CN110749898B - 一种激光雷达测距系统及其测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达测距系统及其测距方法，包括：发射模块，用于向待测目标区域发射激光脉冲信号；接收模块，用于接收所述待测目标区域反射的回波信号；控制和处理电路，控制所述发射模块向待测目标区域发射时间间隔交替变化的激光脉冲信号，以及控制所述接收模块接收所述待测目标区域反射的回波信号；判断交替变换的时间间隔内接收到的回波信号的数量以及对应的飞行时间的大小，根据判断结果计算所述待测目标区域的距离信息。本发明提高了激光雷达系统的测距范围、解决了距离混叠问题同时提高了系统的抗干扰能力。

Description

一种激光雷达测距系统及其测距方法

技术领域

本发明涉及激光雷达测距技术领域，尤其涉及一种激光雷达测距系统及其测距方法。

背景技术

目前，激光雷达系统普遍采用TOF(飞行时间)测距技术测量距离，其原理是通过发射连续的激光脉冲到目标区域，然后通过检测器接收从物体返回的回波信号，根据发射和接收光脉冲的时间差来计算目标区域的距离信息。由于激光雷达具有探测距离远、分辨率高等特点，广泛应用于无人驾驶的感知阶段，保证驾驶的绝对安全。

TOF测距技术根据探测的原理不同主要分为直接飞行时间技术和间接飞行时间技术。在直接飞行时间技术中，采用诸如脉冲激光器朝向目标区域发射周期性的激光脉冲序列，经过目标区域反射后的回波信号被检测器接收到并进行处理，根据激光脉冲的发射时间与检测器检测到回波信号的飞行时间计算目标区域的距离。

为了获取更多的被测目标的细节信息，就需要激光雷达以较高的点频对被测目标进行探测，但是较高的点频会对激光雷达的探测距离造成限制，当被测目标距离对应的光飞行时间超出相邻两个激光脉冲之间的时间间隔时，则会造成测试距离发生混叠，导致距离测试结果出现误差。因此在保证高点频的同时有效解决测试距离限制问题是激光雷达测试中需要解决的一个关键问题。

此外，在多个激光雷达系统用于探测距离时，由于激光雷达发射的激光脉冲频率固定，导致激光雷达系统在接收到自身脉冲的同时还会接收到其他雷达系统发出的脉冲。此时，由于发射脉冲的周期性，导致探测器在接收到回波信号后会得到两个飞行时间，系统无法识别出准确的飞行时间，容易导致测量距离出错。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达测距系统及其测距方法，以解决上述背景技术问题中的至少一种。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种激光雷达测距系统，包括：发射模块，用于向待测目标区域发射激光脉冲信号；接收模块，用于接收所述待测目标区域反射的回波信号；控制和处理电路，控制所述发射模块向待测目标区域发射时间间隔交替变化的激光脉冲信号，以及控制所述接收模块接收所述待测目标区域反射的回波信号；判断交替变换的时间间隔内接收到的回波信号的数量以及对应的飞行时间的大小，根据判断结果计算所述待测目标区域的距离信息。

优选地，所述发射模块包括光源和第一光学单元；其中，所述光源用于朝向目标区域发射时间间隔交替变化的脉冲信号。

优选地，所述接收模块包括检测器、过滤单元和第二光学单元；其中，所述检测器用于接收从目标区域反射的回波信号。

优选地，所述控制和处理电路包括一个或多个处理器、存储器以及存储在内的程序指令，控制所述发射单元发射脉冲的时间间隔为T1和T2交替变化的形式，其中，|T1-T2|＝Δt。

本发明的另一技术方案为：

一种激光雷达测距方法，包括如下步骤：

步骤S100、向待测目标区域发射激光脉冲时间间隔交替变化的脉冲信号；

步骤S101、接收从所述目标区域反射的回波信号；

步骤S102、判断交替变换的时间间隔内接收到回波信号的数量以及对应的飞行时间的大小；

步骤S103、根据步骤S102的判断结果计算所述待测目标区域的距离信息。

优选地，步骤S100中，通过控制和处理电路控制发射模块以T1和T2的时间间隔交替变化发射激光脉冲信号，其中，|T1-T2|＝Δt。

优选地，步骤S101中，若相邻两个时间间隔内得到的飞行时间相等，则待测目标区域位于系统的最大探测范围内，此时待测目标区域的飞行时间与每个时间间隔内得到的飞行时间相等。

优选地，步骤S101中，若相邻两个时间间隔内得到的飞行时间不等，分别为t3、t4，根据相邻两个时间间隔内得到的飞行时间不相等即可判断出实际的目标区域位于最大探测距离外，又根据|t3-t4|＝Δt计算待测目标区域的飞行时间为tf1＝T1+t3，由此计算出目标的准确距离为tf1×c/2。

优选地，步骤S101中，若一个时间间隔内未检测到回波信号，而另一个时间间隔内检测到两个回波信号，分别计算到飞行时间为t5、t6，则根据相邻两个时间间隔内检测回波信号的数量即可判断待测目标区域位于最大探测距离外且紧邻最大探测距离，进一步判断t6-t5＝T1，根据t6-t5＝T1判断真实的飞行时间为t6，由此计算目标区域的准确距离是t6×c/2。

优选地，步骤S101中，所述目标区域为非连续的区域，则判断当前时间间隔与下一个时间间隔内接收到回波信号的数量以及飞行时间的大小，并根据判断结果计算所述目标区域的距离。

本发明技术方案的有益效果是：

相较于现有技术,本发明激光雷达测距系统及其测距方法提高了系统的测距范围、解决了距离混叠问题同时提高了抗干扰能力。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是根据本发明一个实施例的激光雷达测距系统的示意图；

图2是距离混叠产生的原理示意图；

图3是根据本发明另一个实施例激光雷达测距方法的原理示意图；

图4是图3激光雷达测距方法的流程图示。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是有线连接到另一个元件或无线连接至该另一个元件上，连接用于数据传输作用。

此外，在本发明的说明书、权利要求书及附图中的术语中涉及“第一”或“第二”等的描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也就是说，这些描述不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，应该理解这些描述在适当情况下可以互换，以便描述本发明的实施例。

作为本发明一实施例，提供一种激光雷达测距系统及其测距方法，其在提高测距范围的同时可以有效解决距离混叠问题。

参照图1所示，作为本发明一实施例，提供一种激光雷达测距系统10，包括发射模块、接收模块、以及控制和处理电路16。其中，发射模块朝向目标区域发射激光脉冲(激光束)，至少部分发射脉冲经目标反射后形成反射信号，其中部分的反射信号被接收模块接收。控制和处理电路26分别与发射模块和接收模块连接，同步发射模块和接收模块的触发信号以计算激光脉冲由发射模块发出并被接收模块接收所需要的时间，即光脉冲的飞行时间t，进一步的，对应点的距离D可由下式计算出：

D＝c·t/2 (1)

其中，c为光速。

假定激光雷达测距系统10发射的激光脉冲时间间隔固定为T，系统对应的最大测量范围为Dmax，对应的最大飞行时间是

为避免相邻两个激光脉冲之间引起混淆一般要求T≥t₁。在本实施例中，探测的范围包括位于最大探测距离内的目标区域30和位于最大探测距离外的目标区域32。

发射模块包括光源12和第一光学单元14。光源12朝向目标区域发射时间间隔交替变化的脉冲信号，所述光源12可以是一个也可以是多个的阵列光源，具体的，光源12可以是垂直腔面发射激光器阵列，发射具有特定波长范围的激光脉冲。在一些实施例中，光源12可以附加地或可选地包括激光二极管、光纤激光器、有机发光二极管、发光聚合物等。

接收模块包括检测器20、过滤单元22和第二光学单元24。检测器20用于接收从目标区域反射的回波信号，具体的可以被配置为检测一定范围和特定分辨率的光信号。在一些实施例中，检测器20可以包括两个或更多的检测器阵列，用于将检测到的光信号转换为电信号。在一些实施例中，检测器20包括雪崩光电二极管(APD)、单光子雪崩光电二极管(SPAD)、电荷耦合器件(CCD)等。过滤单元22通常用于滤除特定波长外的其他背景光，用于提高检测精度，在一些实施例中，过滤单元22包括窄带滤光片和宽带滤光片，具体的根据激光波长进行选择。

第一光学单元14被配置为将光脉冲发射到待测目标区域中；第二光学单元24被配置为将待测目标区域反射的回波信号聚焦到检测器20上。在一些实施例中，第一光学单元14和第二光学单元24可包括一个或多个光学元件组合，可以是部分相同的也可以是不同的。具体的，光学单元包括用于调节光束特性和引导光束偏转反射的光学元件的任意组合。例如，用于光束准直的准直透镜、引导光束偏转的振镜、MEMS扫描镜或反射镜、以及功能简单的光学透镜等，在本发明实施例中不作特别限定。

控制和处理电路16与发射模块和接收模块相连，用于控制发射模块朝向待测目标区域发射时间间隔交替变换的激光脉冲序列并控制接收模块接收从目标区域反射回的回波信号，判断交替变换的时间间隔内接收到的回波信号的数量以及对应的飞行时间的大小，经过处理计算得出待测目标区域的距离信息。所述控制和处理电路16包括一个或多个处理器、存储器以及存储在内的程序指令，用于根据飞行时间执行相应的计算程序得到目标区域的准确距离信息，有效解决距离混叠问题。

图2示意性的给出了激光雷达在进行距离探测时出现距离混叠的原理示意图。对于一个发射激光脉冲时间固定激光雷达系统，通常设定脉冲的时间间隔大于或等于最大探测距离对应的飞行时间，在回波信号信噪比可以满足测距算法需求的前提下，对于最大探测距离范围内的目标，可以探测到其准确的距离信息。当目标位于最大探测距离以外时，即使激光雷达系统在光学设计上能够保证探测器可以接收到回波光脉冲，但由于下一个激光脉冲已经发出，因而会导致激光雷达系统无法准确测量距离。

假设激光雷达系统固定的脉冲时间间隔为1us，此时对应的最大探测距离是150m，序列34是激光发射脉冲的时刻示意图，假设激光脉冲的发射周期为1us，从0时刻开始，每隔1us发射一个脉冲信号，在一些其他实施例中也可以是多个脉冲信号。序列36是检测器20接收到从待测目标区域30反射的回波信号的时刻示意图，假设待测目标区域30的距离为30m，则对应的飞行时间t1为0.2us。

假设检测器20可以接收到从待测目标区域32反射回的回波信号，待测目标区域32与系统10的距离为180m，理论上其对应的飞行时间是1.2us。序列38是检测器20接收的回波信号的时刻示意图，在该序列中，在第一个时间间隔内检测器没有接收到回波信号，从第二个时间间隔开始每一个时间间隔内都可以接收到一个回波信号，计算出脉冲信号从发射到接收的时间差为0.2us，即待测目标区域32对应的飞行时间，此时系统计算得到的距离信息为30m而非实际的180m，由此产生距离混叠的情况。

图3示意性的给出了本发明另一实施例的激光雷达测距方法的原理示意图。在本实施例中，发射模块发射时间间隔交替变化的激光脉冲信号到目标区域，接收模块接收反射的回波信号。

假设激光雷达系统的最大探测距离为150m，对应的激光脉冲发射的时间间隔为1us。为了解决距离混叠的问题，有效扩大激光雷达的测距范围，控制和处理电路将激光脉冲发射的时间间隔设定为T1和T2交替变化的情况。其中|T1-T2|＝Δt，具体的，设定T1为1us，T2为1.001us，从0时刻开始发射激光脉冲，序列40是激光发射脉冲的时刻示意图。

控制和处理电路16计算脉冲信号从发射到接收的飞行时间，并判断在相邻两个时间间隔内接收到的脉冲数量以及对应飞行时间的大小，根据判断结果计算待测目标区域的距离，具体分为三种情况。

第一种情况，待测目标区域位于系统的最大探测距离内。结合图2对距离混叠的原理分析可知，序列42是从待测目标区域30反射回的回波信号的时刻示意图，在每一个时间间隔内都可测得一个飞行时间t1，对应的可以得到目标的准确距离为t1×c/2。

第二种情况，待测目标区域位于系统的最大探测距离外且其对应的飞行时间大于T2。假设检测器20接收到从待测目标区域32反射回的回波信号，待测目标区域32与系统10的距离为180m，实际的飞行时间为1.2us，序列44是检测器接收到回波信号的时刻示意图。检测器20在第一个时间间隔内未接收到回波信号，在第二个时间间隔内接收到回波信号并计算得到飞行时间t3，即0.2us，在第三个时间间隔内接收到回波信号并计算得到飞行时间t4，即0.199us，计算得到的飞行时间差值的绝对值与相邻两个时间间隔的差值的绝对值相等，即|t3-t4|＝Δt。控制和处理电路16根据相邻两个时间间隔内得到的飞行时间不相等即可判断出实际的目标区域位于最大探测距离外，又根据|t3-t4|＝Δt进一步判断出真实的飞行时间为tf1，具体的，tf1＝T1+t3，由此计算出目标的准确距离为tf1×c/2。

在实际的测距应用中，装载激光雷达系统的设备与探测的目标区域会存在相对移动的情况，假设设备与目标区域之间的相对运动速度达到200Km/h。待测目标区域32的实际飞行时间大于T2，两次激光脉冲到达被测目标的时间差与T2相当，在此时间段内激光雷达系统与目标区域的相对运动距离约为56um。而根据系统计算结果发现，相邻两个时间间隔内计算的距离差值为(T2-T1)×c/2，两个时间间隔内测得的距离差为0.15m。因此，测试过程中测试目标的相对位移对测试结果的影响可以忽略不计。在实际应用中，激光雷达系统的测试精度在厘米级，因此0.15m这一固定的距离差可以被稳定准确的检测出。当实际使用中的激光雷达精度不能很好的满足检测要求时，可以通过增大T1和T2的差值来增大这一固定距离差，以保证超出单脉冲周期飞行时间的目标仍可以被稳定的检测到。

第三种情况，待测目标区域对应的飞行时间在T1和T2之间。假设目标区域32紧邻系统10中飞行时间T1所对应的探测距离，序列46示出了检测器20接收到回波信号的时刻序列图。在这种情况下，在第一个时间序列内检测器20未接收到回波信号，在第二个时间序列内检测到两次回波信号，分别计算到飞行时间t5和t6；在第三个时间序列内未检测到回波信号，在第四个时间序列内检测到两次回波信号。控制和处理电路16根据相邻两个时间间隔内检测回波信号的数量即可判断实际目标区域紧邻最大探测距离，根据t6-t5＝T1判断真实的飞行时间是t6，由此计算目标区域的准确距离是t6×c/2。

在实际的测距应用中，检测器20可能会检测到多次的回波信号，例如存在多重景物时。相对于多次回波，在一个时间间隔内的两次回波具有固定的时间差，即t6-t5＝T1，且在目标区域表面反射特性相近的区域，回波信号的幅值也更为接近，可以有效的与多重景物造成的多次回波有效的区分开来。

在实际的测距应用中，待测目标区域可以是连续的也可以是不连续的，对于非连续的目标，在目标的边界处存在跳变点，该方法可能无法通过对比相邻两个时间间隔内的回波信号进行准确的判断，但是可以比较容易的根据下一次时间间隔内的回波信号的数量及飞行时间的大小进行判断。

具体的，在整个测试过程中对于连续的目标，探测连续相邻时间间隔内计算到的飞行时间满足上述三种情况，若相邻两次时间间隔内的飞行时间与上述三种情况均存在明显差异时，可以认为相邻时间间隔探测的目标区域发生显著变化，即为不连续的。在这种情况下，通常说明前一次时间间隔内反射的回波信号与后一次时间间隔内反射的回波信号是从两个不同的目标区域反射的，后一次回波信号即为从下一个待测目标区域的边界处反射回的。为了计算该边界点的距离信息，将当前时间间隔内测得的飞行时间与下一次时间间隔内的飞行时间进行比较判断；若下一次时间间隔内未检测到回波信号，则说明该边界点属于上述第三种情况，则根据第三种情况进行处理。

在一些实施例中，相邻光脉冲的时间间隔的调整可以是固定的，也可以是动态变化的。在一些实施例中，还可以设置多种不同的时间间隔交替变化的情况，例如，可以调整时间间隔以T1，T2，T3为一个周期交替变化的情况。针对具体的激光雷达系统，需要按照系统的测试距离要求、系统光脉冲发射和接收系统的性能选择合适的脉冲时间间隔组合，通过脉冲时间间隔的数量在回波信号信噪比能够满足测试需求的情况下，还可以进一步对激光雷达系统的测试距离进行扩展；同时，需要说明的是，组合中的时间间隔并不是固定不变的，在实际测试过程中也可以对其进行动态调整。

在实际应用中，一般情况下激光雷达系统均采用固定周期发射激光脉冲，当激光雷达系统可探测的范围内有多台其它激光雷达系统同时工作时，则一台激光雷达系统即可能接收到自身发射的脉冲经目标物体反射的回波信号，也可能接收到其他激光雷达系统的回波信号，甚至是会直接接收到其他激光雷达发射的光脉冲信号，从而导致产生错误的测试结果。本发明提出的激光脉冲发射间隔调整的方案则可以有效的对回波信号和干扰信号进行区分从而达到很好的抗干扰效果。

通过调整激光发射脉冲产生的回波信号，结合图3所示对应的三种不同的情况，均可以有效的计算出光脉冲的飞行时间，进而计算出待测目标距离激光雷达系统的距离。所以，如果激光雷达系统接收到的干扰信号无法满足三种关系中的任意一种时，则可以以此为依据区分有效回波信号和干扰信号。

在一个实施例中，假设存在一个目标激光雷达系统A，一个可能产生干扰的激光雷达系统B，由于脉冲发射周期为微秒级，因此可以忽略该时间段内激光雷达系统A、B和被测目标之间的相对位移。此时，若激光雷达系统B以固定间隔T_B发射激光脉冲，则无论是激光雷达系统B发射的激光脉冲信号发射到激光雷达系统A中，还是激光雷达系统B发射的激光脉冲经目标物体反射后进入激光雷达系统A，干扰信号之间的时间间隔均为T_B。假设该干扰信号在激光雷达系统A的两个脉冲之间被检测到，可以计算到干扰信号的飞行时间为t_b1，由于激光雷达系统A的脉冲间隔是交替变化的，所以若T_B是固定的，则只有当T_B与T1和T2存在整数倍关系时，干扰信号在相邻脉冲周期中才会呈现出与有效回波信号近似的特征。

若激光雷达系统B的激光脉冲间隔也是动态变化时，也只有在脉冲时间间隔与T1和T2存在整除倍关系或者呈现出与T1、T2相同的变化规律时，才会与有效回波信号相互混淆。所以，即使环境中存在多路干扰信号，但干扰信号能够满足上述条件与有效回波信号相互混淆的概率也很低。此外，通过增加激光雷达系统A中脉冲时间间隔交替变换的数量或者对脉冲时间间隔进行动态调整，将进一步提高激光雷达的抗干扰性能。

对于临界处的跳变点，除非是遇到连续跳变的情况，跳变后的信号也可以根据对应跳变点的分析处理，仍可以对有效信号和干扰信号进行区分。

本发明另一实施例为一种激光雷达测距方法，图4示意性的给出了本实施例激光雷达测距方法的流程示意图。参照图4所示，所述激光雷达测距方法包括如下步骤：

步骤S100、向待测目标区域发射激光脉冲时间间隔交替变化的脉冲信号；

具体的，通过控制和处理电路16控制发射模块以T1和T2的时间间隔交替变化发射脉冲信号，其中，|T1-T2|＝Δt。

步骤S101、接收从所述目标区域反射的回波信号；

步骤S102、判断交替变换的时间间隔内接收到回波信号的数量以及对应的飞行时间的大小；

具体的，从0时刻开始，在激光脉冲序列发射时间间隔交替变化的时间段内，如序列40示意的时刻图，对应的检测器20接收的回波信号的三种情况，如序列42、44和46。若相邻两个时间间隔的每个间隔内都检测到一个回波信号，则判断计算得到的飞行时间是否相等，若不相等，则进一步判断飞行时间的大小。

具体的，若相邻两个时间间隔内得到的飞行时间相等，对应的检测序列42，待测目标区域位于系统的最大探测范围内，此时待测目标区域的飞行时间为t1；若相邻两个时间间隔内得到的飞行时间不等，分别为t3、t4，则对应的检测序列44，待测目标区域位于系统的最大探测距离外且飞行时间大于T2，进一步判断相邻两个时间间隔内计算得到的飞行时间差值的绝对值与两个时间间隔的差值的绝对值是否相等，若相邻两个时间间隔内得到的飞行时间不相等即可判断出实际的目标区域位于最大探测距离外，根据|t3-t4|＝Δt，则待测目标区域的飞行时间为tf1，其中tf1＝T1+t3，由此计算出目标的准确距离为tf1×c/2。

具体的，若一个时间间隔内未检测到回波信号，而另一个时间间隔内检测到两个回波信号，分别计算到飞行时间为t5、t6，对应的检测序列46，根据相邻两个时间间隔内检测回波信号的数量即可判断待测目标区域位于最大探测距离外且紧邻最大探测距离，进一步判断t6-t5＝T1，根据t6-t5＝T1判断真实的飞行时间是t6，由此计算目标区域的准确距离是t6×c/2。

具体的，若待测目标区域为非连续的目标时，在目标的边界处存在跳变点，该方法可能无法通过对比相邻两个时间间隔内的回波信号进行准确的判断，但是可以比较容易的根据下一次时间间隔内的回波信号的数量及飞行时间的大小进行判断。若相邻两次时间间隔内的飞行时间与上述三种情况均存在明显差异时，可以认为相邻时间间隔探测的目标区域发生显著变化，即为不连续的。为了计算该边界点的距离信息，将当前时间间隔内测得的飞行时间与下一次时间间隔内的飞行时间进行比较判断，根据判断结果进行计算。

步骤S103、根据步骤S102的判断结果计算待测目标区域的距离信息。

具体的，若相邻两个时间间隔内得到的飞行时间相等，对应的检测序列42，则距离为d1＝t1×c/2；若相邻两个时间间隔内得到的飞行时间不等，对应的检测序列44，则对应的距离为tf1×c/2；若一个时间间隔内未检测到回波信号，而另一个时间间隔内检测到两个回波信号t5和t6，对应的检测序列46，则对应的距离为t6×c/2。

在本发明实施例中，通过设置激光发射脉冲的时间间隔以T1和T2交替变化的情况，可以有效的改善目标区域位于最大探测距离外时产生的距离混叠现象，进一步的可以将激光雷达系统的最大探测距离从T1×c/2扩展到(T1+T2)×c/2。

可以理解的是，当将本发明的距离测距系统嵌入装置或硬件中时会作出相应的结构或部件变化以适应需求，其本质仍然采用本发明的距离测距系统，所以应当视为本发明的保护范围。以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

此外，本发明的范围不旨在限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员将容易理解，可以利用执行与本文所述相应实施例基本相同功能或获得与本文所述实施例基本相同结果的目前存在的或稍后要开发的上述披露、过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其范围内。

Claims (6)

1.一种激光雷达测距系统，其特征在于，包括：

发射模块，用于向待测目标区域发射激光脉冲信号；

接收模块，用于接收所述待测目标区域反射的回波信号；

控制和处理电路，控制所述发射模块向待测目标区域发射时间间隔为T1和T2交替变化的激光脉冲信号，以及控制所述接收模块接收所述待测目标区域反射的回波信号；判断交替变换的时间间隔内接收到的回波信号的数量以及对应的飞行时间的大小，若一个时间间隔内未检测到回波信号，而另一个时间间隔内检测到两个回波信号，分别计算到飞行时间为t5、t6，则根据相邻两个时间间隔内检测回波信号的数量即可判断待测目标区域位于最大探测距离外且紧邻最大探测距离，进一步判断t6-t5＝T1，根据t6-t5＝T1判断真实的飞行时间为t6，并根据判断结果计算所述待测目标区域的距离信息，目标区域的准确距离是t6×c/2，其中c为光速。

2.如权利要求1所述的激光雷达测距系统，其特征在于：所述发射模块包括光源和第一光学单元；其中，所述光源用于朝向目标区域发射时间间隔交替变化的脉冲信号。

3.如权利要求1所述的激光雷达测距系统，其特征在于：所述接收模块包括检测器、过滤单元和第二光学单元；其中，所述检测器用于接收从目标区域反射的回波信号。

4.如权利要求1所述的激光雷达测距系统，其特征在于：所述控制和处理电路包括一个或多个处理器、存储器以及存储在内的程序指令；控制所述发射模块发射脉冲的时间间隔为T1和T2交替变化的形式，其中，|T1-T2|＝Δt。

5.一种激光雷达测距方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100、向待测目标区域发射激光脉冲时间间隔以T1和T2交替变化的脉冲信号；

步骤S101、接收从所述目标区域反射的回波信号；

步骤S102、判断交替变换的时间间隔内接收到回波信号的数量以及对应的飞行时间的大小，其中，若一个时间间隔内未检测到回波信号，而另一个时间间隔内检测到两个回波信号，分别计算到飞行时间为t5、t6，则根据相邻两个时间间隔内检测回波信号的数量即可判断待测目标区域位于最大探测距离外且紧邻最大探测距离，进一步判断t6-t5＝T1，根据t6-t5＝T1判断真实的飞行时间为t6；

步骤S103、根据步骤S102的判断结果计算所述待测目标区域的距离信息，目标区域的准确距离是t6×c/2，其中c为光速。

6.如权利要求5所述的激光雷达测距方法，其特征在于：步骤S100中，通过控制和处理电路控制发射模块以T1和T2的时间间隔交替变化发射脉冲信号，其中，|T1-T2|＝Δt。

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