CN110333499A - 激光雷达及激光雷达控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例中公开了一种激光雷达，所述激光雷达包括：激光发射器，在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；激光接收器，在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为所述接收周期对应的发射周期内的N个激光脉冲对应的回波；回波处理器，将所述一个接收周期内接收到的对应脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。本发明的激光雷达在一个发射周期内发射多个脉冲激光，在接收时接收到多个脉冲回波，对多个脉冲回波的处理，可以将有效的激光回波和干扰信号区分开，降低激光雷达中、远距离的探测的误差率，提高准确度低，从而满足雷达对中、远程探测的需求。
Description
技术领域
本发明涉及检测领域，特别涉及一种激光雷达及激光雷达控制方法。
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。
现有的激光雷达发射的激光光束通常是脉冲信号，从目标反射回来的回波信号也是脉冲信号。在进行中远程探测时，激光光束的传播介质及传播空间会引入极大的衰减，对于中远距离，由于衰减和高斯白噪声的存在，很难将激光回波和干扰信号区分开，使得中远距离的探测误差率高、准确度低。传统的脉冲型雷达依靠提升激光脉冲的峰值功率来满足中远程探测的需求。
现有的激光雷达中，提高脉冲激光的峰值功率，使得成本、体积、功耗等方面都大幅度提高，从而遇到了瓶颈，此外，提高激光脉冲的峰值功率也可能对用户和被测范围内的物品、行人造成一定的伤害。
可见，现有技术中还无法解决脉冲激光雷达对中、远程的探测需求。
发明内容
本发明实施例中提供了一种激光雷达及激光雷达控制方法，能满足激光雷达对中、远距离的探测需求。
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：
提供了一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：
激光发射器，在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；
激光接收器，在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为所述接收周期对应的发射周期内的N个激光脉冲对应的回波；
回波处理器，将所述一个接收周期内接收到的对应脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。
可选的，所述激光发射器还用于，在一个发射周期内，发送一个脉冲激光；
激光接收器还用于在一个接收周期内，接收一个脉冲回波，所述一个脉冲回波为对应的一个发射周期内发送的一个脉冲激光对应的回波；
回波处理器还用于从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
可选的，所述激光雷达还包括：
测距器，用于根据所述叠加回波，获得检测距离。
可选的，所述激光雷达还包括控制器，用于
获得重点扫描区域；
所述控制器还用于在所述激光雷达扫描重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送N个脉冲激光。
可选的，所述控制器还用于在所述激光雷达扫描非重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送一个脉冲激光。
可选的，激光雷达还包括控制器，所述控制器用于获得重点扫描区域；
所述控制器还用在所述激光雷达扫描重点区域时，使得所述回波处理器从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
第二方面，提供了一种激光雷达控制方法，所述方法包括：
激光发射器在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；
激光接收器在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为对应的一个发射周期内N个激光脉冲对应的回波；
回波处理器将所述一个接收周期内接收到的N个脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。
可选的，所述方法还包括：
激光发射器在一个发射周期内，发送一个脉冲激光；
激光接收器在一个接收周期内，接收一个脉冲回波，所述一个脉冲回波为对应的一个发射周期内发送的一个脉冲激光对应的回波；
回波处理器将当前接收周期内接收到的脉冲回波与上一个接收周期内接收到的脉冲回波相叠加，获得叠加回波。
可选的，所述方法还包括：
控制器获得重点扫描区域；
所述控制器还在所述激光雷达扫描重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送N个脉冲激光。
可选的，所述方法还包括：
控制器获得重点扫描区域；
所述控制器在所述激光雷达扫描重点区域时，使得所述回波处理器从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
本发明的实施例中公开了一种激光雷达，所述激光雷达包括：激光发射器，在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；激光接收器，在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为所述接收周期对应的发射周期内的N个激光脉冲对应的回波；回波处理器，将所述一个接收周期内接收到的对应脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。本发明的激光雷达在一个发射周期内发射多个脉冲激光，在接收时接收到多个脉冲回波，对多个脉冲回波的处理，可以将有效的激光回波和干扰信号区分开，降低激光雷达中、远距离的探测的误差率，提高准确度低，从而满足雷达对中、远程探测的需求。
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的示意图；
图2所示为本发明实施例的脉冲回波示意图；
图3所示为本发明实施例的多个脉冲回波回波叠加示意图。
具体实施方式
本发明如下实施例提供了一种激光雷达及激光雷达控制方法，能满足激光雷达对中、远距离的探测需求。
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的示意图，如图1所示，所述激光雷达包括：
激光发射器110，在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；
激光接收器120，在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为所述接收周期对应的发射周期内的N个激光脉冲对应的回波；
回波处理器130，将所述一个接收周期内接收到的对应脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。
脉冲式的激光雷达可以在一个发射周期内发送N个脉冲激光，在该发射周期内的发射的脉冲激光不一定能所有的都被反射，成为脉冲回波，所以接收到的对应脉冲回波的数量是有可能小于发射的脉冲激光的数量的。
脉冲回波的叠加可以采用现有技术中的电路实现，例如二极管电路、叠加电路等。
在本发明的实施例中，所述激光雷达还包括：
测距器，用于根据所述叠加回波，获得检测距离。
通常对叠加回波的处理方法可以包括：平均、加权平均等。
由于一个发射周期内发射了N个脉冲激光，这N个脉冲激光之间的间隔很短，可以认为这些脉冲激光对应的有效的激光回波的波形是相同或相似的，而干扰信号是随机的。
对应激光回波中包括有效激光回波和干扰信号，叠加后以后，有效激光回波的强度将远大于干扰信号，例如，单个脉冲回波中，有效激光回波和干扰信号的比例是2:1，那么叠加三个脉冲回波后，有效激光回波和干扰信号的比例可以是6：1。实际情况较为复杂，并不能简单的以振幅比例来说明，在一个实施例中，噪声信号可以是高斯白噪声，高斯白噪声进行进行叠加平均后其标准差将被抑制N*3dB，而有效激光回波由于其存在位置的确定性，叠加平均后将不会有太大变化。可见，理论和实际中，本发明的方法中，都可以将有效激光回波和干扰信号区分开，降低激光雷达中、远距离的探测的误差率，提高准确度低，从而满足雷达对中、远程探测的需求。
图2所示为本发明实施例的脉冲回波示意图，如图2所示，单个脉冲回波中包括有效激光回波210和干扰信号220，干扰信号可以有多个，图2中示出了三个脉冲回波，每个脉冲回波中都包含高斯白噪声干扰信号。
图3所示为本发明实施例的多个脉冲回波回波叠加示意图，如图3所示，有效脉冲回波会加强，但是干扰信号是随机的，不会被加强。可见，图3中，有效激光回波和干扰信号的强度之比大于图2所示。
在本发明的另一个实施例中，所述激光发射器还用于，在一个发射周期内，发送一个脉冲激光；
激光接收器还用于在一个接收周期内，接收一个脉冲回波，所述一个脉冲回波为对应的一个发射周期内发送的一个脉冲激光对应的回波；
回波处理器还用于从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
激光雷达发射激光脉冲的间隔虽然可以调整，但是受器件本身的影响，不可能在单位时间内无限制的增加，因此若是要在一个发射周期内发射数量较多的脉冲激光，那么一个发射周期就会较长，这也不利于提高激光雷达的性能，因此，对于脉冲回波的叠加也可以是多个接收周期内的叠加。
本发明上述实施例中，一个发射周期内仍然发射一个脉冲激光，一个对应的接收周期内也接收到一个脉冲回波，在处理的时候，将该接收周期内的脉冲回波和上一个接收周期内的脉冲回波进行叠加，也可以达到增加有效激光回波的强度，从而将有效激光回波和干扰信号区分开。为了进一步增加有限激光回波的强度，还可以从当前接收周期内开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，从而可以更加有效地区分有效激光回波和干扰信号。
在本发明的一个实施例中，所述激光雷达还包括控制器，用于获得重点扫描区域；
所述控制器还用于在所述激光雷达扫描重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送N个脉冲激光。
所述控制器还用于在所述激光雷达扫描非重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送一个脉冲激光。
在本发明的实施例中，激光雷达在一个发射周期内发送N个脉冲激光，会增加激光雷达的功率，也会增加后续回波处理器的处理负荷，因此可以通过控制器控制激光发射器在重点扫描区域时，一个发射周期内发送N个脉冲激光，而在非重点扫描区域时，一个发射周期内只发送一个脉冲激光。这样既可以满足对重要扫描区域中、远距离探测的精确度、误差率的要求，也可以适当降低激光雷达的总体功率和负荷。
在本发明的另一个实施例中，激光雷达还包括控制器，所述控制器用于获得重点扫描区域；
所述控制器还用在所述激光雷达扫描重点区域时，使得所述回波处理器从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
该实施例中，发射器在所有发射周期内都只发射一个脉冲激光，但是在重点扫描区域里，可以连续叠加N个接收周期内的脉冲回波，从而满足对重要扫描区域中、远距离探测的精确度、误差率的要求。
和上述激光雷达相对应，本发明实施例还提供了一种激光雷达控制方法，所述方法包括：
激光发射器在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；
激光接收器在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为对应的一个发射周期内N个激光脉冲对应的回波；
回波处理器将所述一个接收周期内接收到的N个脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。
本发明实施例中，所述方法还包括：
激光发射器在一个发射周期内，发送一个脉冲激光；
激光接收器在一个接收周期内，接收一个脉冲回波，所述一个脉冲回波为对应的一个发射周期内发送的一个脉冲激光对应的回波；
回波处理器将当前接收周期内接收到的脉冲回波与上一个接收周期内接收到的脉冲回波相叠加，获得叠加回波。
本发明实施例中，所述方法还包括：
控制器获得重点扫描区域；
所述控制器还在所述激光雷达扫描重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送N个脉冲激光。
本发明实施例中，所述方法还包括：
控制器获得重点扫描区域；
所述控制器在所述激光雷达扫描重点区域时，使得所述回波处理器从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
本发明实施例的激光雷达控制方法，能满足激光雷达对中、远距离探测的需求。
本发明的实施例中公开了一种激光雷达及激光雷达控制方法，所述激光雷达包括：激光发射器，在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；激光接收器，在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为所述接收周期对应的发射周期内的N个激光脉冲对应的回波；回波处理器，将所述一个接收周期内接收到的对应脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。本发明的激光雷达在一个发射周期内发射多个脉冲激光，在接收时接收到多个脉冲回波，对多个脉冲回波的处理，可以将有效的激光回波和干扰信号区分开，降低激光雷达中、远距离的探测的误差率，提高准确度低，从而满足雷达对中、远程探测的需求。
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，其特征在于，所述激光雷达包括：
激光发射器，在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；
激光接收器，在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为所述接收周期对应的发射周期内的N个激光脉冲对应的回波；
回波处理器，将所述一个接收周期内接收到的对应脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。
2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光发射器还用于，在一个发射周期内，发送一个脉冲激光；
激光接收器还用于在一个接收周期内，接收一个脉冲回波，所述一个脉冲回波为对应的一个发射周期内发送的一个脉冲激光对应的回波；
回波处理器还用于从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
3.如权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：
测距器，用于根据所述叠加回波，获得检测距离。
4.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括控制器，用于获得重点扫描区域；
所述控制器还用于在所述激光雷达扫描重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送N个脉冲激光。
5.如权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述控制器还用于在所述激光雷达扫描非重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送一个脉冲激光。
6.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，激光雷达还包括控制器，所述控制器用于获得重点扫描区域；
所述控制器还用在所述激光雷达扫描重点区域时，使得所述回波处理器从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
7.一种激光雷达控制方法，其特征在于，所述方法包括：
激光发射器在一个发射周期内，发送N个脉冲激光；
激光接收器在一个接收周期内，接收对应脉冲回波，所述对应脉冲回波为对应的一个发射周期内N个激光脉冲对应的回波；
回波处理器将所述一个接收周期内接收到的N个脉冲回波进行叠加，获得叠加回波。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
激光发射器在一个发射周期内，发送一个脉冲激光；
激光接收器在一个接收周期内，接收一个脉冲回波，所述一个脉冲回波为对应的一个发射周期内发送的一个脉冲激光对应的回波；
回波处理器将当前接收周期内接收到的脉冲回波与上一个接收周期内接收到的脉冲回波相叠加，获得叠加回波。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制器获得重点扫描区域；
所述控制器还在所述激光雷达扫描重点扫描区域时，使得所述激光发射器在一个发射周期内发送N个脉冲激光。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制器获得重点扫描区域；
所述控制器在所述激光雷达扫描重点区域时，使得所述回波处理器从当前接收周期开始，叠加N-1个前序接收周期内的脉冲回波，获得叠加回波。
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