[发明专利]激光雷达和激光雷达的测距方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达和激光雷达的测距方法，该激光雷达包括：脉冲法测距单元，用于发射具有第一频率的第一发射激光光束，并接收对应的第一回波激光光束；与其连接的第一距离解算单元，用于根据其收发激光光束的时间计算第一测量距离；相位法测距单元，用于发射具有第二频率的第二发射激光光束，并接收对应的第二回波激光光束；与其连接的第二距离解算单元，用于根据其收发激光光束的相位差以及第二频率确定相位法下的余尺长度；数据处理单元，分别与第一和第二距离解算单元连接；数据处理单元用于根据第一测量距离和余尺长度确定基于相位法下的整尺数量，并结合三者确定实际测量距离。可快速有效地实现高精度地测量较大距离。

技术领域

本发明实施例涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达和激光雷达的测距方法。

背景技术

激光雷达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。基于测距原理不同，激光雷达的测距方法可包括相位测距法(也可称为相位法) 和脉冲测距方法(也可称为脉冲法)，基于两种不同测距原理的激光雷达具有各自的优缺点，也有各自的应用领域。其中，相位法测距精度较高，可以达到1 毫米的级别，但是不同量程需要切换不同的“测量尺”，且抗强光干扰能力相对较弱。脉冲测距方法测距(例如单脉冲飞行时间(Time of flight，TOF))的实现方法相对简单，精度可以达到3厘米左右，抗强光干扰，误差大小受量程影响较小。

通常，相位测距法是测距仪(包括激光雷达)对激光的强度进行调制，通过测量相位延迟来确定被测距离。其原理如1所示。其中，测距光往返时间与光波相位变化的关系为：

ω-----调制光波的角频率；

N-----整数长的个数；

式中，----不足一个波长的相位尾数。

基于此，周期信号无法区分整数周期N，测尺必须保证N为零。所以测程主要由测尺决定，精度由决定。因此，至少需要高低不同的频率去测量同一距离，在实际应用过程中需要用到三个甚至多个频率测量，这样就使得测量时效性大大降低，每秒测量的点数较少。由此，单独利用相位法测距需要综合考虑测程、测量精度等因素，多于两个频率的多频率测量方式能够解决量程与测尺的矛盾问题，但是却降低了增加了测量所需要的时间，大大降低了实效性。

而基于单脉冲TOF(time of flight)原理实现测距的激光雷达，其实现方式相对简单，能够快速完成测距过程，但是精度往往限制在3cm左右。

综上，现有的激光雷达技术无法快速有效地实现在测量较大量程的同时，确保较高的测量精度。

发明内容

本发明实施例提供一种激光雷达和激光雷达的测距方法，以结合脉冲法测距的大量程和相位法测距的高精度的优势，从而有利于快速有效地实现在测量较大量程的同时，确保较高的测量精度。

第一方面，本发明实施例提出一种激光雷达，该激光雷达包括：

脉冲法测距单元，用于向目标扫描区域发射具有第一频率的第一发射激光光束，并接收由所述目标扫描区域内的物体反射回来的第一回波激光光束；

第一距离解算单元，与所述脉冲法测距单元连接，用于根据所述脉冲法测距单元收发激光光束的时间计算得到第一测量距离；

相位法测距单元，用于向目标扫描区域发射具有第二频率的第二发射激光光束，并接收由所述目标扫描区域内的物体反射回来的第二回波激光光束；

第二距离解算单元，与所述相位法测距单元连接，用于根据所述相位法测距单元收发激光光束的相位差以及所述第二频率确定相位法下的余尺长度；以及