CN109597090A - 多波长激光雷达测距装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多波长激光雷达测距装置及方法，该多波长激光雷达测距装置包括：激光产生模块，激光发射模块，激光接收模块，信号处理模块，距离计算模块；激光产生模块分别与激光发射模块和距离计算模块连接，信号处理模块分别与激光接收模块和距离计算模块连接；由于在发射编码信息和接收编码信息中包括多个不同波长的激光信号的发射接收策略信息，能够随着环境复杂度和所用激光雷达数量的增加，通过发射编码信息和接收编码信息中激光发射信号和激光回波信号匹配的方式排除干扰信号的干扰，并通过匹配的多个有效的激光发射信号和激光回波信号计算被测物的距离值，有效提高测距精度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种多波长激光雷达测距装置及方法。
背景技术
激光雷达的主要测距方式为飞行时间法，(简称TOF法，英文为：Time of flight)，需要根据激光束的发射时刻和本激光束从目标反射的回波信号的接收时刻，获取本激光束的传播时间，然后利用光的传播速度，计算出目标物与激光雷达间的距离，此方法中的发射时刻和接收时刻，必须保证是同一个激光束的，否则无法获取正确的距离数据，因此环境中与测距激光束性质相同的信号都会成为其测距的干扰。
另外，随着激光雷达技术的成熟，使用激光雷达的领域越来越广泛，不可避免的会在同一环境中使用多个性能相同的激光雷达，它们发射的激光束都具有相同的属性，因此极容易出现相互干扰的情况。
针对上述问题，目前常用的方式是调整激光雷达的测量角度，减少不同激光雷达扫描平面重合的概率，同时在激光防护罩的表面镀一层滤光材料，用来滤除不同性质的激光束，但随着环境复杂度和所用激光雷达数量的增加，此方式越来越难以排除干扰信号，同时受每束激光测量时的环境和硬件差异性的影响，都会导致测距精度的下降。
发明内容
本发明实施例提供一种多波长激光雷达测距装置及方法，解决了现有技术中的激光雷达的测距方法中随着环境复杂度和所用激光雷达数量的增加，越来越难以排除干扰信号，同时受每束激光测量时的环境和硬件差异性的影响，都会导致测距精度的下降的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种多波长激光雷达测距装置，包括：激光产生模块，激光发射模块，激光接收模块，信号处理模块，距离计算模块；
所述激光产生模块分别与所述激光发射模块和所述距离计算模块连接，所述信号处理模块分别与所述激光接收模块和所述距离计算模块连接；
所述激光产生模块，用于根据发射编码信息产生多个不同波长的激光发射信号，并将所述发射编码信息发送给所述距离计算模块；
所述激光发射模块，用于对所述多个不同波长的激光发射信号进行准直后发射出去；
所述激光接收模块，用于接收被测物返回的激光回波信号，并对所述激光回波信号进行汇聚；
所述信号处理模块，用于识别汇聚的激光回波信号中与所述激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，生成接收编码信息，并将所述接收编码信息发送给所述距离计算模块；
所述距离计算模块，用于根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的装置，所述激光产生模块包括：发射编码控制单元；
所述发射编码控制单元，用于控制所述激光产生模块按照所述发射编码信息产生并向所述激光发射模块发送多个不同波长的激光发射信号。
进一步地，如上所述的装置，所述激光产生模块还包括：激光发射阵列，激光发射阵列包括多个激光产生单元；
所述激光产生单元，用于按照所述发射编码信息产生对应波长的激光发射信号并向所述激光发射模块发送对应波长的激光发射信号。
进一步地，如上所述的装置，若所述发射编码信息中多个不同波长的激光发射信号不同时产生，则所述激光产生模块还包括：可调谐激光产生单元；
所述可调谐激光产生单元，用于按照所述发射编码信息先后产生多个不同波长的激光发射信号并向所述激光发射模块发送多个不同波长的激光发射信号。
进一步地，如上所述的装置，所述激光发射模块为激光合束器或准直透镜。
进一步地，如上所述的装置，所述激光接收模块为激光分束器。
进一步地，如上所述的装置，所述信号处理模块包括：接收编码信息生成单元及激光接收阵列，所述激光接收阵列包括多个激光接收单元；
所述激光接收单元，用于识别汇聚的激光回波信号中与所述激光发射信号波长相同的激光回波信号，并将对应的激光回波信号信息发送给接收编码信息生成单元；
所述接收编码信息生成单元，用于接收每个激光接收单元发送的对应的激光回波信号信息，并根据所述对应的激光回波信号信息生成接收编码信息。
进一步地，如上所述的装置，所述发射编码信息包括：所述激光发射信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光发射信号是否同时发射，激光发射信号的发射顺序，任意两个激光雷达发射信号的发射时间间隔，每个激光雷达发射信号的波长及发射时刻、激光发射信号的个数；
所述接收编码信息包括：所述激光回波信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光回波信号是否同时接收，激光回波信号的接收顺序，任意两个激光回波信号的接收时间间隔，每个激光回波信号的波长及接收时刻、激光回波信号的个数。
进一步地，所述距离计算模块，具体用于：
根据所述发射编码信息和所述接收编码信息匹配所述激光发射信号和所述激光回波信号，确定所述激光回波信号中的每个有效信号，排除所述激光回波信号中的干扰信号和/或无效信号；根据所述每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
如上所述的装置，所述距离计算模块包括：第一距离计算模块；
所述第一距离计算模块，用于根据所述激光发射信号的个数和所述激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号；若存在干扰信号，则根据两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔排除干扰信号和无效信号；根据每个有效信号对应的激光发射信号的发射时刻和激光回波信号的接收时刻计算每个有效信号的飞行时间；根据所述每个有效信号的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的装置，所述距离计算模块包括：第二距离计算模块；
所述第二距离计算模块，用于根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间；根据所述每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在所述平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号；根据每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的装置，所述距离计算模块包括：第三距离计算模块；
所述第三距离计算模块，用于根据所述激光发射信号的个数和所述激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号；若存在干扰信号，则计算干扰波长对应的每个激光发射信号与另一波长的激光发射信号的干扰波长发射时间间隔，并计算干扰波长对应的每个激光回波信号与另一波长的激光回波信号的干扰波长接收时间间隔；根据所述干扰波长发射时间间隔和所述干扰波长接收时间间隔排除所述干扰信号；计算除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间；根据所述除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；根据除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间是否在所述平均飞行时间对应的预设范围内排除无效信号；根据每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的装置，所述距离计算模块包括：第四距离计算模块；
所述第四距离计算模块，用于根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间；根据所述每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在所述平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号；根据每个有效信号对应的发射时间间隔和接收时间间隔对所述每个有效信号进行验证；根据每个通过验证的有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的装置，还包括：配置模块；
所述配置模块分别与所述第一距离计算模块，所述第二距离计算模块，所述第三距离计算模块及所述第四距离计算模块连接；
所述配置模块，用于接收用户输入的配置信息，根据所述配置信息确定采用所述第一距离计算模块，所述第二距离计算模块，所述第三距离计算模块，所述第四距离计算模块中任意一种距离计算模块计算所述被测物的距离值。
第二方面，本发明实施例提供一种多波长激光雷达测距方法，包括：
根据发射编码信息产生多个不同波长的激光发射信号，并对所述多个不同波长的激光发射信号进行准直后发射出去；
接收被测物返回的激光回波信号，并对所述激光回波信号进行汇聚；
识别汇聚的激光回波信号中与所述激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，生成接收编码信息；
根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的方法，所述发射编码信息为以下的任意一种或多种：
激光发射信号是否同时发射，激光发射信号的发射顺序，任意两个激光雷达发射信号的发射时间间隔，每个激光雷达发射信号的波长及发射时刻、激光发射信号的个数；
所述接收编码信息为以下的任意一种或多种：
激光回波信号是否同时接收，激光回波信号的接收顺序，任意两个激光回波信号的接收时间间隔，每个激光回波信号的波长及接收时刻、激光回波信号的个数。
进一步地，如上所述的方法，所述根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值，具体包括：
根据所述发射编码信息和所述接收编码信息匹配所述激光发射信号和所述激光回波信号，确定所述激光回波信号中的每个有效信号，排除所述激光回波信号中的干扰信号和/或无效信号；
根据所述每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的方法，所述根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值，具体包括：
根据所述激光发射信号的个数和所述激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号；
若存在干扰信号，则根据两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔排除干扰信号和无效信号；
根据每个有效信号对应的激光发射信号的发射时刻和激光回波信号的接收时刻计算每个有效信号的飞行时间；
根据所述每个有效信号的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的方法，所述根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值，具体包括：
根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间；
根据所述每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；
根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在所述平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号；
根据每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的方法，所述根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值，具体包括：
根据所述激光发射信号的个数和所述激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号；
若存在干扰信号，则计算干扰波长对应的每个激光发射信号与另一波长的激光发射信号的干扰波长发射时间间隔，并计算干扰波长对应的每个激光回波信号与另一波长的激光回波信号的干扰波长接收时间间隔；
根据所述干扰波长发射时间间隔和所述干扰波长接收时间间隔排除所述干扰信号；
计算除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间；
根据所述除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；
根据除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间是否在所述平均飞行时间对应的预设范围内排除无效信号；
根据每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，如上所述的方法，所述根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值，具体包括：
根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间；
根据所述每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；
根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在所述平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号；
根据每个有效信号对应的发射时间间隔和接收时间间隔对所述每个有效信号进行验证；
根据每个通过验证的有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
本发明实施例提供一种多波长激光雷达测距装置及方法，该装置包括：包括：激光产生模块，激光发射模块，激光接收模块，信号处理模块，距离计算模块；激光产生模块分别与激光发射模块和距离计算模块连接，信号处理模块分别与激光接收模块和距离计算模块连接；激光产生模块，用于根据发射编码信息产生多个不同波长的激光发射信号，并将发射编码信息发送给距离计算模块；激光发射模块，用于对多个不同波长的激光发射信号进行准直后发射出去；激光接收模块，用于接收被测物返回的激光回波信号，并对激光回波信号进行汇聚；信号处理模块，用于识别汇聚的激光回波信号中与激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，生成接收编码信息，并将接收编码信息发送给距离计算模块；距离计算模块，用于根据发射编码信息和接收编码信息计算被测物的距离值。由于在发射编码信息和接收编码信息中包括多个不同波长的激光信号的发射接收策略信息，能够随着环境复杂度和所用激光雷达数量的增加，通过发射编码信息和接收编码信息中激光发射信号和激光回波信号匹配的方式排除干扰信号的干扰，并通过匹配的多个有效的激光发射信号和激光回波信号计算被测物的距离值，有效提高测距精度。
应当理解，上述发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图；
图3为本发明实施例二中采用多波长激光雷达测距装置测距的示意图；
图4为本发明实施例三提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图；
图5为本发明实施例三中采用多波长激光雷达测距装置测距的示意图；
图6为本发明实施例四提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图；
图7为本发明实施例五提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图；
图8为本发明实施例六提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图；
图9为本发明实施例七提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图；
图10为本发明实施例八提供的多波长激光雷达测距方法的流程图；
图11为本发明实施例九提供的多波长激光雷达测距方法的流程图；
图12为本发明实施例十提供的多波长激光雷达测距方法的流程图；
图13为本发明实施例十一提供的多波长激光雷达测距方法的流程图；
图14为本发明实施例十二提供的多波长激光雷达测距方法的流程图。
附图标记
11-激光产生模块 111-发射编码控制单元 112-激光发射阵列 112a第一波长激光发射单元 112b-第二波长激光发射单元 112c-第三波长激光发射单元 113-可调谐激光产生单元 12-激光发射模块 13-激光接收模块 14-信号处理模块 141-接收编码信息生成单元 142-激光接收阵列 142a-第一波长激光接收单元 142b-第二波长激光接收单元 142c-第三波长激光接收单元 15-距离计算模块 151-第一距离计算模块152-第二距离计算模块 153-第三距离计算模块 154-第四距离计算模块 16-配置模块
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距装置包括：激光产生模块11，激光发射模块12，激光接收模块13，信号处理模块14，距离计算模块15。
其中，激光产生模块11分别与激光发射模块12和距离计算模块15连接，信号处理模块14分别与激光接收模块13和距离计算模块15连接。
具体地，激光产生模块11，用于根据发射编码信息产生多个不同波长的激光发射信号，并将发射编码信息发送给距离计算模块15。
其中，发射编码信息为产生并发射多个波长的激光发射信号的信息，发射编码信息可以包括：每个激光发射信号的波长，发射时刻，及激光发射信号的个数。还可以包括：激光发射信号的顺序，不同波长的激光发射信号是否同时发射，发射时间间隔等信息。
本实施例中，激光产生模块11可以为激光发射阵列112，激光发射阵列112中的多个激光发射单元可同时或先后产生并发射对应波长的激光发射信号。还可以为可调谐激光产生单元113，可调谐激光产生单元113能够先后产生并发射不同波长的激光发射信号。激光产生模块11还可以为其他部件，本实施例中对此不作限定。
具体地，激光发射模块12，用于对多个不同波长的激光发射信号进行准直后发射出去。
本实施例中，激光发射模块12，可以为激光合束器，准直透镜或其他部件，用于对多个不同波长的激光发射信号进行准直，将多个不同波长的激光发射信号准直为同一光路发射到空间中，以使激光发射信号打到被测物，对被测物进行扫描。
具体地，激光接收模块13，用于接收被测物返回的激光回波信号，并对激光回波信号进行汇聚。
本实施例中，激光接收模块13可以为激光分束器或其他部件，用于利用接收光路的分光聚焦作用，将被测物返回的激光回波信号汇聚到信号处理模块14。
具体地，信号处理模块14，用于识别汇聚的激光回波信号中与激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，生成接收编码信息，并将接收编码信息发送给距离计算模块15。
本实施例中，信号处理模块14可以包括：接收编码信息生成单元141和激光接收阵列142，激光接收阵列142由多个激光接收单元构成，激光接收阵列142，用于识别汇聚的激光回波信号中与激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，接收编码信息生成单元141，用于根据每个激光接收单元接收的激光回波信号的信息生成接收编码信息，将接收编码信息发送给距离计算模块15。
本实施例中，信号处理模块14也可以为其他部件，本实施例中对此不作限定。
其中，接收编码信息为接收多个波长的激光回波信号的信息，接收编码信息可以包括：每个激光回波信号的波长，接收时刻及激光回波信号的个数。还可以包括：不同波长的激光回波信号的接收顺序，不同波长的激光回波信号是否同时接收，接收时间间隔等信息。
距离计算模块15，用于根据发射编码信息和接收编码信息计算被测物的距离值。
本实施例中，根据发射编码信息和接收编码信息计算被测物的距离值可以为：在接收编码信息中获取与发射编码信息中匹配的所有不同波长的激光发射信号和激光回波信号，剔除不匹配的激光回波信号，并将匹配的每个激光回波信号和对应的激光发射信号进行配对，根据每个配对的激光发射信号的发射时刻和对应的激光回波信号的接收时刻计算平均飞行时间，根据平均飞行时间和光速计算出被测物的距离值。
本实施例中，距离计算模块15根据发射编码信息和接收编码信息计算被测物的距离值的方法还可以为其他方法，本实施例中对此不作限定。
本实施例提供的多波长激光雷达测距装置，包括：激光产生模块11，激光发射模块12，激光接收模块13，信号处理模块14，距离计算模块15；激光产生模块11分别与激光发射模块12和距离计算模块15连接，信号处理模块14分别与激光接收模块13和距离计算模块15连接；激光产生模块11，用于根据发射编码信息产生多个不同波长的激光发射信号，并将发射编码信息发送给距离计算模块15；激光发射模块12，用于对多个不同波长的激光发射信号进行准直后发射出去；激光接收模块13，用于接收被测物返回的激光回波信号，并对激光回波信号进行汇聚；信号处理模块14，用于识别汇聚的激光回波信号中与激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，生成接收编码信息，并将接收编码信息发送给距离计算模块15；距离计算模块15，用于根据发射编码信息和接收编码信息计算被测物的距离值。由于在发射编码信息和接收编码信息中包括多个不同波长的激光信号的发射接收策略信息，能够随着环境复杂度和所用激光雷达数量的增加，通过发射编码信息和接收编码信息中激光发射信号和激光回波信号匹配的方式排除干扰信号的干扰，并通过匹配的多个有效的激光发射信号和激光回波信号计算被测物的距离值，有效提高测距精度。
实施例二
图2为本发明实施例二的提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图，如图2所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距装置，是在本发明实施例一提供的多波长激光雷达测距装置的基础上，对多波长激光雷达测距装置的进一步地细化，则本实施例提供的多波长激光雷达测距装置包括以下技术方案。
可选地，本实施例中，激光产生模块11包括：发射编码控制单元111和激光发射阵列112。激光发射阵列112包括多个激光产生单元。在图2中示意出了第一波长激光发射单元112a，第二波长激光发射单元112b及第三波长激光发射单元112c。
具体地，发射编码控制单元111，用于控制激光产生模块11按照发射编码信息产生并向激光发射模块12发送多个不同波长的激光发射信号。激光产生单元，用于按照发射编码信息产生对应波长的激光发射信号并向激光发射模块12发送对应波长的激光发射信号。
进一步地，发射编码信息包括：激光发射信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光发射信号是否同时发射，激光发射信号的发射顺序，任意两个激光雷达发射信号的发射时间间隔，每个激光雷达发射信号的波长及发射时刻、激光发射信号的个数；
进一步地，本实施例中，对于每个多波长激光雷达的测距装置中，发射编码控制单元111设置的发射编码信息不相同，以使激光产生模块11按照不同的发射编码信息产生并向激光发射模块12发送多个不同波长的激光发射信号，每个多波长激光雷达测距装置中的发射编码信息不同，能够使每个多波长激光雷达测距装置按照不同的发射编码信息发射多个不同波长的激光发射信号，进一步提高了同一环境中使用同类激光雷达的数量及激光雷达的抗干扰能力。
优选地，本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数。
图3为本发明实施例二中采用多波长激光雷达测距装置测距的示意图，如图3所示，本实施例中，对激光产生单元进行示例性说明为：激光发射阵列112由3个可发射不同波长的激光发射单元组成，分别是：第一波长激光发射单元112a、第二波长激光发射单元112b、第三波长激光发射单元112c。发射编码信息包括：激光发射信号的个数为三个；三个激光发射信号的波长分别为第一波长，第二波长和第三波长；第一波长激光发射信号11-1的发射时刻为t1时刻，第二波长激光发射信号11-2的发射时刻也为t1时刻，第三波长激光发射信号11-3的发射时刻为t2时刻。则发射编码控制单元111控制第一波长激光发射单元112a在t1时刻产生并发射第一波长激光发射信号，控制第二波长激光发射单元112b也在t1时刻产生并发射第二波长激光发射信号，控制第三波长激光发射单元112c在t2时刻产生并发射第三波长激光发射信号。
优选地，本实施例中，出于人眼安全考虑，第一波长为850nm，第二波长为905nm，第三波长为1540nm。
进一步地，本实施例中，激光发射模块12为激光合束器或准直透镜。
具体地，本实施例中，激光合束器或准直透镜，用于对多个不同波长的激光发射信号进行准直，将多个不同波长的激光发射信号准直为同一光路发射到空间中，以使激光发射信号打到被测物，对被测物进行扫描。
进一步地，本实施例中，激光接收模块13为激光分束器。
具体地，本实施例中，激光接收模块13为激光分束器，激光分束器，用于利用接收光路的分光聚焦作用，将被测物返回的激光回波信号汇聚到信号处理模块14。
进一步地，本实施例中，信号处理模块14包括：接收编码信息生成单元141及激光接收阵列142，激光接收阵列142包括多个激光接收单元。
其中，激光接收单元，用于识别汇聚的激光回波信号中与激光发射信号波长相同的激光回波信号，并将对应的激光回波信号信息发送给接收编码信息生成单元141。接收编码信息生成单元141，用于接收每个激光接收单元发送的对应的激光回波信号信息，并根据对应的激光回波信号信息生成接收编码信息。
进一步地，本实施例中，对应的激光回波信号信息包括：对应的激光回波信号的波长及接收时刻。
接收编码信息包括：激光回波信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光回波信号是否同时接收，激光回波信号的接收顺序，任意两个激光回波信号的接收时间间隔，每个激光回波信号的波长及接收时刻、激光回波信号的个数。
其中，不同波长的激光回波信号是否同时接收，激光回波信号的接收顺序，任意两个激光回波信号的接收时间间隔，激光回波信号的个数可通过每个激光回波信号信息中的激光回波信号的波长及接收时刻进行计算获得。
本实施例中，对激光分束器和信号处理模块14进行示例性说明。如图3所示，激光分束器接收被测物返回的激光回波信号，将激光回波信号分解为第一波长激光回波信号14-1，第二波长激光回波信号1(14-2)，第二波长激光回波信号2(14-3)及第三波长激光回波信号(14-4)。将4个激光回波信号根据波长的不同，分别发送给激光接收阵列142中对应的激光接收单元。激光接收阵列142的第一波长激光接收单元142a首先在t3时刻接收到1个第一波长激光回波信号，将接收时刻t3和第一波长发送至接收编码信息生成单元141进行保存，随后第二波长激光接收单元142b将接收到的2个第二激光回波信号的接收时刻t4、t5和第二波长发送至接收编码信息生成单元141进行保存，最后第三波长激光接收单元142c将接收到的1个第三激光回波信号的接收时刻t6和第三波长发送至接收编码信息生成单元141保存，接收编码信息生成单元141根据接收到的每个激光回波信号信息生成接收编码信息。
其中，第一波长激光回波信号信息包括：第一波长及对应的接收时刻t3，第二波长激光回波信号1信息包括：第二波长及对应的接收时刻t4，第二波长激光回波信号2信息包括：第二波长及对应的接收时刻t5，第三波长激光回波信号信息包括：第三波长及对应的接收时刻t6。接收编码信息可以包括：第一波长及对应的接收时刻t3，第二波长及对应的接收时刻t4，第二波长及对应的接收时刻t5，第三波长及对应的接收时刻t6，以及激光回波信号的个数4。接收编码信息还可以包括其他信息，在本示例中不再详细赘述。
进一步地，本实施例中，距离计算模块15，具体用于：根据发射编码信息和接收编码信息匹配激光发射信号和激光回波信号，确定激光回波信号中的每个有效信号，排除激光回波信号中的干扰信号和/或无效信号；根据每个有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。
具体地，本实施例中，可根据发射编码信息中的每个激光发射信号的波长及任意一种或多种其他发射编码信息与接收编码信息中的每个激光回波信号的波长及任意一种或多种其他接收编码信息进行匹配，确定接收到的所有激光回波信号中的每个有效信号，排除除有效信号外的其他干扰信号和/或无效信号。计算每个有效信号的飞行时间，根据每个有效信号的对应的飞行时间和光速计算被测物的距离值。
其中，干扰信号为与激光发射信号同一波长的激光回波信号中，多出同一波长激光发射信号的不是原激光发射信号返回的激光回波信号。无效信号为与激光发射信号同一波长的对应的激光回波信号，并且该激光回波信号并非原激光发射信号返回的激光回波信号。有效信号为激光回波信号中除了干扰信号和无效信号外的激光回波信号。
本实施例提供的多波长激光雷达测距装置，激光产生模块11包括：发射编码控制单元111和激光发射阵列112。激光发射阵列112包括多个激光产生单元，发射编码控制单元111，用于控制激光产生模块11按照发射编码信息产生并向激光发射模块12发送多个不同波长的激光发射信号。激光产生单元，用于按照发射编码信息产生对应波长的激光发射信号并向激光发射模块12发送对应波长的激光发射信号。能够同时产生不同波长的激光发射信号，适应发射编码信息的多样性，能够实现灵活多变的发射编码方式。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图，在本发明实施例一提供的多波长激光雷达测距装置的基础上，对激光产生模块11进行进一步地细化，则本实施例提供的多波长激光雷达测距装置包括以下技术方案。
进一步地，本实施例中，激光产生模块11包括：发射编码控制单元111。若发射编码信息中多个不同波长的激光发射信号不同时产生，则激光产生模块11还包括：可调谐激光产生单元113。
具体地，发射编码控制单元111，用于控制激光产生模块11按照发射编码信息产生并向激光发射模块12发送多个不同波长的激光发射信号。可调谐激光产生单元113，用于按照发射编码信息先后产生多个不同波长的激光发射信号并向激光发射模块12发送多个不同波长的激光发射信号。
本实施例中，若发射编码信息中多个不同波长的激光发射信号不同时产生，则可调谐激光产生单元113在发射编码控制单元111的控制下按照发射编码信息中的激光发射信号的发射时刻产生对应波长的激光发射信号并发送给激光发射模块12。
图5为本发明实施例三中采用多波长激光雷达测距装置测距的示意图，如图5所示，本实施例中，对激光产生单元进行示例性说明为：发射编码信息包括：激光发射信号的个数为三个；三个激光发射信号的波长分别为第一波长，第二波长和第三波长；第一波长激光发射信号11-1的发射时刻为t1时刻，第二波长激光发射信号11-2的发射时刻为t2时刻，第三波长激光发射信号11-3的发射时刻为t7时刻。t1时刻先于t2时刻，t2时刻先于t7时刻。则发射编码控制单元111控制可调谐激光产生单元113在t1时刻产生并发射第一波长激光发射信号，控制可调谐激光产生单元113在t2时刻产生并发射第二波长激光发射信号，控制可调谐激光产生单元113在t7时刻产生并发射第三波长激光发射信号。在图5中，激光分束器接收被测物返回的激光回波信号，将激光回波信号分解为第一波长激光回波信号14-1，第二波长激光回波信号1(14-2)，第二波长激光回波信号2(14-3)及第三波长激光回波信号(14-4)。
需要说明的是，本实施例中，激光发射模块12，激光接收模块13，信号处理模块14，距离计算模块15的结构和功能与本发明实施例二中的对应部件的结构和功能相同，在此不再一一赘述。
本实施例提供的多波长激光雷达测距装置，激光产生模块11包括：发射编码控制单元111。若发射编码信息中多个不同波长的激光发射信号不同时产生，则激光产生模块11还包括：可调谐激光产生单元113。发射编码控制单元111，用于控制激光产生模块11按照发射编码信息产生并向激光发射模块12发送多个不同波长的激光发射信号。可调谐激光产生单元113，用于按照发射编码信息先后产生多个不同波长的激光发射信号并向激光发射模块12发送多个不同波长的激光发射信号，能够使激光产生模块11能够先后产生不同波长的激光发射信号，适应发射编码信息的多样性，能够实现先后产生激光发射信号的灵活多变的发射编码方式。
实施例四
图6为本发明实施例四提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图，如图6所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距装置在本发明实施例二或实施例三提供的多波长激光雷达测距装置的基础上，对距离计算模块15进行进一步地细化，则本实施例提供的多波长激光雷达测距装置中，还包括以下技术方案。
进一步地，本实施例中，距离计算模块15包括：第一距离计算模块151。
具体地，第一距离计算模块151，用于根据激光发射信号的个数和激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号；若存在干扰信号，则根据两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔排除干扰信号和无效信号；根据每个有效信号对应的激光发射信号的发射时刻和激光回波信号的接收时刻，计算每个有效信号的飞行时间；根据每个有效信号的飞行时间计算被测物的距离值。
本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数；所述接收编码信息包括：每个激光回波信号的波长、接收时刻及激光回波信号的个数。
本实施例中，第一距离计算模块151，具体用于首先根据激光发射信号的个数和激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号，若激光发射信号的个数等于激光回波信号的个数则说明不存在干扰信号，若激光回波信号的个数大于激光发射信号的个数则说明存在干扰信号。其次若存在干扰信号，则计算干扰波长对应的每个激光发射信号与另一波长的激光发射信号的干扰波长发射时间间隔，并计算干扰波长对应的每个激光回波信号与另一波长的激光回波信号的干扰波长接收时间间隔；根据干扰波长发射时间间隔和干扰波长接收时间间隔排除干扰信号。再次排除完干扰信号后，对于剩余的每个波长的激光发射信号和激光回波信号，根据剩余的每个波长的激光发射信号中两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔排除无效信号。最后在排除完干扰信号和无效信号后，剩余的激光回波信号为有效信号，根据每个有效信号对应的激光发射信号的发射时刻和激光回波信号的接收时刻计算对应的飞行时间，计算所有有效信号的飞行时间的平均值，并根据飞行时间的平均值和光速计算被测物的距离值。
其中，干扰波长为同一波长的激光回波信号的个数多于对应的激光发射信号个数的波长。干扰波长发射时间间隔为干扰波长对应的激光发射信号与另一波长的激光发射信号的发射时间间隔。干扰波长接收时间间隔为干扰波长对应的激光回波信号与另一波长的激光回波信号的接收时间间隔。
本实施例中，以图3的示例对第一距离计算模块151进行说明，如图3所示，由于在排除干扰信号和无效信号时，需要根据两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔排除干扰信号和无效信号，所以分别计算两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔。
具体地，本实施例中，计算两两激光发射信号的发射时间间隔具体为：第一波长激光发射信号与第二波长激光发射信号的发射时间间隔为Δt发1＝t1-t1＝0，第一波长激光发射信号与第三波长激光发射信号的发射时间间隔为Δt发2＝t2-t1，第二波长激光发射信号与第三波长激光发射信号的发射时间间隔Δt发3与Δt发2相等。
具体地，本实施例中，计算两两激光回波信号的接收时间间隔具体为：第一波长激光回波信号和第二波长激光回波信号1接收时间间隔为Δt收1＝t4-t3，第一波长激光回波信号和第二波长激光回波信号2接收时间间隔为Δt收2＝t5-t3，第一波长激光回波信号和第三波长激光回波信号接收时间间隔为Δt收3＝t6-t3，第二波长激光回波信号1和第二波长激光回波信号2接收时间间隔为Δt收4＝t5-t4，第二波长激光回波信号1和第三波长激光回波信号接收时间间隔为Δt收5＝t6-t4，第二波长激光回波信号2和第三波长激光回波信号接收时间间隔为Δt收6＝t6-t5。
如图3所示，激光发射信号的个数为3个，激光回波信号的个数为4个，激光回波信号的个数大于激光发射信号的个数，所以确定存在干扰信号，其中第二波长激光回波信号为2个，而第二波长激光发射信号为1个，则说明第二波长为干扰波长，计算第二波长激光发射信号与另一波长的激光发射信号的干扰波长发射时间间隔，另一波长激光发射信号为第一波长激光发射信号或第三波长激光发射信号，本实施例中以第一波长激光发射信号为例，计算出第二波长激光发射信号与第一波长激光发射信号为Δt发1＝t1-t1＝0，计算第二波长激光回波信号1与的另一波长的激光回波信号的接收时间间隔，以及计算第二波长激光回波信号2与另一波长的激光回波信号的接收时间间隔，另一波长激光回波信号为第一波长激光回波信号或第三波长激光回波信号，本实施例中以第一波长激光回波信号为例，计算出的第二波长激光回波信号1与第一波长的激光回波信号的接收时间间隔为Δt收1＝t4-t3，计算出的第二波长激光回波信号2与第一波长的激光回波信号的接收时间间隔为Δt收2＝t5-t3。将Δt发1＝t1-t1＝0分别与Δt收1＝t4-t3和Δt收2＝t5-t3进行对比，判断Δt收1、Δt收2是否在(Δt发1-δ，Δt发1+δ)范围内，若0-δ<Δt收1<0+δ、Δt收2>0+δ，则判定第二波长激光回波信号2为干扰信号。
如图3所示，在排除完干扰信号后，判断剩余的每个波长的激光回波信号判断其是否为无效信号。具体地，根据剩余的每个波长的激光发射信号中两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔排除无效信号。对于图3中，第一波长激光回波信号和第三波长激光回波信号为剩余的激光回波信号。以第三波长激光回波信号为例，利用Δt收3，判断其是否在(Δt发2-δ，Δt发2+δ)范围内，或者利用Δt收5判断其是否在(Δt发3-δ，Δt发3+δ)范围内，以验证第三波长激光回波信号是否为有效信号。
若验证确认第一波长激光回波信号和第三波长激光回波信号均为有效信号，则将所有有效信号与相应的激光发射信号按照波长配对计算出三种波长有效信号的飞行时间，分别为T1＝t3-t1、T2＝t4-t1、T3＝t6-t2，其平均飞行时间为根据平均飞行时间和光速计算出被测物的距离值。
优选地，在第一距离计算模块151中，δ为50ps。
本实施例提供的多波长激光雷达测距装置，第一距离计算模块151，用于根据激光发射信号的个数和激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号；若存在干扰信号，则根据两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔排除干扰信号和无效信号；根据每个有效信号对应的激光发射信号的发射时刻和激光回波信号的接收时刻，计算每个有效信号的飞行时间；根据每个有效信号的飞行时间计算被测物的距离值。能够根据发射编码信息和接收编码信息中的两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔有效排除干扰信号和无效信号，提供了第一种排除干扰信号和无效信号的方法，并且由于发射编码信息可以灵活多变，大大提高了同一环境中使用同类激光雷达的数量及激光雷达的抗干扰能力，由于发射编码信息的方便易调，激光雷达的使用者无需定制安装方式以避免同类激光雷达的干扰，极大的降低了使用者在应用研发中的人力、物力、时间成本，并且由多个不同波长的有效信号进行测距，大大提高了测距精度。
实施例五
图7为本发明实施例五提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图，如图7所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距装置在本发明实施例四提供的多波长激光雷达测距装置的基础上，对距离计算模块15进行进一步地细化，则本实施例提供的多波长激光雷达测距装置中，还包括以下技术方案。
进一步地，本实施例中，距离计算模块15包括：第二距离计算模块152。
具体地，第二距离计算模块152，用于根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号；根据每个有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。
本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数；所述接收编码信息包括：每个激光回波信号的波长、接收时刻及激光回波信号的个数。
本实施例中，第二距离计算模块152，用于首先将同一波长的激光回波信号对应的接收时刻与激光发射信号对应的发射时刻的差值作为该波长的激光回波信号对应的飞行时间。其次根据每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间。预先定义平均飞行时间的范围，预设范围在平均飞行时间的±ε。然后判断每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内，若某激光回波信号对应的飞行时间在平均飞行时间对应的预设范围内，则说明该激光回波信号为有效信号，若某激光回波信号对应的飞行时间不在平均飞行时间对应的预设范围内，则说明该激光回波信号为干扰信号或无效信号，则排除该干扰信号或无效信号。最后根据每个有效信号对应的飞行时间再次计算平均飞行时间，根据本次计算的平均飞行时间和光速计算被测物的距离值。
其中，干扰信号为与激光发射信号同一波长的激光回波信号中，多出同一波长激光发射信号的不是原激光发射信号返回的激光回波信号。无效信号为与激光发射信号同一波长的对应的激光回波信号，并且该激光回波信号并非原激光发射信号返回的激光回波信号。
本实施例中，以图3的示例对第二距离计算模块152进行说明，如图3所示，激光发射信号分别为第一波长激光发射信号，第二波长激光发射信号，第三波长激光发射信号，激光回波信号分别为第一波长激光回波信号，第二波长激光回波信号1，第二波长激光回波信号2，第三波长激光回波信号。则首先根据第一波长激光回波信号的接收时刻和第一波长激光发射信号的发射时刻，计算第一波长激光回波信号对应的飞行时间为T1＝t3-t1。根据第二波长激光回波信号1的接收时刻和第二波长激光发射信号的发射时刻计算第二波长激光回波信号1对应的飞行时间为T2＝t4-t1。根据第二波长激光回波信号2的接收时刻和第二波长发射信号的发射时刻计算第二波长激光回波信号2对应的飞行时间为T4＝t5-t1。根据第三波长激光回波信号的接收时刻和第三波长发射信号的发射时刻计算第三波长激光回波信号对应的飞行时间为T3＝t6-t2。根据每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间为
其次，分别判断T1、T2、T3、T4是否在(T平均-ε,T平均+ε)范围内。本实施例中，判断出T4不在此范围，T1、T2、T3均在此范围内，则认为第二波长激光回波信号2为干扰信号或无效信号。可根据第二波长激光回波信号个数大于第二波长激光回波信号的个数确定第二波长激光回波信号2为干扰信号。
最后，根据每个有效信号对应的飞行时间T1、T2、T3再次计算平均飞行时间，根据本次计算的平均飞行时间和光速计算被测物的距离值。
优选地，本实施例中，ε为40ps。
本实施例提供的多波长激光雷达测距装置，距离计算模块15为第二距离计算模块152。第二距离计算模块152，用于根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号；根据每个有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。能够根据发射编码信息和接收编码信息中每个激光回波信号对应的飞行时间有效排除干扰信号和无效信号，提供了第二种排除干扰信号和无效信号的方法，并且由于发射编码信息可以灵活多变，大大提高了同一环境中使用同类激光雷达的数量及激光雷达的抗干扰能力，由于发射编码信息的方便易调，激光雷达的使用者无需定制安装方式以避免同类激光雷达的干扰，极大的降低了使用者在应用研发中的人力、物力、时间成本，并且由多个不同波长的有效信号进行测距，大大提高了测距精度。
实施例六
图8为本发明实施例六提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图，如图8所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距装置在本发明实施例五提供的多波长激光雷达测距装置的基础上，对距离计算模块15进行进一步地细化，则本实施例提供的多波长激光雷达测距装置中，还包括以下技术方案。
进一步地，本实施例中，距离计算模块15包括：第三距离计算模块153。
具体地，第三距离计算模块153，用于根据激光发射信号的个数和激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号；若存在干扰信号，则计算干扰波长对应的每个激光发射信号与另一波长的激光发射信号的干扰波长发射时间间隔，并计算干扰波长对应的每个激光回波信号与另一波长的激光回波信号的干扰波长接收时间间隔；根据干扰波长发射时间间隔和干扰波长接收时间间隔排除干扰信号；计算除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间；根据除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；根据除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内排除无效信号；根据每个有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。
本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数；所述接收编码信息包括：每个激光回波信号的波长、接收时刻及激光回波信号的个数。
本实施例中，第三距离计算模块153，首先采用第一距离计算模块151相同的方法排除干扰信号。本实施例中对此不作赘述。然后计算除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间，在计算每个激光回波信号对应的飞行时间时，将同一波长的激光回波信号接收时刻与激光发射信号发射时刻的差值作为该激光回波信号对应的飞行时间。计算除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间的平均值，该平均值为平均飞行时间。判断除干扰信号的每个激光回波信号的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内，若在平均飞行时间预设范围内则说明该激光回波信号为有效信号，若不在平均飞行时间预设范围内则说明该激光回波信号为无效信号。排除掉无效信号后，再次计算多个有效信号对应的飞行时间的平均飞行时间，根据该平均飞行时间和光速计算被测物的距离值。
本实施例中，以图3的示例对第三距离计算模块153进行说明，如图3所示，激光发射信号的个数为3个，激光回波信号的个数为4个，激光回波信号的个数大于激光发射信号的个数，所以确定存在干扰信号，其中第二波长激光回波信号为2个，则说明第二波长为干扰波长，计算第二波长激光发射信号与另一波长的激光发射信号的干扰波长发射时间间隔，另一波长激光发射信号为第一波长激光发射信号或第三波长激光发射信号，本实施例中以第一波长激光发射信号为例，计算出第二波长激光发射信号与第一波长激光发射信号的发射时间间隔为Δt发1＝t1-t1＝0，计算第二波长激光回波信号1与的另一波长的激光回波信号的接收时间间隔，以及计算第二波长激光回波信号2与另一波长的激光回波信号的接收时间间隔，另一波长激光回波信号为第一波长激光回波信号或第三波长激光回波信号，本实施例中以第一波长激光回波信号为例，计算出的第二波长激光回波信号1与第一波长的激光回波信号的接收时间间隔为Δt收1＝t4-t3，计算出的第二波长激光回波信号2与第一波长的激光回波信号的接收时间间隔为Δt收2＝t5-t3。将Δt发1＝t1-t1＝0分别与Δt收1＝t4-t3和Δt收2＝t5-t3进行对比，判断Δt收1、Δt收2是否在(Δt发1-δ，Δt发1+δ)范围内，若0-δ<Δt收1<0+δ、Δt收2>0+δ，则判定第二波长激光回波信号2为干扰信号。
其次，除干扰信号外，剩余的每个激光回波信号为第一波长激光回波信号，第二波长激光回波信号1和第三波长激光回波信号，根据第一波长激光回波信号的接收时刻和第一波长激光发射信号的发射时刻计算第一波长激光回波信号对应的飞行时间为T1＝t3-t1。根据第二波长激光回波信号1的接收时刻和第二波长激光发射信号的发射时刻计算第二波长激光回波信号1对应的飞行时间为T2＝t4-t1。根据第三波长激光回波信号的接收时刻和第三波长发射信号的发射时刻计算第三波长激光回波信号对应的飞行时间为T3＝t6-t2。根据除干扰信号外的多个激光回波信号对应的平均飞行时间为判断T1、T2、T3是否在(T平均-ε,T平均+ε)范围内，本实施例中，判断出T1、T2、T3均在此范围内，则第一波长激光回波信号，第二波长激光回波信号1和第三波长激光回波信号都是有效信号，则根据三个有效信号对应的平均飞行时间和光速计算被测物的距离值。
优选地，本实施例中，ε为30ps。
本实施例提供的多波长激光雷达测距装置，距离计算模块15为第三距离计算模块153，第三距离计算模块153，用于根据激光发射信号的个数和激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号；若存在干扰信号，则计算干扰波长对应的每个激光发射信号与另一波长的激光发射信号的干扰波长发射时间间隔，并计算干扰波长对应的每个激光回波信号与另一波长的激光回波信号的干扰波长接收时间间隔；根据干扰波长发射时间间隔和干扰波长接收时间间隔排除干扰信号；计算除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间；根据除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；根据除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内排除无效信号；根据每个有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。能够根据发射编码信息和接收编码信息中的两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔有效排除干扰信号，并根据除干扰信号外的激光回波信号的飞行时间排除无效信号，提供了第三种排除干扰信号和无效信号的方法，并且由于发射编码信息可以灵活多变，大大提高了同一环境中使用同类激光雷达的数量及激光雷达的抗干扰能力，由于发射编码信息的方便易调，激光雷达的使用者无需定制安装方式以避免同类激光雷达的干扰，极大的降低了使用者在应用研发中的人力、物力、时间成本，并且由多个不同波长的有效信号进行测距，大大提高了测距精度。
实施例七
图9为本发明实施例七提供的多波长激光雷达测距装置的结构示意图，如图9所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距装置在本发明实施例六提供的多波长激光雷达测距装置的基础上，对距离计算模块15进行进一步地细化，并且还包括了配置模块16。则本实施例提供的多波长激光雷达测距装置中，还包括以下技术方案。
进一步地，本实施例中，距离计算模块15包括：第四距离计算模块154，用于根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号；根据每个有效信号对应的发射时间间隔和接收时间间隔对每个有效信号进行验证；根据每个通过验证的有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。
本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数；所述接收编码信息包括：每个激光回波信号的波长、接收时刻及激光回波信号的个数。
本实施例中，第四距离计算模块154，首先在排除干扰信号和无效信号时，与第二距离计算模块152相同的方法排除干扰信号和无效信号。然后根据有效信号对应的发射时间间隔和接收时间间隔对无效信号进行验证时，计算一个有效信号的激光发射信号与另一有效信号的激光发射信号的发射时间间隔。并计算该有效信号的激光回波信号与另一有效信号的激光回波信号的接收时间间隔，根据该发射时间间隔和接收时间间隔是否在对应的预设范围内对该有效信号进行验证，计算通过验证的有效信号对应的平均飞行时间，根据通过验证的有效信号对应的平均飞行时间和光速计算被测物的距离。
本实施例中，以图3的示例对第四距离计算模块154进行说明。如图3所示，首先在排除干扰信号和无效信号时，与第二距离计算模块152相同的方法排除干扰信号，在图3中排除的干扰信号为第二波长激光回波信号2。剩余的有效信号为第一波长激光回波信号，第二波长激光回波信号1和第三波长激光回波信号。以有效信号为第三波长激光回波信号为例进行说明。计算第三波长激光发射信号与第一波长激光发射信号的发射间隔时间为Δt发2＝t2-t1。第三波长激光回波信号与第一波长激光回波信号的接收间隔时间为Δt收3＝t6-t3，利用Δt收3，判断其是否在(Δt发2-δ，Δt发2+δ)范围内，若在(Δt发2-δ，Δt发2+δ)范围内，则说明第三波长激光回波信号通过验证。同理，第一波长激光回波信号和第二波长激光回波信号1通过验证。则根据通过验证的第一回波激光回波信号，第二波长激光回波信号1和第三波长激光回波信号计算平均飞行时间，根据平均飞行时间和光速计算被测物的距离值。
优选地，本实施例中，ε为60ps。
本实施例提供的多波长激光雷达测距装置，第四距离计算模块154，用于根据激光发射信号和激光回波信号的波长，计算每个激光回波信号对应的飞行时间；根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在预设范围内排除干扰信号和无效信号；根据有效信号对应的发射时间间隔和接收时间间隔对有效信号进行验证；根据每个通过验证的有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。能够根据发射编码信息和接收编码信息中每个激光回波信号对应的飞行时间有效排除干扰信号和无效信号，并采用有效信号对应的发射时间间隔和接收时间间隔对有效信号进一步验证，提供了第四种排除干扰信号和无效信号的方法，第四种排除干扰信号和无效信号的方法，由于添加了有效信号的验证环节，相较于第二种排除干扰信号和无效信号的方法，能准确地排除了无效信号。并且由于发射编码信息可以灵活多变，大大提高了同一环境中使用同类激光雷达的数量及激光雷达的抗干扰能力，由于发射编码信息的方便易调，激光雷达的使用者无需定制安装方式以避免同类激光雷达的干扰，极大的降低了使用者在应用研发中的人力、物力、时间成本，并且由多个不同波长的有效信号进行测距，大大提高了测距精度。
进一步地，本实施例中，配置模块16分别与所述第一距离计算模块151，所述第二距离计算模块152，所述第三距离计算模块153及所述第四距离计算模块154连接。
其中，所述配置模块16，用于接收用户输入的配置信息，根据所述配置信息确定采用所述第一距离计算模块151，所述第二距离计算模块152，所述第三距离计算模块153，所述第四距离计算模块154中任意一种距离计算模块计算所述被测物的距离值。
具体地，本实施例中，对于每个多波长激光雷达中的多波长激光雷达测距装置，可采用不同的距离计算模块计算被测物的距离值。用户可通过界面输入配置信息，在配置信息中包括采用某一种测距方式的标识，每一种测距方式对应一种距离计算模块，根据配置信息确定采用哪一个距离计算模块计算被测物的距离值。
实施例八
图10为本发明实施例八提供的多波长激光雷达测距方法的流程图，如图10所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法的执行主体为本发明实施例一提供的多波长激光雷达测距装置，则本实施例提供的多波长激光雷达测距方法包括以下步骤。
步骤1001，根据发射编码信息产生多个不同波长的激光发射信号，并对多个不同波长的激光发射信号进行准直后发射出去。
步骤1002，接收被测物返回的激光回波信号，并对激光回波信号进行汇聚。
步骤1003，识别汇聚的激光回波信号中与激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，生成接收编码信息。
步骤1004，根据发射编码信息和接收编码信息计算被测物的距离值。
本实施例中，所述发射编码信息包括：所述激光发射信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光发射信号是否同时发射，激光发射信号的发射顺序，任意两个激光雷达发射信号的发射时间间隔，每个激光雷达发射信号的波长及发射时刻、激光发射信号的个数；
所述接收编码信息包括：所述激光回波信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光回波信号是否同时接收，激光回波信号的接收顺序，任意两个激光回波信号的接收时间间隔，每个激光回波信号的波长及接收时刻、激光回波信号的个数。
本实施例提供的多波长激光雷达测距方法，采用本发明实施例一提供的多波长激光雷达测距装置执行该多波长激光雷达测距方法，其实现原理和效果类似，在此不再一一赘述。
进一步地，本实施例中，步骤1004根据发射编码信息和接收编码信息计算被测物的距离值，具体包括：
根据所述发射编码信息和所述接收编码信息匹配所述激光发射信号和所述激光回波信号，确定所述激光回波信号中的每个有效信号，排除所述激光回波信号中的干扰信号和/或无效信号；根据所述每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
进一步地，本实施例中，在步骤1004之前，还包括：获取用户输入的配置信息；
相应地，步骤1004，具体包括：
根据所述配置信息确定采用对应的方式计算所述被测物的距离值。
本实施例中，用户可通过界面输入配置信息，在配置信息中包括采用某一种测距方式的标识，每一种测距方式对应如下实施例九至实施例十二中任一实施例对应的测距方式，根据配置信息确定采用哪一个测距方式计算被测物的距离值。
实施例九
图11为本发明实施例九提供的多波长激光雷达测距方法的流程图，如图11所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法的执行主体为本发明实施例四提供的多波长激光雷达测距装置，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法是对本发明实施例八中的步骤1004的进一步细化，则实施例八中的步骤1004具体包括以下步骤。
步骤1101，根据激光发射信号的个数和激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号。
步骤1102，若存在干扰信号，则根据两两激光发射信号的发射时间间隔和对应的激光回波信号的接收时间间隔排除干扰信号和无效信号。
步骤1103，根据每个有效信号对应的激光发射信号的发射时刻和激光回波信号的接收时刻计算每个有效信号的飞行时间。
步骤1104，根据每个有效信号的飞行时间计算被测物的距离值。
本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数；所述接收编码信息包括：每个激光回波信号的波长、接收时刻及激光回波信号的个数。
本实施例提供的多波长激光雷达测距方法，采用本发明实施例四提供的多波长激光雷达测距装置执行该多波长激光雷达测距方法，其实现原理和效果类似，在此不再一一赘述。
实施例十
图12为本发明实施例十提供的多波长激光雷达测距方法的流程图，如图12所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法的执行主体为本发明实施例五提供的多波长激光雷达测距装置，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法是对本发明实施例八中的步骤1004的进一步细化，则实施例八中的步骤1004具体包括以下步骤。
步骤1201，根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间。
步骤1202，根据每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间。
步骤1203，根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号。
步骤1204，根据每个有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。
本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数；所述接收编码信息包括：每个激光回波信号的波长、接收时刻及激光回波信号的个数。
本实施例提供的多波长激光雷达测距方法，采用本发明实施例五提供的多波长激光雷达测距装置执行该多波长激光雷达测距方法，其实现原理和效果类似，在此不再一一赘述。
实施例十一
图13为本发明实施例十一提供的多波长激光雷达测距方法的流程图，如图13所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法的执行主体为本发明实施例六提供的多波长激光雷达测距装置，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法是对本发明实施例八中的步骤1004的进一步细化，则实施例八中的步骤1004具体包括以下步骤。
步骤1301，根据激光发射信号的个数和激光回波信号的个数判断是否存在干扰信号。
步骤1302，若存在干扰信号，则计算干扰波长对应的每个激光发射信号与另一波长的激光发射信号的干扰波长发射时间间隔，并计算干扰波长对应的每个激光回波信号与另一波长的激光回波信号的干扰波长接收时间间隔。
步骤1303，根据干扰波长发射时间间隔和干扰波长接收时间间隔排除干扰信号。
步骤1304，计算除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间。
步骤1305，根据除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间。
步骤1306，根据除干扰信号的每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内排除无效信号。
步骤1307，根据每个有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。
本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数；所述接收编码信息包括：每个激光回波信号的波长、接收时刻及激光回波信号的个数。
本实施例提供的多波长激光雷达测距方法，采用本发明实施例六提供的多波长激光雷达测距装置执行该多波长激光雷达测距方法，其实现原理和效果类似，在此不再一一赘述。
实施例十二
图14为本发明实施例十二提供的多波长激光雷达测距方法的流程图，如图14所示，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法的执行主体为本发明实施例七提供的多波长激光雷达测距装置，本实施例提供的多波长激光雷达测距方法是对本发明实施例八中的步骤1004的进一步细化，则实施例八中的步骤1004具体包括以下步骤。
步骤1401，根据每个激光回波信号的接收时刻和对应的激光发射信号的发射时刻计算每个激光回波信号对应的飞行时间。
步骤1402，根据每个激光回波信号对应的飞行时间计算平均飞行时间。
步骤1403，根据每个激光回波信号对应的飞行时间是否在平均飞行时间对应的预设范围内排除干扰信号和无效信号。
步骤1404，根据每个有效信号对应的发射时间间隔和接收时间间隔对每个有效信号进行验证。
步骤1405，根据每个通过验证的有效信号对应的飞行时间计算被测物的距离值。
本实施例中，发射编码信息包括：每个激光发射信号的波长、发射时刻及激光发射信号的个数；所述接收编码信息包括：每个激光回波信号的波长、接收时刻及激光回波信号的个数。
本实施例提供的多波长激光雷达测距方法，采用本发明实施例七提供的多波长激光雷达测距装置执行该多波长激光雷达测距方法，其实现原理和效果类似，在此不再一一赘述。
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，模块的划分，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，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，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，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块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模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
Claims (12)
1.一种多波长激光雷达测距装置，其特征在于，包括：激光产生模块，激光发射模块，激光接收模块，信号处理模块，距离计算模块；
所述激光产生模块分别与所述激光发射模块和所述距离计算模块连接，所述信号处理模块分别与所述激光接收模块和所述距离计算模块连接；
所述激光产生模块，用于根据发射编码信息产生多个不同波长的激光发射信号，并将所述发射编码信息发送给所述距离计算模块；
所述激光发射模块，用于对所述多个不同波长的激光发射信号进行准直后发射出去；
所述激光接收模块，用于接收被测物返回的激光回波信号，并对所述激光回波信号进行汇聚；
所述信号处理模块，用于识别汇聚的激光回波信号中与所述激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，生成接收编码信息，并将所述接收编码信息发送给所述距离计算模块；
所述距离计算模块，用于根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光产生模块包括：发射编码控制单元；
所述发射编码控制单元，用于控制所述激光产生模块按照所述发射编码信息产生并向所述激光发射模块发送多个不同波长的激光发射信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述激光产生模块还包括：激光发射阵列，激光发射阵列包括多个激光产生单元；
所述激光产生单元，用于按照所述发射编码信息产生对应波长的激光发射信号并向所述激光发射模块发送对应波长的激光发射信号。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，若所述发射编码信息中多个不同波长的激光发射信号不同时产生，则所述激光产生模块还包括：可调谐激光产生单元；
所述可调谐激光产生单元，用于按照所述发射编码信息先后产生多个不同波长的激光发射信号并向所述激光发射模块发送多个不同波长的激光发射信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光发射模块为激光合束器或准直透镜。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光接收模块为激光分束器。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：接收编码信息生成单元及激光接收阵列，所述激光接收阵列包括多个激光接收单元；
所述激光接收单元，用于识别汇聚的激光回波信号中与所述激光发射信号波长相同的激光回波信号，并将对应的激光回波信号信息发送给接收编码信息生成单元；
所述接收编码信息生成单元，用于接收每个激光接收单元发送的对应的激光回波信号信息，并根据所述对应的激光回波信号信息生成接收编码信息。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射编码信息包括：所述激光发射信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光发射信号是否同时发射，激光发射信号的发射顺序，任意两个激光雷达发射信号的发射时间间隔，每个激光雷达发射信号的波长及发射时刻、激光发射信号的个数；
所述接收编码信息包括：所述激光回波信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光回波信号是否同时接收，激光回波信号的接收顺序，任意两个激光回波信号的接收时间间隔，每个激光回波信号的波长及接收时刻、激光回波信号的个数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述距离计算模块，具体用于：
根据所述发射编码信息和所述接收编码信息匹配所述激光发射信号和所述激光回波信号，确定所述激光回波信号中的每个有效信号，排除所述激光回波信号中的干扰信号和/或无效信号；根据所述每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
10.一种多波长激光雷达测距方法，其特征在于，包括：
根据发射编码信息产生多个不同波长的激光发射信号，并对所述多个不同波长的激光发射信号进行准直后发射出去；
接收被测物返回的激光回波信号，并对所述激光回波信号进行汇聚；
识别汇聚的激光回波信号中与所述激光发射信号波长相同的多个不同波长的激光回波信号，生成接收编码信息；
根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述发射编码信息包括：所述激光发射信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光发射信号是否同时发射，激光发射信号的发射顺序，任意两个激光雷达发射信号的发射时间间隔，每个激光雷达发射信号的波长及发射时刻、激光发射信号的个数；
所述接收编码信息包括：所述激光回波信号的波长及以下信息的任意一种或多种：
不同波长的激光回波信号是否同时接收，激光回波信号的接收顺序，任意两个激光回波信号的接收时间间隔，每个激光回波信号的波长及接收时刻、激光回波信号的个数。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述发射编码信息和所述接收编码信息计算所述被测物的距离值，具体包括：
根据所述发射编码信息和所述接收编码信息匹配所述激光发射信号和所述激光回波信号，确定所述激光回波信号中的每个有效信号，排除所述激光回波信号中的干扰信号和/或无效信号；
根据所述每个有效信号对应的飞行时间计算所述被测物的距离值。
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