【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光测距，尤其涉及一种激光测距回波接收装置和激光测距方法。
技术介绍
1、对于以飞行时间法为原理测距的激光雷达，都是由激光源发射激光脉冲，照射在探测器响应范围内的待测目标表面，待测目标的反射激光脉冲被探测器接收，通过发射和接收脉冲的时间间隔计算出待测目标的距离。
2、使用激光雷达进行道路勘察应用时，一般会探测到两种不同类型的反射体：第一类是常规的漫反射体，例如墙面、树木、泥土、道路等绝大多数人造或自然地物目标；第二类是逆反射体，例如道路交通标志标牌等，逆反射体可以在大角度范围内使反射光从接近入射光的反方向返回，因此呈现一种高反射率特性。不同的漫反射物目标，其反射率会有一定差别，不同级别的道路上也会使用不同的逆反射系数的逆反射材料。一般情况下，普通道路上的交通标志使用高强级材料，高速路的交通标志使用超强级材料，可以认为交通标志的逆反射系数范围大约在250～500之间；而道路周围的其他目标的逆反射系数一般较低，与织物、墙面的等级类似，大约在0.2～2之间。也就是说，在道路周围的逆反射体的反射率大约是漫反射体的几百至上千倍。
3、激光雷达的脉冲扫描到逆反射体时，如果待测目标的反射率过高，回波能量过强，会导致探测器采样电路出现饱和现象。有相关实验表明，脉冲响应饱和现象出现是由于光生载流子存在寿命的影响。载流子释放慢会使载流子存在时间内(即饱和现象出现后的一段时间内)入射的小信号载流子淹没在饱和响应中，且探测器的饱和现象持续时间会随着入射光能量增大而增长。
4、由于飞行时间法原理激光测距是
5、在实际应用中，一个基本的激光测距接收系统一般由一个聚焦镜和一个探测器组成，图1a是现有技术中一种激光测距的原理示意图，图1b是现有激光测距技术中的第一种数据采集示意图，图1c是现有激光测距技术中的第二种数据采集示意图，图1d是现有激光测距技术中的第三种数据采集示意图。如图1a所示，正常情况下，激光测距回波接收装置中聚焦镜的作用是将探测目标反射回来的平行光汇聚到探测器的感光部件上，然后探测器输出响应值，由后端电路及算法比对发射与接收的峰值时刻，计算出待测目标的距离。激光测距接收系统在非饱和的接收状态下，采集的测距波形如图1b所示；激光测距接收系统在接收到超高反射率目标返回的测距回波时，可能会进入接收饱和状态，采集的测距波形如图1c所示；饱和峰过后可能出现一系列的振荡波峰，波形如图1d所示。
6、因此，基本激光测距设备在测距过程中照射到高反物体时，容易导致探测器接收饱和而造成测距异常。图1e是现有技术中另一种激光测距的原理示意图，如图1e所示，在接收激光回波光束的聚焦镜1后再添加一个聚焦镜2，把光束准直，准直后的光束通过一个分光镜，在分光镜的反射端和透射端分别布置主探测器和副探测器。根据高反目标与普通目标之间反射率的倍数，调整分光镜的反射与透射比例，使进入副探测器的光束能量仅有进入主探测器光束能量的几百分之一。在激光测距设备扫描到超高反射率目标时，主探测器会因为收到过强反射信号而饱和，而副探测器的接收到的能量值正好在正常响应范围内。但是，该激光测距接收装置构造复杂，所需要的光学元器件多，成本高，体积重量大，回波光束聚焦后需要分光出两条光路，两条光路上的探测器需要分别对焦调试，调试流程复杂、使用效率低，并且，由于需要从原本入射到主探测器中的一部分能量分出来入射到副探测器中，原本主探测器能响应到的一部分远距离目标的较弱回波，因为被分离了一部分能量而响应不到了，会损失一部分的测距能力。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种激光测距回波接收装置和激光测距方法，以实现通过简单的光路元件，实现对超高反射率目标的准确测距。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种激光测距回波接收装置，该装置包括聚焦镜、主探测器和副探测器；
3、所述聚焦镜，用于将经待测目标反射的激光回波进行折射汇聚，其中，所述待测目标包括一般反射率目标和超高反射率目标；
4、所述主探测器，设置于所述聚焦镜的后焦点位置，用于根据接收到的激光回波输出主探测器测距响应值，以实现对所述一般反射率目标的距离测量；
5、所述副探测器，与所述主探测器设置于同一焦平面上，用于在所述主探测器处于接收饱和状态时，根据接收到的激光回波输出副探测器测距响应值，以实现对所述超高反射率目标的距离测量。
6、可选的，所述副探测器设置于所述聚焦镜对应艾里斑的艾里斑明环处，所述艾里斑明环的等级数量根据所述超高反射率目标的反射率和所述副探测器的放大倍率确定。
7、可选的，所述聚焦镜包括第一通光区域和第二通光区域；
8、所述第一通光区域的通光面积大于所述第二通光区域的通光面积，所述第二通光区域的直径根据所述聚焦镜的直径和所述超高反射率目标的反射率确定；
9、所述第一通光区域的光轴与所述聚焦镜的光轴共线，所述第二通光区域的光轴与所述第一通光区域的光轴平行；
10、所述第一通光区域的后焦距与所述第二通光区域的后焦距一致。
11、可选的，所述主探测器位于所述第一通光区域的后焦点位置；
12、所述副探测器位于所述第二通光区域的后焦点位置。
13、可选的，所述装置还包括：圆柱楔形棱镜；
14、所述圆柱楔形棱镜与所述聚焦镜同轴设置，且位于所述聚焦镜的进光面一侧；
15、所述圆柱楔形棱镜的通光面积小于所述聚焦镜的通光面积，所述圆柱楔形棱镜的直径根据所述聚焦镜的直径和所述超高反射率目标的反射率确定。
16、可选的，所述主探测器位于所述聚焦镜的第一外圈光束的后焦点位置，所述第一外圈光束为未经过所述圆柱楔形棱镜折射进入所述聚焦镜的光束；
17、所述副探测器位于所述聚焦镜的第一内圈光束的后焦点位置，所述第一内圈光束为经过所述圆柱楔形棱镜折射再进入所述聚焦镜的光束。
18、可选的，所述装置还包括：环状中空楔形棱镜；
19、所述环状中空楔形棱镜与所述聚焦镜同轴设置，且位于所述聚焦镜的进光面一侧；
20、所述环状中空楔形棱镜的通光面积小于所述聚焦镜的通光面积，所述环状中空楔形棱镜的外径与所述聚焦镜的外径相等，所述环状中空楔形棱镜的环宽度根据所述聚焦镜的直径和所述超高反射率目标的反射率确定。
21、可选的，所述主探测器位于所述聚焦镜的第二内圈光束的后焦点位置，所述第二内圈光束为未经过所述环状中空楔形棱镜折射进入所述聚焦镜的光束；
22、所述副探测器位于所述聚焦镜的第二外圈光束的后焦点位置，所述第二外圈光束为经过所述环状中空楔形棱镜折射再进入所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光测距回波接收装置，其特征在于，包括聚焦镜、主探测器和副探测器；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：圆柱楔形棱镜；
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：环状中空楔形棱镜；
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，
10.一种激光测距方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的激光测距回波接收装置，所述方法包括：
【技术特征摘要】
1.一种激光测距回波接收装置，其特征在于，包括聚焦镜、主探测器和副探测器；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：圆柱楔形棱镜；
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜星宇，姚立，薛利荣，张沛尧，赵斐斐，
申请(专利权)人：上海双微导航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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