CN115436962A - 激光雷达及获取特征信息的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了激光雷达及获取特征信息的方法，属于激光探测技术领域。其中，激光雷达包括：至少两个单点发射器、至少两个单点探测器和至少一个第一分光棱镜，至少一个第一分光棱镜包括至少两个出光方向；至少两个出光方向中的各个出光方向分别对应至少一个单点探测器，且至少两个单点发射器与至少两个单点探测器一一对应。本申请提供的激光雷达，通过设置至少一个第一分光棱镜，使得至少两个出光方向可以分别对应至少一个单点探测器，从而有利于缩小激光雷达的尺寸，增强激光雷达的适用性。

Description

激光雷达及获取特征信息的方法

技术领域

本申请涉及激光探测技术领域，特别涉及一种激光雷达及获取特征信息的方法。

背景技术

随着激光探测技术的发展，人们对于探测准确度的要求也越来越高，单点收发器件应运而生。相比于传统的线阵收发器件，单点收发器件由于避免了串扰问题而具有较高的探测准确度。其中，单点收发器件包括用于发射激光的单点发射器，以及用于探测目标对象反射激光所形成的回波的单点探测器，目标对象例如为物体。

相关技术中，激光雷达包括拼接在一起的至少两个单点发射器，以及拼接在一起的至少两个单点探测器，以便于通过单点收发器件实现与线阵收发器件相同的扫描效果。

然而，拼接的至少两个单点发射器和拼接的至少两个单点探测器的尺寸较大，从而导致激光雷达的尺寸也较大，降低了激光雷达的适用性。

发明内容

本申请实施例提供了一种激光雷达及获取特征信息的方法，以解决相关技术中使用单点收发器件导致激光雷达的尺寸较大的问题。本申请实施例提供的技术方案包括如下的几个方面。

一方面，提供了一种激光雷达，所述激光雷达包括：至少两个单点发射器、至少两个单点探测器和至少一个第一分光棱镜，所述至少一个第一分光棱镜包括至少两个出光方向；

所述至少两个出光方向中的各个出光方向分别对应至少一个单点探测器，且所述至少两个单点发射器与所述至少两个单点探测器一一对应，使得每个单点探测器探测对应的子回波，单点探测器对应的子回波通过所述至少一个第一分光棱镜划分所述单点探测器对应的回波得到，所述单点探测器对应的回波由目标对象反射所述单点探测器对应的单点发射器发射的激光形成。

在示例性实施例中，所述激光雷达还包括至少一个第二分光棱镜，所述至少一个第二分光棱镜包括至少两个入光方向，所述至少两个入光方向中的各个入光方向对应至少一个单点发射器。

在示例性实施例中，所述至少两个单点发射器分为至少两列，且至少两列单点发射器错位排列。

在示例性实施例中，当每个入光方向对应至少两个单点发射器时，每个入光方向对应的至少两个单点发射器分为至少两列，且至少两列单点发射器错位排列。

在示例性实施例中，当每个出光方向对应至少两个单点探测器时，每个出光方向对应的至少两个单点探测器分为至少两列，且至少两列单点探测器错位排列。

第二方面，提供了一种获取特征信息的方法，所述方法应用于控制器，所述控制器用于控制第一方面及第一方面的任一示例性实施例所提供的激光雷达，所述方法包括：

所述控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，所述目标对象用于反射所述至少两个激光形成至少两个回波，所述至少两个回波中的每个回波通过至少一个第一分光棱镜被划分为至少两个子回波，至少两个子回波与至少两个出光方向一一对应；

所述控制器控制至少两个单点探测器分别探测对应的子回波，得到至少两个测距点，其中，每个单点探测器对应的子回波通过划分所述单点探测器对应的回波得到，所述单点探测器对应的回波由所述目标对象反射所述单点探测器对应的单点发射器发射的激光形成；

所述控制器拼接所述至少两个测距点，基于拼接的至少两个测距点获取所述目标对象的特征信息。

在示例性实施例中，所述控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，包括：所述控制器控制每个单点发射器按照对应的入光方向，向至少一个第二分光棱镜发射一个激光，使得所述至少一个第二分光棱镜向所述目标对象发射所述至少两个激光，其中，所述至少一个第二分光棱镜包括至少两个入光方向，每个入光方向对应至少一个单点发射器。

在示例性实施例中，所述控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，包括：所述控制器控制至少两组单点发射器中的每组单点发射器轮流向将所述目标对象发射激光，每组单点发射器包括至少一个单点发射器。

在示例性实施例中，所述控制器控制至少两个单点探测器分别探测对应的子回波，得到至少两个测距点，包括：对于每个单点探测器，所述控制器控制所述单点探测器和所述单点探测器相邻的第一数量个其他的单点探测器分别探测所述单点探测器对应的子回波，得到所述单点探测器对应的第二数量个子回波；对于每个单点探测器，所述控制器基于所述第二数量个子回波得到所述单点探测器对应的测距点。

在示例性实施例中，所述第一数量个为两个，对于每个单点探测器，所述单点探测器位于两个其他的单点探测器之间。

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：

本申请实施例提供的激光雷达，通过设置至少一个第一分光棱镜，使得至少两个出光方向可以分别对应至少一个单点探测器，从而有利于缩小激光雷达的尺寸，增强激光雷达的适用性。

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激光雷达的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种阵列激光发射器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种阵列激光探测器的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种单点发射器与单点探测器一一对应的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种第一分光棱镜的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种第一分光棱镜和阵列激光探测器的相对位置关系的示意图；

图7是本申请实施例提供的一种第一分光棱镜和阵列激光探测器的相对位置关系的正视图及俯视图；

图8是本申请实施例提供的一种第二分光棱镜和阵列激光发射器的相对位置关系的示意图；

图9是本申请实施例提供的一种获取特征信息的方法的流程图；

图10是本申请实施例提供的一种每个子回波覆盖多个单点探测器的示意图。

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(Time OfFlight，飞行时间)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l按照如下的公式计算：

激光雷达的每一次测量，即每发射一个激光脉冲，只能获得一个测距点，该测距点代表激光雷达与对象之间的一个距离信息，想要实现场景的三维扫描，则需要让激光雷达在水平和竖直两个维度上进行扫描，从而形成均匀或非均匀分布的点云。结合点云中的每个测距点本身携带的距离信息，即可生成被扫描场景的三维点云图。

其中，在水平和竖直两个维度上进行扫描需要依赖于扫描系统。如果使用线阵收发器件，则可以在一个维度上省去扫描系统。其中，线阵收发器件在竖直方向上集成了多个收发器件，则可以仅在水平方向上使用扫描系统，而不在竖直方向上使用扫描系统。或者，如果使用面阵收发器件，则可以在两个维度上均省去扫描系统。

省去扫描系统可以简化激光雷达的结构，提升激光雷达的可靠性。不过，由于面阵收发器件的成本较高，因而目前主要使用线阵收发器件，线阵收发器件例如为：用于发射激光的线阵激光发射器，在竖直方向上集成了多个发射单元；用于探测回波的线阵激光探测器，在竖直方向上集成了多个探测单元。

线阵收发器件的一个问题是串扰问题。串扰问题的具体表现是，当线阵激光探测器的某一个探测单元探测到一个高反射率的物体(如，车牌、道路标识牌，等等)时，会引起临近的其他探测单元甚至所有探测单元产生或强或弱的响应。反映在输出的点云上则体现为，高反射率的物体对应的点云会产生“膨胀”，也即是，点云中原本已经不属于该物体的测距点，同样携带与该高反射率的物体相同的距离信息，从而导致点云失真。

串扰问题的根因与线阵激光探测器的工艺相关，由于全部探测单元均集成在一起，也即是全部探测单元的阳极全部连接在同一块金属基底上，全部探测单元的阴极则作为各自的输出级，与外部的放大器进行连接。因此，当某一个探测单元探测到较强的反射光(也即是物体对激光反射形成的回波)后，会引起该探测单元剧烈的光电效应，从而影响位于同一块金属基底上的所有阳极的电位，进而将相应的“串扰”到相邻探测单元甚至全部探测单元，导致所有受到串扰的探测单元都产生与该探测单元相同的响应，体现在测距结果上就是上述的高反射率的物体对应的点云产生“膨胀”。串扰问题目前属于设计与工艺的问题，往往不能通过在信号处理过程中加入新的硬件或软件来修复。可以说，串扰问题是使用线阵激光探测器就无法避免的问题。

线阵收发器件的另一个问题是线阵激光发射器的发射单元和上述探测单元的排列方式较为死板、不够灵活的问题。出于成本等原因，发射单元和探测单元之间的排列方式往往仅有固定的几种方式。当需要在激光雷达中使用特殊的排列方式时，则可能难以选型到合适的线阵收发器件。

采用单点收发器件可以解决线阵收发器件存在的两个问题，单点收发器件包括单点发射器和单点探测器。单点收发器件是独立设置的，阳极不会集成在同一块金属基板上，因而能够避免上述的串扰问题。并且，独立的单点收发器件之间可以灵活的拼接，从而使得实现多个单点收发器件的灵活排列。

然而，相比于线阵收发器件，单点收发器件也存在一定的不足。比如，拼接单点收发器件会导致尺寸较大，从而增加了激光雷达的尺寸，不利于小尺寸集成化的激光雷达设计。例如，64线的线阵激光探测器的长度约17.7毫米，而拼接的单点探测器，仅16线拼接就已经达到了16毫米的长度。因此，针对单点收发器件存在的技术问题，本申请实施例提供了激光雷达，以及基于激光雷达获取特征信息的方法，参见如下说明。

本申请实施例提供了一种激光雷达，如图1所示，该激光雷达包括至少两个单点发射器、至少两个单点探测器和至少一个第一分光棱镜，至少一个第一分光棱镜包括至少两个出光方向。其中，至少两个出光方向中的各个出光方向分别对应至少一个单点探测器，且至少两个单点发射器与至少两个单点探测器一一对应。

其中，该激光雷达用于获取目标对象的特征信息，目标对象例如为三维空间中的人、物体等等，特征信息例如为激光雷达与目标对象之间的距离等，在此不作限定。每个单点发射器用于向目标对象发射一束激光，则目标对象可以反射该激光，形成回波，至少一个分光棱镜用于接收该回波，将该回波分为至少两个子回波，使得至少两个子回波与至少两个出光方向一一对应，也即是每个出光方向均存在该回波对应的一个子回波。由于每个出光方向对应至少一个单点探测器，且至少两个单点发射器与至少两个单点探测器一一对应，因而无论用于发射该激光的单点发射器对应的单点探测器对应着哪个出光方向，该单点探测器均可以探测到该子回波。

由此，使得至少两个单点发射器中的每个单点发射器发射的激光，被目标对象反射形成的回波，均能够以子回波的形式被该单点发射器对应的一个单点探测器探测到。之后，对于每个单点发射器，基于该单点发射器发射激光的发射时刻(即t₀)，以及该单点发射器对应的单点探测器探测到子回波的探测时刻(即t₁)，便能够按照上述说明的TOF方法，计算得到一个测距点，该测距点代表激光雷达与目标对象之间的一个距离。

其中，上述的发射时刻和探测时刻可以通过计时芯片获得。例如，单点发射器在发射激光时，向计时芯片发送信号，计时芯片将接收到该信号的时刻记录为发射时刻。单点探测器在探测子回波时，该子回波可以服从高斯分布，或者形似高斯分布的其他分布。因此，该子回波具有上升沿和下降沿。单点探测器在该子回波的上升沿达到一定第一阈值时，向计时芯片发送信号，计时芯片将接收到该信号的时刻记录为探测时刻。示例性地，该计时芯片可以集成于激光雷达内部，也可以独立设置于激光雷达外部，在此不作限定。

以上说明了基于相对应的一对单点发射器和单点探测器，得到一个测距点的过程。由于激光雷达包括一一对应的至少两个单点发射器和至少两个单点探测器，因而至少两个单点发射器可以同步分别发射一次激光，从而得到至少两个激光。目标对象反射至少两个激光，得到至少两个回波，至少一个第一分光棱镜将每个回波分为至少两个子回波，则每个出光方向均存在至少两个子回波。至少两个单点探测器可以分别探测对应的子回波，也即是使得每个单点探测器探测对应的子回波，从而可以按照上述说明得到至少两个测距点，且该至少两个测距点位于同一列。其中，单点探测器对应的子回波通过至少一个第一分光棱镜划分单点探测器对应的回波得到，单点探测器对应的回波由目标对象反射单点探测器对应的单点发射器发射的激光形成。一个单点探测器对应的子回波，也即是该单点探测器对应的单点发射器发射的激光被反射后形成的回波在该单点探测器对应的出光方向上的子回波。

由此可见，至少两个单点发射器同步分别发射一次激光，可以得到一列测距点，该列测距点包括至少两个测距点，基于至少两个测距点可以获取目标对象的特征信息。示例性地，同步发射激光可以是指，不同单点发射器发射激光的角度和时刻略有不同，从而使得不同单点发射器发射至少两个激光可以同时到达目标对象，至少一个第一分光棱镜也可以同时接收到至少两个回波。

示例性地，在激光雷达扫描一周(即360度)的过程中，至少两个单点发射器会同步发射多次激光，则可以得到多列测距点，每列测距点均包括至少两个测距点。该多列测距点可以形成一帧点云，从而可以基于该帧点云获取目标对象的特征信息。

接下来，对该激光雷达的各种可能的结构分别进行说明。

对于单点发射器，包括如下的情况A1和情况A2。

情况A1，该至少两个单点发射器位于同一列。

情况A2，至少两个单点发射器分为至少两列，且至少两列单点发射器错位排列。其中，至少两列单点发射器错位排列的目的在于，使得不同的单点发射器的发光区形成错位，避免不同的单点发射器的发光区发射的激光存在交叠。

例如，图2示出了一种阵列激光发射器，该阵列激光发射器中，至少两个单点发射器位于两列。其中，每个方形表示一个单点发射器的外部封装。每个圆形表示一个单点发射器的发光区，发光区也即是用于发射激光的区域，比如激光二极管等等。当然，方形和圆形仅为举例，图2中的8个单点发射器也仅为举例，不用于对单点发射器的形状或数量造成限定，单点发射器的数量可以根据实际需求进行增加或减少。相比于情况A1，使得至少两个单点发射器位于至少两列能够减小阵列激光发射器的长度，从而有利于缩小激光雷达的尺寸。

当然，图2所示的情况中左侧一列单点发射器高于右侧一列单点发射器仅为举例，不用于对各列单点发射器的相对位置关系造成限定。例如，也可以是右侧一列单点发射器高于左侧一列单点发射器。或者，如果至少两个单点发射器位于三列或更多列，可以是各列单点发射器从左到右(或从右到左)依次升高，还可以是中间的各列单点发射器高于两侧的各列单点发射器，在此不一一列举。

对于单点探测器，包括如下的情况B1和情况B2。

情况B1，至少两个单点探测器位于同一列。

情况B2，当每个出光方向对应至少两个单点探测器时，至少两个单点探测器分为至少两列，且至少两列单点探测器错位排列。至少两列单点探测器错位排列的目的在于，使得不同的单点探测器的感光区能够与不同的单点发射器一一对应，从而保证至少两个单点发射器与至少两个单点探测器的一一对应。相比于情况B1，至少两个单点探测器位于至少两列的情况能够减小阵列激光探测器的长度，从而有利于缩小激光雷达的尺寸。以32线的阵列激光探测器为例，该阵列激光探测器需要拼接32个单点探测器，如果按照情况B1将32个单点探测器拼接为一列，则阵列激光探测器的长度约为32毫米，而如果按照情况B2将32个单点探测器分为两列并进行拼接，则阵列激光探测器的长度约为16毫米。

例如，图3示出了一种阵列激光探测器，该阵列激光探测器中的至少两个单点探测器位于两列。其中，每个方形表示一个单点探测器的外部封装。每个椭圆形表示一个单点探测器的感光区，感光区也即是用于探测子回波的区域，比如APD(Avalanche Photon Diode，雪崩光电二极管)。方形和椭圆形仅为举例，单点探测器的数量也仅为举例，不用于对单点探测器的形状或数量造成限定，单点探测器的数量可以根据实际需求进行增加或减少。另外，对于至少两个单点探测器位于三列或更多列的情况，可以参见上文情况A2中对至少两个单点发射器位于三列或更多列的情况，在此不作赘述。

对于至少两个单点探测器对应的单点发射器，包括如下的情况C1和情况C2。

情况C1，位于同一个阵列激光探测器的各个单点探测器对应的单点发射器不连续。例如，参见图4，阵列激光发射器包括CH 1至CH 8，共8个单点发射器。阵列激光探测器1包括4个单点探测器，4个单点探测器对应的4个单点发射器分别为CH 2、CH 4、CH 6和CH 8。阵列激光探测器2也包括4个单点探测器，4个单点探测器对应的4个单点发射器分别为CH1、CH 3、CH 5和CH7。其中，CH表示通道(channel)。

情况C2，位于同一个阵列激光探测器的各个单点探测器对应的单点发射器连续。示例性地，可以是部分连续，也可以是全部连续。

仍以阵列激光发射器包括CH 1至CH 8共8个单点发射器为例，则部分连续可以是阵列激光探测器1包括的4个单点探测器分别对应CH 1、CH 2、CH 5和CH 6这4个单点发射器，CH 1与CH 2连续，CH 2与CH 5不连续，CH 5与CH 6连续，因而属于部分连续。并且，阵列激光探测器2包括的4个单点探测器分别对应CH 3、CH 4、CH 7和CH 8这4个单点发射器。CH3与CH 4连续，CH 4与CH 7不连续，CH 7与CH 8连续，因而属于部分连续。

或者，全部连续则可以是阵列激光探测器1包括的4个单点探测器分别对应CH 1至CH 4这4个单点发射器，CH 1至CH 4均连续，因而可以属于全部连续。并且，阵列激光探测器2包括的4个单点探测器分别对应CH 5至CH 8这4个单点发射器，CH 1至CH 8均连续，因而属于全部连续。

应理解的是，还可以根据实际需求设置其他部分连续或全部连续的情况，在此不一一举例。

基于以上的情况C1和情况C2能够看出，在本申请实施例中，不同的出光方向对应不同的单点探测器，不同的出光方向对应的单点探测器共同对应至少两个单点发射器。或者说，每个单点发射器对应的单点探测器仅位于至少两个出光方向中的一个出光方向。

对于第一分光棱镜，包括如下的情况D1和情况D2。

情况D1，一个第一分光棱镜仅包括两个出光方向。因此，当需要两个出光方向时，激光雷达仅需要包括一个第一分光棱镜。当需要三个或更多个出光方向时，激光雷达则需要包括至少两个第一分光棱镜。其中，第一个分光棱镜包括两个出光方向，这两个出光方向中的至少一个出光方向上，可以进一步包括至少一个其他的第一分光棱镜。当然，其他的第一分光棱镜也包括两个出光方向，这两个出光方向中的至少一个出光方向上，可以继续包括其他的第一分光棱镜，也可以不包括其他的第一分光棱镜。

情况D2，一个第一分光棱镜可以包括三个或更多个出光方向，则无论需要多少个出光方向，该激光雷达均可以仅包括一个第一分光棱镜。

在示例性实施例中，相比于第一分光棱镜接收到的回波，第一分光棱镜划分的子回波的能量较小。例如，当一个第一分光棱镜仅包括两个出光方向时，每个子回波的能量为回波的能量的一半。基于此，本申请实施例可以提高单点发射器所发射的激光的能量，以保证子回波具有足够的能量，避免影响激光雷达的最大测量距离。例如，本申请实施例通过将单点发射器所发射的激光的能量增加一倍，即可保证激光雷达的最大测量距离不变。当然，即使是划分得到的子回波的能量不低于回波，本申请实施例也可以根据实际需求调整单点发射器所发射的激光的能量，以便于灵活的调整激光雷达的测距范围。

示例性地，参见图5，每个第一分光棱镜的不同出光方向对应的子回波的方向可能存在不同，例如两个子回波的方向是垂直的。因此，激光雷达中不同的阵列激光探测器可能需要按照不同的方式设置，以便于与子回波的方向相匹配。例如，图6示出了一种不同第一分光棱镜和阵列激光探测器的相对位置关系。需要说明的是，图6中的第一分光棱镜仅体现为平面图而未体现为立体图，是为了避免遮挡阵列激光探测器。示例性地，第一分光棱镜可以是图5所示的立体的分光棱镜。并且，图6所示的光学间隙是指阵列激光探测器与第一分光棱镜之间的间距，该光学间隙用于阵列激光探测器正常的探测子回波。

应理解的是，图6所示的第一分光棱镜的体积仅为示例，第一分光棱镜的体积并不一定大于阵列激光探测器。

从正视方向和俯视方向分别观察图6，则可以得到图7所示的正视图(1)和俯视图(2)。基于图7的(1)能够看出，激光雷达在正视方向上的高度，可以是阵列激光探测器的长度。基于图7的(2)能够看出，激光雷达在俯视方向上的高度，可以是阵列激光探测器的长度、阵列激光探测器的厚度与光学间隙之和。该激光雷达具有较小的尺寸。

以激光雷达包括2个32线的阵列激光探测器为例，阵列激光探测器的长度为16毫米，阵列激光探测器的厚度为0.23毫米，光学间隙为1毫米，则激光雷达的尺寸可以为17.23毫米。并且，本申请实施例提供的该激光雷达可以实现竖直方向上分辨率为64线的扫描。如果不使用第一分光棱镜，而直接使用单点探测器，则需要分别拼接64个单点探测器才能实现竖直方向上分辨率为64线的扫描，拼接64个单点探测器的长度约为64毫米。如果使用线阵激光探测器，则竖直方向上分辨率为64线的线阵激光探测器的尺寸可能达到17.7毫米。由此可见，本申请实施例能够在实现相同分辨率的前提下缩小激光雷达的尺寸。

在示例性实施例中，参见图8，激光雷达还包括至少一个第二分光棱镜，至少一个第二分光棱镜包括至少两个入光方向，至少两个入光方向中的各个入光方向分别对应至少一个单点发射器。也即是，每个入光方向对应的单点发射器，分别按照对应的入光方向向该至少一个第二分光棱镜发射子激光，该至少一个第二分光棱镜再将子激光汇总为激光，向目标对象发射激光。

示例性地，当每个入光方向对应至少两个单点发射器时，每个入光方向对应的至少两个单点发射器分为至少两列，且至少两列单点发射器错位排列。每个入光方向对应的至少两个单点发射器位于至少两列可以参见上文的情况A1，在此不作赘述。

综上所述，本申请实施例提供的激光雷达，通过设置至少一个第一分光棱镜，使得至少两个出光方向可以分别对应至少一个单点探测器，从而有利于缩小激光雷达的尺寸，增强激光雷达的适用性。

本申请实施例还提供了一种获取特征信息的方法，该方法可应用于控制器中，该控制器用于控制上述图1至图8所示的激光雷达。其中，该控制器可以集成于激光雷达内部，也可以独立设置于激光雷达外部，该控制器可以为处理器、芯片或者其他具有控制功能的元件等等，在此不作限定。

如图9所示，该获取特征信息的方法包括如下的步骤901至步骤903。

步骤901，控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，目标对象用于反射至少两个激光形成至少两个回波，至少两个回波中的每个回波通过至少一个第一分光棱镜被划分为至少两个子回波，至少两个子回波与至少两个出光方向一一对应。

其中，控制器可以控制至少两个单点发射器同步发射激光。或者，控制器可以对至少两个单点发射器进行分组，得到至少两组单点发射器，每组单点发射器包括至少一个单点发射器，之后，控制器可以控制各组单点发射器轮流发光，此种发光模式也称为轮询发光。在轮流发光的过程中，一组单点发射器发射激光并完成探测之后，下一组单点发射器再发射激光。其中，一组单点发射器发射激光并完成探测所需的总时间，是多个时间之和，该总时间例如为1-10微秒量级。示例性地，多个时间包括但不限于：控制器向单点发射器发送指令所需的时间，该指令用于控制单点发射器发射激光；单点发射器发射的激光传输至目标对象表面的时间；目标对象反射激光形成回波后，回波传输至至少一个第一分光棱镜的时间；回波被划分为子回波后，单点探测器探测子回波的时间；计时芯片进行计时以及控制器计算测距点的时间。

也即是，在示例性实施例中，控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，包括：控制器控制至少两组单点发射器中的每组单点发射器轮流向将目标对象发射激光。其中，对于同一组的单点发射器，控制器可以控制这些单点发射器同步发射激光。

在示例性实施例中，控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，包括：控制器控制每个单点发射器按照对应的入光方向至少一个第二分光棱镜发射一个激光，使得至少一个第二分光棱镜向目标对象发射至少两个激光，其中，至少一个第二分光棱镜包括至少两个入光方向，每个入光方向对应至少一个单点发射器。其中，每个单点发射器按照对应的入光方向发射激光的方式，可以参见上文图8对应的说明，在此不作赘述。

步骤902，控制器控制至少两个单点探测器分别探测对应的子回波，得到至少两个测距点，其中，每个单点探测器对应的子回波通过划分单点探测器对应的回波得到，单点探测器对应的回波由目标对象反射单点探测器对应的单点发射器发射的激光形成。

其中，如果控制器控制至少两个单点发射器同步发射激光，则至少两个单点探测器可以同步探测到对应的子回波。或者，如果控制器控制各组单点发射器轮流发光，则每组单点发射器对应的各个单点探测器会同步探测到对应的子回波，而不同组的单点发射器对应的各个单点探测器则会轮流探测到对应的子回波。

在一些实施方式中，一个单点发射器发射的激光对应的子回波，仅被这个单点发射器对应的一个单点探测器探测。例如，参见图4，CH 3的单点发射器发射的激光对应的子回波，仅会被CH3的单点探测器探测得到。

而在另一些实施方式中，一个单点发射器发射的激光对应的子回波，除了会被这个单点发射器对应的一个单点探测器探测，还会被这个单点探测器相邻的其他单点探测器探测。其原因在于，激光会在飞行过程中不断发散，一个子回波不仅可能覆盖对应的一个单点探测器的感光区，还可能覆盖相邻的其他单点探测器的感光区的部分或全部。例如，参见图10，CH 3的单点发射器发射的激光对应的子回波，会被CH3的单点探测器探测得到，还会被CH 2和CH 4的单点探测器探测得到。CH 6的单点发射器发射的激光对应的子回波，会被CH 6的单点探测器探测得到，还会被CH 5和CH 7的单点探测器探测得到。

基于此，在示例性实施例中，控制器控制至少两个单点探测器分别探测对应的子回波，得到至少两个测距点，包括：对于每个单点探测器，控制器控制单点探测器和单点探测器相邻的第一数量个其他的单点探测器分别探测单点探测器对应的子回波，得到单点探测器对应的第二数量个子回波，而对于每个单点探测器，控制器基于第二数量个子回波得到单点探测器对应的测距点。可以理解的是，第二数量为第一数量加一。

需要说明的是，此种实施例适用于各组单点发射器轮流发光的情况，且每组单点发射器中的相邻的单点发射器之间，间隔上述第一数量个通道对应的单点发射器。例如在图10所示的情况中，第一数量个为两个，则每组单点发射器中的相邻的单点发射器之间也需要间隔两个单点发射器。则CH 1、CH 4、CH 7对应的单点发射器为一组，CH 1与CH 4之间间隔2个通道对应的单点发射器，CH 4与CH 7之间也间隔2个通道对应的单点发射器。CH 2、CH 5、CH 8对应的单点发射器为一组，CH 3、CH 6对应的单点发射器为一组。

其中，不同探测器探测的子回波的能量不同。对于一个单点探测器而言，该单点探测器对应的单点发射器发射的激光，该单点探测器能够探测到该激光对应的一个能量最大的子回波。而该单点探测器相邻的其他单点探测器探测到的子回波的能量则较小，例如为能量最大的子回波的5％左右，在此不作限定，不同的其他单点探测器探测到的子回波的能量可以相同，也可以不同。由此，得到了该单点探测器对应的、能量不同的第二数量个子回波。

由于不同子回波的能量不同，且根据上文说明可知子回波可以服从高斯分布，因而不同子回波的上升沿和下降沿均具有不同的斜率，能量越高，则斜率越大。由于一个单点探测器会在探测的子回波的上升沿达到一定第一阈值时，向计时芯片发送信号，因而探测不同能量的子回波的单点探测器向计时芯片发送信号的时刻不同，则计时芯片记录的探测到子回波的时刻也不同。因此，基于每个子回波计算的距离也不同。第二数量个子回波共可以得到第二数量个测距点。本申请实施例可以基于这第二数量个测距点，计算该单点探测器对应的一个较为准确的测距点。

比如，参见图10，CH 3对应的单点发射器发射激光之后，CH 2、CH 3和CH 4对应的单点探测器分别探测子回波，计算得到3个测距点，基于这3个测距点进行综合计算，可以得到CH 3对应的单点探测器的一个较为准确的测距点。示例性地，综合计算包括但不限于任选其一、加权求和等等，在此不作限定。

需要说明的是，能量越大的子回波对应着越大的测距盲区，以及越大的最大测量距离。由于本申请实施例使用了能量不同的第二数量个子回波，因而可以缩小测距盲区，增加距离测量范围。

示例性地，基于能量不同的第二数量个子回波，还可以实现脉宽校正。脉宽是指，子回波的上升沿达到第一阈值的时刻，与子回波的下降沿达到第二阈值的时刻，这两个时刻之间的差值，第一阈值和第二阈值可以相同也可以不同。相应地，对于不同单点探测器探测的子回波，可以确定不同的脉宽，则本申请实施例基于不同的脉宽进行脉宽校正。

比如，本申请实施例可以确定每个单点探测器探测的子回波的上升沿达到第一阈值的不同时刻，计算不同时刻之间的差值，再基于差值查询校正信息，得到差值对应的脉宽补偿值，从而可以进行脉宽的补偿，实现了脉宽校正。通过脉宽校正，可以使得计算得到的测距点更为准确。

例如，参见图10，CH 3对应的单点发射器发射激光之后，CH 2、CH 3和CH 4对应的单点探测器分别探测子回波，每个子回波达到第一阈值的时刻均不同，从而得到3个不同的时刻。因此，可以先计算这3个不同的时刻之间的差值，再基于差值查询校正信息，得到差值对应的脉宽补偿值，再使用该脉宽补偿值对CH 3对应的单点探测器探测的脉宽进行补偿，以使得CH3对应的测距点更为准确。

在示例性实施例中，第一数量个为两个，对于每个单点探测器，单点探测器位于两个其他的单点探测器之间。也即是，对于每个单点探测器，将该单点探测器相邻的前一个单点探测器，以及该单点探测器相邻的后一个单点探测器，作为上述其他的单点探测器。当然，容易理解的是，对于第一个单点探测器，可以仅将相邻的后一个单点探测器作为上述其他的单点探测器，对于最后一个单点探测器，可以仅将相邻的前一个单点探测器作为上述其他的单点探测器。

步骤903，控制器拼接至少两个测距点，基于拼接的至少两个测距点获取目标对象的特征信息。

控制器对至少两个测距点进行拼接，得到拼接的至少两个测距点，该至少两个测距点形成一列测距点，这列测距点可以用于获取目标对象的特征信息。例如，直接使用这列测距点获取目标对象的特征信息，或者将这列测距点与其他测距点组成点云，使用点云获取目标对象的特征信息。

其中，控制器可以基于至少两个单点发射器与至少两个单点探测器之间的一一对应关系，拼接得到的这列测距点。以图10所示的情况为例，则阵列激光探测器1能够得到CH2、CH 4、CH 6和CH 8对应的4个测距点，而阵列激光探测器2能够得到CH 1、CH 3、CH 5和CH7对应的4个测距点，对这些测距点进行错位拼接，得到一列8个测距点，这8个测距点从上至下依次为CH 1至CH 8对应的测距点。

综上所述，本申请实施例通过控制器对尺寸较小的激光雷达进行控制，可以在保证分辨率的前提下，针对目标对象获取特征信息。进一步地，还可以减小测距盲区并实现脉宽校正。

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。

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 (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：至少两个单点发射器、至少两个单点探测器和至少一个第一分光棱镜，所述至少一个第一分光棱镜包括至少两个出光方向；

所述至少两个出光方向中的各个出光方向分别对应至少一个单点探测器，且所述至少两个单点发射器与所述至少两个单点探测器一一对应，使得每个单点探测器探测对应的子回波，单点探测器对应的子回波通过所述至少一个第一分光棱镜划分所述单点探测器对应的回波得到，所述单点探测器对应的回波由目标对象反射所述单点探测器对应的单点发射器发射的激光形成。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括至少一个第二分光棱镜，所述至少一个第二分光棱镜包括至少两个入光方向，所述至少两个入光方向中的各个入光方向对应至少一个单点发射器。

3.根据权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述至少两个单点发射器分为至少两列，且至少两列单点发射器错位排列。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，当每个入光方向对应至少两个单点发射器时，每个入光方向对应的至少两个单点发射器分为至少两列，且至少两列单点发射器错位排列。

5.根据权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，当每个出光方向对应至少两个单点探测器时，每个出光方向对应的至少两个单点探测器分为至少两列，且至少两列单点探测器错位排列。

6.一种获取特征信息的方法，其特征在于，所述方法应用于控制器，所述控制器用于控制权利要求1-5任一所述的激光雷达，所述方法包括：

所述控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，所述目标对象用于反射所述至少两个激光形成至少两个回波，所述至少两个回波中的每个回波通过至少一个第一分光棱镜被划分为至少两个子回波，至少两个子回波与至少两个出光方向一一对应；

所述控制器控制至少两个单点探测器分别探测对应的子回波，得到至少两个测距点，其中，每个单点探测器对应的子回波通过划分所述单点探测器对应的回波得到，所述单点探测器对应的回波由所述目标对象反射所述单点探测器对应的单点发射器发射的激光形成；

所述控制器拼接所述至少两个测距点，基于拼接的至少两个测距点获取所述目标对象的特征信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，包括：

所述控制器控制每个单点发射器按照对应的入光方向，向至少一个第二分光棱镜发射一个激光，使得所述至少一个第二分光棱镜向所述目标对象发射所述至少两个激光，其中，所述至少一个第二分光棱镜包括至少两个入光方向，每个入光方向对应至少一个单点发射器。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制器控制至少两个单点发射器向目标对象发射至少两个激光，包括：

所述控制器控制至少两组单点发射器中的每组单点发射器轮流向将所述目标对象发射激光，每组单点发射器包括至少一个单点发射器。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制器控制至少两个单点探测器分别探测对应的子回波，得到至少两个测距点，包括：

对于每个单点探测器，所述控制器控制所述单点探测器和所述单点探测器相邻的第一数量个其他的单点探测器分别探测所述单点探测器对应的子回波，得到所述单点探测器对应的第二数量个子回波；

对于每个单点探测器，所述控制器基于所述第二数量个子回波得到所述单点探测器对应的测距点。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一数量个为两个，对于每个单点探测器，所述单点探测器位于两个其他的单点探测器之间。

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