CN116540250B - 一种激光测距方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种激光测距方法及系统，向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离。该方法能够得到较为准确的测量距离结果，具备较高的测距精度以及较快的测量速度，且对硬件设备的要求不高，有利于降低激光测距的实现成本，处理流程简单，能够提高测距应用的效率。本申请可广泛应用于测距技术领域内。
Description
技术领域
本申请涉及测距技术领域，尤其是一种激光测距方法及系统。
背景技术
激光测距技术是一种利用激光进行距离测量的技术，其原理是利用激光的高度单色性、高亮度和高调制性能，向待测对象发射激光信号，通过测量激光信号反射回来所需的时间来计算出待测对象与激光发射器之间的距离。单频相位式测距是其中一种常用的技术，它通过测量激光信号的相位差来计算距离。然而，该技术存在相位模糊问题，即当距离过远或距离过近时，相位差会超出限制范围而无法正确测量距离。
相关技术中，为解决上述问题，一般的相位式测距会采用多把不同频率的测尺交替发射。但此种方法因为多把测尺交替发射需要较长的时间，大大降低了测量频率，在保证测量精度的前提下，测量频率往往被限制在10Hz以下，且系统抗干扰能力比较弱。在当前很多实际应用中，需要具备较高的测距精度以及较快的测量速度的测距系统，比如在仓储和输送系统中，需要实现精确定位及快速测量。现有的测距方法，往往难以满足实际需求，或者对激光脉冲接收回路的要求过高，且数字信号处理复杂，成本昂贵。
因此，现有技术存在的问题还亟需解决和优化。
发明内容
本申请的目的在于至少一定程度上解决相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本申请实施例的一个目的在于提供一种激光测距方法及系统。
为了达到上述技术目的，本申请实施例所采取的技术方案包括：
一方面，本申请实施例提供了一种激光测距方法，所述方法包括：
向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；
基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；
对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离。
另外，根据本申请上述实施例的一种激光测距方法，还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号的步骤之前，所述方法还包括：
对所述回波信号进行放大处理。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述线性调频激光信号为高电平信号和低电平信号交替的激光信号，且所述线性调频激光信号内的高电平信号和低电平信号的交替频率先降低后升高。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号，包括：
将所述回波信号上的各个待转换信号点和所述比较器阈值进行比较；
若所述待转换信号点的幅度小于所述比较器阈值，将所述待转换信号点调整为低电平信号点，或者，若所述待转换信号点的幅度大于或者等于所述比较器阈值，将所述待转换信号点调整为高电平信号点。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离，包括：
通过如下公式确定所述待测对象对应的测量距离：
式中，df表示计算得到的测量距离，a为常数参数，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。
另一方面，本申请实施例提供了另一种激光测距方法，所述方法包括：
向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；
基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；
对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
计算所述目标信号的信噪比数据；
若所述信噪比数据大于或者等于预设阈值，根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；或者，若所述信噪比数据小于所述预设阈值，对所述比较器阈值进行更新，并返回所述向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号的步骤。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述计算所述目标信号的信噪比数据，包括：
通过如下公式计算所述目标信号的信噪比数据：
式中，SNR表示信噪比数据，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ表示比较器阈值。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述对所述比较器阈值进行更新，包括：
通过如下公式对所述比较器阈值进行更新：
式中，λ2表示更新后的比较器阈值，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ1表示更新前的比较器阈值。
另一方面，本申请实施例提供一种激光测距系统，所述系统包括：
处理单元、激光驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、比较器单元；所述处理单元通过所述激光驱动单元连接所述激光发射单元，所述激光接收单元连接所述比较器单元，所述比较器单元连接所述处理单元；
所述处理单元包括：平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块和距离计算模块；
所述处理单元用于通过所述激光驱动单元驱动所述激光发射单元向待测对象发射线性调频激光信号；
所述激光接收单元用于接收返回的回波信号；
所述比较器单元用于基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
所述处理单元还用于通过所述平滑滤波器对所述方波信号进行平滑滤波处理，通过所述波形匹配滤波器对进行平滑滤波处理后的信号进行匹配滤波处理，得到目标信号；
所述峰值检测模块用于对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
所述距离计算模块用于根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离。
另一方面，本申请实施例提供另一种激光测距系统，所述系统包括：
处理单元、激光驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、比较器单元；所述处理单元通过所述激光驱动单元连接所述激光发射单元，所述激光接收单元连接所述比较器单元，所述比较器单元连接所述处理单元；
所述处理单元包括：平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块、信噪比计算模块、距离计算模块和比较器阈值控制模块；
所述处理单元用于通过所述激光驱动单元驱动所述激光发射单元向待测对象发射线性调频激光信号；
所述激光接收单元用于接收返回的回波信号；
所述比较器单元用于基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
所述处理单元还用于通过所述平滑滤波器对所述方波信号进行平滑滤波处理，通过所述波形匹配滤波器对进行平滑滤波处理后的信号进行匹配滤波处理，得到目标信号；
所述峰值检测模块用于对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
所述信噪比计算模块用于计算所述目标信号的信噪比数据；
所述距离计算模块用于根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；
所述比较器阈值控制模块用于对所述比较器阈值进行更新。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述处理单元包括第一处理单元和第二处理单元；所述第一处理单元采用可编程逻辑阵列逻辑芯片，所述第二处理单元采用单片机芯片；所述第一处理单元和所述第二处理单元通过串行外设接口通信连接；
所述第一处理单元包括所述平滑滤波器、所述波形匹配滤波器、所述峰值检测模块、所述信噪比计算模块、所述距离计算模块；所述第二处理单元包括所述比较器阈值控制模块。
另一方面，本申请实施例提供一种激光测距设备，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器实现上述的激光测距方法。
另一方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，上述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于实现上述的激光测距方法。
本申请的优点和有益效果将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到：
本申请实施例公开的一种激光测距方法，所述方法包括：向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离。该方法能够得到较为准确的测量距离结果，具备较高的测距精度以及较快的测量速度，且对硬件设备的要求不高，有利于降低激光测距的实现成本，处理流程简单，能够提高测距应用的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本申请实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1为本申请实施例中提供的第一种激光测距方法的流程示意图；
图2为本申请实施例中提供的第一种激光测距系统的结构示意图；
图3为本申请实施例中提供的一种激光测距方法具体实现的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种线性调频激光信号的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种比较器单元处理前的回波信号的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种比较器单元处理后的回波信号的示意图；
图7为本申请实施例中提供的一种平滑滤波器的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种平滑滤波处理后的输出信号示意图；
图9为本申请实施例中提供的一种波形匹配滤波器的结构示意图；
图10为本申请实施例中提供的一种目标信号的示意图；
图11为本申请实施例中提供在目标信号中找到的第一信号点、第二信号点和第三信号点的示意图；
图12为本申请实施例中提供的第二种激光测距方法的流程示意图；
图13为本申请实施例中提供的第二种激光测距系统的结构示意图；
图14为本申请实施例中提供的第三种激光测距系统的结构示意图；
图15为本申请实施例中提供的第三种激光测距方法的流程示意图；
图16为本申请实施例中提供的第四种激光测距系统的结构示意图；
图17为本申请实施例中提供的第五种激光测距系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例对本申请进行进一步的说明。所描述的实施例不应视为对本申请的限制，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，都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
激光测距技术是一种利用激光进行距离测量的技术，其原理是利用激光的高度单色性、高亮度和高调制性能，向待测对象发射激光信号，通过测量激光信号反射回来所需的时间来计算出待测对象与激光发射器之间的距离。单频相位式测距是其中一种常用的技术，它通过测量激光信号的相位差来计算距离。然而，该技术存在相位模糊问题，即当距离过远或距离过近时，相位差会超出限制范围而无法正确测量距离。
相关技术中，为解决上述问题，一般的相位式测距会采用多把不同频率的测尺交替发射。但此种方法因为多把测尺交替发射需要较长的时间，大大降低了测量频率，在保证测量精度的前提下，测量频率往往被限制在10Hz以下，且系统抗干扰能力比较弱。在当前很多实际应用中，需要具备较高的测距精度以及较快的测量速度的测距系统，比如在仓储和输送系统中，需要实现精确定位及快速测量。现有的测距方法，往往难以满足实际需求，或者对激光脉冲接收回路的要求过高，且数字信号处理复杂，成本昂贵。
有鉴于此，本申请实施例中提供一种激光测距方法，该方法能够得到较为准确的测量距离结果，具备较高的测距精度以及较快的测量速度，且对硬件设备的要求不高，有利于降低激光测距的实现成本，处理流程简单，能够提高测距应用的效率。
请参照图1，图1是本申请实施例提供的一种激光测距方法的流程示意图，参照图1，本申请提供的一种激光测距方法包括但不限于：
步骤110、向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；
本步骤中，在进行激光测距时，可以将需要被测量距离的对象记为待测对象，对待测对象进行测距，即检测待测对象距离激光测距装置之间的距离。本申请实施例中，对待测对象的种类、大小、形状以及和激光测距装置之间的距离不作限制；激光测距装置可以是独立的设备，也可以是其他设备上一个集成的小组件，本申请对此不作限制。对待测对象进行激光测距时，可以向其发射线性调频激光信号，即向待测对象发出频率不断变化的激光信号，这种信号具有宽带性质，可以对待测对象产生相应的影响，从而产生回波信号。激光测距装置可以接收该回波信号，基于回波信号来实现对待测对象距离的检测。
本申请实施例中，采用线性调频激光信号，具有测量精度高、测距范围广、测量速度快等多种优点，可以被广泛应用于工业、军事以及环境监测等领域。
步骤120、基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
可以理解的是，在激光测距的应用中，激光测距装置接收返回的回波信号是通过相关的单元模块接收待测对象反射回来的线性调频激光信号，该信号在传输过程中，会受到干扰和衰减等因素，因此需要进行信号处理，如时域分析、频域分析等，得到回波信号的特征参数，从而实现待测物体的距离测量。
本步骤中，在得到回波信号后，可以对其进行转换处理，得到对应的方波信号。具体地，本申请实施例中，可以基于比较器对回波信号进行转换处理，比较器是一种电子元件，其可以将输入信号与一个设定的阈值进行比较，当输入信号的幅度超过阈值时输出高电平，否则输出低电平。在激光测距技术中，可以将回波信号上的各个待转换信号点和比较器阈值进行比较，将回波信号中幅度大于或者等于比较器阈值的信号点调整为高电平信号点，回波信号中幅度小于比较器阈值的信号点调整为低电平信号点，这样可以将回波信号转换成对应的方波信号，使其能够进行后续的信号处理。
需要说明的是，在一些实施例中，在对回波信号进行转换处理之前，还可以对回波信号进行放大处理。放大处理是将回波信号的幅度增大，使其能够更容易地被比较器检测到，并转换成与其对应的方波信号。放大处理可以使用放大器等电子元件实现，将回波信号的幅度放大到适当的大小。本申请实施例中，采用放大处理不仅可以提高信号的检测灵敏度，同时也可以减小信号的噪声干扰，从而提高信号质量和稳定性。需要注意的是，放大处理过程中，需要避免过度放大，造成信号失真和噪声增加，本申请实施例中，对于放大处理的具体参数不作限制，其可以根据需要灵活选择。
步骤130、对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；
本步骤中，在得到方波信号后，可以对方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，从而得到目标信号。此处，平滑滤波处理和匹配滤波处理是不同的滤波算法，主要用于信号去噪和信息提取。具体地，平滑滤波是一种基本的滤波算法，其原理是通过对信号进行加权平均，降低噪声对信号的影响，从而实现信号的平滑处理。常见的平滑滤波算法包括移动平均滤波和中值滤波。移动平均滤波通过计算信号的移动平均值来实现平滑处理，适用于平稳信号的处理；中值滤波则是通过求取信号窗口内数据的中位数来代替原信号的值，适用于非平稳信号的处理。
匹配滤波是一种特殊的滤波算法，其原理是将输入信号与一个事先确定好的参考信号进行比较，得出两者之间的相似程度，从而实现信号识别和匹配。匹配滤波算法在信号处理中具有广泛的应用，例如在雷达信号处理、数字图像处理和语音识别等领域。匹配滤波的关键是设计好参考信号，常用的设计方法包括基于相关函数的设计和基于最小均方误差的设计等。本申请实施例中，参考信号可以是预存的线性调频激光信号，通过匹配滤波处理，可以将回波信号中的接收信号和噪声信号区分开来，从而得到目标信号。
步骤140、对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
本步骤中，得到目标信号后，对目标信号进行峰值检测，从中确定出匹配幅度值最高的点，即目标信号中的峰值点，记为第二信号点。然后，将在第二信号点之前的、和第二信号点相邻的一个信号点确定为第一信号点，将在第二信号点之后的、和第二信号点相邻的一个信号点确定为第三信号点。
步骤150、根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离。
本步骤中，在从目标信号内确定出第一信号点、第二信号点和第三信号点后，可以根据第一信号点、第二信号点和第三信号点，确定待测对象对应的测量距离。具体地，本申请实施例中，可以采用以下公式来计算测量距离：
式中，df表示计算得到的测量距离，a为常数参数，可以取0.075，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。
可以理解的是，本申请实施例中提供的激光测距方法，该方法能够得到较为准确的测量距离结果，具备较高的测距精度以及较快的测量速度，且对硬件设备的要求不高，有利于降低激光测距的实现成本，处理流程简单，能够提高测距应用的效率。
本申请实施例中，还提供一种激光测距系统，参照图2，所述系统包括：
处理单元、激光驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、比较器单元；所述处理单元通过所述激光驱动单元连接所述激光发射单元，所述激光接收单元连接所述比较器单元，所述比较器单元连接所述处理单元；
所述处理单元包括：平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块和距离计算模块；
所述处理单元用于通过所述激光驱动单元驱动所述激光发射单元向待测对象发射线性调频激光信号；
所述激光接收单元用于接收返回的回波信号；
所述比较器单元用于基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
所述处理单元还用于通过所述平滑滤波器对所述方波信号进行平滑滤波处理，通过所述波形匹配滤波器对进行平滑滤波处理后的信号进行匹配滤波处理，得到目标信号；
所述峰值检测模块用于对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
所述距离计算模块用于根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离。
在一些实施例中，上述的系统内还可以包括有放大器单元，放大器单元可以设置在激光接收单元和比较器单元之间，放大器单元可以用于对回波信号进行放大处理。
可以理解的是，图1所示的激光测距方法实施例中的内容均适用于本激光测距系统实施例中，本激光测距系统实施例所具体实现的功能与图1所示的激光测距方法实施例相同，并且达到的有益效果与图1所示的激光测距方法实施例所达到的有益效果也相同。
下面，结合一具体的实施例，对本申请中提供的一种激光测距方法的实现流程进行说明。
请参照图3，本申请实施例中，在实现激光测距时，具体包含的流程可以包括：
步骤S11：激光发射单元发射线性调频激光信号；
在对待测对象进行测距时，处理单元可以通过激光驱动单元控制激光发射单元发射线性调频激光信号，该信号是高电平信号和低电平信号交替的激光信号，本申请实施例中，可以表示为：s(t)＝[g(Δt1),g(Δt2),g(Δt3),…,g(Δti)]，式中，s(t)表示线性调频激光信号，i表示编号，为正整数，Δti表示第i段信号(高电平信号或者低电平信号)对应的持续时长，g(Δti)表示第i段信号(高电平信号或者低电平信号)。本申请实施例中，Δti不是恒定值，随着i的增大，Δti可以是先增大后减小，相对地，即线性调频激光信号内的高电平信号和低电平信号的交替频率先降低后升高。请参照图4，图4示出了一种线性调频激光信号的示意图，图4所示的线性调频激光信号，其对应可以表示为s(t)＝[0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0]，其中，0代表的是低电平信号，1代表的是高电平信号，Δti＝[14,14,15,20,30,77,30,20,15,14,14]，从图4可以看出，高电平信号和低电平信号的交替频率先降低，每个电平信号的持续时长先升高，然后高电平信号和低电平信号的交替频率再升高，每个电平信号的持续时长对应降低。
步骤S12：激光接收单元接收回波信号；
上述的线性调频激光信号经过待测对象反射形成回波信号，激光接收单元可以接收到带有噪声的回波信号，回波信号可以表示为：r(t)＝h(t)s(t-τ)+η(t)，其中，r(t)表示回波信号，h(t)是信号在传播和反射过程中所造成的衰减，时间信号的时延为τ，τ是待测的变量，η(t)是信道中添加的加性高斯白噪声。
步骤S13：放大器单元将上述回波信号进行放大处理得到放大后的回波信号y(t)；
步骤S14：比较器单元将上述放大后的回波信号y(t)转换为方波信号y(n)；
请参照图5和图6，比较器单元可以将上述信号y(t)进行判决比较并输出方波信号，具体地，该过程可以表示为：
其中，y(n)为方波信号，y(t)为放大后的回波信号(也可以采用回波信号r(t))，λ是比较器单元的比较器阈值。0代表的是低电平信号，1代表的是高电平信号。本申请实施例中，y(n)为1bit的电平信号，只表示信号的高低电平，没有量化信息，大大简化了后续信号处理的复杂程度。
步骤S15：将方波信号进行平滑滤波；
平滑滤波器可以对上述的方波信号y(n)进行平滑滤波，得到信号x(n)，本申请实施例中，所用的平滑滤波器的结构如图7所示。因为比较器单元输出的只有0、1电平信号，受到噪声的影响以及阈值设定的过程的影响，阈值过高或者过低，都会引起比较器单元的输出波动，但是比较器阈值在一定范围内，都会输出0和1两种交替的电平信号，发射出去的线性调频激光信号最关键的特征在于其调频特性，因此对0、1信号的相对相位信息比较敏感，需要通过平滑滤波处理将其相位特征检出，去掉噪声信道带来的随机噪声。本申请实施例中，对信号进行平滑滤波，可以获取信号准确的相位信息。平滑滤波处理后的输出信号如图8所示，输出的信号x(n)不再是只有0、1的电平信号，而是一个具有幅度不等的脉冲信号。
步骤S16：波形匹配滤波器对平滑滤波后的信号x(n)进行匹配滤波；
本申请实施例中，采用的波形匹配滤波器结构如图9所示，波形匹配滤波器用于将信号x(n)与预存的发射信号进行相关性匹配，并输出序列z(n),n∈[0,Tstop]，从而将信号x(n)中的接收信号和噪音信号区分出来。序列z(n)的峰值点对应着时延，由该时延信息可以计算出距离，从而精确定位接收信号相对于发射信号的时延，本申请实施例中，将序列z(n)记为目标信号。
步骤S17：峰值检测，并输出三个点；
峰值检测模块用于估计目标信号z(n)的精确定时点和定时峰值信息，峰值检测条件如下：(1)峰值要大于其他部分平均值的3-5倍，(2)峰值点前后两点的斜率的符号应该是相反的。峰值检测模块输出三个点，峰值点的前一点(第一信号点)、峰值点(第二信号点)、峰值点的后一点(第三信号点)，即[(n1,z1),(n2,z2),(n3,z3)]，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。
参照图10和图11，图10为匹配得到的目标信号z(n)的示意图，图11为在目标信号中找到的第一信号点、第二信号点和第三信号点的示意图。
步骤S18：计算测量距离。
在得到各个信号点的信息后，距离计算模块可以根据公式计算得出精确的位置信息。具体公式如下：
式中，df表示计算得到的测量距离，a为常数参数，可以取0.075，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。
具体地，本申请实施例中，测量距离的公式可以通过以下推导过程得到：
式中，df表示计算得到的测量距离，c表示光速，e表示10。
请参照图12，图12是本申请实施例提供的另一种激光测距方法的流程示意图，参照图12，本申请提供的另一种激光测距方法包括但不限于：
步骤1210、向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；
步骤1220、基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
步骤1230、对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；
步骤1240、对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
步骤1250、计算所述目标信号的信噪比数据；
步骤1260、若所述信噪比数据大于或者等于预设阈值，根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；
步骤1270、若所述信噪比数据小于所述预设阈值，对所述比较器阈值进行更新，并返回所述向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号的步骤。
本申请实施例中，还提供了另外一种激光测距方法，该方法在图1中所示出的方法基础上，提供了一种调整比较器阈值的策略。其和图1所示方法的区别主要集中在步骤1250至步骤1270，下面主要对这部分内容进行阐述，图12方法中和图1方法中相同的步骤，本申请不作赘述。
本申请实施例中，在对待测对象进行测距时，可以调整比较器阈值，以适应不同的情况。具体地，在得到目标信号后，可以计算目标信号的信噪比数据，其具体的公式如下：
式中，SNR表示信噪比数据，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ表示比较器阈值。
得到信噪比数据后，可以将信噪比数据和预设阈值进行比较，此处的预设阈值可以设置为10dB，也可以设置为其他的大小，本申请对此不作限制。然后，如果信噪比数据大于或者等于预设阈值，则可以正常计算测量距离，该过程和前述的步骤140类似；如果信噪比数据小于预设阈值，则可以对比较器阈值进行更新，并且返回步骤1210，再次依序执行步骤1210至步骤1250，直至满足步骤1260的条件。
具体地，本申请实施例中，在对比较器阈值进行更新时，可以采用以下公式：
式中，λ2表示更新后的比较器阈值，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ1表示更新前的比较器阈值。
对应地，本申请实施例中还提供了一种激光测距系统，参照图13，所述系统包括：
处理单元、激光驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、比较器单元；所述处理单元通过所述激光驱动单元连接所述激光发射单元，所述激光接收单元连接所述比较器单元，所述比较器单元连接所述处理单元；
所述处理单元包括：平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块、信噪比计算模块、距离计算模块和比较器阈值控制模块；
所述处理单元用于通过所述激光驱动单元驱动所述激光发射单元向待测对象发射线性调频激光信号；
所述激光接收单元用于接收返回的回波信号；
所述比较器单元用于基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
所述处理单元还用于通过所述平滑滤波器对所述方波信号进行平滑滤波处理，通过所述波形匹配滤波器对进行平滑滤波处理后的信号进行匹配滤波处理，得到目标信号；
所述峰值检测模块用于对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
所述信噪比计算模块用于计算所述目标信号的信噪比数据；
所述距离计算模块用于根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；
所述比较器阈值控制模块用于对所述比较器阈值进行更新。
可以理解的是，图12所示的激光测距方法实施例中的内容均适用于本激光测距系统实施例中，本激光测距系统实施例所具体实现的功能与图12所示的激光测距方法实施例相同，并且达到的有益效果与图12所示的激光测距方法实施例所达到的有益效果也相同。
参照图14，在一些实施例中，所述处理单元包括第一处理单元和第二处理单元；所述第一处理单元采用可编程逻辑阵列逻辑芯片，所述第二处理单元采用单片机芯片；所述第一处理单元和所述第二处理单元通过串行外设接口通信连接；
所述第一处理单元包括所述平滑滤波器、所述波形匹配滤波器、所述峰值检测模块、所述信噪比计算模块、所述距离计算模块；所述第二处理单元包括所述比较器阈值控制模块。
本申请实施例中，激光测距系统的架构可以采用可编程逻辑阵列逻辑芯片和单片机芯片(FPGA+单片机)的双处理单元架构，根据FPGA和单片机各自的优势来执行对应软件功能模块，具体如下：
处理单元可以包括第一处理单元和第二处理单元，第一处理单元为FPGA(FieldProgrammable Gate Array，可编程逻辑阵列逻辑)芯片，第二处理单元为单片机(Single-Chip Microcomputer)芯片，第一处理单元可以包括平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块、信噪比计算模块和距离计算模块。第二处理单元可以包括比较器阈值控制模块。第一处理单元与第二处理单元之间通过SPI接口(Serial Peripheral Interface，中文简称：串行外设接口)通信。FPGA的性能适合平滑滤波、波形匹配滤波等信号处理运算，单片机的性能适合于显示模块控制、比较器阈值控制，基于上述的架构，可以发挥出各个芯片较好的性能。
请参照图15，图15是本申请实施例提供的另一种激光测距方法的流程示意图，参照图15，本申请提供的另一种激光测距方法包括但不限于：
步骤1510、在未发射线性调频激光信号的情况下，接收环境噪音信号；
步骤1520、对所述环境噪音信号进行ADC采样，得到第一信号；
步骤1530、根据所述第一信号，确定初始化的比较器阈值；
步骤1540、向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；
步骤1550、基于所述比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
步骤1560、对所述方波信号进行滤波处理，得到目标信号；
步骤1570、对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
步骤1580、计算所述目标信号的信噪比数据；
步骤1590、若所述信噪比数据大于或者等于预设阈值，根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；
步骤1500、若所述信噪比数据小于所述预设阈值，对所述比较器阈值进行更新，并返回所述向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号的步骤。
该方法在图12中所示出的方法基础上，提供了一种初始化比较器阈值的策略。其和图12所示方法的区别主要集中在步骤1510至步骤1530，下面主要对这部分内容进行阐述，图15方法中和图12方法中相近的步骤，本申请不作赘述。
本申请实施例中，在对待测对象进行测距时，可以根据外界的环境噪声来初始化比较器阈值，以适应不同的情况。具体地，可以在开机后未发射线性调频激光信号的情况下，接收环境噪音信号，然后对环境噪音信号进行ADC采样，得到第一信号q(t)；接着，可以根据第一信号q(t)，确定初始化的比较器阈值。
具体地，本申请实施例中，可以计算第一信号的噪声电平，公式表示为：
式中，ε表示噪声电平，N表示第一信号中的信号点个数，n表示第一信号中的信号点编号(从0开始)，q(t)表示第一信号。接着，可以设定初始化的比较器阈值为：
λ0＝bε
式中，λ0表示初始化的比较器阈值，ε表示噪声电平，b为常数，可以取2。
对应地，本申请实施例中还提供了一种激光测距系统，参照图16，所述系统包括：
处理单元、激光驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、比较器单元；所述处理单元通过所述激光驱动单元连接所述激光发射单元，所述激光接收单元连接所述比较器单元，所述比较器单元连接所述处理单元；
所述处理单元包括：平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块、信噪比计算模块、距离计算模块、ADC采样模块、比较器阈值计算模块和比较器阈值控制模块；
所述处理单元用于通过所述激光驱动单元驱动所述激光发射单元向待测对象发射线性调频激光信号；
所述激光接收单元用于接收返回的回波信号，以及在未发射线性调频激光信号的情况下接收环境噪音信号；
所述比较器单元用于基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
所述处理单元还用于通过所述平滑滤波器对所述方波信号进行平滑滤波处理，通过所述波形匹配滤波器对进行平滑滤波处理后的信号进行匹配滤波处理，得到目标信号；
所述峰值检测模块用于对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
所述信噪比计算模块用于计算所述目标信号的信噪比数据；
所述距离计算模块用于根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；
所述ADC采样模块用于对所述环境噪音信号进行ADC采样，得到第一信号；
所述比较器阈值计算模块用于根据所述第一信号，确定初始化的比较器阈值；
所述比较器阈值控制模块用于根据所述初始化的比较器阈值对比较器阈值进行调整。
可以理解的是，图15所示的激光测距方法实施例中的内容均适用于本激光测距系统实施例中，本激光测距系统实施例所具体实现的功能与图15所示的激光测距方法实施例相同，并且达到的有益效果与图15所示的激光测距方法实施例所达到的有益效果也相同。
参照图17，在一些实施例中，所述处理单元包括第一处理单元和第二处理单元；所述第一处理单元采用可编程逻辑阵列逻辑芯片，所述第二处理单元采用单片机芯片；所述第一处理单元和所述第二处理单元通过串行外设接口通信连接；
所述第一处理单元包括所述平滑滤波器、所述波形匹配滤波器、所述峰值检测模块、所述信噪比计算模块、所述距离计算模块；所述第二处理单元包括所述ADC采样模块、比较器阈值计算模块和比较器阈值控制模块。
本申请实施例中，和前述的图14类似地，激光测距系统的架构可以采用可编程逻辑阵列逻辑芯片和单片机芯片(FPGA+单片机)的双处理单元架构，和图14中存在的区别的点在于，本申请实施例中，第二处理单元还包括ADC采样模块和比较器阈值计算模块，单片机的性能适合于噪声电平、比较器阈值的计算，且自带ADC采样模块，这样可以不用额外配置ADC，能够降低系统整体的成本。基于上述的架构，可以发挥出各个芯片较好的性能。
本申请实施例还公开了一种激光测距设备，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当至少一个程序被至少一个处理器执行，使得至少一个处理器实现如图1、图12或者图15所示的一种激光测距方法实施例。
可以理解的是，如图1、图12或者图15所示的一种激光测距方法实施例中的内容均适用于本激光测距设备实施例中，本激光测距设备实施例所具体实现的功能与如图1、图12或者图15所示的一种激光测距方法实施例相同，并且达到的有益效果与如图1、图12或者图15所示的一种激光测距方法实施例所达到的有益效果也相同。
本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，处理器可执行的程序在由处理器执行时用于实现如图1、图12或者图15所示的一种激光测距方法实施例。
可以理解的是，如图1、图12或者图15所示的一种激光测距方法实施例中的内容均适用于本计算机可读存储介质实施例中，本计算机可读存储介质实施例所具体实现的功能与如图1、图12或者图15所示的一种激光测距方法实施例相同，并且达到的有益效果与如图1、图12或者图15所示的一种激光测距方法实施例所达到的有益效果也相同。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本申请的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本申请，但应当理解的是，除非另有相反说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理系统和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理系统或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本申请是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的系统中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本申请。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本申请的范围，本申请的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、系统或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、系统或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、系统或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、系统或设备或结合这些指令执行系统、系统或设备而使用的系统。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子系统)，便携式计算机盘盒(磁系统)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤系统，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“另一实施方式”或“某些实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种激光测距方法，其特征在于，所述方法包括：
向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；
基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；
对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；其中，所述根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离，包括：
通过如下公式确定所述待测对象对应的测量距离：
式中，df表示计算得到的测量距离，a为常数参数，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。
2.根据权利要求1所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号的步骤之前，所述方法还包括：
对所述回波信号进行放大处理。
3.根据权利要求1所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述线性调频激光信号为高电平信号和低电平信号交替的激光信号，且所述线性调频激光信号内的高电平信号和低电平信号的交替频率先降低后升高。
4.根据权利要求1所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号，包括：
将所述回波信号上的各个待转换信号点和所述比较器阈值进行比较；
若所述待转换信号点的幅度小于所述比较器阈值，将所述待转换信号点调整为低电平信号点，或者，若所述待转换信号点的幅度大于或者等于所述比较器阈值，将所述待转换信号点调整为高电平信号点。
5.一种激光测距方法，其特征在于，所述方法包括：
向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号；
基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
对所述方波信号进行平滑滤波处理和匹配滤波处理，得到目标信号；
对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
计算所述目标信号的信噪比数据；
若所述信噪比数据大于或者等于预设阈值，根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；或者，若所述信噪比数据小于所述预设阈值，对所述比较器阈值进行更新，并返回所述向待测对象发射线性调频激光信号，接收返回的回波信号的步骤；其中，所述根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离，包括：
通过如下公式确定所述待测对象对应的测量距离：
式中，df表示计算得到的测量距离，a为常数参数，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。
6.根据权利要求5所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述计算所述目标信号的信噪比数据，包括：
通过如下公式计算所述目标信号的信噪比数据：
式中，SNR表示信噪比数据，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ表示比较器阈值。
7.根据权利要求5所述的一种激光测距方法，其特征在于，所述对所述比较器阈值进行更新，包括：
通过如下公式对所述比较器阈值进行更新：
式中，λ2表示更新后的比较器阈值，z(n)表示目标信号，max(z(n))表示目标信号中的峰值，λ1表示更新前的比较器阈值。
8.一种激光测距系统，其特征在于，所述系统包括：
处理单元、激光驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、比较器单元；所述处理单元通过所述激光驱动单元连接所述激光发射单元，所述激光接收单元连接所述比较器单元，所述比较器单元连接所述处理单元；
所述处理单元包括：平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块和距离计算模块；
所述处理单元用于通过所述激光驱动单元驱动所述激光发射单元向待测对象发射线性调频激光信号；
所述激光接收单元用于接收返回的回波信号；
所述比较器单元用于基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
所述处理单元还用于通过所述平滑滤波器对所述方波信号进行平滑滤波处理，通过所述波形匹配滤波器对进行平滑滤波处理后的信号进行匹配滤波处理，得到目标信号；
所述峰值检测模块用于对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
所述距离计算模块用于根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；
所述距离计算模块具体用于通过如下公式确定所述待测对象对应的测量距离：
式中，df表示计算得到的测量距离，a为常数参数，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点。
9.一种激光测距系统，其特征在于，所述系统包括：
处理单元、激光驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、比较器单元；所述处理单元通过所述激光驱动单元连接所述激光发射单元，所述激光接收单元连接所述比较器单元，所述比较器单元连接所述处理单元；
所述处理单元包括：平滑滤波器、波形匹配滤波器、峰值检测模块、信噪比计算模块、距离计算模块和比较器阈值控制模块；
所述处理单元用于通过所述激光驱动单元驱动所述激光发射单元向待测对象发射线性调频激光信号；
所述激光接收单元用于接收返回的回波信号；
所述比较器单元用于基于比较器阈值，对所述回波信号进行转换处理，得到对应的方波信号；
所述处理单元还用于通过所述平滑滤波器对所述方波信号进行平滑滤波处理，通过所述波形匹配滤波器对进行平滑滤波处理后的信号进行匹配滤波处理，得到目标信号；
所述峰值检测模块用于对所述目标信号进行峰值检测，从所述目标信号中确定出第一信号点、第二信号点以及第三信号点；其中，所述第二信号点为所述目标信号中的峰值点，所述第一信号点为所述第二信号点的前一个信号点，所述第三信号点为所述第二信号点的后一个信号点；
所述信噪比计算模块用于计算所述目标信号的信噪比数据；
所述距离计算模块用于若所述信噪比数据大于或者等于预设阈值，根据所述第一信号点、所述第二信号点和所述第三信号点，确定所述待测对象对应的测量距离；
所述距离计算模块具体用于通过如下公式确定所述待测对象对应的测量距离：
式中，df表示计算得到的测量距离，a为常数参数，z1表示所述第一信号点对应的匹配幅度值，z2表示所述第二信号点对应的匹配幅度值，z3表示所述第三信号点对应的匹配幅度值，n1表示所述第一信号点对应的时间点，n2表示所述第二信号点对应的时间点，n3表示所述第三信号点对应的时间点；
所述比较器阈值控制模块用于若所述信噪比数据小于所述预设阈值，对所述比较器阈值进行更新。
10.根据权利要求9所述的一种激光测距系统，其特征在于，所述处理单元包括第一处理单元和第二处理单元；所述第一处理单元采用可编程逻辑阵列逻辑芯片，所述第二处理单元采用单片机芯片；所述第一处理单元和所述第二处理单元通过串行外设接口通信连接；
所述第一处理单元包括所述平滑滤波器、所述波形匹配滤波器、所述峰值检测模块、所述信噪比计算模块、所述距离计算模块；所述第二处理单元包括所述比较器阈值控制模块。
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