CN106324609A - 激光测距传感器lds、机器人及距离测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种LDS、机器人及距离测量方法，属于智能家居领域。该LDS包括激光发射组件、感光单元阵列和控制单元，感光单元阵列中包括N个感光单元，N为大于等于1的整数，控制单元被配置为：获取感光单元在发射激光信号之前感应到的光信号的第一信号强度以及在发射激光信号之后感应到的光信号的第二信号强度；根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度；根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离；解决了在强光环境下，获取到的每个感光单元的信号强度都很大导致的测距不准确的问题；可以有效的减少强光对距离测量结果的干扰，达到了距离测量结果更准确的效果。

Description

激光测距传感器LDS、机器人及距离测量方法

技术领域

本公开涉及智能家居领域，特别涉及一种激光测距传感器LDS、机器人及距离测量方法。

背景技术

清洁机器人或其他自动清洁设备可以在无使用者操作的情况下，在某一区域自动行进并进行清洁操作。清洁机器人中通常安装有LDS(Laser Distance Sensor，激光测距传感器)，清洁机器人通过LDS测量与所在区域中的各种障碍物之间的距离，从而绘制所在区域的地图、躲避障碍物以及在区域中对自身所在位置进行定位等。

LDS通常包括LD(Laser Diode，半导体激光器)、CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器和DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)芯片，CMOS传感器中包括若干个感光单元。清洁机器人在使用LDS测量与物体之间的距离时，通过LD发射激光脉冲，激光脉冲照射到障碍物上后逆反射至CMOS传感器上，清洁机器人通过确定CMOS传感器中接收到逆反射光的感光单元的位置来确定与障碍物之间的距离。

当清洁机器人被阳光直射或处在光照较强的环境中时，强光可能会直接照射到LDS上，或者照射到障碍物上并逆反射到LDS的CMOS传感器上，导致LDS失效或者清洁机器人通过LDS测量得到的距离不准确，最终影响清洁机器人的正常工作；比如，清洁机器人在行进过程中，可能因为强光干扰，错误的检测到前方有障碍物而执行减速策略或者躲避动作，突然行进缓慢，工作异常；再比如，清洁机器人在识别充电桩自动回桩进行充电时，可能因为强光干扰而无法回桩或者对桩不准，无法进行充电。

发明内容

为了解决在强光干扰下，LDS失效以及距离测量不准确的问题，本公开提供一种LDS、机器人及距离测量方法。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种LDS，该LDS包括激光发射组件、感光单元阵列和控制单元，感光单元阵列中包括N个感光单元，N为大于等于1的整数，控制单元被配置为：

获取感光单元的第一信号强度和第二信号强度，第一信号强度是感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的信号强度，第二信号强度是感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之后感应到的光信号的信号强度；

根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度；

根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离。

可选的，控制单元还被配置为：

获取感光单元在检测周期中的第一时间段的结束时刻的第一信号强度；

获取感光单元在检测周期中的第二时间段的结束时刻的第二信号强度；

其中，检测周期中包括第一时间段和第二时间段，第二时间段是以第一时间段的结束时刻为起始时刻的时间段，且第二时间段是用于发射激光信号的时间段。

可选的，第一信号强度是感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度；

第二信号强度是感光单元到第二时间段的结束时刻为止感应到的光信号的累积信号强度。

可选的，控制单元还被配置为：

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第一信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，控制单元还被配置为：

根据第一时间段的第一时长和第一信号强度确定感光单元的信号强度的累积速率；

根据第二时间段的第二时长和累积速率确定感光单元的信号强度在第二时间段内的信号强度累积量；

确定第一信号强度和信号强度累积量的和为第四信号强度；

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第四信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，控制单元还被配置为：

在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位；

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，控制单元还被配置为：

在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位；

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第一信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，控制单元还被配置为：

在第一时间段的起始时刻对感光单元的信号强度进行复位。

可选的，控制单元，还被配置为按照如下公式计算LDS与障碍物之间的距离q：

$q=\frac{f*s}{x}$

其中，f是感光单元阵列的镜头组的等效焦距，s是基线，x是感光单元阵列中的目标感光单元与感光单元阵列的预定位置之间的距离，目标感光单元是根据N个第三信号强度确定的被激光信号照射的感光单元。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种机器人，机器人中包括如上述第一方面的LDS。

可选的，机器人是清洁机器人。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种距离测量方法，该方法用于如上述第一方面所示的LDS中，方法包括：

获取感光单元的第一信号强度和第二信号强度，第一信号强度是感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的信号强度，第二信号强度是感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之后感应到的光信号的信号强度；

根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度；

根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离。

可选的，获取感光单元的第一信号强度和第二信号强度，包括：

获取感光单元在检测周期中的第一时间段的结束时刻的第一信号强度；

获取感光单元在检测周期中的第二时间段的结束时刻的第二信号强度；

其中，检测周期中包括第一时间段和第二时间段，第二时间段是以第一时间段的结束时刻为起始时刻的时间段，且第二时间段是用于发射激光信号的时间段。

可选的，第一信号强度是感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度；

第二信号强度是感光单元到第二时间段的结束时刻为止感应到的光信号的累积信号强度。

可选的，根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度，包括：

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第一信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度，包括：

根据第一时间段的第一时长和第一信号强度确定感光单元的信号强度的累积速率；

根据第二时间段的第二时长和累积速率确定感光单元的信号强度在第二时间段内的信号强度累积量；

确定第一信号强度和信号强度累积量的和为第四信号强度；

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第四信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，该方法还包括：

在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位；

根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度，包括：

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，该方法还包括：

在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位；

根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度，包括：

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第一信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，该方法还包括：

在第一时间段的起始时刻对感光单元的信号强度进行复位。

可选的，根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离，包括：

按照如下公式计算LDS与障碍物之间的距离q：

$q=\frac{f*s}{x}$

其中，f是感光单元阵列的镜头组的等效焦距，s是基线，x是感光单元阵列中的目标感光单元与感光单元阵列的预定位置之间的距离，目标感光单元是根据N个第三信号强度确定的被激光信号照射的感光单元。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过获取感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的第一信号强度，以及，在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之后感应到的光信号的第二信号强度，根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度，根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离；解决了在强光干扰下，获取到的每个感光单元的信号强度都很大导致的测距不准确的问题；由于控制单元是根据在发射激光信号前后分别获取到的第一信号强度和第二信号强度综合确定与障碍物之间的距离的，可以有效的减少在强光环境下感应到的环境光信号的信号强度对距离测量结果的影响，达到了距离测量结果更准确的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种LDS的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种机器人的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种机器人的结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种LDS的工作时刻示意图；

图6A是根据一示例性实施例示出的一种信号强度的分布示意图；

图6B是根据一示例性实施例示出的一种信号强度的分布示意图；

图7是根据另一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图；

图8是根据一示例性实施例示出的一种信号强度的分布示意图；

图9是根据一示例性实施例示出的一种LDS的结构示意图；

图10是根据另一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图；

图11是根据一示例性实施例示出的一种信号强度的分布示意图；

图12是根据另一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图；

图13是根据另一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本公开各个示例性实施例所涉及的一种LDS10的结构示意图，LDS10包括激光发射组件110、感光单元阵列120和控制单元130。

可选的，激光发射组件110是半导体激光器，激光发射组件110用于发射激光信号。

可选的，感光单元阵列120中包括N个感光单元，N个感光单元按序排列，每个感光单元用于将感应到的光信号转换为电信号，N为大于等于1的整数。可选的，感光单元阵列中包括两列感光单元，每一列包含1024个感光单元。感光单元阵列120还具有数据处理能力，用于将每个感光单元转换得到的电信号进行模数转换。可选的，感光单元阵列是CMOS传感器，每一个感光单元是CMOS感光单元。

激光发射组件110和感光单元阵列120按照预定的角度位置设置在LDS10中，激光发射组件110发射的激光信号可以在障碍物的作用下逆反射至感光单元阵列120中。如图1中还示出了障碍物11，激光发射组件110发射的激光信号照射至障碍物11时，逆反射至感光单元阵列120中。

可选的，控制单元130分别与激光发射组件110和感光单元阵列120电性连接，控制单元130用于对激光发射组件110和感光单元阵列120进行控制，比如，控制激光发射组件110发射激光信号。感光单元阵列120用于将对每个感光单元上的电信号进行模数转换后得到数字信号发送给控制单元130，则控制单元130还用于对接收到的数字信号进行处理。可选的，控制单元130是数字信号处理芯片(DSP)。

在其他示例性的例子中，控制单元130还可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微处理器或其他电子元件实现。

在实际实现时，该LDS通常还包括外壳，外壳用于容纳激光发射组件110、感光单元阵列120和控制单元130等。

上述控制单元130被配置为：

获取感光单元的第一信号强度和第二信号强度，第一信号强度是感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的信号强度，第二信号强度是感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之后感应到的光信号的信号强度；

根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度；

根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离。

可选的，控制单元130还被配置为：

获取感光单元在检测周期中的第一时间段的结束时刻的第一信号强度；

获取感光单元在检测周期中的第二时间段的结束时刻的第二信号强度；

其中，检测周期中包括第一时间段和第二时间段，第二时间段是以第一时间段的结束时刻为起始时刻的时间段，且第二时间段是用于发射激光信号的时间段。

可选的，第一信号强度是感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度；

第二信号强度是感光单元到第二时间段的结束时刻为止感应到的光信号的累积信号强度。

可选的，控制单元130还被配置为：

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第一信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，控制单元130还被配置为：

根据第一时间段的第一时长和第一信号强度确定感光单元的信号强度的累积速率；

根据第二时间段的第二时长和累积速率确定感光单元的信号强度在第二时间段内的信号强度累积量；

确定第一信号强度和信号强度累积量的和为第四信号强度；

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第四信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，控制单元130还被配置为：

在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位；

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，控制单元130还被配置为：

在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位；

在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第一信号强度的差值为第三信号强度；

其中，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

可选的，控制单元130还被配置为：

在第一时间段的起始时刻对感光单元的信号强度进行复位。

可选的，控制单元130，还被配置为按照如下公式计算LDS与障碍物之间的距离q：

$q=\frac{f*s}{x}$

其中，f是感光单元阵列的镜头组的等效焦距，s是基线，x是感光单元阵列中的目标感光单元与感光单元阵列的预定位置之间的距离，目标感光单元是根据N个第三信号强度确定的被激光信号照射的感光单元。

图2和图3是本公开各个示例性实施例涉及的一种机器人的示意图，图2示例性的示出了该机器人20的俯视示意图，图3示例性的示出了该机器人20的仰视示意图。如图2和图3所示，该机器人20包括：机体210、LDS220、驱动模块230、控制模块(图中未示出)和存储组件(图中未示出)。

机体210形成机器人20的外壳，并且用于容纳其他部件。可选的，机体210呈圆形。

可选的，LDS220设置在机器人20的顶部，LDS220是如图1所示的LDS，LDS220用于测量机器人与障碍物之间的距离。

驱动模块230用于驱动机器人20的前进或后退。

可选地，驱动模块230包括一对安装在机体210底部的中间两侧的驱动轮231和驱动轮232，驱动轮231和驱动轮232用于驱动机器人20前进或后退。

可选的，驱动模块230还包括设置在机体210前部的导向轮233，导向轮233用于改变机器人在行进过程中的行驶方向。

控制模块设置在机体210内的电路板上，控制模块包括处理器，处理器用于根据LDS220测量得到的与障碍物之间的距离对机器人20进行控制。可选的，处理器是MCU(Microcontroller Unit，微控制器)或AP(电子运算器)。

存储组件设置在机体210内的电路板上，存储组件包括存储器，存储器可以存储机器人的位置信息和速度信息以及地图信息等。

需要说明的是，机器人还可以包括其他模块或组件，或者，仅包括上述部分模块或组件，本实施例对此不作限定，仅以上述机器人为例进行说明。

可选的，本实施例中的机器人是清洁机器人，则如图3所示，清洁机器人中通常还包括：主刷240。

主刷240安装在机体210底部。可选地，主刷240是以滚轮型相对于接触面转动的鼓形转刷，主刷240用于在清洁机器人的行进过程中进行清洁。

图4是根据一示例性实施例示出的距离测量方法的流程图。该距离测量方法用于如图1所示的LDS中，该方法包括如下步骤：

在步骤401中，获取感光单元的第一信号强度和第二信号强度。

其中，第一信号强度是感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的信号强度，第二信号强度是感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之后感应到的光信号的信号强度。

可选的，感光单元感应到的光信号包括环境光信号和逆反射的激光信号。

在步骤402中，根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度。

在步骤403中，根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离。

综上所述，本公开实施例提供的距离测量方法，通过获取感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的第一信号强度，以及，在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之后感应到的光信号的第二信号强度，根据第一信号强度和第二信号强度确定感光单元的第三信号强度，根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离；解决了在强光干扰下，获取到的每个感光单元的信号强度都很大导致的测距不准确的问题；由于控制单元是根据在发射激光信号前后分别获取到的第一信号强度和第二信号强度综合确定与障碍物之间的距离的，可以有效的减少在强光环境下感应到的环境光信号的信号强度对距离测量结果的影响，达到了距离测量结果更准确的效果。

可选的，如图1所示的LDS在处于工作状态时，LDS在每一个检测周期内检测一次与障碍物之间的距离。一个检测周期的时长通常为数百微秒，例如550μs(微秒)，一个检测周期内包括第一时间段、第二时间段和第三时间段，第二时间段是以第一时间段的结束时刻为起始时刻的时间段，第三时间段是以第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段；每个时间段的时长通常是固定的，本实施例对每个时间段的时长不作限定。

如图5所示，第一时间段的结束时刻即为第二时间段的起始时刻，第二时间段的结束时刻即为第三时间段的起始时刻。感光单元阵列在第一时间段内将感应环境光信号并累积感应到的光信号的信号强度；第二时间段是用于发射激光信号的时间段，控制单元通过激光发射组件在第二时间段内发射激光信号，激光信号经障碍物的作用逆反射至感光单元阵列，则感光单元阵列中被逆反射的激光信号直射到的感光单元在第二时间段内感应环境光信号以及激光信号并累积感应到的光信号的信号强度，其他感光单元在第二时间段内感应环境光信号并积累感应到的信号的信号强度。感光单元阵列在第二时间段的结束时刻通过电子快门的触发获取每个感光单元在该检测周期中累积的信号强度，并在第三时间段内将每个信号强度发送给控制单元，控制单元子第三时间段对接收到的信号强度进行处理并根据接收到的信号强度进行距离测量，第三时间段结束后，进入下一个检测周期。本实施例对激光发射组件在第二时间段内发射激光信号的时机不作限定。

控制单元在每一个检测周期接收到的N个信号强度的示意图可以如图6A所示，其中，信号强度较高的感光单元是被逆反射的激光信号照射到的感光单元，其他信号强度较低的感光单元是未被逆反射的激光信号照射到的感光单元。

控制单元计算信号强度的最大值与每一个待测试的信号强度之间的比值，当该比值小于等于预设阈值时，确定该待测试的信号强度对应的感光单元是被逆反射的激光信号照射到的感光单元，从而确定出逆反射的激光信号照射在感光单元阵列上的激光光斑的区域，其中，预设阈值是系统预设值。比如，在图6A中，信号强度的最大值为900，预设阈值为2，假设感光单元A1的信号强度为200，由于900/200＝4.5，大于预设阈值，则控制单元确定感光单元A1未被逆反射的激光信号照射到；感光单元B1的信号强度为600，由于900/600＝1.5，小于预设阈值，确定感光单元B1是被逆反射的激光信号照射到的感光单元，控制单元以此方法最终确定得到的激光光斑的区域是图6A中感光单元B1-感光单元B2之间的若干个感光单元所形成的区域。控制单元在确定得到激光光斑的区域后，由于激光光斑区域中包括的每一个感光单元设置的位置是固定的，控制单元可以将这些感光单元的中心位置作为感光单元阵列中被逆反射的激光信号照射的位置。比如，假设感光单元阵列中包含一行共1024个感光单元，感光单元B1-感光单元B2之间的若干个感光单元分别为感光单元阵列中的第800-第1000个感光单元，则控制单元最终确定得到的被逆反射的激光信号照射的位置为第900个感光单元所在的位置。

当LDS被阳光直射或处在光照较强的环境中时，强光可能会直接照射到LDS上，或者照射到障碍物上并逆反射到感光单元阵列中，则即使是感光单元阵列中没有被逆反射的激光信号照射到的感光单元，其感应环境光信号累积的信号强度也较高。比如，以LDS未处于强光环境中时，控制单元接收到的N个信号强度的示意图如图6A所示为例，假设当该LDS处于光照较强的环境中时，在强光的作用下，控制单元接收到的N个信号强度值各自会增加500，则当LDS处于强光环境下时，控制单元接收到的N个信号强度的示意图变为如图6B中的(b)所示，图6B中的(a)是图6A所示的信号强度的示意图。信号强度的最大值变为1400，感光单元A1的信号强度变为700，感光单元B1的信号强度变为1100，则此时由于计算得到的1400/700＝2，以及计算得到的1400/1100＝1.27小于2，控制单元确定感光单元A1及感光单元B1均是被逆反射的激光信号照射到的感光单元，则如图6B中的(b)所示，控制单元最终确定得到的激光光斑的区域是感光单元A1-感光单元A2之间的若干个感光单元形成的区域，相比于(a)中未处于强光环境的情况，控制单元对于激光光斑的边缘识别的不够准确，导致最终确定得到的被逆反射的激光信号照射的感光单元的位置存在误差。而控制单元是通过确定激光信号逆反射后照射到感光单元阵列上的位置来确定与障碍物之间的距离的，当确定的被逆反射的激光信号的感光单元的位置不准确时，最终确定得到的距离也不准确。

因此，本公开提供了如下实施例来解决上述情况中LDS在强光的干扰下测量的与障碍物之间的距离不准确的问题。

图7是根据一示例性实施例示出的距离测量方法的流程图。该距离测量方法用于如图1所示的LDS中，该方法包括如下步骤：

在步骤701中，在第一时间段的起始时刻对感光单元的信号强度进行复位。

由于感光单元在感应到的光信号后不断累积信号强度，每个检测周期的第一时间段的起始时刻时，感光单元中还存在着上一个检测周期中累积到的信号强度，因此在第一时间段的起始时刻对感光单元的信号强度先进行复位，使感光单元累积的信号强度清零。

在步骤702中，获取感光单元在检测周期中的第一时间段的结束时刻的第一信号强度。

其中，第一信号强度是感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度。

在步骤703中，通过激光发射组件发射激光信号。

其中，激光信号用于在障碍物的作用下逆反射至感光单元阵列。

在步骤704中，获取感光单元在检测周期中的第二时间段的结束时刻的第二信号强度。

可选的，第二信号强度是被激光信号照射的感光单元在第一时间段和第二时间段内感应到的环境光信号以及激光信号的累积信号强度；或者，第二信号强度是未被激光信号照射的感光单元在第一时间段和第二时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度。

在步骤705中，在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第一信号强度的差值为第三信号强度。

可选的，第三信号强度是被激光信号照射的感光单元在第二时间段内感应到的环境光信号以及激光信号的累积信号强度，或者，第三信号强度是未被激光信号照射的感光单元在第二时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度。

在步骤706中，根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离。

N个第三信号强度中包括接收到逆反射的激光信号的感光单元的第三信号强度，以及，未接收到逆反射的激光信号的感光单元的第三信号强度。

控制单元在第三时间段根据接收到的N个第三信号强度确定逆反射的激光信号照射在感光单元阵列上的位置：控制单元确定N个感光单元中被逆反射的激光信号照射的感光单元，取这些感光单元的中心位置作为感光单元作为被逆反射的激光信号照射的位置。

比如，当LDS处于强光环境中时，假设获取到的每一个感光单元的第一信号强度均为300，获取到的每一个感光单元的第二信号强度的示意图如上述图6B中的(b)所示，则确定得到的第三信号强度的示意图可以如图8中(c)所示，图8中的(a)和(b)分别是上述图6B中的(a)和(b)所示的信号强度的示意图。则在(c)中，第三信号强度的最大值为1100，预设阈值为2，则控制单元确定第三信号强度大于550的感光单元均是被逆反射的激光信号照射的感光单元，控制单元最终确定得到的激光光斑的区域是感光单元M至感光单元N之间的若干个感光单元形成的区域，则可以看出，当LDS处于强光环境下时，图8中的(c)确定得到的激光光斑形成的区域比(b)中确定得到的激光光斑形成的区域更准确。

控制单元在根据N个第三信号强度确定激光光斑的区域包括的若干个感光单元后，将若干个感光单元的中心位置的感光单元确定为目标感光单元，或者，将若干个感光单元中与感光单元阵列的预定位置之间的距离最远的感光单元确定为目标感光单元，其中，预定位置通常是感光单元阵列的边缘位置。

控制单元在确定目标感光单元后，可以通过下列方法确定得到与障碍物之间的距离。如图9所示，感光单元阵列的边缘与感光单元阵列的焦点中心的连线与激光发射组件发射的激光信号相平行，控制单元确定目标感光单元的位置Q，并确定目标感光单元与感光单元阵列的预定位置之间的距离x，即确定位置Q与感光单元阵列的边缘位置之间的距离x，根据如图9所示的结构示意图，可以按照如下公式计算焦点中心与障碍物11的距离，即LDS与障碍物之间的距离q为：

$q=\frac{f*s}{x}$

其中，f是感光单元阵列的焦距，s是基线，对于一个LDS，f和s的取值都是预先设置好的。

综上所述，本公开实施例提供的距离测量方法，通过获取感光单元在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的第一信号强度，以及，在控制单元通过激光发射组件发射激光信号之后感应到的光信号的第二信号强度，确定第二信号强度与第一信号强度的差值为第三信号强度，根据确定得到的N个第三信号强度确定与障碍物之间的距离，可以有效的减少感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的信号强度对距离测量结果的影响，达到了在强光干扰下，控制单元确定得到的感光单元阵列上的激光光斑的区域更准确，根据激光光斑的位置计算得到的距离测量结果也更准确的效果。

可选的，上述步骤705可被替代实现为如下几个步骤，如图10所示：

在步骤1001中，根据第一时间段的第一时长和第一信号强度确定感光单元的信号强度的累积速率。

其中，信号强度的累积速率＝第一信号强度/第一时长，由于第一信号强度是感光单元在第一时间段内感应的环境光信号的累积信号强度，因此确定得到的累积速率实际是感光单元累积环境光信号的信号强度的累积速率。比如，第一时长为260μs，第一信号强度为390，则累积速率为1.5/μs。

在步骤1002中，根据第二时间段的第二时长和累积速率确定感光单元的信号强度在第二时间段内的信号强度累积量。

其中，信号强度累积量＝第二时长*累积速率。比如，以累积速率为上述计算得到的1.5/μs，假设第二时长为140μs，则信号强度累积量为140μs*1.5/μs＝210。

在步骤1003中，确定第一信号强度和信号强度累积量的和为第四信号强度。

感光单元阵列在第二时间段内仍然会感应并累积环境光信号的信号强度，通常情况下，感光单元阵列感应到的环境光信号是均匀的，所以累积的环境光信号的信号强度也是均匀增加的，因此，确定得到的每一个感光单元的第四信号强度应当是该感光单元在第一时间段和第二时间段内总共累积的环境光信号的信号强度。在上述示例性例子中，第四信号强度为390+210＝600。

在步骤1004中，在检测周期的第三时间段确定第二信号强度和第四信号强度的差值为第三信号强度。

可选的，第三信号强度是感光单元在第二时间段内感应到的激光信号的累积信号强度，对于未接收到逆反射的激光信号的感光单元，确定得到的第三信号强度应当为0，或者是接近0的较小值。

综上所述，本公开实施例提供的距离测量方法，通过根据第一信号强度和第一时长分析累积速率，并根据累积速率推算在第二时间段的结束时刻感光单元的累积信号强度，将第二时间段的结束时刻获取到的第二信号强度与推算的累积信号强度的差值作为第三信号强度来确定与障碍物之间的距离，由于感光单元阵列在第一时间段和第二时间段内都会累积环境光信号的信号强度，本实施例提供的方法不仅可以减少感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的信号强度对距离测量结果的影响，还可以减少感光单元在第二时间段内感应到的环境光信号的信号强度对距离测量结果的影响，达到了在强光干扰下，控制单元确定得到的感光单元阵列上的激光光斑的区域更准确，根据激光光斑的位置计算得到的距离测量结果也更准确的效果。

在一个示例性的例子中，当LDS处于强光环境下时，假设获取到的每一个感光单元的第一信号强度均为390，则如上述示例性例子所示，确定得到的每一个感光单元的第四信号强度均为600，假设获取到的每一个感光单元的第二信号强度的示意图如上图6B(b)所示，则确定得到的第三信号强度的示意图可以如图11中(c)所示，图11中的(a)和(b)分别是上述图6B中的(a)和(b)所示的信号强度的示意图。则在(c)中，控制单元确定得到的第三信号强度的最大值为800，预设阈值为2，则第三信号强度大于400的感光单元均是被逆反射的激光信号照射的感光单元，控制单元最终确定的激光光斑的区域是感光单元I至感光单元J之间的若干个感光单元所形成的区域，则可以看出，当LDS处于强光环境下时，图11中的(c)确定得到的激光光斑的区域比(b)中确定得到的激光光斑的区域更准确，控制单元对于激光光斑的边缘区域识别更准确。

可选的，在基于图7所示的实施例的其他可选实施例中，上述步骤703之前还包括如下步骤，如图12所示：

在步骤1201中，在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位。

需要说明的是，在本实施例中，上述步骤701和步骤702是可选的。

则上述步骤705可被替代实现为如下步骤：

在步骤1202中，在检测周期的第三时间段确定第二信号强度为第三信号强度。

当在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位后，获取到的第二时间段的结束时刻的第二信号强度实际是在第二时间段内感应到的光信号的累积信号强度，则可选的，在本实施例中，第二信号强度是被激光信号照射的感光单元在第二时间段内感应到的环境光信号以及激光信号的累积信号强度，或者，第二信号强度是未被激光信号照射的感光单元在第二时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度。

比如，在上述图8所示的示例性例子中，获取得到的第二信号强度，即第三信号强度的示意图即为如图8中的(c)所示。

综上所述，本公开实施例提供的距离测量方法，通过在第一时间段的结束时刻对感光单元感应到的信号进行复位，将第二时间段的结束时刻获取到的第二信号强度作为第三信号强度来测量与障碍物之间的距离；可以有效的减少感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的信号强度对距离测量结果的影响，达到了在强光干扰下，控制单元确定得到的感光单元阵列上的激光光斑的区域更准确，根据激光光斑的位置计算得到的距离测量结果也更准确的效果。

可选的，在基于图7所示的实施例的其他可选实施例中，上述步骤703之前还包括如下步骤，如图13所示：

在步骤1301中，在第一时间段的结束时刻对感光单元的信号强度进行复位。

需要说明的是，在本实施例中，上述步骤701和步骤702是可选的。

本实施例中第二信号强度的含义可以结合上述图12所示的实施例，本实施例对此不再赘述。

通常情况下，第一时间段的第一时长与第二时间段的第二时长的大小比较接近，所以，感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的信号强度与在第二时间段内感应到的环境光信号的信号强度大小也比较接近，此时可以认为感光单元在第二时间段内感应到的环境光信号的信号强度近似于获取到的第一信号强度，则上述步骤705中确定得到的第三信号强度是感光单元在第二时间段内感应到的激光信号的累积信号强度，对于未接收到逆反射的激光信号的感光单元，确定得到的第三信号强度应当为0，或者是接近0的较小值。

综上所述，本公开实施例提供的距离测量方法，通过在第一时间段的结束时刻对感光单元感应到的信号进行复位，将第二信号强度与第一信号强度的差值作为第三信号强度来测量与障碍物之间的距离；不仅可以减少感光单元在第一时间段内感应到的环境光信号的信号强度对距离测量结果的影响，还可以减少感光单元在第二时间段内感应到的环境光信号的信号强度对距离测量结果的影响，达到了在强光干扰下，控制单元确定得到的感光单元阵列上的激光光斑的区域更准确，根据激光光斑的位置计算得到的距离测量结果也更准确的效果。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (20)

1.一种激光测距传感器LDS，其特征在于，所述LDS包括激光发射组件、感光单元阵列和控制单元，所述感光单元阵列中包括N个感光单元，N为大于等于1的整数，所述控制单元被配置为：

获取所述感光单元的第一信号强度和第二信号强度，所述第一信号强度是所述感光单元在所述控制单元通过所述激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的信号强度，所述第二信号强度是所述感光单元在所述控制单元通过所述激光发射组件发射所述激光信号之后感应到的光信号的信号强度；

根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述感光单元的第三信号强度；

根据确定得到的N个所述第三信号强度确定与所述障碍物之间的距离。

2.根据权利要求1所述的LDS，其特征在于，所述控制单元还被配置为：

获取所述感光单元在检测周期中的第一时间段的结束时刻的所述第一信号强度；

获取所述感光单元在所述检测周期中的第二时间段的结束时刻的所述第二信号强度；

其中，所述检测周期中包括所述第一时间段和所述第二时间段，所述第二时间段是以所述第一时间段的结束时刻为起始时刻的时间段，且所述第二时间段是用于发射所述激光信号的时间段。

3.根据权利要求2所述的LDS，其特征在于，

所述第一信号强度是所述感光单元在所述第一时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度；

所述第二信号强度是所述感光单元到所述第二时间段的结束时刻为止感应到的光信号的累积信号强度。

4.根据权利要求2或3所述的LDS，其特征在于，所述控制单元还被配置为：

在所述检测周期的第三时间段确定所述第二信号强度和所述第一信号强度的差值为所述第三信号强度；

其中，所述第三时间段是以所述第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

5.根据权利要求2或3所述的LDS，其特征在于，所述控制单元还被配置为：

根据所述第一时间段的第一时长和所述第一信号强度确定所述感光单元的信号强度的累积速率；

根据所述第二时间段的第二时长和所述累积速率确定所述感光单元的信号强度在所述第二时间段内的信号强度累积量；

确定所述第一信号强度和所述信号强度累积量的和为第四信号强度；

在所述检测周期的第三时间段确定所述第二信号强度和所述第四信号强度的差值为所述第三信号强度；

其中，所述第三时间段是以所述第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

6.根据权利要求2或3所述的LDS，其特征在于，所述控制单元还被配置为：

在所述第一时间段的结束时刻对所述感光单元的信号强度进行复位；

在所述检测周期的第三时间段确定所述第二信号强度为所述第三信号强度；

其中，所述第三时间段是以所述第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

7.根据权利要求2或3所述的LDS，其特征在于，所述控制单元还被配置为：

在所述第一时间段的结束时刻对所述感光单元的信号强度进行复位；

在所述检测周期的第三时间段确定所述第二信号强度和所述第一信号强度的差值为所述第三信号强度；

其中，所述第三时间段是以所述第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

8.根据权利要求2或3所述的LDS，其特征在于，所述控制单元还被配置为：

在所述第一时间段的起始时刻对所述感光单元的信号强度进行复位。

9.根据权利要求1所述的LDS，其特征在于，所述控制单元，还被配置为按照如下公式计算所述LDS与所述障碍物之间的距离q：

$q=\frac{f*s}{x}$

其中，f是所述感光单元阵列的镜头组的等效焦距，s是基线，x是所述感光单元阵列中的目标感光单元与所述感光单元阵列的预定位置之间的距离，所述目标感光单元是根据N个所述第三信号强度确定的被所述激光信号照射的感光单元。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人中包括如上述权利要求1至9任一所述的激光测距传感器LDS。

11.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，

所述机器人是清洁机器人。

12.一种距离测量方法，其特征在于，所述方法用于如上述权利要求1至9任一所述的激光测距传感器LDS中，所述方法包括：

获取所述感光单元的第一信号强度和第二信号强度，所述第一信号强度是所述感光单元在所述控制单元通过所述激光发射组件发射激光信号之前感应到的光信号的信号强度，所述第二信号强度是所述感光单元在所述控制单元通过所述激光发射组件发射所述激光信号之后感应到的光信号的信号强度；

根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述感光单元的第三信号强度；

根据确定得到的N个所述第三信号强度确定与所述障碍物之间的距离。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述获取所述感光单元的第一信号强度和第二信号强度，包括：

获取所述感光单元在检测周期中的第一时间段的结束时刻的所述第一信号强度；

获取所述感光单元在所述检测周期中的第二时间段的结束时刻的所述第二信号强度；

其中，所述检测周期中包括所述第一时间段和所述第二时间段，所述第二时间段是以所述第一时间段的结束时刻为起始时刻的时间段，且所述第二时间段是用于发射所述激光信号的时间段。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

所述第一信号强度是所述感光单元在所述第一时间段内感应到的环境光信号的累积信号强度；

所述第二信号强度是所述感光单元到所述第二时间段的结束时刻为止感应到的光信号的累积信号强度。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述感光单元的第三信号强度，包括：

在所述检测周期的第三时间段确定所述第二信号强度和所述第一信号强度的差值为所述第三信号强度；

其中，所述第三时间段是以所述第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述感光单元的第三信号强度，包括：

根据所述第一时间段的第一时长和所述第一信号强度确定所述感光单元的信号强度的累积速率；

根据所述第二时间段的第二时长和所述累积速率确定所述感光单元的信号强度在所述第二时间段内的信号强度累积量；

确定所述第一信号强度和所述信号强度累积量的和为第四信号强度；

在所述检测周期的第三时间段确定所述第二信号强度和所述第四信号强度的差值为所述第三信号强度；

其中，所述第三时间段是以所述第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

17.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一时间段的结束时刻对所述感光单元的信号强度进行复位；

所述根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述感光单元的第三信号强度，包括：

在所述检测周期的第三时间段确定所述第二信号强度为所述第三信号强度；

其中，所述第三时间段是以所述第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

18.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一时间段的结束时刻对所述感光单元的信号强度进行复位；

所述根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述感光单元的第三信号强度，包括：

在所述检测周期的第三时间段确定所述第二信号强度和所述第一信号强度的差值为所述第三信号强度；

其中，所述第三时间段是以所述第二时间段的结束时刻为起始时刻的时间段。

19.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一时间段的起始时刻对所述感光单元的信号强度进行复位。

20.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据确定得到的N个所述第三信号强度确定与所述障碍物之间的距离，包括：

按照如下公式计算所述LDS与所述障碍物之间的距离q：

$q=\frac{f*s}{x}$

其中，f是所述感光单元阵列的镜头组的等效焦距，s是基线，x是所述感光单元阵列中的目标感光单元与所述感光单元阵列的预定位置之间的距离，所述目标感光单元是根据N个所述第三信号强度确定的被所述激光信号照射的感光单元。