CN118112584A - 一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法及系统，方法包括：在第一激光信号序列中查找与第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向被测目标发射激光信号的发射角度范围；光学相控阵基于发射角度范围向被测区域发射强度更大的第二激光信号序列，并记录第二激光信号序列发射的时间数据；接收第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据。能够尽可能的降低强度更强的激光信号打在比被测目标更远的干扰物上，从而返回更多的干扰信号的现象发生。
Description
技术领域
本发明属于激光测距技术领域，尤其涉及一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法及系统。
背景技术
由于激光具有单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化、集成化，激光测距技术被广泛利用，与光电测距相比，激光测距不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗，甚至可以使测量人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。
激光雷达的测距原理是根据光飞行的时间计算光所行走的路程，从而确定目标物的距离。基于飞行时间测量法(TOF)测距的激光雷达，通过测量发射和接收到的激光脉冲的时间间隔来获得探测目标的距离，这一测量方法的前提是所述激光雷达需要从光电探测器接收到脉冲信号。通常距离越远，目标越黑，返回的脉冲信号就越微弱。
但是现有的激光测距方法，针对大范围测距存在以下问题：
由于光信号的传输距离较长，其在传输过程中，容易受到环境的影响导致光信号衰减，而盲目的增加光信号强度，虽然会使得光信号传播距离增加，但是在距离增加的同时反而会有更多的干扰信号，该干扰信号大多由非待测目标反射得到，这样会增加后期确定待测目标的反射时间的复杂性。
发明内容
本发明提供一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法及系统，用于解决盲目的增加光信号强度，会增加后期确定待测目标的反射时间的复杂性的技术问题。
第一方面，本发明提供一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法，包括：根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，所述第一激光信号序列中包含基于发射角度升序排列的各个第一激光信号；接收所述第一激光信号序列中各个第一激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第一返回信号；在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围；所述光学相控阵基于所述发射角度范围向被测区域发射第二激光信号序列，并记录所述第二激光信号序列发射的时间数据，其中，所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度均在所述发射角度范围内，且第二激光信号的强度大于第一激光信号的强度；接收所述第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对所述第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据；按照到达时间的先后顺序对所述的多个光子到达的时间数据进行排序整理，得到第一目标时间序列，并基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列；筛选出在所述第一目标时间序列和所述第二目标时间序列中排序均未发生变化的至少一个光子到达的时间，并将所述至少一个光子到达的时间作为目标时间数据；根据所述目标时间数据和所述第二激光信号序列发射的时间数据计算距离信息，并输出距离信息。
第二方面，本发明提供一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距系统，包括：第一激光发射模块，配置为根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，所述第一激光信号序列中包含基于发射角度升序排列的各个第一激光信号；第一激光接收模块，配置为接收所述第一激光信号序列中各个第一激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第一返回信号；查找模块，配置为在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围；第二激光发射模块，配置为所述光学相控阵基于所述发射角度范围向被测区域发射第二激光信号序列，并记录所述第二激光信号序列发射的时间数据，其中，所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度均在所述发射角度范围内，且第二激光信号的强度大于第一激光信号的强度；第二激光接收模块，配置为接收所述第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对所述第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据；匹配模块，配置为按照到达时间的先后顺序对所述的多个光子到达的时间数据进行排序整理，得到第一目标时间序列，并基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列；筛选模块，配置为筛选出在所述第一目标时间序列和所述第二目标时间序列中排序均未发生变化的至少一个光子到达的时间，并将所述至少一个光子到达的时间作为目标时间数据；计算模块，根据所述目标时间数据和所述第二激光信号序列发射的时间数据计算距离信息，并输出距离信息。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法的步骤。
本申请的基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法及系统，在第一激光信号序列中查找与第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向被测目标发射激光信号的发射角度范围，实现了确定最小的发射角度范围，光学相控阵基于发射角度范围向被测区域发射强度更大的第二激光信号序列，并记录第二激光信号序列发射的时间数据；接收第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据，从而根据光学相控阵在最小的发射角度范围内发生强度更强的激光信号，能够尽可能的降低强度更强的激光信号打在比被测目标更远的干扰物上，从而返回更多的干扰信号的现象发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本发明一实施例提供的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距系统的结构框图；
图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
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明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
在一个应用场景中，用户需要对被测区域中的被测目标进行激光测距，设置有激光测距系统，其包括：光线发射模组、光线接收模组以及控制处理单元。
光线发射模组用于发出探测光束。在具体实施中，光线发射模组包括沿光的传播方向依次排列的激光光源、扩束准直单元以及光学相控阵。扩束准直单元用于将激光光源发出的激光光束扩束及准直，并将扩束及准直后的光束入射至第一光学相控阵。
光线接收模组，用于接收被被测目标反射回来的回波光束，光线接收模组包括沿光的传播方向依次排列的第二光学相控阵、接收折转光路组、光路准直单元以及探测器，第二光学相控阵与第一光学相控阵相同轴设置。
在此过程中，第一光学相控阵发射与水平方向呈不同夹角的激光信号，该激光信号碰到被测区域中被测目标后返回的返回信号，由于在大范围测距的场景中，由于传输距离长，容易受到环境的影响导致光信号衰减，此时，常规的手段是增加激光信号的强度，在增加激光信号的强度的过程中，可能会接收到比被测区域中被测目标更远的干扰物返回的其他返回信号，因此，后续还需要对更远的干扰物返回的其他返回信号进行筛除，这样会增加激光测距的复杂程度。从而，亟需本发明提供的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法。
以下将结合附图对本发明实施例提供的科技政策检索分析方法进行详细介绍。
如图1所示，为本发明一实施例提供的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法的流程图。所述方法包括步骤S101至步骤S108。
步骤S101，根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，所述第一激光信号序列中包含基于发射角度升序排列的各个第一激光信号。
在本步骤中，根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，其中，第一激光信号序列中的各个第一激光信号根据发射角度的升序进行排列。例如、排序结果为：0°的第一激光信号、0.1°的第一激光信号、0.2°的第一激光信号、0.3°的第一激光信号、0.4°的第一激光信号、0.5°的第一激光信号、…、10°的第一激光信号。
需要说明的是，第一激光信号的发射角度为第一激光信号与水平方向的夹角。
步骤S102，接收所述第一激光信号序列中各个第一激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第一返回信号。
步骤S103，在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围。
在本步骤中，在第一激光信号序列中查找与第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据发射角度的连续变化的对至少一个目标第一激光信号进行聚类，得到至少一个目标第一激光信号集合；计算至少一个目标第一激光信号集合与第一激光信号序列之间的反射率，并在至少一个目标第一激光信号集合中筛选出反射率最大的某一目标第一激光信号集合；判断某一目标第一激光信号集合的反射率是否大于预设阈值；若某一目标第一激光信号集合的反射率大于预设阈值，则根据某一目标第一激光信号集合中各个第一激光信号的发射角度，确定向被测目标发射激光信号的发射角度范围；若某一目标第一激光信号集合的反射率不大于预设阈值，则根据光学相控阵沿着根据某一目标第一激光信号集合中各个第一激光信号的发射角度的变化方向再次向被测区域发射激光信号，直至反射率大于预设阈值。
需要说明的是，根据发射角度的连续变化的对至少一个目标第一激光信号进行聚类，得到至少一个目标第一激光信号集合包括：计算相邻两个目标第一激光信号之间的发射角度的差值，并判断差值是否大于预设阈值；若差值大于预设阈值，则将该两个目标第一激光信号分别归为不同的目标第一激光信号集合中；若差值不大于预设阈值，则将该两个目标第一激光信号分别归为同一的目标第一激光信号集合中。
例如，与第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号具体有：0°的第一激光信号、0.1°的第一激光信号、0.2°的第一激光信号、0.3°的第一激光信号、0.4°的第一激光信号、0.5°的第一激光信号、5°的第一激光信号、5.1°的第一激光信号、5.2°的第一激光信号、5.3°的第一激光信号以及5.3°的第一激光信号。
此时，将0°-0.4°的第一激光信号聚类为一个目标第一激光信号集合，将5°-5.3°的第一激光信号聚类为另一个目标第一激光信号集合。并计算一个目标第一激光信号集合的反射率为：一个目标第一激光信号集合中所有第一激光信号的数量/第一激光信号序列中所有第一激光信号的数量；计算另一个目标第一激光信号集合的反射率为：另一个目标第一激光信号集合中所有第一激光信号的数量/第一激光信号序列中所有第一激光信号的数量，通过对比发现，另一个目标第一激光信号集合的反射率最高，因此将另一个目标第一激光信号集合对应反射物的作为待测目标，这样确定依据是因为在进行激光测距的过程中，被测区域的方向是被确定的，发射的激光信号角度更多的是沿着被测区域的方向产生的，可能在激光传感器与被测目标之间存在干扰物返回的干扰信号，也可以通过反射率大小尽可能的进行筛选掉干扰物，并舍弃干扰信号。
步骤S104，所述光学相控阵基于所述发射角度范围向被测区域发射第二激光信号序列，并记录所述第二激光信号序列发射的时间数据，其中，所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度均在所述发射角度范围内，且第二激光信号的强度大于第一激光信号的强度。
在本步骤中，通过本发明的上述步骤能够确定最小的发射角度范围，此时，根据光学相控阵在最小的发射角度范围内发生强度更强的激光信号，能够尽可能的降低强度更强的激光信号打在比被测目标更远的干扰物上，从而返回更多的干扰信号的现象发生。
步骤S105，接收所述第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对所述第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据。
在本步骤中，通过激光接收器对反射的第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据；当第二返回信号的光子撞击激光接收器时，激光接收器可以感知光子到达信号，从而记录光子到达时间。
步骤S106，按照到达时间的先后顺序对所述的多个光子到达的时间数据进行排序整理，得到第一目标时间序列，并基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列。
在本步骤中，根据第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度的变化梯度，对第一目标时间序列中的各个光子到达的时间进行再次排序，得到第二目标时间序列，其中，发射角度的变化梯度为第二光信号与水平方向的夹角的变化程度。
例如，0°的第一激光信号、0.1°的第一激光信号、0.2°的第一激光信号、0.3°的第一激光信号、0.4°的第一激光信号，根据余弦定理其返回的信号的到达的先后顺序应当是：0°的第一激光信号的返回信号最先达到，其次是0.1°的第一激光信号的返回信号达到，再是0.2°的第一激光信号的返回信号达到，接着是0.3°的第一激光信号的返回信号达到，最后是0.4°的第一激光信号的返回信号达到。当0.3°的第一激光信号在发射过程中，先遇到比待测目标更近的干扰物时，0.3°的第一激光信号可能会比0.2°的第一激光信号的返回信号先到，甚至比0°的第一激光信号的返回信号先到，此时说明0.3°的第一激光信号的返回信号并不是打在待测目标后返回的，从而将0.3°的第一激光信号的返回信号的时间数据舍弃，实现了更精准的激光测距。
步骤S107，筛选出在所述第一目标时间序列和所述第二目标时间序列中排序均未发生变化的至少一个光子到达的时间，并将所述至少一个光子到达的时间作为目标时间数据。
步骤S108，根据所述目标时间数据和所述第二激光信号序列发射的时间数据计算距离信息，并输出距离信息。
在本步骤中，目标时间数据即真实的光子到达时间数据，结合第二激光信号序列发射的时间数据，可以计算出光行走的时间，确定光所行走的路程，从而实现大范围精准激光测距的目的。
综上，本申请的方法，在第一激光信号序列中查找与第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向被测目标发射激光信号的发射角度范围，实现了确定最小的发射角度范围，光学相控阵基于发射角度范围向被测区域发射强度更大的第二激光信号序列，并记录第二激光信号序列发射的时间数据；接收第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据，从而根据光学相控阵在最小的发射角度范围内发生强度更强的激光信号，能够尽可能的降低强度更强的激光信号打在比被测目标更远的干扰物上，从而返回更多的干扰信号的现象发生。
请参阅图2，其示出了本申请的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距系统的结构框图。
如图2所示，大范围精确激光测距系统200，包括第一激光发射模块210、第一激光接收模块220、查找模块230、第二激光发射模块240、第二激光接收模块250、匹配模块260、筛选模块270以及计算模块280。
其中，第一激光发射模块210，配置为根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，所述第一激光信号序列中包含基于发射角度升序排列的各个第一激光信号；
第一激光接收模块220，配置为接收所述第一激光信号序列中各个第一激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第一返回信号；
查找模块230，配置为在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围；
第二激光发射模块240，配置为所述光学相控阵基于所述发射角度范围向被测区域发射第二激光信号序列，并记录所述第二激光信号序列发射的时间数据，其中，所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度均在所述发射角度范围内，且第二激光信号的强度大于第一激光信号的强度；
第二激光接收模块250，配置为接收所述第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对所述第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据；
匹配模块260，配置为按照到达时间的先后顺序对所述的多个光子到达的时间数据进行排序整理，得到第一目标时间序列，并基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列；
筛选模块270，配置为筛选出在所述第一目标时间序列和所述第二目标时间序列中排序均未发生变化的至少一个光子到达的时间，并将所述至少一个光子到达的时间作为目标时间数据；
计算模块280，根据所述目标时间数据和所述第二激光信号序列发射的时间数据计算距离信息，并输出距离信息。
应当理解，图2中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图2中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，所述第一激光信号序列中包含基于发射角度升序排列的各个第一激光信号；
接收所述第一激光信号序列中各个第一激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第一返回信号；
在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围；
所述光学相控阵基于所述发射角度范围向被测区域发射第二激光信号序列，并记录所述第二激光信号序列发射的时间数据，其中，所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度均在所述发射角度范围内，且第二激光信号的强度大于第一激光信号的强度；
接收所述第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对所述第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据；
按照到达时间的先后顺序对所述的多个光子到达的时间数据进行排序整理，得到第一目标时间序列，并基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列；
筛选出在所述第一目标时间序列和所述第二目标时间序列中排序均未发生变化的至少一个光子到达的时间，并将所述至少一个光子到达的时间作为目标时间数据；
根据所述目标时间数据和所述第二激光信号序列发射的时间数据计算距离信息，并输出距离信息。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据基于光学相控阵的大范围精确激光测距系统的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至基于光学相控阵的大范围精确激光测距系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与基于光学相控阵的大范围精确激光测距系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于基于光学相控阵的大范围精确激光测距系统中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，所述第一激光信号序列中包含基于发射角度升序排列的各个第一激光信号；
接收所述第一激光信号序列中各个第一激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第一返回信号；
在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围；
所述光学相控阵基于所述发射角度范围向被测区域发射第二激光信号序列，并记录所述第二激光信号序列发射的时间数据，其中，所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度均在所述发射角度范围内，且第二激光信号的强度大于第一激光信号的强度；
接收所述第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对所述第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据；
按照到达时间的先后顺序对所述的多个光子到达的时间数据进行排序整理，得到第一目标时间序列，并基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列；
筛选出在所述第一目标时间序列和所述第二目标时间序列中排序均未发生变化的至少一个光子到达的时间，并将所述至少一个光子到达的时间作为目标时间数据；
根据所述目标时间数据和所述第二激光信号序列发射的时间数据计算距离信息，并输出距离信息。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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 (8)
1.一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法，其特征在于，包括：
根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，所述第一激光信号序列中包含基于发射角度升序排列的各个第一激光信号；
接收所述第一激光信号序列中各个第一激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第一返回信号；
在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围；
所述光学相控阵基于所述发射角度范围向被测区域发射第二激光信号序列，并记录所述第二激光信号序列发射的时间数据，其中，所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度均在所述发射角度范围内，且第二激光信号的强度大于第一激光信号的强度；
接收所述第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对所述第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据；
按照到达时间的先后顺序对所述的多个光子到达的时间数据进行排序整理，得到第一目标时间序列，并基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列；
筛选出在所述第一目标时间序列和所述第二目标时间序列中排序均未发生变化的至少一个光子到达的时间，并将所述至少一个光子到达的时间作为目标时间数据；
根据所述目标时间数据和所述第二激光信号序列发射的时间数据计算距离信息，并输出距离信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法，其特征在于，所述在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围包括：
在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据发射角度的连续变化的对所述至少一个目标第一激光信号进行聚类，得到至少一个目标第一激光信号集合；
计算所述至少一个目标第一激光信号集合与所述第一激光信号序列之间的反射率，并在所述至少一个目标第一激光信号集合中筛选出反射率最大的某一目标第一激光信号集合；
判断所述某一目标第一激光信号集合的反射率是否大于预设阈值；
若所述某一目标第一激光信号集合的反射率大于预设阈值，则根据所述某一目标第一激光信号集合中各个第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围。
3.根据权利要求2所述的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法，其特征在于，所述根据发射角度的连续变化的对所述至少一个目标第一激光信号进行聚类，得到至少一个目标第一激光信号集合包括：
计算相邻两个目标第一激光信号之间的发射角度的差值，并判断所述差值是否大于预设阈值；
若所述差值大于预设阈值，则将该两个目标第一激光信号分别归为不同的目标第一激光信号集合中；
若所述差值不大于预设阈值，则将该两个目标第一激光信号分别归为同一的目标第一激光信号集合中。
4.根据权利要求2所述的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法，其特征在于，在判断所述某一目标第一激光信号集合的反射率是否大于预设阈值之后，所述方法还包括：
若所述某一目标第一激光信号集合的反射率不大于预设阈值，则根据光学相控阵沿着根据所述某一目标第一激光信号集合中各个第一激光信号的发射角度的变化方向再次向被测区域发射激光信号，直至反射率大于预设阈值。
5.根据权利要求1所述的一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法，其特征在于，所述基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列包括：
根据所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度的变化梯度，对所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间进行再次排序，得到第二目标时间序列，其中，所述发射角度的变化梯度为第二光信号与水平方向的夹角的变化程度。
6.一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距系统，其特征在于，包括：
第一激光发射模块，配置为根据光学相控阵向被测区域发射第一激光信号序列，所述第一激光信号序列中包含基于发射角度升序排列的各个第一激光信号；
第一激光接收模块，配置为接收所述第一激光信号序列中各个第一激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第一返回信号；
查找模块，配置为在所述第一激光信号序列中查找与所述第一返回信号相对应的至少一个目标第一激光信号，并根据所述至少一个目标第一激光信号的发射角度，确定向所述被测目标发射激光信号的发射角度范围；
第二激光发射模块，配置为所述光学相控阵基于所述发射角度范围向被测区域发射第二激光信号序列，并记录所述第二激光信号序列发射的时间数据，其中，所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度均在所述发射角度范围内，且第二激光信号的强度大于第一激光信号的强度；
第二激光接收模块，配置为接收所述第二激光信号序列中各个第二激光信号碰到所述被测区域中被测目标后返回的第二返回信号，并对所述第二返回信号进行光子检测，并记录多个光子到达的时间数据；
匹配模块，配置为按照到达时间的先后顺序对所述的多个光子到达的时间数据进行排序整理，得到第一目标时间序列，并基于预设的匹配规则将所述第一目标时间序列中的各个光子到达的时间与所述第二激光信号序列中的各个第二激光信号的发射角度进行匹配，得到第二目标时间序列；
筛选模块，配置为筛选出在所述第一目标时间序列和所述第二目标时间序列中排序均未发生变化的至少一个光子到达的时间，并将所述至少一个光子到达的时间作为目标时间数据；
计算模块，根据所述目标时间数据和所述第二激光信号序列发射的时间数据计算距离信息，并输出距离信息。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410221485.0A CN118112584A (zh) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410221485.0A CN118112584A (zh) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118112584A true CN118112584A (zh) | 2024-05-31 |
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ID=91215762
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202410221485.0A Pending CN118112584A (zh) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 一种基于光学相控阵的大范围精确激光测距方法及系统 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN118112584A (zh) |
-
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- 2024-02-28 CN CN202410221485.0A patent/CN118112584A/zh active Pending
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