CN114137558B - 一种提高激光雷达精度的控制方法、装置及激光雷达系统 - Google Patents

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CN114137558B CN202210116356.6A CN202210116356A CN114137558B CN 114137558 B CN114137558 B CN 114137558B CN 202210116356 A CN202210116356 A CN 202210116356A CN 114137558 B CN114137558 B CN 114137558B
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Abstract

本发明属于激光测距技术领域，特别涉及一种提高激光雷达精度的控制方法、控制装置以及激光雷达系统。所述控制方法包括：时间控制单元根据预设时间间隔，依次向各路TDC电路模块发送启动信号；TDC电路模块接收并根据启动信号启动运行，处理得到第一探测数据，并将第一探测数据发送至数据运算模块；数据运算模块根据各组第一探测数据，计算得到第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据，计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离。本发明可以提高激光雷达分辨率的任意整数倍，可以根据所需要的分辨率灵活设置TDC电路模块的数量，并减少激光雷达电路资源的浪费。

Description

一种提高激光雷达精度的控制方法、装置及激光雷达系统
技术领域
本发明属于激光测距技术领域，特别涉及一种提高激光雷达精度的控制方法、控制装置以及激光雷达系统。
背景技术
目前激光雷达系统一般包括激光发射系统、光路操控系统、回波接收系统以及处理系统。激光雷达技术通过主动发射激光束，经光路操作系统后照射到被测物体后，形成漫反射回波，由接收系统接收回波光源。所述回波接收装置主要为各种光电探测器，如：CCD光传感器、CMOS传感器、PD光电二极管、APD雪崩二极管、SPAD(Single Photon AvalancheDiode，单光子雪崩二极管)阵列探测器等。
光电探测器与TDC电路模块连接。激光发射系统在一个测量周期内，向目标区域发射N个激光脉冲，每发射一个激光脉冲，激光雷达内部时钟开始计时；TDC电路模块记录光电探测器的输出时间，其表示光电探测器检测到图像光的时间。即在多次激光脉冲发完后进行直方图统计，选取直方图最高的值所对应的时间，其表示光电探测器检测到图像光的时间。在确定激光脉冲发射时间和光电探测器检测到图像光的时间的情况下，通过公式：S=光速×时间差/2，能够直接计算得到所测物体与激光雷达系统间的距离。
现有TDC电路模块主要采用主时钟频率为500MHz来进行时间测量，Tof（Time offlight，光的飞行时间）的时间分辨率为一个时钟单元（CLOCK），也就是2ns, 根据2ns光的飞行距离约为30cm，因此激光雷达的距离分辨率约为30厘米。而SPAD阵列探测器的输出时间也同时用作直方图的地址信息，所以Tof时间的测量结果是直方图中数值最高的单元所对应的地址值。导致TDC电路模块的距离分辨率受到时钟单元长短的限制，在要求高分辨率的应用里，30cm的距离分辨率显得过于粗糙。
为了解决上述问题，本领域技术人员通常通过提高主频的方式，直接提高TDC电路模块主时钟的时间分辨率。但是主频提高受到元器件特性制约，会显著增加电路成本，而且TDC时间分辨率提高有限，因此在不提高主频的前提下提高激光雷达距离分辨率成为一种需要解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种提高激光雷达精度的控制方法，所述控制方法包括：
时间控制单元接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；
时间控制单元根据预设时间间隔，依次向多路TDC电路模块发出启动信号；
各路TDC电路模块分别接收并根据启动信号启动运行；
回波接收装置接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；感测外界光，生成并发送像素值；
各路TDC电路模块均接收回波接收装置发送的像素值，并记录回波接收装置每次发送像素值时的时间；处理得到第一探测数据，并将第一探测数据发送至数据运算模块；
激光发射装置接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；向目标区域发射激光脉冲，并记录发送每次发射激光脉冲的发射时间；
数据运算模块获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据；根据各组第一探测数据，计算得到第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据，计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离。
进一步的，所述预设时间间隔为
Figure 540983DEST_PATH_IMAGE001
，其中，t为TDC电路模块的一个原始计算周期的时长，即原始时钟单元，n为TDC电路模块的数量，n
Figure 298724DEST_PATH_IMAGE002
2。
进一步的，所述第一探测数据包括：第一时间地址和各原始计算周期内统计的像素值。
进一步的，所述TDC电路模块处理得到第一探测数据，包括：
各组TDC电路模块启动运行后，以原始时钟单元作为各原始计算周期的时长，统计回波接收装置在每一个原始计算周期内探测生成的像素值，并记录回波接收装置发送各像素值的时间；
TDC电路模块记录的各组像素值的发送时间，构成第一时间地址。
进一步的，所述第二探测数据包括：第二时间地址和各最小计算周期内统计的像素值。
进一步的，所述数据运算模块根据各组第一探测数据，计算得到最小计算周期下的第二探测数据包括：
将各原始计算周期等分为n个时长相等的部分，每部分为一个最小计算周期，每个最小计算周期的时长为
Figure 618978DEST_PATH_IMAGE001
；其中，n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 362943DEST_PATH_IMAGE002
2，t为TDC电路模块的原始时钟单元；
将各原始计算周期内统计的像素值，按照最小计算周期顺序重新划分统计；得到在各最小计算周期内，回波接收装置探测生成并发送的像素值；计算得到的各组像素值的发送时间，构成第二时间地址。
进一步的，所述数据运算模块根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离，包括：
在一个测量周期内，选取最高像素值对应的发送时间，作为回波接收装置探测到图像光的时间；
根据激光脉冲的发射时间和回波接收装置探测到图像光的时间，通过距离计算公式，计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离。
进一步的，所述控制方法还包括：所述数据运算模块不定时对TDC电路模块，发送的一个或多个原始计算周期对应的像素值进行清零处理。
本发明还提供了一种提高激光雷达精度的控制装置，所述控制装置包括多路TDC电路模块、时间控制单元和数据运算模块；
所述时间控制单元，用于接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；用于根据预设时间间隔依次向各路TDC电路模块发送启动信号，控制各路TDC电路模块按照预设时间间隔依次启动运行；
所述TDC电路模块，用于接收并根据启动信号启动运行，接收回波接收装置发送的像素值，并记录回波接收装置每次发送像素值时的时间；处理得到原始计算周期下的第一探测数据；将第一探测数据发送至数据运算模块；
所述数据运算模块，用于获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据；根据各组第一探测数据，计算得到最小计算周期下的第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离。
进一步的，所述时间控制单元具有一个时钟输入端口及分别用于输出多个不同时钟信号的时钟输出端口；
所述时间控制单元的时钟输入端口与激光发射装置的时钟单元相连，多个时钟输出端口分别与多路TDC电路模块一一对应连接。
进一步的，所述数据运算模块，还用于不定时对TDC电路模块，发送的一个或多个原始计算周期对应的像素值，进行清零处理。
本发明还提供了一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括激光发射装置、回波接收装置、雷达时钟单元以及控制装置；所述雷达时钟单元分别与控制装置、激光发射装置和回波接收装置信号连接；
所述雷达时钟单元，用于发送工作信号，分别控制所述控制装置、激光发射装置和回波接收装置启动运行；
所述激光发射装置，用于获取并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；用于向目标区域发射激光脉冲，并记录每次发射激光脉冲的发射时间，将所述发射时间发送至控制装置；
所述回波接收装置，用于获取并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；用于探测从目标区域处反射的反射光，生成像素值，将像素值发送至控制装置；
所述控制装置，用于获取并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；用于获取激光发射装置发送的发射时间；用于接收回波接收装置发送的像素值，处理得到第二探测数据；根据所述发射时间和第二探测数据，计算出激光雷达系统和目标区域之间的距离。
本发明提供的一种提高激光雷达精度的控制方法、装置及激光雷达系统，能够成倍提高TDC电路模块分辨率。在TDC电路模块主频时钟为500MHz前提下，5路TDC电路模块实现的测量分辨率大约为6厘米；10路TDC电路模块实现的测量分辨率大约3厘米。本发明可以提高激光雷达分辨率的任意整数倍，可以根据所需要的分辨率灵活设置TDC电路模块的数量，并减少激光雷达电路资源的浪费。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例的激光雷达系统的结构示意图；
图2示出了本发明实施例1中， TDC电路模块得到第一探测数据的示意图；
图3示出了本发明实施例1中，数据运算模块得到的第二探测数据的示意图；
图4示出了本发明实施例2中，TDC电路模块得到第一探测数据的示意图；
图5示出了本发明实施例2中，数据运算模块得到的第二探测数据的示意图。
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、完整地说明，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括激光发射装置、回波接收装置、雷达时钟单元以及控制装置。
所述雷达时钟单元分别与控制装置、激光发射装置和回波接收装置信号连接；
所述雷达时钟单元用于发送工作信号，分别控制所述控制装置、激光发射装置和回波接收装置启动运行；
所述激光发射装置，用于获取并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；用于向目标区域发射激光脉冲，并记录每次发射激光脉冲的发射时间，将所述发射时间发送至控制装置；
所述回波接收装置，用于获取并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；用于感测从目标区域处反射的反射光，生成像素值，将像素值发送至控制装置；
所述控制装置，用于获取并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；用于获取激光发射装置发送的发射时间；用于接收回波接收装置发送的像素值，并记录回波接收装置发送的像素值时的输出时间；根据所述发射时间和输出时间，计算出激光雷达系统和目标区域之间的距离。
示例性的，在本发明实施例中，所述回波接收装置采用SPAD阵列探测器。采用SPAD(Single Photon Avalanche Diode，单光子雪崩二极管)阵列探测器的激光雷达系统因灵敏度高、极限量程大等优点，展现出很高的优势和广阔的前景。
所述SPAD阵列探测器中的每个像素单元是基本的光学感知单位，在外置高电压差下，处于雪崩状态。这种状态下像素单元信号光激发，输出值为“1”，如果没有被激发，则不输出任何值或输出值为“0”。
所述SPAD阵列探测器与控制装置连接。激光发射装置在一个测量周期内，向目标区域发射若干个激光脉冲，每发射一个激光脉冲，激光雷达系统内部时钟开始计时。SPAD阵列探测器感测到由目标区域反射的图像光，产生对应的像素值；SPAD阵列探测器立即将像素值发送至控制装置；控制装置获取所述像素值，并记录SPAD阵列探测器的发送该像素值的时间，该时间即可表示为SPAD阵列探测器探测到图像光的时间。即在多次激光脉冲发完后，以时间和像素值为参数，进行直方图统计，选取直方图中像素值最高点所对应的时间，作为SPAD阵列探测器检测到图像光的时间。在确定激光脉冲发射时间和SPAD阵列探测器检测到图像光的时间的情况下，通过公式：S=光速×时间差/2，能够直接计算得到所测物体与激光雷达系统间的距离S。可以省去其他感光元件经历的“光信号-模拟信号-数字信号”的信号变化流程，因此具有更高的效率。
具体的，所述控制装置包括多路TDC电路模块、时间控制单元和数据运算模块。
所述TDC电路模块内设置有具有固定主频率的时钟，原始时钟单元为t；多路所述TDC电路模块均和数据运算模块连接，且多路所述TDC电路模块均和回波接收装置连接。
所述时间控制单元具有一个时钟输入端口及分别用于输出n个不同时钟信号的时钟输出端口，n
Figure 599889DEST_PATH_IMAGE002
2。时间控制单元的时钟输入端口与雷达时钟单元相连，n个时钟输出端口分别与多路TDC电路模块一一对应连接。即TDC电路模块设置有n路，n
Figure 13684DEST_PATH_IMAGE002
2。
所述时间控制单元，用于获取并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动工作；用于根据预设时间间隔依次发出启动信号，控制各路TDC电路模块按照预设时间间隔依次启动运行；
所述TDC电路模块，用于接收并根据启动信号启动运行，接收回波接收装置发送的像素值，并记录回波接收装置每次发送像素值时的时间；处理得到原始计算周期下的第一探测数据；将第一探测数据发送至数据运算模块；
所述数据运算模块，用于获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据；根据各组第一探测数据，计算得到最小计算周期下的第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离。
具体的，所述时间控制单元根据预设时间间隔，依次向各路TDC电路模块发送启动信号，是指：
在时间控制单元发送启动信号前，各路TDC电路模块和回波接收装置均为关闭运行状态，即回波接收装置不接收外界光信号；
所述时间控制单元开始计时，并首先向第1路TDC电路模块发送启动信号；向第1路TDC电路模块发送启动信号后，每间隔
Figure 211447DEST_PATH_IMAGE001
时间后，启动一路TDC电路模块，直至所有TDC电路模块启动完成。其中，t为TDC电路模块的原始时钟单元，n为TDC电路模块的数量，n
Figure 618158DEST_PATH_IMAGE002
2。
需要说明的是，经过t时间后，雷达时钟单元向回波接收装置发送工作信号，回波接收装置启动并接收外界光信号。
进一步的，所述第一探测数据包括第一时间地址和各原始计算周期内统计的像素值。
具体的，所述TDC电路模块处理得到原始计算周期下的第一探测数据，是指：各组TDC电路模块启动运行后，以原始时钟单元t为各原始计算周期的时长，统计回波接收装置在每一个原始计算周期内探测生成的像素值，并把像素值按照原始计算周期顺序输出；各组原始计算周期按照时间先后顺序构成第一时间地址。
示例性的，控制装置包括n路TDC电路模块，依次命名为第1路TDC电路模块、第2路TDC电路模块、…、第n路TDC电路模块，n
Figure 584977DEST_PATH_IMAGE002
2。其中，第1路TDC电路模块启动运行后，获得的第一时间地址为（C1+t、C1+2t、…、C1+mt）；第2路TDC电路模块启动运行后，获得的第一时间地址为（C2+t、C2+2t、…、C2+mt）；第a路TDC电路模块启动运行后，获得的第一时间地址为（Ca+t、Ca+2t、…、Ca+mt）。其中，Ca为第a路TDC电路模块启动时的时间点，且Ca-Ca-1=
Figure 169673DEST_PATH_IMAGE001
，表示为第a路TDC电路模块的启动时间，比第a-1路TDC电路模块的启动时间晚
Figure 979366DEST_PATH_IMAGE001
；t为TDC电路模块的原始时钟单元；m为正整数；1≤a≤n。
进一步的，各路TDC电路模块以原始时钟单元t作为原始计算周期的时长，统计各原始计算周期内回波接收装置发送的像素值。
示例性的，第1路TDC电路模块依次统计C1至C1+t、C1+t至C1+2t、…、C1+（m-1）t至C1+mt，各原始计算周期内回波接收装置发送的像素值。第1路TDC电路模块统计到：在C1至C1+t原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为S1；在C1+t至C1+2t原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Sn+1；在C1+（m-1）t至C1+mt原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Sq1，q1=（m-1）n +1。
第2路TDC电路模块依次统计C2至C2+t、C2+t至C2+2t、…、C2+（m-1）t至C2+mt，各原始计算周期内回波接收装置发送的像素值。第2路TDC电路模块统计到：在C2至C2+t原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为S2；在C2+t至C2+2t原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Sn+2；在C2+（m-1）t至C2+mt原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Sq2，q2=（m-1）n+2。
第a路TDC电路模块统计Ca至Ca+t、Ca+t至Ca+2t、…、Ca+（m-1）t至Ca+mt各原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值。如图所示，第a路TDC电路模块统计到：在Ca至Ca+t原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Sa；在Ca+t至Ca+2t原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Sn+a；在Ca+（m-1）t至Ca+mt原始计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Sqa，qa=（m-1）n+a；m为正整数，n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 330713DEST_PATH_IMAGE002
2；1≤a≤n。
进一步的，所述第二探测数据包括第二时间地址和各最小计算周期内统计的像素值。
具体的，所述数据运算模块根据各组第一探测数据，计算得到最小计算周期下的第二探测数据是指：将各原始计算周期等分为n个时长相等的部分，每部分时长为最小时钟单元
Figure 761825DEST_PATH_IMAGE001
，即各最小计算周期的时长为
Figure 32270DEST_PATH_IMAGE001
，n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 939046DEST_PATH_IMAGE002
2；将各原始计算周期内统计的像素值，按照最小计算周期顺序重新划分统计；得到在每个最小计算周期内，回波接收装置探测生成并发送的像素值；计算得到的各组像素值的发送时间，构成第二时间地址。
示例性的，如图所示，按照最小时钟单元重新划分最小计算周期后，第1路TDC电路模块获得的第二时间地址为：（C1+
Figure 438291DEST_PATH_IMAGE003
t、C1+
Figure 379703DEST_PATH_IMAGE004
t、C1+
Figure 555469DEST_PATH_IMAGE005
t、…、C1+
Figure 559328DEST_PATH_IMAGE006
t、C1+mt）。第2路TDC电路模块获得的第二时间地址为：（C2+
Figure 252478DEST_PATH_IMAGE003
t、C2+
Figure 173029DEST_PATH_IMAGE004
t、C2+
Figure 926221DEST_PATH_IMAGE005
t、…、C2+
Figure 682956DEST_PATH_IMAGE006
t、C2+mt）。第a路TDC电路模块获得的第二时间地址为：（Ca+
Figure 773272DEST_PATH_IMAGE003
t、Ca+
Figure 689275DEST_PATH_IMAGE004
t、Ca+
Figure 223156DEST_PATH_IMAGE005
t、…、Ca+
Figure 591820DEST_PATH_IMAGE006
t、Ca+mt）。其中，Ca为第a路TDC电路模块启动时的时间点，Ca-Ca-1=
Figure 485827DEST_PATH_IMAGE001
，表示为第a路TDC电路模块的启动时间，比第a-1路TDC电路模块的启动时间晚
Figure 990758DEST_PATH_IMAGE001
；t为TDC电路模块的原始时钟单元，
Figure 961119DEST_PATH_IMAGE001
为最小时钟单元；m为正整数，n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 676134DEST_PATH_IMAGE002
2；1≤a≤n。
进一步的，所述数据运算模块以最小时钟单元
Figure 249198DEST_PATH_IMAGE001
，作为各路TDC电路模块最小计算周期的时长，计算得到各路TDC电路模块在各最小计算周期内接收到的像素值。
具体的，第1路TDC电路模块依次统计C1至C1+
Figure 484001DEST_PATH_IMAGE003
t、C1+
Figure 749897DEST_PATH_IMAGE003
t至C1+
Figure 952209DEST_PATH_IMAGE004
t、C1+
Figure 594543DEST_PATH_IMAGE004
t至C1+
Figure 949432DEST_PATH_IMAGE005
t、…、C1+
Figure 245284DEST_PATH_IMAGE007
t至C1+mt，各最小计算周期内回波接收装置探测生成的像素值。第1路TDC电路模块统计到：在C1至C1+
Figure 810257DEST_PATH_IMAGE003
t最小计算周期内，回波接收装置探测生成的像素值为F1；在C1+
Figure 69331DEST_PATH_IMAGE003
t至C1+
Figure 793574DEST_PATH_IMAGE004
t最小计算周期内，回波接收装置探测生成的像素值为F2；在C1+
Figure 135693DEST_PATH_IMAGE004
t至C1+
Figure 797750DEST_PATH_IMAGE005
t最小计算周期内，回波接收装置探测生成的像素值为F3；在C1+
Figure 375362DEST_PATH_IMAGE007
t至C1+
Figure 829477DEST_PATH_IMAGE008
t最小计算周期内，回波接收装置探测生成的像素值为Fmn；其中，m为正整数，n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 483443DEST_PATH_IMAGE002
2。
第2路TDC电路模块统计到：在C2至C2+
Figure 23009DEST_PATH_IMAGE003
t最小计算周期内，回波接收装置发送的像素值为F2；在C2+
Figure 404312DEST_PATH_IMAGE003
t至C2+
Figure 576581DEST_PATH_IMAGE004
t最小计算周期内，回波接收装置发送的像素值为F3；在C2+
Figure 260503DEST_PATH_IMAGE004
t至C2+
Figure 146420DEST_PATH_IMAGE005
t最小计算周期内，回波接收装置发送的像素值为F4；在C2+
Figure 472359DEST_PATH_IMAGE007
t至C2+mt最小计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Fp2，
Figure 510853DEST_PATH_IMAGE009
m为正整数，n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 490310DEST_PATH_IMAGE002
2。
第a路TDC电路模块统计到：在Ca至Ca+
Figure 738889DEST_PATH_IMAGE003
t最小计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Fa；在Ca+
Figure 478306DEST_PATH_IMAGE003
t至Ca+
Figure 354995DEST_PATH_IMAGE004
t最小计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Fa+1；在Ca+
Figure 646299DEST_PATH_IMAGE004
t至Ca+
Figure 257540DEST_PATH_IMAGE005
t最小计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Fa+2；在Ca+
Figure 518757DEST_PATH_IMAGE006
t至Ca+mt最小计算周期内，回波接收装置发送的像素值为Fpa，
Figure 656478DEST_PATH_IMAGE010
m为正整数，n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 728470DEST_PATH_IMAGE002
2；1≤a≤n。
由于各原始计算周期内统计得到的像素值，等于该原始计算周期对应的所有最小计算周期内统计的像素值之和，因此得到：
Figure 810695DEST_PATH_IMAGE011
Figure 282128DEST_PATH_IMAGE012
…
Figure 149721DEST_PATH_IMAGE013
由此可得：
Fn+1=F1-（S1-S2）
Fn+2=F2-（S2-S3）
…
F2n= Fn-（Sn-1-Sn）
由于在第一个原始计算周期内回波接收装置没有对外接收光信号， 回波接收装置输出的像素值为0，因此
Figure 517249DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 821191DEST_PATH_IMAGE015
，…，Fn=0，可以计算得出：
Fn+1=S2-S1
Fn+2=S3-S2
…
F2n=Sn-Sn-1
可得到：
F2n+1=Sn+1-（Fn+2+ Fn+3+…+ F2n）
F2n+2=Sn+2-（Fn+3+ Fn+4+…+ F2n+1）
…
Fpa=Sqa-（Fpa-a+1+ F pa-2+…+ Fpa-1）
其中，qa=（m-1）n+a ；
Figure 706101DEST_PATH_IMAGE016
n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 552835DEST_PATH_IMAGE002
2；m为正整数；a为TDC电路模块序号，1≤a≤n。
即可计算出每个最小计算周期内，回波接收装置探测生成的像素值。
进一步的，所述数据运算模块根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离，是指：在一个测量周期内，将第二时间地址和各最小计算周期内像素值统计为直方图，选取直方图中最高的值对应的最小周期时间，作为回波接收装置探测到图像光的时间。在确定激光脉冲发射时间和回波接收装置探测到图像光的时间的情况下，通过公式：S=光速×时间差/2，能够直接计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离S。所述时间差是指，回波接收装置探测到图像光的时间和激光脉冲发射时间的差值。
本发明实施例提供的一种激光雷达系统及控制装置，能够成倍提高TDC电路模块分辨率。在TDC电路模块主频时钟为500MHz前提下，5路TDC电路模块实现的测量分辨率大约为6厘米；10路TDC电路模块实现的测量分辨率大约3厘米。本发明可以提高激光雷达分辨率的任意整数倍，可以根据所需要的分辨率灵活设置TDC电路模块的数量，并减少激光雷达电路资源的浪费。
优选的，所述数据运算模块，还用于不定时对TDC电路模块，发送的一个或多个原始计算周期对应的像素值，进行清零处理。
具体的，在一个测量周期的某一原始计算周期内，数据运算模块对一个或多个TDC电路模块发送的第一探测数据，进行清零处理。从下一原始计算周期开始，数据运算模块重新获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据，重新计算得到第二探测数据。
数据运算模块不定时清零设置，能够有效消除前原始计算周期内的计算误差；在不影响输出的分辨率的同时增大输出值的可靠性，提高了激光雷达测距的准确性。
在上述激光雷达系统及控制装置的基础上，本发明实施还提供了一种提高激光雷达精度的控制方法，所述控制方法包括：
时间控制单元接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；时间控制单元根据预设时间间隔，依次向多路TDC电路模块发出启动信号；
多路TDC电路模块分别接收并根据启动信号启动运行；
回波接收装置接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；感测外界光，生成并发送像素值；
各路TDC电路模块分别接收并根据启动信号启动运行；各路TDC电路模块均接收回波接收装置发送的像素值，并记录回波接收装置每次发送像素值时的时间；处理得到第一探测数据，并将第一探测数据发送至数据运算模块；
激光发射装置接收并根据雷达时钟单元发送的工作信号，启动运行；向目标区域发射激光脉冲，并记录发送每次发射激光脉冲的发射时间；数据运算模块获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据；根据各组第一探测数据，计算得到第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据，计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离。
具体的，所述时间控制单元根据预设时间间隔，依次向各路TDC电路模块和回波接收装置发送启动信号，是指：
在时间控制单元发送启动信号前，各路TDC电路模块和回波接收装置均为关闭运行状态，即回波接收装置不接收外界光信号；
所述时间控制单元开始计时，并首先向第1路TDC电路模块发送启动信号；向第1路TDC电路模块发送启动信号后，每间隔
Figure 747056DEST_PATH_IMAGE001
时间后，启动一路TDC电路模块，直至所有TDC电路模块启动完成。其中，t为TDC电路模块的原始时钟单元，n为TDC电路模块的数量，n
Figure 679240DEST_PATH_IMAGE002
2。
需要说明的是，经过t时间后，雷达时钟单元向回波接收装置发送启动信号，回波接收装置启动并接收外界光信号。
进一步的，所述第一探测数据包括第一时间地址和各原始计算周期内统计的像素值。
具体的，所述TDC电路模块处理得到第一探测数据，是指：各组TDC电路模块启动运行后，以原始时钟单元作为各原始计算周期的时长，统计回波接收装置在每一个原始计算周期内探测生成的像素值，并记录回波接收装置发送各像素值的时间；TDC电路模块记录的各组像素值的发送时间，构成第一时间地址。
进一步的，所述第二探测数据包括第二时间地址和各最小计算周期内统计的像素值。
具体的，所述数据运算模块根据各组第一探测数据，计算得到最小计算周期下的第二探测数据是指：数据运算模块将各原始计算周期等分为n个时长相等的部分，每部分时长为最小时钟单元
Figure 367841DEST_PATH_IMAGE001
，即各最小计算周期的时长为
Figure 193715DEST_PATH_IMAGE001
，n为TDC电路模块的数量，且n
Figure 168624DEST_PATH_IMAGE002
2；将各原始计算周期内统计的像素值，按照最小计算周期顺序重新划分统计；得到在每个最小计算周期内，回波接收装置探测生成的像素值；将各组最小计算周期按照时间先后顺序构成第二时间地址。
进一步的，所述数据运算模块根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离，是指：在一个测量周期内，将第二时间地址和各最小计算周期内像素值统计为直方图，选取直方图中最高的值对应的最小周期时间，作为回波接收装置探测到图像光的时间；在确定激光脉冲发射时间和回波接收装置探测到图像光的时间的情况下，通过公式：S=光速×时间差/2，能够直接计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离S。
本发明实施例提供的一种提高激光雷达精度的控制方法，能够成倍提高TDC电路模块分辨率。在TDC电路模块主频时钟为500MHz前提下，5路TDC电路模块实现的测量分辨率大约为6厘米；10路TDC电路模块实现的测量分辨率大约3厘米。本发明可以提高激光雷达分辨率的任意整数倍，可以根据所需要的分辨率灵活设置TDC电路模块的数量，并减少激光雷达电路资源的浪费。
优选的，所述控制方法还包括：所述数据运算模块不定时对TDC电路模块，发送的一个或多个原始计算周期对应的像素值进行清零处理。
具体的，在一个测量周期内，数据运算模块对TDC电路模块，发送的一个或多个原始计算周期对应的像素值，进行清零处理。即在该原始计算周期内获取的像素值为零。从下一原始计算周期开始，数据运算模块重新获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据，重新计算得到第二探测数据。
数据运算模块不定时清零设置，能够有效消除前原始计算周期内的计算误差；在不影响输出值的分辨率的同时，增大输出值的可靠性，提高了激光雷达测距的准确性。
实施例1
如图所示，回波接收装置采用SPAD阵列探测器；控制装置中设置有2路TDC电路模块，即n=2；时间控制单元具有两个时钟信号输出端口。TDC电路模块的时钟主频率为500MHz，原始时钟单元为2ns，即一个原始计算周期的时长为2ns。
雷达系统的运行步骤如下：
步骤一：时间控制单元开始计时，记为第0ns，此时时间控制单元向第1路TDC电路模块发送启动信号；第1路TDC电路模块启动运行。
步骤二：在第1ns时，时间控制单元向第2路TDC电路模块发送启动信号；第2路TDC电路模块启动运行。
步骤三：在第2ns时雷达时钟单元向SPAD阵列探测器发送工作信号，SPAD阵列探测器启动运行，开始探测外界光信号，生成像素值。
步骤四：SPAD阵列探测器的输出端分别与2路TDC电路模块连接，并将每个原始时钟单元内生成的像素值发送至2路TDC电路模块。
步骤五：2路TDC电路模块的输出端均和数据运算模块连接，将第一探测数据，即每个原始计算周期内SPAD阵列探测器探测生成的像素值，以及对应的时间，发送至数据运算模块。如图所示，CLOCK1、CLOCK2、CLOCK3为第1路TDC电路模块的原始计算周期，均表示一个原始时钟单元，时长均为2ns。
步骤六：数据运算模块获取第一探测数据并进行计算，得到第二探测数据。
步骤七：所述数据运算模块根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离。
所述数据运算模块的具体工作过程：各路TDC电路模块在每个原始计算周期内，对SPAD阵列探测器输出的像素值进行统计，并把像素值按照原始计算周期的时间顺序输出。
第1路TDC电路模块在第0ns至第2ns的原始计算周期内，输出的像素值为S1；第2ns至第4ns的原始计算周期内，输出的像素值为S3；第4ns至第6ns的原始计算周期内，输出的像素值为S5。
第2路TDC电路模块在第1ns至第3ns的原始计算周期内，输出的像素值为S2；第3ns至第5ns的原始计算周期内，输出的像素值为S4；第5ns至第7ns的原始计算周期内，输出的像素值为S6。
将各路TDC电路模块的每个原始计算周期等分为两个时长相等的部分，即每个原始计算周期可以划分为两个最小计算周期。因此每个原始计算周期内输出的像素值，将会被划分到两个最小计算周期内。
如图所示，第1路TDC电路模块在第0ns至第1ns的最小计算周期内，输出的像素值为a1；第1ns至第2ns的最小计算周期内，输出的像素值为a2；第2ns至第3ns的最小计算周期内，输出的像素值为b1；第3ns至第4ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b2；第4ns至第5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c1；第5ns至第6ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c2。
第2路TDC电路模块在第1ns至第2ns的最小计算周期内，输出的像素值为a2；第2ns至第3ns的最小计算周期内，输出的像素值为b1；第3ns至第4ns的最小计算周期内，输出的像素值为b2；第4ns至第5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c1；第5ns至第6ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c2；第6ns至第7ns的最小计算周期内，输出的像素值为为d1。
可以得到：
Figure 119262DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 80396DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 26355DEST_PATH_IMAGE019
；
由此可得：
Figure 172166DEST_PATH_IMAGE020
由于在第一个原始计算周期CLOCK1内，SPAD阵列探测器没有对外接收光信号，SPAD阵列探测器对外没有像素值输出，因此
Figure 954308DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 843767DEST_PATH_IMAGE022
，可以计算得出：
Figure 644233DEST_PATH_IMAGE023
因此，可计算得到c1、c2、d1、d2等每个最小计算周期内，SPAD阵列探测器探测生成的像素值。
本实施例中，将原来2ns的时钟单元缩小为1ns的时钟单元，所述数据运算模块最终得到每隔1ns的直方图统计。激光雷达系统最终选取直方图最大值对应的时间地址，并换算成距离。该距离的分辨率为原分辨率的2倍，分辨率为15cm。
实施例2
如图所示，回波接收装置采用SPAD阵列探测器；控制装置中设置有4路TDC电路模块，即n=2；时间控制单元具有四个时钟信号输出端口。TDC电路模块的时钟主频率为500MHz，原始时钟单元为2ns，即一个原始计算周期的时长为2ns。
雷达系统的运行步骤如下：
步骤一：时间控制单元开始计时，记为第0ns，此时时间控制单元向第1路TDC电路模块发送启动信号；第1路TDC电路模块启动运行。
步骤二：在第0.5ns时，时间控制单元向第2路TDC电路模块发送启动信号；第2路TDC电路模块启动运行。
步骤三：在第1ns时，时间控制单元向第3路TDC电路模块发送启动信号；第2路TDC电路模块启动运行。
步骤四：在第1.5ns时，时间控制单元向第4路TDC电路模块发送启动信号；第2路TDC电路模块启动运行。
步骤五：在第2ns时，雷达时钟单元向SPAD阵列探测器发送工作信号，SPAD阵列探测器启动运行，开始探测外界光信号，生成像素值。
步骤六：SPAD阵列探测器的输出端分别与4路TDC电路模块连接，并将每个原始时钟单元内生成的像素值发送至4路TDC电路模块。
步骤七：4路TDC电路模块的输出端均和数据运算模块连接，将第一探测数据，即每个原始计算周期内SPAD阵列探测器探测生成的像素值，以及对应的时间，发送至数据运算模块。如图所示，CLOCK1、CLOCK2、CLOCK3为第1路TDC电路模块的原始计算周期，均表示一个原始时钟单元，时长均为2ns。
步骤八：数据运算模块获取第一探测数据并进行计算，得到第二探测数据。
步骤九：所述数据运算模块根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离。
所述数据运算模块的具体工作过程：各路TDC电路模块在每个原始计算周期内，对SPAD阵列探测器输出的像素值进行统计，并把像素值按照原始计算周期的时间顺序输出。
第1路TDC电路模块在第0ns至第2ns的原始计算周期内，输出的像素值为S1；第2ns至第4ns的原始计算周期内，输出的像素值为S5；第4ns至第6ns的原始计算周期内，输出的像素值为S9。
第2路TDC电路模块在第0.5ns至第2.5ns的原始计算周期内，输出的像素值为S2；第2.5ns至第4.5ns的原始计算周期内，输出的像素值为S6；第4.5ns至第6.5ns的原始计算周期内，输出的像素值为S10。
第3路TDC电路模块在第1ns至第3ns的原始计算周期内，输出的像素值为S3；第3ns至第5ns的原始计算周期内，输出的像素值为S7；第5ns至第7ns的原始计算周期内，输出的像素值为S11。
第4路TDC电路模块在第1.5ns至第2.5ns的原始计算周期内，输出的像素值为S4；第2.5ns至第4.5ns的原始计算周期内，输出的像素值为S8；第4.5ns至第6.5ns的原始计算周期内，输出的像素值为S12。
将各路TDC电路模块的每个原始计算周期等分为两个时长相等的部分，即每个原始计算周期可以划分为四个最小计算周期。因此每个原始计算周期内输出的像素值，将会被划分到四个最小计算周期内。
如图所示，第1路TDC电路模块在第0ns至第0.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为a1；第0.5ns至第1ns的最小计算周期内，输出的像素值为a2；第1ns至第1.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为a3；第1.5ns至第2ns的最小计算周期内，输出的像素值为a4；第2ns至第2.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为b1；第2.5ns至第3ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b2；第3ns至第3.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b3；第3.5ns至第4ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b4；第4ns至第4.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c1；第4.5ns至第5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c2；第5ns至第5.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c3；第5.5ns至第6ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c4。
第2 路TDC电路模块在第0.5ns至第1ns的最小计算周期内，输出的像素值为a2；第1ns至第1.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为a3；第1.5ns至第2ns的最小计算周期内，输出的像素值为a4；第2ns至第2.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为b1；第2.5ns至第3ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b2；第3ns至第3.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b3；第3.5ns至第4ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b4；第4ns至第4.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c1；第4.5ns至第5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c2；第5ns至第5.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c3；第5.5ns至第6ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c4；第6ns至第6.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为d1。
第3 路TDC电路模块在第1ns至第1.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为a3；第1.5ns至第2ns的最小计算周期内，输出的像素值为a4；第2ns至第2.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为b1；第2.5ns至第3ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b2；第3ns至第3.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b3；第3.5ns至第4ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b4；第4ns至第4.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c1；第4.5ns至第5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c2；第5ns至第5.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c3；第5.5ns至第6ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c4；第6ns至第6.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为d1；第6.5ns至第7ns的最小计算周期内，输出的像素值为为d2。
第4路TDC电路模块在第1.5ns至第2ns的最小计算周期内，输出的像素值为a4；第2ns至第2.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为b1；第2.5ns至第3ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b2；第3ns至第3.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b3；第3.5ns至第4ns的最小计算周期内，输出的像素值为为b4；第4ns至第4.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c1；第4.5ns至第5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c2；第5ns至第5.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c3；第5.5ns至第6ns的最小计算周期内，输出的像素值为为c4；第6ns至第6.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为d1；第6.5ns至第7ns的最小计算周期内，输出的像素值为为d2；第7ns至第7.5ns的最小计算周期内，输出的像素值为为d3。
可以得到：
Figure 226524DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure 495962DEST_PATH_IMAGE025
；
Figure 48166DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure 844084DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 472643DEST_PATH_IMAGE028
；
由此可得：
Figure 88432DEST_PATH_IMAGE029
由于在第一个原始计算周期CLOCK1内，SPAD阵列探测器没有对外接收光信号，SPAD阵列探测器对外没有像素值输出，因此
Figure 709906DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 360330DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 894211DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 262875DEST_PATH_IMAGE031
，可以计算得出：
Figure 156882DEST_PATH_IMAGE032
因此，可计算得到c1、c2、c3、c4、d1、d2、d3等每个最小计算周期内，SPAD阵列探测器探测生成的像素值。
本实施例中，将原来2ns的时钟单元缩小为0.5ns的时钟单元，所述数据运算模块最终得到每隔0.5ns的直方图统计。激光雷达系统最终选取直方图最大值对应的时间地址，并换算成距离。该距离的分辨率为原分辨率的4倍，分辨率为7.5cm。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种提高激光雷达精度的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
雷达时钟单元发送工作信号；
时间控制单元接收所述工作信号，并根据所述工作信号启动运行；
时间控制单元根据预设时间间隔，依次向多路TDC电路模块发出启动信号；
各路TDC电路模块分别接收所述启动信号，并根据所述启动信号启动运行；
回波接收装置接收所述工作信号，并根据所述工作信号启动运行；感测外界光，生成并发送像素值；
各路TDC电路模块均接收回波接收装置发送的像素值，并记录回波接收装置每次发送像素值时的时间；处理得到第一探测数据，并将第一探测数据发送至数据运算模块；
激光发射装置接收所述工作信号，并根据所述工作信号启动运行；向目标区域发射激光脉冲，并记录发送每次发射激光脉冲的发射时间；
数据运算模块获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据；根据各组第一探测数据，计算得到第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据，计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种提高激光雷达精度的控制方法，其特征在于，所述预设时间间隔为，其中，t为TDC电路模块的一个原始计算周期的时长，即原始时钟单元；n为TDC电路模块的数量，n2。
3.根据权利要求2所述的一种提高激光雷达精度的控制方法，其特征在于，所述第一探测数据包括：第一时间地址和各原始计算周期内统计的像素值。
4.根据权利要求3所述的一种提高激光雷达精度的控制方法，其特征在于，所述TDC电路模块处理得到第一探测数据，包括：
各组TDC电路模块启动运行后，以原始时钟单元作为各原始计算周期的时长，统计回波接收装置在每一个原始计算周期内探测生成的像素值，并记录回波接收装置发送各像素值的时间；
TDC电路模块记录的各组像素值的发送时间，构成第一时间地址。
5.根据权利要求3所述的一种提高激光雷达精度的控制方法，其特征在于，所述第二探测数据包括：第二时间地址和各最小计算周期内统计的像素值。
6.根据权利要求3或5所述的一种提高激光雷达精度的控制方法，其特征在于，所述数据运算模块根据各组第一探测数据，计算得到最小计算周期下的第二探测数据包括：
将各原始计算周期等分为n个时长相等的部分，每部分为一个最小计算周期，每个最小计算周期的时长为；其中，n为TDC电路模块的数量，且n2，t为TDC电路模块的一个原始计算周期的时长；
将各原始计算周期内统计的像素值，按照最小计算周期顺序重新划分统计；得到在各最小计算周期内，回波接收装置探测生成并发送的像素值；计算得到的各组像素值的发送时间，构成第二时间地址。
7.根据权利要求6所述的一种提高激光雷达精度的控制方法，其特征在于，所述数据运算模块根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离，包括：
在一个测量周期内，选取最高像素值对应的发送时间，作为回波接收装置探测到图像光的时间；
根据激光脉冲的发射时间和回波接收装置探测到图像光的时间，通过距离计算公式，计算得到目标区域与激光雷达系统间的距离。
8.根据权利要求1所述的一种提高激光雷达精度的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：所述数据运算模块不定时对TDC电路模块，发送的一个或多个原始计算周期对应的像素值进行清零处理。
9.一种提高激光雷达精度的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括多路TDC电路模块、时间控制单元和数据运算模块；
所述时间控制单元，用于接收雷达时钟单元发送的工作信号，根据所述工作信号启动运行；用于根据预设时间间隔依次向各路TDC电路模块发送启动信号，控制各路TDC电路模块按照预设时间间隔依次启动运行；
所述TDC电路模块，用于接收所述启动信号，根据所述启动信号启动运行，接收回波接收装置发送的像素值，并记录回波接收装置每次发送像素值时的时间；处理得到原始计算周期下的第一探测数据；将第一探测数据发送至数据运算模块；
所述数据运算模块，用于获取激光发射装置发送的发射时间，和各路TDC电路模块发送的第一探测数据；根据各组第一探测数据，计算得到最小计算周期下的第二探测数据；根据发射时间和第二探测数据计算得到目标区域与激光雷达系统的距离。
10.根据权利要求9所述的一种提高激光雷达精度的控制装置，其特征在于，所述时间控制单元具有一个时钟输入端口及分别用于输出多个不同时钟信号的时钟输出端口；
所述时间控制单元的时钟输入端口与雷达时钟单元相连，多个时钟输出端口分别与多路TDC电路模块一一对应连接。
11.根据权利要求9所述的一种提高激光雷达精度的控制装置，其特征在于，所述数据运算模块，还用于不定时对TDC电路模块，发送的一个或多个原始计算周期对应的像素值，进行清零处理。
12.一种激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括激光发射装置、回波接收装置、雷达时钟单元以及控制装置；所述雷达时钟单元分别与控制装置、激光发射装置和回波接收装置信号连接；
所述雷达时钟单元，用于发送工作信号，分别控制所述控制装置、激光发射装置和回波接收装置启动运行；
所述激光发射装置，用于获取所述雷达时钟单元发送的工作信号，根据所述工作信号启动运行；用于向目标区域发射激光脉冲，并记录每次发射激光脉冲的发射时间，将所述发射时间发送至控制装置；
所述回波接收装置，用于获取所述雷达时钟单元发送的工作信号，根据所述工作信号启动运行；用于探测从目标区域处反射的反射光，生成像素值，将像素值发送至控制装置；
所述控制装置，用于获取所述雷达时钟单元发送的工作信号，根据所述工作信号启动运行；用于获取激光发射装置发送的发射时间；用于接收回波接收装置发送的像素值，处理得到第二探测数据；根据所述发射时间和第二探测数据，计算出激光雷达系统和目标区域之间的距离。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118151136A (zh) * 2024-05-11 2024-06-07 深圳阜时科技有限公司 接收模组、自检模块、激光雷达及电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138848A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Keio Gijuku 時間デジタル変換器
CN106772405A (zh) * 2015-11-25 2017-05-31 南京理工大学 一种基于fpga的tdc激光测距方法
CN108072878A (zh) * 2017-11-22 2018-05-25 北京理工大学 一种时域超分辨压缩感知全波形激光雷达测距方法及装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201303533A (zh) * 2011-07-15 2013-01-16 Askey Technology Jiangsu Ltd 距離量測方法及系統
CN104539288A (zh) * 2015-01-30 2015-04-22 中国科学技术大学 可调节分辨率的tdc及基于该tdc的adpll
US10637485B2 (en) * 2018-03-30 2020-04-28 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Oscillator arrangement for time-to-digital converter for large array of time-of-flight image sensor devices
US11598861B2 (en) * 2018-06-04 2023-03-07 Analog Devices, Inc. Optical distance detection
CN210430414U (zh) * 2019-10-17 2020-04-28 上海擎朗智能科技有限公司 多通道激光驱动装置及电子设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138848A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Keio Gijuku 時間デジタル変換器
CN106772405A (zh) * 2015-11-25 2017-05-31 南京理工大学 一种基于fpga的tdc激光测距方法
CN108072878A (zh) * 2017-11-22 2018-05-25 北京理工大学 一种时域超分辨压缩感知全波形激光雷达测距方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Reconfigurable 3-D-Stacked SPAD Imager With In-Pixel Histogramming for Flash LIDAR or High-Speed Time-of-Flight Imaging;Sam W. Hutchings et al.;《IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS》;20191130;第54卷(第11期);第2947-2955页 *
基于像素复用的SPAD 阵列连续扫描三维成像;康岩 等;《红外与激光工程》;20201130;第49卷(第S2期);20200375 2-6 *

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