【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于tof型激光雷达测距，具体涉及一种脉冲式itof激光雷达的距离选通探测装置及方法。
技术介绍
1、间接飞行时间法(indirect time-of-flight,itof)通过测量发射光和反射光的相对相位差来求解探测目标物的距离信息，由于其基本原理简单、结构简单稳定、测量精度高等优势，已在激光雷达测距技术中占据重要地位，逐渐被应用于三维重建、工业检测、姿态识别、无人驾驶及机器视觉等新兴领域。
2、脉冲式itof激光雷达的传感器基本像素单元简化结构与典型探测时序如图1所示。具体的，发射脉宽为tp的激光信号，控制传感器像素的g1门控与发射信号同步，g2门控延时tp后开启，g3为复位门控。发射信号经过td飞行时间后被传感器像素的光电二极管pd所接收，先后分别在浮动扩散区fd1和fd2形成累积电荷，通过测量输出电压可以计算得出激光信号的飞行时间td。
3、从上述探测时序可知，脉冲式itof激光雷达的测距作用范围由激光脉宽决定，更远的探测距离需要更宽的激光脉宽。然而在实际应用中，长脉宽要求的功率更高，会导致激光器发热严重，影响系统可靠性，另外，门控脉宽增加也会导致环境光的影响加剧，使得激光雷达系统的测距精度下降。
4、提高脉冲式itof激光雷达系统的有效作用距离可以拓展应用场景，有助于让激光雷达更好地服务于自动驾驶、智能安防等领域。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种脉冲式itof激光雷达的距离选通探测装置及方法，通过调节激光光源
2、本专利技术提供的脉冲式itof激光雷达的距离选通探测装置，其结构参见图2所示，包括时序控制单元、激光光源、itof传感器、信号处理单元、发射透镜模组、接收透镜；其中：
3、所述时序控制单元，用来控制激光光源和itof传感器的驱动时序，实现距离选通探测功能；
4、所述激光光源，用于产生脉宽为纳秒级的激光脉冲；发射的激光光脉冲经过发射透镜模组后照射到探测目标表面，经过探测目标反射后的激光回波被接收透镜接收，并被itof传感器的感光像素阵列捕获；
5、所述信号处理单元，用于接收itof传感器模块的输出信号，并计算发射光脉冲与接收光脉冲的相移，并结合时序控制信息获取探测目标的距离信息；
6、所述时序控制单元21可以采用fpga、dsp或者设计成专用的asic芯片等；所述激光光源可以采用垂直腔面发射激光器(vcsel)、边发射激光器(eel)等。
7、相应地，本专利技术还提供脉冲式itof激光雷达的距离选通探测方法，包括以下步骤：
8、(1)设定探测区间以及子帧数量；计算各子帧的探测脉宽与延时时间；
9、(2)时序控制单元根据计算所得的脉宽与延时时间，分别控制激光光源和itof传感器工作；
10、(3)信号处理单元检测itof传感器输出值，若输出值超出itof传感器的饱和阈值，则需要舍弃掉当前子帧数据包，减少itof传感器曝光时间后重新进行本子帧区间的测量，若输出值未超出itof传感器的饱和阈值，则进行下一子帧区间的探测；
11、(4)信号处理单元根据itof传感器输出值与延时时间计算目标距离值；
12、(5)各子帧探测完毕后，信号处理单元采用加权平均分对各子帧进行交叠融合拼接对距离值进行修正，提升测距的准确度。
13、本专利技术通过控制激光光源发射时刻与itof传感器接收信号时刻之间的相对延时，实现距离选通功能，可以在不改变探测精度的情况下，大幅度提升探测范围。装置结构简单，操作方便，在激光雷达探测领域具有广泛的应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种脉冲式iToF激光雷达的距离选通探测装置，其特征在于，包括时序控制单元、激光光源、iToF传感器、信号处理单元、发射透镜模组、接收透镜；其中：
2.根据权利要求1所述的脉冲式iToF激光雷达的距离选通探测装置，其特征在于，所述时序控制单元采用FPGA、DSP或者设计成专用的ASIC芯片；所述激光光源采用垂直腔面发射激光器或边发射激光器。
3.基于权利要求1所述装置的脉冲式iToF激光雷达的距离选通探测方法，其特征在于，具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的距离选通探测方法，其特征在于，具体流程为
5.根据权利要求4所述的距离选通探测方法，其特征在于，在子帧拼接阶段，对距离误差进行修正，具体方法如下：对于两个子帧探测区间存在一定距离交叠区，通过该交叠区进行距离修正；对于单个子帧可细分为前交叠区：子帧的近端，输出值会偏大，需要结合前一子帧的后交叠区进行修正；后交叠区：子帧的远端，输出值会偏小，需要结合后一子帧的前交叠区进行修正；掩膜区：该部分处于本子帧的线性区，其他子帧出现该距离段的数据时舍去；采用加权平均法进行距离修正的计算公
...【技术特征摘要】
1.一种脉冲式itof激光雷达的距离选通探测装置，其特征在于，包括时序控制单元、激光光源、itof传感器、信号处理单元、发射透镜模组、接收透镜；其中：
2.根据权利要求1所述的脉冲式itof激光雷达的距离选通探测装置，其特征在于，所述时序控制单元采用fpga、dsp或者设计成专用的asic芯片；所述激光光源采用垂直腔面发射激光器或边发射激光器。
3.基于权利要求1所述装置的脉冲式itof激光雷达的距离选通探测方法，其特征在于，具体步骤为：
4.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘克富，曾伊浓，邱剑，易子汉，李冲，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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