CN113567959A - 重频信号的检测方法及装置、处理设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种重频信号的检测方法及装置、计算机处理设备及存储介质，所述方法包括：接收待检测信号；基于检测信号源的发射重频信号的重频间隔L及完整脉冲波形的宽度w，对所述待检测信号进行平移变换，生成第一信号；对所述待检测信号进行反转变换，生成第二信号；将所述第一信号与所述第二信号进行叠加生成目标信号；利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，确定所述目标信号与所述匹配算子之间的相关系数，其中，所述匹配算子为基于所述检测信号源的发射特征构造的；根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。本申请能实现接收端对待检测信号的准确检测。

Description

重频信号的检测方法及装置、处理设备及存储介质

技术领域

本发明涉及激光测距中的抗串扰技术，尤其涉及一种重频信号的检测方法及装置、计算机处理设备及存储介质。

背景技术

激光雷达是通过发送激光到物体表面，然后通过测量反射回来的光束的到达时间来实现对目标物体的位置、速度等信息进行测量的设备。点云图是激光雷达通过扫描发射激光然后获取到回波之后，整个视场角范围内的回波集合形成的图像。但是当多台激光雷达一起工作，或者一台激光雷达的不同激光器同时发射激光时，那么不同的激光雷达之间就会发生串扰现象，接收端会被其他设备的发射信号和散射信号所干扰，造成测距错误，从而在激光雷达产生的回波点云图上形成大量缺点和噪点。

为解决激光信号相互干扰的技术问题，一般是在不同设备的发射激光上分别调制不同的特征信号，使得激光接收端可以通过特征识别匹配自身的发射信号。最为常用的是使用重频技术，即连续发射两个具有固定时间间隔的脉冲信号，不同设备使用不同脉冲间隔作为信号识别特征。即使采用重频技术，但在探测距离较远或者目标反射率较低的情况下，重频信号较弱，此时会被其他串扰信号的幅值超过而产生错误检测，造成虚警。

发明内容

有鉴于此，本申请是提供一种重频信号的检测方法及装置、计算机处理设备及存储介质，能够有效提高激光雷达的抗串扰能力和对低信噪比脉冲信号的检测能力。

本申请的一方式提供一种重频信号的检测方法，包括：

接收待检测信号；

基于检测信号源的发射重频信号的重频间隔L及完整脉冲波形的宽度w，对所述待检测信号进行平移变换，生成第一信号；

对所述待检测信号进行反转变换，生成第二信号；

将所述第一信号与所述第二信号进行叠加生成目标信号；

利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，确定所述目标信号与所述匹配算子之间的相关系数，其中，所述匹配算子为基于所述检测信号源的发射特征构造的；

根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

可选的，所述对所述待检测信号进行平移变换，包括：

将所述待检测信号在时域上进行L－w的平移。

可选的，所述方法还包括：

在接收信号未饱和的情况下，采集信噪比超出设定阈值的单脉冲回波幅值信号；

在所述单脉冲回波幅值信号中截取宽度为w的脉冲波形信号，对所截取的脉冲波形信号在采样点t进行幅值采样，采样值为A(t)，t＝t1，t2，…，tn；

利用A(t)将所截取的脉冲波形信号进行高斯曲线拟合，在拟合后的波形信号上确定采样点t对应的幅值A′(t)；

构造宽度为2w的匹配算子g(t)，如下：

其中，T0＝w/n，w为所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

可选的，所述利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，包括：

以步长s为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行至少p次相关运算；

其中，p×s≥2w。

可选的，所述根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号，包括：

确定所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值，将最大值的相关系数对应的所述目标信号的部分确定为所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

可选的，所述确定所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值，包括：

以最大值的相关系数为中心，在±s/2范围内，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，重新确定相关运算的相关系数的最大值。

可选的，所述确定所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值，包括：

所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值小于第一阈值时，重新设定步长s1，以步长s1为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，并重新确定所有相关系数的最大值是否小于所述第一阈值，大于等于所述第一阈值时，将大于等于所述第一阈值的相关系数的最大值作为有效值；小于所述第一阈值时重新设定步长s2，继续利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，直至确定出相关运算的所有相关系数的最大值大于等于所述第一阈值，或相关运算次数超出第二阈值，结束当前处理；其中，s2<s1<s。

可选的，所述方法还包括：

以所有相关系数中的最大值的相关系数为中心，选取时域宽度为w1的区域，设定所述w1内的相关系数的最小阈值；

在所述至少p次相关运算中的相关系数中，确定所述w1内对应的相关系数均大于或等于所述最小阈值的相关系数时，将所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值作为有效值。

可选的，所述方法还包括：

确定所述w1内对应的相关系数存在小于所述最小阈值的相关系数时，查找所有相关系数中的次最大值，以所述第一次最大值的相关系数为中心，确定所述w1内对应的相关系数是否有小于所述最小阈值的相关系数，存在小于所述最小阈值的相关系数时，继续以小于所述第一次最大值的第二次最大值为中心，确定所述w1内对应的相关系数是否有小于所述最小阈值的相关系数，直至确定出所述w1内的相关系数均大于等于所述最小阈值，或查找次最大值的次数超出第三阈值，结束当前处理；将所述至少p次相关运算中的所述w1内的相关系数均大于或等于所述最小阈值的最大值或次最大值作为有效值。

可选的，所述方法还包括：

包含检测信号源的信号源为两个以上时，所述检测信号源的重频信号的重频间隔与其他信号源的重频信号的重频间隔之间的差值，大于所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

本申请的另一方式提供一种重频信号的检测装置，包括：

接收单元，用于接收待检测信号；

第一变换单元，用于基于检测信号源的发射重频信号的重频间隔L及完整脉冲波形的宽度w，对所述待检测信号进行平移变换，生成第一信号；

第二变换单元，用于对所述待检测信号进行反转变换，生成第二信号；

叠加单元，用于将所述第一信号与所述第二信号进行叠加生成目标信号；

相关运算单元，用于利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，确定所述目标信号与所述匹配算子之间的相关系数，其中，所述匹配算子为基于所述检测信号源的发射特征构造的

确定单元，用于根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

可选的，所述第一变换单元，还用于将所述待检测信号在时域上进行L－w的平移。

可选的，所述装置还包括：

构造单元，还用于在接收信号未饱和的情况下，采集信噪比超出设定阈值的单脉冲回波幅值信号；

在所述单脉冲回波幅值信号中截取宽度为w的脉冲波形信号，对所截取的脉冲波形信号在采样点t进行幅值采样，采样值为A(t)，t＝t1，t2，…，tn；

利用A(t)将所截取的脉冲波形信号进行高斯曲线拟合，在拟合后的波形信号上确定采样点t对应的幅值A′(t)；

构造宽度为2w的匹配算子g(t)，如下：

其中，T0＝w/n，w为所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

可选的，所述相关运算单元，还用于以步长s为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行至少p次相关运算；

其中，p×s≥2w。

可选的，所述确定单元，还用于确定所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值，将最大值的相关系数对应的所述目标信号的部分确定为所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

可选的，所述确定单元，还用于以最大值的相关系数为中心，在±s/2范围内，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，重新确定相关运算的相关系数的最大值。

可选的，所述相关运算单元，还用于：

在所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值小于第一阈值时，重新设定步长s1，以步长s1为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算；所述确定单元，还用于重新确定所有相关系数中的最大值是否小于所述第一阈值，大于等于所述第一阈值时，将大于等于所述第一阈值的相关系数的最大值作为有效值；在所有相关系数中的最大值小于所述第一阈值时触发所述相关运算单元重新设定步长s2，继续利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，直至所述确定单元确定出相关运算的所有相关系数的最大值大于等于所述第一阈值，或相关运算次数超出第二阈值，结束当前处理；其中，s2<s1<s。

可选的，所述装置还包括：

设置单元，用于以所有相关系数中的最大值的相关系数为中心，选取时域宽度为w1的区域，设定所述w1内的相关系数的最小阈值；

所述确定单元，还用于：

在所述至少p次相关运算中的相关系数中，确定所述w1内对应的相关系数均大于或等于所述最小阈值的相关系数时，将所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值作为有效值。

可选的，所述确定单元，还用于在确定所述w1内对应的相关系数存在小于所述最小阈值的相关系数时，查找所有相关系数中的次最大值，以所述第一次最大值的相关系数为中心，确定所述w1内对应的相关系数是否有小于所述最小阈值的相关系数，存在小于所述最小阈值的相关系数时，继续以小于所述第一次最大值的第二次最大值为中心，确定所述w1内对应的相关系数是否有小于所述最小阈值的相关系数，直至确定出所述w1内的相关系数均大于等于所述最小阈值，或查找次最大值的次数超出第三阈值，结束当前处理；将所述至少p次相关运算中的所述w1内的相关系数均大于或等于所述最小阈值的最大值或次最大值作为有效值。

可选的，包含检测信号源的信号源为两个以上时，所述检测信号源的重频信号的重频间隔与其他信号源的重频信号的重频间隔之间的差值，大于所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

本申请的又一方式提供一种计算机处理设备，包括：处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，所述处理器被配置为在调用存储器中的可执行指令时，能够执行所述的重频信号的检测方法的步骤。

本申请的再一方式提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现所述的重频信号的检测方法的步骤。

本申请实施例可以有效地实现多台激光设备如激光雷达之间、一台激光雷达的多个发射激光器之间的抗串扰处理，通过对待检测信号进行平移及反转变换，重新构造出信号特征更明显的待检测信号源发射的重频信号，更有利于激光雷达接收端对信号源发射的重频信号的检测精度，即使在信号较弱且存在相似干扰信号的情况下，也能实现接收端对待检测信号中信号源发射的重频信号的准确检测。

附图说明

图1为本申请实施例的重频信号的检测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例的待检测信号的变换叠加示意图；

图3为本申请实施例的匹配算子的示意图；

图4为本申请实施例的利用匹配算子对待检测信号进行相关运算的示意图；

图5为本申请实施例的相关系数值的最小阈值设定示意图；

图6为本申请实施例的不同重频间隔的信号检测效果示意图；

图7为本申请实施例的重频信号的检测装置的组成结构示意图；

图8为本申请实施例的计算机处理设备的组成结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，详细阐明本发明技术方案的实质。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1为本申请实施例的重频信号的检测方法的流程示意图，如图1所示，本申请实施例的重频信号的检测方法包括以下处理步骤：

步骤101，接收待检测信号。

本申请实施例中的激光雷达接收待检测信号后，可以对待检测信号进行采样，得到一维幅值的采样信号后，并非直接进行信号检测，而是首先对信号进行相应的信号变换处理。

在本申请实施例中，当检测环境中存在多个激光雷达时，雷达信号接收端需对设备中所配备的激光雷达的发射激光信号进行检测，而其他设备靠近本申请的设备时，其他设备中的激光雷达发射的信号对本设备的激光雷达的激光信号造成干扰，而当本申请设备中存在多个激光器时，本申请设备的接收端对其中之一激光信号进行检测，而其他激光器发射的激光信号对接收端造成干扰。

步骤102，基于检测信号源的发射重频信号的重频间隔及完整脉冲波形的宽度，对所述待检测信号进行平移变换，生成第一信号。

具体地，将所述待检测信号在时域上进行L－w的平移，其中，L为所述重频信号的重频间隔，w为所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

步骤103，对所述待检测信号进行反转变换，生成第二信号。

本申请实施例中，还对所述待检测信号进行反转变换。

步骤104，将所述第一信号与所述第二信号进行叠加生成目标信号。

本申请实施例中，当待检测信号中包含检测信号源发射的重频信号时，通过对所述待检测信号进行平移、反转变换后，再进行叠加时，重频信号被变换为一正一负脉冲信号宽度为重频信号的完整脉冲波形的宽度二倍的信号，通过基于该检测信号源的发射特征构造的匹配算子，即可对待检测信号中的重频信号进行准确检测。

步骤105，利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，确定所述目标信号与所述匹配算子之间的相关系数。其中，所述匹配算子为基于所述检测信号源的发射特征构造的。

本申请实施例中，需要构造出匹配算子，以对所述目标信号进行相关运算，具体地，在检测设备中所接收信号未饱和的情况下，采集信噪比超出设定阈值的单脉冲回波幅值信号；在所述单脉冲回波幅值信号中截取宽度为w的脉冲波形信号，对所截取的脉冲波形信号在采样点t进行幅值采样，采样值为A(t)，t＝t1，t2，…，tn；

利用A(t)将所截取的脉冲波形信号进行高斯曲线拟合，在拟合后的波形信号上确定采样点t对应的幅值A′(t)；

构造宽度为2w的匹配算子g(t)，如下：

其中，T0＝w/n，w为所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

以步长s为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行至少p次相关运算；其中，p×s≥2w。

步骤106，根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

确定所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值，将最大值的相关系数对应的所述目标信号的部分确定为所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。而当所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值小于第一阈值时，重新设定步长s1，以步长s1为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，并重新确定所有相关系数的最大值是否小于所述第一阈值，大于等于所述第一阈值时，将大于等于所述第一阈值的相关系数的最大值作为有效值；小于所述第一阈值时重新设定步长s2，继续利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，直至确定出相关运算的所有相关系数的最大值大于等于所述第一阈值，或相关运算次数超出第二阈值，结束当前处理；其中，s2<s1<s。

本申请实施例中，第一阈值可以根据经验值等而设定，如可以根据检测信号源的发射重频信号的幅值来设置第一阈值，如可以将检测信号源的发射重频信号的幅值平方的0.9倍作为第一阈值。或者，通过对待检测信号进行多次检测，基于检测到的结果而设定第一阈值。本申请通过设置第一阈值，当待检测信号中包含其他干扰信号如其他激光雷达以另外的重频间隔发射的激光信号时，由于通过平移及反转变换，使另外的重频间隔发射的激光信号的幅值大大削弱，即使偶尔存在一较大的相关系数值，该相关系数值的周边也不会存在其他较大的极值，从而避免了将干扰信号误检测为检测信号源发射的信号。

本申请实施例中，当步长s1、s2小于s时，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算的运算次数多于p次。

作为一种实现方式，在具体实施过程中，为了减少计算量，也可以仅在相关系数的最大值点附近的预设范围内，按照重新设定的步长进行相关运算。例如，当至少p次相关运算的相关系数的最大值小于第一阈值时，在相关系数的最大值的±s/2范围内，重新进行相关运算。如在进行了p次或多于p次的相关运算后，以最大值的相关系数为中心，在所述目标信号的±1/2步长范围内，利用所述匹配算子对±1/2步长范围内的所述目标信号再次进行相关运算，重新确定相关运算的相关系数的最大值，将重新确定的相关系数的最大值作为有效值。

为了进一步提升信号检测的准确度，以所有相关系数中的最大值的相关系数为中心，选取时域宽度为w1的区域，设定所述w1内的相关系数的最小阈值；在所述至少p次相关运算的相关系数的最大值对应的相关系数为中心，确定所述w1内对应的相关系数均大于或等于所述最小阈值的相关系数时，将所述至少p次相关运算的相关系数的最大值作为有效值。

而在确定所述w1内对应的相关系数存在小于所述最小阈值的相关系数时，查找所有相关系数中的次最大值，以所述第一次最大值的相关系数为中心，确定所述w1内对应的相关系数是否有小于所述最小阈值的相关系数，存在小于所述最小阈值的相关系数时，继续以小于所述第一次最大值的第二次最大值为中心，确定所述w1内对应的相关系数是否有小于所述最小阈值的相关系数，直至确定出所述w1内的相关系数均大于等于所述最小阈值，或查找次最大值的次数超出第三阈值，结束当前处理；将所述至少p次相关运算中的所述w1内的相关系数均大于或等于所述最小阈值的最大值或次最大值作为有效值。本申请实施例中，第二次最大值是指除最大值、第一次最大值之外的最大值，对应的，若还需查找第三次最大值，则第三次最大值是指除最大值、第一次最大值和第二次最大值之外的最大值。

也就是说，在接收信号信噪比很低的情况下，随机噪声有可能在其他位置上形成具有一定目标信号特征的信号，造成相应的相关系数值大于目标信号位置上的取值，干扰目标信号的检测。本申请实施例通过在相关系数曲线中使用一定阈值截取最大值点所在的波峰，对截取的宽度设置一最小阈值，只有大于该最小阈值，将最大值的相关系数对应的所述目标信号的部分确定为所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号，若存在小于该最小阈值的相关系数，则查找所有相关系数中的次最大值，以该次最大值为中心，再确定w1内的相关系数是否均大于或等于所述最小阈值直至确定出符合条件的检测信号，查找次大值的次数超出设定阈值仍不能确定出符合条件的检测信号时，丢弃当前的待检测信号，重新检测新的待检测信号。

本申请实施例中，作为较佳的实施例，所述重频信号的重频间隔大于所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

以下通过具体示例，进一步阐明本发明技术方案的实质。

图2为本申请实施例的待检测信号的变换叠加示意图，如图2所示，本申请实施例的待检测信号的变换叠加方式包括：

对于双脉冲发射重频间隔为L的激光雷达，将激光雷达接收到的一维幅值采样信号f(t)进行间距为L－w的错位相减，得到信号f′(t)：

f′(t)＝f(t-L+w)-f(t)

其中，w为检测信号源发射的重频信号的一个完整脉冲波形的宽度，所以，接收信号f(t)中间隔为L的重频脉冲信号，可以在f′(t)中形成如一正一负的脉冲波形，如图2中虚线方框部分所示。本申请实施例中对于重频信号的识别和检测，均基于对该部分信号的特征识别。

图3为本申请实施例的匹配算子的示意图，如图3所示，本申请实施例的匹配算子g(t)的构造方式如下：

本申请实施例的匹配算子用于对待检测信号进行检测，以确定出待检测信号中的与图2中虚线方框部分信号的特征相匹配的信号，而该部分信号显然应具有激光雷达自身发射的光脉冲波形特点。另一方面，常用脉冲激光器发射的脉冲信号波形往往具有高斯分布的特征，属于高斯脉冲。所以不失一般性的，本申请实施例可以采用如下构造方法：

在激光器接收端未饱和的情况下，采集具有较高信噪比的单脉冲回波幅值信号，保证信号具有较完整的高斯脉冲波形。

截取宽度为w的完整脉冲波形信号，其幅值采样数据为A(t)，t＝t1，t2，…，tn。

为保证匹配算子具有一般性的高斯脉冲特征，在matlab中使用高斯曲线拟合A(t)，并在拟合曲线上读出t＝t1，t2，…，tn采样点上的幅值A′(t)。

构造宽度为2w的匹配算子g(t)，t＝t1，t2，…，t2n；g(t)表达式如下：

这里，T0＝w/n，为采样间隔时间。构造好的匹配算子g(t)曲线图3所示。

本申请实施例中，只要构造为与检测信号源发射的重频信号的整体波形信号大致相匹配的匹配算子g(t)即可，本申请实施例中并不要求与检测信号源发射的重频信号完全相同的波形信号。

图4为本申请实施例的利用匹配算子对待检测信号进行相关运算的示意图，如图4所示，构造完匹配算子后，即可对待检测信号进行相关运算，以确定出目标信号中的所述检测信号源发射的信号。

计算出f′(t)与g(t)的相关函数后，得出每一步长所对应的相关系数，以进行信号的特征识别，从而实现信号检测。若所用的激光雷达系统对算法速度有较高要求，则计算时可以在f′(t)的时间t轴上按照一定步长s来平移g(t)，并依次得出每一步长的相关系数。本申请实施例中，当步长足够小时，所检测的信号准确率越高，但还要兼顾计算效率及接收端设备的处理计算能力，可以将步长选择为w/3至w/20，当然，根据实际需要，可以任意设定步长。

由于相关函数的定义，f′(t)与g(t)相关系数中最大值对应的点对应了两者信号特征上的最大相关性，也即在该点上g(t)匹配到了具有相近信号特征的目标信号(图2中虚线框中的信号所示)，实现了信号检测。另一方面，其他重频间隔的双脉冲信号，无法在同样的f′(t)构造过程中形成具有该目标信号波形特征的部分，与g(t)的相关系数也就很难成为相关系数中的最大值，实现了重频间隔为L的信号识别。

若计算过程中使用了步长s来平移g(t)，则有可能在相邻的计算步骤j与步骤j+1之间错过与f′(t)中目标信号的最佳匹配位置，如图4所示，步骤j与步骤j+1处计算所得的相关系数应略小于最佳匹配位置上所能得到的数值，但是两者也应该包含使用步长s的计算结果中(图4相关函数中小圆圈标识的点)的最大值。这种情况下，可以选择步骤j与步骤j+1中相关系数较大的点，在该点的±s/2范围内继续计算g(t)与f′(t)的相关函数，就可以通过最大值定位到目标信号的最佳匹配位置，完成信号检测。

另外，在接收信号信噪比很低的情况下，随机噪声有可能在其他位置上形成具有一定目标信号特征的信号，造成相应的相关系数值大于目标信号位置上的取值，干扰目标信号的检测。这种情况下，对于相关系数中检索出来的最大值，可以额外添加一个筛选步骤，在相关系数曲线中使用一定阈值截取最大值点所在的波峰。图5为本申请实施例的相关系数值的最小阈值设定示意图，如图5所示，以每次相关运算的相关系数中的最大值为中心，选取时域宽度为w1的区域，设定所述w1内的相关系数中的最小阈值，只有相关运算后的w1内的相关系数均大于等于最小阈值，才将该次运算确定的目标信号对应部分确定为待检测信号，否则，重新设定步长，利用匹配算子重新对目标信号进行相关运算。对截取的宽度设置一个判定值，只有大于该判定值，则判定该最大值点对应目标信号，若小于该值，则丢弃该最大值点，另行检索相关系数中的次最大值，进一步确定截取的宽度内的相关系数是否均大于判定值，直至确定出符合条件的最大值或次最大值，或查找的次最大值超出了相应次数。本申请实施例中，截取阈值和截取宽度判定值的大小，需要根据激光雷达整机测试中的大量实测结果选取最优设置。通过设置最小阈值的方式，可以有效降低信噪比较低情况下的虚警率。

本申请实施例中，在构造匹配算子时，匹配算子的宽度应该选择可以覆盖回波信号中的完整脉冲波形范围，过小则不能覆盖整个脉冲波形，构造出来的匹配算子g(t)包含的不是完整的脉冲波形，在进行匹配相关计算时，得出的相关系数值会偏小，在进行最大值检索时抗噪声干扰能力较差；匹配算子的宽度过大则会限制多部重频设备共同工作时可分配的有效重频间隔数量，降低多设备抗串扰能力。

通常情况下，车载激光雷达的探测距离在百米以内，这样的激光脉冲飞行距离下，大气散射、大气湍流等效应造成的脉冲展宽效果可以忽略。但是在低信噪比情况下，噪声会导致脉冲波形的边缘模糊，难以截取出完整波形，所以选择在信噪比较高的情况下，截取回波信号中的完整脉冲波形构造g(t)，此时选择的截取宽度值会相对准确，比较贴近检测信号源发射的重频信号的完整脉冲波形的宽度。

本申请实施例的计算方案适用的重频设备，若多部联合使用，则任意两部之间的双脉冲重频间隔的差值应至少为w。图6为本申请实施例的不同重频间隔的信号检测效果示意图，如图6所示，图中(a)、(b)、(c)分别表示重频间隔为L0、L0-w/2、L0+w时，f′(t)中的目标信号。图中(d)、(e)、(f)则是三种情况下的目标信号分别与g(t)计算得到的相关系数。可见，(e)中的波形也具有一个峰值，且超过了(d)中峰值的一半，(f)中只有两个小的峰值，且只有(d)中峰值的一半。在实际应用中的信号检测时，由于随机噪声的影响，(e)中的波形峰值具有一定概率超过(d)中峰值，此时就会造成重频识别的误判，产生虚警信号。而(f)中的两个小峰值则很难在噪声叠加下超过(d)中峰值，可以保证一个较低的误判概率。经过计算，两个重频设备的重频间隔之差小于w时，取值越小，发生识别错误的概率越高，故该差值往往取大于等于w。由此可见，w的取值越大，可分配的多设备场景可用重频间隔就越少。

图7为本申请实施例的重频信号的检测装置的组成结构示意图，如图7所示，本申请实施例的重频信号的检测装置包括：

接收单元70，用于接收待检测信号；

第一变换单元71，用于基于检测信号源发射的重频信号的重频间隔及完整脉冲波形的宽度，对所述待检测信号进行平移变换，生成第一信号；

第二变换单元72，用于对所述待检测信号进行反转变换，生成第二信号；

叠加单元73，用于将所述第一信号与所述第二信号进行叠加生成目标信号；

相关运算单元74，用于利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，确定所述目标信号与所述匹配算子之间的相关系数，其中，所述匹配算子为基于所述检测信号源的发射特征构造的

确定单元75，用于根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

作为一种可选方式，所述第一变换单元71，还用于将所述待检测信号在时域上进行L－w的平移，其中，L为所述重频信号的重频间隔，w为所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

作为一种可选方式，在图7所示的重频信号的检测装置的基础上，本申请实施例的重频信号的检测装置还包括：构造单元(图7中未示出)，还用于在接收信号未饱和的情况下，采集信噪比超出设定阈值的单脉冲回波幅值信号；

在所述单脉冲回波幅值信号中截取宽度为w的脉冲波形信号，对所截取的脉冲波形信号在采样点t进行幅值采样，采样值为A(t)，t＝t1，t2，…，tn；

利用A(t)将所截取的脉冲波形信号进行高斯曲线拟合，在拟合后的波形信号上确定采样点t对应的幅值A′(t)；

构造宽度为2w的匹配算子g(t)，如下：

其中，T0＝w/n，w为所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

作为一种可选方式，所述相关运算单元74，还用于以步长s为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行至少p次相关运算；

其中，p×s≥2w。

作为一种可选方式，所述确定单元75，还用于确定所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值，将最大值的相关系数对应的所述目标信号的部分确定为所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

所述确定单元75，还用于以最大值的相关系数为中心，在±s/2范围内，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，重新确定相关运算的相关系数的最大值，将重新确定的相关系数的最大值作为有效值。

作为一种可选方式，所述相关运算单元74，还用于：

在所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值小于第一阈值时，重新设定步长s1，以步长s1为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算；所述确定单元75，还用于重新确定所有相关系数中的最大值是否小于所述第一阈值，大于等于所述第一阈值时，将大于等于所述第一阈值的相关系数的最大值作为有效值；在所有相关系数中的最大值小于所述第一阈值时触发所述相关运算单元74重新设定步长s2，继续利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，直至所述确定单元75确定出相关运算的所有相关系数的最大值大于等于所述第一阈值，或相关运算次数超出第二阈值，结束当前处理；其中，s2<s1<s。

在图7所述的重频信号的检测装置的基础上，本申请实施例的重频信号的检测装置还包括：

设置单元(图7中未示出)，用于以所有相关系数中的最大值的相关系数为中心，选取时域宽度为w1的区域，设定所述w1内的相关系数的最小阈值；

所述确定单元75，还用于：

在所述至少p次相关运算中的相关系数中，确定所述w1内对应的相关系数均大于或等于所述最小阈值的相关系数时，将所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值作为有效值。

所述确定单元75，还用于在确定所述w1内对应的相关系数存在小于所述最小阈值的相关系数时，查找所有相关系数中的次最大值，以所述第一次最大值的相关系数为中心，确定所述w1内对应的相关系数是否有小于所述最小阈值的相关系数，存在小于所述最小阈值的相关系数时，继续以小于所述第一次最大值的第二次最大值为中心，确定所述w1内对应的相关系数是否有小于所述最小阈值的相关系数，直至确定出所述w1内的相关系数均大于等于所述最小阈值，或查找次最大值的次数超出第三阈值，结束当前处理；将所述至少p次相关运算中的所述w1内的相关系数均大于或等于所述最小阈值的最大值或次最大值作为有效值。

本申请实施例中，当包含检测信号源的信号源为两个以上时，所述检测信号源的重频信号的重频间隔与其他信号源的重频信号的重频间隔之间的差值，大于所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

在示例性实施例中，接收单元70、第一变换单元71、第二变换单元72、叠加单元73、相关运算单元74、确定单元75、构造单元和设置单元等可以被一个或多个中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、图形处理器(GPU，Graphics Processing Unit)、应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable LogicDevice)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)、通用处理器、控制器、微控制器(MCU，Micro Controller Unit)、微处理器(Microprocessor)、或其他电子元件实现，也可以结合一个或多个射频(RF，radio frequency)天线实现，用于执行前述重频信号的检测方法。

在本公开实施例中，图7示出的重频信号的检测装置中各个模块及单元执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图8为本发明提供的计算机处理设备的组成结构示意图，如图8所示，本发明还记载了一种计算机处理设备，包括：处理器810和用于存储处理器810可执行指令的存储器820，处理器810和存储器820之间通过数据总线连接。其中，所述处理器810被配置为在调用存储器中的可执行指令时，能够执行前述实施例的重频信号的检测方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现前述实施例的重频信号的检测方法的步骤。

在本实施例中，至少一个处理器可以构成具有对一个或多个输入执行逻辑运算的电路的任何物理设备。例如，至少一个处理器可以包括一个或多个集成电路(IC)，包括专用集成电路(ASIC)、微芯片、微控制器、微处理器、中央处理单元(CPU)的全部或部分、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或者适于执行指令或执行逻辑运算的其它电路。由至少一个处理器执行的指令可以例如被预加载到与控制器集成的或嵌入在控制器中的存储器中，或者可以存储在分离的存储器中。存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘、光盘、磁介质、闪存，其它永久、固定或易失性存储器，或者能够存储指令的任何其它机制。可选的是，至少一个处理器可以包括多于一个处理器。每个处理器可以具有相似的结构，或者处理器可以具有彼此电连接或断开的不同构造。例如，处理器可以是分离的电路或集成在单个电路中。当使用多于一个处理器时，处理器可以被配置为独立地或协作地操作。处理器可以以电、磁、光学、声学、机械或通过允许它们交互的其它手段来耦合。

在本实施例中，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

此外，本发明的特征和益处通过参考示例性实施例进行说明。相应地，本发明明确地不应局限于这些说明一些可能的非限制性特征的组合的示例性的实施例，这些特征可单独或者以特征的其它组合的形式存在。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种重频信号的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

接收待检测信号；

基于检测信号源的发射重频信号的重频间隔L及完整脉冲波形的宽度w，对所述待检测信号进行平移变换，生成第一信号；

对所述待检测信号进行反转变换，生成第二信号；

将所述第一信号与所述第二信号进行叠加生成目标信号；

利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，确定所述目标信号与所述匹配算子之间的相关系数，其中，所述匹配算子为基于所述检测信号源的发射特征构造的；

根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述待检测信号进行平移变换，包括：

将所述待检测信号在时域上进行L－w的平移。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在接收信号未饱和的情况下，采集信噪比超出设定阈值的单脉冲回波幅值信号；

在所述单脉冲回波幅值信号中截取宽度为w的脉冲波形信号，对所截取的脉冲波形信号在采样点t进行幅值采样，采样值为A(t)，t＝t1，t2，…，tn；

利用A(t)将所截取的脉冲波形信号进行高斯曲线拟合，在拟合后的波形信号上确定采样点t对应的幅值A′(t)；

构造宽度为2w的匹配算子g(t)，如下：

其中，T0＝w/n，w为所述重频信号的完整脉冲波形的宽度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，包括：

以步长s为单位，利用所述匹配算子对所述目标信号进行至少p次相关运算；

其中，p×s≥2w。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号，包括：

确定所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值，将最大值的相关系数对应的所述目标信号的部分确定为所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述至少p次相关运算中的相关系数的最大值，包括：

以最大值的相关系数为中心，在±s/2范围内，利用所述匹配算子对所述目标信号进行相关运算，重新确定相关运算的相关系数的最大值，将重新确定的相关系数的最大值作为有效值。

7.一种重频信号的检测装置，其特征在于，所述装置包括：

接收单元，用于接收待检测信号；

第一变换单元，用于基于检测信号源的发射重频信号的重频间隔L及完整脉冲波形的宽度w，对所述待检测信号进行平移变换，生成第一信号；

第二变换单元，用于对所述待检测信号进行反转变换，生成第二信号；

叠加单元，用于将所述第一信号与所述第二信号进行叠加生成目标信号；

相关运算单元，用于利用匹配算子对所述目标信号进行相关运算，确定所述目标信号与所述匹配算子之间的相关系数，其中，所述匹配算子为基于所述检测信号源的发射特征构造的

确定单元，用于根据所述相关系数确定所述待检测信号中的所述检测信号源发射的信号。

8.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一变换单元，还用于将所述待检测信号在时域上进行L－w的平移。

9.一种计算机处理设备，其特征在于，包括：处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，所述处理器被配置为在调用存储器中的可执行指令时，能够执行如权利要求1至6任一项所述的重频信号的检测方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的重频信号的检测方法的步骤。

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