CN113640770B - 抗串扰的重频动态切换方法及装置、处理设备及存储介质 - Google Patents

抗串扰的重频动态切换方法及装置、处理设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗串扰的重频动态切换方法及装置、计算机处理设备及存储介质，所述方法包括：确定发射的两束以上的激光信号中存在有串扰的激光信号，在重频跳变事件触发时，发射激光信号的设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除。本发明可以有效地实现多台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，本发明处理算法简单有效，无需复杂操作，具有较高的鲁棒性和较低的复杂度，同时可用在硬件延时限制了可用重频数量的场景，并大大增加了可用设备数。

Description

抗串扰的重频动态切换方法及装置、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，尤其涉及一种抗串扰的重频动态切换方法及装置、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一个激光到物体表面，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测距和灰度测量的设备。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，发射的不同脉冲会互相之间发生干扰，导致点云图上形成错误的图像，针对这些问题一般采用空间上相互错开，即不同激光器之间发射的空间范围不一样，或者是时间上错开，不同激光器之间发射的时间不一样的手段来降低串扰的问题。
但上述的串扰降低方式，点云图的质量较差，设备使用的编码时序较少，多激光设备之间的串扰概率非常高。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个方式提供一种抗串扰的重频动态切换方法及装置、计算机处理设备及存储介质，能够降低多激光设备之间的串扰概率。
本发明的一方式提供一种抗串扰的重频动态切换方法，包括：
确定发射的两束以上的激光信号中存在有串扰的激光信号，在重频跳变事件触发时，发射激光信号的设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除。
可选的是，所述方法还包括：
生成M序列的Nm级线性反馈移存器的2Nm-1种状态，在2Nm-1种状态中为设备选取Nrepeat种状态进行重频映射；
当两台设备的激光信号中存在串扰时，使所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，确定第下一状态对应的重频，并调整至该重频；若重频下两台设备的激光信号串扰消除，结束当前处理，否则使所述Nm级线性反馈移存器移位到再下一状态，确定再下一状态对应的重频，直至两台设备的激光信号串扰消除。
可选的是，所述确定第下一状态对应的重频，包括：
所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，该下一状态下设备无重频映射时，保持前一状态下设备的重频。
可选的是，所述方法还包括：
两台以上的设备确定发射的激光信号串扰时，若所述两台以上的设备的激光信号的中的重频不同，控制所述两台以上的激光设备中至少之一提取自身的回波信号，去掉串扰的回波。
可选的是，所述方法还包括：
两台以上的设备在所述Nm级线性反馈移存器移位达到设定次数状态，而两台以上的设备的激光信号仍存在串扰时，暂停一个或多个所述Nm级线性反馈移存器移位周期后再进行移位重频调整。
本发明的又一方式提供一种抗串扰的重频动态切换装置，包括：
确定单元，用于确定发射的两束以上的激光信号中是否存在有串扰的激光信号，存在时触发调整单元；
调整单元，用于在重频跳变事件触发时，使发射激光信号的设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除。
可选的是，所述装置还包括：
Nm级线性反馈移存器，用于生成M序列的Nm级线性反馈的2Nm-1种状态；
选取单元，用于在2Nm-1种状态中为设备选取Nrepeat种状态进行重频映射；
所述调整单元，还用于确定两台设备的激光信号存在串扰时，触发所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，确定下一状态对应的重频，并触使两台设备调整至该重频；若重频下两台设备的激光信号串扰消除，结束当前处理，否则使所述Nm级线性反馈移存器移位到再下一状态，确定再下一状态对应的重频，直至两台设备的激光信号串扰消除。
可选的是，所述调整单元，还用于在所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，该下一状态下设备无重频映射时，使设备保持前一状态下设备的重频。
可选的是，所述调整单元，还用于在两台以上的设备确定发射的激光信号串扰时，若所述两台以上的设备的激光信号的中的重频不同，控制所述两台以上的激光设备中至少之一提取自身的回波信号，去掉串扰的回波。
可选的是，所述调整单元，还用于在两台以上的设备在所述Nm级线性反馈移存器移位达到设定次数状态，而两台以上的设备的激光信号仍存在串扰时，暂停一个或多个所述Nm级线性反馈移存器移位周期后再进行移位重频调整。
本发明的另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，能够执行所述的抗串扰的重频动态切换方法。
本发明的再一方式提供一种计算机可读存储介质，其上存取有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现所述的抗串扰的重频动态切换方法。
本发明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，本发明处理算法简单有效，无需复杂操作，具有较高的鲁棒性和较低的复杂度，同时可用在硬件延时限制了可用重频数量的场景，并大大增加了可用设备数。
附图说明
图1为本发明的抗串扰的重频动态切换方法的流程示意图；
图2为本发明的抗串扰的重频动态切换方法的一示例的流程示意图；
图3为本发明的抗串扰的重频动态切换装置的组成结构示意图；
图4为本发明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。
图1为本发明的抗串扰的重频动态切换方法的流程示意图，如图1所示，本发明的抗串扰的重频动态切换方法包括以下处理步骤：
步骤101，确定发射的两束以上的激光信号中是否存在有串扰的激光信号。
本申请实施例中，当确定两束以上的激光信号中存在串扰时，设备等待重频跳变事件发生，这里的重频跳变事件可以是存在串扰的激光信号时，等待一设定周期而生成重频跳变指令，或者检测到存在串扰的激光信号，作为重频跳变事件而生成重频跳变指令；或者，接收到重频跳变指示，生成重频跳变指令。
步骤102，在重频跳变事件触发时，发射激光信号的设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除。
响应于重频跳变事件生成的重频跳变指令，设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除。以设备支持6个载频为例，假设两台设备均工作于载频f1，两台设备发射的激光信号串扰，其中一台设备重频跳变事件触发而生成重频跳变指令，响应于重频跳变指令，进行重频跳变处理，假设第一设备进行重频跳变，当第一设备接收到重频跳变指令后，如按f2、f4、f6的方式进行重频跳变，当其重频跳变到f2时，激光信号之间的串扰消除。或者，第二设备按f3、f5、f1的方式进行重频跳变，如果两台设备均触发重频跳变事件而分别生成重频跳变指令，响应于自身的重频跳变指令，第一设备重频跳变到f2，第二设备重频跳变到f3，两台设备发射的激光信号之间的串扰即可消除。
本发明中，还设置了一种重频调整方式，使设备之间的激光信号的串扰发生的概率降低，在设备发生串扰时，通过本发明的重频调整方式，可以尽快地进行串扰消除。
生成M序列的Nm级线性反馈移存器的2Nm-1种状态，在2Nm-1种状态中为设备选取Nrepeat种状态进行重频映射。
当两台设备的激光信号中存在串扰时，使所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，确定第下一状态对应的重频，并调整至该重频；若重频下两台设备的激光信号串扰消除，结束当前处理，否则使所述Nm级线性反馈移存器移位到再下一状态，确定再下一状态对应的重频，直至两台设备的激光信号串扰消除。
举例说明：
M序列为4比特字符，以4级线性反馈移位寄存器为例，共有15种状态，如下：
状态1:1000
状态2:1100
状态3:1110
状态4:1111
状态5:0111
状态6:1011
状态7:0101
状态8:1010
状态9:1101
状态10:0110
状态11:0011
状态12:1001
状态13:0100
状态14:0010
状态14:0110
状态15:0001
假设Nrepeat为2。
设备A：状态1对应重频f1，状态2对应重频f2
设备B：状态1对应重频f1，状态3对应重频f2
假设设备A、B都从状态1开始工作，则二设备重频相同，发生串扰。于是设备A、B均按4级线性反馈移位寄存器的切换状态进行切换，切换到状态2，而设备A在状态2的重频位f2，设备B在状态2下没有映射的重频，设备B在状态2下不切换，仍然保持载频f1。因此，当4级线性反馈移位寄存器的切换状态2时，设备A和设备B按本发明中提出的重频调整方式调整后，所发射的激光信号不发生串扰。
本发明中，当所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，该下一状态下设备无重频映射时，保持前一状态下设备的重频。即上例中，4级线性反馈移位寄存器的切换状态2时，由于该状态2下无设定的重频映射，设备B仍然保持前一重频状态下的f1。
本发明中，当判断测距的激光信号连续N帧都被干扰则确定有相同编码的设备存在，那么就需要进行M序列或重频策略切换。
作为一种实现方式，比如第一次判断时采用连续N帧判断测距的激光信号都被干扰，下一次需要判断时采用N+1帧，依次递增到Nmax后再次变为N。也可以采用第一次N帧，下次根据特定的编码(M序列或者其他编码)选用合适的帧数，这样的方法好处是可以大大的增加随机性，扩充可用的设备数。举例来说如果帧数切换采用的编码数L种，那么总的可用设备数由原来的
Figure BDA0002469138580000062
变为
Figure BDA0002469138580000061
作为一种实现方式，所述对测距的激光信号进行重频动态调整，包括：
两台以上的设备确定发射的激光信号串扰时，若所述两台以上的设备的激光信号的中的重频不同，控制所述两台以上的激光设备中至少之一提取自身的回波信号，去掉串扰的回波。
作为一种实现方式，所述方法还包括：
两台以上的设备在所述Nm级线性反馈移存器移位达到设定次数状态，而两台以上的设备的激光信号仍存在串扰时，暂停一个或多个所述Nm级线性反馈移存器移位周期后再进行移位重频调整。
作为一种实现方式，所述M序列比特位的总长度大于等于重频数的两倍。
本发明中，设备可以是任何的无线信号或光线信号发射电子设备，本发明仅以激光信号为例进行了说明，例如，当设备为激光设备时，可以是激光雷达，激光雷达具有多个发射激光器。本发明中，设备还可以是微波信号发射设备等，这里不作限定。
本发明中，当设备为激光设备时，激光信号可用于测距，发射信号、进行光通信等。
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为本发明的抗串扰的重频动态切换方法的一示例的流程示意图，如图2所示，本示例的抗串扰的重频动态切换方法中，
首先进行Nmbit的M序列编码(其他固定序列编码也可以，编码方式不限，此处为举例方便采用了M序列编码)，此步骤可以用线性移位寄存器实现，然后从中选用Nrepeat个重频状态(此处根据实际的硬件设置和需求，确定Nrepeat的大小)进行编码，未编码的位置则代表重频状态不切换，这样针对相同的M序列，一共有
Figure BDA0002469138580000071
种状态编码，远远大于Nrepeat，该方法可以大大增加可用设备数；
对初始的编码序列要求，序列的总长度必须大于可用重频数，根据排列组合的关系，可用得出当序列M的总长度大于等于可用重频数的两倍时，编码效果较佳，本算法突破了Nrepeat个重频只能Nrepeat台设备互相不串扰的上限，可以实现指数级的设备数量增加。
针对单台设备的策略来说，先进行策略切换的定义，判断连续N帧都被干扰则定义为有相同编码的设备存在，那么就需要进行M序列的策略切换，在切换完成后根据M序列和重频之间的编码关系进行查找对比，如果存在映射的重频，则满足切换条件，进行切换到对应重频，如果不存在映射的重频，则不进行切换；
对于两台不同的设备，存在两种情况，第一，如果两台设备的发光重频不一致，那么就可以通过信号处理的手段，进行提取自身的回波，并去除掉串扰的回波，根据本发明，两台设备的发光重频不会变化，进而保持互相不串扰的状态。第二，如果两台设备的发光重频一致，那么必然会在每帧的点云原始回波数据里面发生相互串扰，如果检测到发生了相互串扰，那么根据本发明，两台设备之间就会各自进行策略切换到不同的重频上去，从而实现再次互相不串扰，通过本发明的技术方案，可以实现多台设备之间的互相不串扰，每台设备的重频和序列之间的映射关系不同。
如果按照传统的抗串扰处理，对于Nrepeat个可用重频数，最多只能编码Nrepeat台设备，当第Nrepeat+1台设备被生产时，必然会导致与前面的Nrepeat台设备发生串扰处理，因此最大可以不串扰的设备数量为Nrepeat，但是根据本发明，对于Nmbit的M序列，只要两台设备的重频映射编码不一致，即可以互相不串扰，因此最大可以不串扰的设备总数为
Figure BDA0002469138580000081
远远大于Nrepeat，本发明存在极大优势。
本发明中，同样对于Nrepeat个重频数，如果进行重频数目的增加，会一定程度上压缩物体实现过程中的硬件测量时间，导致最远的测距范围大大缩减，而本发明可以在有限的重频数目前提下实现最远的测距范围不缩短；对于多台设备(三台及以上设备)一起工作的时候，还存在其中某两台设备工作的时候出现各自周期性跳跃到对方状态导致最终状态不稳定的情况，针对这种情况，可以在策略切换中添加修正，对连续多次(可以根据实际情况调整，一般取重频总数的一半以上)切换了重频还未达到稳定状态的设备引入休眠机制，即暂停一个或者多个切换周期，然后继续进行策略切换。
图3为本发明的抗串扰的重频动态切换装置的组成结构示意图，如图3所示，本发明的抗串扰的重频动态切换装置包括：
确定单元30，用于确定发射的两束以上的激光信号中是否存在有串扰的激光信号，存在时触发调整单元；
本申请实施例中，当确定两束以上的激光信号中存在串扰时，设备等待重频跳变事件发生，这里的重频跳变事件可以是存在串扰的激光信号时，等待一设定周期而生成重频跳变指令，或者检测到存在串扰的激光信号，作为重频跳变事件而生成重频跳变指令；或者，接收到重频跳变指示，生成重频跳变指令。
调整单元31，用于在重频跳变事件触发时，使发射激光信号的设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除。
调整单元31响应于重频跳变事件生成的重频跳变指令，使设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除。以设备支持6个载频为例，假设两台设备均工作于载频f1，两台设备发射的激光信号串扰，其中一台设备重频跳变事件触发而生成重频跳变指令，响应于重频跳变指令，进行重频跳变处理，假设第一设备进行重频跳变，当第一设备接收到重频跳变指令后，如按f2、f4、f6的方式进行重频跳变，当其重频跳变到f2时，激光信号之间的串扰消除。或者，第二设备按f3、f5、f1的方式进行重频跳变，如果两台设备均触发重频跳变事件而分别生成重频跳变指令，响应于自身的重频跳变指令，第一设备重频跳变到f2，第二设备重频跳变到f3，两台设备发射的激光信号之间的串扰即可消除。
可选的是，在图3所示的抗串扰的重频动态切换装置的基础上，本发明还可以包括以下处理单元：
Nm级线性反馈移存器(图3中未示出)，用于生成M序列的Nm级线性反馈的2Nm-1种状态；
选取单元(图3中未示出)，用于在2Nm-1种状态中为设备选取Nrepeat种状态进行重频映射；
所述调整单元31，还用于确定两台设备的激光信号存在串扰时，触发所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，确定下一状态对应的重频，并触使两台设备调整至该重频；若重频下两台设备的激光信号串扰消除，结束当前处理，否则使所述Nm级线性反馈移存器移位到再下一状态，确定再下一状态对应的重频，直至两台设备的激光信号串扰消除。
可选的是，所述调整单元31，还用于在所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，该下一状态下设备无重频映射时，使设备保持前一状态下设备的重频。
可选的是，所述调整单元31，还用于在两台以上的设备确定发射的激光信号串扰时，若所述两台以上的设备的激光信号的中的重频不同，控制所述两台以上的激光设备中至少之一提取自身的回波信号，去掉串扰的回波。
可选的是，所述调整单元31，还用于在两台以上的设备在所述Nm级线性反馈移存器移位达到设定次数状态，而两台以上的设备的激光信号仍存在串扰时，暂停一个或多个所述Nm级线性反馈移存器移位周期后再进行移位重频调整。
可选的是，所述m序列的总长度大于等于重频数的两倍。
本发明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，本发明处理算法简单有效，无需复杂操作，具有较高的鲁棒性和较低的复杂度，同时可用在硬件延时限制了可用重频数量的场景，并大大增加了可用设备数。
图4为本发明提供的计算机处理设备的组成结构示意图，如图4所示，本发明还记载了一种计算机处理设备，包括：处理器410和用于存储处理器410可执行指令的存储器420，处理器410和存储器420之间通过数据总线连接。其中，所述处理器410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抗串扰的重频动态切换方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存取有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现前述实施例的抗串扰的重频动态切换方法。
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)

1.一种抗串扰的重频动态切换方法，其特征在于，所述方法包括：
确定发射的两束以上的激光信号中存在有串扰的激光信号，在重频跳变事件触发时，发射激光信号的设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除；
其中，所述方法还包括：
生成M序列的Nm级线性反馈移存器的2Nm-1种状态，在2Nm-1种状态中为设备选取Nrepeat种状态进行重频映射；
当两台设备的激光信号中存在串扰时，使所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，确定下一状态对应的重频，并调整至该重频；若重频下两台设备的激光信号串扰消除，结束当前处理，否则使所述Nm级线性反馈移存器移位到再下一状态，确定再下一状态对应的重频，直至两台设备的激光信号串扰消除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定下一状态对应的重频，包括：
所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，该下一状态下设备无重频映射时，保持前一状态下设备的重频。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
两台以上的设备确定发射的激光信号串扰时，若所述两台以上的设备的激光信号的中的重频不同，控制所述两台以上的激光设备中至少之一提取自身的回波信号，去掉串扰的回波。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
两台以上的设备在所述Nm级线性反馈移存器移位达到设定次数状态，而两台以上的设备的激光信号仍存在串扰时，暂停一个或多个所述Nm级线性反馈移存器移位周期后再进行移位重频调整。
5.一种抗串扰的重频动态切换装置，其特征在于，所述装置包括：
确定单元，用于确定发射的两束以上的激光信号中是否存在有串扰的激光信号，存在时触发调整单元；
调整单元，用于在重频跳变事件触发时，使发射激光信号的设备以自身设定的重频跳变规则进行重频跳变，直至所述两束以上的激光信号串扰消除；
其中，所述装置还包括：
Nm级线性反馈移存器，用于生成M序列的Nm级线性反馈的2Nm-1种状态；
选取单元，用于在2Nm-1种状态中为设备选取Nrepeat种状态进行重频映射；
所述调整单元，还用于确定两台设备的激光信号存在串扰时，触发所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，确定下一状态对应的重频，并触使两台设备调整至该重频；若重频下两台设备的激光信号串扰消除，结束当前处理，否则使所述Nm级线性反馈移存器移位到再下一状态，确定再下一状态对应的重频，直至两台设备的激光信号串扰消除。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元，还用于在所述Nm级线性反馈移存器移位到下一状态，该下一状态下设备无重频映射时，使设备保持前一状态下设备的重频。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整单元，还用于在两台以上的设备确定发射的激光信号串扰时，若所述两台以上的设备的激光信号的中的重频不同，控制所述两台以上的激光设备中至少之一提取自身的回波信号，去掉串扰的回波。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整单元，还用于在两台以上的设备在所述Nm级线性反馈移存器移位达到设定次数状态，而两台以上的设备的激光信号仍存在串扰时，暂停一个或多个所述Nm级线性反馈移存器移位周期后再进行移位重频调整。
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，能够执行权利要求1至4任一项所述的抗串扰的重频动态切换方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存取有计算机指令，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4中任一项所述的抗串扰的重频动态切换方法。
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