CN113325387A - 一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，其特征在于，通过对驱动LASER以及SPAD的每个时钟周期的上升沿进行不同的延时，消除固定频率信号的干扰。本发明提供的激光签名的方法及硬件架构，通过同时对驱动LASER以及SPAD的每个时钟周期的上升沿进行不同的延时，在消除固定频率信号的干扰的同时节省了硬件资源。本发明还提供了相应的抗多激光雷达信号干扰的激光签名装置。

Description

一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法及装置
技术领域
本发明属于激光雷达测距技术领域，更具体地，涉及一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法及装置。
背景技术
在基于直接飞行时间(Direct Time-Of-Flight，DTOF)技术的多激光雷达系统中，来自不同用户的多个激光雷达系统可能同时运行，这会造成信号之间的互相干扰。AugustoRonchini Ximenes等人提出了一种激光签名的方案，该方案中只对驱动LASER的时钟使用数字控制延时链来进行上升沿的延时，同时将延时信息进行存储，使用时间数字转换器(Time-to-Digital Converter，TDC)记录下来的时间减去延时信息从而实现在得到真正的光飞时间，并且该方案基于锁相环PLL(Phase Locked Loop)或者延迟锁相环DLL(DelayLocked Loop)的实现数字控制延时链，该方式硬件开销大，设计复杂。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方案，通过同时对驱动LASER以及SPAD的每个时钟周期的上升沿进行不同的延时，在消除固定频率信号的干扰的同时节省了硬件资源。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，通过对驱动LASER以及SPAD的每个时钟周期的上升沿进行不同的延时，消除固定频率信号的干扰。
本发明的一个实施例中，所述方法包括：
在快时钟下，伪随机数产生器产生一个伪随机数并在LASER以及SPAD的驱动时钟上升沿到来时进行存储；
当LASER以及SPAD的驱动时钟的上身沿到来的时候，计数器在快时钟下从0开始计数，只有当计数器计到所存储的伪随机数并且驱动时钟为高电平时，输出高电平，同时计数器清零，否则输出低电平。
本发明的一个实施例中，所述延时等于伪随机数×快时钟周期。
本发明的一个实施例中，将所述输出的高电平或低电平作为上升沿经过伪随机延时的LASER以及SPAD的驱动时钟，使用此驱动时钟实现抗多激光雷达系统干扰。
本发明的一个实施例中，所述伪随机数产生器基于线性反馈移位寄存器实现。
按照本发明的另一方面，还提供了一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名装置，包括伪随机数产生器、计数器以及判断控制模块，通过快时钟域驱动计数器以及伪随机数发生器，对LASER以及SPAD的驱动时钟的上升沿进行不同的延时，并由判断控制模块输出相应电平，达到抗多激光雷达系统干扰的效果。
本发明的一个实施例中，所述伪随机数产生器，用于在快时钟下产生一个伪随机数并在LASER以及SPAD的驱动时钟上升沿到来时进行存储；所述计数器，用于在LASER以及SPAD的驱动时钟的上身沿到来的时候，在快时钟下从0开始计数；所述判断控制模块，用于在计数器计到所存储的伪随机数并且驱动时钟为高电平时，输出高电平，同时将计数器清零，否则输出低电平。
本发明的一个实施例中，所述延时等于伪随机数×快时钟周期。
本发明的一个实施例中，将所述输出的高电平或低电平作为上升沿经过伪随机延时的LASER以及SPAD的驱动时钟，使用此驱动时钟实现抗多激光雷达系统干扰。
本发明的一个实施例中，所述伪随机数产生器基于线性反馈移位寄存器实现。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明提供的激光签名的方法及硬件架构，通过同时对驱动LASER以及SPAD的每个时钟周期的上升沿进行不同的延时，在消除固定频率信号的干扰的同时节省了硬件资源。
附图说明
图1是本发明提供的抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法流程图；
图2是本发明提供的抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法实施案例图；
图3是本发明提供的抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法效果图；
图4是本发明提供的抗多激光雷达信号干扰的激光签名硬件架构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明设计了一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，通过对驱动LASER以及SPAD的每个时钟周期的上升沿进行不同的延时，消除了固定频率信号的干扰。具体地：
首先在快时钟下，伪随机数产生器(可基于线性反馈移位寄存器(LinearFeedback Shift Register，LFSR)实现，伪随机数生成器也可以被替换为给定的编码)产生一个伪随机数并在LASER以及单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)的驱动时钟(慢时钟)上升沿到来时进行存储。
当LASER以及SPAD的驱动时钟(慢时钟)的上身沿到来的时候，计数器在快时钟下从0开始计数，只有当计数器计到所存储的伪随机数(伪随机数×快时钟周期＝需要的延时)并且驱动时钟为高电平时，输出高电平，同时计数器清零，否则输出低电平。
输出的电平(即上面输出的高电平或低电平)即为上升沿经过伪随机延时的LASER以及SPAD的驱动时钟，使用此驱动时钟可以实现抗多激光雷达系统干扰。
如图1所示，本发明提供了一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，该方法包括以下步骤：
第一步，首先在快时钟下，伪随机数产生器产生一个伪随机数，并在如图2所示的未经过延时的LASER以及SPAD的驱动时钟上升沿到来时进行存储。
第二步，当LASER以及SPAD的驱动时钟的上身沿到来的时候，计数器在快时钟下从0开始计数，只有当计数器计到所存储的伪随机数(伪随机数×快时钟周期＝需要的延时)并且驱动时钟为高电平时，输出高电平，同时计数器清零，否则输出低电平。
如图2所示，输出的电平即为上升沿经过伪随机延时的LASER以及SPAD的驱动时钟。
如图3所示，使用此驱动时钟可以实现抗多激光雷达系统干扰。即LASER以及其对应的SPAD的驱动时钟的上升沿拥有同一个伪随机延时，其他雷达系统并没有这一延时，所以当统计记录从该LASER发射光到其对应的SPAD接收光的时间时，其他雷达系统的信号在频域会被分散开，这大大降低了其他雷达系统的信号对该LASER以及其对应的SPAD组成的雷达系统的干扰。
如图4所示，本发明提供了一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名装置，包括：伪随机数产生器(可基于线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register，LFSR)实现，伪随机数生成器也可以被替换为给定的编码)、计数器以及判断控制模块，通过快时钟域驱动计数器以及伪随机数发生器，对LASER以及SPAD的驱动时钟的上升沿进行一定的延时，可达到抗多激光雷达系统干扰的效果。具体地：
所述伪随机数产生器，用于在快时钟下产生一个伪随机数并在LASER以及SPAD的驱动时钟上升沿到来时进行存储；
所述计数器，用于在LASER以及SPAD的驱动时钟的上身沿到来的时候，在快时钟下从0开始计数；
所述判断控制模块，用于在计数器计到所存储的伪随机数((伪随机数×快时钟周期＝需要的延时))并且驱动时钟为高电平时，输出高电平，同时将计数器清零，否则输出低电平。
将所述输出的高电平或低电平作为上升沿经过伪随机延时的LASER以及SPAD的驱动时钟，使用此驱动时钟实现抗多激光雷达系统干扰。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、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)

1.一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，其特征在于，通过对驱动LASER以及SPAD的每个时钟周期的上升沿进行不同的延时，消除固定频率信号的干扰。
2.如权利要求1所述的抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，其特征在于，包括：
在快时钟下，伪随机数产生器产生一个伪随机数并在LASER以及SPAD的驱动时钟上升沿到来时进行存储；
当LASER以及SPAD的驱动时钟的上身沿到来的时候，计数器在快时钟下从0开始计数，只有当计数器计到所存储的伪随机数并且驱动时钟为高电平时，输出高电平，同时计数器清零，否则输出低电平。
3.如权利要求1或2所述的抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，其特征在于，所述延时等于伪随机数×快时钟周期。
4.如权利要求2所述的抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，其特征在于，将所述输出的高电平或低电平作为上升沿经过伪随机延时的LASER以及SPAD的驱动时钟，使用此驱动时钟实现抗多激光雷达系统干扰。
5.如权利要求2所述的抗多激光雷达信号干扰的激光签名方法，其特征在于，所述伪随机数产生器基于线性反馈移位寄存器实现。
6.一种抗多激光雷达信号干扰的激光签名装置，其特征在于，包括伪随机数产生器、计数器以及判断控制模块，通过快时钟域驱动计数器以及伪随机数发生器，对LASER以及SPAD的驱动时钟的上升沿进行不同的延时，并由判断控制模块输出相应电平，达到抗多激光雷达系统干扰的效果。
7.如权利要求6所述的抗多激光雷达信号干扰的激光签名装置，其特征在于：
所述伪随机数产生器，用于在快时钟下产生一个伪随机数并在LASER以及SPAD的驱动时钟上升沿到来时进行存储；
所述计数器，用于在LASER以及SPAD的驱动时钟的上身沿到来的时候，在快时钟下从0开始计数；
所述判断控制模块，用于在计数器计到所存储的伪随机数并且驱动时钟为高电平时，输出高电平，同时将计数器清零，否则输出低电平。
8.如权利要求6或7所述的抗多激光雷达信号干扰的激光签名装置，其特征在于，所述延时等于伪随机数×快时钟周期。
9.如权利要求7所述的抗多激光雷达信号干扰的激光签名装置，其特征在于，将所述输出的高电平或低电平作为上升沿经过伪随机延时的LASER以及SPAD的驱动时钟，使用此驱动时钟实现抗多激光雷达系统干扰。
10.如权利要求6或7所述的抗多激光雷达信号干扰的激光签名装置，其特征在于，所述伪随机数产生器基于线性反馈移位寄存器实现。
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