本发明涉及激光雷达领域，具体而言，涉及一种激光雷达及其测距方法与控制系统。
背景技术：
1、随着智能化社会的逐步推进，单点式测距激光雷达开始参与到多种应用场景中并发挥重要的外界环境感知价值。比如，其可被安装到洗漱台内，根据感知结果进行水流的控制；其可被安装在垃圾桶上，根据人们与垃圾桶的距离调整筒盖的开启或关闭状态；其可被安装在停车场内，帮助统计车位使用情况。相比于在工程施工或测绘领域常用到的测距仪，单点式测距激光雷达具有结构小巧、测量频率高、体重轻等优势。
2、单点式测距激光雷达一般选用的光源有三种：发光二极管（led）、边发射半导体激光器（eel）、面发射半导体激光器（vcsel）。
3、发光二极管发射光谱较宽，正常激射时光辐射角较大，在测距激光雷达系统中能量利用效率较低；边发射半导体激光器采取边缘发射激光的结构，因此在后道工艺制作及封装检测过程中需投入大量资源，引起成本攀升，并且在温度变化时，激光波长漂移量较大；面发射半导体激光器采取面发射激光的结构，具有制备成本低、温漂系数小的优势。
4、目前面发射半导体激光器基于ingaas/gaas材料体系，可以产生波长为800~1000nm的激光且处于硅基探测器的波长响应范围之内，因此单点测距激光雷达一般采用波长为850nm、905nm、940nm的面发射半导体激光器作为光源。
5、但是目前面发射半导体激光器所发出的激光属于红外波段，无法被人眼直接观察到，在一些特殊的场景下，无法满足人眼观察需求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种激光雷达及其测距方法与控制系统，其以解决上述问题。
2、为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
3、第一方面，本发明实施例提供一种激光雷达测距方法，应用于激光雷达的控制系统，所述激光雷达还包括激光源和光学模组，所述激光源采用可见光面发射半导体激光器，所述控制系统与所述激光源连接，所述控制系统包括光电转换器件，所述光学模组用于对所述激光源发射的激光脉冲进行光路整形并向激光雷达外部释放，所述光学模组还用于收集外界目标物反射的回波脉冲，并将回波脉冲传递所述控制系统，所述激光雷达测距方法包括：
4、控制所述激光源在测距周期中的每一个子周期发射激光脉冲；
5、采集光信号，在所述光电转换器件每一次被激发时所生成的高电平信号，以获得每一个子周期所对应的输出信号谱；所述控制系统采集的光信号包括所述回波脉冲和噪声光，所述输出信号谱包括所述子周期内每一个高电平信号相对于所述子周期的起始时刻的触发时间；
6、根据所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱确定目标初始距离。
7、本发明提供的激光雷达采用可见光面发射半导体激光器作为激光源，对外界环境的测量，可以减小噪声影响，保障目标初始距离的准确性，并且还能兼顾可视化的功能，满足人眼观察需求。通过在休息期可以散去激光发射所带来的热量累积，大幅降低了输出功率随温度变化的抖动性。
8、可选的，所述根据所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱确定目标初始距离的步骤，包括：对所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱进行叠加，以得到叠加谱；根据所述叠加谱确定目标飞行时间；根据所述目标飞行时间确定所述目标初始距离。
9、通过以上步骤，可以保障测距的效率和准确性。
10、可选地，所述根据所述叠加谱确定目标飞行时间的步骤，包括：将所述叠加谱中最大峰值点对应的触发时间确定为所述目标飞行时间。
11、可选地，所述根据所述叠加谱确定目标飞行时间的步骤，包括：从所述叠加谱中筛选出目标峰值点，所述目标峰值点包括最大峰值点和次大峰值点；将所述目标峰值点对应的触发时间确定为所述目标飞行时间。
12、通过以上步骤，可以准确快速确定目标飞行时间，以保障测距的效率和准确性。
13、可选地，在所述根据所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱确定目标初始距离之后，所述激光雷达测距方法还包括：根据当前环境温度确定标定补偿系数；根据所述标定补偿系数对所述目标初始距离进行校正，以得到目标校正距离。
14、通过以上步骤，进一步提升测距结果的准确性。
15、可选的，在所述根据所述标定补偿系数对所述目标初始距离进行校正，以得到目标校正距离之后，所述激光雷达测距方法还包括：对m个所述测距周期的目标校正距离进行滤波处理，根据滤波结果确定目标最终距离。
16、通过以上步骤，进一步提升测距结果的准确性。
17、可选地，在所述子周期中所述激光源发射的激光脉冲的峰值半高宽的时间长度小于或等于2ns，所述子周期的长度大于或等于500ns。基于该设定可以使激光雷达的环境温度耐受能力提升。因此，可以在宽温度的变化范围下，同时支持测距与可视化功能。
18、可选地，所述光学模组对应的发射视场角小于或等于1°，所述光学模组对应的接收视场角与2°的偏差小于预设偏差值。
19、光学模组负责对激光源产生的激光脉冲进行光束整形，使其发射视场角小于1°，以便于能量集中，从而有利于在远处实现光斑的可视化。光学模组还负责收集外界光信号，并将其汇聚到spad测距芯片上，接收视场角为2°左右，通过合理设置接收视场角避免引入过多噪声及降低光学装调难度。
20、第二方面，本发明实施例提供一种激光雷达的控制系统，所述激光雷达还包括激光源和光学模组，所述激光源采用可见光面发射半导体激光器，所述控制系统与所述激光源连接，所述控制系统包括光电转换器件，所述光学模组用于对所述激光源发射的激光脉冲进行光路整形并向激光雷达外部释放，所述光学模组还用于收集外界目标物反射的回波脉冲，并将回波脉冲传递所述控制系统；
21、所述控制系统用于控制所述激光源在测距周期中的每一个子周期发射激光脉冲；
22、所述控制系统还用于采集光信号，在所述光电转换器件每一次被激发时所生成的高电平信号，以获得每一个子周期所对应的输出信号谱；所述控制系统采集的光信号包括所述回波脉冲和噪声光，所述输出信号谱包括所述子周期内每一个高电平信号相对于所述子周期的起始时刻的触发时间；
23、所述控制系统还用于根据所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱确定目标初始距离。
24、可选地，所述控制系统包括spad测距芯片和脉冲驱动模块，所述spad测距芯片与所述脉冲驱动模块相连接，所述脉冲驱动模块与所述激光源相连接；
25、所述spad测距芯片用于在所述子周期的起始时刻向所述脉冲驱动模块传递发射指令；
26、所述脉冲驱动模块用于在接收到所述发射指令时，向所述激光源发送电学脉冲；
27、所述激光源用于在接收到所述电学脉冲的情况下发射激光脉冲。
28、可选地，所述spad测距芯片用于对所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱进行叠加，以得到叠加谱；
29、所述spad测距芯片还用于根据所述叠加谱确定目标飞行时间；
30、所述spad测距芯片还用于根据所述目标飞行时间确定所述目标初始距离。
31、可选地，所述spad测距芯片还用于将所述叠加谱中最大峰值点对应的触发时间确定为所述目标飞行时间。
32、可选地，所述spad测距芯片还用于从所述叠加谱中筛选出目标峰值点，所述目标峰值点包括最大峰值点和次大峰值点；将所述目标峰值点对应的触发时间确定为所述目标飞行时间。
33、可选地，所述控制系统还包括距离修正模块，所述距离修正模块与所述spad测距芯片相连接；
34、所述spad测距芯片还用于将所述目标初始距离传输给所述距离修正模块；
35、所述距离修正模块用于根据当前环境温度确定标定补偿系数；根据所述标定补偿系数对所述目标初始距离进行校正，以得到目标校正距离。
36、可选地，所述距离修正模块还用于对m个所述测距周期的目标校正距离进行滤波处理，根据滤波结果确定目标最终距离。
37、第三方面，本发明实施例提供一种激光雷达，所述激光雷达包括激光源、光学模组以及上述的控制系统；
38、所述激光源采用可见光面发射半导体激光器，所述控制系统与所述激光源连接，所述控制系统包括光电转换器件，所述光学模组用于对所述激光源发射的激光脉冲进行光路整形并向激光雷达外部释放，所述光学模组还用于收集外界目标物反射的回波脉冲，并将回波脉冲传递所述控制系统。
39、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
1.一种激光雷达测距方法，其特征在于，应用于激光雷达的控制系统，所述激光雷达还包括激光源和光学模组，所述激光源采用可见光面发射半导体激光器，所述控制系统与所述激光源连接，所述控制系统包括光电转换器件，所述光学模组用于对所述激光源发射的激光脉冲进行光路整形并向激光雷达外部释放，所述光学模组还用于收集外界目标物反射的回波脉冲，并将回波脉冲传递所述控制系统，所述激光雷达测距方法包括：
2.如权利要求1所述的激光雷达测距方法，其特征在于，所述根据所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱确定目标初始距离的步骤，包括：
3.如权利要求2所述的激光雷达测距方法，其特征在于，所述根据所述叠加谱确定目标飞行时间的步骤，包括：
4.如权利要求2所述的激光雷达测距方法，其特征在于，所述根据所述叠加谱确定目标飞行时间的步骤，包括：
5.如权利要求1所述的激光雷达测距方法，其特征在于，在所述根据所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱确定目标初始距离之后，所述激光雷达测距方法还包括：
6.如权利要求5所述的激光雷达测距方法，其特征在于，在所述根据所述标定补偿系数对所述目标初始距离进行校正，以得到目标校正距离之后，所述激光雷达测距方法还包括：
7.如权利要求1所述的激光雷达测距方法，其特征在于，在所述子周期中所述激光源发射的激光脉冲的峰值半高宽时间长度小于或等于2ns，所述子周期的长度大于或等于500ns。
8.如权利要求1所述的激光雷达测距方法，其特征在于，所述光学模组对应的发射视场角小于或等于1°，所述光学模组对应的接收视场角与2°的偏差小于预设偏差值。
9.一种激光雷达的控制系统，其特征在于，所述激光雷达还包括激光源和光学模组，所述激光源采用可见光面发射半导体激光器，所述控制系统与所述激光源连接，所述控制系统包括光电转换器件，所述光学模组用于对所述激光源发射的激光脉冲进行光路整形并向激光雷达外部释放，所述光学模组还用于收集外界目标物反射的回波脉冲，并将回波脉冲传递所述控制系统；
10.如权利要求9所述的激光雷达的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括spad测距芯片和脉冲驱动模块，所述spad测距芯片与所述脉冲驱动模块相连接，所述脉冲驱动模块与所述激光源相连接；
11.如权利要求10所述的激光雷达的控制系统，其特征在于，所述spad测距芯片用于对所述测距周期中全部子周期所对应的输出信号谱进行叠加，以得到叠加谱；
12.如权利要求11所述的激光雷达的控制系统，其特征在于，所述spad测距芯片还用于将所述叠加谱中最大峰值点对应的触发时间确定为所述目标飞行时间。
13.如权利要求11所述的激光雷达的控制系统，其特征在于，所述spad测距芯片还用于从所述叠加谱中筛选出目标峰值点，所述目标峰值点包括最大峰值点和次大峰值点；将所述目标峰值点对应的触发时间确定为所述目标飞行时间。
14.如权利要求11所述的激光雷达的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括距离修正模块，所述距离修正模块与所述spad测距芯片相连接；
15.如权利要求14所述的激光雷达的控制系统，其特征在于，所述距离修正模块还用于对m个所述测距周期的目标校正距离进行滤波处理，根据滤波结果确定目标最终距离。
16.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括激光源、光学模组以及权利要求9-15中任一项所述的控制系统；
