一种激光雷达探测系统及探测方法技术方案

一种激光雷达探测系统，其特征在于，包含驱动信号发生部，所述驱动信号发生部通过激光调制驱动电路作用于激光源，所述激光源接收所述驱动信号驱动发射出脉冲型探测激光序列；阵列型返回光接收模块，接收经由视场内被探测物反射的返回光信号，并产生返回信号；计数序列拼接模块，根据所述返回信号，得到复制拼接信号，处理模块，所述处理模块依据所述驱动信号发生部产生的驱动信号产生调制信号，并与所述复制拼接信号按照预设规则运算获得距离相关的信号，所述处理模块依照所述距离相关的信号输出最终被探测物的距离信息，通过如此设计，可以利用更小的激光发射能量，实现较小的测距偏差。偏差。偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达探测系统及探测方法


[0001]本申请涉及探测
，特别涉及一种激光雷达探测系统以及探测方法。

技术介绍

[0002]距离探测尤其利用激光源实现的主动型探测系统，其原理为通过光源主动发射探测的发射光，例如近红外类型的探测光，其波长可以选择为800
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1200nm范围内，此处并不限定于此，采用近红外类型的探测波也能够保证在视场内存在以人为对象时的安全性，因此近红外类型的主动探测系统越来越普遍地应用于各种场景中，例如后续的自动驾驶、智能门锁、安防摄像、手机三维摄像等等。
[0003]飞行时间(“TOF”)光检测和测距(“LIDAR”)是一种用于远程距离测量的技术。TOF LIDAR传感器通过测量激光脉冲在仪器和物体之间传播所需的时间来确定包括传感器和物体的仪器之间的距离。
[0004]目前应用较广泛的探测方法包含间接飞行时间(ITOF)测量方案和直接飞行时间(DTOF)测量方案。大部分的间接飞行时间测量方案都是采用了测相位偏移的方法，即发射波与接收波之间的相位差，发射和接收波的横坐标是时间t，纵坐标是光强，根据二者的相位差便可获得飞行时间t，从而根据d＝ct/2计算获得探测物体的距离。直接飞行时间测量方案一般通过皮秒级分辨率的测量系统(多采用SPAD+TDC)，直接获得发射与对应的接收端触发的时间差，即为飞行时间t，从而计算探测物体的距离。当然还有一种类型称为相干探测，相干的激光信号和本机激光振荡信号在满足波前匹配的条件(即在整个激光探测器的光敏表面上保持相同的相位关系)下，一起入射到探测器光敏表面上，产生拍频或相干叠加，探测器输出电信号大小正比于待测激光信号波和本机激光振荡波之和的平方，当然上述的探测方式有其自身优势，但是对于像素级、快速处理和发射能量的高效利用方面还是具有很大的不足。
[0005]近年来一些直接飞行时间探测(非相干)的激光雷达原理也被开发出来，逐渐变成了一种为更多人所了解的探测技术，专利申请号CN202010604232.3名称为一种新型激光测距方法及激光雷达系统，提出了一种新类型的探测机理，在光路上不采用相干光原理，而在电信号阶段进行相关运算，进一步通过电信号的相关运算获得最终的被探测物的距离或者其他信息，然而实际上这种方法还存在如下的局限性特点(1)由非相干啁啾信号调幅连续波激光三维成像原理可知，差频信号由延迟的啁啾信号与本振信号相乘产生。从能量利用角度看，由于需要对探测器的增益进行高速调制，因此造成现有技术的探测效率较低，测距范围较小；(2)现有技术采用了宽带放大器、混频器和A/D等器件，这些器件的动态范围限制了接收激光信号的动态范围，从而限制了现有技术的动态接收范围；(3)利用现有技术实现的激光三维成像系统性能受啁啾信号调频线性度和调频平坦度影响较大。
[0006]专利申请号202111112299.6名称为一种激光雷达探测系统，相对于上述现有技术，增加了计数序列生成模块，它将光子计数序列或累加光子计数序列分别转换为自适应光子计数序列或自适应累加光子计数序列，并在数字乘法器和预设规则运算模块处理后生
成累加计数序列，同样的，通过分析累加计数序列的频谱特性能够解算目标信息。
[0007]现有通过对累加计数序列的频谱进行分析得到目标距离，而累加计数序列的元素数等于激光脉冲序列中所包含的脉冲个数M。M越大，频谱信噪比越高、谱线间隔也就越小，从而能够实现更小的测距偏差。
[0008]因此，上述现有技术中，激光发射能量和测距偏差间存在矛盾。
[0009]因此为了克服前述的技术问题，亟需开发一种更高效的探测方法和探测系统，能够利用更小的激光发射能量，实现较小的测距偏差。

技术实现思路

[0010]本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种获取距离的激光雷达探测系统及方法，以利用更小的激光发射能量，实现较小的测距偏差。
[0011]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0012]第一方面，本申请实施例提供了一种激光雷达探测系统，其特征在于，包含驱动信号发生部，所述驱动信号发生部通过激光调制驱动电路作用于激光源，所述激光源接收所述驱动信号驱动发射出脉冲型探测激光序列；阵列型返回光接收模块，接收经由视场内被探测物反射的返回光信号，并产生返回信号；计数序列拼接模块，根据所述返回信号，得到复制拼接信号，处理模块，所述处理模块依据所述驱动信号发生部产生的驱动信号产生调制信号，并与所述复制拼接信号按照预设规则运算获得距离相关的信号，所述处理模块依照所述距离相关的信号输出最终被探测物的距离信息。
[0013]可选的，所述激光光源在小于一个探测周期内发射探测激光序列，得到返回信号，所述计数序列拼接模块复制在所述小于一个探测周期内发射的探测激光序列的返回信号，将返回信号进行拼接，得到所述复制拼接信号。
[0014]可选的，所述激光光源在一个探测周期内发射探测激光序列，得到返回信号，所述计数序列拼接模块复制在所述一个探测周期内发射的探测激光序列的返回信号的部分元素，并将其与所述返回信号进行运算，得到所述复制拼接信号。
[0015]可选的，基于最近一次的复制拼接信号，所述计数序列拼接模块复制所述最近一次的复制拼接信号的部分元素，并将其与所述最近一次的复制拼接信号运算，得到所述复制拼接信号。
[0016]可选的，激光雷达探测系统还包括计数序列生成模块，所述计数序列生成模块依据所述返回信号生成自适应计数序列。
[0017]第二方面，本专利技术提出一种使用第一方面的激光雷达探测系统，包含驱动信号发生部，所述驱动信号发生部通过激光调制驱动电路作用于激光源，所述激光源接收所述驱动信号驱动发射出脉冲型探测激光序列；阵列型返回光接收模块，接收经由视场内被探测物反射的返回光信号，并产生返回信号；计数序列拼接模块，根据所述返回信号，得到复制拼接信号，处理模块，所述处理模块依据所述驱动信号发生部产生的驱动信号产生调制信号，并与所述复制拼接信号按照预设规则运算获得距离相关的信号，所述处理模块依照所述距离相关的信号输出最终被探测物的距离信息。
[0018]可选的，所述激光光源在小于一个探测周期内发射探测激光序列，得到返回信号，所述计数序列拼接模块复制在所述小于一个探测周期内发射的探测激光序列的返回信号，
将返回信号进行拼接，得到所述复制拼接信号。
[0019]可选的，所述激光光源在一个探测周期内发射探测激光序列，得到返回信号，所述计数序列拼接模块复制在所述一个探测周期内发射的探测激光序列的返回信号中的部分元素，并将其与所述返回信号进行运算，得到所述复制拼接信号。
[0020]可选的，基于最近一次的复制拼接信号，所述计数序列拼接模块复制所述最近一次的复制拼接信号的部分元素，并将其与所述最近一次的复制拼接信号运算，得到所述复制拼接信号。
[0021]可选的，还包括计数序列生成模块，所述计数序列生成模块依据所述返回信号生成自适应计数序列。
[0022]本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达探测系统，其特征在于，包含驱动信号发生部，所述驱动信号发生部通过激光调制驱动电路作用于激光源，所述激光源接收所述驱动信号驱动发射出脉冲型探测激光序列；阵列型返回光接收模块，接收经由视场内被探测物反射的返回光信号，并产生返回信号；计数序列拼接模块，根据所述返回信号，得到复制拼接信号，处理模块，所述处理模块依据所述驱动信号发生部产生的驱动信号产生调制信号，并与所述复制拼接信号按照预设规则运算获得距离相关的信号，所述处理模块依照所述距离相关的信号输出最终被探测物的距离信息。2.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统，其特征在于，所述激光光源在小于一个探测周期内发射探测激光序列，得到返回信号，所述计数序列拼接模块复制在所述小于一个探测周期内发射的探测激光序列的返回信号，将返回信号进行拼接，得到所述复制拼接信号。3.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统，其特征在于，所述激光光源在一个探测周期内发射探测激光序列，得到返回信号，所述计数序列拼接模块复制在所述一个探测周期内发射的探测激光序列的返回信号的部分元素，并将其与所述返回信号进行运算，得到所述复制拼接信号。4.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统，其特征在于，基于最近一次的复制拼接信号，所述计数序列拼接模块复制所述最近一次的复制拼接信号的部分元素，并将其与所述最近一次的复制拼接信号运算，得到所述复制拼接信号。5.根据权利要求1所述的激光雷达探测系统，其特征在于，激光雷达探测系统还包括计数序列生成模块，所述计数序列生成模块依据所述返回信号生成自适应计数序列。6.一种使用权利要求1的激光雷达...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，宋一铄，
申请(专利权)人：刘琪，
类型：发明
国别省市：