CN115542285A - 用于激光雷达的抗干扰方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

公开了用于激光雷达的抗干扰方法、装置、电子设备和存储介质。用于激光雷达的抗干扰方法包括：确定发射器阵列的发射时间序列，该发射时间序列具有固定时间间隔；对所确定的发射时间序列添加随机时间序列，以重新确定发射时间序列，其中，对至少两个发射区域中的不同发射区域，添加不同的随机时间序列，从而重新确定出至少两个发射时间序列；指示发射器阵列发射激光信号；指示接收器阵列接收从预定探测目标反射的回波信号，并且确定接收时间序列；以及确定在重新确定出的至少两个发射时间序列和接收时间序列之间的至少两个时间差序列，并且从所述至少两个时间差序列之中识别干扰时间差序列，从而移除与干扰时间差序列对应的干扰回波信号。

Description

用于激光雷达的抗干扰方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本公开涉及用于激光雷达的抗干扰方法、装置、电子设备、存储介质和计算机程序产品。本公开还涉及实现抗干扰方法的激光雷达以及包括激光雷达的车辆。

背景技术

激光雷达，又称为激光探测和测距系统（LiDAR或LADAR），其通过向目标对象发射激光光束并接收从目标对象反射的光束来测量目标对象的位置、速度等信息。

激光雷达有着广泛的应用领域。例如，激光雷达被预期用于自主或半自主车辆中。又例如，激光雷达还被预期用于机器人设备中。

移除干扰信号从而使得对目标对象的位置和/或速度等信息进行准确测量是激光雷达的研究人员一直要解决的问题。

发明内容

根据本公开的第一方面，提出了一种用于激光雷达的抗干扰方法，激光雷达包括控制器、发射器阵列、和接收器阵列，其中，接收器阵列包括单光子探测器的阵列，并且发射器阵列和接收器阵列分别被按行或列驱动，该方法包括：确定发射器阵列的发射时间序列，该发射时间序列用于控制发射器阵列的一个或多个行或列的多次发射的发射定时并且具有固定时间间隔；对所确定的发射时间序列添加随机时间序列，以重新确定发射时间序列，其中，发射器阵列在行方向或者列方向上被划分为至少两个发射区域，并且，接收器阵列相对应地在行方向或者列方向上被划分为至少两个接收区域，并且其中，对所述至少两个发射区域中的不同发射区域，添加不同的随机时间序列，从而重新确定出至少两个发射时间序列；指示发射器阵列根据重新确定出的至少两个发射时间序列发射激光信号；指示接收器阵列接收从预定探测目标反射的回波信号，并且确定表示接收到回波信号的时间的接收时间序列；以及确定在重新确定出的至少两个发射时间序列和接收时间序列之间的至少两个时间差序列，并且从所述至少两个时间差序列之中识别干扰时间差序列，从而移除与干扰时间差序列对应的干扰回波信号。

根据本公开的第二方面，提出了一种激光雷达，包括：控制器；发射器阵列，被配置成发射激光信号；以及接收器阵列，被配置成接收从预定探测目标反射的回波信号，其中，控制器被配置成执行根据第一方面所述的方法。

根据本公开的第三方面，提出了一种车辆，包括：根据第二方面所述的激光雷达。

根据本公开的第四方面，提出了一种电子设备，包括：处理器；以及通信耦接到处理器并且存储计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在由处理器执行时，使得电子设备执行根据第一方面所述的方法。

根据本公开的第五方面，提出了一种用于激光雷达的抗干扰装置，激光雷达包括控制器、发射器阵列、和接收器阵列，其中，接收器阵列包括单光子探测器的阵列，并且发射器阵列和接收器阵列分别被按行或列驱动，该装置包括用于执行根据第一方面所述的方法的部件。

根据本公开的第六方面，提出了一种存储有计算机可读指令的非瞬态计算机可读存储介质，所述计算机可读指令在由处理器执行时，使得处理器执行根据第一方面所述的方法。

根据本公开的第七方面，提出了一种包括计算机可读指令的计算机程序产品，所述计算机可读指令在由处理器执行时，使得处理器执行根据第一方面所述的方法。

从参考附图的以下描述中，本公开其他特征和优点将变得清楚。

附图说明

并入说明书中并构成说明书的一部分的附图图示了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理而没有限制。在各图中，类似的标号用于表示类似的项目。

图1图示出根据本公开的一些实施例的示例性激光雷达，其可以应用本公开的技术。

图2是根据本公开一些实施例的用于激光雷达的示例性抗干扰装置的框图。

图3是图示出根据本公开一些实施例的用于激光雷达的示例性抗干扰方法的流程图。

图4图示出根据本公开的一些实施例的激光雷达的示例性发射器阵列和接收器阵列。

图5A是图示出根据本公开一些实施例的用于接收器阵列的多个通道的示例性驱动信号的示意图，图5B是图示出根据本公开一些实施例的由接收器阵列的多个通道接收到回波信号的时间的示意图。

图6图示出根据本公开的一些实施例的用于接收器阵列的多个区域的示例性驱动信号的示意图。

图7图示出根据本公开的一些实施例的集成了激光雷达的车辆的组成示意图。

图8图示出根据本公开的一些实施例的电子设备的配置框图。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对所描述的示例性实施例的透彻理解。但是，对于本领域技术人员清楚的是，所描述的实施例可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下进行实践。在所描述的示例性实施例中，为了避免不必要地模糊本公开的概念，没有详细描述众所周知的结构或处理步骤。

下文所示的每个框图内的方框可以通过硬件、软件、固件或其任意组合来实现以实现本公开的原理。本领域技术人员应该理解的是，每个框图中描述的方框可以被组合或分成子框来实现本公开的原理。

本公开中呈现的方法的步骤旨在是说明性的。在一些实施例中，该方法可以用未描述的一个或多个附加步骤来完成和/或在没有所讨论的一个或多个步骤的情况下完成。此外，方法的步骤被图示和描述的顺序并不旨在是限制性的。

图1图示出一种示例性的激光雷达100，其可以应用本公开的技术。激光雷达100可以包括光源102、扫描器104、光接收器106和控制器108。光源102发射用于对目标对象120进行扫描的发射光束。光源102可以是激光器，例如固态激光器（诸如垂直腔面发射激光器（VCSEL）或外腔半导体激光器（ECDL））、激光器二极管、光纤激光器。光源102也可以包括LED。光源102可以发射脉冲光。光源的工作波长可以是650nm至1150nm、800nm至1000nm、850nm至950nm或者1300nm至1600nm。在一个或多个实施例中，光源102还可以包括与光源102光学耦接的光学组件，用于对光源102发出的光束进行准直或聚焦。

扫描器104用于使来自光源102的发射光束的方向发生偏转，以对目标对象120进行扫描，实现更宽的发射视场或扫描视场。扫描器104可以是由任意数量的驱动器驱动的任意数量的光学镜子。例如，扫描器104可以包括平面反射镜、棱镜、机械振镜、偏振光栅、光学相控阵（OPA）、微机电系统（MEMS）振镜。对于MEMS振镜，反射镜面在静电/压电/电磁驱动下在一维或二维方向上发生旋转或平移。在驱动器的驱动下，扫描器104将来自光源的光束引导至视场内的各个位置，以实现对视场内目标对象120的扫描。

光束从目标对象120反射后，一部分反射光返回到激光雷达100，并由光接收器106接收。光接收器106接收并检测来自目标对象120的反射光的一部分并产生对应的电信号。光接收器可以包括接收单元和相关联的接收电路。每个接收电路可以用于处理相应的接收单元的输出电信号。接收单元包括各种形式的光电探测器或光电探测器一维或二维阵列，相应地，接收电路可以为一个电路或多个电路的阵列。光电探测器测量反射光的功率、相位或时间特性，并产生相应的电流输出。光电探测器可以是APD、单光子雪崩二极管（SPAD）、PN型光电二极管或PIN型光电二极管。

控制器108与光源102、扫描器104和光接收器106中的一个或多个通信耦接。控制器108可以控制光源102是否以及何时发射光束。控制器108可以控制扫描器104将光束扫描至具体的位置。控制器108可以处理和分析由光接收器输出的电信号，以最终确定目标对象120的位置、速度等特征。控制器108可以包括集成电路（IC）、专用集成电路（ASIC）、微芯片、微控制器、中央处理器、图形处理单元（GPU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其它适合执行指令或实现逻辑操作的电路。由控制器108执行的指令可以被预加载到集成或单独的存储器（未示出）中。存储器可以存储用于光源102、扫描器104或光接收器106的配置数据或命令。存储器也可以存储从光接收器106输出的电信号或者基于输出电信号的分析结果。存储器可以包括随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、硬盘、光盘、磁盘、闪存存储器或其它易失性或非易失性存储器等。控制器108可以包括单个或多个处理电路。在多个处理电路的情况下，各处理电路可以具有相同或不同的构造，彼此间通过电、磁、光、声、机械等方式交互或者协同操作。

在一个或多个实施例中，激光雷达100还可以包括发射透镜110。发射透镜110可以用于对由光源102发射并由扫描器104转向的光束进行扩束。发射透镜110可以包括衍射光学元件（DOE），用于对光束进行整形、分离或扩散。发射透镜110可以单独存在，也可以集成到其它部件（例如扫描器104或光源102）中。发射透镜110在从光源到目标对象的发射光路中的位置不限于图1中所示，而是可以变更到其它位置。例如，发射透镜可以被布置在光源102和扫描器104之间，这样光源102发出的光束先经过发射透镜扩束后再被扫描器转向。

在一个或多个实施例中，激光雷达100还可以包括接收透镜112。接收透镜112在发射光从目标对象120到光接收器106的接收路径上位于光接收器106之前。接收透镜112可以包括成像系统透镜，以使得反射光束的焦点在光电探测器或光电探测器阵列的探测表面的前方或后方或者正好位于探测表面之上。在一些情况下，代替作为单独的部件存在，接收透镜112也可以被集成到光接收器106中。

在一个或多个实施例中，激光雷达100还可以包括外壳114，用于将前述部件中的一个或多个包封在其中以进行保护。在一些实施例中，外壳114为不透明材料，并且外壳114上可以开设透明区域或窗口116以允许发射光束或反射光束通过。在另一些实施例中，外壳114自身为透明材料，由此允许发射光束或反射光束从任意位置通过。

在一些实施例中，激光雷达100可以包括同轴光学收发系统。同轴光学收发系统是指从光源102到目标对象120的发射路径与从目标对象120到光接收器106的接收路径至少部分重叠。例如，与图1所示不同，反射光束可以反向经由扫描器104后到达光接收器106。对于同轴光学收发系统而言，不仅发射光束的出射角度随扫描器偏转而变化，光接收器可接收到的光的接收角度也随扫描器偏转而同步变化，即，接收视场始终保持与发射光束的扫描范围相当。

在另一些实施例中，激光雷达100可以包括非同轴光学收发系统。非同轴光学收发系统是指从光源102到目标对象120的发射路径与从目标对象120到光接收器106的接收路径没有重叠部分。例如，如图1所示，反射光束并没有再经由扫描器104到达光接收器106。对于非同轴光学收发系统而言，尽管发射光束的出射角度随扫描器偏转而变化，但光接收器的总接收视场是固定的，并不随扫描器的偏转而变化。

在激光雷达中，为了提高接收侧的接收效率，往往会在接收侧使用具有高灵敏度的单光子探测器，比如单光子雪崩二极管（SPAD）或者硅光电倍增管（SiPM）。以闪光（FLASH）激光雷达为例，在一些情况下，在发射侧使用一维选址的垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列，并且在接收侧使用逐列选通的SPAD阵列，从而实现全固态的激光雷达。

当在所探测的场景中出现具有逆反射表面（Retro）的探测目标时，具有逆反射表面的探测目标例如是交通指示牌、设在高速公路两侧围栏上的反光条带等，这种目标会产生非常强的回波信号，且这种强回波信号在接收侧会具有一定的强度分布。因此，对于诸如SPAD之类的光电探测器而言，这种强度分布会引发邻近的工作通道接收到信号，进而产生虚假的测距信息。

本公开提出了用于激光雷达的抗干扰方法和装置，其能够识别并移除由具有逆反射表面的探测目标引起的虚假的测距信息。

以下参考图2-图6来介绍根据本公开的抗干扰装置和方法。

在以下描述中，以采用VCSEL 阵列作为发射器阵列且采用SPAD阵列作为接收器阵列的闪光激光雷达为例，描述根据本公开的抗干扰装置和方法。然而，应理解，本公开不限于此。根据本公开的抗干扰装置和方法可以应用于除FLASH激光雷达以外的激光雷达，比如半固态激光雷达、机械式激光雷达等。可替代地，激光雷达可以采用诸如边缘发射激光器（EEL）阵列之类的发射器阵列，并且可以采用诸如SiPM阵列之类的接收器阵列。

应理解，闪光激光雷达的发射器阵列对应于如图1中所示的光源102，其接收器阵列对应于如图1中所述的光接收器106。还应理解，作为全固态激光雷达的闪光激光雷达可以不包括如图1中所示的扫描器104以及发射透镜110和接收透镜112。

图2是根据本公开一些实施例的用于激光雷达的示例性抗干扰装置200的框图。

如图2所示，抗干扰装置200包括：发射时间序列确定部件210，被配置成确定发射器阵列的发射时间序列，该发射时间序列用于控制发射器阵列的一个或多个行或列的多次发射的发射定时并且具有固定时间间隔；随机时间序列添加部件220，被配置成对所确定的发射时间序列添加随机时间序列，以重新确定发射时间序列，其中，发射器阵列在行方向或者列方向上被划分为至少两个发射区域，并且，接收器阵列相对应地在行方向或者列方向上被划分为至少两个接收区域，并且其中，对所述至少两个发射区域中的不同发射区域，添加不同的随机时间序列，从而重新确定出至少两个发射时间序列；发射指示部件230，被配置成指示发射器阵列根据重新确定出的至少两个发射时间序列发射激光信号；接收时间序列确定部件240，被配置成指示接收器阵列接收从预定探测目标反射的回波信号，并且确定表示接收到回波信号的时间的接收时间序列；以及干扰回波信号移除部件250，被配置成确定在重新确定出的至少两个发射时间序列和接收时间序列之间的至少两个时间差序列，并且从所述至少两个时间差序列之中识别干扰时间差序列，从而移除与干扰时间差序列对应的干扰回波信号。

下文将进一步详细描述如图2所示的各部件的操作。

图3是图示出根据本公开一些实施例的用于激光雷达的示例性抗干扰方法300的流程图。

方法300从步骤S310开始，在步骤S310处，发射时间序列确定部件210确定发射器阵列的发射时间序列，该发射时间序列用于控制发射器阵列的一个或多个行或列的多次发射的发射定时并且具有固定时间间隔。

参考图4来介绍激光雷达的发射器阵列和接收器阵列的工作方式。如前文所述，闪光激光雷达包括：作为发射器阵列的VCSEL阵列，和作为接收器阵列的SPAD阵列。应理解，闪光激光雷达还包括对发射器阵列和接收器阵列进行控制的控制器。在进行测距时，通常使用滚动快门（rolling shutter）的方式来逐列控制发射器阵列和接收器阵列。

图4的左侧示出了示例性的8行×9列的发射器阵列。图4的右侧示出了示例性的8行×9列的接收器阵列。这里，假设发射器阵列中的每个格子对应于一个激光器，而接收器阵列中的每个格子对应于一个通道，每个通道包括m×m个SPAD，m是大于等于2的整数。例如，接收器阵列的每个通道可以包括3×3个或4×4个SPAD。应理解，接收器阵列的每个通道对应于由激光雷达探测的图像中的一个像素。应理解，图4中的发射器阵列和接收器阵列仅是示例性的，本公开不限于此。例如，发射器阵列和接收器阵列可以包括任意数量的行和列，这可以根据实际需要来确定。

发射器阵列和接收器阵列分别被按列驱动。在一些实施例中，控制器每次驱动一列激光器（比如图4中的发光列1）发射激光信号，相对应地，控制器每次驱动一列通道（比如图4中的接收列1）接收回波信号。更具体而言，一个激光器发射激光信号，相对应地，一个通道接收回波信号。在另一些实施例中，控制器每次驱动两列（比如图4中的发光列1和发光列2）或更多列激光器发射激光信号，相对应地，控制器每次驱动两列（比如图4中的接收列1和接收列2）或更多列通道接收回波信号。应理解，发射器阵列和接收器阵列的驱动方式不限于此，例如，可以由一列发射器发射激光信号，相对应地，由多列通道接收回波信号；可替代地，可以由多列发射器发射激光信号，相对应地，由一列通道接收回波信号；等等。本公开对此不做限制。

可替代地，控制器可以每次驱动发射器阵列的水平方向上的一行激光器发射激光信号，相对应地，控制器可以每次驱动接收器阵列的水平方向上的一行通道接收回波信号。应理解，在本公开中，“行”和“列”是可替换的概念，比如，也可以将图4中的“发光列”称作“发光行”。

以下，以如下情形为例给出进一步的介绍：控制器每次驱动一列激光器发射激光信号，相对应地，控制器每次驱动一列通道接收回波信号。

在进行测距时，在一个测量周期内，控制器驱动（或指示）发光列1多次（比如100次）发射激光信号，并且控制器驱动（或指示）接收列1多次接收回波信号，并累积多次接收到的回波信号，作为由接收列1的接收到的回波信号。这样，能够提高接收到的回波信号的动态范围，进而提高探测精度。接下来，在下一个测量周期内，控制器驱动（或指示）发光列2多次（比如100次）发射激光信号，并且控制器驱动（或指示）接收列2多次接收回波信号，并累积多次接收到的回波信号，作为由接收列2的接收到的回波信号。依次类推，直到完成整个发射器阵列的发射以及整个接收器阵列的接收为止。

如之前提及的，在所探测的场景内包含具有逆反射表面的探测目标的情况下，从这种探测目标反射回来的回波信号非常强，以至于即使远离对应接收通道的其他通道也会被点亮，比如被同时驱动的整个一列通道都被点亮，因此产生干扰。具体而言，被同时点亮的其他通道都会产生虚假回波信号，进而产生虚假测距。

接下来介绍步骤S310的操作。发射时间序列确定部件210确定发射器阵列的发射时间序列。该发射时间序列可以包括用于第一发光列的多次发射的多个发射时间、用于第二发光列的多次发射的多个发射时间、以及用于其他发光列的多次发射的多个发射时间。可替代地，该发射时间序列可以仅包括用于单个发光列的多次发射的多个发射时间。这多个发射时间之间的间隔可以是固定的。

接下来，方法300前进到步骤S320。在步骤S320处，随机时间序列添加部件220对所确定的发射时间序列添加随机时间序列，以重新确定发射时间序列。

在一些实施例中，部件220对发射器阵列的一列中的不同行使用不同的随机时间序列。换言之，部件220对接收器阵列的一列中的不同通道使用不同的随机时间序列。

图5A是图示出根据本公开一些实施例的用于接收器阵列的一列中的多个通道的示例性驱动信号的示意图。

在图5A中，CH1、CH2、…CHN表示接收器阵列的位于一列（比如接收列1）中的多个通道，其中N表示一列中的通道数量并且是大于等于2的整数。图5A中的垂直虚线表示针对所述一列通道所确定的多个驱动时间，在这多个驱动时间之间具有固定的时间间隔。更具体而言，针对所述一列通道所确定的驱动时间序列是：[T0, T0+ΔT, T0+2ΔT, …]。

图5A中的方波表示用于相对应的通道的驱动信号（或触发脉冲）。如图5A中所示，在接收器阵列侧，对于不同通道的驱动时间序列，添加不同的随机时间序列。应理解，在接收器阵列侧的驱动时间序列与在发射器阵列侧的发射时间序列是一致的。也就是说，在发射器阵列侧，对于与接收器阵列的各个通道对应的各个行（比如发光列1中的各个行），添加不同的随机时间序列。这里，随机时间序列包括伪随机时间序列。

从图5A中能够理解，对于发射器阵列的不同行（比如发光列1中的不同行），对所确定的发射时间序列添加不同的随机时间序列。更具体而言，对于第一行，使用随机时间序列[Rnd11, Rnd12, Rnd13, …]；对于第二行，使用随机时间序列[Rnd21, Rnd22, Rnd23,…]；…；对于第N行，使用随机时间序列[RndN1, RndN2, RndN3, …]。也就是说，对于任意一行─第n行，n是大于等于1且小于等于N的整数，为其重新确定的发射时间序列是：[T0+Rndn1, T0+ΔT+ Rndn2, T0+2ΔT+ Rndn3, …]。可见，对于发射器阵列的不同行，重新确定出的发射时间序列不同。相对应地，对于接收器阵列的不同通道，重新确定出的驱动时间序列不同。

接下来，方法300前进到步骤S330。在步骤S330处，发射指示部件230指示发射器阵列根据重新确定出的至少两个发射时间序列发射激光信号。

具体而言，部件230指示发射器阵列的第一列激光器的各行根据重新确定出的多个发射时间序列发射激光信号。也就是说，部件230指示发射器阵列的第一列激光器的各行根据发射时间序列[T0+ Rndn1, T0+ΔT+ Rndn2, T0+2ΔT+ Rndn3, …]多次发射激光信号。应理解，对于发射器阵列的第一列的不同行的激光器，为其重新确定的发射时间序列不同。接下来，类似地，部件230指示发射器阵列的第二列、第三列…的各行激光器根据重新确定出的多个发射时间序列发射激光信号。

接下来，方法300前进到步骤S340。在步骤S340处，接收时间序列确定部件240指示接收器阵列接收从预定探测目标反射的回波信号，并且确定表示接收到回波信号的时间的接收时间序列。与步骤S330相对应地，部件240逐列地驱动接收器阵列，以使得一列中的多个通道CH1-CHN多次接收回波信号并累积回波信号。此外，部件240确定表示接收到回波信号的时间的接收时间序列。

图5B是图示出根据本公开一些实施例的由接收器阵列接收到回波信号的时间的示意图。在图5B中示出了接收到由具有逆反射表面的探测目标反射的激光的情形。更具体而言，图5B示出了如下情形：在CH2对应的接收角度内存在具有逆反射表面的探测目标，并且，由于从此探测目标反射的回波信号非常强且单光子探测器的灵敏度高，因此在其他通道（CH1、CHN等等）内接收到虚假回波信号（即干扰回波信号）。从图5B中可见，CH2的回波信号在接收器阵列的一列上呈现出近似于高斯分布的分布，其能量中心位于CH2，随着通道远离CH2，在其上的能量变低。

从图5B中可见，各个通道接收到回波信号的时间是基本相同的。这是因为各个通道所接收的回波信号来自同一个探测目标。相应地，所确定的各个通道的接收时间序列也是基本相同的。

应理解，在图5B中仅示出了针对具有逆反射表面的某个探测目标而接收到的回波信号的情况。尽管未示出，但是在除CH2之外的其他通道（CH1、CHN等等）的每个通道中还应存在其自身对应的发射器的发射激光的回波信号。为了清楚起见，省略了对这些回波信号的示出。

接下来，方法300前进到步骤S350。在步骤S350处，干扰回波信号移除部件250确定在重新确定出的至少两个发射时间序列和接收时间序列之间的至少两个时间差序列，并且从所述至少两个时间差序列之中识别干扰时间差序列，从而移除与干扰时间差序列对应的干扰回波信号。

以下介绍如何识别干扰时间差序列。

仍参考图5B，对于CH2，在为其重新确定的发射时间序列和接收时间序列之间的时间差序列是[TOF2, TOF2, TOF2, …]。也就是说，对于CH2，所接收到的回波信号的飞行时间（Time of flight，TOF）是固定的。因此，所接收到的回波信号能够在同一位置处被累积，最终能够得到超出幅度阈值的幅度值。

与CH2不同的，对于CH1，在为其重新确定的发射时间序列和接收时间序列之间的时间差序列是[TOF2+Rnd21-Rnd11, TOF2+Rnd22-Rnd12, TOF2+Rnd23-Rnd13,…]。也就是说，对于CH1，所接收到的回波信号的TOF是随机分布的。因此，所接收到的回波信号随机地分布，因此不能够通过累积回波信号来得到超出幅度阈值的幅度值。换言之，可以认为CH1的时间差序列中的多个时间差值之间不具有相关性，因此相对应的回波信号无法被累积，进而也不会产生干扰幅度值。从而，CH1的时间差序列被识别为干扰时间差序列，并且由CH1接收到的回波信号被识别为干扰回波信号。这使得能够移除干扰回波信号。例如可以通过设置适当的幅度阈值来移除干扰回波信号。

类似地，对于CHN，在为其重新确定的发射时间序列和接收时间序列之间的时间差序列是[TOF2+Rnd21-RndN1, TOF2+Rnd22-RndN2, TOF2+Rnd23-RndN3,…]。也就是说，对于CHN，所接收到的回波信号的TOF同样是随机分布的。因此，所接收到的回波信号随机地分布，因此不能够通过累积回波信号来得到超出幅度阈值的幅度值。从而，CHN的时间差序列被识别为干扰时间差序列，并且由CHN接收到的回波信号被识别为干扰回波信号。这使得能够移除干扰回波信号。

应理解，识别干扰时间差序列的方法不限于以上描述的方法。可以使用本领域已知的其他方法来识别干扰时间差序列。

最后，尽管未示出，方法300还可以包括如下步骤：基于移除了干扰回波信号之后的回波信号来确定距预定探测目标的距离。该步骤例如可以由部件250来执行。

具体而言，在图5B所示的情况下，可以基于CH2的回波信号来确定距预定探测目标的距离。如前所述，由CH1、CHN等接收到的虚假回波信号已经被移除。

以上介绍了在一个通道的接收角度内存在具有逆反射表面的探测目标的情况。然而，本公开不限于此。即使在两个或更多个通道的接收角度内存在具有逆反射表面的探测目标的情况下，根据本公开的抗干扰方法同样能够根据相同的原理移除干扰回波信号。

以上介绍了对发射器阵列的一列中的不同行使用不同的随机时间序列的情况。然而，本公开不限于此。在本公开的一些实施例中，发射器阵列在列方向上被划分为四个发射区域，并且，接收器阵列相对应地在列方向上被划分为四个接收区域。参见图4，例如，可以将发射器阵列在列方向上平均地划分成四个不同的发射区域，从而得到四个2行×9列的区域。进一步地，控制器逐列地控制发射器阵列进行发射。图6示出了为四个不同发射区域─区域一至区域四─确定的不同的发射时间序列。更具体而言，对于区域一，使其发射时间序列是[T0+Rnd11, T0+ΔT+Rnd12, T0+2ΔT+Rnd13, …]；对于区域二，使其发射时间序列是[T0+ Rnd21, T0+ΔT+Rnd22, T0+2ΔT+Rnd23, …]；依此类推。能够理解，通过以不同的时间序列来驱动接收器阵列的对应的四个接收区域，使得能够避免四个接收区域之间的串扰。可替代地，发射器阵列在列方向上被划分为八个发射区域，并且，接收器阵列相对应地在列方向上被划分为八个接收区域。

应理解，实际上，发射器阵列在列方向上可以被划分为两个或更多个不同的发射区域，并且可以对这些不同的发射区域使用不同的随机时间序列。例如，在发射器阵列在列方向上被划分为两个发射区域的情况下，相对应的两个接收区域之间可以彼此之间不发生串扰。还应理解，发射器阵列在列方向上至多可以被划分为N个不同的发射区域，这里N表示接收器阵列的一列中的通道数量。能够理解，划分出的区域越多，那么探测精度会越高。

以上介绍了所添加的随机时间使得发射时间延迟的情形。然而，本公开不限于此。可替代地，所添加的随机时间可以使得发射时间提前。

再一次地，以上介绍了逐列地控制发射器阵列和接收器阵列的情形。在逐列控制的情况下，并且在对于不同行使用不同的随机时间序列的情况下，发射区域例如可以包括一个激光器；而接收区域例如可以包括一个通道。然而，本公开不限于此。控制器可以每次控制两列或更多列激光器发射激光信号，并且每次控制两列或更多列通道接收回波信号。在这种情况下，并且在对于不同行使用不同的随机时间序列的情况下，发射区域可以包括位于同一行中的在同一次发射中驱动的两个或更多个激光器；而接收区域可以包括位于同一行中的在同一次接收中驱动的两个或更多个通道。

以上介绍了根据本公开的用于激光雷达的抗干扰装置和方法。通过将发射器阵列划分成不同的发射区域，并且对于不同的发射区域应用不同的随机时间序列来修正发射时间序列，使得在探测目标是具有逆反射表面的目标的情况下，能够避免与这些不同的发射区域对应的不同接收区域之间的相互干扰。进而使得能够对与此类探测目标的距离进行准确测量。特别地，在对于接收器阵列的不同通道应用不同的发射时间序列的情况下，能够以像素级的精度对与此类探测目标的距离进行准确测量。

图7图示出根据本公开的实施例的集成了激光雷达的车辆700的组成示意图。车辆700至少可以包括激光雷达702、车辆控制器704和机动系统706。激光雷达702可以使用图1中的激光雷达100实现。相应地，光源712、扫描器714、光接收器716和控制器718分别与激光雷达100的光源102、扫描器104、光接收器106和控制器108对应。不同之处在于，车辆控制器704可以通过控制器718与光源712、扫描器714和光接收器716通信耦接。在另一些实施例中，车辆控制器704也可以直接与光源712、扫描器714和光接收器716通信耦接。在一些实施例中，激光雷达702可以不包括控制器718。机动系统706可以包括动力子系统、制动子系统和转向子系统等。车辆控制器704可以根据激光雷达702的探测结果调整机动系统706。

此外，根据本公开的实施例的抗干扰方法也可以以计算机可读指令的形式在电子设备中被实现。

图8示出了根据本公开的实施例的电子设备800的配置框图。电子设备800可以用于执行根据本公开的用于激光雷达的抗干扰方法，例如方法300。电子设备800可为任何类型的通用或专用计算设备，诸如台式计算机、膝上型计算机、服务器、大型计算机、基于云的计算机、平板计算机、可穿戴设备、车辆电子装置等。如图8所示，电子设备800包括输入输出（Input/Output, I/O）接口801、通信接口802、存储器804和处理器803。

I/O接口801是可以从用户接收输入和/或向用户提供输出的组件的集合。I/O接口801可以包括但不限于按钮、键盘、小键盘、LCD显示器、LED显示器或其它类似的显示设备，包括具有触摸屏能力使得能够进行用户和电子设备之间的交互的显示设备。

通信接口802可以包括各种适配器以及以软件和/或硬件实现的电路系统，以便能够使用有线或无线协议与激光雷达通信。有线协议例如是串口协议、并口协议、以太网协议、USB协议或其它有线通信协议中的任何一种或多种。无线协议例如是任何IEEE 802.11Wi-Fi协议、蜂窝网络通信协议等。

存储器804包括单个存储器或一个或多个存储器或存储位置，包括但不限于随机存取存储器（RAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、只读存储器（ROM）、EPROM、EEPROM、闪存、FPGA的逻辑块、硬盘或存储器层次结构的任何其他各层。存储器804可以用于存储任何类型的指令、软件或算法，包括用于控制电子设备800的一般功能和操作的指令805。

处理器803控制电子设备800的一般操作。处理器803可以包括但不限于CPU、硬件微处理器、硬件处理器、多核处理器、单核处理器、微控制器、专用集成电路（ASIC）、DSP或其他类似的处理设备，能够执行根据本公开中描述的实施例的用于控制电子设备800的操作和功能的任何类型的指令、算法或软件。处理器803可以是在计算系统中执行功能的数字电路系统、模拟电路系统或混合信号（模拟和数字的组合）电路系统的各种实现。处理器803可以包括例如诸如集成电路（IC）、单独处理器核心的部分或电路、整个处理器核心、单独的处理器、诸如现场可编程门阵列（FPGA）的可编程硬件设备、和/或包括多个处理器的系统。

可以使用内部总线806来建立电子设备800的组件之间的通信。

可以将根据本公开的增益系数确定方法以计算机可读指令的形式存储在电子设备800的存储器804上。处理器803通过读取所存储的计算机可读指令来实施抗干扰方法。上述装置200的部件可以通过处理器803读取并执行指令805来实现。更具体地，发射时间序列确定部件210可以例如由处理器803在执行步骤S310的指令时实现。随机时间序列添加部件220可以例如由处理器803在执行步骤S320的指令时实现。发射指示部件230可以例如由处理器803在执行步骤S330的指令时实现。接收时间序列确定部件240可以例如由处理器803在执行步骤S240的指令时实现。干扰回波信号移除部件250可以例如由处理器803在执行步骤S250的指令时实现。

尽管使用特定组件来描述电子设备800，但是在替选实施例中，电子设备800中可以存在不同的组件。例如，电子设备800可以包括一个或多个附加处理器、存储器、通信接口和/或I/O接口。另外，电子设备800中可能不存在组件的一个或多个。另外，尽管在图8中示出单独的组件，但是在一些实施例中，给定组件的一些或全部可以集成到电子设备800中的其他组件中的一个或多个中。

本公开可以被实现为装置、系统、集成电路和非瞬时性计算机可读介质上的计算机程序或程序产品的任何组合。

应当理解，根据本公开实施例的计算机可读存储介质或程序产品中的计算机可执行指令可以被配置成执行与上述装置和方法实施例相应的操作。当参考上述装置和方法实施例时，计算机可读存储介质或程序产品的实施例对于本领域技术人员而言是明晰的，因此不再重复描述。用于承载或包括上述计算机可执行指令的计算机可读存储介质和程序产品也落在本公开的范围内。这样的存储介质可以包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

另外，应当理解，上述系列处理和设备也可以通过软件和/或固件实现。在通过软件和/或固件实现的情况下，在相关设备的存储介质存储构成相应软件的相应程序，当所述程序被执行时，能够执行各种功能。

已经这样描述了本公开，清楚的是，本公开可以以许多种方式变化。这些变化不被视为背离了本公开的精神和范围，而是对于本领域技术人员而言清楚的所有这种修改意欲被包括在以下权利要求的范围中。

Claims (13)

1.一种用于激光雷达的抗干扰方法，激光雷达包括控制器、发射器阵列、和接收器阵列，其中，接收器阵列包括单光子探测器的阵列，并且发射器阵列和接收器阵列分别被按行或列驱动，其特征在于，该方法包括：

确定发射器阵列的发射时间序列，该发射时间序列用于控制发射器阵列的一个或多个行或列的多次发射的发射定时并且具有固定时间间隔；

对所确定的发射时间序列添加随机时间序列，以重新确定发射时间序列，其中，发射器阵列在行方向或者列方向上被划分为至少两个发射区域，并且，接收器阵列相对应地在行方向或者列方向上被划分为至少两个接收区域，并且其中，对所述至少两个发射区域中的不同发射区域，添加不同的随机时间序列，从而重新确定出至少两个发射时间序列；

指示发射器阵列根据重新确定出的至少两个发射时间序列发射激光信号；

指示接收器阵列接收从预定探测目标反射的回波信号，并且确定表示接收到回波信号的时间的接收时间序列；以及

确定在重新确定出的至少两个发射时间序列和接收时间序列之间的至少两个时间差序列，并且从所述至少两个时间差序列之中识别干扰时间差序列，从而移除与干扰时间差序列对应的干扰回波信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干扰回波信号对应于由具有逆反射表面的预定探测目标反射的激光所引起的虚假回波信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，发射器阵列在行方向或者列方向上被划分为四个或八个发射区域，并且，接收器阵列相对应地在行方向或者列方向上被划分为四个或八个接收区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，发射器阵列在行方向或者列方向上被划分为N个发射区域，并且，接收器阵列相对应地在行方向或者列方向上被划分为N个接收区域，其中N表示接收器阵列的一行或一列中的通道数量，每个通道包括m×m个光电探测器，m是大于等于2的整数，并且每个通道对应于由激光雷达探测的图像中的一个像素。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述至少两个时间差序列之中识别干扰时间差序列包括：

将所述至少两个时间差序列之中的其所包括的多个时间差值随机地分布的时间差序列识别为干扰时间差序列。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，还包括：基于移除了干扰回波信号之后的回波信号来确定距预定探测目标的距离。

7.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，指示发射器阵列根据重新确定出的至少两个发射时间序列发射激光信号包括：指示发射器阵列的一个或多个行或列的发射器在预设时段内多次发射激光信号，

并且其中，指示接收器阵列接收从预定探测目标反射的回波信号包括：指示接收器阵列的一个或多个行或列的接收器在所述预设时段内相对应地多次接收回波信号并且累积多次接收到的回波信号。

8.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，

激光雷达包括闪光激光雷达；

发射器阵列包括垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列；和/或

单光子探测器包括单光子雪崩二极管（SPAD）或者硅光电倍增管（SiPM）。

9.一种激光雷达，其特征在于，包括：

控制器；

发射器阵列，被配置成发射激光信号；以及

接收器阵列，被配置成接收从预定探测目标反射的回波信号，

其中，控制器被配置成执行根据权利要求1-8中的任一项所述的方法。

10.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求9所述的激光雷达。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，通信耦接到处理器并且存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在由处理器执行时，使得电子设备执行根据权利要求1-8中的任一项所述的方法。

12.一种用于激光雷达的抗干扰装置，激光雷达包括控制器、发射器阵列、和接收器阵列，其中，接收器阵列包括单光子探测器的阵列，并且发射器阵列和接收器阵列分别被按行或列驱动，其特征在于，该装置包括用于执行根据权利要求1-8中的任一项所述的方法的部件。

13.一种存储有计算机可读指令的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读指令在由处理器执行时，使得处理器执行根据权利要求1-8中的任一项所述的方法。

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