飞行时间Tx进行补偿修正。5.如权利要求1所述的提高激光测距精度的方法,其特征在于,所述根据所述虚拟回波的初略飞行时间Tx、所述虚拟回波的峰值对应时间T1和所述第二回波的峰值对应时间T2,
得到所述第二回波的初略飞行时间T,具体为:根据所述虚拟回波的峰值对应时间T1和所述第二回波的峰值对应时间T2,计算出所述虚拟回波的初略飞行时间Tx和所述第二回波的初略飞行时间T之间的偏差E2;根据所述偏差E2和所述虚拟回波的初略飞行时间Tx,计算得到所述第二回波的初略飞行时间T。6.如权利要求1所述的提高激光测距精度的方法,其特征在于,所述根据所述第一回波在斜率进入最小预设范围之前的回波强度S0和所述第二回波的初略飞行时间T,计算所述第二回波中被叠加隐去部分的回波强度S2,...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾炼李亚锋石城徐泽峰凌创伟陈彬李明肖大敏庾敏强
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:

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