CN112799086B - 一种用于激光测距的方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请通过一种激光测距的方法、装置及设备，首先基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息；接着获取测距激光信号的发射时间数据；然后获取所述测距激光信号的反射激光信号；再基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；最后基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。通过该方法可根据激光测距设备的实际工作环境场景，对激光测距设备的鉴别阈值进行自适应设置，以保证激光测距设备在实际工作环境下抑制环境光噪声影响，确保测距极限和精度的平衡。

Description

一种用于激光测距的方法、装置及设备
技术领域
本申请涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种用于激光测距的技术。
背景技术
激光测距技术作为一种高精度的测距方案，因其具有测距极限远、光束指向性高、响应速度快等特点而越来越受到工程人员的广泛关注。激光测距通常采用TOF(Time ofFlight，脉冲激光飞行时间)原理，其典型应用就是反射式单线同轴激光扫描测距仪，因其具有测距极限大、盲区小、精度高等特点，广泛应用于机器人自主定位与导航领域，可实现机器人所处环境感知、智能避障，并为机器人自主行走路径规划提供地图数据支持。
为了获得足够的测距极限，目前的脉冲激光信号处理方案是通过硬件参数优化，压缩底噪信号的pp (peak -to - peak，峰-峰)值，这样一方面可以获得较为稳定的测距数据，另一方面可以在激光测距设备中的比较器负向输入端设置一个很小的鉴别阈值电平，使得处于较远距离的被测目标，其反射的微弱激光信号仍然能够被比较器捕捉到。因而，通过在比较器负向输入端设置为一个很小的鉴别阈值电平，可以保障激光测距设备的测量范围，使设备在无干扰的情况下能够探测到足够远的被测目标。
然而，如果比较器负向输入端的鉴别阈值电平很小，则激光测距设备的采样系统极易受到干扰，噪声信号很容易突破鉴别阈值门限，从而形成测量噪点，导致测距功能丧失。典型地，若激光测距设备运行在室外，特别是阳光照射条件下，由于阳光引起的干扰信号幅值很大，采样系统采集到的全是干扰信号和无效数据。针对这一问题，部分激光测距设备提供方往往是设置一个较大的比较器负向输入端的鉴别阈值门限，以期将干扰信号限制在鉴别阈值门限以下，来保障激光测距设备在室外环境场景下能良好运行，不致测距失效。
但是，通过抬高激光测距设备的比较器鉴别阈值门限固然可以在一定条件保障激光测距设备在室外环境场景下的良好运行，但无疑处于较远距离的被测目标的微弱反射光信号因达不到鉴别阈值门限而无法被采集到，从而激光测距设备的测距范围受到大大的压缩，降低了设备的测距性能。
综上所述，激光测距设备的测距极限性能和抗干扰性能成为一对矛盾。在一个固定的鉴别阈值门限下，激光测距设备不能同时满足较大的测距范围和较好的抗干扰性。
发明内容
本申请的目的是提供一种用于激光测距的方法、装置及设备，用以解决现有激光测距设备不能同时满足测距极限性能及抗干扰性能的技术问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种用于激光测距的方法，其中，所述方法包括：
基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息；
获取测距激光信号的发射时间数据；
获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；
基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；
基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。
可选地，其中，所述基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值包括：
获取基准反射激光信号的光强度，并基于所述反射激光信号的光强度，获取所述反射激光信号对应的电信号；
基于所述电信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值。
可选地，其中，所述基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据包括：
基于所述反射激光信号的光强度，获取所述反射激光信号对应的电信号；
基于所述电信号及所述环境模式鉴别阈值，确定所述反射激光信号的接收时间数据；
基于所述接收时间数据及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号及所述反射激光信号的飞行时间数据。
可选地，其中，所述测距激光信号是测距激光脉冲信号，其中，
所述获取测距激光信号的发射时间数据包括：
获取测距激光脉冲信号的上升沿发射时间数据或/和下降沿发射时间数据；
所述基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据包括：
基于所述反射激光脉冲信号的光强度，获取所述反射激光脉冲信号对应的电信号；
基于所述电信号及所述环境模式鉴别阈值，确定所述反射激光脉冲信号的上升沿接收时间数据或/和下降沿接收时间数据；
基于所述反射激光脉冲信号的上升沿接收时间数据或/和下降沿接收时间数据及所述测距激光脉冲信号的上升沿发射时间数据或/和下降沿发射时间数据，确定所述测距激光信号及所述反射激光信号的飞行时间数据。
根据本申请的另一方面，还提供了一种用于激光测距的装置，其中，所述装置包括：
第一模块，用于基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息；
第二模块，用于获取测距激光信号的发射时间数据；
第三模块，用于获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；
第四模块，用于基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；
第五模块，用于基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。
根据本申请的又一方面，还提供了一种激光测距设备，其中，所述设备包括：
光学单元，由激光器光源、发射准直透镜、接收聚焦透镜组成，其中，所述激光器光源发射基准激光和/或测距激光，通过发射准直透镜准直射出，所述接收聚焦透镜汇聚接收被测目标反射回来的反射激光；
扫描单元，由反光镜与旋转组件组成，反光镜将光学单元发射出的准直激光改变方向，投射向基准检测单元和/或被测目标，并将基准检测单元和/或被测目标反射的激光改变方向，投射向光信号接收处理单元；
光信号接收处理单元，接收基准检测单元和/或被测目标反射的激光信号，根据接收基准检测单元反射的激光信号确定的环境模式鉴别阈值及预设参考阈值，将被测目标反射激光信号进行处理，转换成测距信息；
基准检测单元，接收所述光学单元发出并经所述扫描单元改变方向的准直激光信号，并将准直激光信号反射，经所述扫描单元改变方向后，被所述光信号接收处理单元接收处理，以确定所述环境模式鉴别阈值的调整参数，其中，被所述基准检测单元反射的激光信号包含环境的光强度信息；
电源单元，向所述设备的各模块供电。
可选地，其中，所述基准检测单元的反射面材质具有漫反射光学特性。
可选地，其中，所述光信号接收处理单元包括：
感光模块，用于接收反射激光信号，并基于接收的反射激光信号产生电流信号；
电压电流转换模块，用于将所述电流信号转换为电压信号；
信号放大模块，用于对所述电压信号进行放大处理，并抑制底噪幅度；
比较器模块，用于基于确定的环境模式鉴别阈值，将放大处理后的电压信号截断；
时间采集模块，用于采集信号控制处理系统产生的与光学单元发射测距激光的发射时间数据对应的信号及比较器模块输出信号，输出时间数据；
信号控制处理系统，用于产生与光学单元发射测距激光的发射时间数据对应的信号，以及接收时间采集模块输出的时间数据，换算成实际测距数值，以完成对被测目标的激光测距。
可选地，其中，所述信号放大模块包括：
信号预放大子模块，用于对所述电压信号进行线性放大，并抑制底噪幅度；
信号后级放大子模块，用于将所述信号预放大子模块处理后的电压信号进行全幅放大。
可选地，其中，所述比较器模块包括：
编码控制子模块，用于基于预设编码阈值，根据系统程序编码输出环境模式鉴别阈值的调整参数；
数字模拟转换子模块，用于基于预设参考阈值及所述调整参数，确定环境模式鉴别阈值；
比较器，用于基于所述环境模式鉴别阈值，截断由信号放大模块输出的电压信号。
可选地，所述一种激光测距设备还包括：
光学透视窗，用于保护固定在所述设备内部的各单元；
底座及外壳，用于固定及保护所述各单元。
与现有技术相比，本申请通过一种用于激光测距的方法、装置及设备。所述方法首先基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息；接着获取测距激光信号的发射时间数据；然后获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；再基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；最后基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。通过该方法可根据激光测距设备的实际工作环境场景，对激光测距设备的鉴别阈值进行自适应设置，以保证激光测距设备在实际工作环境下抑制环境光噪声影响，确保测距极限和精度的平衡。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本申请一个方面的一种用于激光测距的方法流程图；
图2示出本申请一个实施例的不同环境下的基准反射激光信号对应的电压信号波形示意图；
图3示出根据本申请另一个方面的一种用于激光测距的装置示意图；
图4示出根据本申请又一个方面的一种激光测距设备示意图；
图5示出本申请一个实施例的激光测距设备的光信号接收处理单元的结构示意图；；
图6示出本申请一个实施例的基准反射激光信号的光强度信号幅值与环境模式鉴别阈值之间的对应曲线示意图；
图7示出本申请一个实施例的激光测距设备的比较器模块的结构示意图；
图8示出本申请一个实施例的激光测距设备的时间采集模块的采集原理示意图；
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
在本申请一个典型的配置中，系统各模块和可信方可包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (RAM) 和/或非易失性内存等形式，如只读存储器 (ROM) 或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
为更进一步阐述本申请所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及可选实施例，对本申请的技术方案，进行清楚和完整的描述。
图1示出本申请一个方面的一种用于激光测距的方法流程图，其中，一个实施例的方法包括：
S11基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息；
S12获取测距激光信号的发射时间数据；
S13获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；
S14基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；
S15基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。
在本申请中的方法通过设备100执行。所述设备100为激光测距设备，包含软件和硬件，其中集成有激光测距装置，所述激光测距装置可以是采用TOF原理的脉冲式激光测距装置，尤其是反射式单线同轴激光扫描测距装置，也可以是采用TOF原理的相位式激光测距装置。在此，所述激光测距装置仅为举例，其他现有的或者今后可能出现的激光测距装置如适用于本申请也应包含在本申请的保护范围内。
在该实施例中，在所述步骤S11中，所述设备100通过操作，确定所述设备100的环境模式鉴别阈值。
其中，设备100可通过获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值。
设备100在对被测目标进行激光测距之前，可先向设备100中的基准检测单元发射基准激光信号，其中，所述基准激光信号的光强度是恒定的；接着接收经过基准检测单元反射的基准反射激光信号，其中，所述基准反射激光信号包含当前环境的光强度信息；再对基准反射激光信号进行处理，确定与当前环境的光强度信息对应的一个编码数据；然后基于预设的参考阈值和该编码数据，自适应确定设备100的环境模式鉴别阈值。
可选地，若当前环境的光强度信息已知且符合设备100中预设的环境模式，还可以直接手动设置设备100的工作环境模式，确定设备100的环境模式鉴别阈值。若当前环境的光强度信息已知，还可以手动输入当前环境的光强度信息或与其一一对应的数值，通过设备100中的可编程控制模块，确定设备100的环境模式鉴别阈值，具体地，通过设备100中的编码控制模块，基于输入的当前环境的光强度信息或与其一一对应的数值，系统程序可编程输出对应的编码数据，然后基于预设的参考阈值和该编码数据，确定设备100的环境模式鉴别阈值，其中，编码数据取值范围为：0~MAX_NUM，其中，MAX_NUM为出厂设定的最大可编码值。
可选地，其中，所述基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值的调整参数包括：
获取基准反射激光信号的光强度，并基于所述基准反射激光信号的光强度，获取所述基准反射激光信号对应的电信号；
基于所述电信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值。
其中，设备100通过其激光源发射预设的光强度为恒定值的基准激光，被基准检测单元的具有漫反射光学特性的反射面反射成基准反射激光，然后被设备100的光信号接收处理单元获取并处理，确定该基准反射激光对应的电压信号，其中，该电压信号的幅值可以用于标识设备100所处工作环境的光强度信息，根据设备100中预存的基准激光信号对应的电压信号与接收到的基准反射激光对应的电压信号的变化幅值，来自动设置编码控制模块的输入值，通过系统程序可编程输出对应的编码数据，以自适应确定设备100环境模式鉴别阈值。
通常，在没有阳光的环境，比如室内环境，环境光带来的底噪干扰小，通常表现为典型的白噪声A，此时收到的基准反射激光信号对应的光强度波形可如图2左边波形所示，而在阳光较强的室外环境，底噪干扰信号较强，此时的底噪干扰信号的光强度表现为白噪声叠加高频底噪，可表达如下：
Φ = A + Ψ(ω , t)
其中，A为白噪声，Ψ(ω , t)为高频底噪。
此时基准反射激光信号的幅值增加，且底噪均值有所抬升，其对应的光强度波形可如图2右边波形所示。因此，通过获取基准反射激光信号及基准激光信号的光强度对应的电信号的差值，可以确定环境光强度，从而确定其对应的电信号参数。可选地，此基准反射激光信号对应的电压值可以预存在设备100中，在不需要校调的应用场景下，直接采集环境光信息，以自适应确定编码控制模块的输入值，通过系统程序可编程输出对应的编码数据，确定设备100环境模式鉴别阈值。
比如，设备100将获取基准激光信号光强度对应的电信号与基准反射激光信号光强度对应的电信号的差值或与该差值一一对应的数值输入编码控制模块，基于系统程序可编程输出对应的编码数据num，通过编码数据num对出厂预设参考阈值V_ref进行调节，可基于如下公式得到环境模式鉴别阈值V_threshold：
V_threshold=V_ref × (num/MAX_NUM)
其中，
V_threshold为环境模式鉴别阈值，
V_ref为出厂预设参考阈值，是环境模式鉴别阈值能调节到的最大值，比如，V_ref为2.5V，
num为编码数据，取值范围为：0~MAX_NUM，当num取值为MAX_NUM时，V_threshold调节到最大值V_ref，
MAX_NUM为出厂设定的最大可编码值，比如，MAX_NUM为4096。
还可在设备100中预设若干环境模式，其中，每种模式对应一个具体环境光强度信息或一个范围的环境光强度信息，在每种模式下，在模式设置后向设备100的编码控制模块输入预设的对应数值，基于系统程序可编程输出对应的编码数据num。若当前环境的光强度信息可通过其它方式获知，则可手动从预设若干环境模式中确定一个与当前环境的光强度信息对应的环境模式为当前环境模式，或者直接将获知的当前环境的光强度信息或与其一一对应的数值输入设备100的编码控制模块，基于系统程序可编程输出对应的编码数据num，可以获得不同的环境模式鉴别阈值，使设备100在不同的工作环境中都能保证测距极限性能及抗干扰性能。
比如，V_ref预设为2.5V、MAX_NUM预设为4096，基于这组预设参数可在设备100中设置若干环境模式，如表1所示列出了若干环境模式鉴别阈值与编码数据之间的对应关系。
表1
环境模式 鉴别阈值V_threshold/V 编码数据num
室内 2 3276
室外 0.5 819
其他 1 1638
值得注意的是，上述V_ref为2.5V、MAX_NUM为4096仅为举例，但并不意味着本申请只在这组参数下才有效，在其他预设参数下，只要是采用本申请请求保护的获得环境模式鉴别阈值的方法都属于本申请的保护范围。
如上述表1，若当前环境为室内环境，将获知的环境光强度信息对应的数值输入设备100的编程控制模块，系统程序可编码输出编码数据为819，在此环境模式下可以使得设备100在室内环境下获得较好的测距极限，能对较远位置的被测目标实现激光测距；若当前环境为室外环境，将获知的环境光强度信息对应的数值输入设备100的编程控制模块，系统程序可编码输出编码数据为3276，在此环境模式下可以使得设备100在室外环境模式下获得良好的抗干扰性能，能保障设备100不受外部干扰，特别是不受阳光干扰。设备100的使用者还可以根据实际需要，增加预设其他环境模式，以扩大设备100的适用范围。
继续在上述实施例中，在所述步骤S12中，获取设备100的激光源发射出测距激光信号的发射时间数据；在测距激光信号照射到被测目标后，会被被测目标反射，在步骤S13中，设备100获取该反射激光信号，其中，所述反射激光信号中叠加有环境光信息；然后在步骤S14中，设备100基于获取的反射激光信号、环境模式鉴别阈值以及发射时间数据，来确定测距激光信号的飞行时间数据；最后，在步骤S15中，设备100基于确定的测距激光信号的飞行时间数据，确定被测目标的距离。
可选地，其中，所述步骤S14包括：
基于所述反射激光信号的光强度，获取所述反射激光信号对应的电信号；
基于所述电信号及所述环境模式鉴别阈值，确定所述反射激光信号的接收时间数据；
基于所述接收时间数据及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号及所述反射激光信号的飞行时间数据。
其中，设备100首先根据收到的反射激光信号的光强度，获取该反射激光信号对应的电信号，通过设备100中的感光模块，例如，光电传感器，接收到被测目标的反射激光信号，产生与反射激光信号的光强度对应的光生载流子，相应地生成电流信号；再通过电压电流转换模块将电流信号转换成电压信号，并对电压信号进行放大；接着将电压信号与环境模式鉴别阈值进行比较，排除环境光带来的干扰，以确定所述反射激光信号的接收时间数据；然后基于所述接收时间数据及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号及所述反射激光信号的飞行时间数据。
可选地，其中，所述测距激光信号是测距激光脉冲信号，其中，
所述步骤S12包括：
获取测距激光脉冲信号的上升沿发射时间数据或/和下降沿发射时间数据；
所述步骤S14包括：
基于所述反射激光脉冲信号的光强度，获取所述反射激光脉冲信号对应的电信号；
基于所述电信号及所述环境模式鉴别阈值，确定所述反射激光脉冲信号的上升沿接收时间数据或/和下降沿接收时间数据；
基于所述反射激光脉冲信号的上升沿接收时间数据或/和下降沿接收时间数据及所述测距激光脉冲信号的上升沿发射时间数据或/和下降沿发射时间数据，确定所述测距激光信号及所述反射激光信号的飞行时间数据。
其中，可分别获取测距激光脉冲信号及其被被测目标反射的反射激光脉冲信号的上升沿信号或/和下降沿信号，还原激光脉冲信号波形的几何特性，分别对测距激光脉冲信号及其被被测目标反射的反射激光脉冲信号的上升沿信号或/和下降沿信号进行处理，实现对激光脉冲信号飞行时间的校准，以提高距离测量精度。
图3示出根据本申请另一个方面的一种用于激光测距的装置示意图，其中，一个实施例的所述装置包括：
第一模块31，用于基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息；
第二模块32，用于获取测距激光信号的发射时间数据；
第三模块33，用于获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；
第四模块34，用于基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；
第五模块35，用于基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。
在本申请中，所述装置集成在所述设备100中。
其中，首先所述装置的第一模块31基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息，还可以是手动从预设环境模式中确定一个与当前环境的光强度信息匹配的环境模式，在此环境模式下通过系统程序可编程输出编码数据来确定设备100的环境模式鉴别阈值，还可以是手动直接输入与当前环境的光强度信息对应的数值，通过系统程序可编程输出编码数据来确定设备100的环境模式鉴别阈值；接着所述装置的第二模块32获取激光源发射出测距激光信号的发射时间数据，所述装置的第三模块33再获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；然后所述装置的第四模块34基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，将反射激光信号转换成电信号，再对电信号进行放大处理后，与环境模式鉴别阈值进行比较，排除环境的光干扰，确定所述反射激光信号的接收时间数据，基于所述接收时间数据及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号及所述反射激光信号的飞行时间数据；最后所述装置的第五模块35基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。
图4示出本申请又一个方面的一种激光测距设备示意图，在该实施例中，所述设备包括：
光学单元(1)，由激光器光源、发射准直透镜、接收聚焦透镜组成，其中，所述激光器光源发射基准激光和/或测距激光，通过发射准直透镜准直射出，所述接收聚焦透镜汇聚接收基准检测单元(4)和/或被测目标反射回来的反射激光；
扫描单元(2)，由反光镜与旋转组件组成，反光镜将光学单元(1)发射出的准直激光改变方向，投射向基准检测单元(4)和/或被测目标，并将基准检测单元(4)和/或被测目标反射的激光改变方向，投射向光信号接收处理单元(3)；
光信号接收处理单元(3)，接收基准检测单元(4)和/或被测目标反射激光信号，根据接收基准检测单元(4)反射的激光信号确定的环境模式鉴别阈值及预设参考阈值，将被测目标反射激光信号进行处理，转换成测距信息；
基准检测单元(4)，接收所述光学单元(1)发出并经所述扫描单元(2)改变方向的基准激光信号，并将基准激光信号反射，经所述扫描单元(2)改变方向后，被所述光信号接收处理单元(3)接收处理，以确定环境模式鉴别阈值，其中，被所述基准检测单元(4)反射的激光信号包含环境的光强度信息；
电源单元(7)(未示出)，向所述设备的各模块供电。
其中，所述激光测距设备与上述设备100相同。
其中，设备100中的激光源发射出基准激光信号，经所述光学单元(1)准直后，通过扫描单元(2)(此状态下旋转到基准检测模块(4)方向)的反光镜装置改变投射方向，投射到基准检测单元(4)表面，由基准检测单元(4)表面反射后原路返回，会聚到光信号接收处理单元(3)的光电传感器，完成一次基准激光信号的采集，光信号接收处理单元(3)对采集的基准反射激光信号进行处理，经系统程序输出与环境光强度信息对应的编码数据，结合预设参考阈值，自适应确定环境模式鉴别阈值。
设备100中的激光源再发射出测距激光，测距激光信号经所述光学单元(1)准直后，经扫描单元(2) (此状态下旋转到被测目标方向)的反光镜装置改变投射方向，投射到被测目标上，并经被测目标表面反射得到反射激光信号，反射激光信号反射回扫描单元(2)的反光镜装置，最后经光学单元(1)会聚到光信号接收处理单元(3)上，完成一次测距激光的飞行过程。
光信号接收处理单元(3)基于确定的环境模式鉴别阈值，得到反射激光信号的接收时间数据，然后计算测距激光信号的发射时间数据与反射激光信号的接收时间数据之间的时间数据差，可以得到激光飞行过程所消耗的时间，从而可以计算得到被测目标的距离。
在另一个实施例中，若可以通过其它方式获知环境模式对应的环境的光强度信息获对应的数值，还可以手动从设备100的预设环境模式中确定一个与当前环境的光强度信息匹配的环境模式，在此环境模式下通过系统程序可编程输出编码数据来确定设备100的环境模式鉴别阈值；也可以是手动直接输入与当前环境的光强度信息对应的数值，通过系统程序可编程输出编码数据来确定设备100的环境模式鉴别阈值。
因此，包含基准检测单元(4)的设备100不仅可以自适应排除环境的光干扰实现激光测距，也可以实现基于系统程序可编程手动方式设置环境模式，使用便利，提升了用户的使用体验。
可选地，其中，所述基准检测单元(4)的反射面材质具有漫反射光学特性。
其中，设备100的基准检测单元(4)的反射面材质具有漫反射光学特性，可以在反射激光信号时充分体现环境干扰，尤其能很好地体现出环境中的干扰光信号。
可选地，如图5所示，所述设备100的光信号接收处理单元(3)包括：
感光模块(10)，用于接收反射激光信号，并基于接收的反射激光信号产生电流信号；
电压电流转换模块(11)，用于将所述电流信号转换为电压信号；
信号放大模块(12)，用于对所述电压信号进行放大处理，并抑制底噪幅度；
比较器模块(13)，用于基于确定的环境模式鉴别阈值，将放大处理后的电压信号截断；
时间采集模块(14)，用于采集信号控制处理系统产生的与光学单元发射测距激光的发射时间数据对应的信号及比较器模块输出信号，输出时间数据；
信号控制处理系统(15)，用于产生与光学单元发射测距激光的发射时间数据对应的信号，以及接收时间采集模块输出的时间数据，换算成实际测距数值，以完成对被测目标的激光测距。
其中，设备100的光信号接收处理单元(1)中，感光模块(10)，比如光电传感器，接收到基准检测单元(4)和/或被测目标的反射激光信号，产生光生载流子，生成电流信号；电压电流转换模块(11)将电流信号转换为电压信号；信号放大模块(12)将电压信号进行放大处理，同时抑制其中的底噪干扰信号幅度，其中，根据对基准检测单元(4)反射的激光信号的处理确定环境模式鉴别阈值(环境模式鉴别阈值也可以通过手动设置编码控制模块的输入，通过系统程序可编程输出编码数据，结合预设参考阈值来确定)；比较器模块(13)再基于确定的环境模式鉴别阈值，对放大并抑噪处理后的电压信号进行截断，获得反射激光信号的接收时间数据对应的方波信号；时间采集模块(14)与比较器模块(13)对接连通，用于采集经比较器模块(13)输出的方波信号对应的反射激光信号的接收时间数据，及与测距激光信号的发送时间数据作比较后输出测距激光的飞行时间数据；信号控制处理系统(15)与时间采集模块(14)相连，接收时间采集模块(14)输出的飞行时间数据，并对该飞行时间数据进行处理，换算成实际测距数值，由此完成一次被测目标距离的周期测量。
可选地，其中，所述信号放大模块(12)包括：
信号预放大子模块121(未示出)，用于对所述电压信号进行线性放大，并抑制底噪幅度；
信号后级放大子模块122(未示出)，用于将所述信号预放大子模块处理后的电压信号进行全幅放大。
设备100的光信号接收处理单元(1)中，信号放大模块(12)可以包括信号预放大子模块121及信号后级放大子模块122，其中，信号预放大子模块121将电压电流转换模块(11)输出的电压信号进行线性放大，同时对电压信号中包含的底噪干扰信号的幅度作一定程度上的抑制，而信号后级放大子模块122对经过前级的信号预放大子模块输出的电压信号进行全幅放大，以便后续处理。
其中，所述底噪干扰信号与设备100的工作环境相关。通常，在没有阳光的环境，比如室内环境，环境光带来的底噪干扰小，通常表现为白噪声，此时收到的基准反射激光信号其对应的光强度波形可如图2左边波形所示。而在阳光较强的室外环境，底噪干扰信号较强，此时的底噪干扰信号的光强度表现为白噪声叠加高频底噪，此时基准反射激光信号的幅值增加，且底噪均值有所抬升，其光强度波形可如图2右边波形所示。因此，通过获取基准反射激光信号及基准激光信号的光强度对应的电信号的差值，可以确定环境光强度，从而确定其对应的电信号参数，进而自适应确定设备100的环境模式鉴别阈值，。
对于环境模式自适应的设备100，采集到的基准反射激光的光强度信号幅值与环境模式鉴别阈值之间的对应关系如图6所示，将获取的基准反射激光信号进行处理后作为输入，通过系统程序可编程输出编码数据，结合预设参考阈值，自适应确定环境模式鉴别阈值。或者，若基准反射激光的光强度信号幅值较小，说明设备100当前处于干扰小或者无干扰的室内环境，可以按预设参考阈值的一定比例值进行设置，例如20%；若采集到的基准反射激光信号的幅值较大，说明设备100当前处于室外环境，存在阳光干扰，需要抑制或者避免阳光干扰的噪声影响，可以按此时的基准反射激光信号的幅值的一定比例值进行设置，例如80%。在此，结合基准反射激光的光强度信号幅值，按预设参考阈值的一定比例值进行环境模式鉴别阈值设置仅为举例，不代表本申请只能采用这个数值，任何满足本申请原理的其他设置数值或者比例数值也应在本申请的保护范围内。
可选地，其中，如图7所示，所述比较器模块(13)包括：
编码控制子模块(131)，用于基于预设编码阈值，根据系统程序编码输出编码数据；
数字模拟转换子模块(132)，用于基于预设参考阈值及所述编码数据，确定环境模式鉴别阈值；
比较器(133)，用于基于所述环境模式鉴别阈值，截断由信号放大模块输出的电压信号。
其中，所述比较器(133)的输入基准阈值V_threshold即所述环境模式调节阈值，可编程调节。基于手动输入或者基于对基准反射激光信号的光强度的处理，通过编码控制模块(131)中的系统程序可编程输出编码数据num作为数字模拟转换子模块(132)的编码调节参数，将预设参考阈值经数字模拟转换子模块(132)编码运算后输出，作为比较器(133)的输入基准阈值V_threshold，数字模拟转换子模块(132)的一路输入端为预设参考阈值V_ref，另一路输入端为编码数据num，编码数据num对出厂预设参考阈值V_ref进行调节控制，可基于如下公式得到输入基准阈值V_threshold：
V_threshold=V_ref × (num/MAX_NUM)
其中，
V_threshold为比较器的输入基准阈值，即环境模式鉴别阈值，
V_ref为出厂预设参考阈值，是环境模式鉴别阈值能调节到的最大值，
num为编码数据，取值范围为：0~MAX_NUM，当num取值为MAX_NUM时，V_threshold调节到最大值V_ref，
MAX_NUM为出厂设定的最大可编码值。
比较器(133)的一路输入端为数字模拟转换子模块(132)输出的鉴别阈值V_threshold，另一路输入端为信号放大模块(12)输出的电压信号，基于鉴别阈值V_threshold对信号放大模块(12)输出的电压信号进行截取，针对信号放大模块(12)输出的电压信号高于鉴别阈值V_threshold部分，比较器(133)对应输出高电平，针对信号放大模块(12)输出的电压信号低于鉴别阈值V_threshold部分，比较器(133)对应输出低电平，因此，比较器(133)基于输入的电压信号及鉴别阈值V_threshold，得到方波信号。
如图8所示的时间采集模块(14)采集原理，在信号控制处理系统(15)控制下，时间采集模块(14)的一个输入端输入与测距激光发射信号发射时间数据对应的start方波信号，该信号由信号控制处理系统(15)控制产生，时间采集模块(14)的另一个输入端为比较器模块 (13)输出的与被被测目标反射的反射激光信号的接收时间数据对应的stop方波信号，则对被测目标进行测距的激光的飞行时间可表达如下：
△t=f(stop) – f(start)
其中，
f为方波-时间函数，输入为方波信号，输出为时间数据。
进一步地，对于测距激光脉冲信号，在信号控制处理系统(15)控制下，时间采集模块(14)不仅采集start及stop信号的上升沿，得到start1及stop1信号，也采集start及stop信号的下降沿，得到start2及stop2信号，即通过对测距激光脉冲信号及其反射激光脉冲信号对应的方波信号的上升沿和下降沿分别采集，还原了原始信号波形的几何特性，通过对start及stop信号的上升沿或/和下降沿的处理，可以分别获取测距激光脉冲信号对应的上升沿接收时间数据或/和下降沿接收时间数据，以及其反射激光脉冲信号对应的上升沿接收时间数据或/和下降沿接收时间数据，对激光脉冲飞行时间进行校准，以提高测量精度。
可选地，如图3所示，所述激光测距设备还包括：
光学透视窗5，用于保护固定在所述设备内部的各单元；
底座及外壳6，用于固定及保护所述各单元。
根据本申请的又一方面，还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现前述方法。
根据本申请的又一方面，还提供了一种激光测距设备，其中，该设备包括：
一个或多个处理器；以及
存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行如前述方法的操作。
例如，计算机可读指令在被执行时使所述一个或多个处理器：基于获取的基准反射激光信号及预设参考阈值，确定环境模式鉴别阈值，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息；获取测距激光信号的发射时间数据；获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件和/或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (12)

1.一种激光测距的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过激光源向基准检测单元发射基准激光信号，经所述基准检测单元反射成基准反射激光信号，其中，所述基准激光信号的光强度和其对应的电信号是恒定的；
获取所述基准反射激光信号的光强度，并基于所述基准反射激光信号的光强度，获取所述基准反射激光信号对应的电信号，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息，；
基于所述基准激光信号对应的电信号和所述基准反射激光信号对应的电信号，确定与环境的光强度信息对应的编码数据，其中，所述基准激光信号对应的电信号和所述基准反射激光信号对应的电信号的差幅值用于标识环境的光强度信息；
基于所述电信号编码数据及预设参考阈值，自适应确定环境模式鉴别阈值，公式如下：
V_threshold=V_ref ×(num/MAX_NUM)
其中，V_threshold为环境模式鉴别阈值，V_ref为出厂预设参考阈值，是环境模式鉴别阈值能调节到的最大值，num为编码数据，取值范围为：0~MAX_NUM，MAX_NUM为出厂设定的最大可编码值；
获取测距激光信号的发射时间数据；
获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；
基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；
基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据包括：
基于所述反射激光信号的光强度，获取所述反射激光信号对应的电信号；
基于所述电信号及所述环境模式鉴别阈值，确定所述反射激光信号的接收时间数据；
基于所述接收时间数据及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号及所述反射激光信号的飞行时间数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测距激光信号是测距激光脉冲信号，其中，
所述获取测距激光信号的发射时间数据包括：
获取测距激光脉冲信号的上升沿发射时间数据或/和下降沿发射时间数据；
所述基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据包括：
基于所述反射激光脉冲信号的光强度，获取所述反射激光脉冲信号对应的电信号；
基于所述电信号及所述环境模式鉴别阈值，确定所述反射激光脉冲信号的上升沿接收时间数据或/和下降沿接收时间数据；
基于所述反射激光脉冲信号的上升沿接收时间数据或/和下降沿接收时间数据及所述测距激光脉冲信号的上升沿发射时间数据或/和下降沿发射时间数据，确定所述测距激光信号及所述反射激光信号的飞行时间数据。
4.一种激光测距装置，其特征在于，所述装置包括：
第一模块，用于通过激光源向基准检测单元发射基准激光信号，经所述基准检测单元反射成基准反射激光信号，其中，所述基准激光信号的光强度和其对应的电信号是恒定的，获取所述基准反射激光信号的光强度，并基于所述基准反射激光信号的光强度，获取所述基准反射激光信号对应的电信号，其中，所述基准反射激光信号包含环境的光强度信息，基于所述基准激光信号对应的电信号和所述基准反射激光信号对应的电信号，确定与环境的光强度信息对应的编码数据，其中，所述基准激光信号对应的电信号和所述基准反射激光信号对应的电信号的幅差值用于标识环境的光强度信息，并基于所述电信号编码数据及预设参考阈值，自适应确定环境模式鉴别阈值，公式如下：
V_threshold=V_ref ×(num/MAX_NUM)
其中，V_threshold为环境模式鉴别阈值，V_ref为出厂预设参考阈值，是环境模式鉴别阈值能调节到的最大值，num为编码数据，取值范围为：0~MAX_NUM，MAX_NUM为出厂设定的最大可编码值；
第二模块，用于获取测距激光信号的发射时间数据；
第三模块，用于获取所述测距激光信号的反射激光信号，其中，所述反射激光信号是所述测距激光信号照射到被测目标后被被测目标反射的激光信号；
第四模块，用于基于所述反射激光信号、所述环境模式鉴别阈值及所述发射时间数据，确定所述测距激光信号的飞行时间数据；
第五模块，用于基于所述飞行时间数据，确定被测目标的距离。
5.一种激光测距设备，其特征在于，所述设备包括：
光学单元，由激光器光源、发射准直透镜、接收聚焦透镜组成，其中，所述激光器光源发射基准激光和/或测距激光，通过发射准直透镜准直射出，所述接收聚焦透镜汇聚接收基准检测单元和/或被测目标反射回来的反射激光，其中，基准激光信号的光强度和其对应的电信号是恒定的；
扫描单元，由反光镜与旋转组件组成，反光镜将光学单元发射出的准直激光改变方向，投射向基准检测单元和/或被测目标，并将基准检测单元和/或被测目标反射的激光改变方向，投射向光信号接收处理单元；
光信号接收处理单元，接收基准检测单元和/或被测目标反射的激光信号，根据接收基准检测单元反射的激光信号确定的环境模式鉴别阈值及预设参考阈值，将被测目标反射激光信号进行处理，转换成测距信息；
基准检测单元，接收所述光学单元发出并经所述扫描单元改变方向的准直激光信号，并将准直激光信号反射，经所述扫描单元改变方向后，被所述光信号接收处理单元接收处理，获取所述基准反射激光信号对应的电信号，以自适应确定所述环境模式鉴别阈值，其中，被所述基准检测单元反射的激光信号包含环境的光强度信息，基于基准激光信号对应的电信号和基准反射激光信号对应的电信号，确定与环境的光强度信息对应的编码数据，其中，所述基准激光信号对应的电信号和所述基准反射激光信号对应的电信号的幅差值用于标识环境的光强度信息，其中，确定所述环境模式鉴别阈值公式如下：
V_threshold=V_ref ×(num/MAX_NUM)
其中，V_threshold为环境模式鉴别阈值，V_ref为出厂预设参考阈值，是环境模式鉴别阈值能调节到的最大值，num为编码数据，取值范围为：0~MAX_NUM，MAX_NUM为出厂设定的最大可编码值；
电源单元，向所述设备的各模块供电。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述基准检测单元的反射面材质具有漫反射光学特性。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述光信号接收处理单元包括：
感光模块，用于接收反射激光信号，并基于接收的反射激光信号产生电流信号；
电压电流转换模块，用于将所述电流信号转换为电压信号；
信号放大模块，用于对所述电压信号进行放大处理，并抑制底噪幅度；
比较器模块，用于基于确定的环境模式鉴别阈值，将放大处理后的电压信号截断；
时间采集模块，用于采集信号控制处理系统产生的与光学单元发射测距激光的发射时间数据对应的信号及比较器模块输出信号，输出时间数据；
信号控制处理系统，用于产生与光学单元发射测距激光的发射时间数据对应的信号，以及接收时间采集模块输出的时间数据，换算成实际测距数值，以完成对被测目标的激光测距。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述信号放大模块包括：
信号预放大子模块，用于对所述电压信号进行线性放大，并抑制底噪幅度；
信号后级放大子模块，用于将所述信号预放大子模块处理后的电压信号进行全幅放大。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述比较器模块包括：
编码控制子模块，用于基于预设编码阈值，根据系统程序编码输出编码数据；
数字模拟转换子模块，用于基于预设参考阈值及所述编码数据，确定环境模式鉴别阈值；
比较器，用于基于所述环境模式鉴别阈值，截断由信号放大模块输出的电压信号。
10.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
光学透视窗，用于保护固定在所述设备内部的各单元；
底座及外壳，用于固定及保护所述各单元。
11.一种计算机可读介质，其特征在于，
其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行以实现如权利要求1至3中任一项所述的方法。
12.一种激光测距设备，其特征在于，该设备包括：
一个或多个处理器；以及
存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行如权利要求1至3中任一项所述方法的操作。
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