CN114814880A - 一种激光雷达探测参数调整控制方法及装置 - Google Patents

一种激光雷达探测参数调整控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种激光雷达探测参数调整控制方法及装置，其中，方法包括：设置初始探测参数与学习帧曝光时间，以初始探测参数向目标发射学习帧探测光并接收对应的反射光，学习帧探测光用于探测当前的环境状况；在学习帧曝光时间结束时，根据接收到的反射光获取学习帧直方图数据；对学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数。通过前导的学习帧探测光对当前的环境状况进行探测，进而动态调整探测参数，使得激光雷达能根据环境情况自适应调整工作参数，提高其与探测环境之间的匹配度，达到更好的性能与功耗之间的平衡。

Description

一种激光雷达探测参数调整控制方法及装置
技术领域
本发明涉及距离探测技术领域，尤其涉及一种激光雷达探测参数调整控制方法及装置。
背景技术
激光雷达通过测量光束在空间中的飞行时间来计算物体的距离，由于其具有精度高、测量范围大等优点被广泛应用于消费电子、自动驾驶、遥感探测、AR/VR等领域。
在目前基于直接测量飞行时间(Direct TOF，dTOF)方法的激光雷达测量系统中，通常包括发射器和接收器，在通常的激光雷达测距中，一旦设定了最远探测距离，则激光发光的时长和强度，以及探测器的接收设置参数就确定了，同时为了适应各种工作场景，最大限度的提高距离探测的精准度和信噪比，一般激光的发射功率会以最大功率来进行设定，探测器的灵敏度和带宽也会设定在最佳或最大状态。
这样带来的副作用是，在很多工作场景下的发射器和接收器的功耗过大，或者有部分功耗是浪费的，难以适应不同场景下的参数配置需求，使得无法在探测器性能与功耗之间达到平衡。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种激光雷达探测参数调整控制方法及装置，以实现根据环境状况自适应调整探测参数，提高激光雷达的工作参数与环境之间的匹配度，达到更好的性能与功耗之间的平衡。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
本发明第一方面提供一种激光雷达探测参数调整控制方法，包括如下步骤：
设置初始探测参数与学习帧曝光时间，以所述初始探测参数向目标发射学习帧探测光并接收对应的反射光，所述学习帧探测光用于探测当前的环境状况；
在学习帧曝光时间结束时，根据接收到的所述反射光获取学习帧直方图数据；
对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数。
在一个实施例中，所述对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数，包括：
对所述学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，所述环境参数包括环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比；
根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数。
在一个实施例中，所述对所述学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，包括：
在不发射所述学习帧探测光的情况下，获得环境光值；
在发射所述学习帧探测光的情况下，对发射所述学习帧探测光采集到的学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，所述环境参数包括目标距离、目标反射率和信噪比。
在一个实施例中，所述根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数，具体包括：
根据所述环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比中的至少一项，动态调整所述初始探测参数中的发射参数和/或接收参数，得到相应的最优探测参数；
其中，所述发射参数包括激光发射功率和正常帧曝光时间，所述接收参数包括接收器的工作电压、工作频率和数据带宽。
在一个实施例中，所述根据所述环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比中的至少一项，动态调整所述初始探测参数中的发射参数和/或接收参数，得到相应的最优探测参数，具体包括：
根据应用场景，提前构建发射参数模型和接收参数模型，并设定关注指标；
根据接收到的环境参数，从发射参数模型中选出一组相对最符合关注指标的第一组参数，从接收参数模型中选出一组相对最符合关注指标的第二组参数，将所述第一组参数和第二组参数作为最优探测参数。
在一个实施例中，所述构建发射参数模型和接收参数模型，具体包括：通过构建函数关系式，激光雷达自学习，完成发射参数模型和接收参数模型的构建。
在一个实施例中，所述学习帧曝光时间小于或者远小于所述正常帧曝光时间。
在一个实施例中，所述对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数之后，所述方法还包括：
每隔预设时间发射一次学习帧探测光，对当前的最优探测参数重新进行自适应调整，以匹配最新的环境状况。
本发明第二方面提供一种激光雷达探测参数调整控制装置，包括：
发射模块，用于向目标发射学习帧探测光，所述学习帧探测光用于探测当前的环境状况；
接收模块，用于接收经目标反射回的反射光并获取学习帧直方图数据；
激光控制模块，用于控制所述发射模块以初始探测参数发射所述学习帧探测光；
主控与自适应模块，用于对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，输出与当前的环境状况相匹配的最优探测参数。
在一个实施例中，所述主控与自适应模块包括：
距离计算单元，用于对所述学习帧直方图数据进行距离计算与分析，获得当前的环境参数；
自适应调整单元，用于根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数；
主控制器，用于输出所述最优探测参数至所述激光控制模块和/或接收模块，以控制所述发射模块和/或接收模块的工作状态。
本发明的有益效果为：提供一种激光雷达探测参数调整控制方法及装置，通过前导的学习帧探测光对当前的环境状况进行探测，进而动态调整探测参数，使得激光雷达能根据环境情况自适应调整工作参数，提高其与探测环境之间的匹配度，达到更好的性能与功耗之间的平衡。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例中激光雷达探测参数调整控制方法的流程图；
图2为本发明实施例中一种增设学习帧前后数据帧结构的对比示意图；
图3为本发明实施例中激光雷达探测参数调整控制装置的结构图；
图4为本发明实施例中一种距离探测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例提供的激光雷达探测参数调整控制方法应用于基于飞行时间(timeof flight，TOF)方法的激光雷达测量系统，该激光雷达测量至少包括控制器、发射器和接收器，控制器分别与发射器和接收器连接，其中，发射器用于向目标物体发射探测光束，至少部分的探测光束会经过目标物体反射形成反射光；接收器包括由多个像素组成的像素阵列，用于接收经所述目标物体反射回的反射光；控制器用于同步控制光的发射和接收，对接收器接收的光子以时间箱(时间bin)区分进行直方图统计，后续再通过直方图计算光子的飞行时间，进而测出目标物体的距离。
具体地，发射器包括驱动器和光源等，光源可以是发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、皮秒激光器等等，光源在驱动器的驱动控制下向外发射探测光束，该探测光束可以是可见光、红外光、紫外光等等，探测光束的至少部分向目标物体发射，至少部分的探测光束经过目标物体反射产生的反射光被接收器接收。
接收器包括像素阵列和接收光学元件等，接收光学元件可以是透镜、微透镜阵列、反射镜等等形式中的一种或多种组合，通过接收光学元件接收反射光并引导至像素阵列上，像素阵列包括多个采集光子的像素，在一个实施例中，像素阵列由多个单光子雪崩光电二极管(SPAD)组成，SPAD可以对入射的单个光子进行响应并输出指示所接收光子在每个SPAD处相应到达时间的光子信号，当然在其它实施例中，还可采用例如雪崩光电二极管、光电倍增管、硅光电倍增管等等光电转换器件。
目前在激光雷达测量系统中，通常以最远探测距离来设置发射参数和接收参数，且在距离探测过程中不会改变参数，这使得在很多工作场景下会造成功耗浪费，因此以下通过应用于该激光雷达测量系统的探测参数调整控制方法来描述如何解决这一问题，以实现探测参数的灵活调整，更好地匹配实现根据环境状况自适应调整探测参数，提高激光雷达的工作参数与环境之间的匹配度，达到更好的性能与功耗之间的平衡。
如图1所示，图1为本发明一个实施例中激光雷达探测参数调整控制方法的流程图，该方法具体包括如下步骤：
S101、设置初始探测参数与学习帧曝光时间，以所述初始探测参数向目标发射学习帧探测光并接收对应的反射光，所述学习帧探测光用于探测当前的环境状况。
在进行距离探测时，通过前导的学习帧探测光来探测当前的环境状况，先设置学习帧曝光时间来调整接收光子的时间窗口长短，并且设定一组激光雷达的初始探测参数，其中初始探测参数包括发射参数和接收参数，通过驱动器以当前设置的发射参数驱动光源向目标发射学习帧探测光，该学习帧探测光可以是可见光、红外光、紫外光等等，学习帧探测光经过目标反射后的反射光，则被接收器以当前设置的接收参数进行接收，得到包含有环境信息的反射光。
S102、在学习帧曝光时间结束时，根据接收到的所述反射光获取学习帧直方图数据。
接收器通过像素阵列接收返回的反射光后，将通过TDC(Time-to-DigitalConverter，时间数字转换器)将时间信息转换成量化的多比特数字信号即TDC光子触发数据，TDC是实现时间到数字信号转换的器件，一种可以精确测量开始脉冲信号和停止脉冲信号之间时间间隔的电路结构，转换得到的TDC光子触发数据能够记录每次接收到的光信号的飞行时间，也就是发射脉冲和接收脉冲之间的时间间隔，通过TDC对光子信号进行转换计算以确认光子落入的时间箱(时间bin)，进而对时间箱的值进行加1统计，不同的时间箱对应为存储空间中的不同地址。
因此，随着学习帧曝光的持续进行，TDC光子触发数据将在各个时间箱对应的存储地址中进行累计，在学习帧曝光时间结束时，即可统计得到与反射光相对应的各个存储地址的计数值作为学习帧直方图数据，作为分析环境状况和调整参数的准确依据。
S103、对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数。
基于初始探测参数下统计得到的学习帧直方图数据进行环境状况分析，例如环境的明暗程度、目标距离远近、反射率情况等等，即可实现在正式距离探测前的场景感知过程，根据分析结果动态地调整初始探测参数，令激光雷达以匹配当前环境状况的最优探测参数进行探测光的发射与接收，本实施例通过前导的学习帧探测光对场景环境进行自适应学习后动态地将发射参数和接收参数调整到最优状态，使得激光雷达的整体性能与环境之间更加匹配，避免固定参数配置造成的功耗浪费，提高了激光雷达的环境适应性和灵活性。
在一个实施例中，步骤S103包括：
对所述学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，所述环境参数包括环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比；
根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数。
本实施例中，在进行环境分析与参数调整时，可根据学习帧直方图数据绘制得到对应的学习帧直方图，进一步分析该学习帧直方图的背景噪声、最高峰的位置等，计算获得当前的环境光值、目标距离和信噪比，并且还可根据接收到的反射光以光电流积分的方式计算得到目标反射率，从而获得当前的环境参数，并基于分析得到的环境参数对初始探测参数进行自适应调整，确保正式进行距离探测时激光雷达的探测参数能与当前的参数相匹配，降低系统功耗避免功耗浪费。
在一个实施例中，对所述学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，包括：
在不发射所述学习帧探测光的情况下，获得环境光值；
在发射所述学习帧探测光的情况下，对发射所述学习帧探测光采集到的学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，所述环境参数包括目标距离、目标反射率和信噪比。
由于发射学习帧探测光时获取到的环境光值可能受到激光本身的影响，可能导致获取到的环境光值不够准确，因此本实施例中在不发射学习帧探测光的情况下获得更加准确的环境光值，也是通过直方图得到的；而在发射学习帧探测光的情况下对学习帧直方图数据进行直方图绘制与分析，计算得到目标距离、目标反射率和信噪比，进一步提高了环境参数获取的准确性。
可以理解的是，本实施例中步骤可以有不同的执行顺序，即环境光值的获取可以在发射学习帧探测光之前，也可以在发射学习帧探测光之后，例如以学习帧曝光时间为200us为例，可以在前50us先不发射学习帧探测光，直接获得环境光值，后150us发射学习帧探测光获得学习帧直方图数据；反之，也可以在前150us先发射学习帧探测光获得学习帧直方图数据，在后50us不发射学习帧探测光，直接获得环境光值，均可以实现在不发射激光的情况下得到准确环境光值的目的。
在一个实施例中，根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数，具体包括：
根据所述环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比中的至少一项，动态调整所述初始探测参数中的发射参数和/或接收参数，得到相应的最优探测参数；
其中，所述发射参数包括激光发射功率和正常帧曝光时间，所述接收参数包括接收器的工作电压、工作频率和数据带宽。
本实施例中，在进行自适应参数调整时，可综合环境参数中的一种或多种进行参数调整，且在调整时可以单独调整发射参数(包括激光发射功率和正常帧曝光时间)、或者单独调整接收参数(包括接收器的工作电压、工作频率和数据带宽)、或者同时调整发射参数和接收参数，以实现激光雷达工作参数的综合优化。
其中，正常帧曝光时间即为后续用于精准测距的正常探测光的曝光时间，且学习帧曝光时间小于或者远小于正常帧曝光时间，远小于指的是学习帧曝光时间与正常帧曝光时间的数量级相差两个或两个以上，使得前导的学习帧探测光不会过多占用距离探测时间即可完成环境感知，提高激光雷达探测参数调整效率。
示例性的，初始探测参数的调整可以包括以下几种情形：
(1)根据环境光的大小，动态调节激光发射功率，例如纯室内或者低环境光条件下，降低激光发射功率，从而节省功耗，在室外或者强环境光条件下，提高激光发射功率，从而提高信噪比；
(2)根据目标距离的远近、目标反射率的高低，动态调节激光发射功率，例如目标距离较远或者目标反射率较低时，提高激光发射功率从而提高信噪比，提高探测距离的准确性和置信度；当目标距离较近或者目标反射率较强时，降低激光发射功率，从而节省系统功耗；
(3)根据室内室外的应用环境，以及目标距离的远近，动态调节接收器的电压和性能参数(例如SPAD的偏置电压Vex，雪崩电压Vbd，淬火电压Vq等)，达到更好的性能和功耗平衡；
(4)根据环境光的大小，动态调节接收器的工作频率和数据带宽，例如在纯室内或者低环境光条件下，降低接收器的工作频率和数据带宽，从而节省功耗；在室外或者强环境光条件下，增大接收器工作频率和数据带宽，从而达到更好的信噪比；
当然，初始探测参数的调整不限于上述几种情况，可根据实际需求灵活参数的自适应调整，本实施例对此不作限定。
在一个实施例中，根据所述环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比中的至少一项，动态调整所述初始探测参数中的发射参数和/或接收参数，得到相应的最优探测参数，具体包括：
根据应用场景，提前构建发射参数模型和接收参数模型，并设定关注指标；
根据接收到的环境参数，从发射参数模型中选出一组相对最符合关注指标的第一组参数，从接收参数模型中选出一组相对最符合关注指标的第二组参数，将所述第一组参数和第二组参数作为最优探测参数。
由于环境参数的值无法穷举，且环境参数与发射参数和接收参数之间不是简单的对应关系，因此本实施例通过提前构建的参数模型以及设定的关注指标(例如信噪比、性能功耗等)，来实现更准确地探测参数调整。先根据不同的应用场景例如室内场景、室外场景、近距离探测场景等等构建发射参数模型和接收参数模型，具体是通过构建函数关系式，令激光雷达在不同环境参数下进行自学习与参数调整后达到相应的约束条件，以完成发射参数模型和接收参数模型的构建。
构建得到的发射模型参数和接收模型参数，可以根据接收到的环境参数结合设定的关注指标自适应输出当前环境下的最优探测参数，具体通过发射参数模型输出一组最符合关注指标的第一组参数，通过接收参数模型输出一组最符合关注指标的第二组参数，将第一组参数和第二组参数作为最匹配当前环境状况的最优探测参数，实现全面且高效的工作参数自适应调整。
1)示例性的，假设根据学习帧获得的相关环境参数如下：
环境光值等于0或者接近于0；目标距离小于距离阈值(例如5m)；目标反射率不低于反射率阈值(例如50％)；信噪比高于第一阈值(例如30db)；
则代表当前探测环境无环境光或环境光较弱，同时探测物体离接收器较近且反射率比较高，信号的信噪比较高，可以降低激光功率和曝光时间，同时降低接收器性能和带宽，因此发射参数模型和接收参数模型可输出最优探测参数如下：
设定激光发射脉宽为laser_pulse_width(例如1ns)；设定激光发射峰值功率为laser_pulse_peak(例如10W)；设定激光重频周期为laser_freq(例如25MHz)；设定激光曝光时间为laser_expo_time(例如1ms)；设定接收传感器系统工作频率为sys_clk_freq(例如为100MHz)；设定接收传感器工作电压Vbd(例如负20V)，Vex(例如2.5V)，Vq(例如3.0V)。
2)假设根据学习帧获得的相关环境参数如下：
环境光值高于环境噪声阈值(例如80)；目标距离大于距离阈值(例如5m)；目标反射率低于反射率阈值(例如50％)；信噪比低于第二阈值(例如10db)；
则代表当前探测环境有较强的环境光，同时探测物体离接收器较远且反射率不高，信号的信噪比较低，可以提高激光功率和曝光时间，同时提高接收器性能和带宽，因此发射参数模型和接收参数模型可输出最优探测参数如下：
设定激光发射脉宽为laser_pulse_width(例如2ns)；设定激光发射峰值功率为laser_pulse_peak(例如45W)；设定激光重频周期为laser_freq(例如20MHz，频率越低可以测得更远)；设定激光曝光时间为laser_expo_time(例如4ms)；设定接收传感器系统工作频率为sys_clk_freq(例如为200MHz)；设定接收传感器工作电压Vbd(例如负22V)，Vex(例如2.8V)，Vq(例如3.3V)。
在一个实施例中，步骤S103之后，方法还包括：
每隔预设时间发射一次学习帧探测光，对当前的最优探测参数重新进行自适应调整，以匹配最新的环境状况。
本实施例中，如图2所示，以30fps的帧率(每秒钟30次曝光，每次曝光产生1帧数据)对学习帧探测光在时间维度上进行周期性的实现进行说明，无学习帧探测光时，用于产生每一帧数据的发射/曝光和接收配置均相同，包括曝光时间，激光光强，接收灵敏度等，这些配置一旦确定就不会修改，从而无法根据当前所探测的环境进行自适应调整，导致的结果是其整体功耗和接收性能必然不是最优的，而本实施例中，每隔预设时间在原有正常帧之前增设一个学习帧，图2所示为每隔1秒增设一个学习帧，即在正常帧前先发射一个学习帧探测光对当前的环境状况进行探测，进而对上一周期设置的最优探测参数重新进行自适应调整，令后续30帧的正常探测光以最新设置的工作参数进行发射和接收，使得每个周期内激光雷达均能以实时匹配环境的参数进行工作，可以灵活适应距离探测过程中的环境变化或目标变化等情况，进一步提高激光雷达的自适应调整能力。
特别地，学习帧曝光时间结束后获得的学习帧直方图数据不作为正常帧探测光的数据输出，即不参与后续探测目标精确距离的直方图构建，而是将自适应学习后的30帧数据作为精准测距的输出数据，额外增加的学习帧并不会影响整个系统的帧率。
需要说明的是，上述各步骤之间并不必然存在一定的先后顺序，本领域普通技术人员，根据本发明实施例的描述可以理解，不同实施例中，上述各步骤可以有不同的执行顺序，亦即，可以并行执行，亦可以交换执行等等。
本发明还相应提供一种激光雷达探测参数调整控制装置，如图3所示，图3为本发明一个实施例中激光雷达探测参数调整控制装置的结构图，包括发射模块301、接收模块302、激光控制模块303、主控与自适应模块304，其中接收模块302和激光控制模块303均连接主控与自适应模块304，激光控制模块303还与发射模块301连接；发射模块301用于向目标发射学习帧探测光，其中包括驱动器和光源两部分，光源可以是发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、皮秒激光器等等，所述学习帧探测光用于探测当前的环境状况；接收模块302用于接收经目标反射回的反射光并获取学习帧直方图数据，其中至少包含用于距离成像的感光元件及其相关的运算和处理电路，感光元件可以是SPAD阵列，雪崩光电二极管、光电倍增管、硅光电倍增管等等，处理电路可以包括TDC或TDC阵列，ADC((Analog-to-Digital Converter，模数转换器)或ADC阵列，直方图电路等；激光控制模块303用于控制所述发射模块301以初始探测参数发射所述学习帧探测光；主控与自适应模块304用于对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，输出与当前的环境状况相匹配的最优探测参数。接收模块302、激光控制模块303和主控与自适应模块304可以分别是独立的芯片或系统存在，也可以集成在一颗芯片上，或者接收模块302与激光控制模块303集成在一颗芯片或一个系统上，主控与自适应模块304在一颗芯片或一个系统上。由于上述方法实施例已对激光雷达探测参数的调整过程进行了详细介绍，具体可参考上述对应的方法实施例，此处不做赘述。
在一个实施例中，主控与自适应模块304包括距离计算单元341、自适应调整单元342和主控制器343，其中距离计算单元341、自适应调整单元342和主控制器343依次连接，距离计算单元341和主控制器343均连接接收模块302；距离计算单元341用于对所述学习帧直方图数据进行距离计算与分析，获得当前的环境参数；自适应调整单元342用于根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数；主控制器343用于输出所述最优探测参数至所述激光控制模块303和/或接收模块302，以控制所述发射模块301和/或接收模块302的工作状态。由于上述方法实施例已对自适应参数调整进行了详细介绍，具体可参考上述对应的方法实施例，此处不做赘述。
以下结合图4，对应用了激光雷达探测参数调整控制方法的距离探测过程进行介绍：
S401、设定学习帧激光发射和接收条件；
S402、学习帧曝光与直方图统计；
S403、学习帧直方图处理；
S404、判断目标距离是否小于最小量程，若是，则执行步骤S405，否则，执行步骤S406；
S405、提示用户停止曝光；
S406、判断镜头是否存在污渍，若是，则执行步骤S405，否则，执行步骤S407；
S407、参数自适应调整；
S408、设定正常帧激光发射和接收条件；
S409、正常曝光于直方图统计；
S410、正常帧直方图处理。
在进行精准的测距前，额外增加一个学习帧来探测当前的环境状况，通过设定的学习帧激光发射和接收条件进行曝光，直到曝光结束进行直方图统计得到学习帧直方图，通过对学习帧直方图处理得到包括环境光值、目标距离、目标反射率以及信噪比在内的环境参数作为参数自适应调整的输入数据。
在参数自适应调整前，还判断当前探测得到的目标距离是否小于最小量程，若小于说明激光雷达无法实现对该近距离目标的精准探测，例如系统最小量程为30cm，但是物体在10cm处，此时输出停止曝光的提示，提示用户适当远离目标物体，确保测距的准确性；同时还进一步判断当前镜头上是否存在明显污渍，例如可通过镜头炫光等特征判断，若存在污渍则同样输出停止曝光的提示，并进一步提示用户需要擦拭或清洗镜头，避免镜头对测距造成的误差影响。
在进行参数自适应调整时，通过提前建立的参数模型或者查找表等方式，将环境参数作为输入数据，自适应调整输出相应的最优探测参数，其中包括了激光发射功率和正常帧曝光时间等发射参数，以及接收器的工作电压、工作频率和数据带宽等接收参数。
根据输出的最优探测参数设置正常帧激光的发射和接收条件，并进行正常帧的曝光与直方图统计，得到相应的正常帧直方图，通过对正常帧直方图进行寻峰以及距离计算即可得到在最优探测参数下的精准目标距离，使得激光雷达能根据环境情况自适应调整工作参数，达到更好的性能与功耗之间的平衡。
综上，本发明提供公开的一种激光雷达探测参数调整控制方法及装置，其中，方法包括：设置初始探测参数与学习帧曝光时间，以初始探测参数向目标发射学习帧探测光并接收对应的反射光，学习帧探测光用于探测当前的环境状况；在学习帧曝光时间结束时，根据接收到的反射光获取学习帧直方图数据；对学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数。通过前导的学习帧探测光对当前的环境状况进行探测，进而动态调整探测参数，使得激光雷达能根据环境情况自适应调整工作参数，提高其与探测环境之间的匹配度，达到更好的性能与功耗之间的平衡。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光雷达探测参数调整控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
设置初始探测参数与学习帧曝光时间，以所述初始探测参数向目标发射学习帧探测光并接收对应的反射光，所述学习帧探测光用于探测当前的环境状况；
在学习帧曝光时间结束时，根据接收到的所述反射光获取学习帧直方图数据；
对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数。
2.根据权利要求1所述的激光雷达探测参数调整控制方法，其特征在于，所述对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数，包括：
对所述学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，所述环境参数包括环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比；
根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数。
3.根据权利要求2所述的激光雷达探测参数调整控制方法，其特征在于，所述对所述学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，包括：
在不发射所述学习帧探测光的情况下，获得环境光值；
在发射所述学习帧探测光的情况下，对发射所述学习帧探测光采集到的学习帧直方图数据进行分析，获得当前的环境参数，所述环境参数包括目标距离、目标反射率和信噪比。
4.根据权利要求2所述的激光雷达探测参数调整控制方法，其特征在于，所述根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数，具体包括：
根据所述环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比中的至少一项，动态调整所述初始探测参数中的发射参数和/或接收参数，得到相应的最优探测参数；
其中，所述发射参数包括激光发射功率和正常帧曝光时间，所述接收参数包括接收器的工作电压、工作频率和数据带宽。
5.根据权利要求4所述的激光雷达探测参数调整控制方法，其特征在于，所述根据所述环境光值、目标距离、目标反射率和信噪比中的至少一项，动态调整所述初始探测参数中的发射参数和/或接收参数，得到相应的最优探测参数，具体包括：
根据应用场景，提前构建发射参数模型和接收参数模型，并设定关注指标；
根据接收到的环境参数，从发射参数模型中选出一组相对最符合关注指标的第一组参数，从接收参数模型中选出一组相对最符合关注指标的第二组参数，将所述第一组参数和第二组参数作为最优探测参数。
6.根据权利要求5所述的激光雷达探测参数调整控制方法，其特征在于，所述构建发射参数模型和接收参数模型，具体包括：通过构建函数关系式，激光雷达自学习，完成发射参数模型和接收参数模型的构建。
7.根据权利要求4所述的激光雷达探测参数调整控制方法，其特征在于，所述学习帧曝光时间小于或者远小于所述正常帧曝光时间。
8.根据权利要求1所述的激光雷达探测参数调整控制方法，其特征在于，所述对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与当前的环境状况相匹配的最优探测参数之后，所述方法还包括：
每隔预设时间发射一次学习帧探测光，对当前的最优探测参数重新进行自适应调整，以匹配最新的环境状况。
9.一种激光雷达探测参数调整控制装置，其特征在于，包括：
发射模块，用于向目标发射学习帧探测光，所述学习帧探测光用于探测当前的环境状况；
接收模块，用于接收经目标反射回的反射光并获取学习帧直方图数据；
激光控制模块，用于控制所述发射模块以初始探测参数发射所述学习帧探测光；
主控与自适应模块，用于对所述学习帧直方图数据进行分析，根据分析结果对所述初始探测参数进行自适应调整，输出与当前的环境状况相匹配的最优探测参数。
10.根据权利要求9所述的激光雷达探测参数调整控制装置，其特征在于，所述主控与自适应模块包括：
距离计算单元，用于对所述学习帧直方图数据进行距离计算与分析，获得当前的环境参数；
自适应调整单元，用于根据所述环境参数对所述初始探测参数进行自适应调整，得到与所述环境参数相匹配的最优探测参数；
主控制器，用于输出所述最优探测参数至所述激光控制模块和/或接收模块，以控制所述发射模块和/或接收模块的工作状态。
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