CN115184946A

CN115184946A - 基于雷达的距离检测方法、装置、雷达及终端

Info

Publication number: CN115184946A
Application number: CN202110361727.2A
Authority: CN
Inventors: 王超
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2021-04-02
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2022-10-14
Also published as: WO2022206501A1

Abstract

本申请涉及一种基于雷达的距离检测方法、装置、雷达及终端，所述距离检测方法包括：根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间；根据雷达接收的至少一个第二帧的回波数据确定第二飞行时间；根据第一飞行时间，消除第二飞行时间中的部分飞行时间，得到第三飞行时间；根据第一飞行时间和第三飞行时间，确定目标的距离信息，其中，在第一帧对应的第一测量时间内，雷达在多个发射周期内关闭发射，在第二帧对应的第二测量时间内，雷达在各发射周期进行发射。根据本申请实施例的距离检测方法，能够实现解除雷达的距离模糊问题，提高目标距离的检测能力和检测准确度。

Description

基于雷达的距离检测方法、装置、雷达及终端

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种基于雷达的距离检测方法、装置、雷达及终端。

背景技术

激光雷达通过向环境中发出发射信号，接收来自环境中的目标物体反射的回波信号，并对回波信号进行分析，可以确定环境中的目标物体的距离等信息。其中，激光雷达具有测距量程，现有技术的激光雷达，对回波信号的分析处理存在量程限制。理想情况下，回波信号是由激光雷达的测距量程内的目标物体反射的，根据回波信号分析确定的目标物体的距离信息在测距量程范围内。然而，在测距量程外的环境中存在高反射率或者超高反射率(1000％)的目标物体时，由于反射的回波信号的强度足够强，因此也能够被激光雷达接收到，激光雷达将测距量程外的目标反射的回波信号误作为测距量程内的目标的回波信号进行分析，造成分析得到的目标距离，与目标物体的真实距离出现偏差。这一现象称为距离模糊或者二义性距离折返。该现象可能会造成雷达误判触发虚警，传递出目标距离的错误信息，造成激光雷达应用于自动驾驶等安全性要求极高的场景时存在安全隐患。

现有技术提出的方法在保证测距能力不损失、计算复杂度和计算力要求等方面存在一些尚需完善的方面且大都适用于基于脉冲测距、模拟信号输出的激光雷达甚至毫米波雷达。基于单光子探测原理的固态激光雷达是一种数字雷达，需要结合单光子探测原理的特征研究适合该体制激光雷达的距离模糊的解决方法。

发明内容

有鉴于此，提出了一种基于雷达的距离检测方法、装置、雷达及终端，本申请实施例的距离检测方法能够实现解除雷达的距离模糊问题，提高目标距离的检测能力和检测准确度。

第一方面，本申请的实施例提供了一种基于雷达的距离检测方法，所述方法包括：

根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，所述第一飞行时间包括雷达的测距量程外的目标的飞行时间；

根据雷达接收的至少一个第二帧的回波数据确定第二飞行时间；

根据第一飞行时间，消除所述第二飞行时间中的部分飞行时间，得到第三飞行时间，所述部分飞行时间与测距量程外的目标的飞行时间相对应；

根据所述第一飞行时间和所述第三飞行时间，确定目标的距离信息，

其中，在第一帧对应的第一测量时间内，所述雷达在多个发射周期内关闭发射，在第二帧对应的第二测量时间内，所述雷达在各发射周期进行发射。

根据本申请实施例的基于雷达的距离检测方法，在第一帧对应的第一测量时间内，雷达在多个发射周期内关闭发射，使得至少一个第一帧的回波数据中的关闭发射的多个发射周期内接收的回波数据，与测距量程内目标无关，通过接收第一帧的回波数据，可以确定第一飞行时间中的测距量程外的目标的飞行时间，而不受测距量程内目标的干扰；使得使用第一飞行时间确定目标距离信息时，可以根据测距量程外的目标的飞行时间得到测距量程外目标的距离信息，提升目标距离检测的能力。在第二帧对应的第二测量时间内，雷达在各发射周期内进行发射，使得至少一个第二帧的回波数据，与测距量程内目标和测距量程外目标都相关。因此，根据至少一个第二帧的回波数据，确定的第二飞行时间包括测距量程外目标的飞行时间和测距量程内目标的飞行时间；结合第一飞行时间，可以去除第二飞行时间中的测距量程外的目标的飞行时间对应的虚假飞行时间，得到第三飞行时间。并且第三飞行时间不包括测距量程外目标的飞行时间，因此使用第三飞行时间可以确定测距量程内目标的距离信息，而不受测距量程外目标干扰，可以提升目标距离检测的准确度。根据本申请实施例的基于雷达的距离检测方法，使得最终得到的目标的距离信息更全面，并且得到的目标的距离信息不会出现距离模糊，准确性较高。

根据第一方面，在所述距离检测方法的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在第一帧对应的第一测量时间内，控制雷达进入一个或多个关闭周期，每个关闭周期包括多个发射周期；

在每个关闭周期中，依次控制雷达关闭发射h个发射周期、开启发射1个发射周期、再关闭发射a个发射周期，其中h和a是正整数；

其中，在所述a个发射周期中接收第一帧的第一回波数据，所述第一回波数据用于确定雷达的测距量程外的目标的飞行时间。

通过控制雷达关闭发射h个发射周期，使得雷达可以为开启发射1个发射周期内脉冲的发射做准备；通过开启发射1个发射周期，再关闭发射a个发射周期，可以保证关闭发射a个发射周期内接收的第一帧的第一回波数据，与测距量程内目标无关，从而使得第一帧的第一回波数据，可以用于确定第一飞行时间中的测距量程外的目标的飞行时间，而不受测距量程内目标干扰。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在所述距离检测方法的第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在每个所述关闭周期结束后的一个发射周期中，控制雷达开启发射；

其中，在该一个发射周期中接收第一帧的第二回波数据，所述第二回波数据用于确定第四飞行时间，所述第一飞行时间包括所述第四飞行时间，所述第四飞行时间表示测距量程内的目标的飞行时间。

通过在每个关闭周期结束后的一个发射周期中控制雷达开启发射，使得该一个发射周期中接收的第一帧的第一回波数据，不受测距量程外目标干扰，且与第一帧的全部关闭周期内出现在测距量程内的目标相关，因此，根据第一帧的第一回波数据确定的第四飞行时间，能够表示第一帧的全部关闭周期内没能检测到的测距量程内目标的飞行时间。使得处理器能够根据第一飞行时间中的第四飞行时间和第三飞行时间，确定测距量程内目标的距离信息。通过这种方式，可以避免雷达出现目标漏检，使得得到的测距量程内目标的距离信息准确度更高。

根据第一方面，以及以上第一方面的任意一种可能的实现方式，在所述距离检测方法的第三种可能的实现方式中，所述雷达通过一个或多个单光子探测器接收回波光子，并根据接收的回波光子的计数，确定所述回波数据。

通过这种方式，使得雷达可以根据回波数据确定测距量程外目标的距离信息和测距量程内目标的距离信息。

根据第一方面的第三种可能的实现方式，在所述距离检测方法的第四种可能的实现方式中，根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，包括：

根据所述第一帧的全部关闭周期的中的所述a个发射周期接收的回波光子的计数，确定a个光子计数直方图，其中每个光子计数直方图是根据全部关闭周期中，同一次序的发射周期的回波光子的计数确定的；

根据a个光子计数直方图的a个峰位对应的飞行时间，确定所述第一飞行时间中雷达的测距量程外的目标的飞行时间，其中，每个光子计数直方图包括1个峰位。

通过对a个光子计数直方图进行处理，可以确定全部关闭周期中的每个发射周期内的测距量程外的目标的飞行时间，从而确定第一飞行时间中雷达的测距量程外的目标的飞行时间，使得处理器可以进一步确定雷达的测距量程外的目标的距离信息。确定a个光子计数直方图的方法可以适用于速度较快的运动场景，使得进行目标距离检测的方式更具有针对性，能够保证距离检测确定的距离信息的准确度。

根据第一方面的第三种可能的实现方式，在所述距离检测方法的第五种可能的实现方式中，根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，包括：

根据所述第一帧的全部关闭周期中的所述a个发射周期接收的回波光子的计数，确定1个光子计数直方图；

根据1个光子计数直方图的e个峰位对应的飞行时间，确定所述第一飞行时间中雷达的测距量程外的目标的飞行时间,其中e是小于或等于a的正整数。

通过这种方式，可以确定第一飞行时间中雷达的测距量程外的目标的飞行时间，使得处理器可以进一步确定雷达的测距量程外的目标的距离信息。确定1个光子计数直方图的方法可以适用于雷达处于速度较慢的运动场景、或者雷达处于静止场景时，使得进行目标距离检测的方式更具有针对性，能够保证距离检测确定的距离信息的准确度；并且确定1个光子计数直方图的数据处理成本较低，能够节约处理器的数据处理成本，提高数据处理效率。

根据第一方面的第三种可能的实现方式，在所述距离检测方法的第六种可能的实现方式中，所述方法还包括：

根据每个所述关闭周期结束后的一个发射周期中的所述回波光子的计数，确定1个光子计数直方图；

根据所述1个光子计数直方图中，多个飞行时间区间内的至少一个峰位对应的飞行时间，确定所述第一飞行时间中的第四飞行时间，所述多个飞行时间区间根据雷达的测距量程外的目标的飞行时间确定。

通过根据雷达的测距量程外的目标的飞行时间确定多个飞行时间区间，并根据1个光子计数直方图中，多个飞行时间区间内的至少一个峰位对应的飞行时间，确定第四飞行时间，使得可以检测到与测距量程外的目标的飞行时间接近的测距量程内目标的飞行时间，即第四飞行时间。通过这种方式，能够避免第一帧的全部关闭周期内，对测距量程内目标的飞行时间造成的漏检，可以提高雷达的测距能力。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在所述距离检测方法的第七种可能的实现方式中，所述开启发射1个发射周期内的发射脉冲的功率高于所述第二测量时间内的发射脉冲功率。

提高发射脉冲功率目的是捕获到更远距离的目标的回波脉冲的光子。通过这种方式，可以提升雷达系统的测距能力。

第二方面，本申请的实施例提供了一种距离检测装置，所述装置包括：

第一确定模块，根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，所述第一飞行时间包括雷达的测距量程外的目标的飞行时间；

第二确定模块，根据雷达接收的至少一个第二帧的回波数据确定第二飞行时间；

第三确定模块，根据第一飞行时间，消除所述第二飞行时间中的部分飞行时间，得到第三飞行时间，所述部分飞行时间与测距量程外的目标的飞行时间相对应；

第四确定模块，根据所述第一飞行时间和所述第三飞行时间，确定目标的距离信息，

根据第二方面，在所述距离检测装置的第一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

第一控制模块，在第一帧对应的第一测量时间内，控制雷达进入一个或多个关闭周期，每个关闭周期包括多个发射周期；

第二控制模块，在每个关闭周期中，依次控制雷达关闭发射h个发射周期、开启发射1个发射周期、再关闭发射a个发射周期，其中h和a是正整数；

根据第二方面的第一种可能的实现方式，在所述距离检测装置的第二种可能的实现方式中，所述装置还包括：

第三控制模块，在每个所述关闭周期结束后的一个发射周期中，控制雷达开启发射；

根据第二方面，以及以上第二方面的任意一种可能的实现方式，在所述距离检测装置的第三种可能的实现方式中，所述雷达通过一个或多个单光子探测器接收回波光子，并根据接收的回波光子的计数，确定所述回波数据。

根据第二方面的第三种可能的实现方式，在所述距离检测装置的第四种可能的实现方式中，第一确定模块包括：

第一确定子模块，根据所述第一帧的全部关闭周期的中的所述a个发射周期接收的回波光子的计数，确定a个光子计数直方图，其中每个光子计数直方图是根据全部关闭周期中，同一次序的发射周期的回波光子的计数确定的；

第二确定子模块，根据a个光子计数直方图的a个峰位对应的飞行时间，确定所述第一飞行时间中雷达的测距量程外的目标的飞行时间，其中，每个光子计数直方图包括1个峰位。

根据第二方面的第三种可能的实现方式，在所述距离检测装置的第五种可能的实现方式中，第一确定模块包括：

第三确定子模块，根据所述第一帧的全部关闭周期中的所述a个发射周期接收的回波光子的计数，确定1个光子计数直方图；

第四确定子模块，根据1个光子计数直方图的e个峰位对应的飞行时间，确定所述第一飞行时间中雷达的测距量程外的目标的飞行时间,其中e是小于或等于a的正整数。

根据第二方面的第三种可能的实现方式，在所述距离检测装置的第六种可能的实现方式中，所述装置还包括：

第五确定模块，根据每个所述关闭周期结束后的一个发射周期中的所述回波光子的计数，确定1个光子计数直方图；

第六确定模块，根据所述1个光子计数直方图中，多个飞行时间区间内的至少一个峰位对应的飞行时间，确定所述第一飞行时间中的第四飞行时间，所述多个飞行时间区间根据雷达的测距量程外的目标的飞行时间确定。

根据第二方面的第一种可能的实现方式，在所述距离检测装置的第七种可能的实现方式中，所述开启发射1个发射周期内的发射脉冲的功率高于所述第二测量时间内的发射脉冲功率。

第三方面，本申请的实施例提供了一种距离检测装置，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述指令时实现上述第一方面或者第一方面的多种可能的实现方式中的一种或几种的距离检测方法。

第四方面，本申请的实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述第一方面或者第一方面的多种可能的实现方式中的一种或几种的距离检测方法。

第五方面，本申请的实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述第一方面或者第一方面的多种可能的实现方式中的一种或几种的距离检测方法。

第六方面，本申请的实施例提供了一种雷达，包括上述第二方面或者第二方面的多种可能的实现方式中的一种或几种的距离检测装置，或者包括上述第三方面的距离检测装置。

第七方面，本申请的实施例提供了一种终端，包括上述第六方面的雷达。

本申请的这些和其他方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出直接飞行时间雷达系统的结构示意图。

图2示出直接飞行时间雷达系统在各发射周期进行发射时的工作方式的示例性示意图。

图3示出根据本申请实施例的距离检测方法在第一帧测量时间内的工作方式的示例性示意图。

图4示出根据本申请实施例的距离检测方法在速度较快的运动场景下确定第一飞行时间的示例性示意图。

图5示出根据本申请实施例的距离检测方法在速度较慢的运动场景或者静止场景下确定第一飞行时间的示例性示意图。

图6示出根据本申请实施例的距离检测装置的示例性结构图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

以下，对本申请实施例可能出现的术语进行解释。

激光雷达(light detection and ranging，LiDAR)：用激光器作为辐射源的雷达。其工作原理是通过激光器发射探测信号，并接收经过目标物体反射的回波信号，来探测相应的目标物体。

最大测距距离：或称最大探测距离，是与雷达自身配置有关的参数(出厂设置参数或与出厂设置参数相关)。例如，长距自适应巡航控制(adaptive cruise control，ACC)雷达的最大测距距离为250m，中距雷达的最大测距距离为70-100m。

距离模糊：距离模糊是指当目标离激光雷达的距离大于最大测距距离时，目标反射的回波信号不落在发射信号对应的测距时间段内，此时测得的目标距离为非真实距离，该现象称为距离模糊。

动态范围：光电探测器的一个重要参数，表示光探测器的探测能力，可以用光探测器同一时刻能响应的入射光子个数来表示。一些场景下使用探测器阵列同时进行数据采集，所述探测器阵列可包括多个光电探测器，同一时刻能响应的入射光子个数越多，探测器阵列的动态范围越大。如果光电探测器的动态范围不足，会很大程度上限制探测系统的准确性和使用范围。其中，光电探测器用于捕获光子并在捕获到光子时输出一次电流脉冲信号。如果光电探测器捕获到的是环境光的光子，那么从捕获到光子开始，探测器阵列的动态范围即被环境光的光子“占据”了一部分，而恢复到可以捕获光子的状态尚需要一定时间，因此，环境光较强时，探测器阵列中能够捕获有效信号光子的光电探测器个数会变少，导致其不能读出有效信号，降低了整体系统的准确性。

电学扫描：一种阵列光源发光顺序、由驱动电流的注入顺序和工作区域而决定的发光方式，无任何机械式的扫描部件。

距离模糊是激光雷达的一个常见问题。现有技术中，常用的距离模糊解决方案有以下几种：第一种策略是平衡激光器发射脉冲周期与系统的测距量程的比例，尽可能的拉大两次相邻发射脉冲对应的测距窗口时间的间隔，在一次测距窗口时间内接收到的脉冲数必然降低，一定程度上限制了雷达的测距性能，尤其对于远距离的激光雷达等对性能要求较高的雷达系统更为不利。第二种常见的策略是通过各种后处理的算法优化，基本的思路是识别出虚假信号并做滤除，对于不同架构的系统算法的实现方式和代价不同，如“舍脉冲”法等。该种方法计算复杂度较大，对系统的计算能力要求较高。第三种策略是采用发射功率调制，改变或降低激光器的脉冲峰位功率，降低系统探测到模糊距离外的光子信号的概率，该种方法可能会增加硬件调节的复杂度。第四种策略是在发射端进行脉冲编码调制，但是这样做可能会损失系统性能，增加硬件电路控制的复杂度。

根据上文的描述，现有技术的方式在保证测距能力不损失、计算复杂度和计算力要求等方面存在一些尚需完善的方面且大都适用于基于脉冲测距、模拟信号输出的激光雷达甚至毫米波雷达。基于单光子探测原理的固态激光雷达是一种数字雷达，需要结合单光子探测原理的特征研究适合该体制激光雷达的距离模糊的解决方法。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种基于雷达的距离检测方法，本申请实施例的距离检测方法能够实现解除雷达的距离模糊问题，提高目标距离的检测能力和检测准确度。

图1示出直接飞行时间雷达系统的结构示意图。本申请实施例的距离检测方法可应用于例如(但不限于)图1所示的雷达系统的处理器中。

下面介绍基于单光子探测原理的直接飞行时间雷达系统的测距原理。如图1所示，直接飞行时间雷达系统的发射端可包括激光器，例如，可以是垂直腔表面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser，Vcsel)、电致发光显示器(electroluminescence display，ELD)或者脉冲激光二极管(pulsed laser diode，PLD)，可用于提供光信号。激光器发射的光信号作为发射信号，由发射光学系统发射到环境中，并被环境中的目标物体进行反射得到回波脉冲，也即回波信号，并由接收光学系统接收。雷达接收端可包括探测器，例如单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)或者数字硅光电倍增管(silicon photomultiplier，SIPM)，探测器具有单光子灵敏度，可以捕获反射的回波脉冲的光子，在探测器捕获到第一个光子时，即产生电流脉冲信号，并输出给时间数字转换器(time-to-digital converter，TDC)，由时间数字转换器产生飞行时间并记录。

根据雷达系统的测距量程，可以确定雷达系统的测距窗口时间。雷达的发射端将发射脉冲发射出去，到达量程规定的最大测距距离处，再由最大测距距离处返回到雷达的接收端的时间，即为测距窗口时间。举例来说，在测距量程是150米时，测距窗口时间可例如等于1微秒(测距量程*2/光速)。测距窗口时间可设置为小于或等于发射周期。时间数字转换器将延时上报至处理器，该延时是每个发射脉冲发射出去后、在测距窗口时间内由探测器输入至时间数字转换器的电流脉冲信号相对于该次发射脉冲的延时，处理器将该延时存储下来，即记录一次飞行时间。

在发射端发射多次发射脉冲后，在雷达的接收端可能记录有多次飞行时间。处理器可以基于时间相关单光子计数法(time-correlated single photon counting，TCSPC)对储存的相同飞行时间的次数进行直方图统计，得到横坐标为飞行时间、纵坐标为次数的直方图。通过对直方图检测峰位可以找到次数最高的飞行时间，根据该飞行时间即可确定一次目标物体的距离信息。

在不产生距离模糊的情况下，回波脉冲对应的目标距离R₀可以根据公式(1)计算：

R₀＝ct₀/2 公式(1)

其中，c为光速，t₀为当前场景中根据直方图确定的次数最高的飞行时间。

公式(1)适用于探测器仅接收到测距量程内的目标反射的回波脉冲的情况。而在测距量程外的目标反射的回波脉冲光子也被探测器捕获时，处理器确定的目标物体的距离信息就会出现距离模糊。原因在于，雷达的探测器捕获到回波脉冲光子时，雷达可能已经进入下一个甚至下下个发射脉冲对应的测距窗口时间内。在此情况下，处理器会得到一个飞行时间，这个飞行时间是虚假的飞行时间。如果将虚假的飞行时间带入公式(1)，得到的距离信息是错误的距离信息，即出现距离模糊。

在一种可能的实现方式中，本申请实施例可以通过将接收端采集到的帧数据区分为检测帧数据和非检测帧数据，并应用检测帧数据计算测距量程外的目标物体的真实距离信息，再应用检测帧数据和非检测帧数据计算测距量程内的目标物体的真实距离信息，实现距离模糊的去除。例如，可使用第一帧表示检测帧，使用第二帧表示非检测帧，本申请实施例的基于雷达的距离检测方法，包括：

根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，所述第一飞行时间包括雷达的测距量程外的目标的飞行时间；根据雷达接收的至少一个第二帧的回波数据确定第二飞行时间；根据第一飞行时间，消除所述第二飞行时间中的部分飞行时间，得到第三飞行时间，所述部分飞行时间与测距量程外的目标的飞行时间相对应；根据所述第一飞行时间和所述第三飞行时间，确定目标的距离信息，其中，在第一帧对应的第一测量时间内，所述雷达在多个发射周期内关闭发射，在第二帧对应的第二测量时间内，所述雷达在各发射周期进行发射。

下面对本申请实施例的基于雷达的距离检测方法进行详细描述。

在一种可能的实现方式中，雷达通过一个或多个单光子探测器接收回波光子，并根据接收的回波光子的计数，确定回波数据。

举例来说，本申请实施例的基于雷达的距离检测方法可针对以单光子器件为探测器、基于时间相关单光子计数的激光雷达，能够实现通过直接飞行时间计算目标距离。激光雷达的发射端优选中心频率较高的激光器，不限定发射端激光器的形态，例如垂直腔表面发射激光器、电致发光显示器或者脉冲激光二极管等；不限定激光雷达的形态如机械式、固态、混合固态或其他类型；接收端的探测器可例如是单光子雪崩二极管、数字硅光电倍增管等；不限定激光雷达的工作方式为电学扫描、泛光照明、线型扫描或利用二维扫描器件的点阵扫描等方式。

其中，中心频率也称点频，中心频率越高的激光器，其单位时间内能够发射的发射脉冲数量更多，意味着能接收到的回波脉冲也更多，使得雷达系统记录的飞行时间信息更充足，可以提升雷达系统的计算冗余度。由于结构原因，垂直腔表面发射激光器的中心频率是没有上限的，通常在500KHz-1MHz，甚至可以是几GHz乃至几十GHz。电致发光显示器和脉冲激光二极管的中心频率通常为100KHz-300KHz。在实际雷达系统中存在散热问题，因此可以考虑选择发射脉冲脉宽较窄的激光器。垂直腔表面发射激光器本身的快速响应能力比较高，因此容易实现窄脉宽发射。

根据雷达系统的测距量程以及测距需求，可以预先设置雷达系统的测量角度、工作帧率、发射脉冲的重复周期(简称发射周期)以及测量时间(例如第一测量时间和第二测量时间)等。其中，测量角度可以根据实际场景进行设置；工作帧率可以根据实际场景进行设置，在精度要求高的场景可以设置为高帧率，在精度要求不高的场景可以设置为低帧率；发射周期可设置为大于或等于测距窗口时间的值，测量时间是激光雷达系统以帧为单位采集数据时，完成一帧数据采集的时间，测量时间远大于发射周期和测距时间，在测量时间内，雷达可能会发出几百次甚至上千次发射脉冲。在本申请实施例中，第一测量时间可例如等于第二测量时间。

其中，工作帧率和实际应用场景有关，例如，定义工作帧率为f,在高速和中速的场景中，为了保证测距性能，工作帧率可设置为25帧/秒以上。在低速场景中，工作帧率可设置为10帧/秒-15帧/秒。根据实际场景和测距需求，工作帧率也可以设置为其他值，本申请对此不作限制。

如图2所示，设定发射脉冲的重复周期(简称发射周期)为t，测距窗口时间为T，测量时间T0等于m个发射周期的时间，T0＝m*t。其中，T0＞＞t≥T，测距窗口时间T的取值可以根据光速以及系统的测距量程确定。例如测距量程为150米，测距窗口时间可例如等于1微秒。假设在测距量程内有一个目标物体、测距量程外也有一个目标物体时，在第一个发射脉冲发出后的第一个测距窗口时间T1(T1＝T)内，测距量程内的目标物体反射得到的回波脉冲1的光子的飞行时间可为t1。在第二个发射脉冲发出后的第二个测距窗口时间T2(T2＝T)内，测距量程内的目标物体反射得到的回波脉冲2的光子的飞行时间可为t2。第二个测距窗口时间内雷达还可获得测距量程外的目标反射第一个发射脉冲的回波脉冲3的光子的飞行时间t3。直到第m个发射脉冲发出后的第m个测距窗口时间Tm(Tm＝T)内，雷达系统完成一帧数据的采集，可记录下多个飞行时间。

举例来说，在1秒内，雷达可例如能够接收N+M帧回波数据。可以设置雷达接收的N个第一帧的回波数据作为N帧检测帧数据，用于进行处理以确定第一飞行时间。相应地，设置雷达接收到的M个第二帧的回波数据，作为M帧非检测帧数据，用于进行处理以确定第二飞行时间。然而，其中根据M个第二帧的回波数据确定的第二飞行时间中，有一部分是测距量程外的目标的不真实的飞行时间，可以根据N个第一帧的回波数据得到的第一飞行时间，将M个第二帧的回波数据确定的第二飞行时间中与第一飞行时间对应的测距量程外的目标的飞行时间排除，得到第三飞行时间，这样，根据第一飞行时间可以确定测距量程外的目标的距离信息，根据第三飞行时间可以确定测距量程内的目标的距离信息，由此，可通过对M个第二帧的回波数据和N个第一帧的回波数据进行处理，最终得到测距量程内和测距量程外的目标的距离信息。其中，雷达接收到的N个第一帧的回波数据可设置为具有标志位，处理器可以基于此分辨接收到的数据是第一帧的回波数据还是第二帧的回波数据。对于运动速度较快的场景，雷达可以设置为连续接收N个第一帧的回波数据作为检测帧数据，对于运动速度较慢的场景或者静止场景，雷达可以设置为连续接收N个第一帧的回波数据作为检测帧数据，也可以设置为接收不连续的N个第一帧的回波数据作为检测帧数据。本申请对此不作限制。

在一种可能的实现方式中，接收到的连续的N个第一帧的回波数据具有相关性。例如，在工作帧率为25帧/秒时，雷达系统每秒接收25帧数据(包括第一帧回波数据以及第二帧回波数据)。由于在接收到N个第一帧的回波数据后，处理器还要对接收的N个第一帧的回波数据进行运算，所以理论上，在雷达系统进行距离检测的每一秒内，N个第一帧的回波数据越早接收越好。在实际应用中，由于系统的硬件非理想性原因，以及数据传输过程中丢帧、丢包等原因，可在使用雷达系统进行距离检测前，先进行数据校验。通过校验，可以提高对N个第一帧的回波数据进行处理得到的距离信息的准确度。在校验通过后，可例如在雷达系统进行距离检测的第一秒内，任选25帧中的连续几帧(例如1-5帧)作为检测帧(第一帧)，取6-25帧作为非检测帧(第二帧)。在雷达系统进行距离检测的第二秒内，可以任选25帧中的连续几帧(例如6-10帧)作为检测帧(第一帧)，取1-5、11-25帧作为非检测帧(第二帧)。本申请对检测帧(第一帧)的具体选择方式不做限制。

在一种可能的实现方式中，本申请实施例的雷达系统可以包括设置在车辆的不同位置的多个雷达。例如，可以包括适合运动速度较快的场景下的距离检测的第一雷达和适合运动速度较慢的场景或者静止场景下的距离检测的第二雷达。在实际应用中，可以根据车辆的速度选择适合的雷达进行距离检测，以降低数据处理成本；第一雷达和第二雷达也可以同时使用，以提高检测精度。本申请实施例的雷达系统还可以包括更多雷达，本申请对此不作限制。

在一种可能的实现方式中，M可以根据工作帧率f预先设置。例如，在N＝5且f＝25帧/秒时，M可例如设置为等于20帧，使得每秒保证至少能够接收到5个第一帧的回波数据，来计算得到一次测距量程外的目标的距离信息，这样，在雷达系统工作的第1秒时间内，可以计算得到一次距离信息(包括测距量程内和测距量程外)，在雷达系统工作的第2秒时间内，车辆可以根据雷达系统工作的第1秒得到的距离信息进行工作，在雷达系统工作的第3秒时间内，车辆可以根据雷达系统工作的第2秒得到的距离信息进行工作，使得车辆等终端进行工作时依据的距离信息保持最新，从而提高车辆的自动驾驶安全性。

其中，M和N也可以设置为使得激光雷达在其他时间内完成N个第一帧的回波数据的接收和M个第二帧的回波数据的接收。例如，可以使得每2秒或者每0.5秒内保证至少能够接收到N个第一帧的回波数据。本申请对此不作限制。

在一种可能的实现方式中，雷达在各发射周期进行发射时，每个发射周期对应的测距窗口时间内接收到的数据中，可能包括测距量程内目标的回波光子计数和测距量程外目标的回波光子计数。本申请实施例可以通过对第一测量时间内的脉冲发射方式进行设置，使得每个第一测量时间内一个固定时间段接收到的第一帧的回波数据中，仅包括测距量程外的目标的回波光子计数。基于此，可以根据该时间段接收到的第一帧的回波数据，确定测距量程外的目标的飞行时间。本申请实施例的距离检测方法还包括：

在第一帧对应的第一测量时间内，控制雷达进入一个或多个关闭周期，每个关闭周期包括多个发射周期；在每个关闭周期中，依次控制雷达关闭发射h个发射周期、开启发射1个发射周期、再关闭发射a个发射周期，其中h和a是正整数；其中，在所述a个发射周期中接收第一帧的第一回波数据，所述第一回波数据用于确定雷达的测距量程外的目标的飞行时间。

举例来说，参见图3，可以预设每个第一帧的第一个关闭周期的开始时间tt，使得到达任意一个第一帧对应的开始时间并经过预设时间tt后，进入该第一帧的第一个关闭周期。可定义一个关闭周期对应的时间等于a+h+1个发射周期对应的时间，其中h≥1且为整数，a≥1且为整数。

在每个关闭周期内，完成以下操作：以第一个关闭周期为例，第一个关闭周期内的第一个发射周期到第h个发射周期对应的时间内，处理器控制激光器关闭脉冲发射(定义为预关闭发射)；第h+1个发射周期对应的时间内，处理器控制激光器开启脉冲发射(定义为检测发射)；第h+2个发射周期到第a+h+1个发射周期对应的时间内，处理器控制激光器关闭脉冲发射(定义为连续关闭发射)。每个第一帧的数据接收时间(第一测量时间T0)内有若干个(c个)关闭周期，相邻两个关闭周期之间的时间间隔可以等于b个发射周期。

在一种可能的实现方式中，开启发射1个发射周期(检测发射)内的发射脉冲的功率高于第二测量时间内的发射脉冲功率。检测发射时提高发射脉冲功率目的是捕获到更远距离的目标的回波脉冲的光子。通过这种方式，可以提升雷达系统的测距能力。

其中，设置预关闭发射的目的是在预关闭发射对应的时间内，提前为激光器充能，使得检测发射时能够发射出提高发射功率的发射脉冲。连续关闭发射的目的是使得连续关闭发射的a个发射周期对应的时间内，雷达系统接收到的数据信息均来自量程外的目标的回波脉冲，从而能够根据接收的连续关闭发射时间内的数据信息(第一帧的第一回波数据)计算量程外的目标的距离信息。

举例来说，在图3的应用场景中，可设置h＝2，则第一个关闭周期内的第1-2个发射周期内，关闭激光器脉冲发射，即预关闭发射；第3个发射周期对应的时间内，开启激光器脉冲发射，即检测发射，检测发射时提高发射脉冲功率；可设置a＝6，则第4个发射周期到第9个发射周期对应的时间内，关闭激光器脉冲发射，即连续关闭发射。

其中，h的取值可以根据开启发射1个发射周期(检测发射)内的发射脉冲的功率，以及激光器充能到能够发出该功率的发射脉冲所需要的时间预先设置，a的取值可以根据测距需求，在测距前进行调整，例如，中心频率为500kHz，测距量程是300米，则发射周期是2微秒(1/中心频率)，测距窗口时间T也是2微秒(测距量程*2/光速)。如果想测量300米内的目标以及300米-1500米内的高反射率目标的距离信息，以1500米处存在高反射率目标为例，则从雷达系统发出发射脉冲，到发射脉冲被该高反射率目标反射，再到回波脉冲回到雷达系统，脉冲光子真实飞行时间可等于10微秒(1500m*2/光速)。而10微秒等于5个发射周期，且发射周期等于测距窗口时间，也就是说，第一个发射周期内发出的脉冲，被目标反射的回波脉冲光子飞行时间等于五个发射周期的时间，最迟在第六个发射周期时间内被探测器捕获。在此情况下，只要使得一个关闭周期的连续关闭发射时间等于6个发射周期的时间即可(a＝6)。实际应用中，1500米已经是一个比较大的距离，因此，a的值不必预设的很大，通常设置在10以内即可。本申请对a的具体取值方式不作限制。

这样，雷达系统确定的第一飞行时间中，包括每个关闭周期的a个发射周期内确定的雷达的测距量程外的目标的飞行时间，从而能够根据雷达的测距量程外的目标的飞行时间，确定测距量程外的目标的回波脉冲光子的真实飞行时间，以确定测距量程外的目标物体的真实距离信息。

在一种可能的实现方式中，可以采用特定的编码方式对任意一个第一帧的第一个关闭周期的起始时刻tt和两个关闭周期的时间间隔的周期数b进行约束，形成特异性特征。对于任意一个第一帧，b可以取一个值，也可以取多个值，例如，可以取一个值b₀，该第一帧的任意两个关闭周期的时间间隔相等，且等于b₀*t；如果取多个值b₁，b₂，b₃……b_c-1，则该第一帧的两个关闭周期的时间间隔分别是b₁*t，b₂*t，b₃*t……b_c-1*t。对于N个第一帧，每个第一帧的关闭周期的间隔时间的取值可以不同，也即，每个第一帧的b的取值可以不同。

举例来说，雷达系统的工作帧率为25帧/秒，则1秒内，雷达系统接收25帧数据。可例如将第6至第10帧确定为第一帧(N＝5)。接收每个第一帧的回波数据的时间(第一测量时间T0)等于200(m＝200)个发射周期。可例如预设第一个第一帧(第6帧)的第一个关闭周期的开始时间tt为0.1s，且每间隔10(b＝10)个发射周期的时间，进入下一个关闭周期。例如，到达第一个第一帧开始时间并经过0.1s(tt＝0.1s)后，进入第一个关闭周期。在第一个关闭周期内，先完成预关闭发射，例如使激光器脉冲发射关闭两个发射周期的时间(h＝2)。然后，再完成检测发射，例如使激光器脉冲发射开启一个发射周期的时间，并提高发射脉冲的功率。然后，使激光器脉冲发射连续关闭三个发射周期的时间(a＝3)。第一个关闭周期结束。间隔10个发射周期的时间(b＝10)，进入第二个关闭周期。以次类推，直到到达第一个第一帧结束时间，完成第一个第一帧的回波数据的接收。

可例如预设第二个第一帧(第7帧)的第一个关闭周期的开始时间tt为0.2s(tt＝0.2s)，且每间隔8(b＝8)个发射周期的时间，进入下一个关闭周期。例如，到达第二个第一帧开始时间并经过0.2s后，进入第一个关闭周期。在第一个关闭周期内，先完成预关闭发射，例如使激光器脉冲发射关闭一个发射周期的时间(h＝1)。然后，再完成检测发射，例如使激光器脉冲发射开启一个发射周期的时间，并提高发射脉冲的功率。然后，使激光器脉冲发射连续关闭四个发射周期的时间(a＝4)。第一个关闭周期结束。间隔8个发射周期的时间(b＝8)，进入第二个关闭周期。以次类推，直到到达第二个第一帧结束时间，完成第二个第一帧的回波数据的接收。

通过这种方式，可以提高雷达系统的抗干扰能力，从而提升最终得到的距离信息的准确度。本领域技术人员应理解，任意一个第一帧的任意两个关闭周期之间的时间间隔，以及任意一个第一帧的第一个关闭周期的开始时间都可以有多种选择，只要能够满足测量需求即可，本申请对此不作限制。

在一种可能的实现方式中，第一帧的回波数据也用于确定测距量程内的目标的飞行时间，本申请实施例的距离检测方法还包括：

在每个关闭周期结束后的一个发射周期中，控制雷达开启发射；其中，在该一个发射周期中接收第一帧的第二回波数据，第二回波数据用于确定第四飞行时间，第一飞行时间包括第四飞行时间，第四飞行时间表示测距量程内的目标的飞行时间。

举例来说，在每个关闭周期结束后的一个发射周期，处理器可控制激光器开启发射。因此，该一个发射周期中接收到的第一帧的第二回波数据中，包括测距量程内的回波脉冲光子的计数。并且，在每个关闭周期结束时，雷达已经连续a个发射周期没有脉冲发出，因此，可认为该一个发射周期中接收到的第一帧的第二回波数据中，不包括测距量程外的回波脉冲光子的计数。第一帧的第二回波数据可用于确定第四飞行时间，因此，第四飞行时间表示测距量程内的目标的飞行时间，第四飞行时间可用于确定测距量程内目标的距离信息。

基于此，第一飞行时间中，包括测距量程外目标的飞行时间，以及测距量程内的目标的飞行时间也即第四飞行时间。则根据第一飞行时间和第三飞行时间，确定目标的距离信息，可以认为，根据第一飞行时间中的测距量程外目标的飞行时间，可以确定测距量程外目标的距离信息；根据第三飞行时间和第一飞行时间中的第四飞行时间，可以确定测距量程内目标的距离信息。

下面介绍本申请实施例确定第一飞行时间的一种示例性方法。

在一种可能的实现方式中，在接收到N个第一帧的回波数据之后，处理器可以基于时间相关单光子计数方法，对接收到的数据进行分析处理，确定第一飞行时间。

在此先介绍时间相关单光子计数的原理。在测量时间T0内，可能有m次的脉冲发射与接收，时间数字转换器能够记录n次(n<m)光飞行时间，生成一个飞行时间关于计数次数的光子计数直方图。采用极值求解算法对光子计数直方图检测峰位可以计算出现次数最多的飞行时间值，即为最终确定的飞行时间。如果在检测峰位时，发现存在强度不同的多个峰位，可认为多个峰位对应的多个飞行时间来自不同的目标，可以计算光子计数直方图的多个峰位的飞行时间值，即为最终确定的飞行时间。通过运用时间相关单光子计数技术，在捕获到入射的单光子的条件下，探测器能够有效的去除器件固有噪声和环境光噪声，使得噪声引起的计数次数将远低于有效信号引起的计数次数，从光子计数直方图上能很容易甄别出来。同时时间相关单光子计数技术对目标物进行多次飞行时间的重复测量，可以进一步提高系统的时间分辨率。

在一种可能的实现方式中，根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，包括：

根据第一帧的全部关闭周期的中的a个发射周期接收的回波光子的计数，确定a个光子计数直方图，其中每个光子计数直方图是根据全部关闭周期中，同一次序的发射周期的回波光子的计数确定的；根据a个光子计数直方图的a个峰位对应的飞行时间，确定第一飞行时间中雷达的测距量程外的目标的飞行时间，其中，每个光子计数直方图包括1个峰位。

举例来说，对于任意一个第一帧，在每一个关闭周期的时间内，都完成一次连续关闭发射，且连续发射时间等于a个发射周期。在速度较快的运动场景，参见图4，N个第一帧(检测帧)中可例如分别包括c1、c2、……、cn个关闭周期，对于N个第一帧的回波数据，处理器可以根据每一个关闭周期的连续关闭发射的第一个发射周期对应的时间(1th)内，接收的回波数据的单光子计数，确定第一个光子计数直方图(1Th)；可以根据每一个关闭周期的连续关闭发射的第二个发射周期对应的时间(2th)内，接收的回波数据的单光子计数，确定第二个光子计数直方图(2Th)；以此类推，可以根据每一个关闭周期的连续关闭发射的第a个发射周期的时间(ath)内，接收的回波数据的单光子计数，确定第a个光子计数直方图(aTh)。在得到a个光子计数直方图后，可以对a个光子计数直方图分别检测峰位。由上文描述可知，光子计数直方图的纵坐标是单光子计数的次数，因此，次数最多的单光子对应的时间信息，即为雷达系统确定的测距量程外目标的飞行时间。假设每个光子计数直方图均检测到一个峰位，雷达系统确定的测距量程外目标的飞行时间分别是Tt1、Tt2……Tta，即，雷达确定的第一飞行时间包括Tt1、Tt2……Tta。

在一种可能的实现方式中，在同一个发射周期对应的时间内接收到来自不同的两个高反射率目标的回波脉冲时，该发射周期对应的光子计数直方图可以检测到多个峰位，例如雷达系统确定的测距量程外目标的飞行时间分别是Tt11，Tt12，Tt2……Tta。其中，Tt11和Tt12均来自第一个光子计数直方图。即，雷达确定的第一飞行时间包括Tt11，Tt12，Tt2……Tta。

在一种可能的实现方式中，第一飞行时间还包括第四飞行时间，本申请实施例的距离检测方法还包括：

根据每个关闭周期结束后的一个发射周期中的回波光子的计数，确定1个光子计数直方图；根据1个光子计数直方图中，多个飞行时间区间内的至少一个峰位对应的飞行时间，确定第一飞行时间中的第四飞行时间，多个飞行时间区间根据雷达的测距量程外的目标的飞行时间确定。

举例来说，处理器可以根据N个第一帧中每一个关闭周期后紧跟的一个发射周期时间内的单光子计数，得到一张光子计数直方图，并根据上述方法获得的测距量程外的目标的飞行时间Tt1、Tt2……Tta，可以确定a个飞行时间区间。例如，在发射脉冲的脉宽为P时，根据测距量程外的目标的飞行时间Tt1、Tt2……Tta，可以确定a个飞行时间区间[Tt1-P,Tt1+P]、[Tt2-P,Tt2+P]……[Tta-P,Tta+P]。

在一种可能的实现方式中，可以对a个飞行时间区间[Tt1-P,Tt1+P]、[Tt2-P,Tt2+P]……[Tta-P,Tta+P]的范围内的部分光子计数直方图检测峰位，如果能够检测到至少一个峰位，可以认为在N个第一帧的全部关闭周期内，雷达系统对测距量程内的目标存在漏检。在此情况下，检测到的至少一个峰位对应的飞行时间，表示第一帧的全部关闭周期内没能检测到的测距量程内目标的飞行时间，可以确定为第一飞行时间中的第四飞行时间。例如，多个飞行时间区间内共检测到三个峰位，对应的飞行时间分别是Tq1、Tq2、Tq3，则确定的第四飞行时间包括Tq1、Tq2、Tq3。

通过这种方式，可以在速度较快的运动场景下，分别确定测距量程外的目标的飞行时间以及测距量程内的目标的飞行时间，也即确定第一飞行时间。使得可以根据测距量程外的目标的飞行时间计算测距量程外的目标的距离信息，提高雷达的测距能力。

下面介绍根据第一飞行时间和第三飞行时间，确定目标的距离信息的一种示例性方法。

在一种可能的实现方式中，根据第一飞行时间，处理器可以确定测距量程外目标的距离信息。参见图4，举例来说，在速度较快的运动场景下，第1个光子计数直方图(1Th)峰位对应的飞行时间Tt1，是连续关闭发射的第1个发射周期内，雷达根据捕获到的回波光子计数确定的飞行时间，由上文描述的直接飞行时间雷达系统的测距原理可知，雷达系统针对一个测距窗口时间对应的发射脉冲的发射时间，统计该测距窗口时间内捕获到的回波光子计数，并根据回波光子的计数确定飞行时间，也就是说，雷达系统确定的飞行时间，一定是小于或等于测距窗口时间T的。而连续关闭发射的第1个发射周期内，雷达系统捕获的回波光子，实际上是连续关闭发射前的检测发射的发射脉冲的回波光子。因此，回波光子的实际飞行时间，比雷达系统根据捕获的回波光子计数确定的飞行时间，可增加1个发射周期t。这样，根据第1个光子计数直方图(1Th)峰位对应的飞行时间Tt1，可以确定一个飞行时间Tt1+t。

第2个光子计数直方图(2Th)峰位对应的飞行时间Tt2，是连续关闭发射的第2个发射周期内，雷达根据捕获到的回波光子计数确定的飞行时间，而连续关闭发射的第2个发射周期内，雷达系统捕获的回波光子，实际上是连续关闭发射前的检测发射的发射脉冲的回波光子。因此，回波光子的实际飞行时间，比雷达系统根据捕获的回波光子计数确定的飞行时间，可增加2个发射周期t。这样，根据第2个光子计数直方图(2Th)峰位对应的飞行时间Tt2，可以确定一个飞行时间Tt2+2t。

以此类推，第a个光子计数直方图(aTh)峰位对应的飞行时间Tta，是连续关闭发射的第a个发射周期内，雷达根据捕获到的回波光子计数确定的飞行时间，而连续关闭发射的第a个发射周期内，雷达系统捕获的回波光子，实际上是连续关闭发射前的检测发射的发射脉冲的回波光子。因此，回波光子的实际飞行时间，比雷达系统根据捕获的回波光子计数确定的飞行时间，可增加a个发射周期t。这样，根据第a个光子计数直方图(aTh)峰位对应的飞行时间Tta，可以确定一个飞行时间Tta+at。

基于此，根据Tt1+t、Tt2+2t……Tta+at，代入公式(1)，使得t₀分别等于Tt1+t、Tt2+2t……Tta+at，即可计算量程外目标的距离信息。

在一种可能的实现方式中，在同一个发射周期对应的光子计数直方图检测到多个峰位，例如雷达系统确定的测距量程外目标的飞行时间分别是Tt11，Tt12，Tt2……Tta，且Tt11和Tt12来自第1个光子计数直方图时，Tt11和Tt12是连续关闭发射的第1个发射周期内，雷达根据捕获到的回波光子计数确定的飞行时间，由上文描述可知，回波光子的实际飞行时间，比雷达系统根据捕获的回波光子计数确定的飞行时间，可增加1个发射周期t。因此，根据第1个光子计数直方图峰位对应的飞行时间Tt11和Tt12，可以确定2个飞行时间Tt11+t、Tt12+t。以此类推，可得到飞行时间Tt11+t、Tt12+t、Tt2+2t……Tta+at，代入公式(1)，使得t0分别等于Tt11+t、Tt12+t、Tt2+2t……Tta+at，即可计算量程外目标的距离信息。

通过这种方式，即可获得测距量程外目标的距离信息。

在一种可能的实现方式中，根据第三飞行时间，处理器可以确定测距量程内目标的距离信息。

举例来说，根据上文描述的方法，获得的第一飞行时间中，可例如包括测距量程外目标的飞行时间Tt1、Tt2……Tta。并且，根据至少一个第二帧的回波数据，可确定第二飞行时间，第二飞行时间可例如包括Tt1、Tt2……Tta，Tk1、Tk2……Tks。在此情况下，可先去除第二飞行时间中，与测距量程外目标的飞行时间相对应的飞行时间，得到第三飞行时间，例如，第三飞行时间包括Tk1、Tk2……Tks。第三飞行时间是测距量程内目标的飞行时间，因此，将Tk1、Tk2……Tks，代入公式(1)，使得t0分别等于Tk1、Tk2……Tks，即可计算量程内目标的距离信息。

进一步地，根据第一飞行时间和第三飞行时间，处理器可以获得准确度更高的测距量程内目标的距离信息。

举例来说，根据上文描述的方法，获得的第一飞行时间中，除包括测距量程外目标的飞行时间Tt1、Tt2……Tta外，还可例如包括测距量程内目标的飞行时间Tq1、Tq2、Tq3(第四飞行时间)。第三飞行时间和第四飞行时间可进行或运算，例如得到Tq1、Tq2、Tq3，Tk1、Tk2……Tks。在此情况下，第三飞行时间和第四飞行时间的或运算结果是测距量程内目标的飞行时间，因此，可将Tq1、Tq2、Tq3，Tk1、Tk2……Tks代入公式(1)，使得t0分别等于Tq1、Tq2、Tq3，Tk1、Tk2……Tks，即可计算量程内目标的距离信息。

通过这种方式，可以获得准确度更高的测距量程内目标的距离信息。

在一种可能的实现方式中，测距量程内目标的距离信息和测距量程外目标的距离信息可以分别作为量程内目标的点云深度图、量程外目标的点云深度图输出，也可以整合成一张包括量程内目标和量程外目标的点云深度图后输出。

本申请实施例的距离检测方法，可以获得测距量程外目标的距离信息，以及准确度较高的测距量程内目标的距离信息，并且二者的获取可以通过计算实现，不需要在雷达中新增硬件，因此可以在不增加硬件成本的条件下，提高雷达的测距能力。

在一种可能的实现方式中，在速度较快的运动场景中，如果对a个光子计数直方图检测峰位时，发现任意一个光子计数直方图中，存在强度相近但是飞行时间分布大于发射脉冲的脉宽t的多个峰位，可以认为多个峰位是来自运动目标的回波脉冲的飞行时间而非噪声。在此情况下，可设置检测窗及峰位的阈值，将所有超出阈值的峰位及其飞行时间采集下来，后续根据目标的运动方向与车前进方向是否相同或不同，分别提取这些时间信息(即超出阈值的峰位的飞行时间)中的最小值和最大值作为目标的时间信息，如果方向相同则取最小值，如果方向相反则取最大值，并根据所有时间信息中的最大值与最小值之差和车速的关系，推算目标与激光雷达系统的空间距离关系在一段时间内的可能变化规律，并将预判的规律上报终端的控制系统。使得终端的控制系统能够将预判的规律应用于后续接收的第二帧的回波数据，例如预测该运动目标在第二测量时间内的可能距离信息，以便根据运动目标的可能距离信息规划行驶路线等。

下面介绍本申请实施例确定第一飞行时间的另一种示例性方法。

根据第一帧的全部关闭周期中的a个发射周期接收的回波光子的计数，确定1个光子计数直方图；根据1个光子计数直方图的e个峰位对应的飞行时间，确定第一飞行时间中雷达的测距量程外的目标的飞行时间,其中e是小于或等于a的正整数。

举例来说，对于任意一个第一帧，在每一个关闭周期的时间内，都完成一次连续关闭发射，且连续发射时间等于a个发射周期。在雷达处于速度较慢的运动场景，参见图5，N个第一帧(检测帧)中可例如分别包括c1、c2、……、cn个关闭周期，第一帧帧数N和每个第一帧的关闭周期数c1、c2、……、cn的取值可能较小，根据每一个关闭周期的连续关闭发射的一个发射周期对应的时间内，接收的回波数据的单光子计数不够多，在此情况下，对于N个第一帧，可以将全部关闭周期的连续关闭发射的a个发射周期得到的单光子计数合并到一个光子计数直方图(Th)中。由于该1个光子计数直方图(Th)是在连续关闭发射时间内得到的，因此没有任何真实量程内的目标的回波脉冲光子，通过对光子计数直方图检测寻峰，可例如检测到e个强度不同的峰位，e≤a。最强峰位到最弱峰对应的飞行时间依次为Tt1、Tt2……Tte。即，雷达确定的第一飞行时间包括Tt1、Tt2……Tte。

在一种可能的实现方式中，在雷达处于速度较慢的运动场景、或者雷达处于静止场景时，第四飞行时间的确定方式可参照上文速度较快的运动场景下的第四飞行时间的确定方式的描述，在此不再赘述。

通过这种方式，可以在速度较慢的运动场景、或者静止场景下，分别确定测距量程外的目标的飞行时间以及测距量程内的目标的飞行时间，也即确定第一飞行时间。使得可以根据测距量程外的目标的飞行时间计算测距量程外的目标的距离信息，提高雷达的测距能力。

下面介绍速度较慢的运动场景、或者静止场景下，根据第一飞行时间和第三飞行时间，确定目标的距离信息的一种示例性方法。

在一种可能的实现方式中，根据第一飞行时间，处理器可以确定测距量程外目标的距离信息。参见图5，举例来说，一个光子计数直方图(Th)峰位对应的飞行时间Tt1、Tt2……Tte，分别是最强峰位到最弱峰的飞行时间，且e个峰位的强度均不同。在此情况下，可认为最强峰对应的飞行时间Tt1是连续关闭发射的第1个发射周期内，雷达根据捕获到的回波光子计数确定的飞行时间，由上文描述可知，根据最强峰对应的飞行时间Tt1，可以确定一个飞行时间Tt1+t。可认为次强峰对应的飞行时间Tt2是连续关闭发射的第2个发射周期内，雷达根据捕获到的回波光子计数确定的飞行时间，由上文描述可知，根据次强峰对应的飞行时间Tt2，可以确定一个飞行时间Tt2+2t。以此类推，可以分别确定Tt1+t、Tt2+2t……Tte+et，代入公式(1)，使得t0分别等于Tt1+t、Tt2+2t……Tte+et，即可计算量程外目标的距离信息。

通过这种方式，即可获得测距量程外目标的距离信息。

在一种可能的实现方式中，根据第三飞行时间，或者，根据第一飞行时间以及第三飞行时间，处理器可以确定测距量程内目标的距离信息。其具体方式可以参照上文中速度较快的运动场景下，测距量程内目标的距离信息的确定方式的描述，在此不再赘述。

根据本申请实施例的距离检测方法，可以同时得到测距量程外目标的距离信息以及测距量程内目标距离信息，拓展了系统性能。并且，上述距离信息的获取并未以复杂的设计和调控为代价，硬件控制和实现方式上较为简单，仅设计激光器脉冲发射的开启和关闭，接收端无需做修改，正常采集数据即可。本申请实施例的策略不需要复杂的数据后处理，仅需要在得到完整的光子计数直方图前，对N个第一帧的回波数据中对应的连续关闭发射时间内接收到的N个第一帧的第一回波数据以及和其后的第一个发射周期内接收到的N个第一帧的第二回波数据进行保存并处理，策略的复杂度和实现的代价较小。

本申请的实施例提供了一种距离检测装置，参见图6，所述装置包括：

第一确定模块101，根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，所述第一飞行时间包括雷达的测距量程外的目标的飞行时间；

第二确定模块102，根据雷达接收的至少一个第二帧的回波数据确定第二飞行时间；

第三确定模块103，根据第一飞行时间，消除所述第二飞行时间中的部分飞行时间，得到第三飞行时间，所述部分飞行时间与测距量程外的目标的飞行时间相对应；

第四确定模块104，根据所述第一飞行时间和所述第三飞行时间，确定目标的距离信息，

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

在一种可能的实现方式中，所述雷达通过一个或多个单光子探测器接收回波光子，并根据接收的回波光子的计数，确定所述回波数据。

在一种可能的实现方式中，第一确定模块包括：

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

在一种可能的实现方式中，所述开启发射1个发射周期内的发射脉冲的功率高于所述第二测量时间内的发射脉冲功率。

本申请的实施例提供了一种距离检测装置，包括：处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令时实现上述方法。

本申请的实施例提供了一种雷达，包括上述距离检测装置。

本申请的实施例提供了一种终端，包括上述雷达。

本申请的实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。

本申请的实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。

以上各实施例的示例性说明可参见图1-图5及其相关说明，在此不再赘述。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(electrically programmable read-only-memory，EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(static random-access memory，SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(compact disc read-only memory，CD-ROM)、数字多功能盘(digital video disc，DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

这里所描述的计算机可读程序指令或代码可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本申请操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(instruction set architecture，ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(local area network，LAN)或广域网(widearea network，WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(field-programmablegate array，FPGA)或可编程逻辑阵列(programmable logic array，PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本申请的各个方面。

这里参照根据本申请实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。

也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行相应的功能或动作的硬件(例如电路或ASIC(application specificintegrated circuit，专用集成电路))来实现，或者可以用硬件和软件的组合，如固件等来实现。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其它变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种基于雷达的距离检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述雷达通过一个或多个单光子探测器接收回波光子，并根据接收的回波光子的计数，确定所述回波数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据雷达接收的至少一个第一帧的回波数据确定第一飞行时间，包括：

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述开启发射1个发射周期内的发射脉冲的功率高于所述第二测量时间内的发射脉冲功率。

9.一种距离检测装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种距离检测装置，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述指令时实现权利要求1-8任意一项所述的方法。

11.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1-8中任意一项所述的方法。

12.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备中运行时，所述电子设备中的处理器执行权利要求1-8中任意一项所述的方法。

13.一种雷达，其特征在于，包括权利要求9-10中任一项所述的距离检测装置。

14.一种终端，其特征在于，包括权利要求13所述的雷达。