CN111123284A - 探测方法及探测设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种探测方法及探测设备，涉及雷达探测领域。该方法包括：向待探测目标发射第一波形信号，并接收该待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，第二波形信号携带空间调制信息。基于上述第二波形信号生成与空间调制信息对应的检测信号，获得检测信号携带的信号飞行时间。基于多个上述空间调制信息、各空间调制信息对应的信号飞行时间，确定上述待探测目标的距离数据。实现了通过探测目标反射回的波形信号就可以获取空间调制信息以及信号飞行时间，通过计算得到比探测设备分辨率更高的距离数据，从而也提升了测量精度。

Description

探测方法及探测设备
技术领域
本申请涉及雷达探测技术领域，具体而言，涉及一种探测方法及探测设备。
背景技术
随着雷达探测应用的不断普及和发展，雷达也在不断向高集成化、轻量化、低成本化的方向发展。
现有技术中，激光雷达主要采用机械扫描结构，可以发射电磁波对待探测目标进行照射并接收其回波，由此获得该待探测目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
但现有技术中采用的机械扫描结构，同时仅能得到一个点的距离信息，局限性较大、且探测精度不高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种探测方法及探测设备。以提升探测设备的探测精度。
为了实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提出一种探测方法，所述方法包括：
向待探测目标发射第一波形信号，并接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，其中，所述第二波形信号携带空间调制信息；
基于所述第二波形信号生成与所述空间调制信息对应的检测信号，获得所述检测信号携带的信号飞行时间；
基于多个所述空间调制信息、各所述空间调制信息对应的所述信号飞行时间，确定所述待探测目标的距离数据。
可选地，所述基于所述第二波形信号生成与所述空间调制信息对应的检测信号，获得所述检测信号携带的信号飞行时间，包括：
生成与所述第二波形信号对应的电信号作为所述检测信号；
基于所述检测信号和对应的所述空间调制信息获得所述检测信号携带的信号飞行时间。
可选地，所述向待探测目标发射第一波形信号，包括：
生成所述第一波形信号；
基于所述空间调制信息对所述第一波形信号进行调制；
向所述待探测目标发射调制后的所述第一波形信号。
可选地，所述接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，包括：
接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第三波形信号；
基于所述空间调制信息对所述第三波形信号进行调制，得到所述第二波形信号。
可选地，所述空间调制信息包括空间调制矩阵，所述空间调制矩阵中包括至少两种对应不同光强的元素。
可选地，所述基于多个所述空间调制信息、各所述空间调制信息对应的所述信号飞行时间，确定所述待探测目标的距离数据，包括：
获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号；
将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵、对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵；
将所述第一测量时间矩阵乘以所述空间调制矩阵中非0元素的百分比，再将所得到的乘积除以至少一个所述目标检测信号的数目，得到第二测量时间矩阵；
基于所述第二测量时间矩阵中的各矩阵元素，确定所述待探测目标的所述距离数据。
可选地，在所述获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之前，所述方法还包括：
基于各所述空间调制矩阵对应的所述检测信号，确定所述检测信号阈值。
可选地，在所述获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之后，所述方法还包括：
基于各所述目标检测信号的大小，确定分别对应各所述目标检测信号的权重；
所述将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵、对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵，包括：
将各所述目标检测信号与对应的所述权重、对应的所述空间调制矩阵以及对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述第一测量时间矩阵。
可选地，所述基于各所述目标检测信号的大小，确定分别对应各所述目标检测信号的权重，包括：
基于所述检测信号阈值以及各所述目标检测信号的大小，确定各所述目标检测信号对应的权重。
可选地，在获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之后，所述方法还包括：
将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述待探测目标的所述距离数据或光谱数据。
可选地，所述将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述待探测目标的所述距离数据或光谱数据之后，所述方法还包括：
基于所述待探测目标的距离数据和/或光谱数据，判断是否对所述空间调制信息进行更新。
第二方面，本申请还提出一种探测设备，所述设备包括发射系统、接收系统和处理系统；
所述发射系统，用于向待探测目标发射第一波形信号；
所述接收系统，用于接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，其中，所述第二波形信号携带空间调制信息；基于所述第二波形信号生成与所述空间调制信息对应的检测信号，获得所述检测信号携带的信号飞行时间；
所述处理系统，用于基于多个所述空间调制信息、各所述空间调制信息对应的所述信号飞行时间，确定所述待探测目标的距离数据。
可选地，所述接收系统包括信号光处理单元和飞行时间单元；
所述信号光处理单元，用于生成与所述第二波形信号对应的电信号作为所述检测信号；
所述飞行时间单元，用于基于所述检测信号和对应的所述空间调制信息获得所述检测信号携带的信号飞行时间。
可选地，所述发射系统包括依次设置的波形信号源、空间光调制器和发射单元；
所述波形信号源，用于生成所述第一波形信号；
所述空间光调制器，用于基于所述空间调制信息对所述第一波形信号进行调制；
所述发射单元，用于向所述待探测目标发射调制后的所述第一波形信号。
可选地，所述接收系统包括：收集单元和信号光处理单元；
所述收集单元，用于接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第三波形信号；
所述信号光处理单元，用于基于所述空间调制信息对所述第三波形信号进行调制，得到所述第二波形信号。
可选地，所述空间调制信息包括空间调制矩阵，所述空间调制矩阵中包括至少两种对应不同光强的元素。
可选地，所述处理系统包括：信号处理单元和控制单元，
所述信号处理单元，用于获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号；
所述控制单元，用于将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵、对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵；将所述第一测量时间矩阵乘以所述空间调制矩阵中非0元素的百分比，再将所得到的乘积除以至少一个所述目标检测信号的数目，得到第二测量时间矩阵；基于所述第二测量时间矩阵中的各矩阵元素，确定所述待探测目标的所述距离数据。
可选地，所述控制单元，还用于基于各所述空间调制矩阵对应的所述检测信号，确定所述检测信号阈值。
可选地，所述控制单元，还用于基于各所述目标检测信号的大小，确定分别对应各所述目标检测信号的权重；
相应地，所述控制单元，具体用于将各所述目标检测信号与对应的所述权重、对应的所述空间调制矩阵以及对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述第一测量时间矩阵。
可选地，所述控制单元，具体用于基于所述检测信号阈值以及各所述目标检测信号的大小，确定各所述目标检测信号对应的权重。
可选地，所述控制单元，还用于将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述待探测目标的所述距离数据或光谱数据。
可选地，所述控制单元，还用于基于所述待探测目标的距离数据和/或光谱数据，判断是否对所述空间调制信息进行更新。
相对现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例中，通过向待探测目标发射第一波形信号，并接收该待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，其中，第二波形信号携带空间调制信息；进而基于上述第二波形信号生成与空间调制信息对应的检测信号，获得检测信号携带的信号飞行时间，基于多个上述空间调制信息、各空间调制信息对应的信号飞行时间，确定上述待探测目标的距离数据，实现了通过探测目标反射回的波形信号就可以获取空间调制信息以及信号飞行时间，通过计算得到比探测设备分辨率更高的距离数据，从而也提升了测量精度。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的一种探测设备的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种探测设备的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的一种探测设备的结构示意图；
图4为本申请另一实施例提供的一种探测设备的结构示意图；
图5为本申请另一实施例提供的一种探测设备的结构示意图；
图6a～6e为本申请一实施例提供的探测设备探测结果示意图；
图7为本申请一实施例提供的一种探测方法流程示意图；
图8为本申请另一实施例提供的一种探测方法流程示意图；
图9为本申请另一实施例提供的一种探测方法流程示意图；
图10为本申请另一实施例提供的一种探测方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请中附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在对本申请进行详细地解释之前，先对本申请的应用场景予以介绍。
本申请基于现有激光雷达探测精度不足的情况，提出一种新的探测方法、探测装置，用来提升探测精度。
图1为本申请一实施例提供的一种探测设备的结构示意图，该探测设备可以为激光雷达设备或集成于激光雷达，可选地，该探测设备可以应用于激光雷达的压缩程序系统。
如图1所示，该探测设备可以包括：发射系统01、接收系统02和处理系统03。其中：
发射系统01，用于向待探测目标发射第一波形信号。
接收系统02，用于接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，其中，所述第二波形信号携带空间调制信息。基于所述第二波形信号生成与所述空间调制信息对应的检测信号，获得所述检测信号携带的信号飞行时间。
可选地，第一波形信号、第二波形信号可以是光信号，例如激光信号，也可以是其他波形信号，例如声波信号等，本申请不作限制。
处理系统03，用于基于多个所述空间调制信息、各所述空间调制信息对应的所述信号飞行时间，确定所述待探测目标的距离数据。
其中，接收系统可以包括飞行时间(Time of flight，简称TOF)芯片，接收到待探测目标发射的第二波形信号后，第二波形信号可以聚焦在TOF芯片上，在TOF芯片上可以获取光信号。
即获取检测信号携带的信号飞行时间之后，可以根据上述空间调制信息、各空间调制信息对应的信号飞行时间，计算获取上述待探测目标的距离数据。
可选地，对检测信号和TOF芯片上获得的光信号进行相关运算，例如通过压缩感知的方法就可以获取待探测目标的形状信息，获取距离图像。TOF芯片上的光电传感器可以为一个单像素传感器，通过比较发射光和信号光脉冲所产生的时间差测量出对应目标的距离。
本实施例中，通过向待探测目标发射第一波形信号，并接收该待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，其中，第二波形信号携带空间调制信息；进而基于上述第二波形信号生成与空间调制信息对应的检测信号，获得检测信号携带的信号飞行时间，基于多个上述空间调制信息、各空间调制信息对应的信号飞行时间，确定上述待探测目标的距离数据，实现了通过向探测目标发射出的或者反射回的信号加载空间调制信息，基于多个所接收的具有空间调制信息的波形信号矩阵可以获取多个信号飞行时间矩阵，通过多个信号飞行时间矩阵的计算得到比探测设备分辨率更高的距离数据，从而也提升了测量精度。
图2为本申请另一实施例提供的一种探测设备的结构示意图，在图1的基础上，可选地，如图2所示，上述接收系统02可以包括：信号光处理单元201和飞行时间单元202。
信号光处理单元201，用于生成与所述第二波形信号对应的电信号作为所述检测信号。
可选地，第一波形信号、第二波形信号可以是光信号，待探测目标根据第一波形信号反射第二波形信号后，反射光聚集到信号光处理单元201，进而，信号光处理单元201接收到第二波形信号后先将光信号转换为电信号，即得到检测信号。
可选地，该检测信号可以包括信号飞行时间。
进一步地，检测信号还可以包括光谱数据，在此不作限制。
飞行时间单元202，用于基于所述检测信号和对应的所述空间调制信息获得所述检测信号携带的信号飞行时间。
需要说明的是，激光雷达中可以在发射系统01对第一波形信号进行空间调制，也可以在接收系统02进行空间调制，以使第二波形信号携带空间调制信息，本申请实施例不作具体限制。
图3为本申请另一实施例提供的一种探测设备的结构示意图，在图1的基础上，以在发射系统01进行空间光调制为例，可选地，如图3所示，发射系统01可以包括依次设置的波形信号源301、空间光调制器302和发射单元303。
波形信号源301，用于生成第一波形信号。
可选地，本实施例中，波形信号源301可以是激光发射器，测距和成像使用的激光由波形信号源301产生，具体可以产生所需要波长的脉冲激光作为第一波形信号，但不以此为限，也可以是其他形式的信号。
空间光调制器302，用于基于所述空间调制信息对该第一波形信号进行调制。
第一波形信号通过空间光调制器302调制后，可以主动调制第一波形信号的某个参量，从而将空间调制信息写入光波之中。
其中，空间光调制器302包括但不限于微透镜阵列、微反射镜阵列、空间光阀等。
发射单元303，用于向待探测目标发射调制后的第一波形信号。
可选地，参照图3，发射系统01还可以包括：准直器件304，该准直器件304可以设置于波形信号源301和空间光调制器302之间。准直器件304可以是整形准直器件，在此不具体限制。
波形信号源301产生的第一波形信号，经过准直器件304调整之后，可以将激光光束调整为所需发散角和半径。
图4为本申请另一实施例提供的一种探测设备的结构示意图，本实施例中，在接收系统02进行空间调制，在上述实施例的基础上，接收系统02包括：收集单元401和信号光处理单元201。需要说明的是，参照图2、图4收集单元401、飞行时间单元202可以不同时存在，也可以都存在，可以根据具体实施方式确定，在此不做限制。
收集单元401，用于接收待探测目标基于上述第一波形信号反射的第三波形信号。
可选地，第一波形信号是光信号时，收集单元401收集待探测目标发射回来的光信号。
信号光处理单元201，用于基于所述空间调制信息对所述第三波形信号进行调制，得到所述第二波形信号。
可选地，空间调制信息可以是矩阵的形式，例如空间调制矩阵或非空间调制矩阵，其中，矩阵中可以包括至少两种对应不同光强的元素，该元素可以为复数或实数。
图5为本申请另一实施例提供的一种探测设备的结构示意图，本实施例中，上述处理系统03可以包括：信号处理单元501和控制单元502。
信号处理单元501，用于获取各空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号。
控制单元502，用于将各目标检测信号与对应的空间调制矩阵、对应的信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵；将第一测量时间矩阵乘以空间调制矩阵中非0元素的百分比，再将所得到的乘积除以至少一个目标检测信号的数目，得到第二测量时间矩阵；基于第二测量时间矩阵中的各矩阵元素，确定待探测目标的距离数据。
本实施例中，将目标检测信号与空间调制矩阵一一对应，可以提高激光雷达成像与测距效率、以及精确度。
可选地，信号处理单元501可以对收到的电信号进行处理，得到压缩成像的结果。
具体实现时，信号处理单元501和控制单元502可以为并行的计算芯片，信号处理单元501主要负责获取目标检测信号。控制单元502可以获取空间调制矩阵，例如控制空间光调制器302产生空间调制矩阵。
空间调制矩阵可以为随机产生的矩阵，例如记为Mk，假设控制单元502产生了k个空间调制矩阵M1、M2……Mk，k为大于0的整数、可以表示探测次数。具体地，空间调制矩阵M1、M2……Mk，与至少一个目标检测信号一一对应，目标检测信号可以记为n1、n2……nk。
本实施例中以空间调制信息包括空间调制矩阵为例，空间调制矩阵可以为包含0和1两种元素的n维矩阵，其中0元素表示无光，1元素表示有光，更具体地，1可以表示调制后有光且光强与调制前相同。以此类推，矩阵中1/2可表示调制后的光强为调制前的一半，对于在0和1之间的元素其光强的调制包括但不限于通过不同反射率或透射率的光学元件实现。
可选地，1元素的数量不多于总元素的一半，但不以此为限。
例如，
Figure BDA0002338310410000131
进一步地，控制单元502，还用于基于各所述空间调制矩阵对应的所述检测信号，确定所述检测信号阈值。
其中，可以根据至少一个目标检测信号n1、n2……nk，求出检测信号的平均值nayg和方差nstd，进而再根据平均值nayg和方差nstd求出检测信号阈值。
可选地，检测信号阈值nthd＝nayg+2nstd。其中，nthd的大小可根据需要调整，例如可以在nayg至nayg+3nstd范围内调整，但不以此为限。
具体实现过程中，可以将各所述空间调制矩阵对应的检测信号记为向量[n1、n2……nk]，将向量中小于检测信号阈值的检测信号置为0，剩余的检测信号即为目标检测信号。剩余的目标检测信号在与空间调制矩阵、对应的信号飞行时间相乘，乘积累加再求取平均值，可以得到上述第一测量时间矩阵。
可选地，若利用压缩成像的原理进行测距，每次测量可以返回一个时间量(信号飞行时间)tk，tk＝2(L/c)，其中L表示与待探测目标的平均距离，c表示环境介质中的光速。k次探测后，可以得到一个信号飞行时间矩阵t＝[t1，t2，……，tk]，信号飞行时间矩阵与上述空间调制矩阵Mk相乘，可以得到矩阵T，记为T＝[T1，T2，……，Tk]。
矩阵T中每个元素加和后得到Ttotal＝T1+T2+……+Tk，Ttotal乘以Mk中非0元素所占百分比，再除以矩阵T中非0矩阵的数目，可以得到对应阵列上每个元素的平均飞行延迟时间Tavg。基于Tavg就可以计算出阵列中每个元素对应探测目标的距离Lavg＝Tavg×c/2。
另外，控制单元502，还用于基于各所述目标检测信号的大小，确定分别对应各目标检测信号的权重。
可选地，目标检测信号的权重可以与目标检测信号的大小正相关，但不以此为限。
相应地，控制单元502，具体用于将各所述目标检测信号与对应的所述权重、对应的所述空间调制矩阵以及对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述第一测量时间矩阵。
可选地，控制单元502，具体用于基于所述检测信号阈值以及各所述目标检测信号的大小，确定各所述目标检测信号对应的权重。
例如，根据检测阈值nthd对向量[n1、n2……nk]中每个元素赋予不同的权重v，可选地，vk＝nk/nthd。
控制单元502，还用于将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述待探测目标的所述距离数据或光谱数据。
也即本实施例中，最终得到的结果可以包括距离数据或光谱数据，也可以既包括距离数据、也包括光谱数据，相对于现有技术，得到的探测结果更完善也更精确。也即可以获得原本无法获得信息区域的距离和图像信息，从而实现完备的成像与距离探测，弥补了传统激光雷达的缺陷。
进一步地，获取距离数据或光谱数据之后，控制单元502，还可以用于基于待探测目标的距离数据和/或光谱数据，判断是否对所述空间调制信息进行更新，具体可根据所获得的距离数据和/或光谱数据分析获得距离图像和/或光谱图像的清晰度和/或完整度，基于分析结果中清晰度和/或完整度未达到阈值的区间进一步更新。
对所述空间调制信息进行更新。进而还可以循环执行上述方法，更好地获取复原的图像。
可选地，反复调整M1、M2……Mk各矩阵中1的数量，以得到最优解，也即可以获得程序效果最好、噪音最低时，1元素的数量。
图6为本申请一实施例提供的探测设备探测结果示意图，如图6所示，基于上述探测设备采用的方法，针对待探测目标的检测目标图像图6a，分别得到1000次采样后的还原结果图6b、10000次采样后的还原结果图6c、100000次采样后的还原结果图6d、以及1000000次采样后的还原结果6e。
图7为本申请一实施例提供的一种探测方法流程示意图，该方法可以应用于雷达设备，例如激光雷达，更具体地，可以应用于激光雷达的压缩程序系统，该压缩程序系统可以集成于前述实施例的探测设备，其实现原理和技术效果类似。如图7所示，该方法包括：
S701、向待探测目标发射第一波形信号，并接收该待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号。
其中，第二波形信号携带空间调制信息。
需要说明的是，激光雷达中可以在发射系统对第一波形信号进行空间调制，也可以再接收系统进行空间调制，本申请实施例不作具体限制。
S702、基于上述第二波形信号生成与空间调制信息对应的检测信号，获得检测信号携带的信号飞行时间。
其中，接收到探测目标反射的第二波形信号后，第二波形信号可以聚焦在飞行时间(Time of flight，简称TOF)芯片上，在TOF芯片上可以获取光信号。
S703、基于多个上述空间调制信息、各空间调制信息对应的信号飞行时间，确定上述待探测目标的距离数据。
即获取检测信号携带的信号飞行时间之后，可以根据上述空间调制信息、各空间调制信息对应的信号飞行时间，计算获取上述待探测目标的距离数据。
可选地，对检测信号和TPF芯片上获得的光信号进行相关运算，例如通过压缩感知的方法就可以获取探测目标的形状信息，即获取距离图像。
本实施例中，通过向待探测目标发射第一波形信号，并接收该待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，其中，第二波形信号携带空间调制信息；进而基于上述第二波形信号生成与空间调制信息对应的检测信号，获得检测信号携带的信号飞行时间，基于多个上述空间调制信息、各空间调制信息对应的信号飞行时间，确定上述待探测目标的距离数据，实现了通过探测目标反射回的波形信号就可以获取空间调制信息以及信号飞行时间，通过计算得到比探测设备分辨率更高的距离数据，从而也提升了测量精度。
可选地，上述基于上述第二波形信号生成与空间调制信息对应的检测信号，获得检测信号携带的信号飞行时间，可以为生成与第二波形信号对应的电信号作为检测信号，进而基于上述检测信号和对应的所述空间调制信息获得所述检测信号携带的信号飞行时间。
图8为本申请另一实施例提供的一种探测方法流程示意图，如图8所示，上述向待探测目标发射第一波形信号，包括：
S801、生成第一波形信号。
S802、基于空间调制信息对第一波形信号进行调制。
S803、向待探测目标发射调制后的第一波形信号。
本实施例中，发射波形信号前进行调制。
图9为本申请另一实施例提供的一种探测方法流程示意图，如图9所示，接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，包括：
S901、接收待探测目标基于第一波形信号反射的第三波形信号。
S902、基于空间调制信息对该第三波形信号进行调制，得到第二波形信号。
本实施例中，对接收到的反射波形信号进行调制。
进一步地，上述空间调制信息包括空间调制矩阵，所述空间调制矩阵中包括至少两种对应不同光强的元素。
图10为本申请另一实施例提供的一种探测方法流程示意图，如图10所示，基于多个所述空间调制信息、各所述空间调制信息对应的所述信号飞行时间，确定所述待探测目标的距离数据可以包括：
S1001、获取各空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个目标检测信号。
S1002、将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵、对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵。
S1003、将所述第一测量时间矩阵乘以所述空间调制矩阵中非0元素的百分比，再将所得到的乘积除以至少一个所述目标检测信号的数目，得到第二测量时间矩阵。
S1004、基于所述第二测量时间矩阵中的各矩阵元素，确定所述待探测目标的所述距离数据。
进一步地，在所述获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之前，可以基于各所述空间调制矩阵对应的所述检测信号，确定所述检测信号阈值。
另外，为了进一步优化算法，在所述获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之后，可以基于各所述目标检测信号的大小，确定分别对应各所述目标检测信号的权重。
相应地，将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵、对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵，可以是将各所述目标检测信号与对应的所述权重、对应的所述空间调制矩阵以及对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述第一测量时间矩阵。
其中，基于各所述目标检测信号的大小，确定分别对应各所述目标检测信号的权重，可以包括：基于所述检测信号阈值以及各所述目标检测信号的大小，确定各所述目标检测信号对应的权重。
可选的一种实施方式中，输出的结果不仅包括距离数据还可以包括光谱数据。即在获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之后，将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述待探测目标的所述距离数据或光谱数据。
进一步地，将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述待探测目标的所述距离数据或光谱数据之后，基于所述待探测目标的距离数据和/或光谱数据，对所述空间调制信息进行更新。
该方法的具体解释可以参照前述探测设备实施例，在此不再赘述。
本申请实施例提供的探测设备和探测方法中，可以在低于奈奎斯特采样率的情况下，较好的重现待探测目标本身的原始样貌，还可以减少在获取高精度图像时，减少对于硬件的需求，降低整个系统的复杂度，提高其可靠性。
通过携带不同空间调制信息矩阵的回波信号的多次采集，抛弃了当前信号采样中的冗余信息，直接从连续时间信号变换得到压缩样本，基于多个样本提取出高清晰度和/或高完整度的图像，对应到测距或者成像上就是可以用一个稀疏矩阵来最大化的还原原始矩阵信息。另外一点是不相关特性。稀疏信号的有用信息的获取可以通过一个非自适应的采样方法将信号压缩成较小的样本数据来完成。理论证明压缩感知的采样方法只是一个简单的将信号与一组确定的波形进行相关的操作。这些波形要求是与信号所在的稀疏空间不相关的。对应到测距或者成像上，表示我们生成的随机矩阵并不需要和目标的任何信息相关，即我们并不需要任何目标的先验知识就可以通过纯随机的探测矩阵来获取尽量多的目标信息。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种探测方法，其特征在于，所述方法包括：
向待探测目标发射第一波形信号，并接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，其中，所述第二波形信号携带空间调制信息；
基于所述第二波形信号生成与所述空间调制信息对应的检测信号，获得所述检测信号携带的信号飞行时间；
基于多个所述空间调制信息、各所述空间调制信息对应的所述信号飞行时间，确定所述待探测目标的距离数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二波形信号生成与所述空间调制信息对应的检测信号，获得所述检测信号携带的信号飞行时间，包括：
生成与所述第二波形信号对应的电信号作为所述检测信号；
基于所述检测信号和对应的所述空间调制信息获得所述检测信号携带的信号飞行时间。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向待探测目标发射第一波形信号，包括：
生成所述第一波形信号；
基于所述空间调制信息对所述第一波形信号进行调制；
向所述待探测目标发射调制后的所述第一波形信号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，包括：
接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第三波形信号；
基于所述空间调制信息对所述第三波形信号进行调制，得到所述第二波形信号。
5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述空间调制信息包括空间调制矩阵，所述空间调制矩阵中包括至少两种对应不同光强的元素。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于多个所述空间调制信息、各所述空间调制信息对应的所述信号飞行时间，确定所述待探测目标的距离数据，包括：
获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号；
将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵、对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵；
将所述第一测量时间矩阵乘以所述空间调制矩阵中非0元素的百分比，再将所得到的乘积除以至少一个所述目标检测信号的数目，得到第二测量时间矩阵；
基于所述第二测量时间矩阵中的各矩阵元素，确定所述待探测目标的所述距离数据。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之前，所述方法还包括：
基于各所述空间调制矩阵对应的所述检测信号，确定所述检测信号阈值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之后，所述方法还包括：
基于各所述目标检测信号的大小，确定分别对应各所述目标检测信号的权重；
所述将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵、对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵，包括：
将各所述目标检测信号与对应的所述权重、对应的所述空间调制矩阵以及对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述第一测量时间矩阵。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于各所述目标检测信号的大小，确定分别对应各所述目标检测信号的权重，包括：
基于所述检测信号阈值以及各所述目标检测信号的大小，确定各所述目标检测信号对应的权重。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号之后，所述方法还包括：
将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述待探测目标的所述距离数据或光谱数据。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵相乘之后进行累加并求取平均值，得到所述待探测目标的所述距离数据或光谱数据之后，所述方法还包括：
基于所述待探测目标的距离数据和/或光谱数据，判断是否对所述空间调制信息进行更新。
12.一种探测设备，其特征在于，所述设备包括发射系统、接收系统和处理系统；
所述发射系统，用于向待探测目标发射第一波形信号；
所述接收系统，用于接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第二波形信号，其中，所述第二波形信号携带空间调制信息；基于所述第二波形信号生成与所述空间调制信息对应的检测信号，获得所述检测信号携带的信号飞行时间；
所述处理系统，用于基于多个所述空间调制信息、各所述空间调制信息对应的所述信号飞行时间，确定所述待探测目标的距离数据。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述接收系统包括信号光处理单元和飞行时间单元；
所述信号光处理单元，用于生成与所述第二波形信号对应的电信号作为所述检测信号；
所述飞行时间单元，用于基于所述检测信号和对应的所述空间调制信息获得所述检测信号携带的信号飞行时间。
14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述发射系统包括依次设置的波形信号源、空间光调制器和发射单元；
所述波形信号源，用于生成所述第一波形信号；
所述空间光调制器，用于基于所述空间调制信息对所述第一波形信号进行调制；
所述发射单元，用于向所述待探测目标发射调制后的所述第一波形信号。
15.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述接收系统包括：收集单元和信号光处理单元；
所述收集单元，用于接收所述待探测目标基于所述第一波形信号反射的第三波形信号；
所述信号光处理单元，用于基于所述空间调制信息对所述第三波形信号进行调制，得到所述第二波形信号。
16.如权利要求12-15任一项所述的设备，其特征在于，所述空间调制信息包括空间调制矩阵，所述空间调制矩阵中包括至少两种对应不同光强的元素。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述处理系统包括：信号处理单元和控制单元，
所述信号处理单元，用于获取各所述空间调制矩阵对应的检测信号中大于或等于检测信号阈值的目标检测信号，得到至少一个所述目标检测信号；
所述控制单元，用于将各所述目标检测信号与对应的所述空间调制矩阵、对应的所述信号飞行时间相乘之后进行累加并求取平均值，得到第一测量时间矩阵；将所述第一测量时间矩阵乘以所述空间调制矩阵中非0元素的百分比，再将所得到的乘积除以至少一个所述目标检测信号的数目，得到第二测量时间矩阵；基于所述第二测量时间矩阵中的各矩阵元素，确定所述待探测目标的所述距离数据。
18.如权利要求12所述的设备，其特征在于，还包括：控制单元，用于基于所述待探测目标的距离数据和/或光谱数据，判断是否对所述空间调制信息进行选择性更新。
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