CN114325738B - 测量距离的方法及激光雷达 - Google Patents

测量距离的方法及激光雷达 Download PDF

Info

Publication number
CN114325738B
CN114325738B CN202111593148.7A CN202111593148A CN114325738B CN 114325738 B CN114325738 B CN 114325738B CN 202111593148 A CN202111593148 A CN 202111593148A CN 114325738 B CN114325738 B CN 114325738B
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
echo
laser
distance
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111593148.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114325738A (zh
Inventor
李洪鹏
郑睿童
王世玮
沈罗丰
张正杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanway Technology Co ltd
Original Assignee
Tanway Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanway Technology Co ltd filed Critical Tanway Technology Co ltd
Priority to CN202111593148.7A priority Critical patent/CN114325738B/zh
Priority to PCT/CN2021/141346 priority patent/WO2023115571A1/zh
Publication of CN114325738A publication Critical patent/CN114325738A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114325738B publication Critical patent/CN114325738B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本申请公开了测量距离的方法及激光雷达，属于激光探测技术领域。该方法应用于激光雷达包括的芯片，激光雷达还包括与芯片连接的第一激光发射器、第二激光发射器和激光探测器。该方法包括：控制第一激光发射器在第一时刻针对目标对象发射第一激光脉冲，控制第二激光发射器在第二时刻针对目标对象发射第二激光脉冲。控制激光探测器接收目标回波，基于接收到目标回波的时刻和目标时刻确定与目标对象之间的目标距离。其中，目标距离位于第一激光脉冲对应的第一测距范围与第二激光脉冲对应的第二测距范围的并集之中。本申请扩大了激光雷达的距离测量范围，提高了激光雷达的适用性。

Description

测量距离的方法及激光雷达
技术领域
本申请涉及激光探测技术领域，特别涉及一种测量距离的方法及激光雷达。
背景技术
随着激光探测技术的发展，激光探测技术的应用场景也越来越多，对距离进行测量属于其中一种的应用场景。其中，用于对距离进行测量的设备包括激光雷达(LaserRadar)，按照激光雷达所发射的激光类型进行分类，可以将激光雷达分为脉冲式激光雷达、连续式激光雷达等等。
相关技术基于脉冲式激光雷达提供了一种TOF(Time of Flight，飞行时间)法。在TOF法中，脉冲式激光雷达发射激光脉冲，激光脉冲被待测量的对象反射产生回波，脉冲式激光雷达接收回波。之后，计算回波的接收时间和激光脉冲的发射时间之间的差值，得到激光脉冲的飞行时间。根据飞行时间和激光脉冲的飞行速度，即可计算得到对象的距离。
然而，相关技术提供的方法存在一定的测距盲区。其原因在于，激光脉冲发射的激光脉冲除了被待测量的对象反射产生回波之外，还会被激光雷达本身的内外结构反射产生杂波。并且，杂波的能量大于回波的能量。因此，如果激光雷达在接收杂波的过程中又接收到了回波，则激光雷达接收的回波会被能量更大的杂波所淹没，或者说，激光雷达不能识别接收的回波。由此，导致了激光雷达不能确定回波的接收时间，也就不能计算得到对象的距离，从而形成了测距盲区。正是由于相关技术提供的方法存在一定的测距盲区，因而限缩了距离测量范围，适用性不强。
发明内容
本申请实施例提供了一种测量距离的方法及激光雷达，以解决相关技术提供的方法限缩了距离测量范围、适用性不强的问题。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种测量距离的方法，方法应用于激光雷达包括的芯片，激光雷达还包括与芯片连接的第一激光发射器、第二激光发射器和激光探测器，方法包括：
控制第一激光发射器在第一时刻针对目标对象发射第一激光脉冲，控制第二激光发射器在第二时刻针对目标对象发射第二激光脉冲，第一时刻早于第二时刻，第一激光脉冲的能量与第二激光脉冲的能量不同，第一激光脉冲对应第一测距范围，第二激光脉冲对应第二测距范围；
控制激光探测器接收目标回波，基于接收到目标回波的时刻和目标时刻确定与目标对象之间的目标距离，目标距离位于第一测距范围与第二测距范围的并集之中，目标回波包括第一回波和第二回波中的至少一个回波，第一回波为目标对象反射第一激光脉冲形成的回波，第二回波为目标对象反射第二激光脉冲形成的回波，目标时刻包括第一时刻和第二时刻中的至少一个时刻。
在示例性实施例中，基于接收到目标回波的时刻和目标时刻确定与目标对象之间的目标距离，包括：根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离；基于与目标对象之间的参考距离，确定与目标对象之间的目标距离。
在示例性实施例中，目标回波包括第一回波和第二回波，目标时刻包括第一时刻和第二时刻，根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离，包括：根据接收到第一回波的时刻和第一时刻确定第一距离，根据接收到第二回波的时刻和第二时刻确定第二距离；根据第一距离和第二距离确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第一距离阈值且小于第二距离阈值，第一距离阈值为基于第一测距范围的下限，第二距离阈值为第二测距范围的上限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，基于与目标对象之间的参考距离，确定与目标对象之间的目标距离，包括：检测第一回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第一子时刻，以及第二回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第二子时刻；将第一子时刻和第二子时刻之间的差值确定为校正指标值，查询校正信息得到校正指标值对应的距离补偿值；根据参考距离和距离补偿值，确定与目标对象之间的目标距离。
在示例性实施例中，目标回波为第一回波，目标时刻为第一时刻，根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离，包括：根据接收到第一回波的时刻和第一时刻确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第二距离阈值且小于第三距离阈值，第二距离阈值为第二测距范围的上限，第三距离阈值为第一测距范围的上限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，目标回波为第二回波，目标时刻为第二时刻，根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离，包括：根据接收到第二回波的时刻和第二时刻确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第四距离阈值且小于第一距离阈值，第一距离阈值为第一测距范围的下限，第四距离阈值为基于第二测距范围的下限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，第一时刻与第二时刻之间的时刻差值基于激光雷达的扫描频率和指向角夹角中的至少一种确定，指向角夹角为第一激光发射器的指向角与第二激光发射器的指向角之间的夹角。
在示例性实施例中，时刻差值小于时刻差值上限，时刻差值上限为第一激光脉冲的发光周期与第一激光脉冲的脉宽之差，第一激光脉冲的发光周期基于激光雷达的扫描频率、激光雷达的水平视场角和激光雷达的水平分辨率中的至少一种确定。
在示例性实施例中，时刻差值大于时刻差值下限，时刻差值下限为第一激光脉冲的脉宽、激光探测器的恢复时间和测量第一测距范围的上限所需的时间中的最大值。
一方面，提供了一种激光雷达，激光雷达包括第一激光发射器、第二激光发射器、激光探测器和芯片，第一激光发射器、第二激光发射器、激光探测器分别与芯片连接，芯片用于执行本申请任一示例性实施例提供的量距离的方法。
一方面，提供了一种测量距离的装置，该装置应用于激光雷达包括的芯片，激光雷达还包括与芯片连接的第一激光发射器、第二激光发射器和激光探测器，装置包括：
控制模块，用于控制第一激光发射器在第一时刻针对目标对象发射第一激光脉冲，控制第二激光发射器在第二时刻针对目标对象发射第二激光脉冲，第一时刻早于第二时刻，第一激光脉冲的能量与第二激光脉冲的能量不同，第一激光脉冲对应第一测距范围，第二激光脉冲对应第二测距范围；
控制模块，还用于控制激光探测器接收目标回波；
确定模块，用于基于接收到目标回波的时刻和目标时刻确定与目标对象之间的目标距离，目标距离位于第一测距范围与第二测距范围的并集之中，目标回波包括第一回波和第二回波中的至少一个回波，第一回波为目标对象反射第一激光脉冲形成的回波，第二回波为目标对象反射第二激光脉冲形成的回波，目标时刻包括第一时刻和第二时刻中的至少一个时刻。
在示例性实施例中，确定模块，用于根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离；基于与目标对象之间的参考距离，确定与目标对象之间的目标距离。
在示例性实施例中，目标回波包括第一回波和第二回波，目标时刻包括第一时刻和第二时刻，确定模块，用于根据接收到第一回波的时刻和第一时刻确定第一距离，根据接收到第二回波的时刻和第二时刻确定第二距离；根据第一距离和第二距离确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第一距离阈值且小于第二距离阈值，第一距离阈值为基于第一测距范围的下限，第二距离阈值为第二测距范围的上限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，确定模块，用于检测第一回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第一子时刻，以及第二回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第二子时刻；将第一子时刻和第二子时刻之间的差值确定为校正指标值，查询校正信息得到校正指标值对应的距离补偿值；根据参考距离和距离补偿值，确定与目标对象之间的目标距离。
在示例性实施例中，目标回波为第一回波，目标时刻为第一时刻，确定模块，用于根据接收到第一回波的时刻和第一时刻确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第二距离阈值且小于第三距离阈值，第二距离阈值为第二测距范围的上限，第三距离阈值为第一测距范围的上限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，目标回波为第二回波，目标时刻为第二时刻，确定模块，用于根据接收到第二回波的时刻和第二时刻确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第四距离阈值且小于第一距离阈值，第一距离阈值为第一测距范围的下限，第四距离阈值为基于第二测距范围的下限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，第一时刻与第二时刻之间的时刻差值基于激光雷达的扫描频率和指向角夹角中的至少一种确定，指向角夹角为第一激光发射器的指向角与第二激光发射器的指向角之间的夹角。
在示例性实施例中，时刻差值小于时刻差值上限，时刻差值上限为第一激光脉冲的发光周期与第一激光脉冲的脉宽之差，第一激光脉冲的发光周期基于激光雷达的扫描频率、激光雷达的水平视场角和激光雷达的水平分辨率中的至少一种确定。
在示例性实施例中，时刻差值大于时刻差值下限，时刻差值下限为第一激光脉冲的脉宽、激光探测器的恢复时间和测量第一测距范围的上限所需的时间中的最大值。
本申请实施例所提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请实施例中激光雷达包括的两个激光发射器发射的两个激光脉冲的能量不同，因而两个激光脉冲对应的测距范围也不同。由于激光雷达的测距范围是两个激光脉冲对应的测距范围的并集，因而扩展了激光雷达的距离测量范围，提高了激光雷达的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种杂波及回波的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种光电转换得到的电信号的示意图；
图4是本申请实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种光学组件的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种水平视场角的示意图；
图7是本申请实施例提供的一种第一激光脉冲和第二激光脉冲照射至同一位置的示意图；
图8是本申请实施例提供的一种激光探测器接收第一回波和第二回波的示意图；
图9是本申请实施例提供的一种测量距离的方法的流程图；
图10是本申请实施例提供的一种第一激光脉冲和第二激光脉冲的示意图；
图11是本申请实施例提供的一种不同情况下的目标回波的示意图；
图12是本申请实施例提供的一种目标回波的示意图；
图13是本申请实施例提供的一种确定校正指标值的示意图；
图14是本申请实施例提供的一种确定校正指标值的示意图；
图15是本申请实施例提供的一种目标回波的示意图；
图16是本申请实施例提供的一种目标回波的示意图；
图17是本申请实施例提供的一种测量距离的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
在激光探测技术领域中，激光雷达是一种用于对距离进行测量的设备，脉冲式激光雷达属于激光雷达的其中一种。基于脉冲式激光雷达，相关技术提供了一种TOF法，该方法根据激光脉冲的飞行时间(也即是传播时间)和飞行速度(也即是传播速度)计算与对象之间的距离。例如，激光雷达针对对象发送激光脉冲的时间为t0，激光雷达接收回波(由对象反射激光脉冲形成)的时间为t1，则激光脉冲的飞行时间为Δt＝t1-t0，将激光脉冲的飞行速度记为c，则与对象之间的距离按照如下的公式(1)计算：
Figure BDA0003430369260000061
然而，该方法存在一定的测距盲区，下面对测距盲区进行说明。
激光雷达针对对象发射激光脉冲之后，除了对象反射激光脉冲形成回波之外，激光雷达的内外结构也会反射该激光脉冲，从而形成杂波，激光雷达会接收到所形成的杂波。由于该杂波的形成位置与激光雷达的距离较近，且激光雷达的内外结构所进行的反射接近于镜面反射，因而该杂波的能量较大，从而使得杂波具有较大的幅值和脉宽。参见图1，图1示出了一种杂波波形，该杂波波形的积分值表示杂波的能量。并且，该杂波波形是一种饱和波形，由于该杂波实际的最大幅值超出了激光雷达所能接收的最大幅值，因而表现为饱和波形。其中，本申请实施例中脉宽为半高宽，半高宽也即是将幅值的一半处的波形宽度。
对于由对象反射形成的回波，由于回波的形成位置与激光雷达的距离远于上述杂波的形成位置与激光雷达的距离，且对象所进行的反射往往属于漫反射，因而回波的能量较小，小于杂波的能量。参见图1，图1示出了一种回波波形，该回波波形的积分值表示回波的能量。需要说明的是，该回波波形可能是饱和波形，也可能是不饱和波形，图1所示的不饱和波形仅为举例，不用于对回波波形造成限定。无论回波波形如何，如果激光雷达是在接收杂波的过程中接收到了该回波，则该回波均会由于能量小于杂波而被杂波淹没，或者说，激光雷达无法从杂波中识别出该回波。因此，激光雷达无法确定接收回波的时间(即上述t1)，也就无法确定对象的距离。
根据以上说明可知，在激光雷达接收杂波的过程中，激光雷达无法确定对象的距离，因而激光雷达接收杂波的这段时间对应的距离范围即为测距盲区。由于杂波的形成位置与激光雷达的距离较近，因而激光雷达在发射激光脉冲之后的较短时间内便会接收到杂波，则接收杂波的这段时间对应的距离范围是与激光雷达之间距离较近的范围。也就是说，上述测距盲区往往存在于较近距离上。其中，该测距盲区与激光雷达的内外结构的材料、激光雷达的光功率(光功率影响着激光雷达发射的激光脉冲的能量)和激光雷达的探测增益(探测增益影响着激光雷达接收回波及杂波的灵敏度)等因素有关。
以图1所示的情况为例，接收杂波的持续时间约为30ns(单位：纳秒)。在此基础上，将上述激光脉冲的飞行速度c取值为3·108m/s(单位：米/秒)，则可以计算出测距盲区的最大距离lmax＝(30·10-9·3·108)/2＝4.5m(单位：米)，因而测距盲区为0-4.5m。
由于上述方法存在一定的测距盲区，因而限缩了距离测量范围，降低了上述方法的适用性。因此，亟待提供一种具备较大的距离测量范围的激光雷达，以及对应的测量距离的方法，参见下文本申请实施例中的说明。
本申请实施例提供了一种激光雷达。参见图2，该激光雷达包括第一激光发射器1、第二激光发射器2、激光探测器3和芯片4，第一激光发射器1、第二激光发射器2、激光探测器3分别与芯片4连接。示例性地，激光探测器3为线阵探测器，例如APD(Avalanche PhotoDiode，雪崩光电二极管)等积分式光电探测器。
其中，芯片4向第一激光发射器1发送第一电触发信号，使得第一激光发射器1根据该第一电触发信号，针对需要进行距离测量的目标对象发射第一激光脉冲。并且，芯片4将第一激光发射器1发射第一激光脉冲的时刻记录为第一时刻。芯片4还向第二激光发射器2发送第二电触发信号，使得第二激光发射器2根据该第二电触发信号针对目标对象发射第二激光脉冲，芯片4将第二激光发射器2发射第二激光脉冲的时刻记录为第二时刻。
需要说明的是，上述第一激光脉冲对应一定的距离测量范围，即第一测距范围，第一测距范围与第一激光脉冲的能量有关。第一激光脉冲的能量越大，则第一测距范围的下限越大，第一测距范围的上限也越大。其中，第一测距范围的下限也即是第一激光脉冲对应的测距盲区的最大距离。
如果与目标对象之间的距离位于该第一测距范围内，则激光探测器3能够接收目标对象反射第一激光脉冲形成的第一回波，且能够确定接收到第一回波的时刻。如果与目标对象之间的距离小于第一测距范围的下限，则第一回波会被第一激光脉冲对应的第一杂波所淹没，激光探测器3即使接收到第一回波，也无法确定接收到第一回波的时刻。如果与目标对象之间的距离大于第一测距范围的上限，则第一激光脉冲可能由于能量不足而无法飞行至目标对象，也就无法形成第一回波，或者，第一激光脉冲已飞行至目标对象，但目标对象反射形成的第一回波由于能量不足而无法飞行至激光探测器3。总之，在与目标对象之间的距离大于第一测距范围的上限的情况下，则激光探测器3无法接收第一回波，也无法确定接收到第一回波的时刻。因此，激光探测器3可能接收到第一回波，也可能无法接收到第一回波。
此外，第二激光发射器2发射的第二激光光束可以被目标对象反射形成第二回波，第二回波也对应有一定的距离测量范围，即第二测距范围，该第二测距范围与第二激光脉冲的能量有关。第二激光脉冲的能量越大，则第二测距范围的下限越大，第二测距范围的上限也越大。其中，第二测距范围的下限也即是第二激光脉冲对应的测距盲区的最大距离。总之，激光探测器3可能接收到第二回波，也可能无法接收到第二回波。
因此，激光探测器3所能接收到的是第一回波和第二回波中的至少一个回波。下文中将该至少一个回波称为目标回波，以便于进行描述。
激光探测器3接收到目标回波之后，对目标回波进行光电转换，得到具有一定波形的电信号。如图3所示，图3示出了一种示例性的电信号，该电信号的横坐标为时间，纵坐标为相对光功率。激光探测器3向芯片4发送转换得到的电信号，芯片4将该电信号的上升沿的幅值达到一定幅值的时刻确定为接收到目标回波的时刻。例如，图3所示的t2时刻即为接收到目标回波的时刻。
芯片4在确定接收到目标回波的时刻之后，基于接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的目标距离。其中，目标时刻包括上述第一时刻和第二时刻中的至少一个时刻。芯片4确定与目标对象之间的目标距离的方式参见下文方法实施例中的说明，此处暂不进行赘述。
示例性地，参见图4，芯片4包括相互连接的计时芯片41和处理芯片42，计时芯片41分别与第一激光发射器1、第二激光发射器2和激光探测器3连接，处理芯片42与第一激光发射器1和第二激光发射器2连接。
其中，处理芯片42向计时芯片41和第一激光发射器1分别发送上述第一电触发信号，计时芯片41将接收到第一电触发信号的时刻作为上述第一时刻。处理芯片42向计时芯片41和第二激光发射器2分别发送上述第二电触发信号，计时芯片41将接收到第二电触发信号的时刻作为上述第二时刻。此外，激光探测器3通过光电转换得到电信号之后，向计时芯片41发送该电信号，由计时芯片41将该电信号的上升沿的幅值达到一定幅值的时刻确定为接收到目标回波的时刻。之后，计时芯片41向处理芯片42发送上述第一时刻、第二时刻和接收到目标回波的时刻，从而由处理芯片42确定与目标对象之间的距离。
示例性地，如图5所示，该激光雷达还包括可在水平方向上旋转的光学组件5，该光学组件5用于改变第一激光脉冲和第二激光脉冲的传播方向(图5中仅示出第一激光脉冲，未示出第二激光脉冲)，使得第一激光脉冲和第二激光脉冲可以照射至目标对象上的多个位置，以实现水平方向上的扫描。示例性地，该光学组件5为光学转镜。当然，在目标对象反射形成第一回波和第二回波之后，该光学组件5还用于改变第一回波和第二回波的传播方向，以使得激光探测器3接收第一回波和第二回波。
通过在水平方向上的扫描可以形成水平视场角，该水平视场角包括N个子视场角，例如，N为不小于2的正整数。水平视场角包括的子视场角的数量(即N)称为水平分辨率(又称横向分辨率)，则激光雷达在水平方向上所能识别的最小角度即为(水平视场角/N)。其中，水平分辨率越大，则第一激光脉冲和第二激光脉冲在目标对象上能够照射到的位置越多。下面以第一激光脉冲为例，对水平视场角和水平分辨率进行说明。
首先，参见图6，基于光学组件5选择一个方向作为0°(单位：度)方向，该0°方向不会随着光学组件5的旋转而改变。之后，在光学组件5未旋转的情况下，向光学组件5发射第一激光脉冲1，经光学组件5反射后的第一激光脉冲1’照射至目标对象上的位置1，第一激光脉冲1’与0°之间的夹角为角度1。之后，令该光学组件5旋转1次，并向光学组件5发射第一激光脉冲2，经旋转后的光学组件5反射后的第一激光脉冲2’照射至目标对象上的位置2，该第一激光脉冲2’与0°之间的夹角为角度2，角度2与角度1之间的夹角即为1个子视场角。以此类推，每令光学组件5旋转1次，均向光学组件5发射一次第一激光脉冲，直至第N次令光学组件5旋转1次之后，向光学组件5发射第一激光脉冲N，经光学组件5反射后的第一激光脉冲N’照射至目标对象上的位置N，该第一激光脉冲N’与0°之间的夹角为角度N。其中，角度N与角度1之间的夹角即为水平视场角。由图6可以看出，该水平视场角的原点为光学组件5的旋转轴，光学组件5的旋转轴又称激光雷达的扫描中心。
需要说明的是，上文说明中芯片4确定的与目标对象之间的目标距离，是指与目标对象上的一个位置之间的距离。也就是说，在确定与目标对象之间的目标距离的过程中，光学组件5是固定的，不会发生旋转。芯片4确定的与目标对象之间的目标距离又称为一个有效测距点。其中，通过水平方向上的一次扫描可以得到目标对象的一张点云图，一次扫描是指在水平方向上对目标对象进行360°的扫描。点云图上包括多个有效测距点，每个有效测距点均用于指示与目标对象上的一个位置之间的距离。
在本申请实施例中，第一激光发射器1的指向角是固定的，因此，向光学组件5发射的各个第一激光脉冲与0°之间的夹角均相同。此外，第二激光发射器2的指向角也是固定的，此处不再进行赘述。示例性地，第一激光发射器1的指向角与第二激光发射器2的指向角不同。或者说，第一激光发射器1的指向角与第二激光发射器2的指向角之间具有不为0°的指向角夹角。令第一激光发射器1的指向角与第二激光发射器2的指向角不同的目的在于：使得第一激光脉冲和第二激光脉冲可以在一定的时间差下照射至目标对象上的同一个位置。其中，一定的时间差也即是发射第一激光脉冲的第一时刻与发射第二激光脉冲的第二时刻之间的时刻差值。
参见图7，在t3时刻(即上述第一时刻)，第一激光发射器1向光学组件5发射的第一激光脉冲被反射至目标对象上的位置A。在t4时刻(即上述第二时刻)，光学组件5相比于t3时刻发生了旋转，因而第一激光发射器1向光学组件5发射的第一激光脉冲被反射至目标对象上除位置A之外的位置B。如果第一激光发射器1的指向角与第二激光发射器2的指向角相同，则第二激光发射器2向光学组件5发射的第二激光脉冲也会被反射至目标对象上的位置B，而不会被反射至目标对象上的位置A。因此，如图7所示，需要使得第一激光发射器1的指向角与第二激光发射器2的指向角不同，以使得第二激光脉冲在t4时刻能够被反射至目标对象上的位置A。由此，便可以使得第一激光脉冲和第二激光脉冲在一定的时间差下(t4-t3，也即上述第一时刻与第二时刻之间的时刻差值)照射至目标对象上的同一个位置(位置A)。
示例性地，上述时间差与指向角夹角之间的关系参见如下的公式(2)，指向角夹角也即是第一激光发射器1的指向角与第二激光发射器2的指向角之间的夹角：
Figure BDA0003430369260000111
其中，ΔT为第一时刻与第二时刻之间的时刻差值，α为指向角夹角，f为激光雷达的扫描频率。扫描频率用于指示每秒钟能够完成的扫描次数，根据上文说明可知，完成一次扫描是指在水平方向上对目标对象进行360°的扫描。
以扫描频率f＝20HZ(单位：赫兹)为例，如果指向角夹角α=3.8′(单位：分，60′＝1°)，则时间差ΔT＝8.7μs(单位：微秒)，如果指向角夹角α=4.3′，则时间差ΔT＝10μs。
此外，需要说明的是，本申请实施例需要使得第一激光脉冲和第二激光脉冲被发射至光学组件5上的同一位置。由于第一激光发射器1的指向角与第二激光发射器2的指向角不同，因而第一激光发射器1与第二激光发射器2需要设置在激光雷达的不同位置上，因此，第一激光发射器1与第二激光发射器2为不同光路。相应地，激光探测器3会在不同的位置接收到第一回波和第二回波。如图8所示，图8示出了一种激光探测器3接收第一回波和第二回波的示意图，该激光探测器3包括多个探测单元。
基于上述图2、图4和图5所示的激光雷达，参见图9，本申请实施例提供了一种测量距离的方法。该方法可应用于激光雷达的芯片中，或者应用于芯片包括的处理芯片中。如图9所示，该方法包括如下的步骤901-903。
901，控制第一激光发射器在第一时刻针对目标对象发射第一激光脉冲，控制第二激光发射器在第二时刻针对目标对象发射第二激光脉冲，第一激光脉冲对应第一测距范围，第二激光脉冲对应第二测距范围。
其中，第一时刻早于第二时刻。第一激光脉冲的能量与第二激光脉冲的能量不同。相比于仅采用第一激光脉冲或第二激光脉冲的激光雷达，本申请实施例提供的激光雷达的距离测量范围为：第一测距范围和第二测距范围的并集。由于第一测距范围与第一激光脉冲的能量相关，第二测距范围与第二激光脉冲的能量相关，且第一激光脉冲的能量与第二激光脉冲的能量不同，因而第一测距范围与第二测距范围也不同，从而使得第一测距范围与第二测距范围的并集既大于第一测距范围，又大于第二测距范围。因此，本申请实施例扩大了激光雷达的距离测量范围，提高了适用性。此外，第一激光脉冲的脉宽与第二激光脉冲的脉宽相同或不同。
示例性地，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量，或者，第一激光脉冲的能量小于第二激光脉冲的能量。在一些实施方式中，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。由于第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量，因而第一激光脉冲的测距盲区大于第二激光脉冲的测距盲区。相比于仅采用第一激光脉冲的激光雷达，本申请实施例通过在第一激光脉冲的基础上增加第二激光脉冲，使得激光雷达的测距盲区由第一激光脉冲的测距盲区转变为第二激光脉冲的测距盲区，也即是缩小了激光雷达的测距盲区，从而进一步提高了激光雷达的适用性。
示例性地，本申请实施例根据测距盲区阈值和测量距离阈值选择第一激光脉冲和第二激光脉冲，测距盲区阈值和测量距离阈值根据实际需求确定。其中，第一激光脉冲和第二激光脉冲中能量较大的一个激光脉冲用于提供测量距离阈值，而能量较小的一个激光脉冲用于提供测距盲区阈值。以需要的测距盲区阈值为0.5m，需要的测量距离阈值为200m，且第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量为例，令能量较大的第一激光脉冲提供测量距离阈值200m，令能量较小的第二激光脉冲提供测距盲区阈值0.5m。比如，选择测距盲区为3-5m、第一测距范围的上限为200m的第一激光脉冲，以及测距盲区为0-0.5m、第二测距范围的上限为10m的第二激光脉冲。此种情况下，第二激光脉冲与第一激光脉冲的能量比为1/20，第二激光脉冲和第一激光脉冲可以参见图10。
在示例性实施例中，第一时刻与第二时刻之间的时刻差值基于激光雷达的扫描频率和指向角夹角中的至少一种确定，指向角夹角为第一激光发射器的指向角与第二激光发射器的指向角之间的夹角。
在一些实施方式中，时刻差值基于激光雷达的扫描频率确定。例如，可以设置时刻差值与扫描频率之间的第一对应关系，从而基于扫描频率查询该第一对应关系，得到扫描频率对应的时刻差值。在另一些实施方式中，时刻差值基于指向角夹角确定。例如可以设置时刻差值与指向角夹角之间的第二对应关系，从而基于指向角夹角查询该第二对应关系，得到指向角夹角对应的时刻差值。在再一些实施方式中，时刻差值基于激光雷达的扫描频率和指向角夹角确定，本实施方式参见上文公式(2)对应的说明，此处不再进行赘述。
在示例性实施例中，时刻差值小于时刻差值上限，时刻差值上限为第一激光脉冲的发光周期和第一激光脉冲的脉宽之差。时刻差值需要小于时刻差值上限的原因在于：需要使得第一激光脉冲与第二激光脉冲一一对应。
其中，第一激光脉冲的发光周期基于激光雷达的扫描频率、激光雷达的水平视场角和激光雷达的水平分辨率中的至少一种确定。示例性地，第一激光脉冲的发光周期基于激光雷达的扫描频率、激光雷达的水平视场角和激光雷达的水平分辨率确定，此种情况下一激光脉冲的发光周期按照如下的公式(3)确定：
Figure BDA0003430369260000131
在公式(3)中，T为第一激光脉冲的发光周期，f为激光雷达的扫描频率，β为激光雷达的水平视场角，x为激光雷达的水平分辨率。以f＝20HZ、β＝120°且x＝960为例，则第一激光脉冲的发光周期T＝17.36μs。
在示例性实施例中，时刻差值大于时刻差值下限，时刻差值下限为第一激光脉冲的脉宽、激光探测器的恢复时间和测量第一测距范围的上限所需的时间中的最大值，最大距离为基于第一激光脉冲的能量所能测量的最大距离。
其中，时刻差值需要大于第一激光脉冲的脉宽的原因在于：在接收到第一回波之后，至少间隔第一激光脉冲的脉宽再接收到第二回波，以使得激光探测器可以区分第一回波与第二回波。时刻差值需要大于激光探测器的恢复时间的原因在于：激光探测器在恢复时间内无法进行光电转换，因而在接收到第一回波之后，需要等待激光探测器恢复之后再使得激光探测器接收第二回波，以保证接收第二回波之后可以正常对第二回波进行光电转换。时刻差值需要大于测量第一测距范围的上限所需的时间的原因在于：第一测距范围的上限也即是激光雷达所能测量的最大距离，此种情况下第一激光脉冲和第一回波的飞行时间最长，接收到第一回波的时间最晚，因而需要保证在最晚接收到第一回波的情况下，也能在接收到第一回波之后再接收第二回波，避免第一回波和第二回波的接收顺序发生改变，影响后续的距离测量。
902，控制激光探测器接收目标回波。
其中，目标回波包括第一回波和第二回波中的至少一个回波，第一回波为目标对象反射第一激光脉冲形成的回波，第二回波为目标对象反射第二激光脉冲形成的回波。其中，激光探测器接收目标回波之后进行光电转换的方式参见上文图2对应的说明，此处不再进行赘述。
903，基于接收到目标回波的时刻和目标时刻确定与目标对象之间的目标距离，目标距离位于第一测距范围与第二测距范围的并集之中。
其中，目标时刻包括第一时刻和第二时刻中的至少一个时刻。示例性地，本申请实施例中目标时刻与目标回波相匹配。也就是说，目标回波中包括哪种回波，则目标时刻中包括用于形成该回波的激光脉冲的发射时刻。因此，如果目标回波包括第一回波和第二回波，则目标时刻包括第一时刻和第二时刻。如果目标回波为第一回波，则目标时刻为第一时刻。如果目标回波为第二回波，则目标时刻为第二时刻。
在示例性实施例中，基于接收到目标回波的时刻和目标时刻确定与目标对象之间的目标距离，包括：根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离。基于与目标对象之间的参考距离，确定与目标对象之间的目标距离。
其中，在第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量的情况下，确定与目标对象之间的参考距离的方式包括如下的三种情况。
情况一，目标回波包括第一回波和第二回波，目标时刻包括第一时刻和第二时刻。
参见图11，在与目标对象之间的参考距离大于第一距离阈值且小于第二距离阈值的情况下，既能接收到第一回波，又能接收到第二回波。其中，第一距离阈值为第一测距范围的下限，第二距离阈值为第二测距范围的上限。所接收的第一回波和第二回波可以参见图12，第一回波未被第一激光脉冲的第一杂波淹没，第二回波也未被第二激光脉冲的第二杂波淹没，因而激光探测器可以接收并区分第一回波和第二回波。并且，由于第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量，因而第一杂波的脉宽大于第二杂波的脉宽，第一回波的最大幅值大于第二回波的最大幅值。
如图12所示，激光探测器需要设置t5时刻，将第一时刻与t5时刻之间的时间段作为用于接收第一杂波的时间段，且将t5时刻与第二时刻之间的时间段作为用于接收第一回波的时间段。因此，激光探测器会忽略第一时刻与t5时刻之间的时间段，而将t5时刻与第二时刻之间的时间段接收到的回波作为第一回波，从而区分了第一杂波和第一回波。相应地，激光探测器还需要设置t6时刻，将第二时刻与t6时刻之间的时间段作为用于接收第二杂波的时间段，且将t6时刻与下一次发射第一激光脉冲的时刻之间的时间段作为用于接收第二回波的时间段，从而区分第二杂波与第二回波，此处不再进行赘述。
示例性地，根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离，包括：根据接收到第一回波的时刻和第一时刻确定第一距离，根据接收到第二回波的时刻和第二时刻确定第二距离。根据第一距离和第二距离确定与目标对象之间的参考距离。其中，本申请实施例按照上文公式(1)确定第一距离和第二距离。在确定第一距离时，接收到第一回波的时刻与第一时刻之间的差值即为上文公式(1)中的Δt。在确定第二距离时，接收到第二回波的时刻与第二时刻之间的差值即为上文公式(1)中的Δt。
示例性地，本申请实施例可以从第一距离和第二距离中任选其一作为与目标对象之间的参考距离。例如，本申请实施例将第一距离作为与目标对象之间的参考距离。或者，本申请实施例也可以对第一距离和第二距离进行加权求和，得到与目标对象之间的参考距离。在加权求和的过程中，第一距离和第二距离对应的权重相同或不同。
在示例性实施例中，基于与目标对象之间的参考距离，确定与目标对象之间的目标距离，包括：检测第一回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第一子时刻，以及第二回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第二子时刻。将第一子时刻和第二子时刻之间的差值确定为校正指标值，查询校正信息得到校正指标值对应的距离补偿值。根据参考距离和距离补偿值，确定与目标对象之间的目标距离。
其中，确定距离补偿值是为了减小计时误差带来的影响。如前所述，本申请实施例将发射第一激光脉冲的时刻记录为第一时刻，将发射第二激光脉冲的时刻记录为第二时刻。由于第一激光发射器根据第一电触发信号发射第一激光脉冲，因而可以将发送第一电触发信号的时刻记录作为上述发射第一激光脉冲的时刻，则第一时刻的误差往往较小，第二时刻同理。因此，上述计时误差主要由目标回波引起。
如前所述，激光探测器对目标回波进行光电转换得到电信号后，将该电信号的上升沿的幅值达到一定幅值的时刻确定为接收到目标回波的时刻。然而，目标回波由目标对象反射形成，因而该目标回波的波形受目标对象的距离、面型、反射率等因素的影响，波形的上升沿不够稳定，则波形的上升沿的幅值达到一定幅值的时刻也不同，从而形成计时误差。例如，参见图3，如果目标回波的上升沿相比于图3的斜率更小，则目标回波的上升沿的幅值达到一定幅值的时刻晚于图3所示的t2时刻，则确定出的接收到目标回波的时刻也晚于图3所示的t2时刻。但在理想情况下，接收到目标回波的时刻应为图3所示的上升沿的起点处对应的时刻，该时刻应为早于图3所示的t2时刻。可见，确定出的接收到目标回波的时刻与理想情况下接收到目标回波的时刻不同，形成了计时误差。
根据上文公式(1)对应的说明可知，在测量距离的过程中，需要使用到接收到目标回波的时刻。由于上述计时误差的存在，导致接收到目标回波的时刻不够准确，因而影响了距离测量的准确率。因此，在基于接收到目标回波的时刻确定与目标对象之间的参考距离之后，还需要通过距离补偿值对参考距离进行补偿，得到与目标对象之间的目标距离。由此，能够减小上述计时误差带来的影响，保证了所测量的距离(即与目标对象之间的目标距离)的准确性。
在情况一中，距离补偿值与校正指标值相对应，在确定校正指标值的过程中仅需测量第一回波和第二回波的上升沿，而无需测量第一回波或第二回波的下降沿。在由于震荡、噪声、临近波形叠加等问题导致下降沿被淹没或产生错误的下降沿的情况下，情况一仍能确定出较为准确的校正指标值，从而可以得到准确的距离补偿值，进而保证了所测量的目标距离的准确性。
参见图13，图13示出了在第一距离阈值与第二距离阈值之间，距离较小的情况下，第一回波的波形呈饱和波形的情况。将第二回波在时间域上向前平移第一时刻与第二时刻之间的时刻差值，则第一回波和第二回波的上升沿重合。在达到参考幅值的情况下，基于第一回波的上升沿确定第一子时刻t7，基于第二回波的上升沿确定第二子时刻t8，从而得到校正指标值为(t8-t7)。
参见图14，图14示出了在第一距离阈值与第二距离阈值之间，距离较大的情况下，第一回波的波形呈不饱和波形的情况。则第一回波和第二回波的上升沿重合。在达到参考幅值的情况下，基于第一回波的上升沿确定第一子时刻t9，基于第二回波的上升沿确定第二子时刻t10，从而得到校正指标值为(t10-t9)。需要说明的是，由于距离有所提升，因而第二回波的能量减小，第二回波的幅值和脉宽均减小，从而使得(t10-t9)＞(t8-t7)。
需要说明的是，图13和图14所示的第二回波均为在横坐标方向上已前移过的第二回波，前移距离为第一时刻与第二时刻之间的时刻差值。本申请实施例中，也可以不对第二回波进行前移，从而得到上述校正指标值。
在得到校正指标值之后，查询校正信息得到距离补偿值，校正信息包括校正指标值和距离补偿值之间的对应关系。示例性地，校正信息包括但不限于校正表或者校正函数。另外，查询得到的距离补偿值为正数或负数。在查询得到距离补偿值之后，对距离补偿值和与目标对象之间的参考距离进行求和，从而得到与目标对象之间的目标距离。
需要说明的是，上述校正表或者校正函数通过标定过程得到。在标定过程中，在第一距离阈值和第二距离阈值之间确定多个标定距离，标定距离又称距离真值，可以通过比激光雷达精度更高的其他设备测量得到。在每个标定距离处，确定激光雷达测量的距离值以及上述校正指标值，该校正指标值基于激光雷达接收的第一回波的上升沿和第二回波的上升沿确定。之后，再确定激光雷达测量的距离值和标定距离之间的距离补偿值。如果需要获得校正表，则将距离补偿值与校正指标值的对应关系组成校正表。如果需要获得校正函数，则根据距离补偿值与校正指标值进行拟合。
情况二，目标回波为第一回波，目标时刻为第一时刻。
参见图11，在与目标对象之间的参考距离大于第二距离阈值且小于第三距离阈值的情况下，仅能接收到第一回波。其中，第二距离阈值为第二测距范围的上限，第三距离阈值为第一测距范围的上限。所接收的第一回波可以参见图15，第一回波未被第一激光脉冲的第一杂波淹没，而第二回波则因为距离较远无法接收，因而激光探测器仅能接收第一回波。激光探测器区分第一杂波和第一回波的方式参见上文情况一中的说明，此处不再进行赘述。
示例性地，根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离，包括：根据接收到第一回波的时刻和第一时刻确定与目标对象之间的参考距离。本申请实施例按照上文公式(1)确定该参考距离，其中，接收到第一回波的时刻与第一时刻之间的差值即为上文公式(1)中的Δt。
在示例性实施例中，基于与目标对象之间的参考距离，确定与目标对象之间的目标距离，包括：检测第一回波的上升沿达到参考幅值的第三子时刻，检测第一回波的下降沿达到参考幅值的第四子时刻。将第三子时刻和第四子时刻之间的差值确定为校正指标值，查询校正信息得到校正指标值对应的距离补偿值。根据参考距离和距离补偿值，确定与目标对象之间的目标距离。
在情况二中，由于仅能获取第一回波，因而需要检测第一回波的上升沿和下降沿，得到上述校正指标值。在得到校正指标值之后，查询距离补偿值，以及，基于参考距离和距离补偿值确定目标距离的方式参见上文情况一中的说明，此处不再进行赘述。
情况三，目标回波为第二回波，目标时刻为第二时刻。
其中，参见图11，在与目标对象之间的参考距离大于第四距离阈值且小于第一距离阈值的情况下，仅能接收到第二回波。其中，第一距离阈值为第一测距范围的下限，第四距离阈值为基于第二测距范围的下限。所接收的第二回波可以参见图16，第一回波被第一激光脉冲的第一杂波所淹没，第二回波则未被第二激光脉冲的第二杂波所淹没，因而激光探测器可以接收第二回波。激光探测器区分第二杂波和第二回波的方式参见上文情况一中的说明，此处不再进行赘述。
示例性地，根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离，包括：根据接收到第二回波的时刻和第二时刻确定与目标对象之间的参考距离。本申请实施例按照上文公式(1)确定该参考距离，其中，接收到第二回波的时刻与第二时刻之间的差值即为上文公式(1)中的Δt。
在示例性实施例中，基于与目标对象之间的参考距离，确定与目标对象之间的目标距离，包括：检测第二回波的上升沿达到参考幅值的第五子时刻，检测第二回波的下降沿达到参考幅值的第六子时刻。将第五子时刻和第六子时刻之间的差值确定为校正指标值，查询校正信息得到校正指标值对应的距离补偿值。根据参考距离和距离补偿值，确定与目标对象之间的目标距离。
在情况三中，由于仅能获取第二回波，因而需要检测第二回波的上升沿和下降沿，从而得到上述校正指标值。在得到校正指标值之后，查询距离补偿值，以及，基于参考距离和距离补偿值确定目标距离的方式参见上文情况一中的说明，此处不再进行赘述。
此外，以上三种情况均为第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量的情况。对于第一激光脉冲的能量小于第二激光脉冲的能量的情况，与以上三种情况原理相同，此处不再进行赘述。
综上所述，本申请实施例中激光雷达包括的两个激光发射器发射的两个激光脉冲的能量不同，因而两个激光脉冲对应的测距范围也不同。由于激光雷达的测距范围是两个激光脉冲对应的测距范围的并集，因而扩大了激光雷达的距离测量范围，提高了激光雷达的适用性。
本申请实施例提供了一种测量距离的装置，该装置应用于激光雷达包括的芯片，激光雷达还包括与芯片连接的第一激光发射器、第二激光发射器和激光探测器。参见图17，该装置包括：
控制模块1701，用于控制第一激光发射器在第一时刻针对目标对象发射第一激光脉冲，控制第二激光发射器在第二时刻针对目标对象发射第二激光脉冲，第一时刻早于第二时刻，第一激光脉冲的能量与第二激光脉冲的能量不同，第一激光脉冲对应第一测距范围，第二激光脉冲对应第二测距范围；
控制模块1701，还用于控制激光探测器接收目标回波；
确定模块1702，用于基于接收到目标回波的时刻和目标时刻确定与目标对象之间的目标距离，目标距离位于第一测距范围与第二测距范围的并集之中，目标回波包括第一回波和第二回波中的至少一个回波，第一回波为目标对象反射第一激光脉冲形成的回波，第二回波为目标对象反射第二激光脉冲形成的回波，目标时刻包括第一时刻和第二时刻中的至少一个时刻。
在示例性实施例中，确定模块1702，用于根据接收到目标回波的时刻和目标时刻，确定与目标对象之间的参考距离；基于与目标对象之间的参考距离，确定与目标对象之间的目标距离。
在示例性实施例中，目标回波包括第一回波和第二回波，目标时刻包括第一时刻和第二时刻，确定模块1702，用于根据接收到第一回波的时刻和第一时刻确定第一距离，根据接收到第二回波的时刻和第二时刻确定第二距离；根据第一距离和第二距离确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第一距离阈值且小于第二距离阈值，第一距离阈值为基于第一测距范围的下限，第二距离阈值为第二测距范围的上限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，确定模块1702，用于检测第一回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第一子时刻，以及第二回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第二子时刻；将第一子时刻和第二子时刻之间的差值确定为校正指标值，查询校正信息得到校正指标值对应的距离补偿值；根据参考距离和距离补偿值，确定与目标对象之间的目标距离。
在示例性实施例中，目标回波为第一回波，目标时刻为第一时刻，确定模块1702，用于根据接收到第一回波的时刻和第一时刻确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第二距离阈值且小于第三距离阈值，第二距离阈值为第二测距范围的上限，第三距离阈值为第一测距范围的上限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，目标回波为第二回波，目标时刻为第二时刻，确定模块1702，用于根据接收到第二回波的时刻和第二时刻确定与目标对象之间的参考距离，参考距离大于第四距离阈值且小于第一距离阈值，第一距离阈值为第一测距范围的下限，第四距离阈值为基于第二测距范围的下限，第一激光脉冲的能量大于第二激光脉冲的能量。
在示例性实施例中，第一时刻与第二时刻之间的时刻差值基于激光雷达的扫描频率和指向角夹角中的至少一种确定，指向角夹角为第一激光发射器的指向角与第二激光发射器的指向角之间的夹角。
在示例性实施例中，时刻差值小于时刻差值上限，时刻差值上限为第一激光脉冲的发光周期与第一激光脉冲的脉宽之差，第一激光脉冲的发光周期基于激光雷达的扫描频率、激光雷达的水平视场角和激光雷达的水平分辨率中的至少一种确定。
在示例性实施例中，时刻差值大于时刻差值下限，时刻差值下限为第一激光脉冲的脉宽、激光探测器的恢复时间和测量第一测距范围的上限所需的时间中的最大值。
综上所述，本申请实施例中激光雷达包括的两个激光发射器发射的两个激光脉冲的能量不同，因而两个激光脉冲对应的测距范围也不同。由于激光雷达的测距范围是两个激光脉冲对应的测距范围的并集，因而扩展了激光雷达的距离测量范围，提高了激光雷达的适用性。
需要说明的是，上述图17提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种测量距离的方法，其特征在于，所述方法应用于激光雷达包括的芯片，所述激光雷达还包括与所述芯片连接的第一激光发射器、第二激光发射器和激光探测器，所述方法包括：
控制所述第一激光发射器在第一时刻针对目标对象发射第一激光脉冲，控制所述第二激光发射器在第二时刻针对所述目标对象发射第二激光脉冲，所述第一时刻早于所述第二时刻，所述第一激光脉冲的能量与所述第二激光脉冲的能量不同，所述第一激光脉冲对应第一测距范围，所述第二激光脉冲对应第二测距范围；
控制所述激光探测器接收目标回波，基于接收到所述目标回波的时刻和目标时刻确定与所述目标对象之间的目标距离，所述目标距离位于所述第一测距范围与所述第二测距范围的并集之中，所述目标回波包括第一回波和第二回波中的至少一个回波，所述第一回波为所述目标对象反射所述第一激光脉冲形成的回波，所述第二回波为所述目标对象反射所述第二激光脉冲形成的回波，所述目标时刻包括所述第一时刻和所述第二时刻中的至少一个时刻；
所述第一时刻与所述第二时刻之间的时刻差值等于α与f·360的比值，所述α为指向角夹角，所述指向角夹角为所述第一激光发射器的指向角与所述第二激光发射器的指向角之间的夹角，所述f为所述激光雷达的扫描频率；
所述时刻差值小于时刻差值上限，所述时刻差值上限为所述第一激光脉冲的发光周期与所述第一激光脉冲的脉宽之差，所述第一激光脉冲的发光周期等于β与f·360·x的比值，所述β为所述激光雷达的水平视场角，所述x为所述激光雷达的水平分辨率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于接收到所述目标回波的时刻和目标时刻确定与所述目标对象之间的目标距离，包括：
根据所述接收到所述目标回波的时刻和所述目标时刻，确定与所述目标对象之间的参考距离；
基于所述与所述目标对象之间的参考距离，确定所述与所述目标对象之间的目标距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标回波包括所述第一回波和所述第二回波，所述目标时刻包括所述第一时刻和所述第二时刻，所述根据所述接收到所述目标回波的时刻和所述目标时刻，确定与所述目标对象之间的参考距离，包括：
根据接收到所述第一回波的时刻和所述第一时刻确定第一距离，根据接收到所述第二回波的时刻和所述第二时刻确定第二距离；
根据所述第一距离和所述第二距离确定所述与所述目标对象之间的参考距离，所述参考距离大于第一距离阈值且小于第二距离阈值，所述第一距离阈值为基于所述第一测距范围的下限，所述第二距离阈值为所述第二测距范围的上限，所述第一激光脉冲的能量大于所述第二激光脉冲的能量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述与所述目标对象之间的参考距离，确定所述与所述目标对象之间的目标距离，包括：
检测所述第一回波的上升沿的幅值达到参考幅值的第一子时刻，以及所述第二回波的上升沿的幅值达到所述参考幅值的第二子时刻；
将所述第一子时刻和所述第二子时刻之间的差值确定为校正指标值，查询校正信息得到所述校正指标值对应的距离补偿值；
根据所述参考距离和所述距离补偿值，确定所述与所述目标对象之间的目标距离。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标回波为所述第一回波，所述目标时刻为所述第一时刻，所述根据所述接收到所述目标回波的时刻和所述目标时刻，确定与所述目标对象之间的参考距离，包括：
根据接收到所述第一回波的时刻和所述第一时刻确定所述与所述目标对象之间的参考距离，所述参考距离大于第二距离阈值且小于第三距离阈值，所述第二距离阈值为所述第二测距范围的上限，所述第三距离阈值为所述第一测距范围的上限，所述第一激光脉冲的能量大于所述第二激光脉冲的能量。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标回波为所述第二回波，所述目标时刻为所述第二时刻，所述根据所述接收到所述目标回波的时刻和所述目标时刻，确定与所述目标对象之间的参考距离，包括：
根据接收到所述第二回波的时刻和所述第二时刻确定所述与所述目标对象之间的参考距离，所述参考距离大于第四距离阈值且小于第一距离阈值，所述第一距离阈值为所述第一测距范围的下限，所述第四距离阈值为基于所述第二测距范围的下限，所述第一激光脉冲的能量大于所述第二激光脉冲的能量。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述时刻差值大于时刻差值下限，所述时刻差值下限为第一激光脉冲的脉宽、所述激光探测器的恢复时间和测量所述第一测距范围的上限所需的时间中的最大值。
8.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括第一激光发射器、第二激光发射器、激光探测器和芯片，所述第一激光发射器、所述第二激光发射器、所述激光探测器分别与所述芯片连接，所述芯片用于执行权利要求1-7任一所述的测量距离的方法。
CN202111593148.7A 2021-12-23 2021-12-23 测量距离的方法及激光雷达 Active CN114325738B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111593148.7A CN114325738B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 测量距离的方法及激光雷达
PCT/CN2021/141346 WO2023115571A1 (zh) 2021-12-23 2021-12-24 测量距离的方法及激光雷达

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111593148.7A CN114325738B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 测量距离的方法及激光雷达

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114325738A CN114325738A (zh) 2022-04-12
CN114325738B true CN114325738B (zh) 2023-01-10

Family

ID=81054409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111593148.7A Active CN114325738B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 测量距离的方法及激光雷达

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114325738B (zh)
WO (1) WO2023115571A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115113219A (zh) * 2022-06-14 2022-09-27 探维科技(北京)有限公司 测量距离的方法及激光雷达
CN115616519B (zh) * 2022-12-05 2023-04-04 北醒（北京）光子科技有限公司 一种雷达数据处理方法、装置、存储介质及电子设备
CN115856907A (zh) * 2023-01-18 2023-03-28 探维科技(北京)有限公司 减小脉冲式激光雷达测距盲区的方法、设备、介质及系统
CN115792864B (zh) * 2023-01-30 2023-05-12 探维科技(北京)有限公司 一种激光雷达的控制方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106054205A (zh) * 2016-08-05 2016-10-26 上海思岚科技有限公司 一种激光测距装置及其激光测距方法
CN107132519A (zh) * 2017-06-30 2017-09-05 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达光路系统
CN108089201A (zh) * 2017-12-08 2018-05-29 上海禾赛光电科技有限公司 障碍物信息获取方法、激光脉冲的发射方法及装置
EP3567397A1 (de) * 2018-05-09 2019-11-13 Pepperl & Fuchs GmbH Verfahren und optoelektronischer sensor zum messen einer entfernung von objekten
CN111123239A (zh) * 2019-12-20 2020-05-08 深圳市速腾聚创科技有限公司 接收装置、收发装置和激光雷达
CN112444797A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 深圳市速腾聚创科技有限公司 双脉冲盲区信号处理方法、装置、雷达及存储介质

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7944548B2 (en) * 2006-03-07 2011-05-17 Leica Geosystems Ag Increasing measurement rate in time of flight measurement apparatuses
CN102590808B (zh) * 2012-01-12 2013-12-18 重庆大学 基于载波调制原理的多测尺微波相位测距方法
JP6347674B2 (ja) * 2014-06-04 2018-06-27 株式会社トプコン レーザスキャナシステム
CN108885250B (zh) * 2015-09-16 2022-08-12 Ibeo汽车系统有限公司 用于光学测量距离的方法和装置
CN106443694A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 北京艾瑞思机器人技术有限公司 一种可增强测量范围的激光测距装置
CN106772414B (zh) * 2016-10-14 2019-08-16 北醒（北京）光子科技有限公司 一种提高tof相位法测距雷达测距精度的方法
US11340339B2 (en) * 2017-12-22 2022-05-24 Waymo Llc Systems and methods for adaptive range coverage using LIDAR
CN108594254B (zh) * 2018-03-08 2021-07-09 北京理工大学 一种提高tof激光成像雷达测距精度的方法
CN109870703A (zh) * 2019-03-11 2019-06-11 西安知微传感技术有限公司 一种激光脉冲能量调节装置、方法及多能级脉冲激光器
CN110456372A (zh) * 2019-08-30 2019-11-15 上海禾赛光电科技有限公司 激光雷达系统的测距方法以及激光雷达系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106054205A (zh) * 2016-08-05 2016-10-26 上海思岚科技有限公司 一种激光测距装置及其激光测距方法
CN107132519A (zh) * 2017-06-30 2017-09-05 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达光路系统
CN108089201A (zh) * 2017-12-08 2018-05-29 上海禾赛光电科技有限公司 障碍物信息获取方法、激光脉冲的发射方法及装置
EP3567397A1 (de) * 2018-05-09 2019-11-13 Pepperl & Fuchs GmbH Verfahren und optoelektronischer sensor zum messen einer entfernung von objekten
CN112444797A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 深圳市速腾聚创科技有限公司 双脉冲盲区信号处理方法、装置、雷达及存储介质
CN111123239A (zh) * 2019-12-20 2020-05-08 深圳市速腾聚创科技有限公司 接收装置、收发装置和激光雷达

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023115571A1 (zh) 2023-06-29
CN114325738A (zh) 2022-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114325738B (zh) 测量距离的方法及激光雷达
CN110749898B (zh) 一种激光雷达测距系统及其测距方法
CN112363149B (zh) 激光雷达的测距误差标定系统和标定方法
US10795023B2 (en) Laser scanning apparatus and method
US12055629B2 (en) Adaptive multiple-pulse LIDAR system
US20220003850A1 (en) Ranging device, ranging method, and mobile platform
CN106959446B (zh) 用于车辆的雷达装置及其测量目标的方法
JP2015219120A (ja) 距離測定装置
CN115113219A (zh) 测量距离的方法及激光雷达
CN114637021B (zh) 一种亚厘米级全波形激光雷达测距方法、装置
CN109870707B (zh) 用于水下航行器的棱锥形激光同步扫描成像装置
CN108226902A (zh) 一种面阵激光雷达测量系统
CN114442106A (zh) 激光雷达系统的校准方法及装置
CN109212544B (zh) 一种目标距离探测方法、装置及系统
CN114428239A (zh) 激光雷达及其飞行时间获取方法、测距方法和存储介质
CN112394362A (zh) 一种多线扫描距离测量方法及系统
CN207937596U (zh) 一种面阵激光雷达测量系统
CN107272011B (zh) 时点鉴别方法、时点鉴别电路系统及激光测距系统
CN113671461B (zh) 检测激光雷达发射光束指向的方法、系统及激光雷达装置
RU2586077C1 (ru) Способ определения дальности до постановщика импульсной помехи (варианты)
CN211528693U (zh) 一种基于激光光幕的定位器
CN114200431A (zh) 激光雷达点云质量评估方法、系统及装置
RU2454678C1 (ru) Когерентно-импульсная радиолокационная станция
CN111708003A (zh) 消除杂光的装置、方法及探测设备
RU2657005C1 (ru) Способ сопровождения цели обзорной радиолокационной станцией (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant