CN114814863A - 一种基于sipm的回波检测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种基于sipm的回波检测方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN114814863A CN202210429851.2A CN202210429851A CN114814863A CN 114814863 A CN114814863 A CN 114814863A CN 202210429851 A CN202210429851 A CN 202210429851A CN 114814863 A CN114814863 A CN 114814863A
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Abstract

本申请提供一种基于SIPM的回波检测方法、装置、设备及存储介质，其中，回波检测方法包括：获得激光雷达对同一位置进行K次测距得到的M个回波信号；统计M个回波信号在多个第二时长内的分布情况；根据分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数；根据回波检测阈值系数，从M个回波信号中确定有效回波信号。在本申请中，通过多次测距确定回波检测阈值系数，得到更为准确的回波有效性判断，从而提升激光雷达的性能。

Description

一种基于SIPM的回波检测方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及但不限于激光雷达技术领域，尤其涉及一种基于硅光电倍增管(silicon photomultiplier，SIPM)的回波检测方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
激光雷达是一种目标探测技术。使用激光作为信号光源，通过向目标对象发射激光，从而采集目标对象的反射信号，以此获得目标对象的方位、速度等信息。激光雷达具有测量精度高、抗干扰能力强等优点，广泛应用于遥感、测量、智能驾驶、机器人等领域。
在激光雷达有效回波检测技术中，常见的方法为设定固定的阈值，然后时间数字转换器(time to digital converter，TDC)检测识别有效回波。但是如果阈值设置较低，就会导致噪点被误检测为虚假目标，如果阈值设置过高，又会导致弱强度回波的目标无法被检测而丢失，导致有效回波的判断不准确。
发明内容
本申请提供一种基于SIPM的回波检测方法、装置、设备及存储介质，以提高激光雷达回波检测的准确度。
根据本申请的第一方面，提供一种基于SIPM的回波检测方法，包括：获得激光雷达对同一位置进行K次测距得到的M个回波信号，其中，每次测距的回波检测时长为第一时长，每次测距得到至多P个回波信号，M≤K×P，K为大于或者等于2的整数，M、P为正整数；统计M个回波信号在多个第二时长内的分布情况，多个第二时长组成第一时长；根据分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数；根据回波检测阈值系数，从M个回波信号中确定有效回波信号。
在一种可能的实施方式中，统计M个回波信号在多个第二时长内的分布情况，包括：根据测距时刻，将M个回波信号分配至第二时长内；统计多个第二时长的索引以及多个第二时长分配到的回波信号的数量。
在一种可能的实施方式中，根据分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数，包括：根据分布情况，计算当前环境光的亮度值；根据预设的虚警概率和检测概率，计算回波信号信噪比期望值；根据环境光的亮度值和回波信号信噪比期望值，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数。
在一种可能的实施方式中，根据分布情况，计算当前环境光的亮度值，包括：将除回波信号的数量最多的第二时长之外的第二时长确定为第三时长；根据多个第三时长的索引以及各个第三时长内回波信号的数量，计算环境光的亮度值。
在一种可能的实施方式中，计算当前环境光的亮度值，具体由如下公式(1)获得：
Figure BDA0003609655540000021
式中，i为多个第二时长的索引，Idmax为回波信号的数量最多的第二时长的索引，M为多个第二时长的数量，Nsbr为环境光的亮度值，Pi为第i个第二时长内的回波信号的数量。
在一种可能的实施方式中，根据所述分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数，包括：当预设的TDC检测阈值大于回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定回波检测阈值系数为第一值；当TDC检测阈值小于回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定回波检测阈值系数为第二值。
其中，第一值为第一系数与环境光的亮度值的乘积，第一系数为根据多个第二时长的数量和单个第二时长的分辨率确定的常系数；和/或，第二值为第二系数与环境光的亮度值的乘积，第二系数为根据回波信号信噪比期望值计算的浮动系数。
在一种可能的实施方式中，根据回波检测阈值系数，从M个回波信号中确定有效回波信号，包括：针对第i个第二时长，当第i个第二时长内的回波信号的数量大于回波检测阈值系数时，确定第i个第二时长内的多个回波信号为有效回波信号，i为正整数；当第i个第二时长内的回波信号的数量小于等于回波检测阈值系数时，确定第i个第二时长内的回波信号为无效回波信号。
根据本申请的第二方面，提供一种基于SIPM的回波检测装置，该装置可以为激光雷达中的芯片或者片上系统，还可以为激光雷达中用于实现第一方面及其任一种可能的实施方式所述方法的功能模块。该回波检测装置可以实现第一方面及其任一种可能的实施方式所述激光雷达所执行的功能，所述功能可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个上述功能相应的模块。该回波检测装置包括：获得模块，用于获得激光雷达对同一位置进行K次测距得到的M个回波信号，其中，每次测距的回波检测时长为第一时长，每次测距得到至多P个回波信号，M≤K×P，K为大于或者等于2的整数，M、P为正整数；回波检测模块，用于统计M个回波信号在多个第二时长内的分布情况，多个第二时长组成第一时长；用于根据分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数；用于根据所述回波检测阈值系数，从所述M个回波信号中确定有效回波信号。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块，用于根据测距时刻，将M个回波信号分配至第二时长内；统计多个第二时长的索引以及多个第二时长分配到的回波信号的数量。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块，用于根据分布情况，计算当前环境光的亮度值；根据预设的虚警概率和检测概率，计算回波信号信噪比期望值；根据环境光的亮度值和回波信号信噪比期望值，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块，用于将除回波信号的数量最多的第二时长之外的第二时长确定为第三时长；根据多个第三时长的索引以及各个第三时长内回波信号的数量，计算环境光的亮度值。
在一种可能的实施方式中，计算环境光的亮度值，具体由公式(1)获得。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块，用于当预设的时间数字转换器TDC检测阈值大于回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定回波检测阈值系数为第一值；当TDC检测阈值小于回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定回波检测阈值系数为第二值。
其中，第一值为第一系数与环境光的亮度值的乘积，第一系数为根据多个第二时长的数量和单个第二时长的分辨率确定的常系数；和/或，第二值为第二系数与环境光的亮度值的乘积，第二系数为根据回波信号信噪比期望值计算的浮动系数。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块，用于针对第i个第二时长，当第i个第二时长内的回波信号的数量大于回波检测阈值系数时，确定第i个第二时长内的回波信号为有效回波信号，i为正整数；当第i个第二时长内的回波信号的数量小于等于回波检测阈值系数时，确定第i个第二时长内的回波信号为无效回波信号。
根据本申请的第三方面，提供一种激光雷达，包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，与存储器相连，用于通过执行计算机可执行指令，以实现如第一方面及其任一种可能的实施方式所述的方法。
根据本申请的第四方面，提供一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被处理器执行后，以实现如第一方面及其任一种可能的实施方式所述的方法。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
在本申请中，经过多次测距确定回波检测阈值系数，解决了多次SIPM测距结果输出的情况下，噪点被误检测为有效回波，或者回波被检测丢失的可能性，得到更为准确的回波有效性判断结果，从而提升激光雷达的性能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为相关技术中的一种激光雷达的结构示意图；
图2为本申请实施例中的回波检测方法的第一种实施流程示意图；
图3为本申请实施例中的TDC检测回波信号的一种示意图；
图4为本申请实施例中的回波检测方法的另一种实施流程示意图；
图5为本申请实施例中的回波检测装置的结构示意图；
图6为本申请实施例中的一种激光雷达的结构示意图。
具体实施方式
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。在其它情况中省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
激光雷达(light detection and ranging，LiDAR)是一种目标探测技术。激光雷达通过激光器发出激光光束，激光光束遇到目标物体后发生漫反射，通过探测器接收反射回的光束，并根据发射的光束和反射回的光束确定目标物体的距离、方位、高度、速度、姿态、形状等特征量。
激光雷达的应用领域非常广泛。除了运用在军事领域之外，目前还被广泛应用于生活领域，包括但不限于：智能驾驶车辆、智能驾驶飞机、三维(3D)打印、虚拟现实、增强现实、服务机器人等领域。以智能驾驶技术为例，在智能驾驶车辆中设置激光雷达，激光雷达可通过快速且重复地发射激光束来扫描周围环境，以获取反映周围环境中的一个或多个目标对象的形貌、位置、运动的点云数据等。
需要说明的是，上述智能驾驶技术可以指无人驾驶、自动驾驶、辅助驾驶等技术。
图1为相关技术中的一种激光雷达的结构示意图。如图1所示，激光雷达10可以包括：光发射装置101、光接收装置102和处理器103。其中，光发射装置101、光接收装置102均与处理器103连接。
其中，上述各器件之间的连接关系可以是电性连接，还可以是光纤连接。更具体的，在光发射装置101和光接收装置102中，还可能分别包括多个光学器件，这些光学器件之间的连接关系还可能是空间光传输连接。
处理器103用于实现对光发射装置101和光接收装置102的控制，以使光发射装置101和光接收装置102能够正常工作。示例性的，处理器103可以为光发射装置101和光接收装置102分别提供驱动电压，处理器103还可以为光发射装置101和光接收装置102提供控制信号。
示例性的，处理器103可以是通用处理器，如中央处理器(central processingunit，CPU)、网络处理器(network processor，NP)等；处理器103还可以是数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、专用集成电路(application specific integratedcircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
光发射装置101中还包括光源(图1未示出)。可以理解的，上述光源可以指激光器，激光器的数量可以是一个或者多个。可选的，激光器可以具体包括脉冲激光二极管(pulsedlaser diode，PLD)、半导体激光器、光纤激光器等。上述光源用于发射激光束。具体的，处理器103可以向光源发送发射控制信号，从而触发光源发射激光束。
可以理解的，上述激光束也可以称为激光脉冲、激光、发射光束等。
激光雷达10还可以包括：一个或多个光束整形光学元件和光束扫描装置(图1未示出)。在一方面，光束整形光学元件和光束扫描装置将激光束朝向周围环境中的特定位置(如目标物体)聚焦和投射。在另一方面，光束扫描装置和一个或更多光束整形光学元件将返回波光束引导并聚焦到探测器上。在光束整形光学元件与目标物体之间的光路中采用光束扫描装置。光束扫描装置实际上扩展视场并增大激光雷达的视场内的采样密度。
下面结合图1所示的激光雷达的结构，简单描述激光雷达对被测物体104的探测过程。
参见图1所示，激光束沿发射方向进行传播，当激光束遇到被测物体104后，在被测物体104的表面发生反射，反射回的光束被激光雷达的光接收装置102接收。这里，可以将激光束被被测物体104反射回的光束称为回波光束(图1中激光束和回波光束采用实线标识)。
光接收装置102接收到回波光束后，对回波光束进行光电转换，即将回波光束转换为电信号，光接收装置102将回波光束对应的电信号输出至处理器103，处理器103可以根据回波光束的电信号，获取被测物体104的形貌、位置、运动的点云数据等。
在激光雷达回波检测技术中，一般采用光接收装置中的TDC直接进行阈值提取，即TDC通过判断模拟波形是否超过设定的阈值门限，来确定有效回波，并获取有效回波的回波时刻。但是由于SIPM的特殊性，通常无法直接获取模拟波形；而且内置的专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)通常也只能实现较低分辨率的TDC处理。那么，如果阈值设置较低，就会导致噪点误检测出来虚假目标，如果阈值设置过高，又会导致弱强度回波的目标无法被检测而丢失，导致有效回波的判断不准确。
为了解决上述问题，本申请实施例提供一种基于SIPM的回波检测方法，该方法可以应用于上述激光雷达中。
那么，图2为本申请实施例中的回波检测方法的第一种实施流程示意图，参见图2所示，该回波检测可以包括：
S201，获得激光雷达对同一位置进行K次测距得到的M个回波信号；
其中，每次测距的回波检测时长为第一时长，如TDC的回波信号检测时长[0,Tend]，每次测距得到至多P个回波信号，M≤K×P，K为大于或者等于2的整数，M、P为正整数。
可以理解的，激光雷达每次测距时，激光雷达发出一束激光束，当激光束遇到被测物体后，在被测物体表面发生反射，反射回的光束被激光雷达的光接收装置接收。光接收装置中的SIPM作为高灵敏度的光电探测器，只需要一个光子即可触发信号波形，当入射的光子数较多时，SIPM内部的每个通道内的不同像素的回波信号波形进行叠加，形成更高幅度的回波信号波形。然后，再由TDC对SIPM的回波信号波形进行检测，得到TDC输出的回波信号。这里的回波信号可以理解为波形超过TDC阈值的回波信号。针对于一次测量，TDC至多输出P个回波信号。那么，激光雷达在经过对同一位置进行K次测距后，获得M个回波信号，M≤K×P。
示例性的，图3为本申请实施例中的TDC检测回波信号的示意图，参见图3所示，光接收装置30中的SIPM 301的每个单一通道，存在N×N个像素，每个像素均为一个独立的单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)单元302，由于通道中的每个SPAD单元302均可以对光子进行触发雪崩响应，所以最终输入TDC 303的回波信号波形是1～N2个回波信号波形在不同时刻叠加的状态，TDC 303对经过每个通道之后的回波信号波形进行检测和到达时刻的提取，根据TDC性能的不同，TDC 303至多能够存储前P个回波信号。然后，TDC 303向处理器31输出TDC存储的回波信号。其中，经过TDC 303的检测，上述TDC存储的回波信号带有到达时刻信息和脉宽信息。
S202，统计M个回波信号在多个第二时长内的分布情况。
其中，多个第二时长组成第一时长。也可以理解为，第一时长划分为多个第二时长。
可以理解的，激光雷达根据测距时刻，将经过SIPM内部通道的多个回波信号分配至划分的第二时长内；然后，激光雷达统计多个第二时长的索引以及多个第二时长分配到的多个回波信号的数量，其中，测距时刻指TDC检测出来的上升沿时刻。
示例性的，激光雷达每次测距的回波检测时长的时间范围为[0,Tend]，即第一时长，其中，0为第一时长的起始时刻，Tend为第一时长的结束时刻。将第一时长均分为H个第二时长，H为大于或者等于2的正整数，其中，第i个第二时长的时间范围为
Figure BDA0003609655540000071
激光雷达每次测距会输出至多P个回波信号，进行K次测量，最终获得M个回波信号，即回波信号至多为K×P个。这些回波信号按照各自的测距时刻分配至H个第二时长中，统计每个第二时长内的回波信号的个数，如果回波信号落在第i个第二时长内，则对该第二时长内的计数进行增1操作，同时，统计多个第二时长的索引。
需要说明的是，第二时长内的回波信号的计数值之和，通过多次测量累积，可以形成更稳定的判断。
S203，根据分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数。
可以理解的，在S203中，激光雷达根据分布情况，计算当前环境光的亮度值，再由环境光的亮度值、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数。
在一些可能的实施方式中，上述S203可以包括：激光雷达根据分布情况，计算当前环境光的亮度值；再根据预设的虚警概率和检测概率，计算回波信号信噪比期望值；根据环境光的亮度值和回波信号信噪比期望值，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数。
示例性的，假设第一时长由H个第二时长组成。激光雷达统计出H个第二时长内回波信号的数量以及H个第二时长的索引后，确定出回波信号数量最多的第二时长(该第二时长的索引可以记为Idmax)。可选的，上述H个第二时长中除索引为Idmax的第二时长之外的其他第二时长，可以记为第三时长，第三时长共H-1个。
进一步地，激光雷达可以根据如下公式(1)计算环境光的亮度值，并根据如下公式(2)计算回波信号信噪比期望值。
Figure BDA0003609655540000081
式中，i为第二时长的索引，Idmax为回波信号的数量最多的第二时长的索引，Nsbr为环境光的亮度值，Pi为第i个第二时长内的回波信号的数量。
Figure BDA0003609655540000082
式中，Pfa为预设的虚警概率，Pd为检测概率，SNR为回波信号信噪比期望值。
进一步地，激光雷达还可以根据如下公式(3)确定当前环境光对应的回波检测阈值系数。其中，当预设的TDC检测阈值大于回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定回波检测阈值系数为第一值；当TDC检测阈值小于回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定回波检测阈值系数为第二值。
Figure BDA0003609655540000083
式中，Thist为当前环境光对应的回波检测阈值系数，A为固定系数，Ttdc为预设的TDC检测阈值，Ntdc为原始模拟波形的环境光均方根，可以通过硬件测出或者作为外部输入量，通常情况下根据第二时长的数量和单个第二时长的分辨率决定，f(SNR)为根据SNR计算出来的浮动系数，一般情况下需要根据Ttdc的数值进行修正。
S204，根据回波检测阈值系数，从M个回波信号中确定有效回波信号。
可以理解的，针对于H个第二时长中的第i(i＝1，2，3，4，…，H)个第二时长，通过S202统计第i个第二时长内的回波信号的数量为Pi。当Pi大于回波检测阈值系数时，确定第i个第二时长内的Pi个回波信号为有效回波信号；反之，当Pi小于等于回波检测阈值系数时，确定第i个第二时长内的Pi个回波信号为无效回波信号，其中，无效回波信号可以包括干扰以及噪声。
示例性的，上述S204中确定回波信号为有效回波信号可以采用如下公式(4)作为判断准则：
Figure BDA0003609655540000084
式中，Vi为判断结果，其中，1表示第i个第二时长内的Pi个回波信号确定为有效回波信号，0表示第i个第二时长内的Pi个回波信号确定为无效回波信号。
下面以具体实例对上述回波检测方法进行说明。
图4为本申请实施例的一种回波检测方法的示意图，参见图4所示，上述方法可以包括：
S401，激光雷达进行多次测距。
可以理解的，激光雷达中的光接收装置接收被测物体反射回来的光束，基于光接收装置中的SIPM开始进行测距。
S402，激光雷达获得多次测距结果，即获得多个回波信号。
可以理解的，SIPM中的TDC每次测距会输出至多P个回波信号，进行K次测量，最终获得M个回波信号。
S403，激光雷达统计测距结果。
可以理解的，激光雷达中的TDC每次测距的回波检测时长为第一时长，将第一时长均分为H个第二时长，按照各自的测距时刻，将S402获得的M个回波信号分配至H个第二时长中，统计每个第二时长内回波信号的数量。
S404，激光雷达计算回波检测阈值系数。
可以理解的，激光雷达根据预设的TDC检测阈值4041、环境光的亮度值4042、检测概率4043以及虚警概率4044计算回波检测阈值系数。其中，根据预设的虚警概率4044和检测概率4043计算得到回波信号信噪比期望值；根据预设的TDC检测阈值4041、环境光的亮度值4042和回波信号信噪比期望值得到回波检测阈值系数。
S405，激光雷达回波信号为有效回波信号还是无效回波信号。
可以理解的，激光雷达根据回波检测阈值系数与第二时长内的回波信号的数量，判断第二时长内的回波信号是否为有效回波信号。
S406，激光雷达输出测距结果。
其中，该测距结果包括有效回波信号与无效回波信号。
至此，便实现了回波检测过程。
由此可见，经过多次测距确定的回波检测阈值系数，解决了多次SIPM测距结果输出的情况下，噪点被误检测为有效回波，或者回波被检测丢失的可能性，得到更为准确的回波有效性判断，从而提升激光雷达的性能。
基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种基于SIPM的回波检测装置，该装置可以为激光雷达中的芯片或者片上系统，还可以为激光雷达中用于上述一个或者多个实施例所述方法的功能模块。该回波信号的处理装置可以实现上述一个或者多个实施例所述激光雷达所执行的功能，这些功能可以通过硬件执行相应的软件实现。这些硬件或软件包括一个或多个上述功能相应的模块。图5为本申请实施例中的基于SIPM的回波检测装置的结构示意图，参见图5所示，该回波检测装置500可以包括：获得模块501，用于获得激光雷达对同一位置进行K次测距得到的M个回波信号，其中，每次测距的回波检测时长为第一时长，每次测距得到至多P个回波信号，M≤K×P，K为大于或者等于2的整数，M、P为正整数；回波检测模块502，用于统计M个回波信号在多个第二时长内的分布情况，多个第二时长组成第一时长；用于根据分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数；用于根据所述回波检测阈值系数，从所述M个回波信号中确定有效回波信号。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块502，用于根据测距时刻，将M个回波信号分配至第二时长内；统计多个第二时长的索引以及多个第二时长分配到的回波信号的数量。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块502，用于根据分布情况，计算当前环境光的亮度值；根据预设的虚警概率和检测概率，计算回波信号信噪比期望值；根据环境光的亮度值和回波信号信噪比期望值，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块502，用于将除回波信号的数量最多的第二时长之外的第二时长确定为第三时长；根据多个第三时长的索引以及各个第三时长内回波信号的数量，计算环境光的亮度值。
在一种可能的实施方式中，计算环境光的亮度值，具体由公式(1)获得。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块，用于当预设的时间数字转换器TDC检测阈值大于回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定回波检测阈值系数为第一值；当TDC检测阈值小于回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定回波检测阈值系数为第二值。
其中，第一值为第一系数与环境光的亮度值的乘积，第一系数为根据多个第二时长的数量和单个第二时长的分辨率确定的常系数；和/或，第二值为第二系数与环境光的亮度值的乘积，第二系数为根据回波信号信噪比期望值计算的浮动系数。
在一种可能的实施方式中，回波检测模块502，用于针对第i个第二时长，当第i个第二时长内的回波信号的数量大于回波检测阈值系数时，确定第i个第二时长内的回波信号为有效回波信号，i为正整数；当第i个第二时长内的回波信号的数量小于等于回波检测阈值系数时，确定第i个第二时长内的回波信号为无效回波信号。
需要说明的是，上述获得模块501和回波检测模块502的具体实现过程可参考图2至图4实施例的详细描述，为了说明书的简洁，这里不再赘述。
本申请实施例中提到的获得模块501和回波检测模块502可以为一个或者多个处理器。
基于相同的发明构思，本申请实施例提供一种激光雷达，该激光雷达可以为上述一个或者多个实施例中所述的激光雷达。图6为本申请实施例中的一种激光雷达的结构示意图，参见图6所示，激光雷达600，可以采用通用的计算机硬件，包括处理器601和存储器602。
可选的，处理器601和存储器602可以通过总线603通信。
在一些可能的实施方式中，至少一个处理器601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(integrated circuit，IC)，包括专用集成电路(application specific integratedcircuit，ASIC)、微芯片、微控制器、微处理器、中央处理单元(central processing unit，CPU)的全部或部分、图形处理单元(graphics processing unit，GPU)、数字信号处理器(digital signal process，DSP)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，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(random access memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，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。在一些实施例中，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。根据本申请的一个实施例，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行上述标定方法的步骤。存储器602可以包括以易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储媒体，如只读存储器和/或随机存取存储器。存储器602可以存储操作系统、应用程序、其他程序模块、可执行代码、程序数据、用户数据等。
此外，上述存储器602中存储有用于实现图5中的获得模块501和回波检测模块502的功能的计算机执行指令。图5中的获得模块501和回波检测模块502的功能/实现过程均可以通过图6中的处理器601调用存储器602中存储的计算机执行指令来实现，具体实现过程和功能参考上述相关实施例。
基于相同的发明构思，本申请提供一种激光雷达，包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，与存储器相连，用于通过执行计算机可执行指令，并能够实现如上述一个或者多个实施例所述的回波信号的处理方法。
基于相同的发明构思，本申请提供一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现如上述一个或者多个实施例所述的回波信号的处理方法。
本领域技术人员可以理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于硅光电倍增管SIPM的回波检测方法，其特征在于，包括：
获得激光雷达对同一位置进行K次测距得到的M个回波信号，其中，每次测距的回波检测时长为第一时长，每次测距得到至多P个回波信号，M≤K×P，K为大于或者等于2的整数，M、P为正整数；
统计所述M个回波信号在多个第二时长内的分布情况，所述多个第二时长组成所述第一时长；
根据所述分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数；
根据所述回波检测阈值系数，从所述M个回波信号中确定有效回波信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计所述M个回波信号在多个第二时长内的分布情况，包括：
根据测距时刻，将所述M个回波信号分配至所述第二时长内；
统计所述多个第二时长的索引以及所述多个第二时长分配到的所述回波信号的数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数，包括：
根据所述分布情况，计算当前环境光的亮度值；
根据预设的虚警概率和检测概率，计算回波信号信噪比期望值；
根据所述环境光的亮度值和所述回波信号信噪比期望值，确定所述当前环境光对应的回波检测阈值系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述分布情况，计算当前环境光的亮度值，包括：
将除所述回波信号的数量最多的第二时长之外的第二时长确定为第三时长；
根据多个所述第三时长的索引以及各个所述第三时长内所述回波信号的数量，计算所述环境光的亮度值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算当前环境光的亮度值，具体由如下公式获得：
Figure FDA0003609655530000021
式中，i为所述多个第二时长的索引，Idmax为所述回波信号的数量最多的第二时长的索引，H为所述多个第二时长的数量，H为正整数，Nsbr为所述环境光的亮度值，Pi为第i个第二时长内的所述多个回波信号的数量。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数，包括：
当预设的时间数字转换器TDC检测阈值大于所述回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定所述回波检测阈值系数为第一值；
当所述TDC检测阈值小于所述回波信号信噪比期望值与原始模拟波形的环境光均方根的乘积时，确定所述回波检测阈值系数为第二值；
其中，所述第一值为第一系数与所述环境光的亮度值的乘积，所述第一系数为根据所述多个第二时长的数量和单个第二时长的分辨率确定的常系数；和/或，
所述第二值为第二系数与所述环境光的亮度值的乘积，所述第二系数为根据所述回波信号信噪比期望值计算的浮动系数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波检测阈值系数，从所述M个回波信号中确定有效回波信号，包括：
针对第i个第二时长，当所述第i个第二时长内的所述回波信号的数量大于所述回波检测阈值系数时，确定所述第i个第二时长内的所述回波信号为所述有效回波信号，i为正整数；
当所述第i个第二时长内的所述回波信号的数量小于等于所述回波检测阈值系数时，确定所述第i个第二时长内的所述回波信号为无效回波信号。
8.一种基于硅光电倍增管SIPM的回波检测装置，其特征在于，所述装置包括：获得模块、回波检测模块，其中，
所述获得模块，用于获得激光雷达对同一位置进行K次测距得到的M个回波信号，其中，每次测距的回波检测时长为第一时长，每次测距得到至多P个回波信号，M≤K×P，K为大于或者等于2的整数，M、P为正整数；
所述回波检测模块，用于统计所述M个回波信号在多个第二时长内的分布情况，所述多个第二时长组成所述第一时长；
所述回波检测模块，用于根据所述分布情况、预设的虚警概率以及预设的检测概率，确定当前环境光对应的回波检测阈值系数；
所述回波检测模块，用于根据所述回波检测阈值系数，从所述M个回波信号中确定有效回波信号。
9.一种激光雷达，其特征在于，包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，与所述存储器相连，用于通过执行所述计算机可执行指令，以实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令被处理器执行后能够实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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