CN112698308A - 计算机存储介质、激光雷达系统及其同步方法 - Google Patents

计算机存储介质、激光雷达系统及其同步方法 Download PDF

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CN112698308A CN202011549175.XA CN202011549175A CN112698308A CN 112698308 A CN112698308 A CN 112698308A CN 202011549175 A CN202011549175 A CN 202011549175A CN 112698308 A CN112698308 A CN 112698308A
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沈文江
周鹏
李小光
史庆刚
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Abstract

本发明提供了一种计算机存储介质、激光雷达系统及其同步方法，激光雷达系统包括激光源、第一MEMS微镜、第二MEMS微镜以及探测器，所述同步方法包括：将第一MEMS微镜和第二MEMS微镜平行放置；实时获取第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的反馈信号；判断第二MEMS微镜的反馈信号与第一MEMS微镜的反馈信号是否相同；若第二MEMS微镜的反馈信号与第一MEMS微镜的反馈信号不同，则调节第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号，以使得第二MEMS微镜的反馈信号与第一MEMS微镜的反馈信号相同。本发明提供的同步方法能够实现回光脉冲的指向性接收，简化系统结构、降低成本的同时提升了探测器接收到的信号的信噪比。

Description

计算机存储介质、激光雷达系统及其同步方法
技术领域
本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种计算机存储介质、激光雷达系统及其同步方法。
背景技术
汽车智能化(包括智能辅助驾驶和自动驾驶)是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶功能于一体的综合系统，是未来汽车发展的一个必然趋势，汽车智能化已经成为世界汽车领域中研究热点及其汽车工业增长的新动力。汽车智能化中用到的环境感知传感器主要有以下几种：图像传感器、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达，其中激光雷达能够直接获取环境三维信息，被认为是实现汽车智能化必不可少的传感器之一，但也是目前这几类传感器中成熟度最低的一种传感器。
目前激光雷达采用机械转台形式，这种激光雷达装配精度要求非常高，需要进行高度严谨的光机电系统校准，价格昂贵、装配工序复杂、产能低下，不具备汽车市场要求的可大规模量产性，且由于存在转台等机械部件的振动和磨损问题，会降低机械转台式激光雷达系统在汽车上工作的寿命和稳定性，使得机械转台式激光雷达难以通过车规认证。
以摒弃机械为主要目的的固态激光雷达逐渐被认为是最有可能颠覆传统激光雷达技术框架的车规级激光雷达解决方案。固态激光雷达的脉冲扫描方案有光学相控阵(OPA)、MEMS扫描以及面阵成像(Flash)等技术方案，其中，MEMS激光雷达技术方案，利用MEMS微镜实现对光学脉冲的扫描，简化激光雷达系统设计，同时利用微加工半导体工艺的批量化特点，有望实现激光雷达的低价格、可量产的要求。
现有的MEMS激光雷达常用的结构包括：1)在脉冲发射端，MEMS微镜对激光脉冲逐点扫描，实现对脉冲的发射，在脉冲接收端，通过广角光学镜头实现对视场范围内的回光脉冲逐点接收，其缺点在于，探测器需要采用面阵探测器且由于广角镜头接收，背景光噪声较大，信噪比较低；2)在脉冲发射端，MEMS微镜对激光脉冲逐点扫描，实现对脉冲的发射，在脉冲接收端，利用光路可逆的原理，利用同一个MEMS微镜对回光脉冲进行反射，其缺点在于，发射端和接收端光学隔离困难，发射端的杂散光和漏光容易使探测器饱和，从而干扰回波脉冲的探测。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种激光雷达系统及其同步方法和计算机存储介质，能够实现回光脉冲的指向性接收，简化系统结构、降低成本的同时提升了探测器接收到的信号的信噪比。
本发明提出的具体技术方案为：提供一种激光雷达系统的同步方法，所述激光雷达系统包括激光源、第一MEMS微镜、第二MEMS微镜以及探测器，所述激光源发射的激光依次经过第一MEMS微镜、被探测物体、第二MEMS微镜后被探测器接收，所述同步方法包括：
将所述第一MEMS微镜和所述第二MEMS微镜平行放置；
实时获取所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的反馈信号；
判断所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号是否相同；
若所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号不同，则调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号，以使得所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号相同。
进一步地，所述调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号，以使得所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号相同，包括：
获取所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的工作模式；
若所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的工作模式为谐振态，则判断所述第一MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的驱动信号的相位差是否为预定值；
若所述第一MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的驱动信号的相位差为预定值，则调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号，以使得所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号相同。
进一步地，若所述第一MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的驱动信号的相位差不为预定值，则在调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号之前，所述同步方法还包括：
调节所述第一MEMS微镜的驱动信号的频率，以使得所述第一MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的驱动信号的相位差为预定值。
进一步地，调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号具体包括：
调节所述第一MEMS微镜的驱动信号的幅值以及调节所述第二MEMS微镜的驱动信号的幅值、频率、相位。
进一步地，若所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的工作模式为准静态，则调节所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的驱动信号的幅值和扫描周期，以使得所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号相同。
进一步地，调节所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的驱动信号的幅值具体包括：
获取所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值和电阻值；
根据第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电阻与温度的对应关系获得当前环境温度；
根据第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的温度与电压在预定偏转角度下的对应关系获得所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值；
判断所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值与所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值是否相等；
若所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值与所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值不相等，则调整所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的驱动信号的幅值，以使得所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值与所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值相等。
进一步地，所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电阻与温度的对应关系通过以下步骤获得：
获取第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在多个环境温度下的电阻值；
对所述多个环境温度以及所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在所述多个环境温度下的电阻值进行标定，获得所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电阻与温度的对应关系。
进一步地，所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的温度与电压在预定偏转角度下的对应关系通过以下步骤获得：
获取预定偏转角度下的第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在多个环境温度的电压值；
对所述多个环境温度以及所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在所述多个环境温度下的电压值进行标定，获得所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压与温度的对应关系。
本发明还提供了一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括激光源、第一MEMS微镜、第二MEMS微镜以及探测器，所述激光源的数量为一个或者多个，所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜、探测器的数量与所述激光源的数量均相等，或者所述激光源的数量为多个，所述探测器的数量与所述激光源的数量相等，所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的数量为一个。
本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序在被一个或多个处理器读取并执行时实现如上任一项所述的激光雷达系统的同步方法。
本发明提供的激光雷达系统包括第一MEMS微镜、第二MEMS微镜，通过在接收端增加第二MEMS微镜并控制第一MEMS微镜和第二MEMS微镜同步工作，使得激光雷达系统的发射光路和接收光路相互独立，第二MEMS微镜可以实时指向接收第一MEMS微镜发射的激光束，相对于现有的激光雷达系统，不需要设置广角镜头和面阵型探测器件，只需要设置单个探测器便可以实现回光脉冲的指向性接收，简化了系统结构、降低了成本，同时，避免了发射光路中的杂散光和漏光对接收光路的影响以及避免引入背景噪声，提升了探测器接收到的信号的信噪比。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例一中的激光雷达系统的结构示意图；
图2为本申请实施例一中的激光雷达系统的同步方法的流程示意图；
图3为MEMS微镜在谐振态时振幅与相位的关系示意图；
图4为MEMS微镜的扫描示意图；
图5为MEMS微镜在准静态时的驱动信号；
图6为本申请实施例一中的激光雷达系统的同步控制装置的示意图；
图7为本申请实施例一中的计算机存储介质与处理器的结构示意图；
图8为本申请实施例二中的激光雷达系统的结构示意图；
图9为本申请实施例三中的激光雷达系统的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，相同的标号将始终被用于表示相同的元件。
实施例一
本实施例中的第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3均为二维扫描微镜，第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3均包括快轴和慢轴，其中，快轴的工作频率较高，通常工作在谐振态，慢轴的工作频率较低，通常工作在准静态或谐振态，其中，第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的快轴在谐振态时的同步方法和第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的慢轴在谐振态时的同步方法相同，本实施例中将第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的快轴在谐振态定义为第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3工作在谐振态，将第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的慢轴在准静态定义为第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3工作在准静态来对本实施例中的同步方法进行详细描述。
参照图1～2，本实施例中的激光雷达系统包括激光源1、第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3以及探测器4。激光源1为激光雷达系统的光源，其发射的激光束经过第一MEMS微镜2后入射至被探测物体5上并被被探测物体5反射至第二MEMS微镜3上，经过第二MEMS微镜3后的激光束被探测器4接收。第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3可以双向扫描，形成面阵探测区域。
参照图3，本实施例中的激光雷达系统的同步方法包括步骤：
S1、将第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3平行放置；
S2、实时获取第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的反馈信号；
S3、判断第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号是否不同；若第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号不同，则进入步骤S4；
S4、调节第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的驱动信号，使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同。
在步骤S2中，第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3上集成有传感器，通过第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3上的传感器可以实时获取第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的反馈信号，具体地，第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3上集成有压阻传感器，通过压阻传感器可以获得的第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3的反馈信号。这里，第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的反馈信号具体指的是第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的实际偏转角度。
较佳地，本实施例中的第一MEMS微镜2的性能参数和第二MEMS微镜3的性能保持一致，其中，第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的性能参数包括工作频率、偏转角度等，第一MEMS微镜2的性能参数和第二MEMS微镜3的性能保持一致指的是第一MEMS微镜2的工作频率与第二MEMS微镜3的工作频率相同，第一MEMS微镜2的偏转角度与第二MEMS微镜3的偏转角度相同。
在步骤S3中，第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号不同表示第二MEMS微镜3与第一MEMS微镜2没有同步工作，需要对第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的驱动信号进行调节；第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同，即第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3的实际偏转角度相同则表示第二MEMS微镜3与第一MEMS微镜2同步工作，不需要对第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的驱动信号进行调节。
在步骤S4中，调节第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的驱动信号，以使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同，具体包括：
S41、获取第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的工作模式，若第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3的工作模式为谐振态，则进入步骤S42；若第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3的工作模式为准静态，则进入步骤S45；
S42、判断第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号的相位差是否为预定值，若第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号的相位差不为预定值，则进入步骤S43，若第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号的相位差为预定值，则进入步骤S44；
S43、调节第一MEMS微镜2的驱动信号的频率，以使得第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号的相位差为预定值，进入步骤S44；
S44、调节第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的驱动信号，使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同。
S45、调节第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值和扫描周期，使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同。
在步骤S41中，第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3的工作模式不同，对应的驱动信号的调节方式也不同。
在步骤S42中，在实际工作过程中，由于工作环境等因素的影响，第一MEMS微镜2的谐振频率会发生变化，此时需要不断改变第一MEMS微镜2的驱动信号的频率，使其工作模式维持在谐振态。当第一MEMS微镜2的驱动信号的频率处于其谐振频率附近时，第一MEMS微镜2的反馈信号的频率与第一MEMS微镜2的驱动信号的频率相同，第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号之间会存在相位差，其中，相位差在0°～180°之间，如图4所示。
当第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号之间的相位差为预定值时，第一MEMS微镜2的驱动信号的频率与第一MEMS微镜2的谐振频率相等，即可以通过第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号的相位差是否为预定值来判断第一MEMS微镜2是否处于谐振态，较佳地，本实施例中的预定值为90°。
在步骤S43中，当第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号之间的相位差不为预定值时，需要调节第一MEMS微镜2的驱动信号的频率直到第一MEMS微镜2的反馈信号与第一MEMS微镜2的驱动信号的相位差为预定值，以保证第一MEMS微镜2工作在谐振态。
本实施例中相位信息是通过集成于第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3上的传感器来获得的，具体地，通过集成于第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3上的压阻传感器来获得对应的相位信息。
在步骤S44中，当第一MEMS微镜2维持在谐振状态后，为了能够实现第一MEMS微镜2与第二MEMS微镜3之间的同步，需要调节第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的驱动信号，使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同，即第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的偏转角度相同，从而保证第二MEMS微镜3与第一MEMS微镜2同步工作。
较佳地，由于已经通过调节第一MEMS微镜2的驱动信号的频率使得第一MEMS微镜的快轴工作在谐振状态，因此，在步骤S44中，只需要调节第一MEMS微镜的驱动信号的幅值和调节第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值、频率、相位，以使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同，即第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的偏转角度相同。
下面以第一MEMS微镜2的快轴的驱动信号为正弦信号为例来对第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的工作模式为谐振态时如何调节第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的驱动信号进行详细的描述。
第一MEMS微镜2的快轴的驱动信号为：
Figure BDA0002857211970000081
第一MEMS微镜2的快轴的反馈信号为：
Figure BDA0002857211970000082
第二MEMS微镜3的快轴的驱动信号为：
Figure BDA0002857211970000083
第二MEMS微镜3的快轴的反馈信号为：
Figure BDA0002857211970000084
其中，ω1、ω2分别表示第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的快轴的驱动信号的频率，
Figure BDA0002857211970000085
分别为第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的快轴的驱动信号的初始相位，初始时ω1＝ω2；
Figure BDA0002857211970000086
分别表示第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的反馈信号与驱动信号之间的相位差。
首先，判断
Figure BDA0002857211970000091
是否为90°，若
Figure BDA0002857211970000092
不等于90°，则调节第一MEMS微镜2的驱动信号ω1直到
Figure BDA0002857211970000093
等于90°；然后，调节第一MEMS微镜2的驱动信号的幅值A1’与第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值A2’，使得A1’＝A2’，以及调节第二MEMS微镜3的驱动信号的频率ω2，使得ω2＝ω1，以及调节第二MEMS微镜3的驱动信号的相位
Figure BDA0002857211970000094
使得
Figure BDA0002857211970000095
从而使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同，即第二MEMS微镜3的偏转角度与第一MEMS微镜2的偏转角度相同。
由于微镜在准静态模式下，其工作频率为固定值，不会随着工作环境、时间等因素的变化而变化，若第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3的工作模式为准静态，在步骤S45中，调节第一MEMS微镜2或者第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值和扫描周期，使得第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值、扫描周期与第一MEMS微镜2的驱动信号的幅值、扫描周期相同，从而使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同，即第二MEMS微镜3的偏转角度与第一MEMS微镜2的偏转角度相同。
本实施例中的第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3的扫描轨迹为光栅扫描方式，如图4所示，每一个圆圈表示一个图像像素，激光源1发射的激光束依照预先设定的扫描线和扫描顺序进行扫描，图4示出了本实施例中的扫描线为从左到右的水平线，即激光束先从第一条水平线的左上角的第一个图像像素开始，向右沿直线进行扫描直到第一条水平线的右上角的最后一个图像像素，然后向左回扫至位于第一条水平线的下方的第二条水平线，再重复上面的过程，按照预先设定的扫描线和扫描顺序不断的逐行扫描，其中，第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的驱动信号的扫描周期包括激光束从上一条水平线的右上角的最后一个图像像素回扫至下一条水平线的左上角的第一个图像像素的时间间隔以及从上一条水平线的左上角的第一个图像像素开始扫描到上一条水平线的右上角的最后一个图像像素的时间间隔，这里所说的第二MEMS微镜3的反馈信号的扫描周期与第一MEMS微镜2的反馈信号相同指的是第二MEMS微镜3的反馈信号从上一条水平线的右上角的最后一个图像像素回扫至下一条水平线的左上角的第一个图像像素的时间间隔与第一MEMS微镜2的反馈信号从上一条水平线的右上角的最后一个图像像素回扫至下一条水平线的左上角的第一个图像像素的时间间隔相等，且第二MEMS微镜3的反馈信号从上一条水平线的左上角的第一个图像像素开始扫描到上一条水平线的右上角的最后一个图像像素的时间间隔与第一MEMS微镜2的反馈信号从上一条水平线的左上角的第一个图像像素开始扫描到上一条水平线的右上角的最后一个图像像素的时间间隔也相等。
参照图5，图5示出了本实施例中的第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的慢轴在准静态模式下的驱动信号为三角波形的情况，其中，A表示第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值，0-T1时段表示从最后一条水平线的右上角的最后一个图像像素回扫至第一条水平线的左上角的第一个图像像素的时间间隔，该时间段内激光器关闭，不作为有效扫描图案。T1-T2时段表示第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的慢轴的驱动信号的有效扫描周期，在该有效扫描周期内，第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的的慢轴在驱动信号的控制下使得光束由上往下沿水平线扫描。通过调节第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值A和扫描周期T2，使得第二MEMS微镜3的反馈信号和扫描周期与第一MEMS微镜2的反馈信号和扫描周期相同，即使得第二MEMS微镜3的偏转角度和扫描周期与第一MEMS微镜2的偏转角度和扫描周期相同。
本实施例中可以通过第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3上集成的传感器来获得的第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的反馈信号，即第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的偏转角度，由于传感器大多采用半导体材料，而环境温度的变化将会影响半导体材料的特性，从而导致传感器输出信号的变化，其中，温度的变化主要影响第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的偏转角度，因此，需要实时考虑环境温度对第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的偏转角度的影响，以保证第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的偏转角度维持不变。
具体地，在步骤S44中，调节第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值具体包括以下步骤：
S441、获取第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电压值和电阻值；
S442、根据第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻与温度的对应关系获得当前环境温度；
S443、根据第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的温度与电压在预定偏转角度下的对应关系获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值；
S444、判断第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电压值与第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值是否相等，若第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值与所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值不相等，则进入步骤S445；
S445、调整第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的驱动信号的幅值，以使得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电压值与第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值相等。
在步骤S441中，通过测量第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3上集成的压阻传感器的标准输出电压值来获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电压值，通过测量第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3上集成的温度传感器的电阻值来获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻值。
在步骤S442中，第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻与温度的对应关系是事先生成好的，在获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻值后，根据第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻与温度的对应关系便可以获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的当前所处的环境温度。
具体地，第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻与温度的对应关系通过以下步骤获得：
S4421、获取第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3在多个环境温度下的电阻值；
S4422、对多个环境温度以及第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3在多个环境温度下的电阻值进行标定，获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻与温度的对应关系。
在步骤S4421中，将静态不工作的第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3放置在多个不同的环境温度下，获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3上的温度传感器在多个不同的环境温度下的电阻值。
在步骤S4422中，采用线性或非线性标定的方式来获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻与温度的对应关系。当然，上述两种标定方式仅仅是作为示例示出，并不用于对本申请进行限定，也可以采用其他的标定方法来获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻与温度的对应关系。
在步骤S443中，第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的温度与电压在预定偏转角度下的对应关系也是事先生成好的，在获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的当前环境温度后，根据第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的温度与电压在预定偏转角度下的对应关系便可以获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的目标电压值。
具体地，第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的温度与电压在预定偏转角度下的对应关系通过以下步骤获得：
S4431、获取预定偏转角度下的第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3在多个环境温度的电压值；
S4432、对多个环境温度以及第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3在多个环境温度下的电压值进行标定，获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电压与温度的对应关系。
在步骤S4431中，保持第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的偏转角度为预定的偏转角度，将第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3放置在多个不同的环境温度下，获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3上的压阻传感器在多个不同的环境温度下的标准输出电压值。
在步骤S4432中，采用线性或非线性标定的方式来获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电压与温度的对应关系。当然，上述两种标定方式仅仅是作为示例示出，并不用于对本申请进行限定，也可以采用其他的标定方法来获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电压与温度的对应关系。
在步骤S445中，由于第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电压值与第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值相等，从而可以保证第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3维持在预定偏转角度。
参照图6，本实施例还提供了上述激光雷达系统的同步控制装置，所述同步控制装置包括反馈信号获取模块1、判断模块2、工作模式获取模块3、调节模块4。
反馈信号获取模块1用于实时获取第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的反馈信号，判断模块2用于判断第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号是否不同，工作模式获取模块3用于获取第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的工作模式，调节模块4用于根据第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的工作模式调节第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3的驱动信号，使得第二MEMS微镜3的反馈信号与第一MEMS微镜2的反馈信号相同。
反馈信号获取模块1具体为集成于第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3上的传感器，本实施例中的传感器包括压阻传感器和温度传感器，通过第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3上集成的压阻传感器获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的反馈信号和相位信息，其中，第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的反馈信号指的是第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的偏转角度，通过第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3上集成的温度传感器获得第一MEMS微镜2/第二MEMS微镜3的电阻值。
本实施例中的激光雷达系统包括第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3和同步控制装置，通过同步控制装置控制第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3同步工作，使得激光雷达系统的发射光路和接收光路相互独立，第二MEMS微镜3可以实时指向接收第一MEMS微镜2发射的激光束，且第一MEMS微镜2和第二MEMS微镜3的间距远小于探测距离，该系统可以等效为同轴激光雷达系统，相对于现有的激光雷达系统，不需要设置广角镜头和面阵型探测器件，只需要设置一个探测器4便可以实现回光脉冲的指向性接收，简化了系统结构、提高光效率、降低了成本，同时，避免了发射光路中的杂散光和漏光对接收光路的影响以及避免引入背景噪声，提升了探测器4接收到的信号的信噪比。
参照图7，本实施例还提供了一种计算机存储介质201，所述计算机存储介质201与处理器200相连，计算机存储介质201中存储有计算机程序，处理器200用于读取并执行计算机存储介质201中存储的计算机程序，以实现如上所述激光雷达系统的同步方法。
实施例二
参照图8，本实施例中的激光雷达系统与实施例一的不同之处在于本实施例中激光雷达系统包括多个激光源1和多个探测器4，其中，探测器4的数量与激光源1的数量相等且多个探测器4与多个激光源1一一对应。多个激光源1发射的激光束以不同的入射角入射至第一MEMS微镜2上，相邻的两个激光源1发射的激光束相互重合，从而使得经过第二MEMS微镜3后的光束相互重合，最终被多个探测器4对应的接收，实现大视场角拼接效果。
本实施例中的激光雷达系统通过设置多个激光源1和多个探测器4，多个激光源1发射的激光束以不同的入射角入射，从而可以实现大视场角探测。
实施三
参照图9，本实施例中的激光雷达系统与实施例一的不同之处在于本实施例中激光雷达系统包括多个激光源1、多个第一MEMS微镜2、多个第二MEMS微镜3和多个探测器4，其中，激光源1、第一MEMS微镜2、第二MEMS微镜3以及探测器4的数量均相等且一一对应。多个激光源1发射的激光束以不同的入射角分别入射至多个第一MEMS微镜2上，相邻的两个激光源1发射的激光束相互重合且相邻两个激光束的边缘交界处相互平行，从而使得经过多个第二MEMS微镜3后的光束相互重合，最终被多个探测器4对应的接收，实现大视场角拼接效果。
本实施例中的激光雷达系统通过设置多个激光源1、多个第一MEMS微镜2、多个第二MEMS微镜3和多个探测器4，也可以实现大视场角探测。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机存储介质中，或者从一个计算机存储介质向另一个计算机存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solidstate disk，SSD))等。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光雷达系统的同步方法，其特征在于，所述激光雷达系统包括激光源、第一MEMS微镜、第二MEMS微镜以及探测器，所述激光源发射的激光依次经过第一MEMS微镜、被探测物体、第二MEMS微镜后被探测器接收，所述同步方法包括：
将所述第一MEMS微镜和所述第二MEMS微镜平行放置；
实时获取所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的反馈信号；
判断所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号是否相同；
若所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号不同，则调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号，以使得所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号相同。
2.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，所述调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号，以使得所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号相同，包括：
获取所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的工作模式；
若所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的工作模式为谐振态，则判断所述第一MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的驱动信号的相位差是否为预定值；
若所述第一MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的驱动信号的相位差为预定值，则调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号，以使得所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号相同。
3.根据权利要求2所述的同步方法，其特征在于，若所述第一MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的驱动信号的相位差不为预定值，则在调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号之前，所述同步方法还包括：
调节所述第一MEMS微镜的驱动信号的频率，以使得所述第一MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的驱动信号的相位差为预定值。
4.根据权利要求2所述的同步方法，其特征在于，调节所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的驱动信号具体包括：
调节所述第一MEMS微镜的驱动信号的幅值以及调节所述第二MEMS微镜的驱动信号的幅值、频率、相位。
5.根据权利要求2所述的同步方法，其特征在于，若所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的工作模式为准静态，则调节所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的驱动信号的幅值和扫描周期，以使得所述第二MEMS微镜的反馈信号与所述第一MEMS微镜的反馈信号相同。
6.根据权利要求4或5所述的同步方法，其特征在于，调节所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的驱动信号的幅值具体包括：
获取所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值和电阻值；
根据第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电阻与温度的对应关系获得当前环境温度；
根据第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的温度与电压在预定偏转角度下的对应关系获得所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值；
判断所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值与所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值是否相等；
若所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值与所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值不相等，则调整所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的驱动信号的幅值，以使得所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压值与所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在当前环境温度、预定偏转角度下的目标电压值相等。
7.根据权利要求6所述的同步方法，其特征在于，所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电阻与温度的对应关系通过以下步骤获得：
获取第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在多个环境温度下的电阻值；
对所述多个环境温度以及所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在所述多个环境温度下的电阻值进行标定，获得所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电阻与温度的对应关系。
8.根据权利要求6所述的同步方法，其特征在于，所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的温度与电压在预定偏转角度下的对应关系通过以下步骤获得：
获取预定偏转角度下的第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在多个环境温度的电压值；
对所述多个环境温度以及所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜在所述多个环境温度下的电压值进行标定，获得所述第一MEMS微镜/第二MEMS微镜的电压与温度的对应关系。
9.一种激光雷达系统，其特征在于，所述激光雷达系统包括激光源、第一MEMS微镜、第二MEMS微镜以及探测器，所述激光源的数量为一个或者多个，所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜、探测器的数量与所述激光源的数量均相等，或者所述激光源的数量为多个，所述探测器的数量与所述激光源的数量相等，所述第一MEMS微镜、第二MEMS微镜的数量为一个。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序在被一个或多个处理器读取并执行时实现如权利要求1～8任一项所述的激光雷达系统的同步方法。
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