CN114325726A - 激光雷达的抗串扰处理方法、存储介质及激光雷达 - Google Patents

激光雷达的抗串扰处理方法、存储介质及激光雷达 Download PDF

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Abstract

本发明一种激光雷达的抗串扰处理方法、存储介质及激光雷达。在上述的抗串扰处理方法中，针对发出的以规定的脉冲时间间隔编码的激光，接收回波信号，判断接收的回波信号中的各子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔一致；若一致，则判断为是有效回波信号，若不一致，则判断为不是有效回波信号。由此，能够通过从接收到的多个回波中提取具有特定特征的回波，实现了抗串扰的效果。

Description

激光雷达的抗串扰处理方法、存储介质及激光雷达
技术领域
本发明涉及激光雷达，更具体而言，涉及激光雷达的抗串扰处理方法及应用了该方法的激光雷达。
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(回波)的到达时间来实现对目标物体的距离和灰度等测量的设备。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。
然而，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。还有的抗串扰手段是采用多脉冲发射技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题
鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种激光雷达的抗串扰处理方法以及应用该方法的激光雷达。根据该方法，通过对多个激光发射源之间的回波信号进行筛选处理，提取自己的回波信号，由此来实现抗串扰的效果，增加对复杂激光环境的适应能力。
解决技术问题的方案
本发明的一个方式的激光雷达的抗串扰处理方法，其针对规定的激光源发出的以规定的脉冲时间间隔编码的M个激光信号，接收回波信号，判断接收的所述回波信号是否是所述激光信号的有效回波信号，其中M大于等于2，所述M个信号彼此间的时间间隔为T1，T2，……TM-2,TM-1，所述方法包括下述步骤：
步骤S1：接收由M个子回波构成的回波信号，将该接收到的回波信号作为原始回波信号；
步骤S2：判断所述原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与所述规定的脉冲时间间隔一致；若一致，则判断为是所述有效回波信号，若不一致，则判断为不是有效回波信号。
在本发明的一个方式中，可选地，所述步骤S2包括：
步骤S211：将所述原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000021
延时，依次地生成延时回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤S212：针对所述原始回波信号与各所述延时回波信号依次进行式1：Ci＝(A+Bi)-|A-Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2,CM-1，
步骤S213：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2,CM-1按照各自对应的延时时间
Figure BDA0002704253980000022
Figure BDA0002704253980000023
提前后累加，得到叠加回波信号；
步骤S214：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述原始回波信号的幅度2(M-1)倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
在本发明的一个方式中，可选地，所述步骤S2包括：
步骤S221：将所述原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000024
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤S222：针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行式1：Ci＝(A+Bi)-|A-Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
步骤S223：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤S224：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述原始回波信号的幅度2(M-1)倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
在本发明的一个方式中，可选地，所述步骤S2包括：
步骤S231：将所述原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000031
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤S232：针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行式2：Ci＝(Bi-1+Bi)-|Bi-1-Bi|的运算，其中i＝2，3……M-1，当i＝1时，进行式3：C1＝(A+B1)-|A-B1|的计算，由此进行求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
步骤S233：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤S234：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述原始回波信号的幅度2(M-1)倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
在本发明的一个方式中，激光发射源可以是设于一台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个，也可以是设于多台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个。
本发明的另一个方式的激光雷达的抗串扰处理方法，其针对规定的激光源发出的以规定的脉冲时间间隔和规定的脉冲幅度编码的M个激光信号，接收回波信号，判断接收的所述回波信号是否是所述激光的有效回波信号，其中M大于等于2，所述M个信号彼此间的时间间隔为T1，T2，……TM-2,TM-1，所述M个信号彼此间的脉冲幅值比例为a1:a2:……:aM-1:aM，所述方法包括下述步骤：
步骤SS1：接收由M个子回波构成的回波信号，将该接收到的回波信号作为原始回波信号；
步骤SS2：判断所述原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与所述规定的脉冲时间间隔一致且所述各子回波间的脉冲幅值比例是否与所述规定的脉冲幅值比例相一致；若一致，则判断为是所述有效回波信号，若所述脉冲时间间隔和所述脉冲幅值比例中的至少任一方不一致，则判断为不是有效回波信号。
在本发明的另一个方式中，可选地，所述步骤SS2包括：
步骤SS211：将所述原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000041
延时，依次地生成延时回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤SS212：针对所述原始回波信号与各所述延时回波信号依次进行式4：Ci＝(a1*A+ai+1*Bi)-|a1*A–ai+1*Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2,CM-1，
步骤SS213：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2,CM-1按照各自对应的延时时间
Figure BDA0002704253980000042
Figure BDA0002704253980000043
提前后累加，得到叠加回波信号；
步骤SS214：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号中第一子回波的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述第一子回波的幅度的
Figure BDA0002704253980000044
Figure BDA0002704253980000045
倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是
Figure BDA0002704253980000046
倍，则判断为不是有效回波信号。
在本发明的另一个方式中，可选地，所述步骤SS2包括：
步骤SS221：将所述原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000051
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤SS222：针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行式5：Ci＝(ai+1*A+a1*Bi)-|ai+1*A-a1*Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
步骤SS223：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤SS224：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号中第一子回波的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述第一子回波的幅度的
Figure BDA0002704253980000052
Figure BDA0002704253980000059
倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是
Figure BDA0002704253980000053
倍，则判断为不是有效回波信号。
在本发明的另一个方式中，可选地，所述步骤SS2包括：
步骤SS231：将所述原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000054
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤SS232：在M为2时，针对所述原始回波信号与所述提前回波信号进行式5：Ci＝(ai+1*A+a1*Bi)-|ai+1*A-a1*Bi|的计算，求出的C1；在M大于2时，针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行式6：Ci＝(ai+1*Bi-1+ai*Bi)-|ai+1*Bi-1-ai*Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
步骤SS233：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤SS234：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号中第一子回波的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述第一子回波的幅度的
Figure BDA0002704253980000055
Figure BDA0002704253980000056
倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是
Figure BDA0002704253980000057
Figure BDA0002704253980000058
倍，则判断为不是有效回波信号。
在本发明的另一个方式中，激光发射源可以是设于一台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个，也可以是设于多台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个。
在本发明的另一个方式中，可选地，针对多个所述激光发射源采用彼此不同的所述脉冲幅值比例对所述激光进行编码，且该编码满足转变为双极性码后正交的关系。
在本发明的另一个方式中，可选地，还包括对基于所述脉冲幅值比例的编码序列进行多种设备的解码处理的步骤，在该解码处理的步骤中，对解码而得到的脉冲幅值的编码序列进行对比，当且仅当特定的脉冲幅值的编码序列下得到的脉冲幅值最大时，将该特定的脉冲幅值的编码序列所对应的脉冲判断为是该特定的脉冲幅值的编码序列对应的所述激光发射源的脉冲。
本发明的再一个方式是计算机可读取的存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的激光雷达的抗串扰处理方法的步骤。
本发明的再一个方式是激光雷达，其包括激光发射器、激光接收器、处理器和计算机可读程序，所述处理器执行所述程序时实现上述各方式的方法的步骤。
发明的效果
通过本发明的针对多台激光雷达之间、一台激光雷达的多个激光器之间的抗串扰回波的抗串扰处理的技术，对多个接收到的回波信号进行处理来进行具有特定特征的回波信号的提取，由此能够实现抗串扰的效果。
而且，本专利的方法与目前已知的各种方法相比具有简单有效、更适宜底层架构实现的优点，具有更强的实用性。
附图说明
图1是用于说明本发明的一个实施方式的原理的示意说明图。
图2是用于说明本发明的另一个实施方式的原理的示意说明图。
具体实施方式
下面，将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。以下示例性实施例中所描述的实施方式只是用于说明本发明的主旨，并非对本发明构成限定。
第一实施方式
在第一实施方式的激光雷达的抗串扰处理方法中，针对由规定的激光发射源发出的以规定的脉冲时间间隔编码的M个激光信号，接收回波信号，判断接收的回波信号是否是激光发射源的有效回波信号。上述M大于等于2，M个信号彼此间的时间间隔为T1，T2，……TM-2,TM-1。
该方法包括下述步骤：
步骤S1：接收由M个子回波构成的回波信号，将该接收到的回波信号作为原始回波信号；
步骤S2：判断在步骤S2中接收到的原始回波信号中的各个子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔(以规定的脉冲时间间隔编码的激光的脉冲时间间隔)一致；若一致，则判断为是有效回波信号(即，本机发出的激光的回波信号)，若不一致，则判断为不是有效回波信号(被作为干扰信号处理)。
上述的抗串扰处理方法，更具体地说，涉及抗串扰的回波处理算法。
对于发射时采用脉冲时间间隔编码的信号，接收时可以通过以下方式判断接收的回波信号是本激光雷达(或本激光发射器)的有效回波信号还是干扰信号。
先以双回波信号的处理为例说明本实施方式的基本原理，其处理流程如图1所示。
假设我们需要甄别的有效信号是双脉冲信号，间隔为T1。这里，用A表示原始的双回波信号。如图1所示，原始回波信号A包括作为子回波的回波1和回波2，回波1和回波2之间的时间间隔为L。用B表示原始的双回波信号A延时T1后的延时回波信号。接收处理过程为C＝(A+B)-|A-B|，即首先将原始回波信号A与延时回波信号B相加，得到一个叠加信号D，然后，将原始回波信号A与延时回波信号B相减并取减完后结果的绝对值，假设该信号为E,然后处理输出的信号C即为D与E相减的差值。对于间隔为L＝T1的双脉冲信号，处理得到的C信号为两倍的A信号幅度。如果原始的双回波信号的间隔L不等于T1，将会被抵消掉(理论上，完全抵消；实际应用中，由于存在放大器接收的线性度差异可能会些许残留，但是幅度会很低，可以被视为抵消)。通过这种方式，可以过滤掉脉冲间隔不是T1的串扰信号。
实施例1
不失一般性地，假设我们需要甄别的有效信号是有多个已知脉冲间隔的多脉冲信号组，比如有M个脉冲组成的信号组(即由M个子回波构成的回波信号)，其存在M-1个脉冲间隔，脉冲间隔分别为T1，T2，……TM-2,TM-1。
用A表示接收到的原始回波信号，相应的延时回波信号用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
作为判断原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔一致的方法，包括以下步骤。
步骤S211：生成延时回波信号B1，B2，……BM-2，BM-1，其中，B1是对应A延时T1的信号，B2是对应A延时T1+T2的信号，以此类推，BM-1是对应A延时
Figure BDA0002704253980000081
的信号。
步骤S212：针对原始回波信号与各延时回波信号依次进行Ci＝(A+Bi)-|A-Bi|(式1)的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2,CM-1。
具体而言，
第一步，计算C1＝(A+B1)-|A-B1|；
第二步，计算C2＝(A+B2)-|A-B2|；
以此类推，第i步，计算Ci＝(A+Bi)-|A-Bi|；
第M-1步，计算CM-1＝(A+BM-1)-|A-BM-1|。
步骤S213：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2,CM-1按照各自对应的延时时间
Figure BDA0002704253980000091
往前延时后累加，得到叠加回波信号。
步骤S214：判断该叠加回波信号的幅度与原始回波信号A的幅度的关系，若叠加回波信号的幅度是原始回波信号A的幅度2(M-1)倍，则判断该原始回波信号是本机的有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
实施例2
假设我们需要甄别的有效信号是有多个已知脉冲间隔的多脉冲信号组，比如有M个脉冲组成的信号组(即由M个子回波构成的回波信号)，其存在M-1个脉冲间隔，脉冲间隔分别为T1，T2，……TM-2,TM-1。
用A表示接收到的原始回波信号，相应的延时回波信号用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
作为判断原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔一致的方法，包括以下步骤。
步骤S221：将原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000092
往前提前，依次地生成提前回波信号(也可以看作是向前延时的延时回波信号)，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
步骤S222：针对原始回波信号与各提前回波信号依次进行Ci＝(A+Bi)-|A-Bi|(式1)的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1。
具体而言，
第一步，计算C1＝(A+B1)-|A-B1|；
第二步，计算C2＝(A+B2)-|A-B2|；
以此类推，第i步，计算Ci＝(A+Bi)-|A-Bi|；
第M-1步，计算CM-1＝(A+BM-1)-|A-BM-1|。
步骤S223：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号。
步骤S224：判断该叠加回波信号的幅度与原始回波信号A的幅度的关系，若叠加回波信号的幅度是原始回波信号A的幅度2(M-1)倍，则判断该原始回波信号是本机的有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
实施例3
假设我们需要甄别的有效信号是有多个已知脉冲间隔的多脉冲信号组，比如有M个脉冲组成的信号组(即由M个子回波构成的回波信号)，其存在M-1个脉冲间隔，脉冲间隔分别为T1，T2，……TM-2,TM-1。
用A表示接收到的原始回波信号，相应的延时回波信号用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
作为判断原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔一致的方法，包括以下步骤。
步骤S231：将原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000111
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
步骤S232：针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行Ci＝(Bi-1+Bi)-|Bi-1-Bi|(式2)的运算，其中i＝2，3……M-1，当i＝1时，进行C1＝(A+B1)-|A-B1|(式3)的计算，由此进行求出C1，C2，……CM-2，CM-1。
这里的计算步骤与实施例2不同。具体而言，
第一步，计算C1＝(A+B1)-|A-B1|；
第二步，计算C2＝(B1+B2)-|B1-B2|；
以此类推，第i步，计算Ci＝(Bi-1+Bi)-|Bi-1-Bi|；
第M-1步，计算CM-1＝(BM-2+BM-1)-|BM-2-BM-1|。
步骤S233：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号。
步骤S234：判断该叠加回波信号的幅度与原始回波信号A的幅度的关系，若叠加回波信号的幅度是原始回波信号A的幅度2(M-1)倍，则判断该原始回波信号是本机的有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
根据上述实施方式可知，如果原始回波信号A的脉冲间隔满足依次为{T1，T2，……TM-2,TM-1}，则CM-1的幅度为M*A的幅度；如果不满足，则CM-1的幅度小于M*A的幅度。通过这种方式，能够过滤掉不满足脉冲间隔特征的脉冲组(即回波信号)，保留有效信号(有效回波信号)进入后续信号处理流程，从而降低了外界串扰信号的影响。
上述的激光发射源可以是设于一台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个，也可以是设于多台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个。
第二实施方式
为进一步增加抗串扰的相应的设备数量，在上述第一实施方式的基于脉冲时间间隔编码的方式的基础之上，进一步通过幅度调制来进行叠加，以生成时间加幅度的综合编码模式的抗串扰机制。
即，在第二实施方式的激光雷达的抗串扰处理方法中，针对规定的激光源发出的以规定的脉冲时间间隔和规定的脉冲幅度编码的M个激光信号，接收回波信号，判断接收的回波信号是否是激光发射源的有效回波信号。上述M大于等于2，M个信号彼此间的时间间隔为T1，T2，……TM-2,TM-1，M个信号彼此间的脉冲幅值比例为a1:a2:……:aM-1:aM。
所述方法包括下述步骤：
步骤SS1：接收由M个子回波构成的回波信号，将该接收到的回波信号作为原始回波信号；
步骤SS2：判断在步骤SS2中接收到的原始回波信号中的各子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔一致且各子回波间的脉冲幅值比例是否与规定的脉冲幅值比例相一致；若一致，则判断为是本机的有效回波信号，若脉冲时间间隔和脉冲幅值比例中的至少任一方不一致，则判断为不是有效回波信号。
先以双回波信号的处理为例，其处理流程如图2所示。
假设我们需要甄别的有效信号是双脉冲信号，间隔为T1。这里，用A表示原始的双回波信号。如图2所示，原始回波信号A包括作为子回波的回波1和回波2，回波1和回波2之间的时间间隔为T1，幅度之比为a1:a2。用B表示原始回波信号A延时T1的信号。接收处理过程为C＝(a1*A+a2*B)-|a1*A-a2*B|，即首先将原始回波信号A调制后(*a1)与延时回波信号B调制后(*a2)相加，得到一个叠加信号D’，然后，将原始回波信号A调制后(*a1)与延时回波信号B调制后(*a2)相减并取减完后结果的绝对值，假设该信号为E’,然后处理输出的信号C’即为D’与E’相减的差值，对于间隔为T1的双脉冲信号，处理得到的C’信号为2a2倍的原始回波信号A的第一回波(回波1)的幅度，否则，如果间隔不一致，将会被完全抵消，如果脉冲幅度比例不一致，并不会完全抵消，只是会幅度较小，增益没有达到最大，但是采用正确的脉冲幅度比例则会达到最强的增益，接收回波幅度最大。通过这种方式，能够过滤掉脉冲间隔不是T1或者脉冲幅值比例不是a1:a2的串扰信号。
实施例4
不失一般性，假设我们需要甄别的有效信号是有多个已知脉冲间隔的多脉冲信号组，比如有M个脉冲组成的信号组(即由M个子回波构成的回波信号)，其存在M-1个脉冲间隔，依次为T1，T2，……TM-2,TM-1，M个信号彼此间的脉冲幅值比例为a1:a2:……:aM-1:aM。
用A表示接收到的原始回波信号，相应的延时回波信号用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
作为判断原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔一致且各子回波间的脉冲幅值比例是否与规定的脉冲幅值比例相的方法，包括以下步骤。
步骤SS211：将原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000131
延时，依次地生成延时回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤SS212：针对原始回波信号与各延时回波信号依次进行Ci＝(a1*A+ai+1*Bi)-|a1*A–ai+1*Bi|(式4)的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2,CM-1。
具体而言，
第一步，计算C1＝(a1*A+a2*B1)-|a1*A-a2*B1|；
第二步，计算C2＝(a1*A+a3*B2)-|a1*A-a3*B2|；
以此类推，第i步，计算为Ci＝(a1*A+ai+1*Bi)-|a1*A-ai+1*Bi|；
第M-1步，计算CM-1＝(a1*A+aM*BM-1)-|a1*A–aM*BM-1|。
步骤SS213：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2,CM-1按照各自对应的延时时间
Figure BDA0002704253980000141
往前延时后累加，得到叠加回波信号。
步骤SS214：判断该叠加回波信号的幅度与原始回波信号中第一子回波(例如回波1)的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是第一子回波的幅度的
Figure BDA0002704253980000142
倍，则判断该原始回波信号是本机的有效回波信号，若不是
Figure BDA0002704253980000143
Figure BDA0002704253980000144
倍，则判断为不是有效回波信号。
实施例5
不失一般性，假设我们需要甄别的有效信号是有多个已知脉冲间隔的多脉冲信号组，比如有M个脉冲组成的信号组(即由M个子回波构成的回波信号)，其存在M-1个脉冲间隔，依次为T1，T2，……TM-2,TM-1，M个信号彼此间的脉冲幅值比例为a1:a2:……:aM-1:aM。
用A表示接收到的原始回波信号，相应的延时回波信号用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
作为判断原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔一致且各子回波间的脉冲幅值比例是否与规定的脉冲幅值比例相的方法，包括以下步骤。
步骤SS221：将原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000151
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤SS222：针对原始回波信号与各提前回波信号依次进行Ci＝(ai+1*A+a1*Bi)-|ai+1*A-a1*Bi|(式5)的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
具体而言，
第一步，计算C1＝(a2*A+a1*B1)-|a2*A-a1*B1|；
第二步，计算C2＝(a3*A+a1*B2)-|a3*A-a1*B2|；
以此类推，第i步，计算Ci＝(ai+1*A+a1*Bi)-|ai+1*A-a1*Bi|；
第M-1步，计算CM-1＝(aM*A+a1*BM-1)-|aM*A–a1*BM-1|。
步骤SS223：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤SS224：判断该叠加回波信号的幅度与原始回波信号A中第一子回波(回波1)的幅度的关系，若叠加回波信号的幅度是第一子回波的幅度的
Figure BDA0002704253980000152
Figure BDA0002704253980000153
倍，则判断该原始回波信号是本机的有效回波信号，若不是
Figure BDA0002704253980000154
倍，则判断为不是有效回波信号。
实施例6
假设我们需要甄别的有效信号是有多个已知脉冲间隔的多脉冲信号组，比如有M个脉冲组成的信号组(即由M个子回波构成的回波信号)，其存在M-1个脉冲间隔，依次为T1，T2，……TM-2,TM-1，M个信号彼此间的脉冲幅值比例为a1:a2:……:aM-1:aM。
用A表示接收到的原始回波信号，相应的延时回波信号用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
作为判断原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与规定的脉冲时间间隔一致且各子回波间的脉冲幅值比例是否与规定的脉冲幅值比例相的方法，包括以下步骤。
步骤SS231：将原始回波信号分别以
Figure BDA0002704253980000161
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示。
步骤SS232：在M为2时，针对原始回波信号与提前回波信号进行式5：Ci＝(ai+1*A+a1*Bi)-|ai+1*A-a1*Bi|的计算，求出的C1；在M大于2时，针对原始回波信号与各提前回波信号依次进行Ci＝(ai+1*Bi-1+ai*Bi)-|ai+1*Bi-1-ai*Bi|(式6)的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
具体而言，
第一步，计算C1＝(a2*A+a1*B1)-|a2*A-a1*B1|。
第二步，计算C2＝(a3*B1+a2*B2)-|a3*B1-a2*B2|。
以此类推，第i步，计算Ci＝(ai+1*Bi-1+ai*Bi)-|ai+1*Bi-1-ai*Bi|。
第M-1步，计算CM-1＝(aM*BM-2+aM-1*BM-1)-|aM*BM-2+aM-1*BM-1|。
步骤SS233：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤SS234：判断该叠加回波信号的幅度与原始回波信号A中第一子回波(例如回波1)的幅度的关系，若叠加回波信号的幅度是第一子回波的幅度的
Figure BDA0002704253980000162
倍，则判断该原始回波信号是本机的有效回波信号，若不是
Figure BDA0002704253980000163
Figure BDA0002704253980000164
倍，则判断为不是有效回波信号。
实施例7
上述多脉冲示例中，脉冲幅度的比例系数可作为用于信号识别的编码序列，对于不同的设备使用不同的编码序列。一般来讲，编码应当满足转变为双极性码后正交的原则，即假设A设备的编码为{a1,a2,…,aM-1,aM},B设备的编码为{b1,b2,…,bM-1,bM}。正交计算关系如下：
A设备的编码平均值
Figure BDA0002704253980000171
B设备的编码平均值
Figure BDA0002704253980000172
转变为双极性码后A设备的编码变为{a1-Aavg,a2-Aavg,…,aM-1-Aavg,aM-Aavg},B设备的编码变为{b1-Bavg,b2-Bavg,…,bM-1-Bavg,bM-Bavg},正交代表两者的内积为0，即为：
Figure BDA0002704253980000173
本发明中，若设备间的编码满足上述极性码意义下的正交关系，则能够将后续的解码结果相互分开。在该编码条件下，对输入的序列进行M种设备的解码处理，对解码后的输出幅度序列进行对比，当出现其中的结果当且仅当在特定编码序列下得到的幅度最大时，则代表该脉冲为该编码序列对应的设备的脉冲，从而将不同的设备区分开，有效抑制了串扰脉冲的影响。
作为一个实施例，例如可以针对多个设备发出的激光信号以相同的时间间隔但不同的幅度比例进行编码。当接收到由这些设备发出的激光信号的回波信号后，例如可以先判断脉冲时间间隔是否与规定的时间间隔一致，由此可以排除掉其他串扰信号。接着，可以进一步对这些回波信号的脉冲幅度比例与规定的脉冲幅度编码进行对比判断，当如上所述找到了对应的脉冲幅度编码且在该编码序列下得到的幅度最大时，将带有该脉冲幅度编码的回波信号特定为该脉冲幅度编码所对应的激光信号的回波信号，由此能够将多个激光源彼此区分开。本实施例可以与前述任何实施例组合实施。
基于以上所述，根据本发明的一个方式，能够以简单的公式/算法简单有效地进行串扰回波的特征提取，对实际有用信号进行筛选。
对于连续的脉冲，通过本发明的算法能够有效地将符合脉冲间隔为特定时间序列的多回波提取出来。当脉冲间隔条件与规定的T序列一致时，输出的CM-1幅度为2(M-1)倍的输入有效脉冲的幅度。否则，输出的幅度将小于上述幅度，会被上述信号超越，从而通过后续选择逻辑舍弃。
根据本发明的再一个方式，同时加入幅度调制和时间调制。通过这种方式，能够过滤掉脉冲间隔不是T1或者脉冲幅值比例不是a1:a2的串扰信号。
对于多个回波的情形，同样能够过滤掉不同时满足脉冲间隔特征和脉冲幅度特征的脉冲组，保留有效信号进入后续信号处理流程，从而降低外界串扰进去的信号的影响。
上述多脉冲示例中，使设备间的编码满足极性码意义下的正交关系。在该编码条件下，对输入的序列进行M种设备的解码处理，对解码后的输出幅度序列进行对比，当出现其中的结果当且仅当在特定编码序列下得到的幅度最大时，则代表该脉冲为该编码序列对应的设备的脉冲，从而将不同的设备区分开，有效抑制了串扰脉冲的影响。
上述实施方式或实施例中的全部或部分流程，可以通过硬件的形式来实现，也可以通过计算机程序指令相关的硬件来实现。计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
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。

Claims (14)

1.一种激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，针对规定的激光源发出的以规定的脉冲时间间隔编码的M个激光信号，接收回波信号，判断接收的所述回波信号是否是所述激光源的有效回波信号，其中M大于等于2，所述M个信号彼此间的时间间隔为T1，T2，……TM-2,TM-1，所述方法包括下述步骤：
步骤S1：接收由M个子回波构成的回波信号，将该接收到的回波信号作为原始回波信号；
步骤S2：判断所述原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与所述规定的脉冲时间间隔一致；若一致，则判断为是有效回波信号，若不一致，则判断为不是有效回波信号。
2.根据权利要求1所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
所述步骤S2包括：
步骤S211：将所述原始回波信号分别以T1、T1+T2、……
Figure FDA0002704253970000011
延时，依次地生成延时回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤S212：针对所述原始回波信号与各所述延时回波信号依次进行式1：Ci＝(A+Bi)-|A-Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2,CM-1，
步骤S213：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2,CM-1按照各自对应的延时时间T1、T1+T2、……
Figure FDA0002704253970000012
提前后累加，得到叠加回波信号；
步骤S214：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述原始回波信号的幅度2(M-1)倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
3.根据权利要求1所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
所述步骤S2包括：
步骤S221：将所述原始回波信号分别以T1、T1+T2、……
Figure FDA0002704253970000021
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤S222：针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行式1：Ci＝(A+Bi)-|A-Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
步骤S223：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤S224：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述原始回波信号的幅度2(M-1)倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
4.根据权利要求1所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
所述步骤S2包括：
步骤S231：将所述原始回波信号分别以T1、T1+T2、……
Figure FDA0002704253970000022
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤S232：针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行式2：Ci＝(Bi-1+Bi)-|Bi-1-Bi|的运算，其中i＝2，3……M-1，当i＝1时，进行式3：C1＝(A+B1)-|A-B1|的计算，由此进行求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
步骤S233：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤S234：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述原始回波信号的幅度2(M-1)倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是2(M-1)倍，则判断为不是有效回波信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
所述激光发射源是设于一台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个，或者是设于多台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个。
6.一种激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，针对规定的激光源发出的以规定的脉冲时间间隔和规定的脉冲幅度编码的M个激光信号，接收回波信号，判断接收的所述回波信号是否是所述激光源的有效回波信号，其中M大于等于2，所述M个信号彼此间的时间间隔为T1，T2，……TM-2,TM-1，所述M个信号彼此间的脉冲幅值比例为a1:a2:……:aM-1:aM，所述方法包括下述步骤：
步骤SS1：接收由M个子回波构成的回波信号，将该接收到的回波信号作为原始回波信号；
步骤SS2：判断所述原始回波信号中各子回波间的时间间隔是否与所述规定的脉冲时间间隔一致且所述各子回波间的脉冲幅值比例是否与所述规定的脉冲幅值比例相一致；若一致，则判断为是所述有效回波信号，若所述脉冲时间间隔和所述脉冲幅值比例中的至少任一方不一致，则判断为不是有效回波信号。
7.根据权利要求6所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
所述步骤SS2包括：
步骤SS211：将所述原始回波信号分别以T1、T1+T2、……
Figure FDA0002704253970000031
延时，依次地生成延时回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤SS212：针对所述原始回波信号与各所述延时回波信号依次进行式4：Ci＝(a1*A+ai+1*Bi)-|a1*A–ai+1*Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2,CM-1，
步骤SS213：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2,CM-1按照各自对应的延时时间T1、T1+T2、……
Figure FDA0002704253970000041
提前后累加，得到叠加回波信号；
步骤SS214：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号中第一子回波的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述第一子回波的幅度的
Figure FDA0002704253970000042
倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是
Figure FDA0002704253970000043
Figure FDA0002704253970000044
倍，则判断为不是有效回波信号。
8.根据权利要求6所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
所述步骤SS2包括：
步骤SS221：将所述原始回波信号分别以T1、T1+T2、……
Figure FDA0002704253970000045
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤SS222：针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行式5：Ci＝(ai+1*A+a1*Bi)-|ai+1*A-a1*Bi|的运算，其中i＝1，2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
步骤SS223：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤SS224：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号中第一子回波的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述第一子回波的幅度的
Figure FDA0002704253970000046
倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是
Figure FDA0002704253970000047
Figure FDA0002704253970000048
倍，则判断为不是有效回波信号。
9.根据权利要求6所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
所述步骤SS2包括：
步骤SS231：将所述原始回波信号分别以T1、T1+T2、……
Figure FDA0002704253970000049
提前，依次地生成提前回波信号，用B1，B2，……BM-2，BM-1表示；
步骤SS232：在M为2时，针对所述原始回波信号与所述提前回波信号进行式5：Ci＝(ai+1*A+a1*Bi)-|ai+1*A-a1*Bi|的计算，求出的C1；在M大于2时，针对所述原始回波信号与各所述提前回波信号依次进行式6：Ci＝(ai+1*Bi-1+ai*Bi)-|ai+1*Bi-1-ai*Bi|的运算，其中i＝2，3……M-1，由此求出C1，C2，……CM-2，CM-1，
步骤SS233：在M为2时，将求出的C1作为叠加回波信号；在M大于2时，将求出的C1，C2，……CM-2，CM-1累加，得到叠加回波信号；
步骤SS234：判断该叠加回波信号的幅度与所述原始回波信号中第一子回波的幅度的关系，若所述叠加回波信号的幅度是所述第一子回波的幅度的
Figure FDA0002704253970000051
倍，则判断所述原始回波信号是所述有效回波信号，若不是
Figure FDA0002704253970000052
倍，则判断为不是有效回波信号。
10.根据权利要求6至10中任一项所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
所述激光发射源是设于一台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个，或者是设于多台激光雷达中的多个激光发射器中的至少一个。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
针对多个所述激光发射源采用彼此不同的所述脉冲幅值比例对所述激光进行编码，且该编码满足转变为双极性码后正交的关系。
12.根据权利要求11所述的激光雷达的抗串扰处理方法，其特征在于，
还包括对基于所述脉冲幅值比例的编码序列进行多种设备的解码处理的步骤，在该解码处理的步骤中，对解码而得到的脉冲幅值的编码序列进行对比，当且仅当特定的脉冲幅值的编码序列下得到的脉冲幅值最大时，将该特定的脉冲幅值的编码序列所对应的脉冲判断为是该特定的脉冲幅值的编码序列对应的所述激光发射源的脉冲。
13.一种计算机可读取的存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至12中任一项所述的激光雷达的抗串扰处理方法的步骤。
14.一种激光雷达，包括激光发射器、激光接收器、处理器和计算机可读程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至12中任一项所述的方法的步骤。
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Application publication date: 20220412

Assignee: Suzhou Yijing Technology Co.,Ltd.

Assignor: ZVISION TECHNOLOGIES Co.,Ltd.

Contract record no.: X2024980015835

Denomination of invention: Anti crosstalk processing methods, storage media, and laser radar for laser radar

Granted publication date: 20221213

License type: Exclusive License

Record date: 20240920