CN113433563B - 测距方法及测距装置 - Google Patents

测距方法及测距装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113433563B
CN113433563B CN202010155177.4A CN202010155177A CN113433563B CN 113433563 B CN113433563 B CN 113433563B CN 202010155177 A CN202010155177 A CN 202010155177A CN 113433563 B CN113433563 B CN 113433563B
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
triggering
effective
trigger
preset
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
Application number
CN202010155177.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113433563A (zh
Inventor
雷述宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Abax Sensing Electronic Technology Co Ltd
Original Assignee
Ningbo Abax Sensing Electronic Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Abax Sensing Electronic Technology Co Ltd filed Critical Ningbo Abax Sensing Electronic Technology Co Ltd
Priority to CN202010155177.4A priority Critical patent/CN113433563B/zh
Publication of CN113433563A publication Critical patent/CN113433563A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113433563B publication Critical patent/CN113433563B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • 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

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

本申请提供一种测距方法及测距装置，涉及激光测距技术领域。该方法包括：根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；根据第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；根据第一对应关系，确定多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；根据预设的有效光子数和补偿时间的对应关系，确定有效光子数对应的补偿时间；根据峰值触发时间和补偿时间，得到飞行时间；根据飞行时间进行测距。本申请的方法可使得获得的飞行时间准确性更高，从而根据飞行时间进行距离计算，有效提高了距离计算结果的准确性。

Description

测距方法及测距装置
技术领域
本发明涉及激光测距技术领域，具体而言，涉及一种测距方法及测距装置。
背景技术
近年来，飞行时间(TOF)传感器因其在测距中所具有的精确性，被广泛应用在工业、汽车等领域中。在测量直接飞行时间(DTOF)方法中，利用单光子雪崩二极管(SPAD)进行单光子触发时间测量，可以测量光子的直接飞行时间，进而确定物体的距离。
为了更加高效精确的测量到物体距离，现有技术中多是采用多次测量进行直方图统计，然后获得物体的距离。
但是，由于多次测量得到的直方图形状不仅受到发射脉冲的波形影响，也受到背景光能量、距离、目标物体反射率、触发次数等多个因素的影响，获取的直方图的准确性较差，从而导致根据直方图计算得到的物体的距离的准确性较差。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种测距方法及测距装置，以便于解决现有技术中存在的测距结果准确性较差的问题。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种测距方法，包括：
根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；
根据所述第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；
根据所述第一对应关系，确定所述多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；
根据预设的所述有效光子数和补偿时间的对应关系，确定所述有效光子数对应的所述补偿时间；
根据所述峰值触发时间和所述补偿时间，得到飞行时间；
根据所述飞行时间进行测距。
可选地，所述按照预设规则确定峰值触发时间，包括：
将最大触发次数对应的触发时间确定为所述峰值触发时间；或者，
将前M个最高点对应时刻的平均值确定为所述峰值触发时间。
可选地，所述根据所述第一对应关系，确定所述多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数，包括：
根据所述第一对应关系和所述峰值触发时间，获得接收到有效信号前的第一预设时间范围内的背景光平均触发率；
根据所述第一对应关系和所述峰值触发时间，获得包括有效信号接收时间在内的第二预设时间范围内的总触发次数；
根据所述背景光平均触发率和所述总触发次数，获得有效触发率；
根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数。
可选地，所述根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数之前，还包括：
判断所述有效触发率是否在预设范围内，若所述有效触发率在预设范围，则根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数；
否则，调整所述探测光的发射功率，并基于调整后的发射功率更新所述触发次数和所述触发时间的第一对应关系。
可选地，所述调整所述探测光的发射功率，包括：
若所述有效触发率高于预设范围时，降低所述探测光的发射功率；
若所述有效触发率低于预设范围时，增加所述探测光的发射功率。
可选地，所述根据预设的所述有效光子数和补偿时间的对应关系，确定所述有效光子数对应的所述补偿时间之前，还包括：
改变接收的有效光子数，建立不同有效光子数下触发次数和触发时间的第一对应关系；
基于各所述第一对应关系获得峰值触发时间与有效光子首次触发时间的时间差作为所述补偿时间，建立多个所述有效光子数与相应补偿时间之间的对应关系。
第二方面，本申请实施例还提供了一种测距装置，包括：第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元、补偿时间确定单元、时间确定单元、及距离确定单元；
所述第一处理单元，用于根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；
所述第二处理单元，用于根据所述第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；
所述第三处理单元，用于根据所述第一对应关系，确定所述多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；
所述补偿时间确定单元，用于根据预设的所述有效光子数和补偿时间的对应关系，确定所述有效光子数对应的所述补偿时间；
所述时间确定单元，用于根据所述峰值触发时间和所述补偿时间，得到飞行时间；
所述距离确定单元，用于根据所述飞行时间进行测距。
可选地，所述第二处理单元，具体用于将最大触发次数对应的触发时间确定为所述峰值触发时间；或者，将前M个最高点对应时刻的平均值确定为所述峰值触发时间。
可选地，所述第三处理单元，具体用于根据所述第一对应关系和所述峰值触发时间，获得接收到有效信号前的第一预设时间范围内的背景光平均触发率；根据所述第一对应关系和所述峰值触发时间，获得包括有效信号接收时间在内的第二预设时间范围内的总触发次数；根据所述背景光平均触发率和所述总触发次数，获得有效触发率；根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数。
可选地，所述第三处理单元，还用于判断所述有效触发率是否在预设范围内，若所述有效触发率在预设范围，则根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数；否则，调整所述探测光的发射功率，并基于调整后的发射功率更新所述触发次数和所述触发时间的第一对应关系。
可选地，所述第三处理单元，具体用于若所述有效触发率高于预设范围时，降低所述探测光的发射功率；若所述有效触发率低于预设范围时，增加所述探测光的发射功率。
可选地，所述补偿时间确定单元，还用于改变接收的有效光子数，建立不同有效光子数下触发次数和触发时间的第一对应关系；基于各所述第一对应关系获得峰值触发时间与有效光子首次触发时间的时间差作为所述补偿时间，建立多个所述有效光子数与相应补偿时间之间的对应关系。
第三方面，本申请实施例还提供了一种探测设备，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述探测设备执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的测距方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被读取并执行时，实现上述第一方面所述的测距方法。
本申请的有益效果是：本申请提供一种测距方法及测距装置，该测距方法包括：根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；根据第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；根据第一对应关系，确定多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；根据预设的有效光子数和补偿时间的对应关系，确定有效光子数对应的补偿时间；根据峰值触发时间和补偿时间，得到飞行时间；根据飞行时间进行测距。通过确定回波信号中的有效光子数，进一步确定有效光子数对应的补偿时间，根据峰值触发时间和补偿时间得到飞行时间，使得获得的飞行时间准确性更高，从而根据飞行时间进行距离计算，有效提高了距离计算结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种测距方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种触发时间统计直方图；
图3为本申请实施例提供的另一种触发时间统计直方图；
图4为本申请实施例提供的另一种测距方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种满足测量有效性的光电检测概率与光子总数的曲线示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种测距方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的函数F(NR)示意图；
图8为本申请实施例提供的一种发射波形示意图；
图9为本申请实施例提供的函数F(NR)随回波光子总数的变化曲线示意图；
图10为本申请实施例提供的一种测距装置示意图；
图11为本申请实施例提供的探测设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本申请实施例提供的一种测距方法的流程示意图；该方法的执行主体可以为激光探测器。如图1所示，该方法可包括：
S101、根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系。
需要说明的是，发射的探测光可以是点光源、面光源，在进行距离探测时，探测器向目标范围内发射探测光，探测光经目标范围内的目标物体反射后产生回波信息，探测器接收回波信号，通过计算发射探测光和接收回波信号到达之间的时间t，得出目标物体与探测器的距离L。
DTOF(direct Time of flight，直接测距)的盖革测距方法，是采用SPAD(SinglePhoton Avalanche Diode，单光子雪崩二极管)进行单光子检测，亦即，测量发出脉冲后第一个返回来的光子到达的探测器的时刻tTOF，并通过公式1：
Figure BDA0002403249790000051
计算距离。考虑到背景光以及光检测效率的影响，通常是做多次测量进行直方图统计，根据直方图确定tTOF的数值。
图2为本申请实施例提供的一种触发时间统计直方图，图3为本申请实施例提供的另一种触发时间统计直方图。参照图2和图3，假设光检测概率：ptr＝22％，背景光在10ns内返回来的光子数为1，实际距离1.5m，即信号返回的理想时间为10ns，背景光在10ns内的误触发率为30％。如图2中，10000次观测中触发时间在10-13ns内触发比例为0.5519，如图3中，10000次观测中触发时间在10-13ns内触发比例为0.7498。根据图2和图3可知，回波信号能量越大，触发时间直方图的峰值位置越靠近真实触发时间。因此，真实的触发时间与直方图的峰值位置间的时间差受回波信号能量的影响，现有技术中通过峰值位置对应的时间获得飞行时间存在不确定的误差，进而会影响测距精度。本申请中提供的测距方法，通过有效光子数的确定，以及有效光子数与补偿时间之间的对应关系，可以根据触发时间直方图计算得到真实的触发时间，从而根据该真实的触发时间进行距离计算。
可选地，可以通过统计多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系。在一些实施例中，可以按照预设间隔时间Tpulse，以平均功率W发射时长为tp的信号，共计发射m次，根据SPAD中光子被触发的结果统计触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系，第一对应关系对应于类似上述图2或图3所示的触发时间统计直方图。
S102、根据第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间。
可选地，可以将最大触发次数对应的触发时间确定为峰值触发时间；或者，也可以是将前M个最高点对应时刻的平均值确定为峰值触发时间。例如：以图3为例，可以将直方图中形成的波峰对应的时间确定为峰值触发时间；或者，也可以在波峰两侧一定范围内取M个点，求取M个点对应触发时间的平均值，将平均值确定为峰值触发时间。通过采用多种不同方法确定峰值触发时间，可以使得得到的峰值触发时间准确性更高，误差率更小，从而进一步地提高测距结果的准确性。当然，对于峰值触发时间的确定，也可以不限于上述列举的两种方法。
S103、根据第一对应关系，确定多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数。
需要说明的是，由于背景光经目标物体反射后，产生的回波信号也可以触发生成光电子，故，背景光触发会对有效光触发产生干扰，导致误触发，从而导致确定的第一个返回来的光子到达的时刻t_TOF存在误差，影响测距结果。
本实施例中，可以根据第一对应关系，从总的触发中，除去误触发(背景光触发)，从而确定有效触发，并确定有效触发的有效光子数。
S104、根据预设的有效光子数和补偿时间的对应关系，确定有效光子数对应的补偿时间。
S105、根据峰值触发时间和补偿时间，得到飞行时间。
S106、根据飞行时间进行测距。
在一些实施例中，在上述确定出回波信号中的有效光子数后，还可以根据有效光子数和补偿时间的对应关系，确定有效光子数对应的补偿时间。其中，有效光子数和补偿时间的对应关系可以通过实验测试或者基于泊松分布的蒙特卡洛模拟仿真获得。可选地，通过确定有效光子数对应的补偿时间，从而根据峰值触发时间和补偿时间，确定飞行时间，可以有效提高确定的飞行时间的准确性。
可选地，在得到飞行时间后，可以采用上述公式1：
Figure BDA0002403249790000071
计算探测器至目标物体的距离，其中，c为光速，tTOF也即计算得到的飞行时间。
综上，本实施例提供的测距方法，包括：根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；根据第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；根据第一对应关系，确定多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；根据预设的有效光子数和补偿时间的对应关系，确定有效光子数对应的补偿时间；根据峰值触发时间和补偿时间，得到飞行时间；根据飞行时间进行测距。通过确定回波信号中的有效光子数，进一步确定有效光子数对应的补偿时间，根据峰值触发时间和补偿时间得到飞行时间，使得获得的飞行时间准确性更高，从而根据飞行时间进行距离计算，有效提高了距离计算结果的准确性。
图4为本申请实施例提供的另一种测距方法的流程示意图；可选地，如图4所示，上述步骤S103中，根据第一对应关系，确定多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数，可以包括：
S201、根据第一对应关系和峰值触发时间，获得接收到有效信号前的第一预设时间范围内的背景光平均触发率。
S202、根据第一对应关系和峰值触发时间，获得包括有效信号接收时间在内的第二预设时间范围内的总触发次数。
需要说明的是，在计算有效触发率时，需要先计算得到有效光触发次数，而通常，有效光触发阶段，依然会存在少量的背景光触发，故，需要从有效光总触发次数中，除去背景光触发次数，以获得准确的有效光触发次数。
可选地，本实施例中，可以根据获取的背景光平均触发率μ，计算得到接收到有效信号之前的误触发次数m1(背景光触发)。可选地，根据上述的第一对应关系和确定的峰值触发时间t1，统计[0，t1-DT](第一预设时间范围)的触发总次数，其中，DT表示如图2或图3中所示的触发次数统计直方图中，峰值时刻t1与波形上升起始时刻的差值。进一步地，根据上述统计得到的第二预设时间范围内的触发总次数，以及预设的时间段，计算得到[0，t1-DT]中每个时间段的触发次数的均值μ。
那么，有效光的总触发次数M(t1)(也即峰值位置附近的总触发次数)可以根据下述进行计算：统计[t1-DT，t1+Tpulse](第二预设时间范围)范围内的总触发次数MA，其中，Tpulse也即发射信号的间隔时长，假定[t1-DT，t1+Tpulse]内共有n个区间，则，有效光的总触发次数可以根据公式2计算到：M(t1)＝MA-μ*n。
S203、根据背景光平均触发率和总触发次数，获得有效触发率。
可选地，在上述计算得到第二预设时间范围内的总触发次数，也即有效光触发次数M(t1)后，本实施例中，可以进一步地根据有效光触发次数M(tTOF)，计算得到有效触发率。
可选地，可以根据公式3：
Figure BDA0002403249790000081
计算有效触发率，其中，M(t1)即有效光触发次数，m为信号的总发射次数，m1即误触发次数。
S204、根据有效触发率和预设的光电检测概率，得到有效光子数。
可选地，可以根据公式4：
Figure BDA0002403249790000082
计算得到探测器接收的回波信号中的有效光子数，其中，B为有效触发率，γ为光电检测概率。
可选地，上述步骤S204中，根据有效触发率和预设的光电检测概率，得到有效光子数之前，本申请的方法还可包括：判断有效触发率是否在预设范围内，若有效触发率在预设范围，则根据有效触发率和预设的光电检测概率，得到有效光子数；否则，调整探测光的发射功率，并基于调整后的发射功率更新触发次数和触发时间的第一对应关系。
在一些实施例中，为了保证有效触发率的合理性，在计算有效光子数之前，还需判断上述计算得到的有效触发率B是否满足预设取值范围，其中，预设取值范围可以为[a，b]，可选地，[a，b]可以取[0，0.95]。也即，当有效触发率B∈[a，b]时，可以通过上述公式4，计算得到有效光子数。
而当有效触发率
Figure BDA0002403249790000091
时，则可以通过对步骤S101对应的具体实施例中的发射功率W进行调整，从而根据调整后的发射功率，重新统计触发次数和触发时间，并根据重新统计的数值，得到更新后的第一对应关系，进而根据更新后的第一对应关系，重新通过上述多个步骤，计算得到满足预设范围的有效触发率B，并根据新的有效触发率，计算得到有效光子数。
可选地，对发射功率W进行调整的方法可以包括：若有效触发率高于预设范围时，降低探测光的发射功率；若有效触发率低于预设范围时，增加探测光的发射功率。例如：当B>b时，可以将W降低一半；当B<a时，可以将W提高一倍。当然，本实施例仅示例性的列举了一种可实现的调整方式，实际应用中，可以不限于所列举的调整方法。
图5为本申请实施例提供的一种满足测量有效性的光电检测概率与光子总数的曲线示意图。假定光子总数为N，光电检测概率为γ，每次检测有光子被触发的概率为1-(1-γ)N，那么，m-m1次观测中有光子被触发的次数为(m-m1)*[1-(1-γ)N]。1-(1-γ)N＝95％时，得到γ和N的关系曲线图如图5所示，由此可以知道，利用上述方法估计回波能量，回波能量必须控制在一定范围之内。
图6为本申请实施例提供的另一种测距方法的流程示意图；可选地，如图6所示，根据预设的有效光子数和补偿时间的对应关系，确定有效光子数对应的补偿时间之前，还包括：
S301、改变接收的有效光子数，建立不同有效光子数下触发次数和触发时间的第一对应关系。
S302、基于各第一对应关系获得峰值触发时间与有效光子首次触发时间的时间差作为补偿时间，建立多个有效光子数与相应补偿时间之间的对应关系。
可选地，上述计算得到有效光子数后，可以根据公式5：
Figure BDA0002403249790000101
计算探测器至目标物体的距离。其中，F(NR)为回波光子总数与调整时间的对应关系(有效光子数和补偿时间的对应关系)。
可选地，可以基于接收的不同的有效光子数，通过建立多个触发次数与触发时间的第一对应关系，并在不同的第一对应关系下，分别计算峰值触发时间与有效光子首次触发时间的时间差，得到多个时间差，从而根据多个不同的有效光子数与时间差的对应关系，建立有效光子数与补偿时间的对应关系。其中，可以通过实验测试或者基于泊松分布的蒙特卡洛模拟仿真获得对应关系。
图7为本申请实施例提供的函数F(NR)示意图；图8为本申请实施例提供的一种发射波形示意图，图9为本申请实施例提供的函数F(NR)随回波光子总数的变化曲线示意图。参照图7、图8和图9，我们通过仿真得到不同回波能量对应的触发时间直方图，可以分析得到回波光子总数NR与补偿时间的对应关系，即F(NR)的数值/函数表达式。在如图8所示的发射波形下，F(NR)的数值曲线如图9所示。DT表示发射波形中峰值位置同起始时刻的差值，可以看到F(NR)的取值范围在0～DT之间。可选地，基于上述的有效光子数和补偿时间的对应关系，采用上述公式5
Figure BDA0002403249790000102
即可进行距离计算。
综上所述，本申请实施例提供一种测距方法，包括：根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；根据第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；根据第一对应关系，确定多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；根据预设的有效光子数和补偿时间的对应关系，确定有效光子数对应的补偿时间；根据峰值触发时间和补偿时间，得到飞行时间；根据飞行时间进行测距。通过确定回波信号中的有效光子数，进一步确定有效光子数对应的补偿时间，根据峰值触发时间和补偿时间得到飞行时间，使得获得的飞行时间准确性更高，从而根据飞行时间进行距离计算，有效提高了距离计算结果的准确性。
图10为本申请实施例提供的一种测距装置示意图，可选地，如图10所示，该测距装置，包括：第一处理单元401、第二处理单元402、第三处理单元403、补偿时间确定单元404、时间确定单元405、及距离确定单元406；
第一处理单元401，用于根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；
第二处理单元402，用于根据第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；
第三处理单元403，用于根据第一对应关系，确定多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；
补偿时间确定单元404，用于根据预设的有效光子数和补偿时间的对应关系，确定有效光子数对应的补偿时间；
时间确定单元405，用于根据峰值触发时间和补偿时间，得到飞行时间；
距离确定单元406，用于根据飞行时间进行测距。
可选地，第二处理单元402，具体用于将最大触发次数对应的触发时间确定为峰值触发时间；或者，将前M个最高点对应时刻的平均值确定为峰值触发时间。
可选地，第三处理单元403，具体用于根据第一对应关系和峰值触发时间，获得接收到有效信号前的第一预设时间范围内的背景光平均触发率；根据第一对应关系和峰值触发时间，获得包括有效信号接收时间在内的第二预设时间范围内的总触发次数；根据背景光平均触发率和总触发次数，获得有效触发率；根据有效触发率和预设的光电检测概率，得到有效光子数。
可选地，第三处理单元403，还用于判断有效触发率是否在预设范围内，若有效触发率在预设范围，则根据有效触发率和预设的光电检测概率，得到有效光子数；否则，调整探测光的发射功率，并基于调整后的发射功率更新触发次数和触发时间的第一对应关系。
可选地，第三处理单元403，具体用于若有效触发率高于预设范围时，降低探测光的发射功率；若有效触发率低于预设范围时，增加探测光的发射功率。
可选地，补偿时间确定单元404，还用于改变接收的有效光子数，建立不同有效光子数下触发次数和触发时间的第一对应关系；基于各第一对应关系获得峰值触发时间与有效光子首次触发时间的时间差作为补偿时间，建立多个有效光子数与相应补偿时间之间的对应关系。
上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上***(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
图11为本申请实施例提供的探测设备的示意图，该探测设备可以是激光探测器等具备距离探测功能的探测器。
该设备包括：处理器701、存储器702。
存储器702用于存储程序，处理器701调用存储器702存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (8)

1.一种测距方法，其特征在于，包括：
根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；
根据所述第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；
根据所述第一对应关系，确定所述多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；
根据预设的所述有效光子数和补偿时间的对应关系，确定所述有效光子数对应的所述补偿时间；
根据所述峰值触发时间和所述补偿时间，得到飞行时间；
根据所述飞行时间进行测距；
其中，所述根据所述第一对应关系，确定所述多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数，包括：
根据所述第一对应关系和所述峰值触发时间，获得接收到有效信号前的第一预设时间范围内的背景光平均触发率；
根据所述第一对应关系和所述峰值触发时间，获得包括有效信号接收时间在内的第二预设时间范围内的总触发次数；
根据所述背景光平均触发率和所述总触发次数，获得有效触发率；
根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数；
所述根据预设的所述有效光子数和补偿时间的对应关系，确定所述有效光子数对应的所述补偿时间之前，还包括：
改变接收的有效光子数，建立不同有效光子数下触发次数和触发时间的第一对应关系；
基于各所述第一对应关系获得峰值触发时间与有效光子首次触发时间的时间差作为所述补偿时间，建立多个所述有效光子数与相应补偿时间之间的对应关系。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设规则确定峰值触发时间，包括：
将最大触发次数对应的触发时间确定为所述峰值触发时间；或者，
将前M个最高点对应时刻的平均值确定为所述峰值触发时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数之前，还包括：
判断所述有效触发率是否在预设范围内，若所述有效触发率在预设范围，则根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数；
否则，调整所述探测光的发射功率，并基于调整后的发射功率更新所述触发次数和所述触发时间的第一对应关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整所述探测光的发射功率，包括：
若所述有效触发率高于预设范围时，降低所述探测光的发射功率；
若所述有效触发率低于预设范围时，增加所述探测光的发射功率。
5.一种测距装置，其特征在于，包括：第一处理单元、第二处理单元、
第三处理单元、补偿时间确定单元、时间确定单元、及距离确定单元；
所述第一处理单元，用于根据多次发射的探测光对应的触发次数和触发时间，得到触发次数和触发时间的第一对应关系；
所述第二处理单元，用于根据所述第一对应关系，按照预设规则确定峰值触发时间；
所述第三处理单元，用于根据所述第一对应关系，确定所述多次发射的探测光对应的回波信号中的有效光子数；
所述补偿时间确定单元，用于根据预设的所述有效光子数和补偿时间的对应关系，确定所述有效光子数对应的所述补偿时间；
所述时间确定单元，用于根据所述峰值触发时间和所述补偿时间，得到飞行时间；
所述距离确定单元，用于根据所述飞行时间进行测距；
其中，所述第三处理单元，具体用于根据所述第一对应关系和所述峰值触发时间，获得接收到有效信号前的第一预设时间范围内的背景光平均触发率；根据所述第一对应关系和所述峰值触发时间，获得包括有效信号接收时间在内的第二预设时间范围内的总触发次数；根据所述背景光平均触发率和所述总触发次数，获得有效触发率；根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数；
所述补偿时间确定单元，还用于改变接收的有效光子数，建立不同有效光子数下触发次数和触发时间的第一对应关系；基于各所述第一对应关系获得峰值触发时间与有效光子首次触发时间的时间差作为所述补偿时间，建立多个所述有效光子数与相应补偿时间之间的对应关系。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元，具体用于将最大触发次数对应的触发时间确定为所述峰值触发时间；或者，将前M个最高点对应时刻的平均值确定为所述峰值触发时间。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第三处理单元，还用于判断所述有效触发率是否在预设范围内，若所述有效触发率在预设范围，则根据所述有效触发率和预设的光电检测概率，得到所述有效光子数；否则，调整所述探测光的发射功率，并基于调整后的发射功率更新所述触发次数和所述触发时间的第一对应关系。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三处理单元，具体用于若所述有效触发率高于预设范围时，降低所述探测光的发射功率；若所述有效触发率低于预设范围时，增加所述探测光的发射功率。
CN202010155177.4A 2020-03-06 2020-03-06 测距方法及测距装置 Active CN113433563B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010155177.4A CN113433563B (zh) 2020-03-06 2020-03-06 测距方法及测距装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010155177.4A CN113433563B (zh) 2020-03-06 2020-03-06 测距方法及测距装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113433563A CN113433563A (zh) 2021-09-24
CN113433563B true CN113433563B (zh) 2022-06-28

Family

ID=77752405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010155177.4A Active CN113433563B (zh) 2020-03-06 2020-03-06 测距方法及测距装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113433563B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114509740B (zh) * 2022-04-18 2022-08-09 深圳阜时科技有限公司 飞行时间偏移的修正方法、ToF装置、电子设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103064076A (zh) * 2012-12-26 2013-04-24 南京理工大学 光子计数三维成像激光雷达距离行走误差校正***及方法
CN107422392A (zh) * 2017-08-08 2017-12-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种基于单光子探测的绕角定位与追踪***及方法
CN108445471A (zh) * 2018-03-26 2018-08-24 武汉大学 一种单光子激光雷达多探测器条件下的测距精度评估方法
CN108627812A (zh) * 2018-05-28 2018-10-09 成都信息工程大学 一种激光雷达大气能见度测量方法及装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017053833A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 ソニー株式会社 補正装置、補正方法および測距装置
DE102017202353B4 (de) * 2017-02-14 2020-07-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur ermittlung eines abstands zu einem objekt und entsprechendes verfahren
JP2021513087A (ja) * 2018-02-13 2021-05-20 センス・フォトニクス, インコーポレイテッドSense Photonics, Inc. 高分解能長距離フラッシュｌｉｄａｒ用の方法及びシステム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103064076A (zh) * 2012-12-26 2013-04-24 南京理工大学 光子计数三维成像激光雷达距离行走误差校正***及方法
CN107422392A (zh) * 2017-08-08 2017-12-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种基于单光子探测的绕角定位与追踪***及方法
CN108445471A (zh) * 2018-03-26 2018-08-24 武汉大学 一种单光子激光雷达多探测器条件下的测距精度评估方法
CN108627812A (zh) * 2018-05-28 2018-10-09 成都信息工程大学 一种激光雷达大气能见度测量方法及装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A correction method for range walk error in photon counting 3D imaging LIDAR;Weiji He 等;《Optics Communications》;20131101;第308卷;211-217 *
基于光子数可分辨探测技术的激光测距研究;刘栋 等;《化学工程与装备》;20150415(第04期);191-193 *
基于单光子探测的不同重频下扩展伪随机编码规则;陈雨 等;《激光与光电子学进展》;20171231(第05期);227-236 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113433563A (zh) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2357491A2 (en) Determing range in 3D imaging systems
CN112255636A (zh) 一种距离测量方法、***及设备
CN111679290A (zh) 光子计数校正方法、激光雷达以及计算机可读介质
CN113484870B (zh) 测距方法与装置、终端及非易失性计算机可读存储介质
Arvani et al. TDC sharing in SPAD-based direct time-of-flight 3D imaging applications
CN113433563B (zh) 测距方法及测距装置
Chen et al. A correction method for range walk error in time-correlated single-photon counting using photomultiplier tube
JP2020134224A (ja) 光学的測距装置
CN115469320A (zh) 一种激光测距的方法、装置及介质
JP7312766B2 (ja) 放射パルス検出器の入力カウントレート推定
TW201411166A (zh) 應用於量測距離的雷射測距儀、距離演算方法及距離量測方法
CN113848558A (zh) 一种飞行时间距离测量***及方法
CN114185057A (zh) 一种探测方法、装置和终端
CN116804764B (zh) 激光雷达测距方法及其相关设备
CN116256767A (zh) 一种激光雷达飞行时间测量方法及***
CN115963506A (zh) 单光子雪崩二极管直接时间飞行测距方法、装置及其应用
CN114325736A (zh) 探测方法及探测***
Oh et al. An improvement on accuracy of laser radar using a Geiger-mode avalanche photodiode by time-of-flight analysis with Poisson statistics
Ichino Efficient model of photon-counting laser radar for distance error calibration
RU2390724C2 (ru) Способ светолокационного определения дальности
He et al. Performance characteristics of single photon pulse ranging system using Monte Carlo simulation
US11555896B2 (en) System and method for generating very long PPM waveforms
KR20220119500A (ko) 광학 펄스 런타임 방법에서 후방 산란 히스토그램 데이터를 분석하는 방법 및 데이터 처리 장치
WO2024130608A1 (zh) 飞行时间测量方法、装置、激光测距装置及存储介质
RU2787743C2 (ru) Оценка скорости счета на входе в детекторах импульсов излучения

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