CN115144863A - 确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法 - Google Patents

确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115144863A
CN115144863A CN202110351449.2A CN202110351449A CN115144863A CN 115144863 A CN115144863 A CN 115144863A CN 202110351449 A CN202110351449 A CN 202110351449A CN 115144863 A CN115144863 A CN 115144863A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
intensity
noise
information
intensity information
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.)
Pending
Application number
CN202110351449.2A
Other languages
English (en)
Inventor
章洪燕
许帅骑
杨晋
向少卿
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.)
Hesai Technology Co Ltd
Original Assignee
Hesai 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 Hesai Technology Co Ltd filed Critical Hesai Technology Co Ltd
Priority to CN202110351449.2A priority Critical patent/CN115144863A/zh
Priority to PCT/CN2021/138328 priority patent/WO2022206031A1/zh
Publication of CN115144863A publication Critical patent/CN115144863A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/493—Extracting wanted echo signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08—Use of electric radiation detectors

Landscapes

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

Abstract

本发明提供一种确定噪声水平的方法，包括：S101：获得光信号的强度信息‑时间信息曲线；S102：利用预估噪声阈值钳位所述强度信息‑时间信息曲线；和S103：利用钳位后的强度信息‑时间信息曲线，确定噪声水平。本发明还提供一种通过激光雷达进行测距的方法以及一种激光雷达。

Description

确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法
技术领域
本公开涉及光电探测的技术领域，尤其涉及确定噪声水平的方法、激光雷达以及利用激光雷达进行测距的方法。
背景技术
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，是一种将激光技术与光电探测技术相结合的先进探测方式。激光雷达因其分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小及重量轻等优势，被广泛应用于自动驾驶、交通通讯、无人机、智能机器人、资源勘探等领域。激光雷达所处的环境中，通常充满了各种噪声或者背景光，例如日光、其他车辆的车灯、建筑物灯光、以及其他车辆上的激光雷达发出的激光。为了准确地计算目标物的距离，激光雷达需要尽量精确地获取周围环境中的噪声水平，将自身发射的激光束产生的回波与周围的噪声区分开。在激光雷达中的高精度时间数字转换器(time to digital converter，TDC)测量系统中，探测信号和噪声相互叠加，不能在保证测距精度、效率的基础上获得准确的噪声信息。
激光雷达中可以使用单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)作为探测器，SPAD可被单光子触发雪崩，TDC可以对每次触发的时刻timestamp给出皮秒级精度的测量。某些应用中，多个SPAD的输出端连接到同一TDC，作为一个宏像素(pixel)，TDC在提供触发时刻的同时，给出该宏像素内同时触发的SPAD个数。
为了获得当前噪声信息，往往需要预留一段时间不主动发光，用SPAD(s)触发信息来测量噪声，这样会浪费很多测量时间。其他的获取噪声方法，一种是固定噪声信息，即若干周期甚至一段时间内所有周期的探测均采用同一固定的噪声阈值，这样无法获得实时的噪声信息；或者在进行探测的同时，以回波信号到达时间以外的数据用于计算噪声，但这样噪声和信号会相互影响，难以获得准确的噪声信息。
背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种确定噪声水平的方法，包括：
S101：获得光信号的强度信息-时间信息曲线；
S102：利用预估噪声阈值钳位所述强度信息-时间信息曲线；和
S103：利用钳位后的强度信息-时间信息曲线，确定噪声水平。
根据本发明的一个方面，所述强度信息-时间信息曲线为光子数直方图。
根据本发明的一个方面，所述步骤S101包括：对一个视场范围进行多次扫描，将多次扫描的强度信息相对于时间信息的曲线叠加作为所述强度信息-时间信息曲线。
根据本发明的一个方面，所述方法还包括：获取光信号的总强度，采用所述总强度计算预估噪声强度，将所述预估噪声强度与预设噪声强度比较，获得较小值，将所述较小值作为预估噪声阈值。
根据本发明的一个方面，所述计算预估噪声强度的步骤包括：将总光子数S乘以预设比例K，获得预估噪声光子数，作为所述预估噪声强度，所述预设比例K在0-1之间。
根据本发明的一个方面，所述步骤S101还包括：通过探测单元接收光信号，所述探测单元包括多个单光子雪崩二极管，所述预设噪声强度基于所述探测单元中单光子雪崩二极管的数目、单光子雪崩二极管的死时间中的一个或多个确定。
根据本发明的一个方面，所述步骤S103包括：获得所述钳位后的强度信息-时间信息曲线的总强度，相对于时间跨度的平均值，作为所述噪声水平。
根据本发明的一个方面，在步骤S102中，对任一时间信息对应的强度信息，取所述强度信息和预估噪声阈值之中的较小值作为钳位后的强度信息。
本发明还提供一种通过激光雷达进行测距的方法，包括：
S201：通过如上所述的方法计算噪声水平；
S202：基于所述噪声水平，对所述强度信息-时间信息曲线进行滤噪处理；和
S203：基于滤噪处理后的所述强度信息-时间信息曲线，计算目标物的距离。
根据本发明的一个方面，所述步骤S202包括：判断所述强度信息-时间信息曲线的峰值是否高于所述噪声水平；当所述峰值高于所述噪声水平时，基于所述噪声水平，对所述强度信息-时间信息曲线进行滤噪处理。
根据本发明的一个方面，所述步骤S203包括：根据滤噪后的所述强度信息-时间信息曲线，计算强度信息相对于时间信息的重心，所述重心对应的时间信息作为飞行时间。
根据本发明的一个方面，所述步骤S203包括：根据滤噪后的所述强度信息-时间信息曲线，计算回波脉冲的前沿时间，将所述前沿时间作为飞行时间，其中，所述前沿时间为所述回波脉冲前沿上等于预设阈值的强度信息对应的时间信息。
本发明还提供一种激光雷达，包括：
光发射模块，配置成可发射探测激光束用于探测目标物；
光探测模块，配置成可接收所述探测激光束在目标物上反射的回波并转换为电信号；和
控制模块，与所述光发射单元和光探测模块耦接，并配置成可执行如上所述的方法以计算目标物的距离。
根据本发明的一个方面，所述光探测模块包括多个探测单元，每个探测单元包括多个单光子雪崩二极管以接收所述回波。
附图说明
构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的一种确定噪声水平的方法；
图2中示出了根据本发明一个实施例的强度信息-时间信息曲线；
图3示出了钳位后的强度信息-时间信息曲线；
图4示出了在一次测量中通过多次扫描获得回波光子数的示意图；
图5示出了将多次扫描的回波光子数累加后获得直方图的示意图；
图6示出了根据本发明一个实施例的探测单元；
图7示出了强度信息-时间信息滤噪处理后获得的曲线波形；
图8示出了根据本发明一个优选实施例的通过激光雷达进行测距的方法；
图9示出了根据现有技术的数据存储方法；
图10和图11示出了根据本发明一个优选实施例的存储方式的具体示意图；
图12示出了根据本发明一个实施例的激光雷达的框图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
第一方面
图1示出了根据本发明一个实施例的一种确定噪声水平的方法100，可用于在激光雷达中确定噪声水平或阈值，下面参考图1详细描述。
在步骤S101：获得光信号的强度信息-时间信息曲线。
图2中示出了根据本发明一个实施例的强度信息-时间信息曲线，其中横坐标为时间信息，纵坐标为表征光信号强度信息的参数值。容易理解，图2中的横坐标非绝对时间坐标，横坐标为激光雷达从发射光脉冲的发射时刻到接收到光信号的时刻之间的时间差。图2所示的强度信息-时间信息曲线可以是激光雷达对某一视场范围的一次扫描中获得的强度信息-时间信息曲线，也可以为对某一视场范围的多次扫描中获得的光信号的强度信息相对于时间信息叠加而形成的曲线，这些都在本发明的保护范围内。根据本发明的一个优选实施例，图2中的纵坐标可以采用光子数来表征光信号的强度。
在步骤S102：利用预估噪声阈值钳位所述强度信息-时间信息曲线。
图2中示出了预估噪声阈值(如图2中的“噪声阈值”的直线所示)。对任一时间信息对应的强度信息，取所述强度信息和预估噪声阈值之中的较小值作为钳位后的强度信息，得到钳位后的强度信息-时间信息曲线。在本实施例中，所述钳位，指的是对任一时间刻度对应的强度信息，比较强度信息和预估噪声阈值中，取较小值作为钳位后的强度信息。即、对于所述强度信息-时间信息曲线中强度信息高于所述预估噪声阈值的部分，取预估噪声阈值；对于所述强度信息-时间信息曲线中强度信息低于所述预估噪声阈值的部分，取实际的强度信息。对总时间跨度内，每一时间刻度处对应的强度信息依次进行比较，得到钳位后的强度信息-时间信息曲线。对于图2所示强度信息-时间信息曲线，采用图2中所设定的预估噪声阈值进行钳位，得到图3示意的钳位后的强度信息-时间信息曲线。
在步骤S103：利用钳位后的强度信息-时间信息曲线，确定噪声水平。
在图3所示的钳位后的强度信息-时间信息曲线的基础上，优选地可以获得钳位后的强度信息相对于时间信息的平均值，作为所述噪声水平。例如可以获得钳位后的强度信息-时间信息曲线所覆盖的区域的面积，再除以总时间跨度，即钳位后的强度信息-时间信息曲线在横轴上的时间跨度，获得钳位后的强度信息相对于时间跨度的平均值，作为所述噪声水平。
作为优选，图3所示的钳位后的强度信息用光子数表征，计算总时间跨度内的总光子数，除以总时间跨度，获得以光子数表征的噪声水平。
通过上述方法，可以直接利用激光雷达探测获得的强度信息-时间信息曲线来计算噪声值，不需要预留专门测噪声的探测时间；并且在获得一个强度信息-时间信息曲线后，即可根据实时探测数据计算获得与该探测数据对应的噪声水平，即可以在测距的同时获取实时噪声，可提高噪声水平的精度。将实时计算的噪声水平作为对应的测距噪声阈值，可以提高测距精度。
在激光雷达的探测过程中，以单光子雪崩二极管SPAD(s)构成的探测器为例为例，因为SPAD可被单个光子触发雪崩效应，因此容易受到环境噪声的影响；另一方面，SPAD对于激光雷达常用探测光波段的光子探测效率(photon detection efficiency，PDE)较低，单次探测获得的信号强度很弱，如图4所示，一次探测可能在探测时间窗口(SPAD仅在预设的时间窗口内处于盖革模式，即能够被光子触发雪崩效应的状态，该时间窗口称为“探测时间窗口”)内只发生了几次触发，无法区分是被目标物反射的回波信号触发还是被环境噪声触发。根据本发明的一个优选实施例，为了提高激光雷达的测远性能并且降低噪声的影响，如图4所示，可以对同一视场范围进行多次重复扫描。对于每一次扫描而言，发射端的光源发出用以探测的光脉冲，激光雷达的控制器记录发出光脉冲的发射时刻t1，该光脉冲遇到外界的障碍物，被障碍物所反射且回到激光雷达，被接收端的光电探测器所接收。当光电探测器为SPAD(s)阵列时，环境光也可能造成SPAD被触发雪崩。一旦SPAD接收到光子，产生雪崩电信号，传输至时间数字转换器TDC，由TDC输出SPAD触发的时间信号以及同一时刻被触发的SPAD的数量信号，后续的存储器存储SPAD触发时间减去发射时刻t1的时间戳timestamp(即图2和3横轴表示的时间信息)和该时间戳的触发数量(以下简称cnt)信号。
将每次测量得到的触发数量cnt根据时间戳timestamp存入相应的存储器位置中，当某个时间戳timestamp对应位置处有新的触发数量cnt到达时，将原来存储的值与新的触发数量cnt累加然后更新到该位置，多次测量叠加后存储器内即保存了一个直方图，如图5所示，直方图反映了时间轴上不同时间戳timestamp对应的触发数量cnt总和，这样使用直方图计算重心等操作获得回波脉冲对应的飞行时间，然后获得测距结果。
因此根据上述实施例，在激光雷达对于一个视场范围的一次飞行时间测量中，激光雷达实际上执行了多次扫描(多个发射-接收的循环)，扫描的数量可从数十次到数百次，在一时间段内对一个视场范围(或近似认为一个目标点)进行多次扫描，将多次扫描中探测器接收到的强度信息相对于时间信息的曲线叠加作为所述强度信息-时间信息曲线。例如如图4所示，在第1次、第2次、…、第n次扫描中，每次扫描仅接收到数量极为有限的回波或者光子，但是将n次扫描的探测结果叠加之后，获得该视场范围一次飞行时间测量的光子数直方图，如图5所示，其中横坐标的刻度为时间信息，时间轴上的刻度宽度通常等于激光雷达中的时间数字转换器的分辨率，也就是激光雷达的探测时间的分辨率。将光子数直方图上每个刻度对应的光子数累加，即可获得总光子数S，用来表征总强度信息。
本发明的上下文中，区分“测量”与“扫描”。具体而言，一次“测量”是对应于在激光雷达的一个探测周期内(即生成一帧点云的周期内)内对某一视场范围进行飞行时间测量从而生成一帧点云图中的一个或者多个(一列或者多列或者一块)“点”，所有视场范围的测量均完成后得到一帧完整的点云；而“扫描”是指在一次测量过程中，一个探测通道内的激光器完成一次发射、探测器完成相应的接收的过程。一次“测量”可包括一次“扫描”，也可以包括对同一目标点的多次“扫描”，例如数百次。
根据本发明的一个实施例，所述方法100还包括：获取光信号的总强度，根据所述总强度计算预估噪声强度(例如以光子数来表征)，同时根据激光雷达的接收端的参数设定预设噪声强度。
所述光信号的总强度，可以通过总时间跨度内接收的总光子数S来表征。
所述总时间跨度，对应图2所示曲线记录强度信息的总时间，即时间信息最大值与最小值之差。可以使用所述激光雷达的最大探测距离和最小探测距离分别对应的时间的范围作为所述总时间跨度。或者可替换的，如图2所示，只记录部分时间信息对应的强度信息，作为具体实施例，将预期可获得目标物反射回波的时间段作为强度信息-时间信息曲线的总时间跨度。所述光信号的总强度，可以通过图2中的强度信息-时间信息曲线所覆盖的面积来表征。根据本发明的一个优选实施例，总强度可以通过总时间跨度内接收的总光子数S来表征。
计算预估噪声强度，可以将总时间跨度内的总光子数S乘以预设比例K，获得所述预估噪声光子数，作为所述预估噪声强度，所述预设比例K在0-1之间。预设比例K∈(0,1)，可通过仿真或实测获得噪声数占总的光子数的比例的经验值作为K。
在本发明的一个具体实施例中，激光雷达的接收端参数包括总的探测单元(像素)的数目，每个探测单元中的SPAD的数目，以及SPAD的死时间，据此计算SPAD(单位时间)的平均最大噪声触发光子数Smax，将所述作为预设噪声强度。关于如何计算Smax，下文将给出具体的实施例。
进一步，将根据强度信息-时间信息曲线计算得到的预估噪声强度和预设噪声强度Smax进行比较，获得其中的较小值，将所述较小值作为所述预估噪声阈值。
根据本发明的一个优选实施例，在步骤S102中，对任一时间信息对应的强度信息，取所述强度信息和预估噪声阈值之中的较小值作为钳位后的强度信息。所述步骤S101还包括：通过探测单元接收所述回波，所述探测单元包括多个单光子雪崩二极管。其中所述预设噪声强度基于所述每个探测单元中单光子雪崩二极管的数目、单光子雪崩二极管的死时间中的一个或多个确定。图6示出了探测单元的一个实施例，如图所示，探测模块包括多个探测单元，图中示出了探测单元P1、P2和P3，每个探测单元分别包括九个单光子雪崩二极管，九个单光子雪崩二极管均连接到一个时间数字转换器TDC，从而TDC能够获得该探测单元中SPAD触发的时间信号以及同一时刻被触发的SPAD的数量信号，并存储到存储器中。
对于图6所示的探测单元，一个探测单元在SPAD死时间内最多发生9次触发。设定图6所示的探测单元中SPAD的死时间均为20ns，同一个SPAD在20ns内最多被触发1次，假设一次测量包括N次扫描，则一个探测单元在一次测量的时间内最多被触发(9*N*探测时间/20ns)次，Smax＝9*N/20，即总飞行时间内噪声造成的单位时间最大噪声触发光子数，作为预设噪声强度。
上述实施例中，可以直接利用探测获得的强度信息-时间信息曲线(例如直方图)计算噪声水平，不需要预留专门测噪声的探测时间；并且可以在测距的同时获取实时噪声，可作为测距噪声阈值。在激光雷达的数据处理过程中，噪声阈值可用于判断回波是否有效，也就是来自目标物反射的回波脉冲信号还是噪声信号。如果测得回波强度低于噪声阈值，则将其判定为噪声而滤除。如果设定的噪声阈值高于实际噪声水平，会造成实际探测回波被误判为噪声，造成数据丢失；如果设定的噪声阈值低于实际噪声水平，会导致某些噪声信号被判定为目标物反射回波，在点云中产生噪点。另外，激光雷达周围的环境噪声也是不断变化的，不能实时获得噪声也会造成丢点或噪点。本发明的上述实施例可以实时获取噪声水平，提高激光雷达的信噪比，从而提高测距精度。
本发明还提供一种通过激光雷达进行测距的方法200，包括：
S201：通过如上所述的方法100计算噪声水平。
S202：基于所述噪声水平对所述强度信息-时间信息曲线进行滤噪处理。
作为本发明的一个优选实施例，在所述强度信息-时间信息曲线上获得峰值，即总飞行时间跨度上的强度信息最大值，并判断该峰值是否高于所述噪声水平，如果高于噪声水平，将所述强度信息-时间信息曲线进行滤噪处理。
所述滤噪处理，例如为将每一时间刻度处对应的强度信息与噪声水平比较，保留高于噪声水平的强度信息数据，并将强度信息数据减去噪声水平，获得对应实际探测信号的强度信息-时间信息曲线。
S203：基于滤噪处理后的所述强度信息-时间信息曲线，计算目标物的距离。
根据本发明的一个优选实施例，所述步骤S203包括：根据滤噪处理后的所述强度信息-时间信息曲线在时间轴上的重心对应的时间信息，作为飞行时间，计算所述目标物的距离。
如图7所示，其中示出了滤噪处理后获得的曲线波形，在此基础上，获得所述曲线波形的重心位置，将该重心位置对应的飞行时间Tof1作为在此次测量过程中的飞行时间，用于计算目标物的距离，生成点云中的一个数据点。
另一方面，滤噪处理后的强度信息-时间信息曲线，获取强度信息的最大值，作为回波强度，获取激光雷达发出的探测光强度，可基于该回波强度和探测光强度计算目标物的反射率。
图8示出了根据本发明一个优选实施例的通过激光雷达进行测距的方法，其中结合了图4-7所示的探测方式。下面参考图8详细描述。
在图8的实施例中，在激光雷达的一次测量中，激光雷达执行了多次扫描，以500次为例。
在步骤S301，进行第i次扫描，i初始为1。激光雷达的激光器发射探测的光脉冲，激光雷达的控制器记录发出光脉冲的发射时刻t1，该光脉冲遇到外界的障碍物，被障碍物所反射且回到激光雷达，被接收端的光电探测器所接收。当光电探测器为SPAD(s)阵列时，环境光也可能造成SPAD被触发雪崩。一旦SPAD接收到光子，产生雪崩电信号，传输至时间数字转换器TDC，由TDC输出SPAD触发的时间信号以及同一时刻被触发的SPAD的数量信号，存储SPAD触发时间减去发射时刻t1的时间戳timestamp(即时间信息)和该时间戳的触发数量(以下简称cnt)。
在步骤S302，将第i次扫描的探测结果与之前i-1次的探测结果进行累加。当某个时间戳timestamp对应位置处有新的触发数量cnt到达时，将原来存储的值与新的触发数量cnt累加然后更新到该位置。同时，将所有cnt值进行累加(不区分时间戳)，获得SPAD总触发数量，用于获取一次测量的光信号总强度。
在步骤S303，判断i是否达到了预设的扫描数量N，例如500。如果尚未达到，则对i进行累加，回到步骤S301，继续进行扫描探测。如果已经达到了预设的扫描数量N，则进行到步骤S304。
在步骤S304，生成直方图。由于已经完成了N次扫描，每次扫描的得到的触发数量cnt根据时间戳timestamp存入相应的存储器位置中，多次测量叠加后，存储器中即存储了一个直方图，如图5所示，直方图反映了时间轴上不同时间戳timestamp对应的触发数量cnt总和。存储器中的数据可读出作为直方图。同时，所有cnt值进行累加即获得了一次测量的以光子数表征的光信号总强度。
在步骤S305，对直方图的数据进行滤波。之后分别进行步骤S306和S307。
在步骤S306，获得噪声的水平，例如根据上述的方法100获得激光雷达周围的噪声阈值。
在步骤S307，根据滤波后的直方图寻找信号的峰值，即寻找直方图中纵坐标最大的点。
在步骤S308，根据在步骤S306获得的噪声水平，判断步骤S307中找到的信号峰值是否有效，即信号峰值是否大于噪声的水平。当信号峰值大于噪声的水平时，信号峰值有效，然后进行步骤309。当信号峰值低于噪声水平时，该信号峰值无效，不作处理。
在步骤S309，获得测距信息。
作为本发明的一个实施方式，计算强度信息在总时间跨度上的重心，将重心对应的时间信息作为飞行时间，用于计算目标物的距离。
作为本发明的另一个实施方式，采用回波脉冲前沿时间计算目标物的距离。具体的，将回波脉冲前沿的强度信息与预设阈值相比，将强度等于预设阈值的强度信息对应的时间信息作为飞行时间。
作为一个实施方式，上述预设阈值为噪声阈值。
作为一个实施方式，上述预设阈值为信号峰值和噪声阈值的平均值。
所述步骤309，可以采用上述S202-S203的方法，基于所述噪声水平，对所述强度信息-时间信息曲线进行滤噪处理，然后基于滤噪处理后的所述强度信息-时间信息曲线，计算目标物的距离和/或反射率。
在本发明的上述实施例中，在激光雷达的一次测量过程中，以N次扫描的探测结果进行叠加存储，完成所有扫描后，存储器中的数据可读出作为直方图，直方图数据进行滤波，寻找信号峰值。采用本发明的噪声计算方法可获得该直方图的实时噪声值，作为当前噪声阈值，判断直方图信号峰值大于噪声阈值时，该峰值为有效峰值，进而计算回波到达时间。因此在一次测量结束后就可以几乎同时地获得本次测量的噪声水平以及测距信息，相比于为激光雷达设置统一噪声阈值的方案，本发明实施例的动态计算噪声水平的方案更加精确。
采用本发明实施例的方案计算出噪声水平，将强度信息滤除噪声后再进行目标物距离和/或反射率的计算，滤躁处理后的强度信息能够反映更真实的回波脉冲信号，有利于提高测量精度。
第二方面
本发明的第二方面涉及激光雷达的探测数据的存储方法，可以结合应用于本发明第一方面的确定噪声水平的方法100。
在一些激光雷达的时间数字转换器中，在其时间分辨率的每个时间刻度都需要有一个对应的存储位置，多次测量获得的所有的触发的SPAD个数信息cnt均存储在与时刻相对应的存储位置内，而时间数字转换器TDC的时间分辨率能够达到皮秒ps的量级，因此需要非常大空间的寄存器。具体解释如下。
SPAD可被单个光子触发雪崩效应，因此容易受到环境光噪声的影响；另一方面，SPAD对于激光雷达常用探测光波段的光子探测效率(photon detection efficiency，PDE)较低，单次探测获得的信号强度很弱，如图4所示，一次探测扫描中，可能在探测时间窗口内只发生了几次触发(图4中为两次触发)，无法区分是回波信号还是环境光噪声。为了提高激光雷达的测远性能并且降低噪声的影响，如图4所示，激光雷达在对同一视场范围的一次探测过程中，可以进行多次重复测量(一次测量称为一次扫描(sweep)，重复次数可达400-500次，也可以更多次或更少次)，多次测量或扫描的结果累积得到一个直方图，并以此测得距离，进而获得激光雷达点云上的一个点。
对于一次扫描而言，激光雷达的控制器通过给SPAD供应高压的方式来选通部分(一行或一列或任意感兴趣的形状)宏像素，然后发送同步信号通知发射端的激光器可以发光，发射端的激光器于时刻ta(a表示第a次扫描)发出用以探测的光脉冲，该光脉冲遇到外界的障碍物，被障碍物所反射且回到激光雷达，可被接收端的光电探测器所接收。当光电探测器为SPAD(s)阵列时，一旦SPAD接收到光子，产生雪崩电信号，传输至时间数字转换器，由时间数字转换器输出SPAD触发的时间信号t1a以及同一时刻被触发的SPAD的数量信号cnt1a(此处1a即表示第a次扫描的第1次触发)，经过相减程序计算t1a-ta的时间戳timestamp1a(以下简称tp1a)，将tp1a和该时间戳的触发数量cnt1a信号传输并存储在存储器中。一个宏像素内包括多个SPAD，且SPAD在死时间之后可以再次探测，所以在一次扫描中，可能在另一时刻又发生了SPAD触发，存储器存储这一次触发的tp2a和cnt2a(2a即表示第a次探测的第2次触发)。一次扫描中的多次触发均需要按时间信息进行存储。
在下一次扫描b，激光雷达的控制器按照预设程序，再次发送信号控制发射端于tb时刻发出探测光脉冲。一旦SPAD接收到光子，雪崩电信号传输至时间数字转换器TDC，由时间数字转换器TDC输出SPAD触发的时间信号t1b以及同一时刻被触发的SPAD的数量信号cnt1b(第b次探测的第1次触发)，后续的存储器存储SPAD触发时间t1b-tb的时间戳timestamp1b(以下简称tp1b)和该时间戳的触发数量cnt1b信号。一个宏像素内包括多个SPAD，且SPAD在死时间之后可以再次探测，所以在一次扫描中，可能在另一时刻又发生了SPAD触发，存储器存储这一次触发的tp2b和cnt2b。
几百次测量中，将每次测量得到的触发数量cnt根据时间戳timestamp存入相应的存储器位置中，当同样时间戳timestamp对应位置处有新的触发数量cnt到达时，将原来存储的值与新的触发数量cnt累加然后更新到该位置，多次扫描叠加后存储器内即保存了一个直方图，如图5所示，直方图反映了时间轴上不同时间戳timestamp对应的触发数量cnt总和，这样使用直方图计算重心或前沿时间等操作获得回波对应的时间信息，作为用于距离计算的飞行时间，生成点云上的一个点。
一种数据存储方法如图9所示，横坐标为时间t，横坐标的刻度间隔为TDC的分辨率，每一时间刻度对应一个存储位置R(寄存器)。比如某一次探测扫描a，在时间刻度0发生SPAD触发，根据发射时间和TDC传输的触发时间计算获得时间戳tp1(触发时间-本次发射时间)和触发数量信息cnt1a，将cnt1a存储在tp1时刻对应的存储位置R1；在时间刻度4如果发生了SPAD触发，获得时间信息tp5和cnt5a，将cn5a存储在tp5对应的存储位置R5。在另一次探测扫描b，在时间刻度4也发生了SPAD触发，获得时间信息tp5和cnt5b，cnt5b也对应存储位置R5，此时将cnt5a读出，再将cnt5b与cnt5a相加的值更新到R5。(结合图9，a表示第a次探测，b即第b次探测，数字表示对应的时间刻度和相应的存储位置；存储位置R与时间刻度一一对应，存储器只存储触发数量cnt，数据处理电路读取数据时根据存储位置即可获知触发数量cnt对应的时间)。
参考图9可知，一个直方图由很多次探测扫描(400-500次)的数据累加获得，在几百次扫描的探测结果叠加成一个直方图，获得点云中一个点的过程中，某一时间刻度对应的存储位置存储的是该时刻发生触发的所有触发数量cnt累加的和。虽然一次扫描中并不会在每个时间刻度处都发生SPAD触发，但如图9所示，一个直方图数据是由很多次探测结果叠加的，每一个时间刻度处都有可能在某一次扫描过程中发生SPAD触发，使存储器收到对应的数据。因此，对于一个TDC，每个时间刻度都需要有一个对应的存储位置，多次测量获得的所有的触发数量cnt均存储在与时刻相对应的存储位置内，tp的时间间隔、即TDC的分辨率达到ps量级，需要非常大空间的寄存器。
采用这样的存储和测距方法，由于时间戳timestamp的精度单位为ps量级，需要较长tof探测时，要存储一个完整的直方图需要消耗极大的存储器，消耗极大的存储空间。特别是为了提高测远能力，需要增大测量的时长和重复测量次数，对存储空间的要求也不断增大。
本申请的发明人构思出，不必对于TDC时间分辨率的每个时间刻度都设置对应的存储位置，在存储探测数据时，不按照时间分辨率来存储，而是以更低的时间精度，按照时间信息的权重来存储强度信息。本发明采用加权累加的数据存储方法，在保留测距精度的情况下对原始信号做压缩，极大地减少存储直方图所需的存储空间。具体的，加权累加的数据存储方法可将总的存储空间减小到原来的1/10范围。
具体的，本发明存储强度信息的时间精度为第一时间精度，第一时间精度可以为时间数字转换器TDC时间分辨率的n倍。所述强度信息，指的是对应时间信息的光信号强度信息，对于不同的光电探测器，可用不同的参数表征光信号强度：例如探测器为SPAD阵列，可采用对应时间信息的同时触发的SPAD数量作为强度信息；若探测器为SiPM，可采用对应时间信息的输出电平/电流强度表示光信号强度信息。
下面参考附图详细描述。
首先，雷达的探测数据包括时间信息和与时间信息对应的强度信息。
以图6所示的探测单元为例，所述时间信息为探测单元(P1、P2、P3……)中一个或多个单光子雪崩二极管SPAD被触发的时间，所述强度信息为在该触发时间被触发的单光子雪崩二极管SPAD的数量，即通过被触发的单光子雪崩二极管SPAD的数量来表征光信号的强度。根据本发明的一个优选实施例，所述时间信息为触发单光子雪崩二极管SPAD的时间戳timestamp，即从激光器发射的时间ta与单光子雪崩二极管SPAD被触发的时间t1a之间的时间差t1a-ta。
图6的实施例中，以单光子雪崩二极管SPAD为例进行了说明，本领域技术人员容易理解，本发明不限于此，也可以采用其他类型的光电探测器，包括但不限于雪崩光电二极管APD、硅光电倍增管SiPM等。
本发明的数据存储方法具体为：以第一时间精度，按照所述时间信息的权重，存储所述强度信息；所述第一时间精度为任意两个相邻第一时间刻度之间的时间间隔，且为所述雷达的探测数据的时间分辨率的n倍,其中n>1；所述权重与所述时间信息和至少一个第一时间刻度的时间间隔相关联。
图10和图11示出了根据本发明一个优选实施例的存储方式的具体示意图，下面参考图10和图11详细描述本发明数据存储方法的实施。
图10中，横坐标为飞行时间，横坐标的时间刻度的间隔例如为激光雷达的时间分辨率，例如时间数字转换器TDC的时间分辨率，可达到皮秒ps的量级。如图10所示，在激光雷达的时间分辨率的基础上设置了第一时间刻度，如图10中的A和A+1所示，相邻的两个第一时间刻度之间跨过16个所述激光雷达的时间分辨率的间隔。当在时刻x处探测到光子时(例如图6所示的一个探测单元中一个或多个单光子雪崩二极管SPAD被触发)，按照所述时刻x的权重来存储探测到的强度值。时刻x表示所述该时刻与其左侧相邻的第一时间刻度A的时间间隔为x倍的雷达探测数据时间分辨率。
本领域技术人员容易理解，由于激光雷达的时间分辨率较小，第一时间刻度的间隔较大，因此对应于激光雷达时间分辨率的时间刻度也可称为“细刻度”，第一时间刻度也可称为“粗刻度”。
如图10所示，所述时刻x的权重包括第一权重和第二权重，第一权重与所述时刻x和其中一个相邻的第一时间刻度之间的时间间隔相关联，第二权重与所述时刻x与另一个相邻的第一时间刻度之间的时间间隔相关联。确定了第一权重和第二权重之后，以第一时间精度，分别按照所述第一权重和第二权重，存储所述强度信息。
根据本发明的一个优选实施例，所述第一权重与所述时刻x和其左侧相邻的第一时间刻度A之间的时间间隔相关联，第一权重例如为(16-x)，所述第二权重为所述时刻x和其右侧相邻的第一时间刻度A+1之间的时间间隔相关联，第二权重例如为x。因此，将时刻x用其在相邻的两个粗刻度(A,A+1)处的权重来替代表示，其中x在粗刻度A处的权重为(16-x)，在粗刻度A+1的权重为x(x表征该时刻距离A的距离)，以此来等效该时刻x的细刻度。换言之，通过将x作为权重，将细刻度处的数据存储到相邻两个粗刻度对应地址上，来表示刻度x的数值，而非存储刻度x本身。这个过程用等式表示如下：
A*(16-x)+(A+1)*x＝A*16+x
式中，等号左边为按照粗刻度存储、粗刻度起始值和结束值施加权重的和，等号右边为时间戳的具体值。可见，用粗刻度+权重的存储方法能够准确表征时间戳的具体值。
类似的，当触发得到的信号除了时间戳还包括表示触发的数目或者强度等信息的触发数量cnt时，粗刻度A上新增的强度信息为cnt*(16-x)，粗刻度A+1上新增的强度信息为cnt*x，在多次扫描中分别进行累加即可。参考图11进行详细描述。细刻度表示时间数字转换器TDC时间分辨率。对于某个时间戳timestamp，其粗刻度的起始值为A，其细刻度在其粗刻度中对应的0-15细标尺x刻度处。
参考图11，为每一个粗刻度分配了一个寄存器，横坐标的粗刻度间隔为16倍的TDC分辨率，每一粗刻度对应一个寄存器。在某一次扫描a过程中，在时间刻度0处发生了SPAD触发，获得时间信息tp1(对应的x1a＝0)和触发数量信息cnt1a，分别在粗刻度A对应的寄存器A存储cnt1a*(16-x1a)，在粗刻度A+1对应的寄存器A+1存储cnt1a*x1a；在另一时间刻度5，获得时间信息tp6(对应的x6a＝5)和触发数量信息cnt6a，将在粗刻度A对应的寄存器A内存储的数据读出，加上cnt6a*(16-x6a)后再存储在寄存器A；将粗刻度A+1对应的寄存器A+1的数据读出，加上cnt6a*x6a后重新存储在寄存器A+1。一个粗刻度时间(细刻度0～15)内，所有的触发数量信息cnt均施加权重，与原有数据求和后存储在存储位置A和A+1对应的寄存器内。下一个粗刻度时间内的触发数量信息cnt施加权重后存储在粗刻度A+1和A+2对应的寄存器中，例如时刻2’处发生了SPAD触发，获得时间信息tp3’和cnt3a’，则在粗刻度A+1对应的寄存器A+1内存储的数据加上cnt3a’*(16-x3a’)，在粗刻度A+2对应的寄存器A+2内存储cnt3a’*x3a’。
下一次扫描b的过程中，收到的信号tp2和cnt2b，分别在粗刻度A和A+1分配权重cnt2b*(16-x2b)和cnt2b*x2b，分别与原存储数据求和后存储在粗刻度A和A+1对应的寄存器中。一个直方图由很多次扫描的数据累加获得，若干次扫描中，在时刻0～15对应发生触发的所有触发数量cnt均在粗刻度A和A+1对应的寄存器中进行存储。
相对于每个细刻度处都需要一个寄存器进行数据存储的方案，本发明采用了加权累加存储方法，只需要在0～n+1的粗刻度对应设置寄存器，所需要的寄存器数量缩减到原来的1/16，虽然每个寄存器存储的位宽增大，占用的空间变大，但因为需要分配的存储位置大大减少，加权累加的数据存储方法可将总的存储空间减小到原来的1/10范围。
图10-11的实施例中，相邻的第一时间刻度(粗刻度)的时间间隔为雷达探测数据时间分辨率(细刻度)的16倍，即使用16为权重进行数据压缩。本领域技术人员容易理解，本发明不限于此，这里权重可以是任何较大的正整数。作为优选，粗刻度的时间间隔为细刻度的为2m倍，其中m为正整数，从而便于在FPGA或者ASIC中实现。
上述实施例中，所述第一权重为(16-x)，所述第二权重为x，本发明不限于此，所述第一权重可以为x，所述第二权重为(16-x)，或者所述第一权重可以为1-(x/n)，所述第二预设权重为x/n，只要第一权重与所述时刻x和其中一个相邻的第一时间刻度之间的时间间隔相关联、第二权重与所述时刻x与另一个相邻的第一时间刻度之间的时间间隔相关联即可。
本发明第二方面的存储方法可以应用于本发明第一方面的确定噪声水平的方法100。例如，在该方法100的步骤S101中，获得光信号的强度信息-时间信息曲线，该所述强度信息-时间信息曲线例如为光子数直方图，通过对一个视场范围进行多次扫描、并将多次扫描的强度信息相对于时间信息的曲线叠加获得，每次扫描获得的数据可以根据本发明第二方面的存储方法进行加权存储，最终获得光子数直方图。
另外，在该方法100中，在计算光信号总强度S时，可以根据不同的方式来进行。根据本发明一个实施例，该光信号总强度S是加权之前的原始触发数量cnt数据累加的和，与直方图是两个并行步骤。或者可替换的，可以根据该直方图来计算光信号总强度S，这些都在本发明的范围内。
根据本发明第二方面的存储方法获得的光子数直方图，进行噪声水平计算时，由于直方图数据存储的时间精度是雷达探测数据的时间分辨率的n倍，即直方图横坐标刻度数成倍减少，S102、S103等步骤中对每个时间刻度对应的强度信息进行处理，所需的计算量相应的也大量降低，提高数据处理和计算效率的同时，能保持计算精度不变。
第三方面
本发明还涉及一种激光雷达300，如图12所示，包括光发射模块301、光探测模块302和控制模块303，其中光发射模块301指的是激光雷达中用于激光发射的部分，可以包含电路、器件、结构等，配置成可发射探测激光束用于探测目标物。光探测模块302指的是激光雷达中用于探测激光的回波信号的部分，可以包含电路、器件、结构等，配置成可接收所述探测激光束在目标物上反射的回波并转换为电信号。控制模块303与所述光发射模块301和光探测模块302耦接，并配置成可执行如上所述的方法100、200或300以计算目标物的距离。根据本发明的一个优选实施例，所述光探测模块302包括多个如图6所示的探测单元，每个探测单元包括多个单光子雪崩二极管用于接收回波。
所述光发射模块301包括光发射阵列3011，例如垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)阵列实现。所述光发射阵列3011中包括多个行及多个列。其中，每行及每列分别设有多个光发射单元30111，每个光发射单元30111包括至少一个光发射器；所述光发射阵列3011还对应配置有发射阵列驱动电路，耦接于各个光发射器，用于驱动光发射器工作。
所述光探测模块302包括光电探测阵列3021，所述光电探测阵列3021可以采用例如图6所示的探测单元，用以接收所述探测光束到达目标物OB后的光回波信号。另外，光探测模块302还可以包括信号读出电路3022，用以将光电探测阵列3021产生的信号读出并传输至控制模块303。
在所述激光雷达300中，还可设置有发射透镜组304，位于所述光发射阵列3011出射光路上；在所述激光雷达中，还可设置有接收透镜组305，所述光电探测阵列3021可位于所述接收透镜组305的焦平面上。
所述控制模块303耦接所述光发射阵列3011及光电探测阵列3021；分别控制光发射阵列按照一定的顺序和功率发射探测光束，对应的光探测阵列接收回波信号。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种确定噪声水平的方法，包括：
S101：获得光信号的强度信息-时间信息曲线；
S102：利用预估噪声阈值钳位所述强度信息-时间信息曲线；和
S103：利用钳位后的强度信息-时间信息曲线，确定噪声水平。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述强度信息-时间信息曲线为光子数直方图。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤S101包括：对一个视场范围进行多次扫描，将多次扫描的强度信息相对于时间信息的曲线叠加作为所述强度信息-时间信息曲线。
4.如权利要求2所述的方法，还包括：获取光信号的总强度，采用所述总强度计算预估噪声强度，将所述预估噪声强度与预设噪声强度比较，获得较小值，将所述较小值作为预估噪声阈值。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述计算预估噪声强度的步骤包括：将总光子数S乘以预设比例K，获得预估噪声光子数，作为所述预估噪声强度，所述预设比例K在0-1之间。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述步骤S101还包括：通过探测单元接收光信号，所述探测单元包括多个单光子雪崩二极管，所述预设噪声强度基于所述探测单元中单光子雪崩二极管的数目、单光子雪崩二极管的死时间中的一个或多个确定。
7.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述步骤S103包括：获得所述钳位后的强度信息-时间信息曲线的总强度，相对于时间跨度的平均值，作为所述噪声水平。
8.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在步骤S102中，对任一时间信息对应的强度信息，取所述强度信息和预估噪声阈值之中的较小值作为钳位后的强度信息。
9.一种通过激光雷达进行测距的方法，包括：
S201：通过如权利要求1-8中任一项所述的方法计算噪声水平；
S202：基于所述噪声水平，对所述强度信息-时间信息曲线进行滤噪处理；和
S203：基于滤噪处理后的所述强度信息-时间信息曲线，计算目标物的距离。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述步骤S202包括：判断所述强度信息-时间信息曲线的峰值是否高于所述噪声水平；当所述峰值高于所述噪声水平时，基于所述噪声水平，对所述强度信息-时间信息曲线进行滤噪处理。
11.如权利要求9或10中任一项所述的方法，其中所述步骤S203包括：根据滤噪后的所述强度信息-时间信息曲线，计算强度信息相对于时间信息的重心，所述重心对应的时间信息作为飞行时间。
12.如权利要求9或10中任一项所述的方法，其中所述步骤S203包括：根据滤噪后的所述强度信息-时间信息曲线，计算回波脉冲的前沿时间，将所述前沿时间作为飞行时间，其中，所述前沿时间为所述回波脉冲前沿上等于预设阈值的强度信息对应的时间信息。
13.一种激光雷达，包括：
光发射模块，配置成可发射探测激光束用于探测目标物；
光探测模块，配置成可接收所述探测激光束在目标物上反射的回波并转换为电信号；和
控制模块，与所述光发射单元和光探测模块耦接，并配置成可执行如权利要求9-12中任一项所述的方法以计算目标物的距离。
14.如权利要求13所述的激光雷达，其中所述光探测模块包括多个探测单元，每个探测单元包括多个单光子雪崩二极管以接收所述回波。
CN202110351449.2A 2021-03-31 2021-03-31 确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法 Pending CN115144863A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110351449.2A CN115144863A (zh) 2021-03-31 2021-03-31 确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法
PCT/CN2021/138328 WO2022206031A1 (zh) 2021-03-31 2021-12-15 确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110351449.2A CN115144863A (zh) 2021-03-31 2021-03-31 确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115144863A true CN115144863A (zh) 2022-10-04

Family

ID=83403972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110351449.2A Pending CN115144863A (zh) 2021-03-31 2021-03-31 确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115144863A (zh)
WO (1) WO2022206031A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117572384A (zh) * 2024-01-19 2024-02-20 珠海光恒科技有限公司 一种提高激光雷达探测性能的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10830881B2 (en) * 2018-03-20 2020-11-10 Panosense Inc. Active signal detection using adaptive identification of a noise floor
CN116678799B (zh) * 2023-08-03 2023-12-26 深圳市灵明光子科技有限公司 一种颗粒物探测器及颗粒物探测方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7508497B2 (en) * 2003-11-26 2009-03-24 Meade Instruments Corporation Rangefinder with reduced noise receiver
DE102008044088A1 (de) * 2008-11-26 2010-05-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur dynamischen Ermittlung des Rauschlevels
JP6665873B2 (ja) * 2017-03-29 2020-03-13 株式会社デンソー 光検出器
US10241198B2 (en) * 2017-03-30 2019-03-26 Luminar Technologies, Inc. Lidar receiver calibration
JP2019002760A (ja) * 2017-06-14 2019-01-10 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 距離計測装置
JP2019158693A (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 株式会社リコー 受光装置、物体検出装置、距離測定装置、移動体装置、ノイズ計測方法、物体検出方法及び距離測定方法
US10830881B2 (en) * 2018-03-20 2020-11-10 Panosense Inc. Active signal detection using adaptive identification of a noise floor
JP6863342B2 (ja) * 2018-07-02 2021-04-21 株式会社デンソー 光測距装置
WO2020061967A1 (zh) * 2018-09-27 2020-04-02 深圳市大疆创新科技有限公司 一种测距装置以及基于测距装置的时间测量方法
US11175404B2 (en) * 2018-11-30 2021-11-16 Nxp B.V. Lidar system and method of operating the lidar system comprising a gating circuit range-gates a receiver based on a range-gating waveform
JP7208052B2 (ja) * 2019-02-15 2023-01-18 株式会社豊田中央研究所 光学的測距装置
CN112236687A (zh) * 2019-04-30 2021-01-15 深圳市大疆创新科技有限公司 一种探测电路、探测方法及测距装置、移动平台
CN114424086A (zh) * 2019-08-05 2022-04-29 奥斯特公司 用于lidar测量的处理系统
CN110609291B (zh) * 2019-08-30 2022-03-29 深圳奥锐达科技有限公司 用于时间编码时间飞行距离测量的系统及方法
CN115166699A (zh) * 2019-08-30 2022-10-11 上海禾赛科技有限公司 SiPM接收器和激光雷达的动态阈值调节方法以及激光雷达

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117572384A (zh) * 2024-01-19 2024-02-20 珠海光恒科技有限公司 一种提高激光雷达探测性能的方法
CN117572384B (zh) * 2024-01-19 2024-03-29 珠海光恒科技有限公司 一种提高激光雷达探测性能的方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022206031A1 (zh) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11598856B2 (en) Receiver arrangement for the reception of light impulses, lidar module and method for receiving light impulses
WO2022206031A1 (zh) 确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法
US20220196812A1 (en) Time of flight sensor
EP4332616A1 (en) Method for measuring reflectivity of target object by using lidar, and lidar
CN112946675B (zh) 一种基于时间融合的距离测量方法、系统和设备
CN110609267A (zh) 一种激光雷达系统及其抗干扰方法
CN111679290A (zh) 光子计数校正方法、激光雷达以及计算机可读介质
US20220187430A1 (en) Time of flight calculation with inter-bin delta estimation
CN111366944B (zh) 一种测距装置和测距方法
EP4372410A1 (en) Lidar ranging method, lidar and computer-readable storage medium
EP4372421A1 (en) Detection method of laser radar, transmitting unit and laser radar
US20240159903A1 (en) Data processing method for lidar and lidar
CN114280573A (zh) 激光雷达及其测量目标反射率的方法和系统
CN111538026B (zh) 一种激光测距方法及系统
CN114114213A (zh) 激光雷达的校准方法及激光雷达
US20230288538A1 (en) Laser receiving system and laser ranging system
WO2023071908A1 (zh) 一种测距方法和测距系统
US20240019556A1 (en) Storage method, data processing method, lidar, and computer-readable storage medium
CN113848558A (zh) 一种飞行时间距离测量系统及方法
CN114089352A (zh) 一种飞行时间距离测量系统及方法
CN114594494B (zh) 激光雷达系统及其环境光去噪方法
WO2023133965A1 (zh) 激光雷达系统及其环境光感知方法
US20230236297A1 (en) Systems and Methods for High Precision Direct Time-of-Flight Lidar in the Presence of Strong Pile-Up
CN117890918A (zh) 基于飞行时间的距离测量系统、方法及计算机可读存储介质
CN117939320A (zh) 像素单元、光电传感器、接收模组及光电检测装置

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