[发明专利]一种提高激光雷达精度的控制方法、装置及激光雷达系统

说明书

本发明属于激光测距技术领域，特别涉及一种提高激光雷达精度的控制方法、控制装置以及激光雷达系统。所述控制方法包括：时间控制单元根据预设时间间隔，依次向各路TDC电路模块发送启动信号；TDC电路模块接收并根据启动信号启动运行，处理得到第一探测数据，并将第一探测数据发送至数据运算模块；数据运算模块根据各组第一探测数据，计算得到第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据，计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离。本发明可以提高激光雷达分辨率的任意整数倍，可以根据所需要的分辨率灵活设置TDC电路模块的数量，并减少激光雷达电路资源的浪费。

技术领域

本发明属于激光测距技术领域，特别涉及一种提高激光雷达精度的控制方法、控制装置以及激光雷达系统。

背景技术

目前激光雷达系统一般包括激光发射系统、光路操控系统、回波接收系统以及处理系统。激光雷达技术通过主动发射激光束，经光路操作系统后照射到被测物体后，形成漫反射回波，由接收系统接收回波光源。所述回波接收装置主要为各种光电探测器，如：CCD光传感器、CMOS传感器、PD光电二极管、APD雪崩二极管、SPAD(Single Photon AvalancheDiode，单光子雪崩二极管)阵列探测器等。

光电探测器与TDC电路模块连接。激光发射系统在一个测量周期内，向目标区域发射N个激光脉冲，每发射一个激光脉冲，激光雷达内部时钟开始计时；TDC电路模块记录光电探测器的输出时间，其表示光电探测器检测到图像光的时间。即在多次激光脉冲发完后进行直方图统计，选取直方图最高的值所对应的时间，其表示光电探测器检测到图像光的时间。在确定激光脉冲发射时间和光电探测器检测到图像光的时间的情况下，通过公式：S=光速×时间差/2，能够直接计算得到所测物体与激光雷达系统间的距离。

现有TDC电路模块主要采用主时钟频率为500MHz来进行时间测量，Tof（Time offlight，光的飞行时间）的时间分辨率为一个时钟单元（CLOCK），也就是2ns, 根据2ns光的飞行距离约为30cm，因此激光雷达的距离分辨率约为30厘米。而SPAD阵列探测器的输出时间也同时用作直方图的地址信息，所以Tof时间的测量结果是直方图中数值最高的单元所对应的地址值。导致TDC电路模块的距离分辨率受到时钟单元长短的限制，在要求高分辨率的应用里，30cm的距离分辨率显得过于粗糙。

为了解决上述问题，本领域技术人员通常通过提高主频的方式，直接提高TDC电路模块主时钟的时间分辨率。但是主频提高受到元器件特性制约，会显著增加电路成本，而且TDC时间分辨率提高有限，因此在不提高主频的前提下提高激光雷达距离分辨率成为一种需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种提高激光雷达精度的控制方法，所述控制方法包括：

时间控制单元接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；

时间控制单元根据预设时间间隔，依次向多路TDC电路模块发出启动信号；

各路TDC电路模块分别接收并根据启动信号启动运行；

回波接收装置接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；感测外界光，生成并发送像素值；

各路TDC电路模块均接收回波接收装置发送的像素值，并记录回波接收装置每次发送像素值时的时间；处理得到第一探测数据，并将第一探测数据发送至数据运算模块；

激光发射装置接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；向目标区域发射激光脉冲，并记录发送每次发射激光脉冲的发射时间；

数据运算模块获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据；根据各组第一探测数据，计算得到第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据，计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离。