【技术实现步骤摘要】
一种单线MEMS激光雷达的测距方法及系统
[0001]本专利技术涉及测量仪器
，具体涉及一种单线MEMS激光雷达的测距方法及系统。
技术介绍
[0002]MEMS(微机电系统)激光雷达相比于传统的机械式激光雷达有体积小，结构简单，易量产，成本低，可靠性高等优势，是激光雷达发展的一个重要趋势。
[0003]单线MEMS激光雷达为基于MEMS微振镜的2
‑
D激光雷达，由于MEMS微振镜处于高速谐振状态，其振动频率可高达数千赫兹，因此其限制MEMS激光雷达的测距方式为单次回波测量方式。
[0004]基于单次回波测量方式的MEMS激光雷达在发射光斑截断，多机干扰，雨雾天气等可能产生干扰回波或多回波的条件下存在误检测的情况。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是针对现有单线MEMS激光雷达因干扰回波及多回波条件下的测量问题，提供一种单线MEMS激光雷达的测距方法及系统。
[0006]本专利技术的技术解决方案是提供一种单线MEMS激光雷达的测距方法，其特殊之处在于，
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、控制微振镜按设定振幅A/2与设定频率F做简谐振动；其中A为激光雷达整体扫描角；步骤2、根据激光雷达量程与微振镜参数，计算激光雷达扫描一帧所有N个预设扫描角度所需的扫描周期数N
T
以及N
T
个扫描周期组成的预设扫描角度序列表，并存储；其中扫描周期数N
T
≥1，N
T
个扫描周期时间为激光雷达扫描一帧的时间，记为帧周期；步骤3、捕获微振镜在振动过程中产生的角度反馈电信号，结合预设扫描角度序列表，在微振镜运动到第X个帧周期中的预设扫描角度序列表中第Y个预设扫描角度时输出X_Y电脉冲信号，驱动光源产生脉冲光束，脉冲光束准直后经过微振镜发射向被测区域的预设扫描角度Y方向；步骤4、接收并存储该预设扫描角度Y的前i个飞行时间数据；其中i为大于等于1的整数；步骤5、重复步骤3，4，直至存储完M个帧周期，每个帧周期N个预设扫描角度的飞行时间数据；其中X≤M，Y≤N；步骤6、依次读取存储的预设扫描角度Y在M个帧周期内的所有飞行时间数据；将该预设扫描角度的i*M个飞行时间数据进行滤波后作为该预设扫描角度的最终测量飞行时间；步骤7、重复步骤6，直至完成激光雷达扫描一帧所有N个预设扫描角度的飞行时间数据处理；步骤8：将上述步骤输出的一帧扫描预设角度的最终飞行时间转换为距离信息传输至上位机设备，上传帧率为2.根据权利要求1所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于，步骤6的滤波处理过程具体为：将该预设扫描角度的i*M个飞行时间数据进行均值滤波或中位值滤波后作为该预设扫描角度的最终测量飞行时间；或，将该预设扫描角度的i*M飞行时间数据根据上下极值与固定时间间隔分割为若干个区间，进而形成该预设扫描角度飞行时间的直方图，并将该直方图的峰值时间位置作为该预设扫描角度的最终测量飞行时间。3.根据权利要求2所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于，步骤2中预设扫描角度序列表需满足：微振镜振动过程中，先后经过预设扫描角度序列表表中任意两个相邻预设扫描角度A
i
，A
i+1
的时间间隔T
i
大于最大回波飞行时间T
max
；其中，D为激光雷达量程，c为光速。4.根据权利要求3所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于：所述N个预设扫描角度为等角度间隔均匀分布或非等角度间隔离散分布。5.根据权利要求4所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于，步骤2具体为：步骤2.1、计算N个预设扫描角度中前相邻两个角度A
i
，A
i+1
在第一个扫描周期的时间间隔T
i
；N个预设扫描角度预先按照，振镜一个扫描周期内，先后扫描到的角度进行排序；
步骤2.2、比较T
i
与T
max
，其中若T
i
＞T
max
，则将A
i
，A
i+1
按先后顺序进行排序，放入第一个扫描周期的预设扫描角度序列表；否则，进入步骤2.3；步骤2.3、保留A
i
继续作为第一个扫描周期的预设扫描角度序列表的计算，将A
i+1
从N个预设扫描角度中剔除，保留至第二个扫描周期的预设扫描角度序列表的计算；步骤2.4、计算保留至第一个扫描周期的预设扫描角度序列表A
i
,A
i+2
,A
i+3
…
计算的预设扫描角度中前相邻两个角度在第一个扫描周期的时间间隔T
i
；重复步骤2.2至2.3的操作，直至完成第一个扫描周期的预设扫描角度序列表；步骤2.5、计算保留至第二个扫描周期的预设扫描角度序列表计算的预设扫描角度中前相邻两个角度在第二个扫描周期的时间间隔T
i
；重复步骤2.2至2.4操作，直至完成第二个扫描周期的预设扫描角度序列表；保留至第二个扫描周期的预设扫描角度序列表计算的预设扫描角度也是按照，振镜一个扫描周期内，先后扫描到的角度进行排序；步骤2.6、依次计算保留至第三、四
…
个扫描周期扫描预设扫描角度序列表计算的预设扫描角度中前相邻两个角度在相应扫描周期的时间间隔T
i
；重复步骤2.2至2.4操作，完成相应扫描周期的预设扫描角度序列表，直至覆盖完成所有扫描预设角度。6.根据权利要求5所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于：步骤1中利用控制电路产生周期性驱动电信号至微振镜驱动电路，控制微振镜按设定振幅A/2与设定频率F简谐振动。7.根据权利要求5所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于：步骤3中，逻辑处理电路捕获微振镜在振动过程中产生的角度反馈电信号；光源驱动电路捕获所述X_Y电脉冲信号驱动光源产生脉冲激光束，脉冲激光束通过收发光路形成准直光束并经过微振镜发射向被测区域的预设角度Y方向。8.根据权利要求7所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于：步骤4中利用控制电路接收该预设扫描角度Y的前i个飞行时间数据，并存储于存储电路地址为X*Y的存储单元；通过下述过程获取预设扫描角度Y的前i个飞行时间数据：被测区域的预设角度Y方向返回的若干个光脉冲回波信号通过微振镜与收发光路或单独通过收发光路汇聚至光接收元件，光接收元件产生光感电流，飞行时间读出电路将所述光感电流放大并转换为该预设角度Y的若干个飞行时间数据。9.根据权利要求8所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于：步骤6利用控制电路依次读取存储的预设扫描角度Y在M个帧周期内的所有的飞行时间数据。10.一种单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、控制微振镜按设定振幅A/2与设定频率F做简谐振动；其中A为激光雷达整体扫描角；步骤2、根据激光雷达量程与微振镜参数，计算激光雷达扫描一帧所有N个预设扫描角度所需的扫描周期数N
T
以及N
T
个扫描周期组成的预设扫描角度序列表，并存储；其中扫描周期数N
T
≥1，N
T
个扫描周期时间为激光雷达扫描一帧的时间，记为帧周期；步骤3、捕获微振镜在振动过程中产生的角度反馈电信号，结合预设扫描角度序列表，在微振镜运动到第X个帧周期中的预设扫描角度序列表中第Y个预设扫描角度时输出X_Y电
脉冲信号，驱动光源产生脉冲光束，脉冲光束准直后经过微振镜发射向被测区域的预设扫描角度Y方向；步骤4、接收并存储该预设扫描角度Y的前i个飞行时间数据；其中i为大于等于1的整数；步骤5、重复步骤3，4，直至存储完M1个帧周期，每个帧周期N1个预设感兴趣扫描角度的飞行时间数据；或，重复步骤3，4，直至存储完M2个帧周期，每个帧周期N2个预设非感兴趣扫描角度的飞行时间数据；其中，N1+N2＝N，N为预设扫描角度个数，且M1<M2；步骤6、依次读取存储的预设感兴趣扫描角度Y1在i*M1个帧周期内的所有飞行时间数据；将该感兴趣预设扫描角度的i*M1个飞行时间数据进行滤波后作为该预设扫描角度的最终测量飞行时间；或，依次读取存储的预设非感兴趣扫描角度Y2在i*M2个帧周期内的所有飞行时间数据；将该非感兴趣预设扫描角度的i*M2个飞行时间数据进行滤波后作为该预设扫描角度的最终测量飞行时间；步骤7、重复步骤6，直至所有N1个预设感兴趣扫描角度或所有N2个预设非感兴趣扫描角度的飞行时间数据处理完成；步骤8：将上述步骤输出的一帧预设感兴趣或非感兴趣扫描预设角度的最终飞行时间转换为距离信息传输至上位机设备，预设感兴趣扫描角度的上传帧率为预设非感兴趣扫描角度的上传帧率为11.根据权利要求10所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于，步骤6的滤波处理过程具体为：将该预设扫描角度的i*M1个或i*M2个飞行时间数据进行均值滤波或中位值滤波后作为该预设扫描角度的最终测量飞行时间；或，将该预设扫描角度的i*M1个或i*M2个飞行时间数据根据上下极值与固定时间间隔分割为若干个区间，进而形成该预设扫描角度飞行时间的直方图，并将该直方图的峰值时间位置作为该预设扫描角度的最终测量飞行时间。12.根据权利要求11所述的单线MEMS激光雷达的测距方法，其特征在于，步骤2中预设扫描角度序列表需满足：微振镜振动过程中，先后经过预设扫描角度序列表表中任意两个相邻预设扫描角度A
i
，A
i+1
的时间间...
【专利技术属性】
技术研发人员：何耀军，夏长锋，
申请(专利权)人：西安知微传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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