[发明专利]一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统

权利要求书

1.一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统，其特征在于：

包括条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量模块、条纹相机和图像处理端；所述条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块中，激光触发模块包括全局时序同步器；激光发射模块包括激光电源和激光器；时间测量模块包括高精度时间数字转换器、光电转换器和分光镜；

条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块包括激光触发模块、激光发射模块和时间测量模块，其中激光触发模块发送激光调Q信号至激光发射模块，激光发射模块发射激光并将激光传输至目标，时间测量模块计算激光调Q信号接收时间与激光出光时间之间的时间差，并将时间差信息传输至图像处理端；

条纹相机采集目标反射的激光，输出图像到图像处理端，图像处理端结合时间差和图像进行时间补偿，消除因激光延时抖动带来的测量误差；

全局时序同步器发送1#数字脉冲信号，作为触发激光电源的触发信号，激光电源接收到全局时序同步器发送的触发信号，则提供电源给激光器；

全局时序同步器发送2#数字脉冲信号，作为激光调Q信号传输至高精度时间数字转换器和激光器，激光器收到激光调Q信号时发射激光，激光器发射出的激光经分光镜透射出的激光传输至目标；激光器发射出的激光经分光镜反射出的激光传输至光电转换器，光电转换器将激光信号转换为电信号并输出3#数字脉冲信号，光电转换器输出3#数字脉冲信号至高精度时间数字转换器，高精度时间数字转换器记录该3#数字脉冲信号的接收时间作为激光出光时间；高精度时间数字转换器记录激光调Q信号的接收时间和激光出光时间，并计算激光出光时间和激光调Q信号的接收时间的时间差，并将时间差信息传输至图像处理端。

2.如权利要求1所述的一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统，其特征在于：

所述条纹相机输出图像的横向像素代表时间信息，纵向像素代表空间信息，目标反射的激光在图像上的坐标图像表现形式为亮条纹，亮条纹的坐标所代表的物理意义为激光往返的时间，拍摄到的亮条纹的坐标确定目标的距离。

3.如权利要求1所述的一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统，其特征在于：

所述条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块中的全局时序同步器向系统提供的激光调Q信号相当于激光的输出开关。

4.如权利要求1所述的一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统，其特征在于：

所述条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块中光电转换器的镜头上，装有便于拆卸更换的滤光镜。

5.如权利要求1所述的一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统，其特征在于：

所述条纹管激光雷达激光发射随机误差测量模块中所述分光镜位于激光出光口与竖直面成45度角处。

6.一种条纹管成像激光雷达激光发射随机误差补偿方法，其特征在于：基于上述任一权利要求所述的条纹管成像激光雷达激光发射随机误差测量及补偿系统的实现，步骤如下：

S1.第i个系统周期内，高精度时间数字转换器记录下激光调Q信号发送时间，记为t_Qi，激光出光时间记为t_ti，激光出光时间和激光调Q信号发送时间之间的时间抖动记为t_i，其中i＝0且i为整数，则t_i＝t_ti-t_Qi；

S2.第一个周期内，t₁＝t_t1-t_Q1，将t₁定义为标准时间间隔；

S3.不同周期内，t_i的值不同，计算每个周期内t_i与第一个周期t₁的时间差，记为Δt_i，Δt_i＝t_i-t₁；

S4.将计算得到的Δt_i作为补偿纠正的时间输入到图像处理端，图像处理端进行补偿处理，以此来消除因激光延时抖动带来的测量误差。

7.如权利要求6所述的条纹管成像激光雷达激光发射随机误差补偿方法，其特征在于：

所述S4中图像处理端进行补偿处理的方法如下：

S4.1.识别出亮条纹在图像中所在的坐标位置(X_i,Y_j)，下标i，j为条纹相机的像素坐标，此时像素坐标X_i的物理意义为激光的往返时间，计算出信号所代表的距离D＝一个亮条纹的像素数量*X_i*C，其中，C为光在介质中传播的速度；

S4.2.计算补偿的长度d＝C*Δti；

S4.3.将计算得到的d补偿到距离D中，计算出目标的实际距离S＝D-d。