一种激光雷达信号校正方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种激光雷达信号校正方法及装置，根据激光雷达的发射视场和接收视场的交叠程度将接收区域划分为盲区

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达信号校正方法及装置


[0001]本申请涉及激光雷达
，尤其涉及一种激光雷达信号校正方法及装置
。

技术介绍

[0002]在测量目标的距离时，激光雷达的脉冲激光器发射激光，激光照射到目标上经目标反射后形成回波信号，激光雷达的探测器接收到回波信号，根据接收到的回波信号，计算出目标的距离
。
[0003]在只考虑面目标的情况下，根据辐射传输定律，激光雷达接收到的回波信号的回波强度与目标距离满足平方反比定律，随着距离的增加回波强度单调下降
。
但是对于同轴激光雷达来说，发射透镜和接收透镜的中心重叠，发射透镜的光机结构对接收视场存在视场遮挡，并且激光光斑的能量并非均匀分布，导致实际应用中，回波信号的回波强度呈现先增大后减小的现象，并不符合根据辐射传输定律计算出来的传统的激光雷达方程
。
进而导致根据传统的激光雷达方程测量得到的目标距离不准确
。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种激光雷达信号校正方法及装置，以解决采用传统的激光雷达方程测量得到的目标距离不准确的问题
。
[0005]一方面，本申请提供一种激光雷达信号校正方法，包括：
[0006]获取激光雷达参数，所述激光雷达参数包括发射透镜半径
、
接收透镜半径
、
发射透镜外圈机构宽度
、
激光发散角和接收视场角
。
[0007]根据激光雷达的发射视场和接收视场将接收区域划分为盲区r/>、
过渡区和明区
。
[0008]根据所述激光雷达参数和所述盲区
、
所述过渡区
、
所述明区计算所述接收区域内的激光雷达的有效接收范围
。
[0009]根据所述有效接收范围，计算所述接收区域内的激光光斑能量的累积分布函数
。
[0010]根据所述累积分布函数计算校正系数
。
[0011]根据所述校正系数对激光雷达方程进行校正，获取校正信号
。
[0012]基于不同的接收区域，根据激光光斑能量分布获取校正系数，根据校正系数校正激光雷达方程，得到校正后的回波信号，校正后的信号强度随距离分布符合实际测量规律，使测量结果更加准确
。
可以基于校正后的激光雷达方程建立模型，根据不同的测量环境，调整激光雷达的参数，减少环境对测量结果的影响
。
[0013]可选的，所述盲区为所述发射视场与所述接收视场不交叠的区域，所述过渡区为所述发射视场与所述接收视场部分交叠的区域，所述明区为所述发射视场与所述接收视场完全交叠的区域
。
[0014]可选的，根据激光雷达的发射视场和接收视场将接收区域划分为盲区
、
过渡区和明区的步骤，包括：
[0015]根据所述激光雷达参数计算盲区边界距离和过渡区边界距离
。
所述盲区的边界距
离为所述盲区与所述过渡区的交界面与激光雷达之间的距离，所述过渡区的边界距离为所述过渡区与所述明区的交界面与激光雷达之间的距离
。
[0016]按照所述盲区边界距离和所述过渡区边界距离将接收区域划分为所述盲区
、
所述过渡区和所述明区
。
[0017]根据激光雷达的发射视场和接收视场的交叠程度，划分接收区域，便于根据不同接收区域计算校正系数
。
[0018]可选的，按照下式根据所述激光雷达参数计算盲区边界距离和过渡区边界距离：
[0019][0020][0021]其中，
h1为所述盲区边界距离，
h2为所述过渡区边界距离，
L
为所述发射透镜外圈机构宽度，
t
为所述激光发散角，
k
为所述接收视场角，
d
为所述发射透镜半径
。
[0022]通过边界距离表示各个接收区域的范围
。
[0023]可选的，根据激光雷达参数和所述盲区
、
所述过渡区
、
所述明区计算所述接收区域内的激光雷达的有效接收范围，包括：
[0024]获取
h
距离处的所述接收视场的内侧边界与光轴的距离
x1和所述发射视场的半径
x2。
[0025]若待测目标在所述盲区，则所述有效接收范围为0；
[0026]若待测目标在所述过渡区，则所述有效接收范围为，外圆半径为
x2、
内圆半径为
x1的圆环形区域；
[0027]若待测目标在所述明区，则所述有效接收范围为，半径为
x2的圆形区域
。
[0028]可选的，获取
h
距离处的所述接收视场的内侧边界与光轴的距离
x1和所述发射视场的半径
x2，包括：
[0029]按照下式计算
x1和
x2：
[0030][0031]x2＝
d+h
×
tan t
；
[0032]其中，
h
为待测目标距离，
L
为所述发射透镜外圈机构宽度，
t
为所述激光发散角，
k
所述接收视场角
,d
为所述发射透镜半径
。
[0033]可选的，计算所述接收区域内的激光光斑能量的累积分布函数，包括：
[0034]获取激光光斑能量的概率密度函数
。
[0035]对所述概率密度函数积分运算，获取激光光斑能量的累积分布函数
CDF(h,r)。
[0036]其中，
r
为
h
距离的激光光斑横截面内某光斑点与光轴的距离
。
[0037]可选的，根据所述累积分布函数计算校正系数，包括：
[0038]根据所述过渡区和所述明区计算校正系数
E
，公式为：
[0039][0040]可选的，根据所述校正系数对激光雷达方程进行校正，获取校正信号，包括：
[0041]获取激光雷达方程，公式为：
[0042][0043]其中，
P
r
为激光雷达接收的激光功率，
P
t
为激光雷达发射的激光功率，
η
o
为激光雷达光学系统效率，
ρ
为待测目标的表面反射率，
T
a
为单程大气透过率，
A
r
为激光雷达的有效接收面积
。
[0044]按照下式对激光雷达方程进行校正，得到所述校正信号：
[0045][0046]其中，
P
rm
为所述校正信号的激光功率
。
[0047]另一方面，本申请提供一种激光雷达信号校正装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光雷达信号校正方法，其特征在于，包括：获取激光雷达参数，所述激光雷达参数包括发射透镜半径
、
接收透镜半径
、
发射透镜外圈机构宽度
、
激光发散角和接收视场角；根据激光雷达的发射视场和接收视场将接收区域划分为盲区
、
过渡区和明区；根据所述激光雷达参数和所述盲区
、
所述过渡区
、
所述明区计算所述接收区域内的激光雷达的有效接收范围；根据所述有效接收范围，计算所述接收区域内的激光光斑能量的累积分布函数；根据所述累积分布函数计算校正系数；根据所述校正系数对激光雷达方程进行校正，获取校正信号
。2.
根据权利要求1所述的激光雷达信号校正方法，其特征在于，包括：所述盲区为所述发射视场与所述接收视场不交叠的区域；所述过渡区为所述发射视场与所述接收视场部分交叠的区域；所述明区为所述发射视场与所述接收视场完全交叠的区域
。3.
根据权利要求1所述的激光雷达信号校正方法，其特征在于，根据激光雷达的发射视场和接收视场将接收区域划分为盲区
、
过渡区和明区的步骤，包括：根据所述激光雷达参数计算盲区边界距离和过渡区边界距离；所述盲区的边界距离为所述盲区与所述过渡区的交界面与激光雷达之间的距离；所述过渡区的边界距离为所述过渡区与所述明区的交界面与激光雷达之间的距离；按照所述盲区边界距离和所述过渡区边界距离将接收区域划分为所述盲区
、
所述过渡区和所述明区
。4.
根据权利要求3所述的激光雷达信号校正方法，其特征在于，按照下式根据所述激光雷达参数计算盲区边界距离和过渡区边界距离：雷达参数计算盲区边界距离和过渡区边界距离：其中，
h1为所述盲区边界距离，
h2为所述过渡区边界距离，
L
为所述发射透镜外圈机构宽度，
t
为所述激光发散角，
k
所述接收视场角，
d
为所述发射透镜半径
。5.
根据权利要求1所述的激光雷达信号校正方法，其特征在于，根据激光雷达参数和所述盲区
、
所述过渡区
、
所述明区计算所述接收区域内的激光雷达的有效接收范围，包括：获取
h
距离处的所述接收视场的内侧边界与光轴的距离
x1和所述发射视场的半径
x2；若待测目标在所述盲区，则所述有效接收范围为0；若待测目标在所述过渡区，则所述有效接收范围为，外圆半径为
x2、
内圆半径为
x1的圆环形区域；若待测目标在所述明区，则所述有效接收范围为，半径为
x2的圆形区域
。6.
根据权利要求5所述的激光雷达信号校正方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬，阙开良，王志峰，
申请(专利权)人：保定市天河电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：