CN110554399B - 用于测量距物体的距离的激光测量装置及其操作方法 - Google Patents

用于测量距物体的距离的激光测量装置及其操作方法 Download PDF

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Abstract

一种用于测量距物体的距离的激光测量装置，包括：脉冲激光器，用于在测量周期的开始处发射激光脉冲；光学传感器，包括用于生成检测信号的至少一个检测单元，检测单元包括用于检测各个光子的至少一个检测器，检测单元在测量周期期间每当检测器检测到一个光子时生成中一个检测信号；符合识别阶段，用于生成符合信号，其中在测量周期期间，每当检测单元生成的检测信号在符合时间内达到至少预设符合深度时，生成一个符合信号；符合时间预设阶段，用于预设用于符合识别阶段的符合时间，符合时间预设阶段被配置为使得符合时间在测量周期期间单调增加；以及行进时间测量装置，用于基于符合信号的行进时间测量确定距离。

Description

用于测量距物体的距离的激光测量装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种用于测量距物体的距离的激光测量装置，所述激光测量装置根据飞行时间方法操作。此外，本发明涉及一种操作这种激光测量装置的方法。在这个上下文中，人们谈到光检测和测距(LIDAR)。
背景技术
利用根据飞行时间(TOF)方法操作的已知激光测量装置，通过检测反射的激光脉冲测量从有源辐射源发射并由待测物体反射的激光脉冲的飞行时间(行进时间)。
在这个上下文中，根据飞行时间方法操作的已知激光测量装置表现出的缺点是，随着距离和背景光的增加，反射的激光脉冲变得越来越难以与背景光区分开来，因此距离测量的质量降低。
发明内容
本发明的目的是提供用于测量距物体的距离的改进的激光测量装置。
在第一方面，该目的通过一种用于测量距物体的距离的激光测量装置来实现，包括：
脉冲激光器，用于在测量周期的开始时发射激光脉冲；
光学传感器，包括用于生成检测信号的至少一个检测单元，检测单元包括用于检测各个光子的至少一个检测器，检测单元在测量周期期间每当检测器检测到一个光子时生成一个检测信号；
符合识别阶段，用于生成符合信号，其中在测量周期期间，每当检测单元生成的检测信号在符合时间内达到至少预设符合深度时，生成一个符合信号；
符合时间预设阶段，用于预设用于符合识别阶段的符合时间，符合时间预设阶段被配置为使得符合时间在测量周期期间单调增加；以及
行进时间测量装置，用于基于符合信号的行进时间测量确定距离。
激光测量装置用于以非接触方式感测距物体的距离。
特别地，脉冲激光器可以是红外脉冲激光器。测量周期以发射激光脉冲开始，并且最迟在随后的测量周期开始时(即，当发射新的激光脉冲时)结束。测量周期的持续时间与激光脉冲的最大行进时间对应，在该最大行进时间仍然有可能检测激光脉冲的光子。
光学传感器可以是集成的CMOS传感器，其中检测单元完全布置在单个半导体芯片上。但是，检测单元也可以分布在各种半导体芯片上。此外，检测单元还可以包括分立部件。光学传感器可以是通过晶片到晶片、芯片到晶片或芯片到芯片键合而制造的集成3D混合传感器。
能够检测脉冲激光波长范围内的单个光子的任何检测器可以用作检测器。检测器可以是雪崩二极管，特别是单光子雪崩二极管(SPAD)。单光子雪崩二极管(SPAD)是在其相应的雪崩电压之上操作的雪崩二极管。在所谓的Geiger范围内，在二极管的有效范围内被吸收并生成自由电荷载子的一个单个光子就足以导致二极管的击穿，从而导致宏观电流流过二极管。因此，SPAD使得能够检测各个光子。但是，检测器也可以是硅光电倍增管(SiPM)。
符合识别阶段还处理恰好一个检测单元的检测信号。这意味着当提供数个检测单元时，将提供数个符合识别状态。当在符合时间段内从相关联的检测单元接收到至少预定数量的检测信号时，符合识别阶段精确地输出符合信号。该预定数量在这个上下文中被称为符合深度。至少当符合深度>1时，由此实现的是，由于源自背景光的光子而生成的单个检测信号将不会导致执行(错误的)行进时间测量。在这个上下文中的背景光是不源自激光测量装置的脉冲激光器的任何光。
然后可以基于符合信号的行进时间测量来测量距离，该符合信号比检测信号更可靠。
在这个上下文中，规定符合时间预设阶段以可变方式预设符合时间，使得符合时间在测量周期期间单调增加。在这里，单调增加意味着符合时间在测量周期期间增加并且在测量周期期间的每个时间点处至少与测量周期的先前时间点处一样大。由于符合时间的单调增加，激光测量装置的接收侧的可变灵敏度在测量周期内实现，灵敏度随着时间的推移而增加。这是通过可变衰减实现的，可变衰减在测量周期开始时比在测量周期结束时更高。
对于短距离或短行进时间，增加的衰减确保由于背景光引起的错误测量的可能性降低。由于对于短距离，反射的激光脉冲由于其反方形依赖性而具有高强度，因此增加的衰减仅对近程内的测量精度具有边际影响。对于更大的距离或更长的行进时间，减小衰减，从而使得能够改善对反射的激光脉冲的检测。以这种方式，该方法使得能够改善较大距离处或较长行进时间的测量，而不会在近程内发生任何明显的恶化。
由于信号评估的距离依赖性适应，这导致在大距离和/或明亮背景光下的测量精度的提高。
特别是当相对大距离的精确和可靠确定是必不可少的时候，可以采用本发明。例如，本发明的激光测量装置适用于陆地车辆中的紧急制动***，因为必须实时可靠地识别与外来物体的距离，以便能够及时预测外来物体的可能运动，从而可以在相应陆地车辆的控制下通过对应的干预来防止碰撞。但是，本发明对于其它驾驶员辅助***也是有用的。同样，本发明适用于自主车辆，即，适用于没有驾驶员而运行的车辆。其它应用领域是航空和医疗技术。
根据本发明的有利的进一步发展，激光测量装置包括用于确定检测信号的背景事件率的背景事件率确定阶段，符合时间预设阶段被配置用于在考虑背景事件率的同时预设符合时间。
背景事件率指示每时间单位通过检测源自背景光的光子而专门生成的检测信号的数量。背景事件率可以通过暂时关闭脉冲激光并通过在脉冲激光器关闭时计数在特定时间段内接收的检测信号的数量来确定。在这个上下文中，可以规定当背景事件率增加时符合时间减少。
通过在考虑背景事件率的同时预设符合时间，可以进一步改善距离测量的质量。
根据本发明的一个优选的进一步发展，符合时间预设阶段被配置为在考虑预设符合深度的同时预设符合时间。在该上下文中，可以规定当符合深度增加时延长符合时间。
通过在考虑预设的符合深度的同时预设符合时间，可以进一步改善距离测量的质量。
根据本发明的有利的进一步发展，激光测量装置包括最大值确定阶段，最大值确定阶段用于在仅考虑预设符合深度处的检测信号的背景事件率时确定用于符合信号中的第一符合信号的出现的恒定概率密度函数的最大值，符合时间预设阶段被配置为在考虑最大值的同时预设符合时间。仅考虑检测信号的背景事件率时的用于符合信号中的第一符合信号的发生的概率密度函数在其对整个测量周期表现出恒定值时是恒定的。在这个上下文中，恒定概率密度函数导致与行进时间无关的距离测量的质量。概率密度函数的恒定值越高，质量越高。最大值是恒定概率密度函数最大可采用的恒定值。可以根据符合深度和背景事件率来计算最大值。
通过在考虑最大值的同时预设符合时间，可以进一步改善距离测量的质量。
根据本发明的有利的进一步发展，激光测量装置包括用于确定检测信号的背景事件率的背景事件率确定阶段，激光测量装置包括用于预设用于符合识别阶段的符合深度的符合深度预设阶段，并且符合深度预设阶段被配置为在考虑背景事件率的同时预设符合深度。在这个上下文中，可以规定当背景事件率增加时符合深度增加。
通过在考虑背景事件率的同时预设符合深度，可以进一步改善距离测量的质量。
但是，在更简单的设计中，例如，也可以基于经验建立的图来预设符合深度。
根据本发明的有利的进一步发展，符合深度预设阶段被配置为在符合深度的不同值处确定用于符合信号中的第一符合信号的出现的概率密度函数的信噪比，对于不同值的每个，确定一个信噪比；将与信噪比中的最大信噪比相关联的不同值的值预设为符合深度。一般而言，距离测量的质量随着用于符合信号中的第一符合信号的出现的概率密度函数的信噪比的增加而增加。在这个上下文中，信噪比取决于符合深度。
通过在实际测量周期之前计算多个可能的符合深度的相应信噪比，可以对于测量周期预设将导致最佳信噪比的符合深度，从而确保距离测量的质量可以被进一步改善。
根据本发明的有利的进一步发展，符合深度预设阶段被配置为使得符合深度在测量周期期间是恒定的。因此，在整个测量周期期间可以维持高信噪比，从而可以进一步改善距离测量的质量。
根据本发明的有利的进一步发展，符合时间预设阶段被配置为使得符合时间在测量周期期间严格单调增加。在这里，严格单调增加意味着符合时间在测量周期期间增加并且在测量周期期间的每个时间点处比在测量周期的先前时间点处更大。以这种方式，可以进一步改善距离测量的质量。
根据本发明的有利的进一步发展，符合时间预设阶段被配置为使得在测量周期期间符合时间被预设为使得用于符合信号中的第一符合信号的出现的概率密度函数偏离当仅考虑检测信号的背景事件率时在测量周期期间的恒定值最大10％。理想地，用于符合信号中的第一符合信号的出现的概率密度函数包括仅考虑检测信号的背景事件率时在测量周期期间的恒定值。但是，这在实践中并不总是可行的。但是，已经证明，与具有恒定符合时间的设备相比，即使保持向上或向下偏差10％，也可以显著改善距离测量的质量。
根据本发明的优选的进一步发展，符合时间预设阶段被配置为使得测量周期被细分为数个部分测量周期，在每种情况下在一个部分测量周期的开始时确定符合时间，并且符合时间对于相应的部分测量周期维持恒定。以这种方式，与具有恒定符合时间的设备相比，可以明显减少计算费用，同时仍然可以显著改善距离测量的质量。
根据本发明的有利的进一步发展，检测单元包括用于检测各个光子的多个检测器，检测器包括相互对应的感测区域，并且符合深度被预设为不大于检测器的数量。这确保，如果在检测单元的感测区域内出现的光子数量与符合深度对应，那么即使检测器在检测到一个光子之后表现出进一步光子检测不可能的死区时间，也将生成符合信号。
根据本发明的有利的进一步发展，光学传感器包括多个检测单元，这些检测单元包括不同的感测区域。以这种方式，可以以高质量捕获三维距离图像。
根据本发明的一个有利的进一步发展，行进时间测量装置被配置为使得，当预设符合深度为1时，基于检测单元的检测信号的行进时间测量来确定距离，并且，当预设符合深度大于1时，基于符合信号的检测信号的行进时间测量来确定距离。因此，在不需要符合时间的确定的情况下，可以省略所述确定。特别是当背景事件率非常低时，发生这种情况。以这种方式，与具有恒定符合时间的设备相比，可以明显降低计算费用，同时仍然可以显著改善距离测量的质量。
在另一方面，本发明涉及一种操作激光测量装置的方法，激光测量装置用于测量与物体的距离，方法包括：
通过脉冲激光器在测量周期的开始时发射激光脉冲；
通过光学传感器的至少一个检测单元生成检测信号，检测单元包括用于检测各个光子的至少一个检测器，其中在测量周期期间，每当检测器检测到一个光子时由检测单元生成一个检测信号；
通过符合识别阶段生成符合信号，其中在测量周期期间，每当检测单元生成的检测信号在符合时间内达到至少预设符合深度时，生成一个符合信号；
通过符合时间预设阶段预设用于符合识别阶段的符合时间，符合时间被预设为使得符合时间在测量周期期间单调增加；以及
基于符合信号的行进时间测量，通过行进时间测量装置来确定距离。
在另一方面，本发明涉及一种用于执行本发明方法的计算机程序。
附图说明
下面将参考附图更详细地描述本发明及其优点，其中：
图1以示意图示出了本发明的激光测量装置的第一实施例；
图2示出了用于不同飞行时间的第一检测信号的出现的示例性概率密度函数，对于测量周期，所述出现是行进时间的函数；
图3示出了在累积数个测量周期之后第一检测信号的出现的示例性直方图；
图4示出了基于检测信号的行进时间测量的信噪比的示例性表示，对于测量周期，信噪比是行进时间的函数；
图5示出了当仅考虑检测信号的背景事件率时，对于第一符合信号的出现的恒定概率密度函数的符合信号的背景事件率的目标值的示例性表示，对于测量周期，背景事件率的目标值是行进时间的函数；
图6示出了对于测量周期作为行进时间的函数的符合时间的示例性表示，其在使用图5的目标值时得到；
图7示出了对于不同飞行时间的第一符合信号的出现的示例性概率密度函数，对于测量周期，概率密度函数作为行进时间的函数，其在使用图6的符合时间时得到；
图8示出了基于针对不同符合深度的符合信号的行进时间测量的信噪比的示例性表示，该信噪比作为检测信号的背景事件率的函数；
图9以示意性部分表示示出了本发明的激光测量装置的第二实施例；
图10示出了距离测量的示例性平均值和错误概率，其中对于相应物体的不同反射率的不同背景照明水平，具有恒定的符合时间；
图11示出了距离测量的示例性平均值和错误概率，其中对于相应物体的不同反射率，具有单调增加的符合时间；
图12示出了距离测量的示例性平均值和错误概率，其中对于不同背景照明水平，具有恒定的符合时间以及具有单调增加的符合时间；
图13以示意图示出了包括多个检测单元的示例性光学传感器；
图14以示意图示出了示例性检测单元，其包括多个检测器、相关联的符合识别阶段以及相关联的行进时间测量装置；
图15以示意性部分表示示出了本发明的激光测量装置的第三实施例；以及
图16示出了用于不同飞行时间的第一符合信号的出现的示例性概率密度函数，对于测量周期，概率密度函数作为行进时间的函数，符合时间分别在部分测量周期的一个的开始时确定，并且对于相应的部分测量周期保持恒定。
完全相同或相似或具有完全相同或等同功能的元件将在下面用完全相同或相似的标号提供。
具体实施方式
在以下描述中，将更详细地描述表现出本发明的多个特征的实施例，以提供对本发明的增强理解。但是，应该指出的是，也可以在省略所描述的个别特征的同时实现本发明。还应注意的是，各种实施例中所示的特征也可以以不同的方式组合，除非被明确排除或将导致冲突。
图1以示意图示出了用于测量距物体OBJ的距离DIS的本发明的激光测量装置1的第一实施例。
用于测量距物体OBJ的距离DIS的激光测量装置1包括以下特征：
脉冲激光器2，用于在测量周期MZ的开始时发射激光脉冲LAP；
光学传感器3，包括用于生成检测信号DES的至少一个检测单元4，检测单元4包括用于检测各个光子PHO的至少一个检测器11，在测量周期MZ期间，每当检测器11检测到一个光子PHO时，检测单元4生成一个检测信号DES；
符合识别阶段5，用于生成符合信号KOS，其中在测量周期MZ期间，每当检测单元4生成的检测信号DES在符合时间KOZ内达到至少预设符合深度KOT时生成一个符合信号KOS；
符合时间预设阶段6，用于预设用于符合识别阶段5的符合时间KOZ，符合时间预设阶段6被配置为使得符合时间KOZ在测量周期MZ期间单调增加；以及
行进时间测量装置7，用于基于符合信号KOS的行进时间测量确定距离DIS。
在另一方面，本发明涉及一种操作激光测量装置1的方法，该激光测量装置1用于测量距物体OBJ的距离DIS，方法包括：
通过脉冲激光器2在测量周期MZ的开始时发射激光脉冲LAP；
通过光学传感器3的至少一个检测单元4生成检测信号DES，检测单元4包括至少一个用于检测各个光子PHO的检测器11，其中在测量周期MZ期间，每当检测器4检测到其中一个光子PHO时由检测单元4生成其中一个检测信号DES；
借助于符合识别阶段5生成符合信号KOS，其中在测量周期MZ期间，每当检测单元4生成的检测信号DES在符合时间KOZ内达到至少预设的符合深度KOT时生成其中一个符合信号KOS；
由符合时间预设阶段6预设符合识别阶段5的符合时间KOZ，符合时间KOZ被预设为使得符合时间KOZ在测量周期MZ期间单调增加；以及
基于符合信号KOS的行进时间测量，借助于行进时间测量装置7确定距离DIS。
在另一方面，本发明涉及一种用于执行本发明方法的计算机程序。
本发明基于已知的基于行进时间的距离测量方法的进步。虽然利用已知的激光测量装置1，行进时间测量装置7被配置为基于检测信号DES的行进时间测量确定距离DIS，但是在本发明的激光测量装置1中，行进时间测量装置7被配置为基于符合信号KOS的行进时间测量确定距离DIS，符合信号KOS是通过在测量周期MZ内可变的符合时间KOZ(即，通过单调增加的符合时间KOZ)生成的。
为了能够更好地理解本发明，首先要解释基于检测信号DES的行进时间测量来确定距离DIS：
现有的激光测量装置1基于各种原理。在这里解决的直接方法中，通过电子计时器(例如，时间-数字转换器，TDC)，从发射、经由目标物体OBJ处的反射、直到传感器3内的检测，感测激光脉冲LAP的行进时间。在这个上下文中，时间测量从发射短激光脉冲LAP开始，并以接收反射的脉冲LAP结束[1]。在第一光子方法中，时间测量结束于在开始之后由传感器3检测到的第一事件。理想地，测得的时间与光传播时间对应，并且可以经由d＝ct/2直接转换为传感器3和目标物体OBJ之间的距离DIS。利用这种方法，背景光的高强度导致在反射的激光脉冲LAP到达传感器3之前可以检测到由背景光产生的事件，并因此导致错误的检测信号DES，从而发生错误的测量。
为了能够容忍这种错误测量以及统计变化，通常最初在直方图中收集这些时间标记中的数个，随后在使用算法时从其确定实际光传播时间。由于传感器3的灵敏度的对应弱化，由背景光生成的事件的速率以及因此错误测量的数量可以减少到可容忍的水平。但是，传感器3的较低灵敏度还降低了由检测到的激光脉冲生成的检测信号DES和/或事件的接收率，这使得提供可靠且精确的测量更加困难，特别是对于长距离。
在基于每个测量周期中相应第一事件和/或检测信号DES的检测的基于行进时间的直接距离测量方法中，第一事件的概率密度函数(PDF)P(t)由下式定义：
其中R(t)表示与时间有关的事件率。当假设时间不变的事件率(其适用于良好的近似)时，当仅考虑背景光时，由于测量持续时间的简洁性，P(t)可以根据下式根据指数分布计算
P(t)＝R exp(-Rt). (2)
当附加地考虑反射的激光脉冲的事件率RA时，可以根据下式计算PDF
其中，背景的事件率RB，行进时间TTOF，脉冲宽度TP以及RAB＝RA+RB。这导致接收源自背景的事件的概率随着测量距离和背景强度的增加而增加。因而，接收反射激光脉冲的事件的概率随着距离的增加而减小。
图2示出了针对不同飞行时间的第一检测信号DES的出现的示例性概率密度函数WDS1和WDS2，对于测量周期MZ，其作为行进时间的函数。概率密度函数WDS1和WDS2根据(3)针对背景的事件率RB和10MHz的事件率RA分别计算，并且脉冲宽度TP为16ns。行进时间TTOF在概率密度函数WDS1中为100ns，在概率密度函数WDS2中为200ns。这里揭示了所产生的脉冲在较大距离处较低，这与其检测的概率降低对应。
图3示出了在累积数个测量周期MZ之后第一检测信号DES的出现的示例性直方图HIG。在距离测量的直接方法中，第一接收事件的到达时间以从脉冲发射的时间跨数个测量周期测量的方式存储在直方图HIG中；根据所述直方图HIG，随后通过合适的评估规范确定实际行进时间。评估的可能变体是直方图HIG的平均滤波，其用于减小各个区间的方差，随后确定最大值，最大值的时间位置表示测量的行进时间。为了确定直方图HIG的所有区间的预期值，考虑PDF P(t)。跨区间的时域对所述函数进行积分，乘以所累加的时间值的数量，提供区间的相应预期值。在直方图HIG的基础上并且在假设区间内的泊松分布计数值的同时，可以定义测量质量的测量。
在图3中，区间的亮区域表示由背景光造成的事件，而反射和检测到的激光脉冲的事件描绘为暗区域。因此，可以在直方图HIG中可靠地确定脉冲LAP的位置，反射的脉冲LAP到达之后的第一个区间必须具有高于仅感测到背景的区间的值。脉冲生成的计数值Npulse与整个区间Npulse+Nbackground的标准偏差的商提供对此的测量，该标准偏差由根据泊松分布的期望值的根定义。因而，SNR被定义为
具有由脉冲引起的计数事件的数量Npulse和由背景引起的计数事件的数量Nbackground。由于所述计数值是时间的函数并且由于数据评估的目的是确定脉冲到达时间，因此所考虑的计数值是在脉冲到达时存在的计数值，其与飞行时间TTOF对应。如果使用根据(3)的指数分布作为基础，那么接下来是
具有累计时间值的数量Ncycle和区间的宽度Tbin以及
(5)和(6)中的近似假设在所考虑的区间子中具有恒定的PDF，因此适用于短区间和/或低速率。因此，对于根据(4)的SNR，得到以下结果：
具有反射激光脉冲的事件率RA和背景光的事件率RB。
图4示出了基于检测信号DES的行进时间测量的信噪比SDS的示例性表示，对于测量周期MZ，信噪比作为行进时间的函数，SNR指示时间过程中信噪比SDS的值。在这里，信噪比SDS的降低以及因此测量质量的降低随着行进时间TTOF的增加而发生。图4示出了对于背景的10MHz的事件率RB，对于10MHz激光脉冲的事件率RA，400个循环并且区间宽度为312.5ps处，根据(7)计算的信噪比SDS。
在下文中，信噪比SDS也用于与本发明方法的比较。在实际应用中，反射的激光脉冲LAP的强度附加地与距离和/或行进时间的反向平方成比例。这附加地加剧了信噪比降低的问题，这就是为什么更大范围的测量质量进一步降低并因此实现小范围的原因。
图5示出了当仅考虑检测信号DES的背景事件率时，对于第一符合信号KOS的出现的恒定概率密度函数WKS(图7中所示)的符合信号KOS的背景事件率的目标值Rtarget(t)的曲线SW的示例性表示，对于测量周期MZ，背景事件率的目标值Rtarget(t)作为行进时间的函数。
本发明的方法降低了测量质量对距离的依赖性。为了提供该方法的基本描述，最初应忽略脉冲强度对距离DIS的依赖性。为了在整个测量距离内获得恒定的测量质量，当反射的激光脉冲LAP被忽略时，第一事件的概率密度函数WKS(其导致符合信号KOS的生成)必须根据(3)与行进时间无关。如果考虑(1)，给出P(t)＝Pconst，这直接导致所述独立于行进时间可以只通过根据下式改变事件率来实现。
图5示出了根据(8)的对于PDFPconst＝1.08*106s-1的事件率。
图6示出了对于测量周期MZ作为行进时间的函数的符合时间KOZ的示例性表示，当使用图5的目标值Rtarget(t)时得到该符合时间KOZ。
根据本发明的另一个优选实施例，符合时间预设阶段6被配置为使得符合时间KOZ在测量周期MZ期间严格单调增加。
为了能够按时间改变事件率，人们将不会使用单独检测的光子PHO和/或检测信号DES作为事件的基础，但是人们将考虑光子符合和/或相关信号KOS[2]。在这个上下文中，当在定义的时间段(所谓的符合时间KOZ)内接收到至少限定数量(所谓的符合深度KOT)的各个光子时，将精确地发生事件。由这个方法产生的事件率是符合深度KOT和符合时间KOZ的函数。但是，由于只有后者允许足够精细的分辨率的连续变化(这根据(8)对于实现恒定概率密度函数WKS的目标是必要的)，因此通过改变符合时间KOZ来实现事件率R(t)的自适应。为了确定符合时间KOZ的所需变化，可以使用模型，该模型根据符合方法将事件率描述为指示符合深度KOT的参数n、指示符合时间的参数θ、以及指示个别光子检测率的参数R的函数。为此，可以首先考虑简单模型。在这里，应用
结果事件率为RC。该模型基于根据(2)的各个光子的指数分布的中间到达时间，并且对于Rθ＜＜1可以通过根据下式的进一步的近似来从[3]中的模型导出。
这里示出的方法一般而言是有效的，并且也可以被转移到更复杂的光子符合的模型，从而可以利用该方法的全部潜力。由于根据相关方法的事件率RC必须与根据(8)的事件率的目标值Rtarget(t)对应，因此为了获得恒定PDF，(8)和(9)将从现在开始等同。这提供了用于根据下式改变符合时间KOZ的规范
图6示出对于Pconst＝1.08*106s-1、n＝2和R＝10MHz，根据(11)的符合时间。由于对于n＝2的所选择的符合深度KOT，遵循根据(9)的光子相关的事件率RC(t)由RC(t)|n＝2＝R2θ(t)定义并且因此与符合时间KOZ成正比，因此曲线的形状与图5对应。对于较大的符合深度KOT，比例性表现出较高的阶数，因此曲线的质量不同。
图7示出了针对各种飞行时间的第一符合信号KOS的出现的示例性概率密度函数WKS1和WKS2，对于测量周期MZ，概率密度函数WKS1和WKS2作为行进时间的函数，其在使用图6的符合时间KOZ时得到。
根据本发明的优选的进一步发展，符合时间预设阶段6被配置为使得在测量周期MZ期间符合时间KOZ被预设为使得用于符合信号KOS中的第一符合信号KOS的出现的概率密度函数WKS从当仅考虑检测信号DES的背景事件率HGE时在测量周期MZ期间的恒定值偏离最大10％。分别至少在100ns和200ns的脉冲接收时间之外，概率密度函数WKS1和WKS2表现出从恒定值偏离最大10％的值。因此，行进时间测量的质量几乎与行进时间无关，这也使得自身感觉到概率密度函数WKS1和WKS2的脉冲的大致相同的水平。
在(11)中，值Pconst和n将在进一步的过程中指定。为了确定Pconst，使用基于根据(4)的符合信号的行进时间测量的信噪比SRV(如图8所示)。背景的计数值Nbackground可以通过恒定概率密度函数Pconst的附带条件，通过简单地乘以区间的宽度Tbin和测量周期的数量Ncycle来确定。适用的是
Nbackground＝NcycleTbinPconst. (12)
(1)应作为获得由激光脉冲造成的事件的数量的基础而被使用。直到时间TTOF，P(t)是恒定函数并且可以表示为Pconst，由此可以通过将Pconst乘以TTOF计算积分。从根据(9)的光子相关模型(R＝RAB)和从根据(11)的符合时间(t＝TTOF以及R＝RB)得到时间TTOF处的速率R(t)。因此，产生
利用(12)和(13)，从(4)产生
很明显，在给定已经实现的恒定概率密度函数Pconst的情况下，信噪比SRV现在与行进时间TTOF无关，并且现在仅与Pconst的根(其是常数)成比例。对于Pconst＝1.08*106s-1的概率密度函数WKS1和WKS2的常数值处的n＝2的符合深度KOT，图7示出了当通过跨根据(11)的符合时间KOZ的变化而调整事件率来根据(8)改变速率时，第一事件的概率密度函数WKS1和WKS2。对于背景和激光脉冲，个别的光子速率RB和RA各自达到10MHz。在这里，所得到的脉冲和背景的水平与行进时间无关，其与恒定的信噪比SRV对应，并且最终与所努力的距离测量的恒定质量对应。
一般而言，在考虑激光脉冲LAP的事件率对距离的依赖性的同时，也可以实现根据(4)的定义的恒定信噪比SRV；但是，在这个上下文中，需要遵循符合检测的事件率的明显更高的动态。这导致符合时间KOZ的高动态性，这需要方法的更复杂的实现。
图8示出了基于各种符合深度KOT的符合信号KOS的行进时间测量的信噪比SRV的示例性表示，作为检测信号DES的背景事件率的函数，其中SNR指示随着时间的推移信噪比SRV的值。
由于这个方法的目标是最大信噪比SRV，因此从(14)得到Pconst应当尽可能高。乘积PconstT提供每个测量周期MZ检测到的事件的数量，其中T是由跨T＝2dmax/c的***范围定义的测量持续时间。由于在所考虑的情况下，仅感测到第一个以及因此每个循环最多一个事件，因此该乘积最多可以采用值1。如果违反了这个条件，那么根据(8)，对于更高的时间值，将导致目标事件率的负值，这是不可能实现的。通过以下计算示出了Pconst的选择对事件率和/或符合时间KOZ的动态范围的影响。根据(8)在时间t＝0时和在时间t＝T时的目标事件率Rtarget(t)的商提供了所寻求的动态范围，因为这个函数在条件PconstT≥1下对于0≤t≤T是t的单调递增函数。因此，以下适用于速率的动态性：
在这里，显然PconstT＝1会产生无限的动态范围。通过类推，符合时间的动态范围可以根据(11)从对于t＝0和t＝T的符合时间的商来确定。适用于符合时间的动态性的是
这允许得出相同的结论。在实际应用中，根据θmin≤θ(t)≤θmax的符合时间KOZ的范围受技术或物理参数限制。对参数Pconst的限制可以通过对应的转换从两个限制θmin和θmax使用(11)计算。其基础是在时间t＝0时必须应用符合时间KOZ的最小值θmin，并且在时间t＝T时必须应用符合时间的最大值θmax。因此，从(11)得到：
以及
由于根据(11)的符合时间KOZ是时间的单调递增函数，因此只有在Pmin≤Pmax适用时才可以实现恒定概率密度函数WKS。因此，确保根据(9)的事件率可以被设置为足够低或高，以跨时域0≤t≤T实现恒定的概率密度函数WKS。因此，从(17)和(18)得到：
这种情况也可以从θ(0,Pconst＝Pmax)≥θmin和/或θ(T,Pconst＝Pmin)≤θmax得到；即，在概率密度函数WKS的最大值Pmax处，作为最小值所需的符合时间KOZ必须不低于θmin，和/或对于概率密度函数WKS的最小值Pmin，最大符合时间KOZ必须不高于θmax。不等式表明仅在增加的个体光子速率R的方向上存在限制。对于降低的速率，总是可以实现常数Pconst，但是Pconst本身将同时减小，这就是根据(14)的信噪比SRV以及因此测量质量将降低的原因。
为了确定对于改变符合时间KOZ和/或应用光子相关性实际上有用的事件率，比较根据等式(7)和(14)的信噪比SDS与SRV。由于实际行进时间未知，因此在(7)中指定TTOF＝T，并且在(14)中指定n＝2和Pconst＝Pmax。类似的方法用于确定符合深度KOT的最佳值n。在这里，针对所有可用的n确定根据(14)的信噪比SRV，并且选择具有最高信噪比SRV的深度KOT。图8示出了针对Ncycle＝400,Tbin＝312.5ps,Pconst＝Pmax,TTOF＝T＝660ns和RA＝RB，n＝1(无符合)直到n＝4的符合深度KOT的信噪比SRV1-4。在这里，显而易见的是，与没有符合的测量相反，当使用所给出的方法时，信噪比SRV确实变得恒定在高水平但是对于更高的事件率不会再次下降。要注意的是，只要满足(19)，根据(14)计算的信噪比SRV就将适用。
图9以示意性部分表示示出了本发明的激光测量装置1的第二实施例。第二实施例基于第一实施例，因此下面仅解释第二实施例的变化和补充。
根据本发明的有利的进一步发展，激光测量装置1包括用于确定检测信号DES的背景事件率HGE的背景事件率确定阶段8，符合时间预设阶段6被配置为在考虑背景事件率HGE的同时预设符合时间KOZ。在这个上下文中，上面使用的值RB与背景事件率HGE对应。
根据本发明的有利的进一步发展，符合时间预设阶段6被配置为在考虑预设符合深度KOT的同时预设符合时间KOZ。
根据本发明的有利的进一步发展，激光测量装置1包括最大值确定阶段9，最大值确定阶段9用于在仅考虑预设符合深度处的检测信号的背景事件率时确定用于符合信号KOS中的第一符合信号KOS的出现的恒定概率密度函数WKS的最大值MAW，符合时间预设阶段6被配置为在考虑最大值MAW的同时预设符合时间KOZ。在这个上下文中，上面计算的值Pmax可以与最大值MAW对应。
根据本发明的有利的进一步发展，激光测量装置1包括用于确定检测信号DES的背景事件率HGE的背景事件率确定阶段8，激光测量装置1包括用于预设用于符合识别阶段5的符合深度KOT的符合深度预设阶段10，并且符合深度预设阶段10被配置为在考虑背景事件率HGE的同时预设符合深度KOT。
根据本发明的有利的进一步发展，符合深度预设级10被配置为在符合深度KOT的不同值处确定用于符合信号KOS中的第一符合信号KOS的出现的概率密度函数WKS的信噪比SRV，对于不同值的每个，确定一个信噪比SRV；将与信噪比SRV的最大信噪比SRV相关联的不同值的值预设为符合深度KOT。
根据本发明的有利的进一步发展，符合深度预设阶段10被配置为使得符合深度KOT在测量周期MZ期间是恒定的。
在图9中描绘了在使用符合时间KOZ的适配的同时通过直接行进时间方法的距离测量的示例性进展。事件率的值RA和RB来自背景光和使用的激光源。由于需要背景事件率HGE的值RB来指定符合时间KOZ，因此首先确定所述值RB。在进一步的处理中，根据等式(7)和(14)以及不等式(19)，从背景的背景事件率HGE的值RB指定符合深度KOT的最佳值n。因此，并且利用符合时间KOZ的最大值θmax和测量持续时间T，现在通过使用(18)计算恒定概率密度函数WKS的值。从值Pconst，从背景事件率HGE的值RB和从先前指定的符合深度KOT的值n，确定符合时间KOZ的值θ(t)作为行进时间的函数，其将被提供给符合识别阶段5以用于检测事件。在那里，符合信号KOS由具有事件率RA和RB的输入检测信号DES形成，其中具有值RC的事件率的符合信号KOS包括对于背景光部分具有恒定值Pconst的概率密度函数WKS，从而在对数个行进时间测量值求和之后，将得到具有恒定背景计数值的直方图HIG。
图10、11和12通过模拟示出了本发明方法与现有技术的比较。
为了比较本方法与现有技术方法，模拟直接测量方法。为此，模拟具有包括四个检测器11的检测单元4(传感器像素4)的光学传感器3，每个检测器11以R/4的速率生成事件。根据(2)，通过指数分布的随机变量实现事件的模拟。根据各个检测器11的事件，在进一步的过程中确定所定义的符合深度KOT和符合时间KOZ的符合事件。根据(11)，以恒定的符合时间KOZ以及可变的符合时间KOZ进行模拟。为了评估质量，根据下式计算均值
其中对于每个距离点，分别具有第i次测量的测得的距离DIS di和测量总数N以及分别来自N＝200次单独测量(具有Ncycle＝400单独时间测量)的错误概率。错误概率被定义为测量距离偏离实际距离超过3％的概率。因此，对于实际距离dtrue，以下适用：
其中/>
图10示出了对于相应物体OBJ的不同反射率，对于不同背景照明水平(千克力(klx))具有恒定符合时间KOZ的距离测量的示例性平均值和错误概率。
图11示出了对于相应物体OBJ的不同反射率，对于不同背景照明水平(千克力(klx))的单调增加的符合时间KOZ的距离测量的示例性平均值和错误概率。
图10和11示出了对于n＝2的恒定符合深度KOT处的恒定和可变的符合时间KOZ，对于背景强度30klx、50klx和80klx以及对于5％至95％的反射系数的根据(20)的均值和根据(21)的错误概率。可以借助于所选择的***参数从强度确定背景事件率。强度为100klx，反射率为100％，产生比率RB＝108.96MHz。对于激光脉冲的事件率，对于反射率100％，在距离d＝10m处产生值RA＝1863MHz。对于模拟，假设脉冲持续时间为16ns，其同时与在没有可变符合时间KOZ的刺激的情况下的恒定符合时间KOZ对应，并且与具有根据(11)的变化的符合时间KOZ的最大值θmax对应。取决于背景强度，符合时间KOZ需要不同的最小值θmin，以便为背景部分启用恒定的概率密度函数。根据(19)的条件，对于30klx、50klx和80klx，所述最小值θmin可以被确定为1324ps、504ps和200ps。
图12示出了具有恒定符合时间KOZ以及对于不同背景照明水平具有单调增加的符合时间KOZ的距离测量的示例性平均值和错误概率。
如果比较恒定与可变符合时间KOZ的曲线，那么当采用所给出的方法时，可以发现平均和高反射系数和/或背景事件率的范围的增加。在恒定的符合时间下，高速率确保由于根据图2的概率密度函数WDS的形式，直方图的最大值将在接近零的距离处找到。因此，一旦不能可靠地找到反射的信号脉冲，均值的曲线就向下弯曲并趋向于零。在可变符合时间KOZ的情况下，由于未检测到信号脉冲时根据图7的概率密度函数WKS，最大值近似均匀分布(即，对于0≤t≤T，P(t)＝1/T)，因此均值倾向于朝着平均***范围 弯曲。在所示的模拟中，所述平均***范围为50米。为了对范围增益做出定量说明，必须定义最大范围的标准。举例来说，10％的最大错误概率是定义最大范围。因此，在恒定的符合时间下，对于30klx、50klx和80klx的背景强度，在50m、27m和<10m的50％的反射率下获得最大范围。但是，通过使用可变符合，可以实现75米、65米和54米的范围。为清楚起见，所提到的值的曲线再次在图5中单独给出。
如开头所讨论的，模拟增加的符合时间KOZ的方法因此清楚地证明了高背景光强度的最大范围的稳健性的增益。对于恒定符合时间KOZ，范围在80klx时下降到10米以下；但是，随着符合时间KOZ的增加，它下降到仅54米。总的来说，当背景光强度从30klx增加到80klx时，范围从50m下降到10m以下-即，超过80％-具有恒定的符合时间KOZ；但是，随着符合时间KOZ的增加，它从75米下降到54米，即，小于30％。
图13以示意图示出了具有多个检测单元4的示例性光学传感器3。
根据本发明的有利的进一步发展，光学传感器3包括多个检测单元4，多个检测单元4包括不同的感测区域。
光学传感器3由数个独立的检测单元4(像素)组成，从而可以捕获三维距离图像。每个检测单元4可包括数个检测器11。
在示意图中，图14示出了示例性检测单元4，其包括多个检测器11、相关联的符合识别阶段5以及相关联的行进时间测量装置7。
根据本发明的有利的进一步发展，检测单元4包括用于检测各个光子PHO的多个检测器11，检测器11包括相互对应的感测区域，并且符合深度KOT被预设为不大于检测器11的数量。
检测单元4由数个单独的检测器11组成。检测器11各自包括单光子雪崩二极管21，因为单光子雪崩二极管由于其高灵敏度而适合于感测各个光子PHO，因此适合于所描述的方法。一旦识别出入射光子PHO，检测单元4的每个检测器11就提供检测信号DES。在检测到光子PHO之后，检测器11在死区时间的持续时间内是无效的，并且仅在此之后才能检测下一个光子PHO。为了实现比死区时间短的符合时间，因此通过链接数个检测器11的检测信号DES来实现光子相关性的识别。在本实施例中，每个检测单元4使用四个检测器11。它们中的每一个都具有单独的电路22，用于在检测到光子PHO之后猝灭电流并且用于复位检测器11(主动猝灭和复位，AQR)。所述电路22提供死区时间的持续时间的检测信号DES，该信号被提供给符合识别阶段5以识别光子符合。所述符合识别阶段5识别是否在定义的符合时间KOZ内接收到至少与预设的符合深度KOT对应的多个检测信号DES。如果满足这个条件，符合识别阶段5生成符合信号KOS。这个信号被提供给行进时间测量装置7，行进时间测量装置7包括时间测量单元12、存储装置13以及控制和处理单元14。当接收到符合信号KOS时，时间测量单元12开始时间测量。在定义的测量窗口结束时，所有检测单元4的时间测量以同步方式停止，并且测得的时间值存储在存储元件13中。从存储元件13，数据在给定时间被读取并被传送到控制和处理单元14。后者将从数个时间标记计算特定于每个单独检测单元4的时间，然后将其转换为测量距离DIS。
在实施例中，符合检测单元5从检测单元4的检测器11的检测信号DES生成符合信号KOS。为此，首先通过脉冲形成器使检测信号DES的持续时间与期望的符合时间KOZ匹配。根据(11)，符合时间KOZ取决于自测量开始以来经过的时间。随后将得到的检测信号DES与其经调整的持续时间提供给逻辑操作。如果应用至少与所选择的符合深度KOT对应的多个检测信号DES，那么逻辑操作将生成输出信号。通过对不同的符合深度KOT使用数个逻辑操作并通过借助于多路复用器选择其中一个输出信号，可以改变符合深度KOT。
图15以示意性部分表示示出了本发明的激光测量装置的第三实施例。第三实施例基于第二实施例，因此下面仅解释第三实施例的变化和补充。
根据本发明的有利的进一步发展，行进时间测量装置1被配置为使得，如果预设的符合深度KOT是1，那么基于检测信号DES的行进时间测量来确定距离DIS，并且如果预设的符合深度KOT大于1，那么基于符合信号KOS的行进时间测量来确定距离。
图15示出了本发明的激光测量装置1的符合时间的距离相关变化的可能算法的流程图。在第一步骤中，通过背景事件率确定阶段8确定背景事件率HGE。这可以通过计数在没有主动符合的限定时间窗内的事件或者基于先前距离测量的直方图来实现。为了选择符合深度KOT，通过符合深度预设阶段10的信噪比确定阶段15对所有可用的值n计算根据(7)在没有符合的情况下的信噪比SDS，以及根据(14)在具有符合的情况下的信噪比SRV。为此所需的量，具体而言是“循环次数Ncycle”、“区间的宽度Tbin”和“测量持续时间T”由测量***定义，因此是已知的。对于Pconst，根据(18)使用Pmax，其可以从已知的量计算。值RA是反射的激光脉冲LAP的事件率。由于所述值RA不能直接测量或从直方图HIG确定，因此这里将假设这种情况RA＝RB。假设这种情况是可以进行测量的最坏情况。对于激光脉冲LAP的较高强度，极限值朝着较低速率移动，使得指定的符合深度KOT倾向于太低而不是太高。因此，即使不总是达到最佳信噪比SRV，也确保始终可以进行测量。另一种替代可能性是根据先前测量的直方图HIG估计激光脉冲LAP的事件率，但是，这需要测量的某种相关性。如果符合深度KOT的规格导致没有符合的测量有望产生最高质量，那么第一决策阶段16跳过进一步的步骤，并且可以直接实现没有符合的行进时间测量。
如果使用符合是有意义的，那么将通过限制因子确定阶段17验证是否可以利用符合时间KOZ的可用动态范围实现恒定概率密度。为此，验证根据(19)的标准。如果不满足条件，那么通过增量阶段20增加符合深度KOT一段时间，直到满足标准或直到达到其最大值nmax，所述达到最大值nmax由第三决策阶段19验证。随后，在假设在基于直接方法执行行进时间测量之前Pconst＝Pmax的同时，通过符合时间预设阶段6根据(11)确定符合时间KOZ。取决于***要求和目标应用，这个处理可以在任何测量周期MZ之前循环，即，在激光器2的任何射击之前循环、在具有限定数量的测量周期MZ的组之前循环，或者仅仅在由多个测量周期MZ组成的完整距离测量之前循环。
图16示出了用于不同飞行时间的第一符合信号的出现的示例性概率密度函数，对于测量周期，所述概率密度函数作为行进时间的函数，符合时间KOZ分别在一个部分测量周期TMZ的开始处确定，并且对于相应的部分测量周期TMZ保持恒定。
根据本发明的有利的进一步发展，符合时间预设阶段6被配置为使得测量周期MZ被细分为数个部分测量周期TMZ，符合时间KOZ各自在一个部分测量周期TMZ的开始处被确定并且对于相应的部分测量周期TMZ保持恒定。
上述作为行进时间的函数的符合时间KOZ的渐进变化对硬件提出了很高的要求。另一种变体以固定的步骤给出了符合时间KOZ的变化。使用的步骤越多，与固定的符合时间KOZ相比，所提出的方法的优点就越大。图16示出了当符合时间KOZ在四个阶段中变化时第一事件的概率密度函数WKS1和WKS2。对于时间0、T/4、T/2和T3/4，根据(11)计算符合时间KOZ的值。所述值同时与符合时间KOZ被修改时的那些时间点对应。与图7的概率密度函数WKS1和WKS2相比，图16的概率密度函数WKS1和WKS2仅表现出边际变动。但是，硬件方面的支出大大减少。
已经在设备的上下文中描述的本发明的各方面也涉及对应的方法。相反，已经在方法的上下文中描述的本发明的这些方面也涉及对应的设备。
附图标记列表：
1 激光测量装置
2 脉冲激光器
3 光学传感器
4 检测单元
5 符合识别阶段
6 符合时间预设阶段
7 行进时间测量装置
8 背景事件率确定阶段
9 最大值确定阶段
10 符合深度预设阶段
11 检测器
12 时间测量单元
13 存储装置
14 控制和处理单元
15 信噪比确定阶段
16 第一决策阶段
17 限制因子确定阶段
18 第二决策阶段
19 第三决策阶段
20 增量阶段
21 单光子雪崩二极管
22 电路
DIS 距离
OBJ 物体
LAP 激光脉冲
PHO 光子
DES 检测信号
KOS 符合信号
KOZ 符合时间
KOT 符合深度
WDS 用于第一检测信号的出现的概率密度函数
HIG 直方图
SDS 基于检测信号的行进时间测量的信噪比
SW 当仅考虑检测信号的背景事件率时，用于第一符合信号的出现的恒定概率
密度函数的符合信号的背景事件率的目标值
WKS 用于第一符合信号的出现的概率密度函数
SRV 基于符合信号的行进时间测量的信噪比
HGE 检测信号的背景事件率
MAW 恒定概率密度函数的最大值
TMZ 部分测量周期
MZ 测量周期
资料来源：
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[3]M.Beer，O.M.Schrey，B.J.Hosticka和R.Kokozinski，“Coincidence in SPAD-based time-of-flight sensors”，2017年第13届Conference on Ph.D.Research inMicroelectronics and Electronics(PRIME)，2017年，第381-384页。

Claims (15)

1.一种用于测量距物体的距离的激光测量装置，包括：
脉冲激光器(2)，用于在测量周期的开始时发射激光脉冲；
光学传感器(3)，包括用于生成检测信号的至少一个检测单元(4)，检测单元(4)包括用于检测各个光子的至少一个检测器(11)，检测单元(4)在测量周期期间每当检测器(11)检测到一个光子时生成一个检测信号；
符合识别阶段(5)，用于生成符合信号，其中在测量周期期间，每当检测单元(4)生成的检测信号在符合时间内达到至少预设符合深度时，生成一个符合信号；
符合时间预设阶段(6)，用于预设用于符合识别阶段(5)的符合时间，符合时间预设阶段(6)被配置为使得符合时间在测量周期期间单调增加；以及
行进时间测量装置(7)，用于基于符合信号的行进时间测量确定距离。
2.根据权利要求1所述的激光测量装置，激光测量装置(1)包括用于确定检测信号的背景事件率的背景事件率确定阶段(8)，符合时间预设阶段(6)被配置为在考虑背景事件率的同时预设符合时间。
3.根据权利要求1所述的激光测量装置，其中符合时间预设阶段(6)被配置为在考虑预设符合深度的同时预设符合时间。
4.根据权利要求1所述的激光测量装置，激光测量装置(1)包括最大值确定阶段(9)，最大值确定阶段(9)用于在仅考虑预设符合深度处的检测信号的背景事件率时确定用于符合信号的第一符合信号的出现的恒定概率密度函数的最大值，符合时间预设阶段(6)被配置为在考虑最大值的同时预设符合时间。
5.根据权利要求1所述的激光测量装置，激光测量装置(1)包括用于确定检测信号的背景事件率的背景事件率确定阶段(8)，激光测量装置(1)包括用于预设用于符合识别阶段(5)的符合深度的符合深度预设阶段(10)，并且符合深度预设阶段(10)被配置为在考虑背景事件率的同时预设符合深度。
6.根据权利要求5所述的激光测量装置，其中符合深度预设阶段(10)被配置为在符合深度的不同值处确定用于符合信号的第一符合信号的出现的概率密度函数的信噪比，不同值的每个具有为其确定的一个信噪比；将与信噪比中的最大信噪比相关联的不同值的值预设为符合深度。
7.根据权利要求5所述的激光测量装置，其中符合深度预设阶段(10)被配置为使得符合深度在测量周期期间是恒定的。
8.根据权利要求1所述的激光测量装置，其中符合时间预设阶段(6)被配置为使得符合时间在测量周期期间严格单调增加。
9.根据权利要求1所述的激光测量装置，其中符合时间预设阶段(6)被配置为使得在测量周期期间符合时间被预设为使得用于符合信号的第一符合信号的出现的概率密度函数从当仅考虑检测信号的背景事件率时在测量周期期间的恒定值偏离最大10％。
10.根据权利要求1所述的激光测量装置，其中符合时间预设阶段(6)被配置为使得测量周期被细分为数个部分测量周期，分别在数个部分测量周期的一个的开始时确定符合时间，并且符合时间对于相应的部分测量周期维持恒定。
11.根据权利要求1所述的激光测量装置，其中检测单元(4)包括用于检测各个光子的多个检测器(11)，检测器(11)包括相互对应的感测区域，并且符合深度被预设为不大于检测器(11)的数量。
12.根据权利要求1所述的激光测量装置，其中光学传感器(3)包括多个检测单元(4)，多个检测单元(4)包括不同的感测区域。
13.根据权利要求1所述的激光测量装置，其中行进时间测量装置(7)被配置为使得，当预设符合深度为1时，基于检测信号的行进时间测量来确定距离，并且被配置为使得，当预设符合深度大于1时，基于符合信号的行进时间测量来确定距离。
14.一种操作激光测量装置(1)的方法，激光测量装置(1)用于测量距物体的距离，所述方法包括：
通过脉冲激光器(2)在测量周期的开始时发射激光脉冲；
通过光学传感器(3)的至少一个检测单元(4)生成检测信号，检测单元(4)包括用于检测各个光子的至少一个检测器(11)，其中在测量周期期间，每当检测器(11)检测到一个光子时，由检测单元(4)生成一个检测信号；
通过符合识别阶段(5)生成符合信号，其中在测量周期期间，每当检测单元(4)生成的检测信号在符合时间内至少达到预设符合深度时，生成一个符合信号；
通过符合时间预设阶段(6)预设用于符合识别阶段(5)的符合时间，符合时间被预设为使得符合时间在测量周期期间单调增加；以及
基于符合信号的行进时间测量，通过行进时间测量装置(7)确定距离。
15.一种计算机存储介质，存储有计算机程序，用于当在处理器上运行时，执行如权利要求14所述的方法。
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