基于MOEMS扫描镜的激光测距方法及激光雷达系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115079134A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210693385.9(22)申请日2022.06.17(71)申请人英孚莱（无锡）智能传感技术有限公司地址214115江苏省无锡市新吴区菱湖大道200号中国传感网国际创新园E1-202-7(72)发明人王海伟(74)专利代理机构上海愉腾专利代理事务所(普通合伙)31306专利代理师谢建春(51)Int.Cl.G01S7/481(2006.01)G01S17/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称基于MOEMS扫描镜的激光测距方法及激光雷达系统(57)摘要本发明公开了一种激光雷达系统，其原理为：激光器高重频发射激光，MOEMS二维微扫描镜高速扫描，激光照射MOEMS二维微扫描镜扫描激光覆盖整个发射视场，激光照射到目标后，回波由接收光学系统被面阵探测器探测，面阵探测器将总光学接收视场分割为与探测器规模相对应的子视场，阵列中的各个探测器分别对应接收视场中不同的子视场。控制系统的MOEMS驱动时序与面阵探测器选通输出相同步，在不同的扫描位置选通相对应的探测单元输出回波信号，其余单元关闭不输出，这样有效降低了需要处理的数据量，抑制了噪声。CN115079134ACN115079134A权利要求书1/1页1.一种激光测距方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：测距开始后，在全局时钟驱动下产生周期固定的半连续方波调制信号对发射激光光强进行调制；S2：经过目标表面反射的回波光信号被激光测距系统部分接收，并被光电探测器转换成电信号；S3：将电信号经过高通滤波后，输入到过零比较模块，得到多个翻转信号；S4：测量从测距开始到每个翻转信号间的时间差，并根据方波调制周期和翻转信号到来顺序校正每个时间差值；S5：由校正后的多个时间差值得到半连续调制信号飞行时间，并换算成目标距离值。2.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述步骤S4的校正方式为:将翻转信号对应的时间差减去其序号与方波调制周期的乘积，第一个翻转信号的序号视为0，以此类推。3.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述步骤S2中使用的光电探测器可以是雪崩光电二极管或普通光电二极管等任意能够实现光电信号线性响应的装置。4.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述步骤S3中使用的高通滤波步骤，可以是无源滤波或有源滤波等任意能去除回波信号中低于方波调制信号频率分量的方法。5.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述步骤S4中用于测量从测距开始到翻转信号间的时间差时，可单独采用翻转信号上升沿或下降沿或同时采用两者X。6.根据权利要求5所述的激光测距方法，其特征在于，所述步骤S5中由校正后的多个时间差值得到半连续调制信号飞行时间的方法可以是平均、中值或任意由多个重复测量值获取精确值的方法。7.一种激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括：主控模块，为激光发射模块提供测距开始信号，接收时间测量值并进行距离信息提取；激光发射模块，接收测距开始信号，发送方波信号调制连续激光器的输出光强；激光接收模块，接收目标反射的回波光信号，并经过光电探测器转变为电信号；高通滤波模块，滤除回波电信号中的低频分量，保留方波调制波形；电压比较模块，采用电压比较器对方波调制波形中的跳变沿中位点进行识别，得到翻转信号。时间测量模块，对翻转信号的时刻进行测量，将结果输出到主控模块；数据传输或显示模块，对距离信息进行传输或显示。2CN115079134A说明书1/4页基于MOEMS扫描镜的激光测距方法及激光雷达系统技术领域[0001]本发明涉及激光雷达领域，尤其涉及一种基于MOEMS扫描镜的激光测距方法及激光雷达系统。背景技术[0002]激光雷达目前广泛应用在星载、机载、弹载、车载等各种平台上，以智能驾驶、无人机、机器人为代表的新兴人工智能领域对激光雷达提出了轻小型化、高帧频、远作用距离等需求。传统扫描体制激光雷达能够实现远的作用距离，但受限于体积庞大的扫描振镜或转镜光机结构往往无法实现小型化设计；非扫描闪光面阵激光雷达具有成像帧频高的优点，为满足面阵探测信噪比的需求，对激光器能量要求较高，导致在小型化方面存在问题，同时该体制激光雷达作用距离一般在几百米以内,图像分辨率也不高。以上描述的两种体制的激光雷达同样存在成本较高等问题,限制了激光雷达的广泛应用。发明内容[0003]鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种作用距离远、图像分辨率高、小型化的一种激光雷达技术，充分发挥MOEMS二维反射镜高精度、高速扫描的优势，并通过接收视场分割的做法解决了大视场背景噪声过大的技术难题。为机载、弹载、车载作用距离达到～km轻小型