CN109884651B - 一种激光雷达扫描方法和激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达扫描方法和激光雷达。此激光雷达扫描方法包括：获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；其中，视场分区的数量为两个以上；控制各个视场分区内的激光脉冲以发射功率进行发射；接收各个视场分区的回波信号并统计回波信号的能量值；根据视场范围内各个视场分区的回波信号的能量值调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。本发明实施例提供的技术方案，通过对当前扫描帧对应的回波信号的能量的分析调整下一扫描帧的发射频率，有利于稳定回波信号强度的动态范围。

Description

一种激光雷达扫描方法和激光雷达

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扫描方法和激光雷达。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达的工作原理是：向目标发射探测信号(也称为探测光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波，或称回波信号)与探测信号进行比较，作适当处理即可获得目标的相关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对目标进行探测、跟踪和识别。目前，根据测量原理不同，激光雷达大体可分为两类，一类为时间飞行法(Time ofFlight，TOF)雷达，另一类为三角测距法雷达。

基于时间飞行法的激光雷达工作时，远近不同的目标或者表面反射率不同的目标反射回来形成的回波信号的幅度差距较大，同时回波信号的幅度对应回波信号的一能量值，所以也可理解为回波信号的能量差距较大，弱信号可能低于激光雷达中接收单元的接收门限，强信号可能导致激光雷达中的接收单元饱和。通常，自动增益控制(AutomaticGeneration Control，AGC)电路无法将激光雷达的接收信号保持在一个稳定的动态范围内。因为TOF激光雷达采用短促的脉冲发射，每个脉冲回波的宽度仅有几纳秒，这么短的时间内AGC电路无法做出反应。激光雷达在快速扫描，相邻两个脉冲回波的幅度可能差别很大，所以不能以上一个脉冲回波作为参照调整下一个脉冲的功率。

目前，一般在接收单元中设计多个接收通道，每个接收通道的增益不同，接收回拨信号时同时对不同增益的多个接收通道进行采样，选取信号幅度符合ADC检测范围的一个通道的信号作为最终的接收值。这类方案可以避免极短时间内对信号接收增益进行调整的问题，将ADC接收的动态范围扩大几倍(使用几个通道就能扩大几倍)，针对每一个回波信号都能获得较好的幅值。但是，该方案仍不能稳定接收单元接收到的回波信号的动态范围。

发明内容

本发明实施例提供一种激光雷达扫描方法和激光雷达，有利于稳定回波信号强度的动态范围。

本发明实施例提出一种激光雷达扫描方法，该激光雷达扫描方法包括：

获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；其中，所述视场分区的数量为两个以上；

控制各个所述视场分区内的激光脉冲以所述发射功率进行发射；

接收各个所述视场分区的回波信号并统计所述回波信号的能量值；

根据所述视场范围内各个所述视场分区的所述回波信号的能量值调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

进一步地，根据所述视场范围内各个所述视场分区的所述回波信号的能量值调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率，包括：

分别计算各个所述视场分区中所述回波信号的高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3；

根据预设功率调整优先级策略比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，以及比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3；

若所述高能量百分比A1大于所述第一预设值B1，则降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；

若所述低能量百分比A2大于所述第二预设值B2，则增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；

若所述中能量百分比A3大于所述第三预设值B3，则保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变；

其中，所述高能量百分比A1为所述视场分区中的所述回波信号的能量值大于第一能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比，所述低能量百分比A2为所述视场分区中的所述回波信号的能量值小于第二能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比，所述中能量百分比A3为所述视场分区中的所述回波信号的能量小于等于第一能量值且大于等于第二能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比；所述第一能量值大于所述第二能量值；0＜B1≤50％，0＜B2≤50％，50％＜B3＜100％；A1+A2+A3＝100％。

进一步地，所述激光脉冲的发射功率包括N个分立的能量等级，N为正整数且N≥2；

所述降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率包括：将下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率调低至少一个能量等级；

所述增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率包括：将下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率调高至少一个能量等级；

所述保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变包括：保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率为当前的能量等级。

进一步地，每个所述视场分区的所述激光脉冲的数量均相等。

进一步地，所述视场分区中的所述激光脉冲的落点均匀分布。

进一步地，第一扫描帧对应的每个所述视场分区对应的激光脉冲的发射功率均为所述激光雷达的最高发射功率。

进一步地，所述当前扫描帧为第一扫描帧，所述获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率之前还包括：

将所述当前扫描帧的视场范围划分为至少两个视场分区。

进一步地，所述视场分区具有横向视场宽度和纵向视场宽度；

所述横向视场宽度等于所述纵向视场宽度。

进一步地，所述预设功率调整优先级策略为：

第一优先级：比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3，若所述中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持所述激光脉冲的发射功率不变；

第二优先级：比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，若所述低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加所述激光脉冲的发射功率；

第三优先级：比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，若所述高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低所述激光脉冲的发射功率。

本发明实施例还提供一种激光雷达，该激光雷达包括：获取单元、发射单元、接收单元以及控制单元；

所述获取单元用于获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；其中，所述视场分区的数量为两个以上；

所述发射单元用于控制各个所述视场分区内的激光脉冲以所述发射功率进行发射；

所述接收单元用于接收各个所述视场分区的回波信号并统计所述回波信号的能量值；

所述控制单元用于根据所述视场范围内各个所述视场分区的所述回波信号的能量值调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

进一步地，所述控制单元包括数据运算子单元、数据比较子单元和策略调整子单元；

所述数据运算子单元用于分别计算各个所述视场分区中所述回波信号的高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3；

所述数据比较子单元用于根据预设功率调整优先级策略比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，以及比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3；

所述策略调整子单元用于执行：若满足所述高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；若满足所述低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；若满足所述中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变；

其中，所述高能量百分比A1为所述视场分区中的所述回波信号的能量值大于第一能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比，所述低能量百分比A2为所述视场分区中的所述回波信号的能量值小于第二能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比，所述中能量百分比A3为所述视场分区中的所述回波信号的能量小于等于第一能量值且大于等于第二能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比；所述第一能量值大于所述第二能量值；0＜B1≤50％，0＜B2≤50％，50％＜B3＜100％；A1+A2+A3＝100％。

进一步地，所述预设功率调整优先级策略为：

第一优先级：比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3，若所述中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持所述激光脉冲的发射功率不变；

第二优先级：比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，若所述低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加所述激光脉冲的发射功率；

第三优先级：比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，若所述高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低所述激光脉冲的发射功率。

本发明实施例提供了一种激光雷达扫描方法，通过获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；其中，视场分区的数量为两个以上；；控制各个视场分区内的激光脉冲以发射功率进行发射；接收各个视场分区的回波信号并统计回波信号的能量值；根据视场范围内各个视场分区的回波信号的能量值调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率，即通过对当前扫描帧对应的视场范围的各视场分区的回波信号的能量的分析，以调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率，通过发射功率的自调整，有利于将回波信号的能量稳定在激光雷达的接收单元允许的动态范围内，即有利于稳定回波信号强度的动态范围。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例提供的一种激光雷达扫描方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的激光雷达扫描方法中视场分区的示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种激光雷达扫描方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种激光雷达扫描方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种激光雷达扫描方法的流程示意图。参照图1，该激光雷达扫描方法包括：

S110、获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

其中，扫描帧为对规定的视场完成一次扫描的单位，每个扫描帧可对应至少一个激光脉冲。一个扫描帧的视场范围对应一幅完整的扫描图像。该步骤为S120中发射激光脉冲做准备。该步骤可包括，将当前扫描帧的扫描图像以视场角度划分为多个视场分区，每个视场分区包括至少一个激光脉冲，且每个视场分区的激光脉冲对应一发射功率，也可称为预设发射功率。该预设发射功率由前一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的回波信号的能量(或称强度)的统计结果决定，可参照下文中的S130和S140理解，在此不详述。

其中，视场分区的数量为两个以上。示例性的，图2是本发明实施例提供的激光雷达扫描方法中视场分区的示意图。参照图2，该当前扫描帧的视场范围010包括64个视场分区011，每个激光脉冲对应视场分区011内的一个落点(或称光斑)，且视场分区011呈4行16列的阵列排布。此仅为示例性的说明，并非对本发明实施例提供的激光雷达扫描方法的限定。在其他实施方式中，可根据不同场景需求灵活设置视场范围010内的视场分区011的数量和排布方式，本发明实施例对此不作限定。

S120、控制各个视场分区内的激光脉冲以发射功率进行发射。

该步骤包括，激光雷达按照视场范围内的各视场分区对应的预设发射功率发射激光脉冲。

S130、接收各个视场分区的回波信号并统计回波信号的能量值。

其中，S120发射的激光脉冲被目标物体发射回来，并被激光雷达接收，每个激光脉冲对应一个回波信号；该回波信号一方面可用于鉴别目标物体的相关信息，另一方面可用作计算下一扫描帧对应的激光脉冲的发射功率的基础数据，即S140。

示例性的，每个视场分区可对应一个、两个或更多个回波信号。

其中，每个回波信号的能量值即代表该位置处对应的目标物体的特征信息，通过统计回波信号的能量值可为发射下一扫描帧的回波脉冲做准备。

S140、根据视场范围内各个视场分区的回波信号的能量值调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

其中，回波信号的能量值与回波信号的幅度对应，该步骤中也可将回波信号的幅度作为统计调整数据。对于同一目标物体而言，在激光脉冲的发射功率较大时，回波信号的能量较高；在激光脉冲的发射功率较小时，回波信号的能量较低；根据此对应关系可反推调节，即以回波信号的能量为依据对下一扫描帧的激光脉冲的发射功率进行调节。该步骤中计算得到的激光脉冲的发射功率即为S120中的预设发射功率。

示例性的，对于视场分区而言，若当前扫描帧对应的回波信号的能量偏低，则增大该视场分区下一扫描帧的激光脉冲的发射功率，以提高回波信号的能量；若当前扫描帧对应的回波信号的能量偏高，则降低该视场分区下一扫描帧的激光脉冲的发射功率，以降低回波信号的能量；若当前扫描帧对应的回波信号的能量适中，则在下一扫描帧保持当前扫描帧的激光脉冲的发射功率，以保持回波信号的能量。如此，有利于使下一扫描帧对应的各视场分区的回波信号的能量均适中，从而有利于稳定回波信号的能量的动态范围。

需要说明的是，偏高、偏低以及适中均可根据激光雷达扫描方法的实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。

可选的，若当前扫描帧为第一扫描帧，则在S110之前还可包括：将当前扫描帧的视场范围划分为至少两个视场分区。

即，在发射第一扫描帧之前，将视场范围进行划分，后续按照该划分好的视场分区对各个视场分区内的激光脉冲的发射功率进行调整。

可选的，图3是本发明实施例提供的另一种激光雷达扫描方法的流程示意图，在图1的基础上对S140(即计算调整步骤)进行了细化。参照图3，该激光雷达扫描方法可包括：

S210、获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

S220、控制各个视场分区内的激光脉冲以发射功率进行发射。

S230、接收各个视场分区的回波信号并统计回波信号的能量值。

下述S241、S242、S2431、S2432以及S2433对应于对S140的细化。

S241、分别计算各个视场分区中回波信号的高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3。

其中，每个视场分区包括至少一个激光脉冲，每个激光脉冲对应一个回波信号。S230中获取各个视场分区的各激光脉冲对应的回波信号的能量并统计回波信号位于不同能量范围的数量，为该步骤中计算百分比做准备。

其中，高能量百分比A1为视场分区中的回波信号的能量值大于第一能量值的回波信号的数量与该视场分区中的回波信号的总量的百分比，低能量百分比A2为视场分区中的回波信号的能量值小于第二能量值的回波信号的数量与该视场分区中的回波信号的总量的百分比，中能量百分比A3为视场分区中的回波信号的能量小于等于第一能量值且大于等于第二能量值的回波信号的数量与该视场分区中的回波信号的总量的百分比；第一能量值大于第二能量值。

示例性的，第一能量值对应于激光雷达的接收上限，第二能量值对应于激光雷达的接收下限。该步骤可包括，激光雷达设定可接收的回波信号的上限和下限，对各个视场分区内的激光脉冲对应的回波信号的能量分别进行统计，计算出能量值偏低(低于下限)的落点数，并与该视场分区的落点总数作比，得到低能量百分比A2；计算出能量值偏高(高于上限)的落点数，并与该视场分区的落点总数作比，得到高能量百分比A1；以及计算出能量值适中(在下限与上限之间)的落点数，并与该视场分区的落点总数作比，得到中能量百分比A3；A1+A2+A3＝100％。

S242、根据预设功率调整优先级策略比较高能量百分比A1与第一预设值B1，比较低能量百分比A2与第二预设值B2，以及比较中能量百分比A3与第三预设值B3。

为下一步骤执行调整策略做准备。

其中，B1、B2和B3的大小可根据实际调整需求设置，本发明实施例对此不作限定。

S2431、若高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

其中，0＜B1≤50％；该步骤可为，对于偏高落点数超出一定概率值(例如40％)的视场分区，降低下一扫描帧的激光脉冲的发射频率，以降低下一扫描帧对应的该视场分区中的回波信号的能量偏高的落点数。

S2432、若低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

其中，0＜B2≤50％；该步骤可为，对于偏低落点数超出一定概率值(例如40％)的视场分区，增加下一扫描帧的激光脉冲的发射功率，以降低下一扫描帧对应的该视场分区中的回波信号的能量偏低的落点数。

S2433、若中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变。

其中，50％＜B3＜100％；该步骤可为，对于适中落点数超出一定概率值的视场分区(例如80％)，在下一扫描帧维持原激光脉冲的发射功率，以维持下一扫描帧对应的该视场分区中的回波信号的能量适中的落点数。

如此，有利于使下一扫描帧的视场范围内的各视场分区对应的回波信号的能量均集中在下限和上限之间，即使得适中落点数超出一定概率值的视场分区的数量增多，从而有利于稳定回波信号的能量的动态范围。

需要说明的是，上限和下限的具体数值可根据激光雷达扫描方法的实际需求设置，本发明实施例对此不作限定；一定概率值的概率百分比也可根据激光雷达扫描方法的实际需求设置，本发明实施例对此也不作限定。

此外，需要说明的是，S2431、S2432以及S2433中对激光脉冲的发射功率的调整为对相应的视场分区中的全部激光脉冲的发射功率进行调整。

本发明实施例中，通过对高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3进行分析并进行后续调整，可避免基于能量绝对值进行调整的方式中，由于个别点位置处发生强反射使的总能量超限，并据此降低激光脉冲的发射功率后导致该视场分区中的其他落点的回波信号过小而无法正常探测的情况，从而有利于在稳定回波信号的能量的动态范围的同时，有利于确保激光雷达具有较高的探测准确性。

可选的，激光脉冲的发射功率包括N个分立的能量等级，N为正整数且N≥2。则：

S2431中，降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率可包括：将下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率调低至少一个能量等级。

S2432中，增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率可包括：将下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率调高至少一个能量等级。

S2433中，保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变可包括：保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率为当前的能量等级。

示例性的，N的取值为3，能量由低到高分别为第一能量等级、第二能量等级和第三能量等级，相邻等级的差距为3dB；帧率为30帧/秒。激光脉冲的发射功率调整策略可如表1所示。

表1激光脉冲的发射功率调整策略

	保持原功率等级	提高功率等级	降低功率等级
				偏低落点数	/	≥10％	/
适中落点数	≥80％	/	/
				偏高落点数	/	/	≥10％

示例性的，以当前扫描帧的一视场分区的激光脉冲的发射功率为第二能量等级为示例，若偏低落点数≥10％，则将下一扫描帧的该视场分区的激光脉冲的发射功率提高为第三能量等级；若偏高落点数≥10％，则将下一扫描帧的该视场分区的脉冲激光的发射功率降低为第一能量等级；若适中落点数≥80％，则下一扫描帧的该视场分区的激光脉冲的发射功率保持第二能量等级。

表1中高能量百分比A1和低能量百分比A2的取值均为10％，中能量百分比A3的取值为80％，此仅为示例性的说明。在其他实施方式中，还可根据激光雷达扫描方法的实际需求，设置A1、A2和A3的取值，本发明实施例对此不作限定。

可选的，N≤5。

该实施例可理解为，激光脉冲的发射功率的能量等级不宜过多，如此可避免增加不必要的调节功耗。

此外，当能量等级的数量为4级或5级时，激光脉冲的发射功率的能量等级的调整方式可为逐级调整或跨级调整，本发明实施例对此不作限定。

需要说明的是，激光脉冲的发射功率为最低能量等级时，则发射功率的能量等级无法再降低，存在降低需求时，仍采用原最低能量等级发射激光脉冲；同理，当激光脉冲的发射功率为最高能量等级时，则发射功率的能量等级无法再增加，存在增加需求时，仍采用原最高能量等级发射激光脉冲。

可选的，第一扫描帧对应的每个视场分区对应的激光脉冲的发射功率均为激光雷达的最高发射功率。

其中，最高发射功率对应最高能量等级的发射功率；同时，该最高发射功率为每个视场分区对应的激光脉冲的预设发射频率，也为发射激光脉冲时的发射功率。对于同一目标物体而言，该最高发射功率可产生的回波信号的能量最高。由于第一扫描帧无前一扫描帧的回波信号的数据做参照，因此，设置第一扫描帧对应的每个视场分区均采用最高发射功率发射激光脉冲，有利于确保第一扫描帧的各激光脉冲对应的回波信号均具有较高的能量，从而方便后续计算调节，且有利于提高激光雷达探测准确性。

可选的，每个视场分区的激光脉冲的数量均相等。

示例性的，可参照图2，每个视场分区011中的落点数均为9个，其对应每个视场分区011的激光脉冲的数量均为9个。此仅为示例性的说明，而非限定。在其他实施方式中，还可根据激光雷达扫描方法的实际需求，设置每个视场分区内的激光脉冲的数量，本发明实施例对此不作限定。

如此，便于对扫描帧的视场范围内的各视场分区采用相同的规则进行统计调整，从而便于简化统计调整过程对应的算法。

可选的，视场分区中的激光脉冲的落点均匀分布。

其中，落点均匀分布还可理解为，激光脉冲的光斑按照扫描角度均匀分布。

如此设置，有利于使得整个视场范围内，激光脉冲的落点整体是均匀的，从而有利于提高激光雷达的扫描均匀性和探测准确性。

可选的，继续参照图2，视场分区具有横向视场宽度C1和纵向视场宽度C2；横向视场宽度C1等于纵向视场宽度C2。

示例性的，以扫描角度为视场宽度的衡量标准，横向视场宽度C1和纵向视场宽度C2可均为5度，或者均为0.5度。如此，各视场分区的形状规整，有利于视场分区的划分，同时有利于使得各视场分区中落点数量相等，且分布均匀。

示例性的，视场范围为120度*20度，可包括96个5度*5度的视场分区。通常，激光雷达是按照扫描角度发射激光脉冲的，例如激光雷达每偏移0.2度发射一个激光脉冲，则激光脉冲对应的落点(或称光斑)在视场范围内是均匀分布的，那么每个视场分区内的落点数是相等的。

需要说明的是，每个视场分区的横向视场宽度C1和纵向视场宽度C2可根据不同场景需求灵活设置。如此，一定视场范围内，视场分区的数量可根据实际场景需求设置，在确保能够辨识被探测目标的同时，不能划分的太细，以避免计算资源的浪费。同时，每一帧的视场范围的视场分区的划分方式尽量一致，以减小减小计算负担。

可选的，图4是本发明实施例提供的又一种激光雷达扫描方法的流程示意图，也在图1的基础上对S140(即计算调节步骤)进行了细化。参照图4，该激光雷达扫描方法可包括：

S310、获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

S320、控制各个视场分区内的激光脉冲以发射功率进行发射。

S330、接收各个视场分区的回波信号并统计回波信号的能量值。

下述S341和S342对应于对S140的细化。

S341、分别计算各个视场分区中回波信号的高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3。

S342、根据预设功率调整优先级策略比较并调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射频率。

其中，预设功率调整优先级策略包括：第一优先级：比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3，若中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持激光脉冲的发射功率不变；第二优先级：比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，若低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加激光脉冲的发射功率；第三优先级：比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，若高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低激光脉冲的发射功率。

其中，当高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3中的两个数值同时满足调整策略中的百分比时，有可能出现调整紊乱或误调整的情况。

该步骤中，通过设置调整优先级，可在稳定回波信号的能量的动态范围的同时，还可以简化调整策略，同时避免调整紊乱和误调整。

示例性的，激光脉冲的功率等级为三个，以回波信号转换为电信号之后的电信号的上限和下限表示激光雷达的接收上限和接收下限，则激光雷达的接收上限幅度为0.4V，接收下限幅度为0.03V。激光脉冲的发射功率调整策略可如表2所示。

表2激光脉冲的发射功率调整策略

	保持原功率等级	提高功率等级	降低功率等级
				偏低落点数	/	≥33％	/
适中落点数	≥66％	/	/
				偏高落点数	/	/	≥33％

结合上述调整优先级，激光脉冲的发射功率调整方式如表3所示。

表3激光脉冲的发射功率调整方式

	A1(％)	A2(％)	A3(％)	方式
					视场分区1	6	13	81	保持原发射功率
视场分区2	37	40	23	提高发射功率
					视场分区3	37	15	48	降低发射功率

需要说明的是，上述仅示例性的以适中条件优先于偏低条件，偏低条件优先于偏高条件示出了调整优先级顺序，但并非对本发明实施例提供的激光雷达扫描方法的限定。在其他实施方式中，可根据场景需求以及激光雷达扫描方法的实际需求，设置优先级顺序，示例性的，可设置偏低条件优先于偏高条件，偏高条件优先于适中条件；或者可设置适中条件优先于偏高条件，偏高条件优先于偏低条件，本发明实施例对此不作限定。

其次，需要说明的是，可设置多种调整优先级顺序，并将其集成在同一激光雷达的运行程序内。在激光雷达执行探测扫描工作之前，可根据探测场景需求以及激光雷达扫描方法的实际需求，人为设置或自动选择调整优先级顺序的方式，此外，调整优先级顺序的方式可根据激光雷达的工作场景自动切换或人为切换，本发明实施例对此也不作限定。

本发明实施例提供的激光雷达扫描方法，通过对扫描帧的视场范围分区，在不同的视场分区内激光脉冲采用不同的发射功率进行发射；以及以扫描帧为调整周期对各视场分区的激光脉冲的发射功率进行调整，有利于稳定回波信号的能量的动态范围。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种激光雷达，该激光雷达可用于执行上述实施方式提供的激光雷达扫描方法，因此，该激光雷达也具有上述实施方式提供的激光雷达扫描方法所具有的技术效果，相同之处可参照上文理解，下文中不再赘述。

示例性的，图5是本发明实施例提供的一种激光雷达的结构示意图。参照图5，该激光雷达40包括：获取单元410、发射单元420、接收单元430以及控制单元440；获取单元410用于获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；其中，视场分区的数量为两个以上；发射单元420用于控制各个视场分区内的激光脉冲以发射功率进行发射；接收单元430用于接收各个视场分区的回波信号并统计回波信号的能量值；控制单元440用于根据视场范围内各个视场分区的回波信号的能量调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

其中，发射单元420可为激光发射器，接收单元430可为激光接收器，激光接收器可包括光电转换模块和数模转换模块；发射单元420发出的激光脉冲传播至目标物体001位置处，被目标物体001反射回来，形成回波信号，并被接收单元130接收；控制单元440还用于通过获取单元410控制发射单元420发出具有预设发射功率的激光脉冲。激光雷达40还可包括本领域技术人员可知的其他组成部件和结构，本发明实施例对此不赘述也不作限定。

本发明实施例提供的激光雷达40，通过控制单元440根据当前扫描帧的视场范围内各个视场分区的回波信号的能量计算下一扫描帧的视场范围的各个视场分区对应的激光脉冲的发射功率，有利于使得回波信号的强度稳定在接收单元430允许的动态范围内。

可选的，图6是本发明实施例提供的另一种激光雷达的结构示意图。参照图6，控制单元440可包括数据运算子单元442、数据比较子单元443和策略调整子单元444；数据运算子单元442用于分别计算各个视场分区中回波信号的高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3；数据比较子单元443用于根据预设功率调整优先级策略比较高能量百分比A1与第一预设值B1，比较低能量百分比A2与第二预设值B2，以及比较中能量百分比A3与第三预设值B3；策略调整子单元444用于执行：若满足高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；若满足低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；若满足中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变；其中，高能量百分比A1为视场分区中的回波信号的能量值大于第一能量值的回波信号的数量与该视场分区中的回波信号的总量的百分比，低能量百分比A2为视场分区中的回波信号的能量值小于第二能量值的回波信号的数量与该视场分区中的回波信号的总量的百分比，中能量百分比A3为视场分区中的回波信号的能量小于等于第一能量值且大于等于第二能量值的回波信号的数量与该视场分区中的回波信号的总量的百分比；第一能量值大于第二能量值；0＜B1≤50％，0＜B2≤50％，50％＜B3＜100％。

如此，可使得下一扫描帧的视场范围内的各视场分区对应的回波信号的能量更集中在第一能量值和第二能量值之间，从而有利于稳定回波信号的能量的动态范围。

此外，通过对高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3进行分析并进行后续调整，可避免基于能量绝对值进行调整的方式中，由于个别点位置处发生强反射使的总能量超限，并据此降低激光脉冲的发射功率后导致该视场分区中的其他落点的回波信号过小而无法正常探测的情况，从而有利于在稳定回波信号的能量的动态范围的同时，有利于确保激光雷达具有较高的探测准确性。

可选的，所述预设功率调整优先级策略为：第一优先级：比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3，若中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持激光脉冲的发射功率不变；第二优先级：比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，若低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加激光脉冲的发射功率；第三优先级：比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，若高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低激光脉冲的发射功率。

其中，当高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3中的两个数值同时满足调整策略中的百分比时，有可能的出现调整紊乱或误调整的情况。

本实施例中，通过控制器440中的策略设定子单元444设置功率调整优先级顺序，可在稳定回波信号的能量的动态范围的同时，还可以简化调整策略，同时避免调整紊乱和误调整。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种激光雷达扫描方法，其特征在于，包括：

获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；其中，所述视场分区的数量为两个以上；

控制各个所述视场分区内的激光脉冲以所述发射功率进行发射；

接收各个所述视场分区的回波信号并统计所述回波信号的能量值；

根据所述视场范围内各个所述视场分区的所述回波信号的能量值在不同能量范围的数量所占的百分比调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

2.根据权利要求1所述的激光雷达扫描方法，其特征在于，根据所述视场范围内各个所述视场分区的所述回波信号的能量值在不同能量范围的数量所占的百分比调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率，包括：

分别计算各个所述视场分区中所述回波信号的高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3；

根据预设功率调整优先级策略比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，以及比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3；

若所述高能量百分比A1大于所述第一预设值B1，则降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；

若所述低能量百分比A2大于所述第二预设值B2，则增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；

若所述中能量百分比A3大于所述第三预设值B3，则保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变；

其中，所述高能量百分比A1为所述视场分区中的所述回波信号的能量值大于第一能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比，所述低能量百分比A2为所述视场分区中的所述回波信号的能量值小于第二能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比，所述中能量百分比A3为所述视场分区中的所述回波信号的能量小于等于第一能量值且大于等于第二能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比；所述第一能量值大于所述第二能量值；0＜B1≤50％，0＜B2≤50％，50％＜B3＜100％；A1+A2+A3＝100％。

3.根据权利要求2所述的激光雷达扫描方法，其特征在于，所述激光脉冲的发射功率包括N个分立的能量等级，N为正整数且N≥2；

所述降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率包括：将下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率调低至少一个能量等级；

所述增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率包括：将下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率调高至少一个能量等级；

所述保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变包括：保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率为当前的能量等级。

4.根据权利要求1所述的激光雷达扫描方法，其特征在于，每个所述视场分区的所述激光脉冲的数量均相等。

5.根据权利要求4所述的激光雷达扫描方法，其特征在于，所述视场分区中的所述激光脉冲的落点均匀分布。

6.根据权利要求1所述的激光雷达扫描方法，其特征在于，第一扫描帧对应的每个所述视场分区对应的激光脉冲的发射功率均为所述激光雷达的最高发射功率。

7.根据权利要求1所述的激光雷达扫描方法，其特征在于，所述当前扫描帧为第一扫描帧，所述获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率之前还包括：

将所述当前扫描帧的视场范围划分为至少两个视场分区。

8.根据权利要求1所述的激光雷达扫描方法，其特征在于，所述视场分区具有横向视场宽度和纵向视场宽度；

所述横向视场宽度等于所述纵向视场宽度。

9.根据权利要求2所述的激光雷达扫描方法，其特征在于：所述预设功率调整优先级策略为：

第一优先级：比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3，若所述中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持所述激光脉冲的发射功率不变；

第二优先级：比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，若所述低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加所述激光脉冲的发射功率；

第三优先级：比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，若所述高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低所述激光脉冲的发射功率。

10.一种激光雷达，其特征在于，包括：获取单元、发射单元、接收单元以及控制单元；

所述获取单元用于获取当前扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；其中，所述视场分区的数量为两个以上；

所述发射单元用于控制各个所述视场分区内的激光脉冲以所述发射功率进行发射；

所述接收单元用于接收各个所述视场分区的回波信号并统计所述回波信号的能量值；

所述控制单元用于根据所述视场范围内各个所述视场分区的所述回波信号的能量值在不同能量范围的数量所占的百分比调整下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率。

11.根据权利要求10所述的激光雷达，其特征在于，所述控制单元包括数据运算子单元、数据比较子单元和策略调整子单元；

所述数据运算子单元用于分别计算各个所述视场分区中所述回波信号的高能量百分比A1、低能量百分比A2和中能量百分比A3；

所述数据比较子单元用于根据预设功率调整优先级策略比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，以及比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3；

所述策略调整子单元用于执行：若满足所述高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；若满足所述低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率；若满足所述中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持下一扫描帧的视场范围的各视场分区对应的激光脉冲的发射功率不变；

其中，所述高能量百分比A1为所述视场分区中的所述回波信号的能量值大于第一能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比，所述低能量百分比A2为所述视场分区中的所述回波信号的能量值小于第二能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比，所述中能量百分比A3为所述视场分区中的所述回波信号的能量小于等于第一能量值且大于等于第二能量值的回波信号的数量与该所述视场分区中的所述回波信号的总量的百分比；所述第一能量值大于所述第二能量值；0＜B1≤50％，0＜B2≤50％，50％＜B3＜100％；A1+A2+A3＝100％。

12.根据权利要求11所述的激光雷达，其特征在于，所述预设功率调整优先级策略为：

第一优先级：比较所述中能量百分比A3与第三预设值B3，若所述中能量百分比A3大于第三预设值B3，则保持所述激光脉冲的发射功率不变；

第二优先级：比较所述低能量百分比A2与第二预设值B2，若所述低能量百分比A2大于第二预设值B2，则增加所述激光脉冲的发射功率；

第三优先级：比较所述高能量百分比A1与第一预设值B1，若所述高能量百分比A1大于第一预设值B1，则降低所述激光脉冲的发射功率。

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