CN110927734A - 一种激光雷达系统及其抗干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光雷达系统，包括发射单元、检测单元以及分别与发射单元和检测单元连接的控制和处理电路；其中，发射单元包括有光源阵列，用于朝向目标区域发射激光脉冲序列；检测单元包括有检测器阵列，所述检测器阵列与所述光源阵列具有一一对应关系；控制和处理电路，控制所述光源阵列随机发射激光脉冲序列，以及对所述检测器阵列进行调控，使所述检测器阵列与所述光源阵列具有相对应的工作模式。本发明可以有效降低检测器阵列接收到干扰信号的概率，能够有效解决激光雷达系统在实际应用中因存在其他激光雷达系统而引起的干扰问题。

Description

一种激光雷达系统及其抗干扰方法
技术领域
本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达系统及其抗干扰方法。
背景技术
目前，激光雷达系统主要基于飞行时间(Time of flight,TOF)技术,其原理是通过发射端的光源向目标区域发射激光脉冲序列，经过目标区域反射的部分回波信号被接收端的检测器接收到，通过计算这些发射和被接收光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物体的距离信息。基于TOF技术的激光雷达系统可用于探测目标物体、速度等信息，具有探测距离远、分辨率高等特点，相比其他激光测距系统具有更好的性能优势，因此,被广泛应用于AI(人工智能)、扫地机器人、无人机、无人自动驾驶等领域。
然而，在激光雷达系统的实际应用环境中，通常会存在很多的干扰源，在同一探测区域内可能会存在多个激光雷达系统或者其他激光器件，使得激光雷达系统除了响应自身发射脉冲经目标区域反射的回波信号外，还可能接收到其他激光雷达系统发射的激光脉冲或者是其他激光雷达系统发射的激光脉冲经目标区域反射的回波信号，从而导致激光雷达系统无法识别有效信号和干扰信号。
除了上述其他激光雷达系统的干扰，实际应用中产生的干扰还可能来自于激光雷达系统自身的镜头杂散光或者其他相近波长的激光器件。因此，如何有效解决激光雷达在实际应用中的干扰是目前急需解决的问题。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光雷达系统及其抗干扰方法，以解决上述背景技术问题中的至少一个问题。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种激光雷达系统，包括发射单元、检测单元以及分别与发射单元和检测单元连接的控制和处理电路；其中，发射单元包括有光源阵列，用于朝向目标区域发射激光脉冲序列；检测单元包括有检测器阵列，所述检测器阵列与所述光源阵列具有一一对应关系；控制和处理电路，控制所述光源阵列随机发射激光脉冲序列，以及对所述检测器阵列进行调控，使所述检测器阵列与所述光源阵列具有相对应的工作模式。
在一些实施例中，所述控制和处理电路控制光源阵列中光源发射激光脉冲的顺序随机，和/或控制光源之间发射激光脉冲的时间间隔随机。
在一些实施例中，所述控制和处理电路控制光源在一个检测周期内发射激光脉冲序列；其中，在激光脉冲序列中，激光脉冲之间的时间间隔是随机的。
在一些实施例中，所述光源阵列包括有多个光源，每一个光源设置有一个或多个检测器与之对应；或者，所述光源阵列包括有多个子光源阵列，每个子光源阵列设置有一个或多个检测器阵列与之对应。
在一些实施例中，控制和处理电路控制一个光源发射激光脉冲时，同时控制与该光源对应的检测器处于工作状态，而其他检测器处于关闭状态；或者，控制和处理电路只接收对应检测器输出的响应信号，将其他信号自动识别为干扰信号。
本发明的另一技术方案为：
一种激光雷达抗干扰方法，包括如下步骤：
步骤S1、控制光源阵列中的光源朝向目标区域随机发射激光脉冲序列；
步骤S2、控制检测器阵列中的检测器接收经目标区域反射回的回波信号并输出响应信号，其中，所述检测器阵列与所述光源阵列具有一一对应关系；
具体地，控制和处理电路控制所述光源阵列随机发射激光脉冲序列，以及对所述检测器阵列进行调控，使所述检测器阵列与所述光源阵列具有相对应的工作模式。
在一些实施例中，步骤S1中，通过控制和处理电路控制光源阵列中光源发射激光脉冲的顺序随机，和/或控制光源之间发射激光脉冲的时间间隔随机。
在一些实施例中，步骤S1中，通过控制和处理电路控制光源在一个检测周期内发射激光脉冲序列；其中，激光脉冲序列中，激光脉冲之间的时间间隔是随机的。
在一些实施例中，所述光源阵列包括有多个光源，每一个光源设置有一个或多个检测器与之对应；或者，所述光源阵列包括有多个子光源阵列，每个子光源阵列设置有一个或多个检测器阵列与之对应。
在一些实施例中，控制和处理电路控制一个光源发射激光脉冲时，同时控制与该光源对应的检测器处于工作状态，而其他检测器处于关闭状态；或者，控制和处理电路只接收对应检测器输出的响应信号，将其他信号自动识别为干扰信号。
本发明技术方案的有益效果是：
相较于现有技术，本发明激光雷达系统及其抗干扰方法通过控制光源阵列和检测器阵列的工作模式，可以有效降低检测器阵列接收到干扰信号的概率，能够有效解决激光雷达系统在实际应用中因存在其他激光雷达系统而引起的干扰问题。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明一个实施例激光雷达系统的示意图。
图2a是根据本发明一个实施例激光雷达系统的光源阵列的示意图。
图2b是根据本发明另一个实施例激光雷达系统的光源阵列的示意图。
图3是根据本发明另一个实施例激光雷达抗干扰方法的原理示意图。
图4是根据图3激光雷达抗干扰方法的流程图示。
具体实施方式
为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例提供了一种激光雷达系统，其能够有效解决激光雷达系统在实际应用中因存在其他激光雷达系统而引起的干扰问题，大大提高激光雷达的抗干扰能力。
图1所示是根据本发明一个实施例的激光雷达系统示意图。激光雷达系统包括发射单元10、检测单元24以及控制和处理电路26。其中，发射单元10朝向目标区域发射激光脉冲(激光束)，至少部分发射脉冲经目标32反射后形成反射信号，其中部分的反射信号被检测单元24接收。控制和处理电路26分别与发射单元10和检测单元24连接，同步发射单元10和检测单元24的触发信号，并根据激光脉冲信号计算激光脉冲由发射单元10发出到被检测单元24接收所需要的时间，即激光脉冲的飞行时间t，根据光脉冲的飞行时间t,进一步地计算可得到目标32对应点的距离D，具体可由下式计算出：
D＝c·t/2 (1)
其中，c为光速。
发射单元10包括光源阵列12和光学元件14。光源阵列12可以是激光二极管(LD)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等多个光源组成的阵列。可选地，光源阵列12可以是在单块半导体基底上生成多个VCSEL光源而形成的VCSEL阵列光源芯片。光源阵列12所发射的光束可以是可见光、红外光、紫外光等。
光源阵列12在控制和处理电路26的控制下向外随机发射激光脉冲序列，在本发明实施例中，所述随机发射包括光源阵列中的光源发射顺序随机、光源之间发射激光脉冲的时间间隔随机、以及在一个测量周期内光源发射的脉冲序列中光脉冲的时间间隔随机这三种情形中的至少一种或多种的组合，后面将会进行详细说明。在本发明实施例中，所述随机是伪随机的。
在一些实施例中，光源阵列12在控制和处理电路26的控制下以一定的频率(脉冲周期)发射脉冲光束，可以用于直接飞行时间法(Direct TOF)测量中。其中，发射脉冲光束的频率根据测量距离进行设定，比如可以设置成0.01MHz-100MHz，测量距离在几米至几百米。可以理解的是，也可以是由控制和处理电路26中的一部分或者独立于控制和处理电路26存在的子电路来控制光源阵列12发射相关的脉冲光束，比如：通过脉冲信号发生器来控制等，在本发明中不作特别限定。
图2a和2b是根据本发明一个实施例的光源阵列示意图。其中，图2a是机械式激光雷达系统中的光源阵列示意图，多个光源以一定间距垂直排列在发射面板上，在图2a中仅示意性的示出了8个光源的排列形式，包括第一光源121、第二光源122等，控制和处理电路26可以控制光源阵列发射激光脉冲。其中，多个光源之间的间距可以是等距间隔，或者是不规则的间隔。在一些实施例中，还可以将光源阵列设置成每个光源安装在一个发射面板上，多个发射面板沿垂直于光束发射的方向设置，其中每个光源对应一个驱动电路。
控制和处理电路26控制多个光源以随机的顺序单独发射激光脉冲以实现光源发射顺序随机的情况。在一些实施例中，还可以设置两个以上的光源为一个子光源阵列，每个子光源阵列中光源的个数可以相同也可以不同；其中，每个子光源阵列对应一个单独的驱动电路，控制和处理电路26控制多个子光源阵列之间发射激光脉冲的顺序随机。而且，还可以控制多个光源或子光源阵列之间发射激光脉冲的时间间隔也是随机的以实现光源发射脉冲的时间间隔随机的情况
图2b是面阵式激光雷达系统中的光源阵列的排列方式，其中，光源阵列12由设置在单片基底(或多片基底)上的多个子光源阵列组成，子光源阵列以一定的图案形式排列在基底上，基底可以是半导体基底、金属基底等；优选地，光源阵列12为设置在半导体基底上的多个VCSEL子光源所组成的阵列VCSEL芯片。光源阵列12包含第一子光源阵列124、第二子光源阵列125等，第一子光源阵列124在第一驱动电路的控制下发射激光脉冲、第二子光源阵列125在第二驱动电路的控制下发射激光脉冲，控制和处理电路26控制多个子光源阵列发射光脉冲的顺序随机，而且还可以控制多个子光源之列之间发射脉冲的时间间隔随机，由此实现光源发射顺序随机、光源之间发射光脉冲的时间间隔随机的情况。子光源阵列的排列可以是一维排列、也可以是二维排列，可以是规则排列、也可以是不规则排列。为了便于分析，图2b中仅示意性地给出一种示例，该示例中光源阵列12由6×6的规则光源组成，且光源被分成6组子光源阵列，每组子光源阵列由3×2个光源组成。
光学元件14接收来自光源阵列12的脉冲光束，并将脉冲光束进行光学调制，比如衍射、折射、反射等调制，随后向空间中发射被调制后的光束，比如聚焦光束、泛光光束、结构光光束等。光学元件14可以是透镜、衍射光学元件、超表面(Metasurface)光学元件、掩膜板、反射镜、MEMS振镜等形式中的一种或多种的组合。
检测单元24包括检测器阵列18、透镜单元22和过滤单元20。其中，透镜单元22接收并将由目标反射回的至少部分调制光束引导到检测器阵列18上；过滤单元22通常用于滤除特定波长外的其他信号光，具有滤除背景光的作用，提高检测精度。检测器阵列18包括由多个雪崩光电二极管(APD)、单光子雪崩光电二极管(SPAD)、硅基光电倍增管(SiPM)等检测器组成的阵列。一般地，与检测器阵列18连接的还包括有信号放大器、时数转换器(TDC)、模数转换器(ADC)等器件中的一种或多种组成的读出电路(图中未示出)。这些电路即可以与检测器阵列整合在一起，也可以是控制和处理电路26中的一部分，为了便于描述，将统一视作控制和处理电路26的一部分。
检测单元24的结构与发射单元具有一一对应关系，即每一个光源设置有一个或多个检测器与之对应，或者每个子光源阵列设置有一个或多个检测器阵列与之对应。比如在一些实施例中，多个光源以垂直方式排列在发射面板上，则对应设置有相同数量的检测器以相同的方式排列在接收面板上，每个光源发射的脉冲经目标反射后输入到对应的检测器中。在另一些实施例中，多个子光源阵列设置在基底上，每个子光源阵列发射的光束经目标反射后输入至相应的子检测器阵列中，一般的，检测器的数量多于光源的数量，具体的可根据实际情况设定。
在一些实施例中，发射单元10与检测单元24也可以被设置成共轴形式，即二者之间通过具备反射及透射功能的光学器件来实现，比如半透半反镜等。
控制和处理电路26包括有一个或多个处理器28、存储器30以及存储于存储器内的程序指令，其可根据处理器和/或内部的程序指令对光源阵列12以及检测器阵列18进行调控。具体的，控制和处理电路26可以控制光源阵列12中光源发射激光脉冲的顺序随机和/或控制光源之间发射激光脉冲的时间间隔随机；此外，控制和处理电路26还可以控制光源在一个检测周期内发射激光脉冲序列，其中激光脉冲序列中的激光脉冲之间的时间间隔是随机的；相对应的，通过控制和处理电路26对检测器阵列18进行调控，使检测器阵列18与光源阵列12具有相对应的工作模式，从而可以识别出自身光脉冲的有效回波信号，而区分其他的干扰信号。
图3是根据本发明实施例一种激光雷达抗干扰方法的原理示意图,以下参照图3对本发明激光雷达抗干扰方法的原理进行说明。
在激光雷达系统中，通常采集一帧完整的图像需要重复多个测量周期，假设采集一帧图像所需要的重复测量周期的次数记为nrepeat，则nrepeat≥1，其中，一个测量周期为光源阵列12发射一次光信号到目标物体后反射光信号被检测器阵列18接收所需要的时间。
控制和处理电路26可以控制光源阵列12中光源的发射顺序随机(伪随机)和光源发射激光脉冲的时间间隔随机(伪随机)。控制和处理电路26控制光源阵列12中的光源以一定顺序朝向目标区域发射激光脉冲，具体的，只控制其中一个光源或子光源阵列工作，例如第一光源121或第一子光源阵列124，经过一段时间间隔后，控制下一个光源或子光源工作，例如第二光源123或第二子光源阵列125。在光源阵列12中至少包括两个光源或子光源阵列，控制和处理电路26一方面可控制光源或子光源阵列的发射顺序随机，另一方面还可以控制光源之间发射光脉冲的时间间隔也是随机的。
在激光雷达系统中，光源阵列12与检测器阵列24具有一一对应关系，即一个光源或子光源阵列发射的激光脉冲经反射后输入到对应的检测器或检测器阵列中。根据这一关系，控制和处理电路26同时控制检测器阵列18中检测器的工作状态，比如在一个实施例中，控制一个光源发射激光脉冲时，同时控制与该光源对应的检测器处于工作状态，而其他检测器关闭；或者控制和处理电路26只接收该光源对应检测器输出的响应信号，将其他信号自动识别为干扰信号。另一方面，根据光源之间发射光脉冲的随机间隔调整检测器的工作状态或接收信号范围。通过这种多重随机的方式控制光源阵列12和检测器阵列18的工作模式，可以有效降低检测器阵列18接收到干扰信号的概率，此外，还可以进一步提高检测器的工作寿命以及系统处理数据的效率。
在实际应用中，相邻光源之间的随机间隔范围可根据具体应用场景和实际需求任意设置。比如在一个实施例中，为了提高激光雷达系统的测量帧率，可以将随机间隔范围设定为一个较小的范围。在另一个实施例中，为了降低系统内部发射光脉冲之间的影响，可以将随机范围设定为一个较大的范围。
控制和处理电路26还可以控制每个光源在一次测量周期内发射激光脉冲序列来代替传统测量中只发射单个脉冲激光，比如在一个实施例中，序列中包括n个激光脉冲，对应的激光脉冲为p1～pn，各个脉冲之间的时间间隔是随机(伪随机)的，且该时间间隔远小于目标位于最大探测距离Dmax处对应的飞行时间。
在光源朝向目标发射一束脉冲串的同时检测器被激发以采集来自目标区域反射的脉冲中的一部分信号，控制和处理电路26对检测器中采集到的信号进行处理分析，其中可得到一串与发射激光脉冲形式相同的信号串，即确认该信号串为有效信号，与干扰信号区分出来，两个信号串之间的时间差即为所要测量的飞行时间。比如在一个实施例中，通过随机时间编码预先设定发射脉冲的随机时间间隔，即光源发射间隔随机的脉冲串到目标区域后反射脉冲传输到检测器中，控制和处理电路对接收到的反射信号以同样的随机时间编码进行处理，进一步解算到与发射脉冲相关的有效信号，计算光脉冲的飞行时间。
根据光源阵列中光源或者子光源阵列的个数，相邻光源或子光源阵列发射光脉冲的时间间隔，以及一束光脉冲序列从发射到被检测器接收到的时间确定一个测量周期，保证在一个测量周期内，最后一个光源或子光源阵列发射的光脉冲序列经过一个飞行时间后能够被检测器完全接收到。
可以理解的是，光源发射顺序以及脉冲间隔的伪随机模式均可以通过控制和处理电路26中的一部分或者独立于控制和处理电路26存在的子电路来调控，比如可以通过随机时间编码的方式实现，或者还可以通过随机数产生器实现，具体实现方式在本发明中不做具体限制，任意符合本发明的实现方式均属于本发明的保护范围。
图4所示为本发明一实施例激光雷达抗干扰方法的流程图示，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、控制光源阵列中的光源朝向目标区域随机发射激光脉冲序列；
在本发明实施例中，所述随机发射包括光源阵列中的光源发射顺序随机、光源之间发射激光脉冲的时间间隔随机、以及在一个测量周期内光源发射的脉冲序列中光脉冲的时间间隔随机这三种情形中的至少一种或多种的组合。所述随机是伪随机的，为便于说明，后面统一以随机发射为例进行说明。
具体的，通过控制和处理电路控制光源阵列中的光源按发射顺序随机和/或发射时间间隔随机的方式朝向目标区域发射激光脉冲。
在机械式激光雷达系统中，所述光源阵列可设置为：由多个光源按照一定角度和间距以垂直排列的方式安装于发射面板上；或者，还可以设置成每个光源安装在一个发射面板上，多个发射面板沿垂直于光束发射的方向设置。其中，控制和处理电路控制多个光源以随机的顺序单独发射激光脉冲实现光源发射顺序随机的情况。在一些实施例中，还可以设置两个以上的光源为一个子光源阵列，每个子光源阵列中光源的个数可以相同也可以不同；其中，每个子光源阵列对应一个单独的驱动电路，控制和处理电路控制多个子光源阵列之间发射激光脉冲的顺序呈随机变化实现光源发射顺序随机的情况。此外，控制和处理电路还可以控制多个光源或子光源阵列之间发射激光脉冲的时间间隔是随机的以实现光源发射激光脉冲的时间间隔随机的情况。
在面阵式激光雷达系统中，所述光源阵列由设置在单片基底(或多片基底)上的多个子光源阵列组成，子光源阵列以一定的图案形式排列在基底上，基底可以是半导体基底、金属基底等。控制和处理电路控制多个子光源阵列之间发射激光脉冲的顺序是固定的或呈随机变化。其中，子光源阵列的排列可以是一维排列、也可以是二维排列，可以是规则排列、也可以是不规则排列。
此外，还可以通过控制和处理电路控制光源在一个检测周期内发射脉冲之间时间间隔随机的激光脉冲序列，即：激光脉冲序列中，激光脉冲之间的时间间隔是随机的。
步骤S2、控制检测器阵列中的检测器接收经目标区域反射回的回波信号并输出响应信号。
其中，所述检测器阵列与光源阵列具有一一对应的关系，每一个光源设置有一个或多个检测器与之对应。比如：多个光源以垂直于发射面板的方式排列在发射面板上，则对应设置有相同数量的检测器以相同的方式排列在接收面板上，每个光源发射的脉冲经目标反射后输入到对应的检测器中。在另一些实施例中，多个子光源阵列设置在基底上，每个子光源阵列发射的光束经目标反射后输入至相应的子检测器阵列中，一般的，检测器的数量多于光源的数量，具体的可根据实际情况设定。通过控制和处理电路对检测器阵列进行调控，使检测器阵列与光源阵列具有相对应的工作模式，从而可以识别出自身光脉冲的有效回波信号，而区分其他的干扰信号。
具体的，控制和处理电路控制检测器阵列中检测器的工作状态，比如在一个实施例中，控制一个光源发射激光脉冲时，同时控制与其对应的检测器处于工作状态，而其他检测器关闭；或者控制和处理电路只接收该光源对应检测器输出的响应信号，将其他信号自动识别为干扰信号。另一方面，控制和处理电路也可以根据光源之间发射光脉冲的随机间隔调整对应检测器的工作状态或接收信号范围。
本发明实施例通过这种多重随机的方式控制光源阵列和检测器阵列的工作模式，可以有效降低检测器阵列接收到干扰信号的概率，此外，还可以进一步提高检测器的工作寿命以及系统处理数据的效率。
本发明一种激光雷达抗干扰方法经过三重随机或伪随机，大大提高了激光雷达的抗干扰能力。所述的三重伪随机为：在一个测量周期内，光源发射顺序随机(伪随机)、光源之间发射激光脉冲的时间间隔随机(伪随机)、光源发射的脉冲序列中光脉冲的时间间隔随机(伪随机)。可以理解的是，在实际应用中，在一个检测周期中以上任意一种或多种方法组合方式实现抗干扰的方案也应当视为本发明的保护范围。
可以理解的是，当将本发明的激光雷达系统嵌入到其他装置或硬件中时会作出相应的结构或部件变化以适应需求，其本质仍然采用本发明的雷达系统，所以应当视为本发明的保护范围。以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“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。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
此外，本发明的范围不旨在限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员将容易理解，可以利用执行与本文所述相应实施例基本相同功能或获得与本文所述实施例基本相同结果的目前存在的或稍后要开发的上述披露、过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其范围内。

Claims (10)

1.一种激光雷达系统，其特征在于：包括发射单元、检测单元以及分别与发射单元和检测单元连接的控制和处理电路；其中，
发射单元包括有光源阵列，用于朝向目标区域发射激光脉冲序列；
检测单元包括有检测器阵列，所述检测器阵列与所述光源阵列具有一一对应关系；
控制和处理电路，控制所述光源阵列随机发射激光脉冲序列，以及对所述检测器阵列进行调控，使所述检测器阵列与所述光源阵列具有相对应的工作模式。
2.如权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于：所述控制和处理电路控制光源阵列中光源发射激光脉冲的顺序随机和/或控制光源之间发射激光脉冲的时间间隔随机。
3.如权利要求1-2任一项所述的激光雷达系统，其特征在于：所述控制和处理电路控制光源在一个检测周期内发射激光脉冲序列；其中，所述激光脉冲序列中，激光脉冲之间的时间间隔是随机的。
4.如权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于：所述光源阵列包括有多个光源，每一个光源设置有一个或多个检测器与之对应；或者，所述光源阵列包括有多个子光源阵列，每个子光源阵列设置有一个或多个检测器阵列与之对应。
5.如权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于：控制和处理电路控制一个光源发射激光脉冲时，同时控制与该光源对应的检测器处于工作状态，而其他检测器处于关闭状态；或者，控制和处理电路只接收对应检测器输出的响应信号，将其他信号自动识别为干扰信号。
6.一种激光雷达抗干扰方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、控制光源阵列中的光源朝向目标区域随机发射激光脉冲序列；
步骤S2、控制检测器阵列中的检测器接收经目标区域反射回的回波信号并输出响应信号，其中，所述检测器阵列与所述光源阵列具有一一对应关系；
具体地，控制和处理电路控制所述光源阵列随机发射激光脉冲序列，以及对所述检测器阵列进行调控，使所述检测器阵列与所述光源阵列具有相对应的工作模式。
7.如权利要求6所述的激光雷达抗干扰方法，其特征在于：步骤S1中，通过控制和处理电路控制光源阵列中光源发射激光脉冲的顺序随机和/或控制光源之间发射激光脉冲的时间间隔随机。
8.如权利要求6-7任一项所述的激光雷达抗干扰方法，其特征在于：步骤S1中，通过控制和处理电路控制光源在一个检测周期内发射激光脉冲序列；其中，所述激光脉冲序列中，激光脉冲之间的时间间隔是随机的。
9.如权利要求8所述的激光雷达抗干扰方法，其特征在于：所述光源阵列包括有多个光源，每一个光源设置有一个或多个检测器与之对应；或者，所述光源阵列包括有多个子光源阵列，每个子光源阵列设置有一个或多个检测器阵列与之对应。
10.如权利要求9所述的激光雷达抗干扰方法，其特征在于：控制和处理电路控制一个光源发射激光脉冲时，同时控制与该光源对应的检测器处于工作状态，而其他检测器处于关闭状态；或者，控制和处理电路只接收对应检测器输出的响应信号，将其他信号自动识别为干扰信号。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111366944A (zh) * 2020-04-01 2020-07-03 浙江光珀智能科技有限公司 一种测距装置和测距方法
CN111708040A (zh) * 2020-06-02 2020-09-25 Oppo广东移动通信有限公司 测距装置、测距方法及电子设备
CN112038883A (zh) * 2020-10-29 2020-12-04 锐驰智光(北京)科技有限公司 激光发射模块及具有此的激光雷达
CN112269169A (zh) * 2020-11-09 2021-01-26 Oppo广东移动通信有限公司 发射模组、时间飞行器件及电子设备
CN113009498A (zh) * 2021-02-01 2021-06-22 奥比中光科技集团股份有限公司 一种距离测量方法、装置及系统
CN113767303A (zh) * 2020-04-03 2021-12-07 深圳市大疆创新科技有限公司 激光测距装置、激光测距方法和可移动平台
CN113805191A (zh) * 2021-09-16 2021-12-17 梁平 一种激光雷达防多机串扰方法、装置及存储介质
WO2022005689A1 (en) * 2020-06-29 2022-01-06 Waymo Llc Selective deactivation of light emitters for interference mitigation in light detection and ranging (lidar) devices
WO2022160921A1 (zh) * 2021-01-29 2022-08-04 华为技术有限公司 一种激光雷达抗干扰方法及装置
CN115542285A (zh) * 2022-12-02 2022-12-30 北京一径科技有限公司 用于激光雷达的抗干扰方法、装置、电子设备和存储介质
CN115825930A (zh) * 2021-12-31 2023-03-21 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达抗干扰方法、装置、存储介质及激光雷达
CN116338631A (zh) * 2021-12-23 2023-06-27 深圳市速腾聚创科技有限公司 控制激光雷达的方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010048810A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Rosemount Aerospace Inc 擬似乱数型パルス列を使うライダーシステム
CN207134604U (zh) * 2017-08-03 2018-03-23 北京图来激光科技有限公司 一种激光发射装置及其激光雷达装置
CN108107417A (zh) * 2017-11-07 2018-06-01 北醒（北京）光子科技有限公司 一种固态面阵激光雷达装置
CN108132464A (zh) * 2017-11-07 2018-06-08 北醒（北京）光子科技有限公司 一种固态面阵激光雷达探测方法
US20180299552A1 (en) * 2017-03-01 2018-10-18 Ouster, Inc. Accurate photo detector measurements for lidar
EP3441790A1 (en) * 2013-10-23 2019-02-13 Ladar Limited A laser detection and ranging device for detecting an object under a water surface
CN109387819A (zh) * 2017-08-03 2019-02-26 北京北科天绘科技有限公司 一种激光雷达装置及其通道选通方法
CN109683171A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 上海禾赛光电科技有限公司 激光雷达及其测距方法
CN109791202A (zh) * 2016-09-22 2019-05-21 苹果公司 具有不规则脉冲序列的激光雷达
CN110221272A (zh) * 2019-05-09 2019-09-10 深圳奥比中光科技有限公司 时间飞行深度相机及抗干扰的距离测量方法
CN110361715A (zh) * 2019-08-21 2019-10-22 深圳市镭神智能系统有限公司 一种脉冲编码装置、编码方法及激光雷达系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010048810A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Rosemount Aerospace Inc 擬似乱数型パルス列を使うライダーシステム
EP3441790A1 (en) * 2013-10-23 2019-02-13 Ladar Limited A laser detection and ranging device for detecting an object under a water surface
CN109791202A (zh) * 2016-09-22 2019-05-21 苹果公司 具有不规则脉冲序列的激光雷达
US20180299552A1 (en) * 2017-03-01 2018-10-18 Ouster, Inc. Accurate photo detector measurements for lidar
CN207134604U (zh) * 2017-08-03 2018-03-23 北京图来激光科技有限公司 一种激光发射装置及其激光雷达装置
CN109387819A (zh) * 2017-08-03 2019-02-26 北京北科天绘科技有限公司 一种激光雷达装置及其通道选通方法
CN109683171A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 上海禾赛光电科技有限公司 激光雷达及其测距方法
CN108107417A (zh) * 2017-11-07 2018-06-01 北醒（北京）光子科技有限公司 一种固态面阵激光雷达装置
CN108132464A (zh) * 2017-11-07 2018-06-08 北醒（北京）光子科技有限公司 一种固态面阵激光雷达探测方法
CN110221272A (zh) * 2019-05-09 2019-09-10 深圳奥比中光科技有限公司 时间飞行深度相机及抗干扰的距离测量方法
CN110361715A (zh) * 2019-08-21 2019-10-22 深圳市镭神智能系统有限公司 一种脉冲编码装置、编码方法及激光雷达系统

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111366944A (zh) * 2020-04-01 2020-07-03 浙江光珀智能科技有限公司 一种测距装置和测距方法
CN113767303A (zh) * 2020-04-03 2021-12-07 深圳市大疆创新科技有限公司 激光测距装置、激光测距方法和可移动平台
CN111708040A (zh) * 2020-06-02 2020-09-25 Oppo广东移动通信有限公司 测距装置、测距方法及电子设备
CN111708040B (zh) * 2020-06-02 2023-08-11 Oppo广东移动通信有限公司 测距装置、测距方法及电子设备
JP7369873B2 (ja) 2020-06-29 2023-10-26 ウェイモ エルエルシー 光検出及び測距（ｌｉｄａｒ）デバイスにおける干渉軽減のための発光器の選択的非アクティブ化
EP4118452A4 (en) * 2020-06-29 2024-04-17 Waymo Llc SELECTIVE DEACTIVATION OF LIGHT EMMITTERS ALLOWING INTERFERENCE MITIGATION IN LIGHT DETECTION AND RANGING DEVICES (LIDAR)
WO2022005689A1 (en) * 2020-06-29 2022-01-06 Waymo Llc Selective deactivation of light emitters for interference mitigation in light detection and ranging (lidar) devices
US11561281B2 (en) 2020-06-29 2023-01-24 Waymo Llc Selective deactivation of light emitters for interference mitigation in light detection and ranging (lidar) devices
US11960029B2 (en) 2020-06-29 2024-04-16 Waymo Llc Selective deactivation of light emitters for interference mitigation in light detection and ranging (lidar) devices
CN112038883A (zh) * 2020-10-29 2020-12-04 锐驰智光(北京)科技有限公司 激光发射模块及具有此的激光雷达
CN112038883B (zh) * 2020-10-29 2021-05-28 锐驰智光(北京)科技有限公司 激光发射模块及具有此的激光雷达
CN112269169A (zh) * 2020-11-09 2021-01-26 Oppo广东移动通信有限公司 发射模组、时间飞行器件及电子设备
WO2022160921A1 (zh) * 2021-01-29 2022-08-04 华为技术有限公司 一种激光雷达抗干扰方法及装置
CN113009498A (zh) * 2021-02-01 2021-06-22 奥比中光科技集团股份有限公司 一种距离测量方法、装置及系统
WO2022160622A1 (zh) * 2021-02-01 2022-08-04 奥比中光科技集团股份有限公司 一种距离测量方法、装置及系统
CN113805191A (zh) * 2021-09-16 2021-12-17 梁平 一种激光雷达防多机串扰方法、装置及存储介质
CN116338631A (zh) * 2021-12-23 2023-06-27 深圳市速腾聚创科技有限公司 控制激光雷达的方法、装置、电子设备及存储介质
CN116338631B (zh) * 2021-12-23 2023-12-12 深圳市速腾聚创科技有限公司 控制激光雷达的方法、装置、电子设备及存储介质
CN115825930A (zh) * 2021-12-31 2023-03-21 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达抗干扰方法、装置、存储介质及激光雷达
CN115825930B (zh) * 2021-12-31 2023-12-12 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达抗干扰方法、装置、存储介质及激光雷达
CN115542285A (zh) * 2022-12-02 2022-12-30 北京一径科技有限公司 用于激光雷达的抗干扰方法、装置、电子设备和存储介质

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