[发明专利]一种提高TOF激光成像雷达测距精度的方法

说明书

本发明公开了一种提高TOF激光成像雷达测距精度的方法。使用本发明能够实现快速高精度大范围的激光测距。本发明分别采用低频、中频和高频的正弦或伪随机码调制光对同一个目标进行TOF测量，得到各频率调制光对应的测量距离，利用调制光的测量量程以及三个测量距离之间的比例关系，对三个测量距离进行融合，得到中远距离范围内高精度的测距结果。本发明方法简单、计算速度快、精度高，可实现快速高精度大范围的激光测距，应用范围广。

技术领域

本发明涉及激光雷达测距技术领域，具体涉及一种提高TOF激光成像雷达测距精度的方法。

背景技术

TOF激光成像雷达是指通过飞行时间法(Time of flight，TOF)进行非接触式测距的设备。TOF激光成像雷达测距原理为，激光发射器发出一束调制激光信号，该调制光经被测物体/障碍物反射后由激光接收器接收，通过测量发射激光和接收激光的相位差即可解算出目标的距离。

然而，由于不能确定电荷累积得到的相位差是否在一个频率周期内，因此，一般采用单一调制频率进行测距，从而保证电荷累积得到的相位差位于同一个频率周期内，以便进行距离解算，但是，采用单一调制频率只能测到一个频率周期内的距离，并且，调制频率越高，测距量程越小，而距离分辨力会越高；调制频率越低，测距量程越大，而距离分辨力会越低。

目前，TOF激光成像雷达通过发射不同频率的调制光来完成不同距离的测量，高频率激光(10～30MHz)适合近距离(0～15m)测量，中频率激光(2.5～10MHz)适合中距离(15～60m)测量，低频率激光(0.5～2.5MHz)适合远距离(60～240m)测量。

一般来说，现有的多数TOF激光成像雷达在中远距离均不能实现高精度测距，特别是远距离，主要原因是若采用同一种调制频率，测距精度和测距量程不能兼顾；若采用高频和低频共同调制，容易因为频差过大而导致测距不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高TOF激光成像雷达测距精度的方法，能够实现快速高精度大范围的激光测距。

本发明的提高TOF激光成像雷达测距精度的方法，包括如下步骤：

步骤1，分别采用高、中、低三个频段的调制激光对同一个目标进行激光测距，得到各调制激光对应的测量距离；

步骤2，根据各调制激光的测距量程以及三个测量距离之间的比例关系，对三个测量距离进行融合，融合后的距离即为最终距离。

进一步的，高频、中频和低频调制激光的测量距离分别为d₃、d₂和d₁，高频、中频和低频调制激光的测距量程分别为D₃、D₂和D₁；

首先判断d₁和D₃的大小，如果d₁≤D₃，则实际距离d＝d₃；如果d₁D₃，则判断d₁和D₂的大小，如果d₁≤D₂，则最终距离d＝m·D₃+d₃，其中，m＝[d₂/D₃]，“[]”表示取整；如果d₁D₂，则判断d₁和D₁的大小，如果d₁≤D₁，则实际距离d＝n·D₂+m·D₃+d₃，其中，n＝[d₁/D₂]。

进一步的，调制激光为正弦调制光或伪随机码调制光。