[发明专利]一种激光雷达多次回波信息提取装置及方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达多次回波信息提取方法,包括S1：通过高采样率数字化装置获采集不同距离或反射率下的回波脉冲集；S2：对采集到的回波脉冲集进行归一化处理后计算平均响应回波脉冲；S3：设置多路阈值，对回波脉冲穿越阈值时刻进行高精度测量得到触发时间戳组；S4：对时间窗口内的触发时间戳组进行处理，定位出多次回波脉冲的触发回波次数，得到每一次回波脉冲的幅值。通过上述方式，本发明提供的激光雷达多次回波信息提取装置，能精确可靠的提取多次回波信息，通过对多个通道同时对回波脉冲电信号进行时间戳测量，利用实现完成的特征提取与匹配运算完成回波脉冲的重构与信息提取，适用于高性能、小型化的激光雷达系统。

技术领域

本发明涉及一种激光信息提取方法，特别是涉及电激光雷达多次回波信息处理方法与装置。

背景技术

激光雷达是一种空间信息主动探测手段，其基本工作原理与传统雷达类似：激光雷达向探测目标发射激光，然后由接收器收集被目标反射的光信号，通过测量发射信号的往返时间来确定目标的距离，由于激光具有的高相干性、方向性、单色性等优点，激光雷达系统能够实现远距离、高精度的测距功能，已经在自动驾驶、建筑物三维建模、地形测绘、交会对接等诸多场合得到应用。

激光雷达常采用脉冲飞行时间法进行距离信号的提取，其基本原理为向目标发射短时长，高峰值功率的激光脉冲光束，由目标反射的光被激光雷达的接收镜头收集，并记录其到达时间信息，将其与发送脉冲时刻相减，得到激光脉冲往返目标点的时间，进而由光速求取出目标距离信息。

在实际应用中，激光雷达发出的回波将存在多次物体的发射，有多次回波将返回到接收系统中。需要准确的对每次回波进行准确的定位与距离估算，满足对。目前对多次回波处理的方法通过高速ADC同时记录回波脉冲的全部采样，但满足性能要求的10G高速ADC功耗极大，价格昂贵，且多次回波距离数据量极大，无法实时解算与应用在小型化激光雷达上。

考虑到上述问题，本发明提供了一种激光雷达多次回波信息提取方法与装置，旨在于通过预先出路记录下回波信号的典型特征，利用并行触发对多次回波脉冲信号进行稀疏时间戳记录，通过对过阈值的时间戳进行回波脉冲定位与拟合实现一体化的多次回波时间信息、幅度信息提取，无需增加专用电路和设置复杂参数，提高系统集成度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何提供一种激光雷达多次回波信息提取方法与装置，无需增加专用电路和设置复杂参数即可精确可靠的提取多次回波信息的激光雷达多次回波信息处理方法与装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种激光雷达多次回波信息提取装置，包括：

主控模块，包括CPU，并由CPU实现控制逻辑，用于控制激光器的发射并产生同步信号；

激光发射模块，包括电控振镜与激光器，所述的激光发射模块与主控模块之间控制连接；

回波接收模块，包括接收光学单元与光电传感器；

多通道触发模块，包括多通道电压阈值设定电路、多通道电压比较电路，所述的多通道触发模块与回波接收模块之间通过接收光学单元通讯连接。

存储模块，包括非掉电易失性存储器，用于存储事先计算好的平均响应脉冲数据与脉冲幅度-阈值时间宽度查找表数据，所述的存储模块与主控模块之间控制连接；

高精度时间测量模块：包括时钟计数电路与延迟链高分辨时间内插电路。

多回波时间戳取模块，发出多回波时间戳组信号，所述的多回波时间戳取模块与高精度时间测量模块之间控制连接；

多次回波信息提取处理模块，用于对接收到多回波时间戳组信号进行匹配与重构，实现多次回波时间信息与幅度信息提取。