CN109283541B - 车载激光雷达测距装置、方法以及汽车 - Google Patents

车载激光雷达测距装置、方法以及汽车 Download PDF

Info

Publication number
CN109283541B
CN109283541B CN201710601861.9A CN201710601861A CN109283541B CN 109283541 B CN109283541 B CN 109283541B CN 201710601861 A CN201710601861 A CN 201710601861A CN 109283541 B CN109283541 B CN 109283541B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
signals
echo
autocorrelation
accumulated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710601861.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109283541A (zh
Inventor
秦桂林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BYD Co Ltd
Original Assignee
BYD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BYD Co Ltd filed Critical BYD Co Ltd
Priority to CN201710601861.9A priority Critical patent/CN109283541B/zh
Publication of CN109283541A publication Critical patent/CN109283541A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109283541B publication Critical patent/CN109283541B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4802—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4808—Evaluating distance, position or velocity data

Abstract

本发明公开了一种车载激光雷达测距装置、方法及汽车。其中，测距装置包括：激光发射器，激光发射器用于向被测物体发射激光脉冲信号；激光接收器，激光接收器用于接收经过被测物体反射的多个回波信号；自相关处理模块，自相关处理模块用于对每个回波信号进行自相关处理以抑制回波信号中的噪声干扰；ADC采样模块，ADC采样模块用于采用过采样算法对自相关处理后的每个所述回波信号进行采样以获得多个过采样信号；控制模块，控制模块用于对多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算所述被测物体的距离。该测距装置能够提升回波信号的信噪比，进而提高了车载激光雷达的测距量程和测距精度。

Description

车载激光雷达测距装置、方法以及汽车
技术领域
本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种车载激光雷达测距装置、一种汽车和一种车载激光雷达测距方法。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，汽车电子应用也日趋广泛，汽车驾驶安全也渐渐的被人们所重视。目前，在汽车辅助驾驶安全方面，车载激光雷达起着至关重要的作用。
然而，车载激光雷达受体积和功率的限制，只能采用人眼安全的小功率半导体激光管，且接收系统采用体积很小的光学系统。因此在激光发射器能量和激光接收器都受到限制的情况下，当测量距离较远，有用的回波信号很小甚至完全淹没于噪声中时，只有降低系统噪声，将微弱的有用的回波信号从噪声中提取出来，才能提高系统探测的最大测程。
相关技术中，采用硬件(如滤波器)滤波去除回波信号中的噪声。但由于激光脉冲回波信号的特殊性，其中包含了丰富的高次谐波分量，同时雷达系统中噪声信号的带宽较宽且可能与有用的回波信号存在部分重叠，而滤波器主要用于在有用的回波信号与噪声信号不重叠时，进行信号选择滤波，因此上述技术对雷达系统噪声抑制能力有限。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车载激光雷达测距装置，该装置能够提高回波信号的信噪比，提升对微弱信号的识别能力，有利于增大雷达测距的量程和精度。
本发明的第二个目的在于提出一种汽车。
本发明的第三个目的在于提出一种车载激光雷达测距方法。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种车载激光雷达测距装置，包括：激光发射器，所述激光发射器用于向被测物体发射激光脉冲信号；激光接收器，所述激光接收器用于接收经过所述被测物体反射的多个回波信号；自相关处理模块，所述自相关处理模块用于对每个所述回波信号进行自相关处理以抑制所述回波信号中的噪声干扰；ADC采样模块，所述ADC采样模块用于采用过采样算法对每个自相关处理后的所述回波信号进行采样以获得多个过采样信号；控制模块，所述控制模块用于对所述多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算所述被测物体的距离。
根据本发明实施例的车载激光雷达测距装置，通过自相关处理模块对回波信号进行自相关处理以抑制回波信号中的噪声干扰，并通过ADC采样模块对自相关处理后的回波信号进行过采样，以获得多个过采样信号，进而通过控制模块对多个过采样信号进行累积处理以得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算被测物体的距离。由此，提升了回波信号的信噪比，且提升了车载激光雷达系统对微弱信号的识别能力，进而增大了雷达测距的测程和精度。
另外，本发明实施例的车载激光雷达测距装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述车载激光雷达测距装置，还包括：放大处理模块，用于对每个所述回波信号进行放大处理，并将放大处理后的回波信号发送至所述自相关处理模块。
根据本发明的一个实施例，所述自相关处理模块通过如下公式计算每个回波号的自相关函数：
其中，x(t)＝s(t)+n(t)，x(t)为回波信号，s(t)为回波信号中的有用信号，n(t)为回波信号中的噪声信号，Rs(τ)为所述有用信号的自相关函数，Rn(τ)为所述噪声信号的自相关函数。
根据本发明的一个实施例，所述ADC采样模块具体用于：依次对每个自相关处理后的回波信号采样M个点，采样间隔为Δt，其中，M为大于等于1的整数，第i个回波信号的第j个采样点的采样信号为y(ti+jΔt)＝s(ti+jΔt)+n(ti+jΔt)，s(ti+jΔt)为有用信号，n(ti+jΔt)为噪声信号。
根据本发明的一个实施例，所述控制模块具体用于：对多个过采样信号的每个采样点进行对应累积处理，以得到多个过采样信号对应的累积信号；
通过如下公式对所述累积信号进行自相关处理：
其中，N为累积处理次数，Y(τ)为累积信号的自相关函数，为第i个有用信号的自相关函数，/>为第i个噪声信号的自相关函数；以及
在所述累积处理次数N达到预设值时，获取对应的累积信号的峰值位置和所述峰值位置对应的时间t0；根据时间t0计算所述被测物体的距离。
进一步地，本发明提出了一种汽车，其包括上述的车载激光雷达测距装置。
本发明实施例的汽车，采用上述车载激光雷达测距装置，提升了回波信号的信噪比，且提升了车载激光雷达系统对微弱信号的识别能力，进而增大了雷达测距的测程和精度。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种车载激光雷达测距方法，包括以下步骤：通过激光发射器向被测物体发射激光脉冲信号；通过激光接收器接收经过所述被测物体反射的多个回波信号；对每个所述回波信号进行自相关处理以抑制所述回波信号中的噪声干扰；采用过采样算法对每个自相关处理后的回波信号进行采样以获得多个过采样信号；对所述多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算所述被测物体的距离。
根据本发明实施例的车载激光雷达测距方法，通过对回波信号进行自相关处理以抑制回波信号中的噪声干扰，并对自相关处理后的回波信号进行过采样，以获得多个过采样信号，进而对多个过采样信号进行累积处理以得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算被测物体的距离。由此，提升了回波信号的信噪比，且提升了车载激光雷达系统对微弱信号的识别能力，进而增大了雷达测距的测程和精度。
另外，根据本发明上述实施例的车载激光雷达测距方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在对每个所述回波信号进行自相关处理之前，对每个所述回波信号进行放大处理。
根据本发明的一个实施例，通过如下公式计算每个回波号的自相关函数：
其中，x(t)＝s(t)+n(t)，x(t)为回波信号，s(t)为回波信号中的有用信号，n(t)为回波信号中的噪声信号，Rs(τ)为所述有用信号的自相关函数，Rn(τ)为所述噪声信号的自相关函数。
根据本发明的一个实施例，所述采用过采样算法对每个自相关处理后的回波信号进行采样包括：依次对自相关处理后的每个回波信号采样M个点，采样间隔为Δt，其中，第i个自相关信号的第j个采样点的采样信号为y(ti+jΔt)＝s(ti+jΔt)+n(ti+jΔt)，s(ti+jΔt)为有用信号，n(ti+jΔt)为噪声信号。
根据本发明的一个实施例，所述对所述多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算所述被测物体的距离包括：对多个过采样信号中的每个采样点对应进行累积处理，以得到所述多个过采样信号的累积信号；通过如下公式对所述累积信号进行自相关处理：
其中，N为累积处理次数，Y(τ)为所述累积信号的自相关函数，为第i个有用信号的自相关函数，/>为第i个噪声信号的自相关函数；以及
在所述累积处理次数N达到预设值时，获取对应的累积信号的峰值位置和所述峰值位置对应的时间t0；根据时间t0计算所述被测物体的距离。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的车载激光雷达测距装置的方框图；
图2是根据本发明另一个实施例的车载激光雷达测距装置的方框图；
图3是根据本发明一个示例的自相关处理的电路原理图；
图4是根据本发明一个实施例的累积处理过程的示意图；
图5是根据本发明实施例的汽车的方框图；
图6是根据本发明实施例的车载激光雷达测距方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例提出的车载激光雷达测距装置、方法以及汽车。
图1是根据本发明一个实施例的车载激光雷达测距装置的方框图。如图1所示，该测距装置100包括：激光发射器10、激光接收器20、自相关处理模块30、ADC采样模块40和控制模块50。
其中，激光发射器10用于向被测物体发射激光脉冲信号。激光接收器20用于接收经过被测物体反射的多个回波信号。自相关处理模块30用于对每个回波信号进行自相关处理以抑制回波信号中的噪声干扰。ADC采样模块40用于采用过采样算法对自相关处理后的每个回波信号进行采样以获得多个过采样信号。控制模块50用于对多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算被测物体的距离。
在该实施例中，激光接收器20中可以设置有窄带滤光片、光电传感器，激光接收器20在接收到经过被测物体反射的回波信号后，可以先滤除非λ波长的环境光噪声，进而光电传感器会将滤波后的光格式的回波信号转换成电格式的回波信号。其中，波长λ的取值可以根据激光脉冲信号的波长进行设置。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，测距装置100还可以包括放大处理模块60。放大处理模块60用于对每个回波信号进行放大处理，并将放大处理后的回波信号发送至自相关处理模块30。
具体地，参见图2，控制模块50周期性发送驱动信号至激光发射器10，以驱动激光发射器10向被测物体发射多个激光脉冲信号。多个激光脉冲信号经过被测物体表面产生对应的漫反射光，即光格式的回波信号，激光接收器20接收光格式的回波信号，并将其转换成电格式的回波信号。放大处理模块60对电格式的回波信号进行放大处理，自相关处理模块30对每个放大处理后的回波信号进行自相关处理以抑制回波信号中的噪声干扰。
进一步地，ADC采样模块40采用过采样算法对每个自相关处理后的回波信号进行采样以获得多个过采样信号，控制模块50对多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，进而可以根据累积处理次数和对应的累积信号计算被测物体的距离。
由此，该测距装置能够有效抑制回波信号中的噪声干扰，增强回波信号中的有效信号，进而能够提升信噪比，提高车载激光雷达的测距量程和测距精度。
在该实施例中，经过被测物体反射的多个回波信号中的有用信号属于确定性信号，而确定性信号在不同时刻的取值一般都具有较强的相关性。而对于回波信号中的干扰噪声，因为其随机性较强，因此在不同时刻取值的相关性一般较差，利用这一差异可以把确定信号和干扰信号区分开来。
具体地，参见图3，可以对回波信号x(t)做自相关运算：
其中，s(t)为有用信号，n(t)为回波信号中的噪声信号，Rs(τ)为有用信号的自相关函数，Rn(τ)为噪声信号的自相关函数。
因为噪声信号n(t)和有用信号s(t)不相关，因此Rsn(τ)＝Rns(τ)＝0，则上式(1)可化简为：
Rx(τ)＝Rs(τ)+Rn(τ) (2)
而车载激光雷达系统中的噪声主要为带宽较大的零均值噪声，其自相关函数Rn(τ)集中表现在τ＝0的附近，当τ增大时，Rn(τ)→0，此时则有：
Rx(τ)＝Rs(τ) (3)
由此，自相关处理模块30对回波信号进行自相关处理后，可以将回波信号中的噪声抑制，以便提取回波信号中的有用信号。
当被测物体距离较远时，回波信号很小，为了能较好的还原出原始的回波信号的波形，在该实施例中，可通过高速的ADC采样模块40采用过采样算法对自相关处理后的回波信号进行采样，其中，ADC采样模块40的采样频率可以为回波信号的频率的3-5倍，如4倍。
具体地，参见图4，ADC采样模块40依次对自相关处理后的每个回波信号采样M个点，采样间隔为Δt，其中，M为大于等于1的整数。
可以得到，第i个自相关处理后回波信号的第j个采样点的采样信号为y(ti+jΔt)＝s(ti+jΔt)+n(ti+jΔt)，其中，s(ti+jΔt)为有用信号，n(ti+jΔt)为噪声信号。为描述方便，可将采样信号简写为yij＝sij+nij。
进一步地，在一个示例中，控制模块50可以对多个过采样信号进行累积处理以得到累积信号，进而获取该累积信号的峰值，并计算该峰值对应的时间，根据该时间计算被测物体的距离。
在另一个示例中，控制模块50在得到累积信号后，进一步可以通过下式(4)对累积信号进行自相关处理，获取自相关处理后的累积信号的峰值，并计算该峰值对应的时间，根据该时间计算被测物体的距离：
其中，N为累积处理次数，Y(τ)为累积信号的自相关函数，为第i个有用信号的自相关函数，/>为第i个噪声信号的自相关函数。
具体地，假设过采样信号中有用信号的幅值为Vo，噪声信号的均方根值为σ，则过采样信号的信噪比SNRi＝Vo/σ。控制模块50对N个过采样信号进行累积处理时，第j个采样点的累积信号为N个过采样信号对应的累积信号为
其中，sij为具有相关性的有用信号，N个过采样信号中有用信号累积后的幅值为单个信号幅值的N倍，即另一部分是不具有相关性的噪声信号，其幅值是随机的，所以累积后的幅值可按如下式(5)的统计规律计算：
由于噪声信号n(t)为高斯白噪声，所以nij和nmj互不相关，故上式(5)中则有：
即，
由此可得，N个过采样信号在第j个采样点累积后幅值为：
取平均后有：
经过该累积算法后N个过采样信号的信噪比SNRo为：
信噪改善比为：
由式(10)可知，取N个过采样信号进行累积处理后，信号的信噪比提高为原来的倍。
进一步地，当累积次数N达到预设值时，输出该累积信号或自相关处理后的累积信号，并可送入一峰值检波模块以获取累积信号的峰值出现位置，即被测物体所在位置，计算出该点的时间t0，进而可由下式(11)得出被测物体的距离S；
其中，c为光速。
在该实施例中，预设值可以根据车载激光雷达的类型、可测被测物体的远近程度等进行设定。
综上，根据本发明实施例的车载激光雷达测距装置，通过自相关处理模块对回波信号进行自相关处理以抑制回波信号中的噪声干扰，并通过ADC采样模块对自相关处理后的回波信号进行过采样，以获得多个过采样信号，进而通过控制模块对多个过采样信号进行累积处理以得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算被测物体的距离。由此，提升了回波信号的信噪比，且提升了车载激光雷达系统对微弱信号的识别能力，进而增大了雷达测距的测程和精度。
图5是根据本发明实施例的汽车的方框图。如图5所示，该汽车1000包括上述实施例的车载激光雷达测距装置100。
本发明实施例的汽车，采用上述车载激光雷达测距装置，能够提升车载激光雷达系统对微弱信号的提取和识别能力，有利于增大雷达测距的测程和精度。
图6是根据本发明实施例的车载激光雷达测距方法的流程图。如图6所示，该测距方法包括以下步骤：
S101，通过激光发射器向被测物体发射激光脉冲信号。
具体地，参见图2，控制模块发送驱动信号至激光发射器，以驱动激光发射器向被测物体发射多个激光脉冲信号。
S102，通过激光接收器接收经过被测物体反射的多个回波信号。
具体地，激光接收器中可以设置有窄带滤光片、光电传感器，激光接收器在接收到经过被测物体反射的回波信号后，可以先滤除非λ波长的环境光噪声，进而光电传感器会将滤波后的光格式的回波信号转换成电格式的回波信号。其中，波长λ的取值可以根据激光脉冲信号的波长进行设置。
S103,对每个回波信号进行自相关处理以抑制回波信号中的噪声干扰。
在该实施例中，经过被测物体反射的多个回波信号中的有用信号属于确定性信号，而确定性信号在不同时刻的取值一般都具有较强的相关性。而对于回波信号中的干扰噪声，因为其随机性较强，因此在不同时刻取值的相关性一般较差，利用这一差异可以把确定信号和干扰信号区分开来。
具体地，参见图3，对回波信号x(t)进行自相关处理时，通过下式(1)进行运算：
其中，s(t)为有用信号，n(t)为回波信号中的噪声信号，Rs(τ)为有用信号的自相关函数，Rn(τ)为噪声信号的自相关函数。
因为噪声信号n(t)和有用信号s(t)不相关，因此Rsn(τ)＝Rns(τ)＝0，则上式(1)可化简为：
Rx(τ)＝Rs(τ)+Rn(τ) (2)
而车载激光雷达系统中的噪声主要为带宽较大的零均值噪声，其自相关函数Rn(τ)集中表现在τ＝0的附近，当τ增大时，Rn(τ)→0，此时则有：
Rx(τ)＝Rs(τ) (3)
由此，可以将回波信号中的噪声抑制，以便提取回波信号中的有用信号。
在本发明的一个实施例中，在对每个回波信号进行自相关处理之前，还可以对每个回波信号进行放大处理。
S104，采用过采样算法对自相关处理后的每个回波信号进行采样以获得多个过采样信号。
其中，采用过采样算法对自相关处理后的每个回波信号进行采样时，采样频率可以是回波信号的频率的3-5倍，如4倍。
具体地，参见图4，可以依次对自相关处理后的每个回波信号采样M个点，采样间隔为Δt，其中，M为大于等于1的整数。
可以得到，第i个自相关处理后的回波信号的第j个采样点的采样信号为y(ti+jΔt)＝s(ti+jΔt)+n(ti+jΔt)，其中，s(ti+jΔt)为有用信号，n(ti+jΔt)为噪声信号。为描述方便，可将采样信号简写为yij＝sij+nij。
S105，对多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算被测物体的距离。
在一个示例中，可以对多个过采样信号进行累积处理以得到累积信号，进而获取该累积信号的峰值，并计算该峰值对应的时间，根据该时间计算被测物体的距离。
在另一个示例中，在得到累积信号后，进一步可以通过下式(4)对累积信号进行自相关处理，获取自相关处理后的累积信号的峰值，并计算该峰值对应的时间，根据该时间计算被测物体的距离：
其中，N为累积处理次数，Y(τ)为累积信号的自相关函数，为第i个有用信号的自相关函数，/>为第i个噪声信号的自相关函数。
具体地，假设过采样信号中有用信号的幅值为Vo，噪声信号的均方根值为σ，则过采样信号的信噪比SNRi＝Vo/σ。在对N个过采样信号进行累积处理时，第j个采样点的累积信号为N个过采样信号对应的累积信号为/>
其中，sij为具有相关性的有用信号，N个过采样信号中有用信号累积后的幅值为单个信号幅值的N倍，即另一部分是不具有相关性的噪声信号，其幅值是随机的，所以累积后的幅值可按如下式(5)的统计规律计算：
由于噪声信号n(t)为高斯白噪声，所以nij和nmj互不相关，故上式(5)中则有：
即，
由此可得，N个过采样信号在第j个采样点累积后的幅值为：
取平均后有：
经过该累积算法后N个过采样信号的信噪比SNRo为：
信噪改善比为：
由式(10)可知，取N个过采样信号进行累积处理后，信号的信噪比提高为原来的倍。
进一步地，当累积次数N达到预设值时，输出该累积信号或自相关处理后的累积信号，并可送入一峰值检波模块以获取累积信号的峰值出现位置，即被测物体所在位置，计算出该点的时间t0，进而可由下式(11)得出被测物体的距离S；
其中，c为光速。
在该实施例中，预设值可以根据车载激光雷达的类型、可测被测物体的远近程度等进行设定。
综上，根据本发明实施例的车载激光雷达测距方法，通过对回波信号进行自相关处理以抑制回波信号中的噪声干扰，并对自相关处理后的回波信号进行过采样，以获得多个过采样信号，进而对多个过采样信号进行累积处理以得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算被测物体的距离。由此，提升了回波信号的信噪比，且提升了车载激光雷达系统对微弱信号的识别能力，进而增大了雷达测距的测程和精度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种车载激光雷达测距装置，其特征在于，包括：
激光发射器，所述激光发射器用于向被测物体发射激光脉冲信号；
激光接收器，所述激光接收器用于接收经过所述被测物体反射的多个回波信号；
自相关处理模块，所述自相关处理模块用于对每个所述回波信号进行自相关处理以抑制所述回波信号中的噪声干扰；
ADC采样模块，所述ADC采样模块用于采用过采样算法对每个自相关处理后的所述回波信号进行采样以获得多个过采样信号；
控制模块，所述控制模块用于对所述多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算所述被测物体的距离，所述控制模块具体用于：对所述多个过采样信号的每个采样点进行对应累积处理，以得到所述多个过采样信号对应的累积信号；在累积处理次数达到预设值时，获取对应的累积信号的峰值位置和所述峰值位置对应的时间t0；根据所述时间t0计算所述被测物体的距离S，其中，c为光速；
所述控制模块还用于，在得到所述累积信号后，通过以下公式对所述累积信号进行所述自相关处理，获取所述自相关处理后的所述累积信号的峰值，并计算所述峰值对应的时间，根据所述时间计算被测物体的距离：
其中，N为累积处理次数，Y(τ)为累积信号的自相关函数，为第i个有用信号的自相关函数，/>为第i个噪声信号的自相关函数。
2.如权利要求1所述的车载激光雷达测距装置，其特征在于，还包括：
放大处理模块，用于对每个所述回波信号进行放大处理，并将放大处理后的回波信号发送至所述自相关处理模块。
3.如权利要求1或2所述的车载激光雷达测距装置，其特征在于，所述自相关处理模块通过如下公式计算每个回波信号的自相关函数：
其中，x(t)＝s(t)+n(t)，x(t)为回波信号，s(t)为回波信号中的有用信号，n(t)为回波信号中的噪声信号，Rs(τ)为所述有用信号的自相关函数，Rn(τ)为所述噪声信号的自相关函数。
4.如权利要求3所述的车载激光雷达测距装置，其特征在于，所述ADC采样模块具体用于：
依次对每个自相关处理后的回波信号采样M个点，采样间隔为Δt，其中，M为大于等于1的整数，第i个回波信号的第j个采样点的采样信号为y(ti+jΔt)＝s(ti+jΔt)+n(ti+jΔt)，s(ti+jΔt)为有用信号，n(ti+jΔt)为噪声信号。
5.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的车载激光雷达测距装置。
6.一种车载激光雷达测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过激光发射器向被测物体发射激光脉冲信号；
通过激光接收器接收经过所述被测物体反射的多个回波信号；
对每个所述回波信号进行自相关处理以抑制所述回波信号中的噪声干扰；
采用过采样算法对每个自相关处理后的回波信号进行采样以获得多个过采样信号；
对所述多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算所述被测物体的距离，包括：对所述多个过采样信号的每个采样点进行对应累积处理，以得到所述多个过采样信号对应的累积信号；在累积处理次数达到预设值时，获取对应的累积信号的峰值位置和所述峰值位置对应的时间t0；根据所述时间t0计算所述被测物体的距离S，其中，c为光速；
对所述多个过采样信号进行累积处理并得到对应的累积信号，并根据累积处理次数和对应的累积信号计算所述被测物体的距离还包括：在得到所述累积信号后，通过以下公式对所述累积信号进行所述自相关处理，获取所述自相关处理后的所述累积信号的峰值，并计算所述峰值对应的时间，根据所述时间计算被测物体的距离：
其中，N为累积处理次数，Y(τ)为累积信号的自相关函数，为第i个有用信号的自相关函数，/>为第i个噪声信号的自相关函数。
7.如权利要求6所述的车载激光雷达测距方法，其特征在于，还包括：
在对每个所述回波信号进行自相关处理之前，对每个所述回波信号进行放大处理。
8.如权利要求6或7所述的车载激光雷达测距方法，其特征在于，通过如下公式计算每个回波号的自相关函数：
其中，x(t)＝s(t)+n(t)，x(t)为回波信号，s(t)为回波信号中的有用信号，n(t)为回波信号中的噪声信号，Rs(τ)为所述有用信号的自相关函数，Rn(τ)为所述噪声信号的自相关函数。
9.如权利要求8所述的车载激光雷达测距方法，其特征在于，所述采用过采样算法对每个自相关处理后的回波信号进行采样包括：
依次对每个自相关处理后的回波信号采样M个点，采样间隔为Δt，其中，第i个自相关信号的第j个采样点的采样信号为y(ti+jΔt)＝s(ti+jΔt)+n(ti+jΔt)，s(ti+jΔt)为有用信号，n(ti+jΔt)为噪声信号。
CN201710601861.9A 2017-07-21 2017-07-21 车载激光雷达测距装置、方法以及汽车 Active CN109283541B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710601861.9A CN109283541B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 车载激光雷达测距装置、方法以及汽车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710601861.9A CN109283541B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 车载激光雷达测距装置、方法以及汽车

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109283541A CN109283541A (zh) 2019-01-29
CN109283541B true CN109283541B (zh) 2023-10-13

Family

ID=65184991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710601861.9A Active CN109283541B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 车载激光雷达测距装置、方法以及汽车

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109283541B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109916852B (zh) * 2019-01-31 2020-11-03 上海禾赛科技股份有限公司 一种激光气体遥测仪信号采集方法和系统
CN113597566A (zh) * 2019-04-04 2021-11-02 华为技术有限公司 一种测距方法、雷达以及车载雷达
CN110456323A (zh) * 2019-07-09 2019-11-15 深圳奥比中光科技有限公司 一种光发射单元、光发射装置和测距设备
WO2021077253A1 (zh) * 2019-10-21 2021-04-29 深圳市大疆创新科技有限公司 测量方法、装置、可移动平台和计算机可读介质
CN113341428B (zh) * 2021-04-27 2023-05-23 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种测距信号处理方法及信号处理电路
CN115267791B (zh) * 2022-07-07 2023-12-22 珠海极海半导体有限公司 一种超声波信号处理电路、芯片及车辆雷达装置

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1883121A (zh) * 2003-10-10 2006-12-20 Vixs系统公司 准确检测接收信号的有效性的方法和设备
CN101320086A (zh) * 2008-06-27 2008-12-10 北京航空航天大学 一种多普勒测速激光雷达的回波信号处理装置和方法
US8035551B1 (en) * 2008-06-05 2011-10-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Noise correlation radar devices and methods for detecting targets with noise correlation radar
CN102667521A (zh) * 2009-12-22 2012-09-12 莱卡地球系统公开股份有限公司 高精度距离测量装置
CN102736074A (zh) * 2012-06-25 2012-10-17 中国科学院上海技术物理研究所 基于fpga的激光多普勒雷达信号处理器及处理方法
CN103197312A (zh) * 2013-04-07 2013-07-10 中国科学院电子学研究所 装载于慢速平台上的成像雷达的稀疏微波成像方法及装置
JP2014102138A (ja) * 2012-11-20 2014-06-05 Mitsubishi Electric Corp 測定装置
CN103983983A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 奇瑞汽车股份有限公司 一种车载测距激光雷达系统
CN104730535A (zh) * 2015-03-20 2015-06-24 武汉科技大学 一种车载多普勒激光雷达距离测量方法
CN105319556A (zh) * 2014-06-24 2016-02-10 常州大地测绘科技有限公司 一种脉冲激光测距仪及其实施方法
CN105891831A (zh) * 2016-03-29 2016-08-24 成都信息工程大学 多普勒天气雷达快速扫描方法
CN106338725A (zh) * 2016-08-31 2017-01-18 深圳市微觉未来科技有限公司 一种用于低成本激光测距的光学模组
CN106546993A (zh) * 2016-11-04 2017-03-29 武汉万集信息技术有限公司 一种提高脉冲式激光测距精度的测距装置及测距方法
CN206147096U (zh) * 2016-09-30 2017-05-03 比亚迪股份有限公司 激光雷达及车辆
CN106680823A (zh) * 2017-02-09 2017-05-17 天津大学 利用抹香鲸叫声脉冲的目标距离和速度探测方法与装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW442653B (en) * 2000-08-17 2001-06-23 Asia Optical Co Inc Signal processing method and device of laser range finder
JP4457525B2 (ja) * 2001-06-11 2010-04-28 株式会社デンソー 距離測定装置
US7640122B2 (en) * 2007-11-07 2009-12-29 Institut National D'optique Digital signal processing in optical systems used for ranging applications
US7961593B2 (en) * 2008-01-28 2011-06-14 Wi-Lan, Inc. Downlink acquisition
KR101674254B1 (ko) * 2014-08-12 2016-11-08 재단법인대구경북과학기술원 레이더 신호 처리 방법 및 장치

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1883121A (zh) * 2003-10-10 2006-12-20 Vixs系统公司 准确检测接收信号的有效性的方法和设备
US8035551B1 (en) * 2008-06-05 2011-10-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Noise correlation radar devices and methods for detecting targets with noise correlation radar
CN101320086A (zh) * 2008-06-27 2008-12-10 北京航空航天大学 一种多普勒测速激光雷达的回波信号处理装置和方法
CN102667521A (zh) * 2009-12-22 2012-09-12 莱卡地球系统公开股份有限公司 高精度距离测量装置
CN102736074A (zh) * 2012-06-25 2012-10-17 中国科学院上海技术物理研究所 基于fpga的激光多普勒雷达信号处理器及处理方法
JP2014102138A (ja) * 2012-11-20 2014-06-05 Mitsubishi Electric Corp 測定装置
CN103197312A (zh) * 2013-04-07 2013-07-10 中国科学院电子学研究所 装载于慢速平台上的成像雷达的稀疏微波成像方法及装置
CN103983983A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 奇瑞汽车股份有限公司 一种车载测距激光雷达系统
CN105319556A (zh) * 2014-06-24 2016-02-10 常州大地测绘科技有限公司 一种脉冲激光测距仪及其实施方法
CN104730535A (zh) * 2015-03-20 2015-06-24 武汉科技大学 一种车载多普勒激光雷达距离测量方法
CN105891831A (zh) * 2016-03-29 2016-08-24 成都信息工程大学 多普勒天气雷达快速扫描方法
CN106338725A (zh) * 2016-08-31 2017-01-18 深圳市微觉未来科技有限公司 一种用于低成本激光测距的光学模组
CN206147096U (zh) * 2016-09-30 2017-05-03 比亚迪股份有限公司 激光雷达及车辆
CN106546993A (zh) * 2016-11-04 2017-03-29 武汉万集信息技术有限公司 一种提高脉冲式激光测距精度的测距装置及测距方法
CN106680823A (zh) * 2017-02-09 2017-05-17 天津大学 利用抹香鲸叫声脉冲的目标距离和速度探测方法与装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
固体激光多普勒测速仪研究;许祖茂;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技II辑》;20050815;正文第36页 *
许祖茂.固体激光多普勒测速仪研究.《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技II辑》.2005, *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109283541A (zh) 2019-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109283541B (zh) 车载激光雷达测距装置、方法以及汽车
KR101244605B1 (ko) 주차공간 인식 방법 및 그 장치
CN209894972U (zh) 声学距离测量电路
US20210270682A1 (en) High-precision temperature demodulation method oriented toward distributed fiber raman sensor
CN111879436B (zh) 基于双脉冲调制的分布式光纤拉曼温度解调装置及方法
CN103534603A (zh) 具有降低的最小作用距离的超声波测量系统以及用于探测障碍物的方法
CN110366689A (zh) 雷达装置
EP3510421B1 (en) Time-dependent filtering for lidar signals
CN107515388B (zh) 一种激光信号处理芯片和激光雷达系统
JP6244862B2 (ja) レーザレーダ装置
CN112596062B (zh) 激光雷达的回波信号检测方法、装置及存储介质
CN111413699A (zh) 用于低频调制(lfm)啁啾信号的声学距离测量电路和方法
EP2085789A3 (en) Physical quantity sensor and physical quantity measuring method
CN107290063B (zh) 一种海水温度测量方法及系统
CN114637021B (zh) 一种亚厘米级全波形激光雷达测距方法、装置
US20240094385A1 (en) Acoustic obstacle detection with enhanced resistance to systematic interference
CN111538026B (zh) 一种激光测距方法及系统
US20230288538A1 (en) Laser receiving system and laser ranging system
JP2011237268A (ja) Ｆｍ−ｃｗレーダ装置
CN112014833A (zh) 一种高速目标时频域探测方法
KR20130052852A (ko) 주차 보조 시스템의 수신 장치 및 수신 방법
US7954378B2 (en) Ultrasonic sensor and method for determining a separation of an object from an ultrasonic sensor
CN213892397U (zh) 一种汽车车道偏移提醒装置
CN114646963A (zh) 用于声换能器的控制器、停车辅助控制系统和操作基于压电的传感器的方法
CN110361752B (zh) 一种基于外差干涉的运动目标运动特征测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant