[发明专利]一种门控成像的测距系统和测距方法

权利要求书

1.一种门控成像的测距系统，其特征在于，包括：

时序控制系统，适于与上位机连接，以实现与所述上位机之间的通信得到发射脉冲指令和接收脉冲指令，并基于所述发射脉冲指令和所述接收脉冲指令得到发射脉冲信号和接收脉冲信号；

发射系统，适于与所述时序控制系统连接，以实现与所述时序控制系统的通信，接收所述时序控制系统发送的所述发射脉冲信号，在所述发射脉冲信号的控制下，向目标物体发射脉冲激光；

接收系统，适于与所述时序控制系统连接，以实现与所述时序控制系统的通信，接收所述时序控制系统发送的所述接收脉冲信号，并在所述接收脉冲信号的控制下，接收被目标物体反射的反射脉冲激光；

其中，所述接收脉冲信号和所述发射脉冲信号延迟了特定延迟时间；所述接收系统适于基于所述反射脉冲激光得到反射脉冲激光参数并传输至所述上位机，所述上位机适于将所述反射脉冲激光参数与所述特定延迟时间关联获得测距序列，并对所述测距序列进行拟合或解卷积处理，以得到目标物体与所述测距系统的距离；

所述反射脉冲激光参数包括被目标物体反射的反射脉冲激光的像素强度，所述像素强度的计算公式为：

；

其中，t_D为系统延时，d_target为目标物体与所述测距系统的距离，为与t_D和d_target相关的所述像素强度，I₀为所述脉冲激光的初始脉冲光强，QE为所述接收系统的量子转换效率，R_target为目标物体的反射率，为所述脉冲激光的脉冲函数，为与d_target相关的传播函数，Δt_G为所述接收脉冲信号的脉宽；

所述时序控制系统适于连续发送多个所述发射脉冲信号；所述发射系统每接收一个所述发射脉冲信号，向目标物体发射一个所述脉冲激光；所述时序控制系统每发送一个所述发射脉冲信号，对应向所述接收系统发送一个对应的所述接收脉冲信号；每对对应的所述接收脉冲信号和所述发射脉冲信号延迟了一个所述特定延迟时间；

相邻的所述特定延迟时间的差值为特定延时间隔，所述特定延时间隔递增或递减，所述特定延时间隔满足计算公式：

；

；

其中，Δt_step为特定延时间隔，Δt_G为所述接收脉冲信号的脉宽，Δt_L为所述发射脉冲信号的脉宽；Δt_min为min函数，取Δt_G和Δt_L中的最小值。

2.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述接收系统适于将采集到的所述特定延时间隔的包含所述反射脉冲激光参数的图像顺序排列，得到所述测距序列，所述测距序列表示为所述特定延时间隔的所述图像的集合Q，

；

其中，t₀为所述发射系统开始向目标物体发射脉冲激光的时刻；Δt_step为特定延时间隔，n为所述图像的帧序号，I为所述图像的像素强度，I与所述系统延时t_D的关系为：

；

其中，P为所述脉冲激光的脉冲函数，G所述接收系统的响应函数，所述系统延时t_D为：

。

3.根据权利要求2所述的测距系统，其特征在于，对所述测距序列进行高斯曲线拟合：

；

其中，Q(t_D)为所述测距序列，A为曲线的峰值，t_C为曲线的峰值所在的时间坐标，B为曲线的半峰全宽值；

目标物体与所述测距系统的距离的计算公式为：

；

其中，d_target为目标物体与所述测距系统的距离，t_ref为经标定测得的与所述测距系统距离为零的位置处对应的系统延时，c为空气中的光速。