基于脉位调制技术的激光雷达测距方法及其测距系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于脉位调制技术的激光雷达测距方法及其测距系统，涉及激光雷达测距技术领域。本发明专利技术基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列，并基于该发射序列产生激光脉冲并发往待测距目标，同时每经过周期T产生一个同步信号，然后测量反射回来的回波激光脉冲到达信号采集装置与同步信号的时间间隔，将回波脉冲按照到达先后次序及时间间隔排成接收信号序列；最后按照发射序列解码接收信号序列以获取待测目标距离。本发明专利技术相比于现有技术可以在保持高激光发射频率的情况下成倍提高探测距离，具备测量范围高、实时性高等特点。等特点。等特点。

【技术实现步骤摘要】
基于脉位调制技术的激光雷达测距方法及其测距系统


[0001]本专利技术涉及激光雷达测距
，具体涉及一种基于脉位调制技术的激光雷达测距方法及其测距系统。

技术介绍

[0002]激光雷达具有测距精度高、分辨率高、抗干扰性强等优点，近年来广泛应用于地形测绘、精确制导、自动驾驶等领域。激光雷达测距通常使用测量脉冲飞行时间的方法：按一定时间周期向目标发射激光脉冲并测量目标反射信号的到达时间，计算目标距离。然而当脉冲发射的时间间隔小于光脉冲往返目标的飞行时间时，就会出现距离模糊的问题。
[0003]目前，为了提高不模糊距离通常会采用两种方法，一种是降低发射激光脉冲的重复频率，提高脉冲发射间隔时长，但这样会提高单脉冲能量，而单脉冲能量的提升易受器件损伤阈值的限制，测量范围局限性大，会导致激光雷达的低测量范围；另一种是分别使用两种或更多种重复频率的激光脉冲测距，用不同重复频率下测量的距离计算目标的真实距离，但这样测距时需要多次测量目标距离，而这会降低系统的实时性。
[0004]由此可见，现有的激光雷达测距技术存在测量范围低且实时性差的问题。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于脉位调制技术的激光雷达测距方法及其测距系统，解决了现有的激光雷达测距技术存在测量范围低且实时性差的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]第一方面，本专利技术首先提出了一种基于脉位调制技术的激光雷达测距方法，所述方法包括：
[0010]基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列；
[0011]基于所述发射序列产生激光脉冲，同时每经过周期T产生一个同步信号；
[0012]将所述激光脉冲发往待测距目标，并接收反射回来的回波激光脉冲；
[0013]测量所述回波激光脉冲到达信号采集装置的时间与所述同步信号到达信号采集装置的时间之间的时间间隔，并将所述回波激光脉冲按照到达信号采集装置的先后次序以及所述时间间隔排成接收信号序列；
[0014]按照所述发射序列解码所述接收信号序列以获取待测目标距离。
[0015]优选的，所述基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列包括：
[0016]按照多脉冲位置调制方式将两组周期不同的序列映射成发射序列；其中，映射计算公式为：
[0017]S(n)＝A(n)+B(n+Δt)
[0018]其中，A(n)和B(n)分别为两个周期不同的序列；S(n)表示发射序列；Δt表示序列B
(n)相对A(n)的位置移动量。
[0019]优选的，所述测量所述回波激光脉冲到达信号采集装置的时间包括：
[0020]采用过阈值检测技术鉴别出回波激光脉冲中的有效信号，并将有效信号转化为电信号后输入信号采集装置中，信号采集装置记录电信号输入信号采集装置的时间。
[0021]优选的，所述按照所述发射序列解码所述接收信号序列以获取待测目标距离包括：
[0022][0023][0024]其中，C(n)表示X(n)与S(n)进行互相关运算后得到的信号序列；X(n)表示接收信号序列；S(n)表示发射序列；表示互相关运算；R表示待测目标距离；tp表示使得C(tp)为C(n)中的最大值时的最大值位置；c表示光速。
[0025]第二方面，本专利技术还提出了一种基于脉位调制技术的激光雷达测距系统，所述系统包括：
[0026]序列产生模块、设备同步模块、脉冲激光器、发射光学模块、接收光学模块、光电探测器、信号采集存储模块、数据处理模块；其中，
[0027]所述序列产生模块，用于产生两组周期不同的序列，并基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列；
[0028]所述设备同步模块，用于基于所述发射序列产生外触发电平至所述脉冲激光器，并控制所述脉冲激光器输出对应的激光脉冲；同时每经过周期T产生同步信号输入到信号采集存储模块；
[0029]所述脉冲激光器，用于将所述激光脉冲发送至所述发射光学模块；
[0030]所述发射光学模块，用于将所述激光脉冲准直和扩束后发往待测距目标；
[0031]所述接收光学模块，用于接收从所述待测距目标处反射的回波激光脉冲并输入光电探测器；
[0032]所述光电探测器，用于鉴别所述回波激光脉冲中的有效信号，并将所述有效信号转化为电信号后输入信号采集存储模块；
[0033]所述信号采集存储模块，用于测量回波激光脉冲到达所述信号采集存储模块的时间与所述同步信号到达所述信号采集存储模块的时间的时间间隔，并将所述回波激光脉冲按照到达先后次序及所述时间间隔排成接收信号序列；
[0034]所述数据处理模块，用于按照所述发射序列解码所述接收信号序列得到目标距离。
[0035]优选的，所述序列产生模块基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列包括：
[0036]按照多脉冲位置调制方式将两组周期不同的序列映射成发射序列；其中，映射计算公式为：
[0037]S(n)＝A(n)+B(n+Δt)
[0038]其中，A(n)和B(n)分别为两个周期不同的序列；S(n)表示发射序列；Δt表示序列B(n)相对A(n)的位置移动量。
[0039]优选的，所述信号采集存储模块测量回波激光脉冲到达所述信号采集存储模块的
时间包括：
[0040]采用过阈值检测技术鉴别出回波激光脉冲中的有效信号，并将有效信号转化为电信号后输入信号采集装置中，所述信号采集装置记录电信号输入信号采集装置的时间。
[0041]优选的，所述数据处理模块按照所述发射序列解码所述接收信号序列得到目标距离包括：
[0042][0043]R＝tp
×
c/2
[0044]其中，C(n)表示X(n)与S(n)进行互相关运算后得到的信号序列；X(n)表示接收信号序列；S(n)表示发射序列；表示互相关运算；R表示待测目标距离；tp表示使得C(tp)为C(n)中的最大值时的最大值位置；c表示光速。
[0045]优选的，所述发射光学模块包括脉冲激光器和发射镜头组；其中，所述发射镜头组用于将所述脉冲激光器产生的激光脉冲光扩束准直后发往探测区域的待测距目标。
[0046]优选的，所述光电探测器包括信号鉴别器和接收镜头组；其中，所述信号鉴别器用于鉴别回波激光脉冲中的有效信号，并将有效信号转换为电脉冲信号。
[0047](三)有益效果
[0048]本专利技术提供了一种基于脉位调制技术的激光雷达测距方法及其测距系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：
[0049]1、本专利技术基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列，并基于该发射序列产生激光脉冲并发往待测距目标，同时每经过周期T产生一个同步信号，然后测量反射回来的回波激光脉冲到达信号采集装置与同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脉位调制技术的激光雷达测距方法，其特征在于，所述方法包括：基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列；基于所述发射序列产生激光脉冲，同时每经过周期T产生一个同步信号；将所述激光脉冲发往待测距目标，并接收反射回来的回波激光脉冲；测量所述回波激光脉冲到达信号采集装置的时间与所述同步信号到达信号采集装置的时间之间的时间间隔，并将所述回波激光脉冲按照到达信号采集装置的先后次序以及所述时间间隔排成接收信号序列；按照所述发射序列解码所述接收信号序列以获取待测目标距离。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列包括：按照多脉冲位置调制方式将两组周期不同的序列映射成发射序列；其中，映射计算公式为：S(n)＝A(n)+B(n+Δt)其中，A(n)和B(n)分别为两个周期不同的序列；S(n)表示发射序列；Δt表示序列B(n)相对A(n)的位置移动量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量所述回波激光脉冲到达信号采集装置的时间包括：采用过阈值检测技术鉴别出回波激光脉冲中的有效信号，并将有效信号转化为电信号后输入信号采集装置中，信号采集装置记录电信号输入信号采集装置的时间。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述发射序列解码所述接收信号序列以获取待测目标距离包括：R＝tp
×
c/2其中，C(n)表示X(n)与S(n)进行互相关运算后得到的信号序列；X(n)表示接收信号序列；S(n)表示发射序列；表示互相关运算；R表示待测目标距离；tp表示使得C(tp)为C(n)中的最大值时的最大值位置；c表示光速。5.一种基于脉位调制技术的激光雷达测距系统，其特征在于，所述系统包括：序列产生模块、设备同步模块、脉冲激光器、发射光学模块、接收光学模块、光电探测器、信号采集存储模块、数据处理模块；其中，所述序列产生模块，用于产生两组周期不同的序列，并基于脉位调制技术将两组周期不同的序列调制成发射序列；所述设备同步模块，用于基于所述发射序列产生外触发电平至所述脉冲激光器，并控制所述脉冲激光器输出对应的激光脉冲；同时每经过周期T产生同步信号输入到信号采集存储模块；所述脉冲激光器，用于将所述激光脉冲发送至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周安然，郭静菁，于溢琛，葛鹏，张勇波，李江源，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：