CN111830487A - 生成时域回波波形的方法和电磁辐射回波波形生成*** - Google Patents

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Abstract

本文提供了生成时域回波波形的方法和电磁辐射回波波形生成***。生成时域回波波形的方法包括：脉冲电磁辐射的触发源发射多个电磁辐射脉冲。多个反射脉冲辐照电磁辐射检测器单元，该检测器响应于此而生成多个存储的电测量。该方法还包括生成时变混合信号，并在检测器生成多个电测量的同时分别将时变混合信号的移相变型应用于该检测器。信号预处理器从检测器读出多个电测量。信号重建单元然后生成关于电测量的频谱和混合信号的频谱。信号重建单元通过使用混合信号的频谱对存储的电测量的频谱去卷积来生成重建信号频谱，然后通过将重建信号频谱转换到时域来生成回波波形。

Description

生成时域回波波形的方法和电磁辐射回波波形生成***
本发明涉及一种生成时域回波波形的方法，该方法是例如将入射在电磁辐射检测器单元上的反射电磁辐射脉冲转换为电波形的类型。本发明还涉及一种电磁辐射回波波形生成***，该***是例如响应于用反射电磁辐射脉冲辐照电磁辐射检测器单元而生成电波形的类型。
在所谓的飞行时间感测***和其他***(例如，夜视***)中，已知采用照明源对在该照明源的视场内的周围环境(有时被称为“场景”)，进行照明并处理由场景的特征反射的光。此类所谓的LiDAR(光检测和测距)***使用照明源用光来对场景进行照明，并且使用检测设备(例如光电二极管阵列、一些光学元件、以及处理单元)检测从场景中的物体反射的光。从场景中的物体反射的光由检测设备接收并被转换成电信号，该电信号然后由处理单元通过应用飞行时间(ToF)计算来处理，以便确定物体距检测设备的距离。尽管已知不同种类的LiDAR***基于不同的工作原理，但此类***基本上对场景进行照明并检测所反射的光。
在这方面，所谓的“闪光LiDAR”技术是一种直接ToF测距技术，其采用发射随后被场景特征反射并由检测器设备检测的光脉冲的光源。在此类技术中，利用针对光脉冲进行到反射特征并返回到检测器设备的往返行程的所测量的时间，直接计算到反射特征的距离。入射在检测器设备上的光脉冲在时域中以非常高的采样率被采样。因此，实现此类技术的处理电路中的信号路径需要信号的高带宽以及大的硅“不动产”，即，此类实现方式需要硅晶片上相对大的面积，这进而限制了集成电路上可支持的信道的数量。因此，此类闪光LiDAR传感器能够支持的实际空间信道数量通常低于100。为了克服该限制，机械扫描***需要移动组件。
另一已知的LiDAR***采用所谓的“间接飞行时间”(iToF)测距技术。iTOF***发射连续波光信号，并且连续波光信号的反射被检测器设备接收并被分析。取得从场景的特征反射的光的多个样本，例如四个样本，每个样本相位阶跃90°。使用该照明和采样方法，可以确定照明与反射之间的相位角，并且所确定的相位角可用于确定到场景反射特征的距离。
在iToF***中，高频信号处理(解调)在像素级发生，因此在同一芯片上集成大量像素所需的像素后信号带宽较低。因此，与直接ToF***相比，iToF***能够支持更大的信道数量，从而支持更高的空间分辨率测量。然而，iToF***的测量距离能力有限。在该方面，为了实现低随机距离测量误差，iToF***需要高调制频率，这进而降低可以不模糊地测量的距离范围。例如，100MHz的调制频率得到大约1.5m的不模糊测量距离。同样，常规iToF***由于多次反射和多个传播路径而易于受误差影响。
根据本发明的第一方面，提供了一种生成时域回波波形的方法，该方法包括：脉冲电磁辐射的触发源响应于触发信号而发射多个电磁辐射脉冲；多个电磁辐射反射回波信号辐照电磁辐射检测器单元，该电磁辐射检测器单元响应于入射在其上的电磁辐射而生成多个存储的电测量；生成时变混合信号；在电磁辐射检测器单元生成多个存储的电测量的同时分别将混合信号的移相变型应用于该电磁辐射检测器单元；信号预处理器从电磁辐射检测器单元读出多个存储的电测量；信号重建单元生成关于多个存储的电测量的频谱并提供混合信号的频谱；信号重建单元通过使用混合信号的频谱对多个存储的电测量的频谱进行去卷积来生成重建信号频谱；以及信号重建单元通过将重建信号频谱转换到时域来生成时域回波波形。
时变函数可以是二元的，但是可以采用更高的逻辑级，例如三态逻辑。时变函数的长度可以是N位。时变混合信号可以是伪随机二进制序列(PRBS)信号。
对多个累积的电测量的频谱进行去卷积可包括用混合信号的频谱对多个存储的电测量的频谱进行逆滤波。
时变混合信号可以是周期性信号。
对多个存储的电测量的频谱进行去卷积可包括用混合信号的频谱对多个存储的电测量的频谱进行维纳去卷积。
混合信号的移相变型可以通过串行地对混合信号进行移相而生成。
光电检测器单元可以是光子混合器器件。
光子混合器器件可包括调制电极；该方法可进一步包括：将混合信号的移相变型应用于调制电极。
该方法可进一步包括：提供时变混合信号发生器，以分别将混合信号的移相变型应用于电磁辐射检测器单元；生成触发信号；将触发信号应用于脉冲电磁辐射的触发源；以及基本上同时地将该触发信号应用于时变混合信号发生器。
根据本发明的第二方面，提供了一种测量到反射物体的距离的方法，包括：通过分析使用如上所述的关于本发明第一方面的生成时域回波波形的方法生成的时域回波波形来检测电磁辐射的反射脉冲。
该方法可进一步包括：使用检测到的反射回波信号就多个反射电磁脉冲中的反射脉冲来计算距离。
生成多个存储的电测量中的存储的电测量可包括：预定数量的多个电磁辐射反射脉冲连续地入射在电磁辐射检测器单元上并且该电磁辐射检测器单元响应于此而分别生成对应数量的各个电测量；在电磁辐射检测器单元生成对应数量的各个电测量的同时将混合信号的移相变型中的变型应用于该电磁辐射检测器单元；以及累积对应数量的各个电测量。
多个存储的电测量中的存储的电测量可以是关于多个电磁辐射反射回波信号中的数个反射回波信号的。该数个回波信号可以是一个回波信号。
该方法可进一步包括：提供包括电磁辐射检测器单元的多个电磁辐射检测器单元；将混合信号的移相变型中的每个变型应用于该多个电磁辐射检测器单元，同时该多个电磁辐射检测器单元中的每一个分别就混合信号的移相变型中的每个变型生成多个存储的电测量；信号预处理器分别从多个电磁辐射检测器单元基本上并行地读出存储的电测量，每个读出都关于混合信号的移相变型中的每个变型；信号预处理器就每个并行读出对从多个电磁辐射检测器单元读出的电测量进行聚合，从而生成多个经聚合的存储的电测量；信号重建单元生成关于多个经聚合的存储的电测量的频谱并生成混合信号的频谱；信号重建单元通过使用混合信号的频谱对多个经聚合的存储的电测量的频谱进行去卷积来生成重建信号频谱；以及信号重建单元通过将重建信号频谱转换到时域来生成时域回波波形。
时域回波波形可以是入射在电磁辐射检测器单元上的多个电磁辐射反射脉冲的电域中的表示。脉冲电磁辐射的触发源可以生成脉冲输出，而不是连续波输出。
根据本发明的第三方面，提供了一种电磁辐射回波波形生成***，包括：脉冲电磁辐射的触发源，被配置成用于响应于触发信号而发射多个电磁辐射脉冲；电磁辐射检测器单元，被配置成用于响应于辐照该电磁辐射检测器单元的多个电磁辐射反射回波信号而生成多个存储的电测量；时变混合信号发生器，被配置成用于在电磁辐射检测器单元生成多个存储的电测量的同时将混合信号的移相变型应用于该电磁辐射检测器单元；以及信号预处理器，被配置成用于从电磁辐射检测器单元读出多个存储的电测量；其中，信号重建单元被配置成用于生成关于该多个存储的电测量的频谱并且用于生成混合信号的频谱；信号重建单元被配置成用于通过使用混合信号的频谱对多个存储的电测量的频谱进行去卷积来生成重建信号频谱；并且信号重建单元被配置成用于通过将重建信号频谱转换到时域来生成时域回波波形。
因此，有可能提供一种生成时域回波波形的方法和一种电磁辐射回波波形生成***，其支持iToF***的较低带宽要求下直接ToF***的更大范围的测量。此外，该方法和***能够重建时域回波波形，并且能够移除多次反射和/或多个传播路径。
现在，参考附图，将仅作为示例来描述本发明的至少一个实施例，在附图中：
图1是布置在场景中并且包括构成本发明实施例的电磁辐射检测器设备的距离测量***的示意图；
图2是图1的实施例使用的生成时域回波波形的方法的流程图；
图3是更详细的并且构成本发明的另一实施例的图2的重建过程的流程图；
图4是在图1到图3的实施例中使用的测量光信号和混合信号的图；
图5是测量的光信号、混合信号和重建信号的频谱图；
图6是当采用图2和图3的方法时，将恢复的回波波形和接收的光信号进行比较的图；
图7是更详细的图2的另一重建过程的流程图并且构成本发明的另
一实施例
图8是根据图1、2和7的实施例使用的另一测量的光信号和另一混合信号的图；
图9是图8的测量的光信号和混合信号的频谱图；以及
图10是采用图2和图7的方法时，将恢复的回波波形与接收的光信号进行比较的图。
在整个以下描述中，相同的附图标记将用于标识相同的部件。
参考图1，电磁辐射测距***(例如，脉冲光检测和测距***100)例如被布置在环境内以监视所谓的场景102。***100的典型应用是在LIDAR***中。场景102包括反射物体104。
***100包括检测电路106和照明源，例如脉冲光学源或光源108(诸如脉冲激光器或激光二极管)。在这方面，电磁辐射源108提供脉冲输出，而不是连续波输出，该区别对本领域技术人员来说是显而易见的。尽管未示出，但在该示例中，光源108包括用于修改光源108发射的光能的光学器件和/或滤波器。脉冲发生器110可操作地耦合到光源108和信号发生器112，例如时变二进制信号发生器(诸如伪随机二进制序列(PRBS)信号发生器)，该信号发生器112可操作地耦合到相位选择器单元114。在该示例中，信号发生器112通过光子混合器124的调制电极118可操作地耦合到光电检测器单元116。光子混合器124可以是例如“3DCamera Based On Gain-Modulated Cmos Avalanche Photodiodes(基于增益调制Cmos雪崩光电二极管的3D相机)”(O.Shcherbakova，博士论文，2013年4月，https://core.ac.uk/download/pdf/35317180.pdf)中描述的类型的任何合适种类的光栅器件。尽管未示出，但应当理解，检测电路106包括光电检测器单元阵列，但是为了说明的清晰和简洁起见，本文中仅示出并主要描述光电检测器单元116。还可以在检测电路106的光子混合器阵列附近设置包括例如透镜(诸如聚焦透镜)的光学***(也未示出)。
光电检测器单元116包括信号累积单元，例如具有可操作地耦合到由信号发生器112控制的光子混合器器件118的输入端的积分器120。积分器120的输出端可操作地耦合到信号预处理器，例如信号准备和调节电路126，信号准备和调节电路126的输出端可操作地耦合到信号重建单元128的输入端。信号准备和调节电路126还可操作地耦合到脉冲发生器110。信号准备和调节电路126通常包括放大电路、模数转换电路，并且可选地包括用于在模数转换期间处理混叠的低通滤波，以便生成可由信号重建单元128和微处理器130处理的输出信号，微处理器130可操作地耦合到信号重建单元128。可选地，信号重建单元128可以应用额外的滤波，例如最优滤波、低通滤波或高斯滤波。微处理器130构成处理资源，并且通常由非易失性存储器(例如只读存储器)和易失性存储器(例如随机存取存储器)(未示出)支持。尽管在该示例中脉冲发生器110耦合到信号准备和调节电路126，但是本领域技术人员应当理解，通过将脉冲发生器110耦合到设备100的其他功能元件(例如微处理器130)可以实现同步。
微处理器130支持许多功能单元，例如脉冲分析器(未示出)，以便确定到反射物体(例如物体104)的距离。脉冲分析器可以实现任何合适的信号处理技术以获得此类距离信息，例如，如通过引用将其内容并入本文中的共同待审的欧洲专利申请第18165668.7号中所述。
在操作中，信号重建单元128对在积分器120的输出端处提供并由信号准备和调节电路126处理的电测量进行去卷积，该电测量已经用由信号发生器112提供的相位可变混合信号进行预处理，以便恢复模拟回波波形。
脉冲光检测和测距***100依赖于互相关函数，以便通过将混合信号的移相变型应用于光子混合器器件118生成的光电流来获得互相关项。在该方面，响应于入射到光子混合器124上的光而生成光电流，并且与光电流相关联的电荷随后被存储在积分器120中，或者在光电检测器单元116的阵列的情况下，考虑各个光电检测器单元116的所存储的电荷的累积。互相关函数为：
Figure BDA0002461561850000061
其中
Figure BDA0002461561850000062
是互相关项，o(t)是响应于接收到的反射光信号而生成的光电流，m(t)是混合或解调制函数。
上述表达式可以重写成以下卷积：
Figure BDA0002461561850000071
其中o是时域中响应于入射光信号而生成的光电流，m是时域中的混合信号。为了从互相关项
Figure BDA0002461561850000072
中恢复入射光信号的电测量，上述等式(2)可与去卷积结合在频域中使用。在该方面，为了对上述卷积进行去卷积，需要对构成互相关项
Figure BDA0002461561850000073
的电测量信号和混合信号m执行快速傅里叶变换(FFT)：
Figure BDA0002461561850000074
Figure BDA0002461561850000075
使用这些傅里叶变换，可以简单地调整等式(2)以实现基本的去卷积：
Figure BDA0002461561850000076
其中O是入射光信号的电测量的频谱。为了将电测量的频域表示转换到时域，对经去卷积的互相关项
Figure BDA0002461561850000077
的频谱进行逆FFT(IFFT)：
Figure BDA0002461561850000078
可以采用另一种已知的去卷积技术来代替等式(3)，即维纳(Wiener)去卷积：
Figure BDA0002461561850000079
其中K是由噪声频谱定义的函数。
与等式(3)的情况一样，通过对接收到的光信号的电测量的频谱O执行IFFT可以获得对接收到的光信号的时域中的电测量。
参考图2，当对***100上电时，相位选择器单元114将循环相移计数器ph初始化为零(步骤200)。脉冲光源108例如响应于脉冲发生器110(即，由脉冲发生器110触发)而发射光脉冲132(步骤202)，这些脉冲对场景102进行照明并入射在反射物体104上。脉冲发生器110生成的触发信号也基本上同时传送到信号发生器112和信号准备和调节单元126。入射在物体104上的光132被物体104反射，被反射的光132的量取决于物体104的反射率。反射光134由光电检测器116的阵列接收，并以时变模拟输出信号的形式被转换到电域，该时变模拟输出信号与在一段时间内由光电检测器116的阵列接收的光强度成比例。反射光134由光电检测器单元116的阵列接收，并以时变模拟输出信号的形式被转换到电域，该时变模拟输出信号与光电检测器单元116的阵列在一段时间内接收的反射光134的强度成比例。由信号发生器112和信号准备和调节电路126对触发或同步信号的接收被用作在时间上对何时开始“记录”由光电检测器单元116的阵列生成的电测量的指示。
在光源108发射光脉冲132的同时，检测电路106将在光电检测器单元116处接收到的光能转化为电测量，如下所示。根据上述方法，信号发生器112生成混合信号，在该示例中混合信号具有平坦频谱，该混合信号例如时变混合信号(诸如PRBS混合信号)。使用具有平坦频谱的混合信号是有益的，但不是必需的。混合信号的长度可以是N位，长度取决于混合信号的频率和设备的观察距离。例如，在100MHz的频率和128位的序列长度下，可以实现大约150m的不模糊距离。256位的序列长度可以产生约300m的不模糊距离。相位选择器114向信号发生器112发出控制信号，以将PRBS混合信号的相位移位ph位(步骤204)，并且经移相的PRBS混合信号被应用于光电检测器单元116的光子混合器器件118(步骤206)，以便将响应于由光子混合器124接收到的光134而生成的光电流与经移相的PRBS混合信号混合。光子混合器124生成光电流信号，该光电流信号响应于由此接收到的光能和被应用于光子混合器124的调制电极118的PRBS混合信号。在积分器120中累积光电流信号。
信号准备和调节电路126判定是否已发射P个光脉冲(步骤208)，以便确定积分器120何时已累积关于P个连续接收的光回波信号的光电流。如果由于接收到的反射光回波信号的数量不足而导致生成的光电流的数量不足，则信号准备和调节电路126等待P个光电流的生成。由此，关于连续接收的P个光回波信号的经移相的混合信号的相同变型(即，具有应用于其的相同相移的混合信号)经由光子混合器124的调制电极118而被应用于光子混合器124。因此，应当理解，在该示例中，给定的存储的电测量是关于光的数个反射回波信号的。
当预定数量的(P个)光脉冲已被发射并且关于反射回波信号的对应的连续光电流被生成时，信号准备和调节电路126读出构成电测量的积分光电流并且测量该积分光电流的值并存储电测量的值(步骤210)。
实际上，***100包括多个光电检测器单元116。因此，对于在多个光电检测器单元116生成其各自的电测量的同时应用于该多个光电检测器单元116的混合信号的(移相变型中的)每个变型，由多个光电检测器单元116分别就每个变型而生成的存储的电测量由信号准备和调节电路126基本上并行地读出、就每个相移而被聚合并被存储。例如，对于第一相移ph1，使用第一相移ph1生成并被存储在光电检测器单元阵列的所有光电检测器单元116中的电测量基本上并行地被读出、就第一相移ph1而被聚合并被存储。类似地，对于随后的相移phn，重复该过程。经聚合的电测量、生成或记录例如作为矢量Vcorr[ph]被存储诸如在存储器中(未示出)，与当前应用的相移ph相对应。然后，相位选择器114单位递增循环相移计数器ph(步骤212)。在这方面，将混合信号的相位串行地移位以实现经移相的混合信号的变型。
然后，相位选择器114判定(步骤214)相移计数器ph是否仍然小于与混合信号的长度相对应的预定限制N。如果尚未达到预定限制N，则积分器120被清除，在测量积分器120存储的值的过程中信号准备和调节电路126使用的任何临时存储元件也被清除(步骤216)，并且重复上述测量步骤(步骤202至212)，并且将随后生成的新的电测量附加到电测量矢量Vcorr[ph]，直到完成了关于相移的完整周期的所有测量为止。因此，光电检测器单元116随时间并且根据经移相的混合信号的不同变型生成多个存储的电测量。从以上步骤可以看出，在生成存储的电测量期间，混合信号的移相变型被应用于光电检测器单元116的光子混合器124，这些应用是关于连续光脉冲或连续光脉冲组的。
然而，如果循环相移计数器ph已达到预定限制N，则关于相移的完整周期的电测量矢量Vcorr[N]被视为完整输出(步骤218)，然后信号重建单元128对就应用的相移生成的电测量进行去卷积(步骤220)。
在这方面，在一个实施例(图3、图4和图5)中，信号重建单元128对电测量矢量Vcorr[N]执行FFT(步骤300)并对PRBS混合信号402执行FFT(步骤302)，以产生互相关信号
Figure BDA0002461561850000101
的频谱C(404)以及PRBS混合信号的频谱M(406)，在该示例中，该互相关信号
Figure BDA0002461561850000102
是电测量矢量Vcorr[N]。然后，根据上述等式(3)使用PRBS混合信号406的FFT对电测量矢量Vcorr[N]的结果FFT进行逆滤波(步骤304)，然后，例如，对其进行低通高斯滤波。这产生重建信号频谱，例如恢复的回波波形400的经滤波的频谱408。
参考图6，一旦经逆滤波，则通过对逆滤波过程的输出(即恢复的回波波形408的频谱)执行IFFT(步骤306)来获得时域回波波形410。在这方面，将重建信号频谱408转换到时域。如从图6的比较可以看出，恢复的时域回波波形410很好地跟踪原始接收的反射光信号400。时域回波波形410是入射在光电检测器单元116上的多个反射光脉冲的在时域中的表示。
在另一实施例(图7、图8和图9)中，与在前一示例中一样，信号重建单元128对电测量矢量Vcorr[N](600)执行FFT(步骤500)以生成互相关信号
Figure BDA0002461561850000103
的频谱C(604)。然而，在该示例中，使用的混合信号是简单的周期函数混合信号602(例如方波信号)，因此信号重建单元128对混合信号602执行FFT(步骤502)，以生成周期函数混合信号的频谱M(606)。上述等式(4)的函数K定义了混合信号的频谱M(606)的最小值，如由水平折线605所示。然后，根据上述等式(4)使用周期函数混合信号606的FFT对电测量矢量Vcorr[N]的结果FFT进行维纳滤波(步骤504)。
参考图10，一旦经维纳滤波，则通过对维纳滤波的输出执行IFFT(步骤506)来获得时域回波波形608。如从图10的比较可以看出，恢复的时域回波波形608跟踪原始接收的反射光信号600。
一旦信号重建单元128已经恢复了时域回波波形410、608，则数字时域回波波形410、608被传送到微处理器130，微处理器130对回波波形410、608进行后处理，例如分析数字化回波波形410、608的峰以标识反射光脉冲并确定到反射引起物的距离，例如，如上文提及的共同待审的欧洲专利申请第18165668.7号中所述。
本领域技术人员应当理解，上述实现方式仅仅是在所附权利要求的范围内可想到的各种实现方式的示例。事实上，应当理解，例如，可以使用具有适当频谱分布的其他混合信号。
尽管在上述示例中由光子混合器124生成的电信号从关于入射在光电检测器单元116上的P个连续反射光回波信号生成的数量为P的光电流得到，但是应当理解，该实现是可选的，并且存储的电信号可以从由光子混合器124响应于单个反射光回波信号而生成的单个光电流生成。
应当理解，本文所述可编程元件的使用纯粹是示例性的，并且本领域技术人员将理解，可编程元件可以用“硬连线”实现方式(例如使用数字逻辑的电路)来代替。
尽管混合信号的频谱在本文中实时地或“动态地”生成，但是应当理解，混合信号的频谱M可以是预先确定的、被存储的、并且例如通过从存储器中检取来提供，以供随后在本文所述的方法中使用。
在上述示例中，混合信号是PRBS或周期性信号。应当理解，术语周期在周期性信号的周期是逐爆发(即关于光源108的每个发射)地应用的意义上被采用。实际上，这是从周期性信号得到的混合信号的示例。该信号还具有能够在时间上移位的特性。该特性适合于所有类型的混合信号。因此，应当理解，可以使用包括可重复的时变部分的任何合适的信号(例如周期性信号)来提供混合信号，但是可以使用可重复的非周期性信号或非周期信号的部分。在一些实施例中，混合信号可以是模拟信号。
应当理解，除非另外明确说明，否则本文中对“光”的引用旨在作为涉及电磁频谱的光学范围的引用，电磁频谱的光学范围例如约350nm与约2000nm之间，诸如约550nm与约1550nm之间、或约600nm与约1000nm之间。
本文对特定功能单元的使用应理解为仅是示例性的，并且本领域技术人员将理解，可以在不同功能单元中提供此类功能/或此类功能可以分布在多个功能单元上。
本发明的替代实施例可以实现为用于与计算机***一起使用的计算机程序产品，该计算机程序产品例如是存储在有形数据记录介质(诸如磁盘、CD-ROM、ROM、数字存储器或固定盘)上的一系列计算机指令，或被具体化在计算机数据信号中，该计算机数据信号通过有形介质或无线介质(例如微波或红外线)传输。该一系列计算机指令可以构成上述功能的全部或部分，并且还可以被存储在任何易失性或非易失性的存储器设备中，诸如半导体、磁性、光学或其他存储器设备。

Claims (15)

1.一种生成时域回波波形(410、608)的方法，所述方法包括：
脉冲电磁辐射的触发源(108)响应于触发信号发射(202)多个电磁辐射脉冲(132)；
多个电磁辐射反射回波信号(134)辐照电磁辐射检测器单元(116)，所述电磁辐射检测器单元(116)响应于入射在所述电磁辐射检测器单元(116)上的电磁辐射(134)而生成多个存储的电测量；
生成时变混合信号；
在所述电磁辐射检测器单元(116)生成所述多个存储的电测量的同时分别将所述混合信号的移相变型应用(204、206)于所述电磁辐射检测器单元(116)；
信号预处理器(126)从所述电磁辐射检测器单元(116)读出(210)所述多个存储的电测量；
信号重建单元(128)生成(300、500)关于所述多个存储的电测量的频谱(404、604)并提供(302、502)所述混合信号的频谱(406、606)；
所述信号重建单元(128)通过使用所述混合信号的频谱(406、606)对所述多个存储的电测量的频谱(404、604)进行去卷积(304、504)来生成重建信号频谱(408)；以及
所述信号重建单元(128)通过将所述重建信号频谱(408)转换到时域来生成所述时域回波波形。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述时变混合信号是伪随机二进制序列PRBS信号。
3.如权利要求2所述的方法，其中对多个累积的电测量的频谱进行去卷积包括用所述混合信号的频谱(406)对所述多个存储的电测量的频谱(404)进行逆滤波(304)。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述时变混合信号是周期性信号。
5.如权利要求4所述的方法，其中对所述多个存储的电测量的频谱进行去卷积包括用所述混合信号的频谱(606)对所述多个存储的电测量的频谱(604)进行维纳去卷积(504)。
6.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述混合信号的移相变型是通过串行地对所述混合信号进行移相(212)生成的。
7.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述光电检测器单元(116)是光子混合器器件。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述光子混合器器件包括调制电极，所述方法进一步包括：
将所述混合信号的所述移相变型应用(206)于所述调制电极。
9.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，进一步包括：
提供时变混合信号发生器(112)，以将所述混合信号的所述移相变型分别应用(204、206)于所述电磁辐射检测器单元(116)；
生成所述触发信号；
将所述触发信号应用于所述脉冲电磁辐射的触发源(108)；以及
基本上同时地将所述触发信号应用于所述时变混合信号发生器(112)。
10.一种测量到反射物体距离的方法，包括：
通过分析使用如前述权利要求中任一权利要求所述的生成所述时域回波波形的方法生成的所述时域回波波形来检测电磁辐射的反射回波信号。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
使用检测到的反射脉冲就多个反射电磁脉冲的中的反射脉冲来计算所述距离。
12.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中生成所述多个存储的电测量中的存储的电测量包括：
预定数量的所述多个电磁辐射反射回波信号(134)连续地入射在所述电磁辐射检测器单元(116)上并且所述电磁辐射检测器单元(116)响应于所述预定数量的多个电磁辐射反射回波信号(134)而分别生成对应数量的各个电测量；
在所述电磁辐射检测器单元(116)生成所述对应数量的各个电测量的同时将所述混合信号的所述移相变型中的变型应用于(206)所述电磁辐射检测器单元(116)；以及
累积对应数量的各个电测量。
13.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述多个存储的电测量中的存储的电测量是关于所述多个电磁辐射反射回波信号中的数个反射回波信号的。
14.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，进一步包括：
提供包括所述电磁辐射检测器单元(116)的多个电磁辐射检测器单元(116)；
将所述混合信号的所述移相变型中的每个变型应用(204、206)于所述多个电磁辐射检测器单元(116)，同时所述多个电磁辐射检测器单元(116)中的每一个就所述混合信号的所述移相变型中的每个变型分别生成所述多个存储的电测量；
所述信号预处理器(126)分别从所述多个电磁辐射检测器单元(116)基本上并行地读出(210)存储的电测量，每一个读出(210)是关于所述混合信号的所述移相变型中的每个变型的；
所述信号预处理器(126)就每一个并行读出(210)对从所述多个电磁辐射检测器单元(116)读出的电测量进行聚合，从而生成多个经聚合的存储的电测量；
所述信号重建单元(128)生成(300、500)关于所述多个经聚合的存储的电测量的频谱(404、604)并生成(302、502)所述混合信号的频谱(406、606)；
所述信号重建单元(128)通过使用所述混合信号的频谱(406、606)对所述多个经聚合的存储的电测量的频谱(404、604)进行去卷积(304、504)来生成重建信号频谱(408)；以及
所述信号重建单元(128)通过所述将所述重建信号频谱(408)转换到时域来生成所述时域回波波形。
15.一种电磁辐射回波波形生成***(100)，包括：
脉冲电磁辐射的触发源(108)，被配置成用于响应于触发信号发射多个电磁辐射脉冲(132)；
电磁辐射检测器单元(116)，被配置成用于响应于辐照所述电磁辐射检测器单元(116)的多个电磁辐射反射回波信号(134)而生成多个存储的电测量；
时变混合信号发生器(112、114)，被配置成用于在所述电磁辐射检测器单元(116)生成所述多个存储的电测量的同时将混合信号的移相变型应用于所述电磁辐射检测器单元(116)；以及
信号预处理器(126)，被配置成用于从所述电磁辐射检测器单元(116)读出所述多个存储的电测量；其中
信号重建单元(128)被配置成用于生成关于多个存储的电测量的频谱(404、604)并且用于生成所述混合信号的频谱(406、606)；
所述信号重建单元(128)被配置成用于通过使用所述混合信号的频谱(406、606)对所述多个存储的电测量的频谱(404、604)进行去卷积来生成重建信号频谱(408)；并且
所述信号重建单元(128)被配置成用于通过将所述重建信号频谱(408)转换到时域来生成时域回波波形。
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