一种距离探测系统的制作方法

1.本技术涉及测距技术领域，特别涉及一种dtof类型的距离信息获取系统中直方图参考点的获取。


背景技术：

2.激光雷达(light detection and ranging，lidar)是以发射激光束探测目标物体的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标物体发射激光探测信号，然后将接收到的从目标物体反射回来的信号与发射的探测信号进行对比，根据对比的结果进行信号处理后，获得目标物体的有关信息，如激光雷达与目标物体之间的距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。此外，激光雷达具有高测量精度、精细的时间和空间分辨率，能完成距离测量(测距)、目标探测、成像、跟踪和图像识别等功能，其中，测距是激光雷达的基本功能。
3.目前，激光雷达可以采用光的飞行时间原理测量激光雷达与目标物体之间的距离，例如，通过公式：r＝c
×
t/(2
×
n)计算得到激光雷达与目标物体的距离。其中，n为光传播的介质中的折射率，c为光速，约为299792.458km/s。该原理可以实现几米到几千米的探测。
4.采用脉冲波的tof测量方法中，发射信号不是连续波而是脉冲波，且需要发送的光信号是标准的方波信号，通过测量接收到的方波信号的相位延迟来计算发射器与目标物体的距离。但是，其测量方法对方波波形形状要求很高，而实际当中波形大都不完美，存在失真或者毛刺现象等。因此测距误差也较大，所以亟需一种方法能够解决方波信号不完美带来的测距误差问题，提高测距精度。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种距离探测系统，以解决因为光源模块发射出的探测脉冲为实际发射方波而导致的测距精度降低的问题，从而有效的提高测距精度。
6.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
7.本技术实施例提供了一种距离探测系统，其特征在于，所述距离探测系统包括发射光源的光源模块、用于在光路内反射光的内反射模块、用于接收内反射光的辅助传感器以及用于接收被测物体反射光的接收模块。
8.可选地，所述内反射模块为diffuser、doe、准直透镜、参考面的至少一个。
9.可选地，所述辅助传感器接收到的反射光为实际发射方波波形。
10.可选地，所述辅助传感器将收到的所述内反射光信号反馈给所述接收模块。
11.可选地，所述测距系统还包括处理模块，所述处理模块根据所述接收模块接收到的反射光得到所述被测物体的距离。
12.可选地，所述辅助传感器内反射光信号反馈给所述处理模块，所述处理模块根据
所述内反射光信号对所述距离进行校准。
13.可选地，所述辅助传感去设置在成像区域内。
14.本技术的有益效果是：
15.本技术实施例提供的一种距离探测系统，其特征在于，所述距离探测系统包括发射光源的光源模块、用于在光路内反射光的内反射模块、用于接收内反射光的辅助传感器以及用于接收被测物体反射光的接收模块。以解决因为光源模块发射出的探测脉冲为实际发射方波而导致的测距精度降低的问题，从而有效的提高测距精度。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
17.图1为本技术实施例提供的一种测距原理示意图；
18.图2为本技术实施例提供的一种理想方波与实际发射方波的示意图；
19.图3为本技术实施例提供的一种获取实际发射方波的示意图；
20.图4为本技术实施例提供的另一种获取实际发射方波的示意图；
21.图5为本技术实施例提供的另一种获取实际发射方波的示意图；
22.图6为本技术实施例提供的一种测距系统示意图；
23.图7为本技术实施例提供的另一种测距系统示意图。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.图1为本技术实施例提供的一种测距原理示意图，如图1所示的探测系统基本包括：光源模块110、处理模块120、以及光接收模块130，光源模块110包括但不仅限于半导体激光器、固体激光器、也可包括其他类型的激光器，当采用半导体激光器作为光源时，可以采用垂直腔面发射激光器vcsel(vertical-cavity surface-emitting laser)或者边发射半导体激光器eel(edge-emitting laser)，此处仅为示例性说明并不作具体限定，光源模块110发射出正弦波或者方波或者三角波，或者脉冲波等等，在测距应用中多为具有一定波长的激光，例如950nm等等的红外激光(最优地为近红外激光)，发射光被投射向视场内，视
场内存在的被探测物140可以反射投射的激光进而形成返回光，返回光进入探测系统中被光接收模块130捕获，所述光接收模块130可以包含光电转化部，其中itof测距中其可以最常用的四相位延时接收获得0
°
、90
°
、180
°
和270
°
的延时接收信号，利用四相位的距离计算方案此处以正弦波的方法为示例进行说明，在四个等距点(例如90
°
或1/4λ的间隔)测量接收信号的幅度：
[0028][0029]
a1和a3的差值与a2和a4的差值的比等于相位角的正切值。arctan实际上是双变量反正切函数，可映射至适当的象限，当a2＝a4并且a1》a3或a3》a1时，分别定义为0
°
或180
°
。其中a1，a2，a3，a4分别为0
°
、90
°
、180
°
和270
°
的延时接收到的电荷数。
[0030]
到目标物的距离由以下公式确定：
[0031][0032]
至此，还需要确定发射激光的频率即可来进行距离测算，其中c是光速，是相位角(以弧度来度量)，f是调制频率。通过上述的方案可以实现对于视场内被探测物的距离探测的效果，这一方案被称为四相位延时方案获得探测结果，当然接收模块光电转化生成不同的信息，在某些情况下也使用0
°
和180
°
两相位方案实现被探测物的信息获取，也有文献公开了0
°
、120
°
和240
°
三相位获得目标信息，甚至有文献也公开了五相位差延时方案，本发明并不具体限定。
[0033]
图2为本技术实施例提供的一种理想方波与实际发射方波的示意图；图2包括理想方波示意图201以及实际发射方波示意图202。在测距过程中希望光源模块发射出的探测脉冲为201所示的理想方波，但实际光源模块发射出的探测脉冲为202所示的实际发射方波。由于光源模块发射出的探测脉冲为实际发射波形，在使用图1所示的实施例的方法获得被探测物距离的时候就会导致非线性失真，降低测距精度。如果能获得实际发射的出射波形，将该波形反馈给信号处理装置，信号处理装置就可以根据实际发射的出射波形对接收到的返回信号校准，以提高测距精度。上述的信号处理装是可以是独立的装置也可以是集成在传感器芯片中，本发明并不具体限定。
[0034]
图3为本技术实施例提供的一种获取实际发射方波的示意图；如图3所示，光源模块330发射探测脉冲，其中大部分光经过diffuser(匀光片)310发射向待测物体，但是有一小部分光源经过diffuser 310的反射在发射光路内部反射。辅助sensor 340用来接收diffuser反射回来的光320。辅助sensor340接收到的反射光也就是实际发射的方波波形，辅助sensor 340将该实际发射方波波形返回给上述的信号处理装置，对测距信号进行校准。图3所示实施例中辅助sensor340需要布置在成像区域内才能够接收diffuser反射回来的光320。
[0035]
图4为本技术实施例提供的另一种获取实际发射方波的示意图；图4和图3的差别在于，发射光路的不同，接收端都是相同的。图4中的光源模块发射的光源需要经过准直透镜420和doe 410之后再发向待测物体，其他部分和图3所示相同，这里就不在赘述。准直透
镜420是用来对发散的激光光源进行准直处理，达到平行、均匀光斑的作用；doe410(衍射光栅)是用来将平行发射的一束或多束光源，通过衍射光栅之后，均匀打出呈倍数的激光束，用以增加测量的精度与信息量，完成全面场景的录入。doe主要应用于结构光算法，根据算法的要求，将光源模块准直后的光通过衍射的方法按照需求复制。如图4所示，光源模块发射光源，其中大部分光经准直透镜和doe发射向待测物体，但是有一小部分光源经过doe的反射在发射光路内部反射。辅助sensor的用来接收doe反射回来的光。辅助sensor 440接收到的反射光450也就是实际发射的方波波形，辅助sensor 440将该实际发射方波波形返回给上述的信号处理装置，对测距信号进行校准。图4所示实施例中辅助sensor 440需要布置在成像区域内才能够接收doe反射回来的光450。
[0036]
图5为本技术实施例提供的另一种获取实际发射方波的示意图；图5中光源模块530发射光源，其中大部分光经准直透镜520和doe510发射向待测物体，但是有一小部分光源经过准直透镜520的反射在发射光路内部反射。辅助sensor的用来接收准直透镜520反射回来的光。辅助sensor 540接收到的反射光550也就是实际发射的方波波形，辅助sensor 540将该实际发射方波波形返回给上述的信号处理装置，对测距信号进行校准。图5所示实施例中辅助sensor 540需要布置在成像区域内才能够接收准直透镜反射回来的光550。
[0037]
在另外的实施例中测距系统中还包含了参考面。参考面可以是经过标定的任何参考物通常是玻璃盖板。发射光的从光源模块发射出并从参考面反射并在辅助传感器上接收参考面的反射光。发射光的另外一部分从光源发射出来到待测物体上并在接收模块上接收待测物体反射回来的光。辅助传感器接收到的反射也就是实际发射的方波波形，辅助传感器将实际发射方波波形返回给上述的信号处理装置，对测距信号进行校准。
[0038]
图6为本技术实施例提供的一种测距系统示意图，其包括光源模块601，被探测物体602，接收模块603以及辅助sensor 604，其中接收模块中包括处理模块6031。光源模块发射探测脉冲到被探测物体，被探测物体反射光源模块发射出的探测光，接收模块接收被探测物体的反射光。辅助sensor根据上述实施例得到实际发射方波波形，并将该实际发射方波波形反馈给接收模块，接收模块中的处理模块根据所述反射光信号得到被探测物体的距离，处理模块根据辅助sensor反馈的实际发射方波波形对得到的被探测物体的距离进行校准，以此来提高测距精度。
[0039]
图7为本技术实施例提供的另一种测距系统示意图，其包括光源模块701，被探测物体702，接收模块703，辅助sensor 604以及处理模块705。光源模块发射探测脉冲到被探测物体，被探测物体反射光源模块发射出的探测光，接收模块接收被探测物体的反射光，并将所述反射光传送给处理模块。辅助sensor根据上述实施例得到实际发射方波波形，并将该实际发射方波波形反馈给处理模块，处理模块根据所述反射光信号得到被探测物体的距离，并根据辅助sensor反馈的实际发射方波波形对得到的被探测物体的距离进行校准，以此来提高测距精度。
[0040]
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0041]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种距离探测系统，其特征在于，所述距离探测系统包括发射光源的光源模块、用于在光路内反射光的内反射模块、用于接收内反射光的辅助传感器以及用于接收被测物体反射光的接收模块。2.如权利要求1所示的距离探测系统，其特征在于，所述内反射模块为diffuser、doe、准直透镜、参考面的至少一个。3.如权利要求1所示的距离探测系统，其特征在于，所述辅助传感器接收到的反射光为实际发射方波波形。4.如权利要求1所示的距离探测系统，其特征在于，所述辅助传感器将收到的所述内反射光信号反馈给所述接收模块。5.如权利要求1所示的距离探测系统，其特征在于，所述测距系统还包括处理模块，所述处理模块根据所述接收模块接收到的反射光得到所述被测物体的距离。6.如权利要求5所示的距离探测系统，其特征在于，所述辅助传感器内反射光信号反馈给所述处理模块，所述处理模块根据所述内反射光信号对所述距离进行校准。7.如权利要求1所示的距离探测系统，其特征在于，所述辅助传感去设置在成像区域内。

技术总结
本发明公开了一种距离探测系统，其特征在于，所述距离探测系统包括发射光源的光源模块、用于在光路内反射光的内反射模块、用于接收内反射光的辅助传感器以及用于接收被测物体反射光的接收模块。以解决因为光源模块发射出的探测脉冲为实际发射方波而导致的测距精度降低的问题，从而有效的提高测距精度。从而有效的提高测距精度。从而有效的提高测距精度。


技术研发人员：雷述宇
受保护的技术使用者：宁波飞芯电子科技有限公司
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2023/9/22