一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)及激光雷達(dá)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)涉及光學(xué)測(cè)距技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)及激光雷達(dá)。一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)，包括：與光電傳感器相連接的噪聲幅值檢測(cè)單元，與噪聲幅值檢測(cè)單元相連接的滯環(huán)比較器，與發(fā)射器和光電傳感器相連接的發(fā)射與積分時(shí)間控制器，所述滯環(huán)比較器通過(guò)對(duì)噪聲幅值檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)值與設(shè)定閾值的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)輸出調(diào)整選項(xiàng)，所述發(fā)射器根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整發(fā)射數(shù)量，所述光電傳感器根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整積分時(shí)間。還提供了一種激光雷達(dá)，其具有所述的抑制背景光噪聲系統(tǒng)。通過(guò)所述光電傳感器、噪聲幅值檢測(cè)單元、滯環(huán)比較器和發(fā)射與積分時(shí)間控制器的設(shè)置，解決了僅靠光電傳感器自身無(wú)法調(diào)控的通道增益的問(wèn)題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)及激光雷達(dá)
本技術(shù)涉及光學(xué)測(cè)距
，尤其涉及一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)及激光雷達(dá)。
技術(shù)介紹
光學(xué)掃描測(cè)距裝置是一種使用光束，通過(guò)飛行時(shí)間（TimeofFlight，簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)OF）、三角測(cè)量法等方法進(jìn)行非接觸式掃描測(cè)距的設(shè)備。目前，通常的光學(xué)掃描測(cè)距裝置包括：光發(fā)射模塊、光學(xué)鏡頭、光接收模塊。光發(fā)射模塊發(fā)出光束，光學(xué)鏡頭位于光發(fā)射模塊的光路上，光束發(fā)射到被測(cè)物體表面，遇到障礙物后光束被反射到接收芯片上，光接收模塊通過(guò)測(cè)量發(fā)射到接收之間的時(shí)間、相位差、已知光速，即可求出被測(cè)物體到裝置的距離。目前廣泛應(yīng)用于機(jī)器人環(huán)境掃描、規(guī)劃路徑、避障導(dǎo)航、安防檢測(cè)等。面陣激光雷達(dá)作為固態(tài)激光雷達(dá)的一種，具有設(shè)定的發(fā)散角度和俯仰角，其相對(duì)于單點(diǎn)雷達(dá)測(cè)距更為準(zhǔn)確，在設(shè)定掃描范圍內(nèi)信息更為清楚全面。對(duì)于激光雷達(dá)，兩米處目標(biāo)和兩百米處目標(biāo)發(fā)射能量差一萬(wàn)倍。而光電轉(zhuǎn)換等傳感器，每個(gè)像素不可能做太大，積分電容是非常小的，需要保證200m處的反射信號(hào)能被檢測(cè)到，2m處的反射信號(hào)不飽和，這就要求激光雷達(dá)接收通道需要具有高靈敏度和大動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)。現(xiàn)有激光雷達(dá)其光電芯片通常采用二極管等制成，因材料本身性質(zhì)的限制，其接收通道增益是固定的，或者可調(diào)的幅度有限。因此，怎樣通過(guò)外部的干預(yù)調(diào)整光電傳感器的增益，并擴(kuò)大光電傳感器增益的幅度，成為亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的提出一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)，所述光電傳感器、噪聲幅值檢測(cè)單元、滯環(huán)比較器和發(fā)射與積分時(shí)間控制器的設(shè)置，通過(guò)判斷噪聲幅值的大小來(lái)調(diào)整發(fā)射器發(fā)射脈沖的數(shù)量以及光電傳感器接收積分的時(shí)間，通過(guò)變換接收積分的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)接收通道增益的控制。解決了僅靠光電傳感器自身無(wú)法調(diào)控的通道增益的問(wèn)題。還提供了一種激光雷達(dá)，其具有所述的抑制背景光噪聲系統(tǒng)。通過(guò)抑制背景光噪聲系統(tǒng)的設(shè)置，調(diào)整光電傳感器的增益以適用環(huán)境光噪聲的變化，提高測(cè)試的準(zhǔn)確度和適用范圍。為達(dá)此目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)，包括：與光電傳感器相連接的噪聲幅值檢測(cè)單元，與噪聲幅值檢測(cè)單元相連接的滯環(huán)比較器，與發(fā)射器和光電傳感器相連接的發(fā)射與積分時(shí)間控制器，所述滯環(huán)比較器通過(guò)對(duì)噪聲幅值檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)值與設(shè)定閾值的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)輸出調(diào)整選項(xiàng)，所述發(fā)射器根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整發(fā)射數(shù)量，所述光電傳感器根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整積分時(shí)間。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述滯環(huán)比較器根據(jù)檢測(cè)數(shù)值X與設(shè)定閾值Y0的比較結(jié)果至少包括三個(gè)區(qū)間，當(dāng)X-Y0＜-a時(shí)，（-∞，-a）為正向調(diào)整選項(xiàng)，發(fā)射器的發(fā)射數(shù)量和光電傳感器的積分時(shí)間同比增大；當(dāng)-a≤X-Y0≤a時(shí)，（-a，a）為保持不變選項(xiàng)；當(dāng)X-Y0＞a時(shí)，（a，+∞）為反向調(diào)整選項(xiàng)，發(fā)射器的發(fā)射數(shù)量和光電傳感器的積分時(shí)間同比減小，其中X、Y0和a為正常數(shù)。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述正向調(diào)整選項(xiàng)包括至少N個(gè)正向子選項(xiàng)：從正向第1擋選項(xiàng)到正向第N擋選項(xiàng)，發(fā)射數(shù)量和積分時(shí)間的增速呈遞增排列；和/或，所述反向調(diào)整選項(xiàng)包括至少M(fèi)個(gè)反向子選項(xiàng)：從反向第1擋選項(xiàng)到反向第M擋選項(xiàng)，發(fā)射數(shù)量和積分時(shí)間的減速呈遞增排列，所述N和M均為大于等于1的正整數(shù)。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述滯環(huán)比較器的調(diào)整選項(xiàng)以數(shù)字的形式輸出，所述正向調(diào)整選項(xiàng)為[+1，+N]，所述保持不變選項(xiàng)為0，所述反向調(diào)整選項(xiàng)為[-1，-M]。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述正向調(diào)整選項(xiàng)為+1，+2，所述保持不變選項(xiàng)為0，所述反向普減選項(xiàng)為-1，-2。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述噪聲幅值檢測(cè)單元在設(shè)定測(cè)量周期T內(nèi)檢測(cè)出光電傳感器輸出的電信號(hào)的幅值，所述滯環(huán)比較器將所述幅值與設(shè)定好的參考值進(jìn)行對(duì)比，以對(duì)應(yīng)輸出調(diào)整選項(xiàng)。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述幅值為設(shè)定測(cè)量周期T內(nèi)噪聲幅值檢測(cè)單元實(shí)時(shí)檢測(cè)出光電傳感器的電信號(hào)周期幅值的均值。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述幅值為設(shè)定測(cè)量周期T內(nèi)噪聲幅值檢測(cè)單元實(shí)時(shí)檢測(cè)出光電傳感器的電信號(hào)周期幅值經(jīng)濾波處理后的處理值。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，還包括連接在光電傳感器和噪聲幅值檢測(cè)電路之間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將光電傳感器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。一種激光雷達(dá)，其特征在于，具有所述的抑制背景光噪聲系統(tǒng)。有益效果：通過(guò)所述光電傳感器、噪聲幅值檢測(cè)單元、滯環(huán)比較器和發(fā)射與積分時(shí)間控制器的設(shè)置，解決了僅靠光電傳感器自身無(wú)法調(diào)控的通道增益的問(wèn)題，在接收處理中，添加噪聲幅值檢測(cè)單元，通過(guò)判斷噪聲幅值的大小來(lái)調(diào)整發(fā)射器發(fā)射脈沖的數(shù)量以及光電傳感器接收積分的時(shí)間，通過(guò)變換接收積分的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)接收通道增益的控制。當(dāng)日照很強(qiáng)或者目標(biāo)反射率很高時(shí)，減少減分時(shí)間降低接收增益來(lái)保證光電轉(zhuǎn)換等傳感器不飽和；當(dāng)日照很弱或者目標(biāo)反射率很低時(shí)，增加積分時(shí)間來(lái)提高通道增益，保證接收靈敏度。附圖說(shuō)明圖1是本技術(shù)實(shí)施例1提供的抑制背景光噪聲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本技術(shù)實(shí)施例4提供的抑制背景光噪聲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、噪聲幅值檢測(cè)單元；2、滯環(huán)比較器；3、發(fā)射與積分時(shí)間控制器；4、發(fā)射器；5、光電傳感器；6、障礙物；7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本技術(shù)的技術(shù)方案。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本技術(shù)。為了使本
的人員更好地理解本申請(qǐng)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類(lèi)似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本申請(qǐng)的實(shí)施例。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過(guò)程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒(méi)有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過(guò)程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。實(shí)施例1本技術(shù)提供了一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)，如圖1所示，包括：與光電傳感器5相連接的噪聲幅值檢測(cè)單元1，與噪聲幅值檢測(cè)單元1相連接的滯環(huán)比較器2，與發(fā)射器4和光電傳感器5相連接的發(fā)射與積分時(shí)間控制器3，所述滯環(huán)比較器2通過(guò)對(duì)噪聲幅值檢測(cè)單元1的檢測(cè)數(shù)值與設(shè)定閾值的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)輸出調(diào)整選項(xiàng)，所述發(fā)射器4根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整發(fā)射數(shù)量，所述光電傳感器5根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整積分時(shí)間。通過(guò)所述光電傳感器5、噪聲幅值檢測(cè)單元1、滯環(huán)比較器2和發(fā)射與積分時(shí)間控制器3的設(shè)置，解決了僅靠光電傳感器5自身無(wú)法調(diào)控的通道增益的問(wèn)題，在接收處理中，添加噪聲幅值檢測(cè)單元1，通過(guò)判斷噪聲幅值的大小來(lái)調(diào)整發(fā)射器4發(fā)射脈沖的數(shù)量以及光電傳感器5接收積分的時(shí)間，通過(guò)變換接收積分的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)接收通道增益的控制。當(dāng)日照很強(qiáng)或者目標(biāo)反射率很高時(shí)，減少減分時(shí)間降本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)，其特征在于，包括：與光電傳感器相連接的噪聲幅值檢測(cè)單元，與噪聲幅值檢測(cè)單元相連接的滯環(huán)比較器，與發(fā)射器和光電傳感器相連接的發(fā)射與積分時(shí)間控制器，所述滯環(huán)比較器通過(guò)對(duì)噪聲幅值檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)值與設(shè)定閾值的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)輸出調(diào)整選項(xiàng)，所述發(fā)射器根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整發(fā)射數(shù)量，所述光電傳感器根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整積分時(shí)間。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種抑制背景光噪聲系統(tǒng)，其特征在于，包括：與光電傳感器相連接的噪聲幅值檢測(cè)單元，與噪聲幅值檢測(cè)單元相連接的滯環(huán)比較器，與發(fā)射器和光電傳感器相連接的發(fā)射與積分時(shí)間控制器，所述滯環(huán)比較器通過(guò)對(duì)噪聲幅值檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)值與設(shè)定閾值的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)輸出調(diào)整選項(xiàng)，所述發(fā)射器根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整發(fā)射數(shù)量，所述光電傳感器根據(jù)接收到的調(diào)整選項(xiàng)的信息調(diào)整積分時(shí)間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制背景光噪聲系統(tǒng)，其特征在于，所述滯環(huán)比較器根據(jù)檢測(cè)數(shù)值X與設(shè)定閾值Y0的比較結(jié)果至少包括三個(gè)區(qū)間，當(dāng)X-Y0＜-a時(shí)，（-∞，-a）為正向調(diào)整選項(xiàng)，發(fā)射器的發(fā)射數(shù)量和光電傳感器的積分時(shí)間同比增大；當(dāng)-a≤X-Y0≤a時(shí)，（-a，a）為保持不變選項(xiàng)；當(dāng)X-Y0＞a時(shí)，（a，+∞）為反向調(diào)整選項(xiàng)，發(fā)射器的發(fā)射數(shù)量和光電傳感器的積分時(shí)間同比減小，其中X、Y0和a為正常數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑制背景光噪聲系統(tǒng)，其特征在于，所述正向調(diào)整選項(xiàng)包括至少N個(gè)正向子選項(xiàng)：從正向第1擋選項(xiàng)到正向第N擋選項(xiàng)，發(fā)射數(shù)量和積分時(shí)間的增速呈遞增排列；和/或，所述反向調(diào)整選項(xiàng)包括至少M(fèi)個(gè)反向子選項(xiàng)：從反向第1擋選項(xiàng)到反向第M擋選項(xiàng)，發(fā)射數(shù)量和積分時(shí)間的減速呈遞增排列，所述N和M均為大于等于1的正整數(shù)。4.根...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁炳寅，鄭凱，疏達(dá)，李遠(yuǎn)，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北醒北京光子科技有限公司，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：北京,11