CN108717182A - 激光雷达抗干扰的方法及抗干扰激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例中公开了一种激光雷达抗干扰的方法及抗干扰激光雷达，抗干扰方法包括：发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；激光发射器根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；激光接收器接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体反射后的激光；处理器根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光脉冲。本发明实施例能有效的剔除干扰，提高激光雷达的安全性能和精确度。
Description
技术领域
本发明涉及检测领域，特别涉及一种激光雷达抗干扰的方法及抗干扰激光雷达。
背景技术
激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。
激光雷达测距因为其优异的特性，在自动驾驶领域的感知环节中起着不可或缺的作用。然而随着激光雷达的使用越来越广泛，对于任一激光雷达，在其有效测距范围内将不可避免的面临着其它激光雷达所发射的激光的干扰，这些干扰会造成激光雷达的测距错误，而错误的测距可能为自动驾驶算法提供错误的决策依据，最终会导致错误的驾驶行为。
现有技术中激光雷达的抗干扰的方法通常是对激光雷达接收的点云数据的处理来消除其他激光雷达的干扰，这种方法容易错失有效检测数据，且精确度不高。
发明内容
本发明实施例中提供了一种激光雷达抗干扰的方法及抗干扰激光雷达，能有效的剔除干扰，提高激光雷达的安全性能和精确度。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
一方面，提供了一种激光雷达抗干扰的方法，所述方法包括：
发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；
激光发射器根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；
激光接收器接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体反射后的激光；
处理器根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光脉冲。
可选的，所述发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息，包括：
根据发射码字表获得初级发射编码；
将所述初级编码与所述激光雷达的唯一序列号进行扰码处理，生成发射序列编码；
根据所述发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息。
可选的，所述初级发射编码包括以下至少一种：
每个发射周期内发射的激光脉冲数目，任一发射周期内的激光脉冲数目与上一个发射周期内的激光脉冲数目不同；
每个发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔，每个发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔不同；
每个发射周期内的激光脉冲的发射功率，每个发射周期内的激光脉冲的发射功率相同，任一发射周期内的激光脉冲的发射功率与上一个发射周期内的激光脉冲的发射功率不同。
可选的，所述发射控制单元根据发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息，包括：
根据发射序列编码生成每个发射周期中的激光脉冲数目、激光脉冲之间的间隔、激光脉冲的发射功率。
可选的，所述处理器根据发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光，包括：
获取被测物体与所述激光雷达的相对运动而造成的多个激光脉冲之间的时间间隔偏差量；
根据发射码字表和所述时间间隔偏差量，获取当前发射周期内的有效时间间隔，所述有效时间间隔为当前发射周期内的最大时间间隔和时间间隔偏差量之和；
检测到任一激光脉冲后，判断在所述有效时间间隔是否检测到下一个激光脉冲；
若检测到下一个激光脉冲，则确认当前激光脉冲为有效脉冲；
若未检测到下一个激光脉冲，则确认当前激光脉冲为干扰脉冲。
可选的，所述方法还包括：
所述处理器对得到的多个有效激光脉冲进行叠加平均处理。
可选的，所述方法还包括：
发射端光学单元准直所述激光发射器发发射的出射激光；
接收端光学单元聚焦所述经被测物体反射后的反射激光。
第二方面，提供了一种抗干扰激光雷达，所述激光雷达包括：
发射控制单元，用于根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；
激光发射器，用于根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；
激光接收器，用于接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体反射后的激光；
处理器，用于根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光。
可选的，所述发射控制单元还用于：
根据发射码字表获得初级发射编码；
将所述初级编码与所述激光雷达的唯一序列号进行扰码处理，生成发射序列编码；
根据所述发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息。
可选的，所述激光雷达还包括：
发射端光学单元，用于准直所述激光发射器发出的发射激光；
接收端光学单元，用于聚焦所述被测物体反射后的反射激光。
本发明的实施例中公开了一种激光雷达抗干扰的方法，该方法中，发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；激光发射器根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；激光接收器接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体反射后的激光；处理器根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光脉冲。本发明中，在发射端按照一定规律生成出射激光，相应的在接收端按照一定规律接收反射激光，可以有效剔除干扰激光，提高激光雷达的安全性能和精确度，同时，本发明实施例的方法能够尽可能的保留原始信息，减少有效数据的缺失，进一步的提高激光雷达的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1所示为本发明实施例的激光雷达抗干扰的方法的流程图；
图2所示为本发明实施例的一个发射周期内激光脉冲的示意图；
图3所示为本发明实施例的抗干扰激光雷达的结构示意图。
具体实施方式
本发明如下实施例提供了一种激光雷达抗干扰的方法及抗干扰激光雷达，能有效的剔除干扰，提高激光雷达的安全性能和精确度。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
图1所示为本发明实施例的激光雷达抗干扰的方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：
步骤110，发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；
步骤120，激光发射器根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；
步骤130，激光接收器接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体反射后的激光；
步骤140，处理器根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光脉冲。
本发明实施例中，步骤110中，所述发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息，包括：
根据发射码字表获得初级发射编码；
将所述初级编码与所述激光雷达的唯一序列号进行扰码处理，生成发射序列编码；
根据所述发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息。
本发明实施例中，不同激光雷达之间由于采用相同的发射序列编码，有可能出现误同步，因此本发明中对产生的初级编码通过与设备唯一序列号进行扰码处理的方法来提高码字的随机性，产生最终的发射序列编码。
本发明实施例中，所述初级发射编码包括以下至少一种：
每个发射周期内发射的激光脉冲数目，任一发射周期内的激光脉冲数目与上一个发射周期内的激光脉冲数目不同；
每个发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔，每个发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔不同；
每个发射周期内的激光脉冲的发射功率，每个发射周期内的激光脉冲的发射功率相同，任一发射周期内的激光脉冲的发射功率与上一个发射周期内的激光脉冲的发射功率不同。
在本发明实施例中，一个发射周期内的激光脉冲数目、间隔、功率至少有一种与上一个周期不同即可，例如，某个发射周期内激光脉冲数目与上一个发射周期内的激光脉冲数目不同，该发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔和发射功率可以和上一个发射周期相同。
本发明实施例中，所述发射控制单元根据发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息，包括：
根据发射序列编码生成每个发射周期中的激光脉冲数目、激光脉冲之间的间隔、激光脉冲的发射功率。
在本发明一个实施例中，假设一个发射周期内有N个相邻的激光脉冲，任一一个发射周期的激光脉冲数目与上一个发射周期内的激光脉冲的数目不相同。
从点频和成像过程中运动造成的影响的角度考虑，需要对每次发射的最大脉冲数目予以限制，假定每次发射的最大脉冲数目为N_max；同时为了保证最终的抗干扰效果，需要对每次发射的最小脉冲数目予以限制，假定每次发射的最小脉冲数目为N_min。
每个发射周期中，N个相邻激光脉冲间之间的时间间隔不相同，设假设相邻激光脉冲之间的时间间隔的最小单位为T，最大时间间隔为M*T。
根据上述一个发射周期中的最大激光脉冲数、最小激光脉冲数、激光脉冲之间最大时间间隔以及激光脉冲之间最小时间间隔，可以得到编码码字的可能组合共有种。
激光脉冲的发射功率是可控的，假设激光脉冲的发射功率共分L级，从设计可实现的角度考虑，设定每个发射周期内的多个脉冲采用相同的发射功率，任一发射周期内激光脉冲的发射功率与上一个发射周期内的激光脉冲的发射功率不同。
因此，考虑到激光脉冲的发射功率，可以得到编码码字的可能组合共有CL＝min(log2(Code_length*L)种。
对于CL种可能的发射脉冲的编码码字，本发明实施例中采用不限于包括PN序列或其它编码在内的编码形式来产生。
为了避免采用本发明所述方法最终实现的不同设备之间由于码字产生方法相同而可能出现的误同步，最终实现时，需要对产生的初级编码通过与设备唯一序列号进行扰码处理的方法来提高码字的随机性，产生最终的发射序列码字。
图2所示为本发明实施例的一个发射周期内激光脉冲的示意图，如图2所示，第i个发射周期内共包括Ni个激光脉冲，相邻两个激光脉冲之间的时间间隔为M1*T，每个激光脉冲的发射功率为Ai。
本发明实施例中，在发射端对发射激光进行了编码，发射激光出射后经被测物体反射，反射激光被激光雷达的接收端接收，在接收端需要解码。
本发明实施例中，步骤140中，所述处理器根据发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光，包括：
获取被测物体与所述激光雷达的相对运动而造成的多个激光脉冲之间的时间间隔偏差量；
根据发射码字表和所述时间间隔偏差量，获取当前发射周期内的有效时间间隔，所述有效时间间隔为当前发射周期内的最大时间间隔和时间间隔偏差量之和；
检测到任一激光脉冲后，判断在所述有效时间间隔是否检测到下一个激光脉冲；
若检测到下一个激光脉冲，则确认当前激光脉冲为有效脉冲；
若未检测到下一个激光脉冲，则确认当前激光脉冲为干扰脉冲。
理论上来说，发射端按照发射码字表发射出射激光，接收端按照发射码字表进行解码即可获得反射激光，但实际应用中，由于被测物体的移动，反射激光中的激光脉冲之间的时间间隔会发生变化，例如被测物体远离激光雷达，反射激光中的激光脉冲间隔会变大，被测物体靠近激光雷达，反射激光中的激光脉冲之间的时间间隔会变小，因此本发明实施例中，需要获取时间间隔偏差量。
有效时间间隔为当前周期内最大时间间隔和时间间隔偏差量之和，有效时间间隔考虑到了被测物体的移动造成的激光脉冲时间间隔的最大变化量，因此用来剔除干扰脉冲，可以避免因被测物体的移动造成的有效检测数据的遗失，提高激光雷达的精确度。
本发明实施例中，一个发射周期内激光脉冲之间的最大时间间隔为MT，若被测物体和激光雷达之间相对移动，且相对运动速度为V时由于运动造成的相邻脉冲回波信号的时间变化，即时间间隔偏差量大约为Δt＝MT*V/C，其中C为光速，那么有效时间间隔为MT+Δt＝MT+MT*V/C。
检测到第一个脉冲后，如果在有效时间间隔内没有检测到第二个脉冲，则认为当前检测到的第一个脉冲为干扰脉冲，此时需要将下一个检测到的激光脉冲作为待检验的激光脉冲，并重复上述步骤以确认该激光脉冲是否有效；人如果在有效时间间隔内之前检测到第二个脉冲，则认为已检测到第一个有效激光脉冲，那么就重复上述步骤检测下一个有效激光脉冲。
在本发明实施例中，由于被测物体的移动所造成的误差比较小，因此也可以忽略该误差，即不考虑时间间隔偏差量。
本发明实施例中，所述方法还包括：
所述处理器对得到的多个有效激光脉冲进行叠加平均处理。
叠加平均处理可以提高信噪比，提高激光雷达的精确度和安全性能。
本发明实施例中，所述方法还包括：
发射端光学单元准直所述激光发射器发发射的出射激光；
接收端光学单元聚焦所述经被测物体反射后的反射激光。
本发明实施例的激光雷达抗干扰的方法，在发射端按照一定规律生成出射激光，相应的在接收端按照一定规律接收反射激光，可以有效剔除干扰激光，提高激光雷达的安全性能和精确度，同时，本发明实施例的方法能够尽可能的保留原始信息，减少有效数据的缺失，进一步的提高激光雷达的精确度。
和上述激光雷达抗干扰的方法相对应，本发明实施例还提供了一种抗干扰激光雷达。图3所示为本发明实施例的抗干扰激光雷达的结构示意图，如图3所示，所述激光雷达包括：
发射控制单元310，用于根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；
激光发射器320，用于根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；
激光接收器330，用于接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体300反射后的激光；
处理器340，用于根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光。
本发明实施例中，所述发射控制单元310还用于：
根据发射码字表获得初级发射编码；
将所述初级编码与所述激光雷达的唯一序列号进行扰码处理，生成发射序列编码；
根据所述发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息。
本发明实施例中，所述初级发射编码包括：
每个发射周期内发射的激光脉冲数目，任一发射周期内的激光脉冲数目与上一个发射周期内的激光脉冲数目不同；
每个发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔，每个发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔不同；
每个发射周期内的激光脉冲的发射功率，每个发射周期内的激光脉冲的发射功率相同，任一发射周期内的激光脉冲的发射功率与上一个发射周期内的激光脉冲的发射功率不同。
本发明实施例中，所述发射控制单元310还用于：
根据发射序列编码生成每个发射周期中的激光脉冲数目、激光脉冲之间的间隔、激光脉冲的发射功率。
本发明实施例中，所述处理器340还用于：
获取被测物体与所述激光雷达的相对运动而造成的多个激光脉冲之间的时间间隔偏差量；
根据发射码字表和所述时间间隔偏差量，获取当前发射周期内的有效时间间隔，所述有效时间间隔为当前发射周期内的最大时间间隔和时间间隔偏差量之和；
检测到任一激光脉冲后，判断在所述有效时间间隔是否检测到下一个激光脉冲；
若检测到下一个激光脉冲，则确认当前激光脉冲为有效脉冲；
若未检测到下一个激光脉冲，则确认当前激光脉冲为干扰脉冲。
本发明实施例中，所述处理器340还用于：
所述处理器对得到的多个有效激光脉冲进行叠加平均处理。
如图3所示，所述激光雷达还包括：
发射端光学单元350，用于准直所述激光发射器发出的发射激光；
接收端光学单元360，用于聚焦所述被测物体反射后的反射激光。
本发明实施例的激光雷达，在发射端按照一定规律生成出射激光，相应的在接收端按照一定规律接收反射激光，可以有效剔除干扰激光，提高激光雷达的安全性能和精确度，同时，本发明实施例的方法能够尽可能的保留原始信息，减少有效数据的缺失，进一步的提高激光雷达的精确度。
本发明的实施例中公开了一种激光雷达抗干扰的方法及激光雷达，本发明实施例中，发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；激光发射器根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；激光接收器接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体反射后的激光；处理器根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光脉冲。本发明中，在发射端按照一定规律生成出射激光，相应的在接收端按照一定规律接收反射激光，可以有效剔除干扰激光，提高激光雷达的安全性能和精确度，同时，本发明实施例的方法能够尽可能的保留原始信息，减少有效数据的缺失，进一步的提高激光雷达的精确度。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光雷达抗干扰的方法，其特征在于，所述方法包括：
发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；
激光发射器根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；
激光接收器接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体反射后的激光；
处理器根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光脉冲。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射控制单元根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息，包括：
根据发射码字表获得初级发射编码；
将所述初级编码与所述激光雷达的唯一序列号进行扰码处理，生成发射序列编码；
根据所述发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初级发射编码包括以下至少一种：
每个发射周期内发射的激光脉冲数目，任一发射周期内的激光脉冲数目与上一个发射周期内的激光脉冲数目不同；
每个发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔，每个发射周期内相邻的激光脉冲之间的时间间隔不同；
每个发射周期内的激光脉冲的发射功率，每个发射周期内的激光脉冲的发射功率相同，任一发射周期内的激光脉冲的发射功率与上一个发射周期内的激光脉冲的发射功率不同。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发射控制单元根据发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息，包括：
根据发射序列编码生成每个发射周期中的激光脉冲数目、激光脉冲之间的间隔、激光脉冲的发射功率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理器根据发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光，包括：
获取被测物体与所述激光雷达的相对运动而造成的多个激光脉冲之间的时间间隔偏差量；
根据发射码字表和所述时间间隔偏差量，获取当前发射周期内的有效时间间隔，所述有效时间间隔为当前发射周期内的最大时间间隔和时间间隔偏差量之和；
检测到任一激光脉冲后，判断在所述有效时间间隔是否检测到下一个激光脉冲；
若检测到下一个激光脉冲，则确认当前激光脉冲为有效脉冲；
若未检测到下一个激光脉冲，则确认当前激光脉冲为干扰脉冲。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述处理器对得到的多个有效激光脉冲进行叠加平均处理。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
发射端光学单元准直所述激光发射器发发射的出射激光；
接收端光学单元聚焦所述经被测物体反射后的反射激光。
8.一种抗干扰激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：
发射控制单元，用于根据发射码字表，生成每个发射周期内的出射激光信息；
激光发射器，用于根据所述出射激光信息，周期性发射出射激光；
激光接收器，用于接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光经被测物体反射后的激光；
处理器，用于根据所述发射码字表，从所述反射激光中获取有效激光脉冲，抛弃干扰激光。
9.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述发射控制单元还用于：
根据发射码字表获得初级发射编码；
将所述初级编码与所述激光雷达的唯一序列号进行扰码处理，生成发射序列编码；
根据所述发射序列编码生成每个发射周期中的出射激光信息。
10.如权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：
发射端光学单元，用于准直所述激光发射器发出的发射激光；
接收端光学单元，用于聚焦所述被测物体反射后的反射激光。
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