CN112771408B - 飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 - Google Patents
飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112771408B CN112771408B CN202080005422.1A CN202080005422A CN112771408B CN 112771408 B CN112771408 B CN 112771408B CN 202080005422 A CN202080005422 A CN 202080005422A CN 112771408 B CN112771408 B CN 112771408B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- time
- signal link
- link
- transmission time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 71
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 33
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 102100032620 Cytotoxic granule associated RNA binding protein TIA1 Human genes 0.000 description 1
- 101000654853 Homo sapiens Cytotoxic granule associated RNA binding protein TIA1 Proteins 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/4802—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
一种飞行时间的测量方法、装置和激光雷达,该方法包括:S201、在第一信号链路中发射参考信号,以及确定参考信号在第一信号链路的第一传输时间;S202、在第二信号链路中发射测量信号,以及确定测量信号在第二信号链路中的第二传输时间;其中,第一信号链路和第二信号链路之间共用的器件为温度敏感器件,第一信号链路和第二信号链路之间非共用的器件为非温度敏感器件;S203、获取非共用的器件的延时时间;S204、根据第一传输时间、第二传输时间和非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间。由于第一传输链路和第二传输链路共用的器件为温度敏感器件,根据第一传输时间和第二传输时间的差分处理可以消除温度敏感器件的延时时间,从而飞行时间的测量结果仅与非温度敏感器件的延时时间有关,因此可以降低测量装置器件因温度变化造成的目标物体的飞行时间测量不准确的问题,提高测量装置的测量飞行时间的精度。
Description
技术领域
本申请涉及激光测量领域,尤其涉及一种飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达。
背景技术
激光雷达是以发射激光光束来探测目标物体的相关参数的设备,其工作原理是:向目标物体发射探测激光光束,然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关参数,例如:目标物体的距离、方位、高度、速度、形状等参数。
当前的激光雷达一般内置有光电接收器件,将目标物体反射回来的光信号转换为模拟的电信号,经过放大后再传递给模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC,模数转换器再将其转换为数字信号,然后通过检波等信号处理过程得到目标物体的相对于激光雷达的飞行时间,根据飞行时间计算激光雷达到目标物体之间的距离。
然而,发明人发现:激光雷达中的激光器、光电接收元件、芯片、电容、电阻等电子器件对环境参数(例如:温度、湿度或气压等)较为敏感,对于同一位置的目标物体来说,不同的环境参数下测量到的飞行时间可能存在较大差异,从而影响激光雷达的测量飞行时间的精度。
发明内容
本申请实施例提供了的飞行时间的测量、装置及激光雷达,可以解决相关技术中飞行时间的测量结果不精确的问题。所述技术方案如下:
第一方面,本申请实施例提供了一种飞行时间的测量方法,所述方法包括:
在第一信号链路中发射参考信号,以及测量所述参考信号在所述第一信号链路的第一传输时间;
在第二信号链路中发射测量信号,以及测量所述测量信号在第二信号链路中的第二传输时间;其中,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间共用的器件为温度敏感器件,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间非共用的器件为非温度敏感器件;
获取所述非共用的器件的延时时间;
根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间。
第二方面,本申请实施例提供了一种飞行时间的测量装置,包括:
控制器、存储器、第一信号链路和第二信号链路;
其中,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序用于由所述控制器加载并执行如下步骤:
在第一信号链路中发射参考信号,以及测量所述参考信号在所述第一信号链路的第一传输时间;
在第二信号链路中发射测量信号,以及测量所述测量信号在第二信号链路中的第二传输时间;其中,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间共用的器件为温度敏感器件,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间非共用的器件为非温度敏感器件;
获取所述非共用的器件的延时时间;
根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间。
第三方面,本申请实施例提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
第四方面,本申请实施例提供一种激光雷达,可包括:处理器和存储器;其中,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的方法步骤。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
在测量目标物体对应的飞行时间时,在第一信号链路中发射参考信号,测量参考信号在第一信号链路中的第一传输时间,在第二信号链路中发射测量信号,以及测量测量信号在第二信号链路中的传输时间,本申请的第一信号链路和第二信号链路存在共用的器件,共用的器件为温度敏感器件,即温度变化其延时时间变化较大的器件,第一信号链路和第二信号链路中的非共用器件为非温度敏感器件,即温度变化其延时时间基本不变的器件,根据第一传输时间、第二传输时间和非共用器件的的延时时间确定目标物体对应的飞行时间。本申请实施例由于第一传输链路和第二传输链路共用的器件为温度敏感器件,根据第一传输时间和第二传输时间的差分处理可以消除温度敏感器件的延时时间,从而飞行时间的测量结果仅与非温度敏感器件的延时时间有关,因此可以降低测量装置器件因温度变化造成的目标物体的飞行时间测量不准确的问题,提高测量装置的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术中测量装置的测量原理示意图;
图2是本申请实施例提供的飞行时间的测量方法的流程示意图;
图3是本申请实施例提供的单通道测量装置的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的多通道测量装置的结构示意图;
图5是本申请提供的一种测量装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
图1示出了相关技术中测量装置的测量原理示意图,在图1中,测量装置01包括:控制器10、驱动芯片11、激光发射器12、接收传感器13、TIA14、放大电路15、ADC16,激光发射器12可以由氮化镓MOS管和激光二极管组成。测量装置01用于测量测量装置01到目标物体02之间的飞行时间,根据飞行时间确定测量装置01到目标物体02之间的距离。测量装置01测量飞行时间的过程包括:
控制器10通过输出端口向驱动芯片11发送控制信号,驱动芯片11根据控制信号驱动激光发射器12发射测距激光信号,测距激光信号遇到前方的物体产生反射,激光传感器13接收目标物体02根据测距激光信号反射形成的回波激光信号,以及将回波激光信号转换成电流信号,TIA(trans-impedance amplifier,跨阻放大器)14将该电流信号转换为电压信号,放大电路15将该电压信号进行放大处理,ADC(analog-to-digital converter,模数转换器)16对放大处理后的电压信号进行采样处理得到数字信号(回波信号),将数字信号输入至控制器10的输入端口。控制器10根据发射控制信号的时刻和接收到对应的回波信号的时刻确定时间差为t,该时间差t除包括飞行时间之外,还包括图1中的各个延时环节,例如:时间差t包括表1所示的多个时间组成:
表1
根据表1所示,测量装置和目标物体之间实际的飞行时间为t5,飞行时间的测量值为t=t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8+t9+t10,测量误差为t1+t2+t3+t4+t6+t7+t8+t9+t10,在相关技术中,为了降低测量误差,需要对各个延迟环节进行静态标定,计算各个延迟环节的静态误差,然后在实际测量中减去静态误差得到飞行时间的实际测量值。发明人发现,测量装置中某些器件为温度敏感器件,随着温度变化延时时间的变化较大,例如:以某型号的驱动芯片为例,在环境温度为25℃时,驱动芯片的延时时间为30ns;在环境温度在-40℃~85℃之间时,驱动芯片的延时时间最大为35ns,根据测距公式可知,1ns的飞行时间的误差会导致15cm的测距误差,如果采用静态标定的方式确定各个器件的延时时间时,飞行时间的测量结果会存在较大误差。
如图2所示,为本申请实施例提供了一种飞行时间的测量方法的流程示意图。如图2所示,本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤:
S201、在第一信号链路中发射参考信号,以及确定参考信号在第一信号链路中的第一传输时间。
其中,第一信号链路为传输参考信号的信号链路,第一信号链路中器件的数量为多个,参考信号为控制器生成的具有指定信号特征的信号,信号特征包括:频率、振幅和相位中的一种或多种。控制器设置有输入端口和输出端口,输出端口用于发射信号,输入端口用于接收信号。控制器生成参考信号,通过输出端口在第一信号链路上发射参考信号,参考信号经过第一信号链路中的各个器件之后到达控制器的输入端口,第一信号链路中的各个器件对参考信号进行相应的处理,例如:驱动、放大、模数转换等,然后控制器通过输入端口接收参考信号,控制器根据参考信号的发射时刻和接收时刻确定参考信号在第一信号链路中的第一传输时间。
S202、在第二信号链路中发射测量信号,以及确定测量信号在第二信号链路中的第二传输时间。
其中,第二信号链路为传输测量信号的信号链路,第二信号链路中的器件数量为多个,测量信号也是具有指定信号特征的信号。控制器生成测量信号,然后通过输入端口在第二信号链路中发射测量信号,测量信号经过电光转换生成激光测量信号,激光测量信号遇到目标物体进行反射形成激光回波信号,然后测量装置接收激光回波信号,对激光回波信号进行光电转换后再次生成电信号到达控制器的输入端口,测量装置根据测量信号的发射时刻和接收时刻确定第二传输时间。
其中,第一信号链路中器件的数量为多个,第二信号链路中器件的数量为多个,第一信号链路和第二信号链路存在共用的器件,共用的器件为温度敏感器件,温度敏感器件为温度变化其延时时间变化较大的器件。第一信号链路和第二信号链路中共用的器件之外的器件本申请称为“非共用器件”,所有的非共用器件为非温度敏感器件,即温度变化其延时时间变化较小的器件。测量信号用于测量飞行时间,本申请的第二信号链路包括飞行时间对应的信号链路,即激光测量信号和回波激光信号经历的信号链路。
例如:第一信号链路中的器件为:器件A、器件B、器件C和器件D,第二信号链路中的器件为:器件A、器件B、器件D、器件E和器件F,第一信号链路中共用的器件为器件A、器件B和器件D,上述3个器件均为温度敏感器件,第一信号链路和第二信号链路中非共用的器件为:器件C、器件E和器件F,上述3个器件均为非温度敏感器件。
S203、获取非共用器件的延时时间。
其中,存储器中可以预先存储有非共用器件的延时时间,第一信号链路和第二信号链路中非共用器件为非温度敏感器件,因此可以采用静态标定的方式确定非共用器件的延时时间,然后将静态标定得到的各个非共用器件的延时时间存储到存储器中,控制器从存储器中读取非共用器件的延时时间。
例如:根据S202的例子,非共用器件为器件C、器件E和器件F,存储器中预先存储有器件C的延时时间为tC,器件E的延时时间为tE,器件F的延时时间为tF,控制器在存储器中读取上述3个非共用器件的延时时间。
S204、根据第一传输时间、第二传输时间和非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间。
其中,飞行时间为测量装置发射的激光测量信号到接收到激光回波信号之间的时间差,本申请的第二信号链路包括传输激光测量信号和激光回波信号的信号链路。由于第一信号链路和第二信号链路共用的器件均为温度敏感器件,将第二信号链路的传输时间和第一信号链路的传输时间进行差分处理就能消除温度敏感器件的延时时间对飞行时间的测量结果的影响,可以提高测量飞行时间的精度。
例如:根据S202的例子,假设第一传输时间为t1,第二传输时间为t2,则t2-t1=tTOF+tE+tF-tC,tTOF=t2-t1-tE-tF+tC。
在一个或多个可能的实施方式中,所述第一信号链路中的器件包括:驱动芯片、参考信号调理电路、选择开关、放大电路和模数转换器;
所述第二信号链路中的器件包括:所述驱动芯片、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器、激光发射器、跨阻放大器和接收传感器;
其中,所述第一信号链路为:控制器的输出端口、所述驱动芯片、所述参考信号调理电路、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器到所述控制器的输入端口之间的信号链路;
所述第二信号链路为:所述控制器的输出端口、所述驱动芯片、所述激光发射器、所述目标物体、所述接收传感器、所述跨阻放大器、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器到所述控制器的输入端口之间的信号链路。
参见图3所示,测量装置包括:控制器30、驱动芯片31、参考调理电路32、选择开关33、放大电路34、ADC35、激光发射器36、TIA37和接收传感器38,测量装置计算到目标物体39之间的飞行时间。第一信号链路中的器件为:驱动芯片31、参考信号调理电路32、选择开关33、放大电路34和ADC35,第二信号链路中的器件为:驱动芯片31、激光发射器36、接收传感器38、TIA37、选择开关33、放大电路34和ADC35。其中,选择开关33可以为单刀双掷开关,控制器30可以控制选择开关33,使放大电路34与参考信号调理电路32或TIA37进行导通。在放大电路34与参考信号调理电路32之间连接时,控制器30通过第一信号链路传输信号;在放大电路34与TIA37之间连接时,控制器30通过第二信号链路传输信号。
其中,第一信号链路为:控制器30的输出端口、驱动芯片31、参考信号调理电路32、选择开关33、放大电路34、ADC35到控制器30的输入端口之间的信号链路;第二信号链路为:控制器30的输出端口、驱动芯片31、激光发射器36、目标物体39、接收传感器38、TIA37、选择开关33、放大电路34、ADC35到控制器30的输入端口之间的信号链路。
控制单元30可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogic Array,PLA)中的至少一种硬件形式来实现。
由图3可知,第一信号链路和第二信号链路中共用的器件为:控制器30、驱动芯片31、选择开关33、放大电路34和ADC35,第一信号链路和第二信号链路中非共用的器件为:参考信号调理电路32、激光发射器3、TIA37和接收传感器38。其中,控制器30、驱动芯片31、选择开关33、放大电路34和ADC35为温度敏感器件,参考信号调理电路32、激光发射器3、TIA37和接收传感器38为非温度敏感器件。
在一个或多个可能的实施例中,激光发射器包括氮化镓MOS管和激光二极管。
其中,驱动芯片用于根据来自控制单元30的控制信号驱动激光发射器发射激光信号,控制信号可以控制激光信号的发射时刻、发射次数、发射功率和持续时间等参数,激光发射器可以是一个或多个激光二极管和氮化镓MOS管,多个激光二极管可以组成发射阵列。
在一个或多个可能的实施例中,参考信号调理电路和跨阻放大器的器件参数相同,器件参数包括延时时间。其中,参考信号调理电路和跨阻放大器实现相同的功能,参考信号调理电路对驱动芯片输出的信号进行整形和滤波得到与TIA的输出信号的信号特征相同或相近的信号。例如:参考信号调理电路和跨阻放大器的型号相同。
在一个或多个可能的实施例中,还包括:
在发射所述参考信号之前,向所述选择开关发送第一控制信号;其中,所述第一控制信号用于控制所述选择开关将所述放大电路和所述参考信号调理电路进行导通;或
在发射所述测量信号之前,向所述选择开关发送第二控制信号;其中,所述第二控制信号用于控制所述选择开关将所述放大电路和所述跨阻放大器进行导通。
其中,选择开关33可以为单刀双掷开关,其控制放大电路34在任意时刻只能与参考信号调理电路32和跨阻放大器37中的一个进行导通,在发射参考信号之前,控制器30向选择开关33发送第一控制信号,第一控制信号控制选择开关将放大电路34和参考信号调理电路导通,此时放大电路34和跨阻放大器37之间是断开的,那么参考信号会经过第一信号链路进行传输。在发射测量信号之前,控制器30向选择开关33发送第二控制信号,第二控制信号控制选择开关33将放大电路34和跨阻放大器37导通,此时参考信号调理电路32和放大电路34之间是断开的,那么测量信号会经过第二信号链路进行传输。
在一个或多个可能的实施方式中,所述根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间,包括:
根据如下公式确定目标物体对应的飞行时间:
T2-T1=tlaserT+tTOF+tlaserR+tTIA-t′RS;
其中,T2为所述第二传输时间,T1为所述第一传输时间,tlaserT为所述激光发射器的延时时间,tTOF为所述目标物体对应的飞行时间,tlaserR为所述接收传感器的延时时间,tTIA为所述跨阻放大器的延时时间,t′RS为所述参考信号调理电路的延时时间。
以图3的测量装置为例对本申请的飞行时间的测量方法进行说明:假设激光发射器包括氮化镓MOS管和激光二极管(laser diode),测量装置在测量目标物体对应的飞行时间之前,在第一信号链路中发射参考信号,第一信号链路中各个延时环节中的延时时间如表2所示:
表2
然后,测量装置在第二信号链路中发射测量信号,第二信号链路中各个延时环节的延时时间如表3所示:
表3
在参考信号调理电路和TIA的延时时间相等的情况下,即t7=t7’,将第二传输时间减去第一传输时间得到的时间为t=t3+t4+tTOF+t6,t3、t4和t6分别为GaN导通延时、LD出光延时和接收传感器的转换延迟,上述3个器件均为非温度敏感器件,可以利用静态标定法得到t3、t4和t6的具体值,减去t3、t4和t6的值最终得到准确的飞行时间tTOF。
参见图4所示,本申请实施例提供的一种多通道的测量装置的结构示意图,相比于单通道的测量装置,增加了参考信号合路电路。在本申请实施例中,测量装置设置有n个测量通道,每个测量通道对应1个第一信号链路和1个第二信号链路,n为大于1的整数。例如:通道1对应的第一信号链路中的器件为:驱动芯片1、参考信号合路电路、参考信号调理电路,选择开关、放大电路和ADC;第二信号链路中的器件为:驱动芯片1、GaN1+LD1(激光发射器1)、接收传感器1、TIA1、选择开关、放大电路、ADC。其中,对于每个对于多通道的测量装置来说,因为温度是缓慢变化的一个量,不必在每一个收发周期都测试所有通道的参考信号延时,一个收发周期测试其中一个通道的参考信号延时就可以,这样每n个收发周期就可以测量一次所有通道的参考信号延时。
实施本申请的实施例,由于第一传输链路和第二传输链路共用的器件为温度敏感器件,根据第一传输时间和第二传输时间的差分处理可以消除温度敏感器件的延时时间,从而飞行时间的测量结果仅与非温度敏感器件的延时时间有关,因此可以降低测量装置器件因温度变化造成的目标物体的飞行时间测量不准确的问题,提高测量装置的测量精度。
本申请实施例还提供了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质可以存储有多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行如上述图2-图4所示实施例的方法步骤,具体执行过程可以参见图2-图4所示实施例的具体说明,在此不进行赘述。
本申请还提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品存储有至少一条指令,所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的激光测距方法。
请参见图5,为本申请实施例提供了一种测量装置的结构示意图。如图5所示,所述测量装置可以包括:控制器501、存储器502、第一信号链路和第二信号链路,第一信号链路和第二信号链路中设置有多个器件。
其中控制器501和存储器502之间可以通过通信总线相连。例如:通信总线为SPI总线(Serial Peripheral Interface,串行外设接口总线)。
其中,控制器501可以包括一个或者多个处理核心。控制器501利用各种接口和线路连接整个测量装置内的各个部分,通过运行或执行存储在存储器502内的指令、程序、代码集或指令集,以及调用存储在存储器502内的数据,执行测量装置的各种功能和处理数据。可选的,控制器501可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogic Array,PLA)中的至少一种硬件形式来实现。控制器501可集成中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit,GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中,CPU主要处理操作***、用户界面和应用程序等;GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制;调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是,上述调制解调器也可以不集成到控制器501中,单独通过一块芯片进行实现。
其中,存储器502可以包括随机存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的,该存储器502包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器502可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器502可包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储用于实现操作***的指令、用于至少一个功能的指令(比如***更新功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等;存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器502可选的还可以是至少一个位于远离前述主控制器501的存储装置。
在图5所示的测量装置中,控制器501可以用于调用存储器502中存储的计算机程序,并具体执行以下步骤步骤:
在第一信号链路中发射参考信号,以及确定所述参考信号在所述第一信号链路的第一传输时间;
在第二信号链路中发射测量信号,以及确定所述测量信号在第二信号链路中的第二传输时间;其中,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间共用的器件为温度敏感器件,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间非共用的器件为非温度敏感器件;
获取所述非共用的器件的延时时间;
根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间。
可选的,所述第一信号链路中的器件包括:驱动芯片、参考信号调理电路、选择开关、放大电路和模数转换器;
所述第二信号链路中的器件包括:所述驱动芯片、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器、激光发射器、跨阻放大器和接收传感器;
其中,所述第一信号链路为:控制器的输出端口、所述驱动芯片、所述参考信号调理电路、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器到所述控制器的输入端口之间的信号链路;
所述第二信号链路为:所述控制器的输出端口、所述驱动芯片、所述激光发射器、所述目标物体、所述接收传感器、所述跨阻放大器、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器到所述控制器的输入端口之间的信号链路。
可选的,所述激光发射器包括氮化镓MOS管和激光二极管。
可选的,所述参考信号调理电路和所述跨阻放大器的器件参数相同,所述器件参数包括延时时间。
可选的,控制器501还用于执行:
在发射所述参考信号之前,向所述选择开关发送第一控制信号;其中,所述第一控制信号用于控制所述选择开关将所述放大电路和所述参考信号调理电路进行导通;或
在发射所述测量信号之前,向所述选择开关发送第二控制信号;其中,所述第二控制信号用于控制所述选择开关将所述放大电路和所述跨阻放大器进行导通。
可选的,所述根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间,包括:
根据如下公式确定目标物体对应的飞行时间:
T2-T1=tlaserT+tTOF+tlaserR+tTIA-t′RS;
其中,T2为所述第二传输时间,T1为所述第一传输时间,tlsaerT为所述激光发射器的延时时间,tTOF为所述目标物体对应的飞行时间,tlaserR为所述接收传感器的延时时间,tTIA为所述跨阻放大器的延时时间,t′RS为所述参考信号调理电路的延时时间。
可选的,所述获取所述非共用的器件的延时时间,包括:
从存储器502中获取预先存储的所述非共用的器件的延时时间;其中,所述延时时间为采用静态标定法确定的。
其中,图5的实施例和图2的方法实施例基于相同的构思,其带来的技术效果也相同,图5的具体实现过程可参照图2的描述,此处不再赘述。
本申请还提供了一种激光雷达,包括图5所示的测量装置,本申请的激光雷达可以为多通道的激光雷达。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已,当然不能以此来限定本申请之权利范围,因此依本申请权利要求所作的等同变化,仍属本申请所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种飞行时间的测量方法,其特征在于,所述方法包括:
在第一信号链路中发射参考信号,以及确定所述参考信号在所述第一信号链路的第一传输时间;
在第二信号链路中发射测量信号,以及确定所述测量信号在第二信号链路中的第二传输时间;其中,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间共用的器件为温度敏感器件,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间非共用的器件为非温度敏感器件;
获取所述非共用的器件的延时时间;
根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间;
其中所述确定目标物体对应的飞行时间包括对所述第一传输时间和所述第二传输时间进行差分处理;
所述第一信号链路中的器件包括:驱动芯片、参考信号调理电路、选择开关、放大电路和模数转换器;
所述第二信号链路中的器件包括:所述驱动芯片、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器、激光发射器、跨阻放大器和接收传感器;
其中,所述第一信号链路为:控制器的输出端口、所述驱动芯片、所述参考信号调理电路、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器到所述控制器的输入端口之间的信号链路;
所述第二信号链路为:所述控制器的输出端口、所述驱动芯片、所述激光发射器、所述目标物体、所述接收传感器、所述跨阻放大器、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器到所述控制器的输入端口之间的信号链路;
所述根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间,包括:
根据如下公式确定目标物体对应的飞行时间:
;
其中,为所述第二传输时间,/>为所述第一传输时间,/>为所述激光发射器的延时时间,/>为所述目标物体对应的飞行时间,/>为所述接收传感器的延时时间,/>为所述跨阻放大器的延时时间,/>为所述参考信号调理电路的延时时间。
2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述激光发射器包括氮化镓MOS管和激光二极管。
3.根据权利要求1或2所述的测量方法,其特征在于,所述参考信号调理电路和所述跨阻放大器的器件参数相同,所述器件参数包括延时时间。
4.根据权利要求1或2所述的测量方法,其特征在于,还包括:
在发射所述参考信号之前,向所述选择开关发送第一控制信号;其中,所述第一控制信号用于控制所述选择开关将所述放大电路和所述参考信号调理电路进行导通;或
在发射所述测量信号之前,向所述选择开关发送第二控制信号;其中,所述第二控制信号用于控制所述选择开关将所述放大电路和所述跨阻放大器进行导通。
5.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述获取所述非共用的器件的延时时间,包括:
从存储器中获取预先存储的所述非共用的器件的延时时间;其中,所述延时时间为采用静态标定法确定的。
6.一种飞行时间的测量装置,其特征在于,包括:
控制器、存储器、第一信号链路和第二信号链路;其中,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序用于由所述控制器加载并执行如下步骤:
在第一信号链路中发射参考信号,以及确定所述参考信号在所述第一信号链路的第一传输时间;
在第二信号链路中发射测量信号,以及确定所述测量信号在第二信号链路中的第二传输时间;其中,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间共用的器件为温度敏感器件,所述第一信号链路和所述第二信号链路之间非共用的器件为非温度敏感器件;
获取所述非共用的器件的延时时间;
根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间;其中所述确定目标物体对应的飞行时间包括对所述第一传输时间和所述第二传输时间进行差分处理;
所述第一信号链路中的器件包括:驱动芯片、参考信号调理电路、选择开关、放大电路和模数转换器;
所述第二信号链路中的器件包括:所述驱动芯片、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器、激光发射器、跨阻放大器和接收传感器;
其中,所述第一信号链路为:控制器的输出端口、所述驱动芯片、所述参考信号调理电路、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器到所述控制器的输入端口之间的信号链路;
所述第二信号链路为:所述控制器的输出端口、所述驱动芯片、所述激光发射器、所述目标物体、所述接收传感器、所述跨阻放大器、所述选择开关、所述放大电路、所述模数转换器到所述控制器的输入端口之间的信号链路;
所述根据所述第一传输时间、所述第二传输时间和所述非共用器件的延时时间确定目标物体对应的飞行时间,包括:
根据如下公式确定目标物体对应的飞行时间:
;
其中,为所述第二传输时间,/>为所述第一传输时间,/>为所述激光发射器的延时时间,/>为所述目标物体对应的飞行时间,/>为所述接收传感器的延时时间,/>为所述跨阻放大器的延时时间,/>为所述参考信号调理电路的延时时间。
7.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质存储有多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1~5任意一项的方法步骤。
8.一种激光雷达,其特征在于,包括:如权利要求6所述的飞行时间的测量装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311547015.5A CN117665831A (zh) | 2020-01-20 | 2020-07-09 | 飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNPCT/CN2020/073251 | 2020-01-20 | ||
PCT/CN2020/073251 WO2021051733A1 (zh) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | 激光测距方法、装置、存储介质和激光雷达 |
PCT/CN2020/101118 WO2021051970A1 (zh) | 2020-01-20 | 2020-07-09 | 飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311547015.5A Division CN117665831A (zh) | 2020-01-20 | 2020-07-09 | 飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112771408A CN112771408A (zh) | 2021-05-07 |
CN112771408B true CN112771408B (zh) | 2023-12-12 |
Family
ID=74883327
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080004943.5A Pending CN113474675A (zh) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | 激光测距方法、装置、存储介质和激光雷达 |
CN202311547015.5A Pending CN117665831A (zh) | 2020-01-20 | 2020-07-09 | 飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 |
CN202080005422.1A Active CN112771408B (zh) | 2020-01-20 | 2020-07-09 | 飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 |
Family Applications Before (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080004943.5A Pending CN113474675A (zh) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | 激光测距方法、装置、存储介质和激光雷达 |
CN202311547015.5A Pending CN117665831A (zh) | 2020-01-20 | 2020-07-09 | 飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20220365183A1 (zh) |
EP (1) | EP4095560A4 (zh) |
CN (3) | CN113474675A (zh) |
WO (2) | WO2021051733A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023283951A1 (zh) * | 2021-07-16 | 2023-01-19 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 飞行时间测量方法、电路、装置、存储介质及电子设备 |
CN113702986B (zh) * | 2021-08-23 | 2024-04-26 | 欧姆龙(上海)有限公司 | 光电检测装置及方法 |
CN115128623A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-09-30 | 深圳市灵明光子科技有限公司 | 激光测距方法和装置 |
CN117075128B (zh) * | 2023-09-11 | 2024-04-09 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 测距方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质 |
CN117607844B (zh) * | 2024-01-17 | 2024-04-12 | 鹏城实验室 | 激光通信测距方法、装置、***及存储介质 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4699508A (en) * | 1981-06-09 | 1987-10-13 | Mtc Messtechnik Und Optelektronik Ag | Method of measuring the distance of a target and apparatus for its performance |
CN101581783A (zh) * | 2008-05-16 | 2009-11-18 | 张俊忠 | 一种相位测量的校准方法、装置及测距设备 |
CN102176004A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-09-07 | 南京理工大学 | 基于多通道时延估计的激光飞行时间测量装置及其方法 |
CN107884779A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 比亚迪股份有限公司 | 激光雷达、车辆、测距误差测量方法、及测距方法 |
CN108387906A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-08-10 | 北京理工大学 | 一种基于fpga-tdc的三维激光成像*** |
CN109633672A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-16 | 杜鑫 | 脉冲式激光测距***及其测距方法 |
CN109870702A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-11 | 河北镭族光电科技有限公司 | 一种基于tdc的远距离高精度激光测距装置及测距方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08278369A (ja) * | 1995-04-03 | 1996-10-22 | Yazaki Corp | レーザを用いた物標間距離測定方法及びその装置 |
EP1752789A1 (de) * | 2005-08-08 | 2007-02-14 | Leica Geosystems AG | Vorrichtung und Verfahren zur Kalibrierung von Entfernungsmessgeräten |
CN100478704C (zh) * | 2006-04-21 | 2009-04-15 | 太原理工大学 | Ld抽运固体激光器混沌激光测距的装置及方法 |
CN101504462A (zh) * | 2008-02-04 | 2009-08-12 | 深圳市博时雅科技有限公司 | 相位差检测方法和***、双晶振混频电路及距离测量装置 |
CN101957446B (zh) * | 2010-09-26 | 2012-12-26 | 深圳市汉华安道科技有限责任公司 | 一种fmcw雷达测距的方法和装置 |
US9635351B2 (en) * | 2013-11-20 | 2017-04-25 | Infineon Technologies Ag | Integrated reference pixel |
CN103941262B (zh) * | 2014-04-01 | 2016-06-29 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种脉冲激光测距装置及采用该装置的脉冲激光测距方法 |
US10495736B2 (en) * | 2016-08-04 | 2019-12-03 | Stmicroelectronics (Research & Development) Limited | Single SPAD array ranging system |
CN110275173B (zh) * | 2018-03-13 | 2024-03-22 | 深圳越登智能技术有限公司 | 一种激光测距*** |
-
2020
- 2020-01-20 WO PCT/CN2020/073251 patent/WO2021051733A1/zh active Application Filing
- 2020-01-20 CN CN202080004943.5A patent/CN113474675A/zh active Pending
- 2020-07-09 WO PCT/CN2020/101118 patent/WO2021051970A1/zh unknown
- 2020-07-09 CN CN202311547015.5A patent/CN117665831A/zh active Pending
- 2020-07-09 EP EP20865826.0A patent/EP4095560A4/en active Pending
- 2020-07-09 CN CN202080005422.1A patent/CN112771408B/zh active Active
-
2022
- 2022-07-19 US US17/868,661 patent/US20220365183A1/en active Pending
- 2022-07-19 US US17/868,655 patent/US20220350002A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4699508A (en) * | 1981-06-09 | 1987-10-13 | Mtc Messtechnik Und Optelektronik Ag | Method of measuring the distance of a target and apparatus for its performance |
CN101581783A (zh) * | 2008-05-16 | 2009-11-18 | 张俊忠 | 一种相位测量的校准方法、装置及测距设备 |
CN102176004A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-09-07 | 南京理工大学 | 基于多通道时延估计的激光飞行时间测量装置及其方法 |
CN107884779A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 比亚迪股份有限公司 | 激光雷达、车辆、测距误差测量方法、及测距方法 |
CN108387906A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-08-10 | 北京理工大学 | 一种基于fpga-tdc的三维激光成像*** |
CN109633672A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-16 | 杜鑫 | 脉冲式激光测距***及其测距方法 |
CN109870702A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-11 | 河北镭族光电科技有限公司 | 一种基于tdc的远距离高精度激光测距装置及测距方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220350002A1 (en) | 2022-11-03 |
CN112771408A (zh) | 2021-05-07 |
WO2021051970A1 (zh) | 2021-03-25 |
EP4095560A4 (en) | 2023-07-12 |
EP4095560A1 (en) | 2022-11-30 |
CN113474675A (zh) | 2021-10-01 |
CN117665831A (zh) | 2024-03-08 |
WO2021051733A1 (zh) | 2021-03-25 |
US20220365183A1 (en) | 2022-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112771408B (zh) | 飞行时间的测量方法、装置、存储介质和激光雷达 | |
US20220026544A1 (en) | Ranging Method, Apparatus, and Device | |
US11592553B2 (en) | Distance measurement system and method using lidar waveform matching | |
US10281578B2 (en) | Compensated distance measurement methods and apparatus | |
KR102664396B1 (ko) | 라이다 장치 및 그 동작 방법 | |
CN105824028B (zh) | 一种激光相位测距方法 | |
JP2015108557A (ja) | レーザレーダ装置 | |
CN115210603A (zh) | 激光雷达及激光雷达控制方法 | |
CN109581401B (zh) | 距离检测传感器及其工作方法 | |
CN114428239A (zh) | 激光雷达及其飞行时间获取方法、测距方法和存储介质 | |
JP2016014535A (ja) | 測距装置 | |
CN110308463B (zh) | 带数据采集卡的测风雷达***及其工作方法 | |
CN104777471B (zh) | 一种脉冲激光近程动态增益控制电路 | |
CN116256767A (zh) | 一种激光雷达飞行时间测量方法及*** | |
US11327159B2 (en) | Electronic distance meter | |
CN116413700A (zh) | 信号处理方法、装置、激光雷达及计算机存储介质 | |
CN116338647A (zh) | 雷达***、回波信号处理方法、装置及电子设备 | |
US20220113414A1 (en) | Distance measuring device and method for measuring distance by using the same | |
US20220206115A1 (en) | Detection and ranging operation of close proximity object | |
CN116299321A (zh) | 提高雷达***激光测距能力的方法、装置及存储介质 | |
KR20240037032A (ko) | 라이다 장치 및 그 동작 방법 | |
CN116413731A (zh) | LiDAR设备及其操作方法 | |
CN117805782A (zh) | 激光雷达的飞行时间测量方法及装置 | |
CN118348543A (zh) | 激光测距方法、控制装置及测距设备 | |
CN117999496A (zh) | 提高雷达***激光测距能力的方法、装置及存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |