CN116148812A - 提高雷达系统激光测距能力的方法、装置及存储介质 - Google Patents

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CN116148812A CN202111397377.1A CN202111397377A CN116148812A CN 116148812 A CN116148812 A CN 116148812A CN 202111397377 A CN202111397377 A CN 202111397377A CN 116148812 A CN116148812 A CN 116148812A
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Abstract

本申请公开了一种提高雷达系统激光测距能力的方法、装置及存储介质。其中，该方法包括：获取接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号；基于第一电流信号和第二电流信号确定对消残量；基于对消残量确定回波光中是否存在强光噪声；在回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。由此，本申请实施例可以通过在雷达系统的接收端设置接收传感器和参考传感器的方式来检测回波光中是否存在强光噪声，若存在强光噪声，则降低接收端的偏置电压，以减小接收传感器的平均电流，减小噪声激发，从而提高雷达系统测距能的准确性。

Description

提高雷达系统激光测距能力的方法、装置及存储介质
技术领域
本申请涉及测量领域，具体涉及一种提高雷达系统激光测距能力的方法、装置及存储介质。
背景技术
近年来，无人驾驶技术处于蓬勃发展时期，而车载雷达系统是无人驾驶技术中的重要部件。在现有雷达系统的接收端中，其内设的传感器可以采用具有较高光电探测能力的单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)，但SPAD的高增益特点会导致其对环境光特别敏感，容易受到环境光的影响。
在外部环境光变强时，SPAD会持续激发出其中更多的微单元工作，使得平均工作电流增加，这样在雷达系统散热条件一定的情况下，其内部温升也会相应增大，进而可能导致SPAD因高温环境失效或输出异常波形，导致目标探测失败。因此，如何对强光噪声进行识别，从而减小强光影响是本领域一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种提高雷达系统激光测距能力的方法、装置及存储介质。
第一方面，本申请实施例提供了一种提高雷达系统激光测距能力的方法，所述雷达系统包括：用于发射脉冲激光的激光器、用于接收回波光的接收传感器以及在遮光状态下的参考传感器，其中，所述接收传感器和所述参考传感器处于所述雷达系统的接收端；所述方法包括：
获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号；
基于所述第一电流信号和所述第二电流信号确定对消残量；
基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声；
在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
第二方面，本申请实施例提供了一种提高雷达系统激光测距能力的装置，所述雷达系统包括：用于发射脉冲激光的激光器、用于接收回波光的接收传感器以及在遮光状态下的参考传感器，其中，所述接收传感器和所述参考传感器处于所述雷达系统的接收端；所述装置包括：
获取模块，用于获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号；
第一确定模块，用于基于所述第一电流信号和所述第二电流信号确定对消残量；
第二确定模块，用于基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声；
调整模块，用于在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由处理器加载并执行本申请实施例第二方面提供的方法步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由处理器加载并执行本申请实施例第三方面提供的方法步骤。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
在本申请实施例中，可以通过获取接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号；基于第一电流信号和第二电流信号确定对消残量；基于对消残量确定回波光中是否存在强光噪声；在回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。由此，本申请实施例可以通过在雷达系统的接收端设置接收传感器和参考传感器的方式来检测回波光中是否存在强光噪声，若存在强光噪声，则降低接收端的偏置电压，以减小接收传感器的平均电流，减小噪声激发，从而提高雷达系统测距能的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需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为本申请实施例提供的提高雷达系统激光测距能力的方法的应用场景图；
图2a为本申请实施例提供的一种激光雷达接收装置的结构框图；
图2b为本申请实施例提供的在正常环境光条件下雷达系统中脉冲激光接收端的波形示意图；
图2c为本申请实施例提供的一种跨阻放大电路的实施方式示意图；
图2d为本申请实施例提供的另一种跨阻放大电路的实施方式示意图；
图3为本申请实施例提供的在强光照射条件下雷达系统中脉冲激光接收端的波形示意图；
图4为本申请实施例提供的一种提高雷达系统激光测距能力的方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的雷达系统中向接收传感器和参考传感器施加预设的偏压控制信号的波形示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种提高雷达系统激光测距能力的方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的一种接收端中接收传感器接收到的回波光波形图；
图8为本申请实施例提供的另一种提高雷达系统激光测距能力的方法的流程示意图；
图9为本申请实施例提供的另一种接收端中接收传感器接收到的回波光波形图；
图10为本申请实施例提供的又一种提高雷达系统激光测距能力的方法的流程示意图；
图11为本申请实施例提供的一种提高雷达系统激光测距能力的装置的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1示例性示出了基于本申请实施例提供的提高雷达系统激光测距能力的方法的应用场景示意图。其中，雷达系统可以包括电源模块、控制及信号处理单元、脉冲激光发射端、脉冲激光接收端。
具体地，可以利用雷达系统中的控制及信号处理单元控制电源模块向脉冲激光发射端和脉冲激光接收端供电，并控制脉冲激光发射端中的激光器向被测物体发射脉冲激光，然后根据脉冲激光接收端接收到脉冲激光的时间，计算雷达系统与被测物体之间的距离。
由于脉冲激光发射端发出的光电流信号相比于偏置电源发送的偏置电流信号较弱，甚至存在量级上的差距，因此脉冲激光接收端难以检测到光电流信号。基于此，本申请的脉冲激光接收端可以包括接收传感器和参考传感器，其中，参考传感器处于遮光状态，其与接收传感器处于并联状态。该电源模块集成于激光雷达接收装置中，可以使得激光雷达接收装置更紧凑，供电方式更方便。
具体的，参见图2a,图2a为激光雷达接收装置的结构框图，其中，接收装置包括：接收传感器和参考光电传感器；其中，参考传感器处于遮光状态，并与接收传感器并联；接收装置还包括对消及跨阻放大电路，对消及跨阻放大电路分别与接收传感器和参考传感器连接，用于对接收传感器和参考传感器输出的两路电流信号进行对消及跨阻放大处理，输出对消及跨阻放大处理后得到的电压信号；参考传感器输出的电流信号与电源向参考传感器施加的偏置电压正相关；接收装置还包括第二处理电路，与对消及跨阻放大电路连接，用于根据对消及跨阻放大处理后得到的电压信号，计算得到距离数据。
可以理解的是，因为参考光电传感器与检测光电传感器并联，因此参考光电传感器的偏置电压与检测光电传感器的偏置电压相等，即参考光电传感器与检测光电传感器的偏置电流信号相同；同时，因为参考光电传感器处于遮光状态，因此参考光电传感器输出的电流信号在任何时刻均是偏置电流信号。因此，对消及跨阻放大处理后得到的电压信号中已经通过对消处理，去除了偏置电压部分，仅为光电压部分，因此对消及跨阻放大处理后得到的电压信号在激光回波信号到达接收传感器的时刻为光电压信号，在激光回波信号到达接收传感器的时刻之外应该为0，因此第二处理电路可以灵敏地检测到对消及跨阻放大处理后得到的电压信号，并将检测到对消及跨阻放大处理后得到的电压信号的时刻，作为激光回波信号到达检测光电传感器的时刻；因此提高了检测到激光回波信号的灵敏度和准确度，提高了测距的准确性。
另外激光雷达接收装置还可以包括电源模块，电源模块分别与接收传感器和控制及信号处理单元连接，用于接收控制及信号处理单元发送的控制信号，以及向接收传感器施加与控制信号对应的偏置电压。可以理解的是，当参考光电传感器与检测光电传感器并联时，电源模块在向检测光电传感器施加偏置电压的同时，也在向参考光电传感器施加同样的偏置电压。该电源模块集成于激光雷达接收装置中，可以使得激光雷达接收装置更紧凑，供电方式更方便。
具体地，参见图2b，在正常环境光条件下，脉冲激光发射端中的激光器未发射脉冲激光时，接收传感器和参考传感器产生的电压信号波形相减后，对消残量为0。进一步地，当脉冲激光发射端中的激光器向被测物体发出脉冲激光后，接收传感器接收到脉冲激光的回波光经对消及跨阻放大处理后得到的电压信号，由此，可以确定回波光到达接收传感器的时刻，在回波光到达接收传感器的时刻之外应该为0。
具体地，参见图2c示出了一种对消及跨阻放大电路的实施方式，接收传感器和参考传感器输出的电流信号分别输入巴伦变压器平衡侧两端，对消后的剩余电流通过变压器耦合到一次侧，然后将电流信号输入跨阻放大器进行跨阻放大，得到跨阻放大处理后的电压信号。具体地，本实施例可以选用低插入损耗和高对称性的巴伦变压器，即信号衰减小且对消处理性能好的巴伦变压器，因此可以得到接近单个光电传感器输出的光电流信号范围；噪声方面，主要增加了匹配电阻RT的热噪声，该噪声远小于跨阻放大电路本身的电流噪声(跨阻放大处理均存在此噪声)，对光电流信号的信噪比的影响基本可以忽略；也就是说，仅增加了极小的热噪声，而光电流信号基本未削弱，对信噪比影响小，因此，该电路的光电流信号放大能力几乎没有下降。
具体地，作为一种可选的方式，图2d示出了另一种对消及跨阻放大电路的实施方式，接收传感器和参考光电传感器输出的电流信号分别输入跨阻放大器进行一级放大，输出放大的电压信号，再将两路放大的电压信号输入减法器，输出对消后的电压信号，然后将对消后的电压信号进行次级放大。可以理解的是，本申请不对跨阻放大电路的具体形式进行限制。
可以理解的是，在上述图2a所示的接收对消架构的激光雷达中，两个传感器波形经过对消以后输出真实回波。但在强光情况下，由于接收回波的传感器被强光照射，温度快速上升，而另一个对消参考寄存器温度则不会同步变化，这将导致两个传感器的击穿电压，等效参数等发生变化，不再匹配，对消残量将会增加。其特点表现为温差越大，对消残量越大。尤其对于单光子传感器，其高增益特点导致对环境光特别敏感，强光环境中温度急剧上升，最终将导致探测失败。
参见图3，图3为在强光环境光条件下，脉冲激光发射端中的激光器未发射脉冲激光时，由于强光照射的影响接收传感器和参考传感器产生的电压信号波形相减后，对消残量不为0。可以理解的，在图3所示的基于对消架构式的接收端中，两个传感器波形经过对消以后输出真实回波。但由于接收回波的传感器被强光照射，温度快速上升，而另一个对消参考传感器温度则不会同步变化，这将导致两个传感器的击穿电压，等效参数等发生变化，不再匹配，对消残量将会增加。其特点表现为温差越大，对消残量越大。可以理解的是，在强光照射下，接收传感器的平均工作电流会增加，功耗上升，故在散热条件一定的情况下，温升增大，可能会导致接收传感器高温失效或者输出异常波形导致目标探测失败。
可能地，本申请实施例可以采用以下方式减弱环境光中的强光噪声影响：
1)减小脉冲激光接收端的环境光进光量
具体地，本申请实施例可以在雷达系统内部增加消光和挡光等结构设计，减小外部环境光通过非主光路进入到接收传感器表面的环境光；和/或减小接收滤光片带宽以减小主光路的环境光进光量；
2)在雷达系统增强散热单元
由于接收传感器会因为强光噪声的影响而激发多余的工作单元使得雷达系统的功耗增加，因此本申请实施例可以考虑在雷达系统中增加散热单元以减小接收传感器产生的热量；
3)降低雷达系统的功耗
此外，本申请实施例还可以考虑减低功耗以减小接收传感器的温升，从而减弱强光噪声的影响以实现减少或者消除强光噪声产生的虚假目标点。
接下来结合图1介绍的提高雷达系统激光测距能力的方法的应用场景图、图2介绍的雷达系统中脉冲激光接收端的波形示意图、以及图3介绍的雷达系统中脉冲激光接收端和控制及信号处理单元的结构示意图，来介绍本申请实施例提供的提高雷达系统激光测距能力的方法，以进一步检测脉冲激光接收端中是否仍存在强光噪声影响。
在一个实施例中，图4所示，提供了一种提高雷达系统激光测距能力的方法的流程示意图。如图4所示，该方法可以包括如下步骤：
S401，获取接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号。
可能地，本申请实施例可以对当前环境光下的噪声进行统计、在连续探测周期的同一时间间隔发射脉冲激光后利用接收传感器和参考传感器进行对消编码、在连续探测周期的不同时间间隔发射脉冲激光后利用接收传感器和参考传感器进行双对消内部编码、或在一次探测周期中不发射脉冲激光，检测基于接收传感器和参考传感器生成的对消残量。其中，探测周期用于表示预先设定的时间段。
可以理解的是，本申请实施例中的噪声统计是预先设定一个噪声门限，并在对预设时间内对回波光中的噪声数量进行统计。根据强光噪声下噪声密度变的非常高的特点可以确定当前环境条件是否存在强光照射。具体地，噪声阈值可以根据脉冲激光接收端中光电探测器件，硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，SiPM)中的光子幅度单为光子幅度或多光子幅度的实际测试情况来设定，预设时间可以设定为20m～200m距离区间对应的时间区间。
具体地，本申请实施例还可以在获取接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号之前，进行以下操作：
关闭激光器；并向接收传感器和参考传感器施加预设的偏压控制信号。其中，预设的偏压控制信号为控制接收端的偏置电压在前导光时间段小于击穿电压，控制接收端的偏置电压在回波光时间段大于击穿电压。
可以理解的是，偏置电压用于表示施加在接收传感器和参考传感器上的电压。
参照图5所示的向接收传感器和参考传感器施加预设的偏压控制信号的波形示意图。其中：控制及信号处理单元可以在发射时刻T0和初始时刻Tbr之间的第一预设时间段内施加的偏置电压小于击穿电压；发射时刻为激光信号的发射时刻，初始时刻位于前导光信号接收时刻之后，因此，第一预设时间段为包括前导光信号接收时刻的时间段，即前导光时间段。进一步地，本申请实施例可以在初始时刻Tbr和第一时刻T1之间的第二预设时间段内以相同比率继续增加偏置电压的数值。进一步地，本申请实施例可以在第一时刻T1和第二时刻T2之间的第三预设时间段内根据激光回波信号接收时刻与偏置电压的对应关系，确定当前时刻对应的偏置电压的值，并且本申请实施例还可以根据当前时刻对应的偏置电压的值，调整施加的偏置电压。
可以理解的是，参照图5所示，激光发射时刻可以为T0时刻，初始时刻为Tbr，由于初始时刻位于前导光信号接收时刻之后，因此，在0-Tbr的第一预设时间段内，偏置电压小于击穿电压Vbr，光电放大增益近似为零，避免了前导光信号对接收传感器的激发。在Tbr-T2的第二预设时间段和第三预设时间段，即回波光时间段内，偏置电压快速上升使得接收传感器的光电放大倍数快速提升，以保证检测传感器可以对前导光信号之后的真实的激光回波信号进行足够有效的放大，真实的激光回波信号能够被检测到。在T1-T2的第三预设时间段内，激光雷达接收裝置可以对激光回波信号进行足够有效的放大。当第二预设时间段内进行近距离测距时，激光回波信号飞行时间较短，激光回波信号强度较高，因此增益要求低，避免过饱和；而当第三预设时间段内进行远距离测距时，激光回波信号飞行时间较长，激光回波信号强度较低，因此增益要求高，以避免检测不到激光回波信号。
S402，基于第一电流信号和第二电流信号确定对消残量。
可以理解的是，本申请实施例可以利用脉冲激光发射端的激光器发射脉冲激光，在检测到施加到接收传感器的偏置电压大于该接收传感器的击穿电压时，获取检测接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流；该第一电流信号与发射的激光信号对应的激光回波信号以及偏置电压相关，该第二电流与偏置电压相关。
具体地，回波光信号可以激发接收传感器检测回波光信号，生成与激光器发出的脉冲激光对应的回波光的电流信号，从而产生对消残量。但受到强光噪声的影响，强光噪声生成的杂散回波信号也可能产生回波光信号，因此，需要进一步确定接收到的对消残量中是否存在强光噪声。
S403，基于对消残量确定回波光中是否存在强光噪声。
可以理解的是，在当前环境光为正常光照情况下，接收传感器与参考传感器之间的对消残量为0。在当前环境光中存在强光照射情况下，接收传感器与参考传感器之间的对消残量可能不为0，即接收传感器接收到的可能是由强光噪声产生的回波光。
进一步地，在当前环境光为正常光照情况下、脉冲激光发射端中的激光器发出脉冲激光后，接收传感器与参考传感器之间的对消残量不为0，接收传感器可能检测到的是由脉冲激光的回波光产生的电流信号。在当前环境光中存在强光照射情况下、脉冲激光发射端中的激光器发出脉冲激光后，接收传感器与参考传感器之间的对消残量不为0，接收传感器检测到的电流信号中可能不仅包括由脉冲激光的回波光产生的电流信号还可能包括由强光噪声产生的电流信号。
S404，在回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
可能地，本申请实施例可以通过降低雷达系统的偏置电压的方式来减小强光噪声的影响。由于在强光噪声的影响下，接收传感器输出的噪声高、温升快，这样就可能导致对消失败。因此，本申请实施例可以通过降低偏置电压的方式来减少接收端噪声的激发以及减小接收传感器的平均电流，以保证对消残量不会超标，防止对消残量虚景的出现。
具体地，在非强光照射的情况下，脉冲激光接收端的底噪低，当雷达系统的当前偏置电压超过击穿电压后，接收传感器就可以检测到微弱的电流信号以保证雷达系统在非强光条件下的测距能力。在强光照射的情况下，本申请实施例可以降低偏置电压到降压阈值以使接收传感器的增益降低，即在雷达系统不改变脉冲激光接收端的整体信噪比的状态下，降低噪声的幅度。
此外，本申请实施例还可以通过发射端的主发降压的方式避免强光噪声的影响。具体地，本申请实施例可以在连续两次探测周期中分别发射主脉冲激光和次脉冲激光，其中，第一次发射的主脉冲激光的发射功率高于第二次发射的次脉冲激光的发射功率。通过降低主脉冲激光的发射功率对应的电压的方式避免强光噪声的影响。
可以理解的是，主脉冲激光的发射功率较高，其可以用于探测远距离物体，例如15～60米范围内的物体。次脉冲激光的发射功率较低，其可以用于探测近距离物体，例如15米以内的物体。
具体地，本申请实施例在远距离探测时，将发射主脉冲激光的发射功率对应的电压降低到预设的恒压值时，发射端发射光子信号后，接收端对应的偏置电压也会相应降低，从而减小接收传感器的平均电流以使对消残量不会超过对消阈值，避免对消残量虚景的出现。此外，由于发射次脉冲激光的发射功率对应的电压相对较低，因此，可以不做调整。
进一步地，本申请实施例还可以考虑对回波光中的强光噪声进行点云滤波。具体地，利用回波光数据的时域特性，剔除回波光的点云数据中的强光噪声数据后，对脉冲激光的回波光数据进行平滑滤波或特征提取。
在本申请实施例中，通过获取接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号；基于第一电流信号和第二电流信号确定对消残量；基于对消残量确定回波光中是否存在强光噪声；在回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。由此，本申请实施例可以通过在雷达系统的接收端设置接收传感器和参考传感器的方式来检测回波光中是否存在强光噪声，若存在强光噪声，则降低接收端的偏置电压，以减小接收传感器的平均电流，减小噪声激发，从而提高雷达系统测距能的准确性。
在一些实施方式中，图6示例性示出了本申请实施例提供的一种提高雷达系统激光测距能力的方法的流程示意图。在激光器在至少两个相邻探测周期内脉冲激光的发射功率相同的情况下，如图6所示，提高雷达系统激光测距能力的方法至少可以包括以下步骤：
S601，获取激光器在至少两个相邻探测周期内发射脉冲激光的时刻。
其中，脉冲激光的发射功率相同可以理解为发送端的发射电压相同。
可以理解的是，本申请实施例可以在发射端电压相同的情况下，连续获取多个探测周期内激光器在各探测周期内发射激光脉冲的时刻。
S602，获取接收传感器输出第一电流信号的时刻和参考传感器输出第二电流信号的时刻。
具体地，本申请实施例可以在接收传感器检测到回波光时记录该回波光对应的第一电流信号的出现时刻以及对应时间内参考传感器输出第二电流信号的时刻。
S603，当激光器在至少两个相邻探测周期内发射脉冲激光的时间间隔不同时，获取至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻，当至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻相同时，确定回波光中存在强光噪声。
可以理解的是，在相邻两个探测周期内雷达系统的发射功率相同，相应地，接收传感器和参考传感器上施加偏置电压的时刻也相同。
具体地，接收传感器和参考传感器上的偏置电压的上升时刻用于表示偏置电压由恒压开始增加的时刻。例如图5中，在T0时刻之前偏置电压为恒压V0，在T0时刻之后偏置电压开始增加，即T0表示雷达系统的接收端的偏置电压上升时刻。
参见图7，相邻两个探测周期内雷达系统的发射功率相同，在第1个探测周期1S内脉冲激光发射时刻T1为0.5ms，在第2个探测周期1S内脉冲激光发射时刻T4为1.6ms，即在发射时间间隔不同的情况下，获取这两个探测周期内接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号。
可以理解的是，本申请实施例可以在每个探测周期的起始时刻使雷达系统接收端的偏置电压恢复到初始状态V0。
可以理解的是，参见图7，在第1个探测周期内脉冲激光的发射时刻为T1、对消残量的产生时刻为T2、接收到被测物体的真实目标回波时刻为T3，在第2个探测周期内脉冲激光的发射时刻为T4、对消残量的产生时刻为T5、接收到被测物体的真实目标回波时刻为T6。由于两个相邻探测周期内脉冲激光的发射时刻相对不同，但对消残量出现在两个探测周期内的相对同一时刻，因此，可以确定在这两个探测周期内环境光中可能存在强光噪声。
S604，在回波光中均存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
具体地，S604与S404一致，此处不再赘述。
可以理解的是，上述实施例是通过调节发射脉冲激光的时间间隔来识别强光噪声的。通过以上分析可知，在强光照射条件下，对消残量会增大，可能被误检成目标。但对消残量的出现时刻与偏置电压上升时刻相关，而与脉冲激光的发射时刻无关，但真实目标回波位置与对消偏压上升时刻强无关，而与脉冲激光的发射时刻相关。因此，本申请实施例可以通过调整相邻探测周期内发射脉冲激光的时间间隔的方式，确定回波光中是否为真实目标以及强光噪声。
在一些实施方式中，图8示例性示出了本申请实施例提供的一种提高雷达系统激光测距能力的方法的流程示意图。在激光器在至少两个相邻探测周期内脉冲激光的发射功率不同的情况下，如图8所示，提高雷达系统激光测距能力的方法至少可以包括以下步骤：
S801，获取激光器在至少两个相邻探测周期内发射脉冲激光的时刻。
具体地，S801与S501一致，此处不再赘述。
S802，基于第一电流信号和第二电流信号确定对消残量。
具体地，S802与S402一致，此处不再赘述。
S803，当激光器在至少两个相邻探测周期内发射脉冲激光的时间间隔相同时，获取至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻，当至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻不同时，确定回波光中存在强光噪声。
可以理解的是，在相邻探测周期内脉冲激光的发射时刻相同但激光器发射脉冲激光的功率不同，会导致接收传感器和参考传感器上施加偏置电压的时刻不同。
具体地，在发射功率不同的情况下的相邻两个探测周期内，第1个探测周期1S内脉冲激光发射时刻T1为0.5ms，第2个周期1S内脉冲激光发射时刻T也为0.5ms，即在发射时间间隔相同的情况下，获取这两个连续周期内接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号。
可以理解的是，参见图9，在第1个探测周期内脉冲激光的发射时刻为T1、对消残量的产生时刻为T2、接收到被测物体的真实目标回波时刻为T3，在第2个探测周期内脉冲激光的发射时刻为T4、对消残量的产生时刻为T5、接收到被测物体的真实目标回波时刻为T6。由于两个探测周期内脉冲激光的发射时间间隔相同，即对消残量存在于相邻探测周期内的相对不同时刻，因此，可以确定在这两个探测周期内环境光中可能存在强光噪声。
S804，在回波光中均存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
具体地，S804与S404一致，此处不再赘述。
可以理解的是，由于对消残量的出现时刻与偏置电压的上升时刻相关，与脉冲激光的发射时刻无关，真实目标回波位置与对消偏压上升时刻强无关，与脉冲激光的发射时刻相关。因此，本申请实施例可以通过脉冲激光的发射时刻和对消残量的出现时刻，确定回波光中是否为真实目标以及强光噪声。
此外，在一些实施方式中，本申请实施例提供的提高雷达系统激光测距能力的方法还可以在关闭激光发射器的情况下检测环境中是否存在强光噪声。具体地，可以通过向接收传感器和参考传感器施加大于击穿电压的偏置电压以使接收传感器接收光噪声，再基于接收传感器对应的第一电压和参考传感器对应的第二电压，确定对消残量的数值。在对消残量的数值大于对消残量检测阈值的情况下，即可确定环境光中存在强光噪声。
可以理解的是，本申请实施例可以通过控制及信号处理单元对相邻探测周期内接收传感器上输出的第一电流信号进行处理得到的第一电压，对参考传感器输出的第二电流信号进行处理得到第二电压。
例如，在一次探测周期内发射端的激光器不发射脉冲激光，但仍然打开接收端中的接收传感器接收回波光，进一步地，对接收传感器和参考传感器施加偏置电压以获取光噪声产生的对消残量，并将该对消残量的数值和对消残量检测阈值进行比较，如果对消残量的数值超过对消残量检测阈值，则可以确定当前环境中存在强光照射；如果对消残量不大于对消残量检测阈值，则可以确定当前环境中不存在强光照射。可以理解的是，光噪声越强对消残量的数值越大。在一些实施方式中，图10示例性示出了本申请实施例提供的一种提高雷达系统激光测距能力的方法的流程示意图。如图10所示，提高雷达系统激光测距能力的方法至少可以包括以下步骤：
S1001，获取接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号。
具体地，S1001与S401一致，此处不再赘述。
S1002，基于第一电流信号和第二电流信号确定对消残量。
具体地，S1002与S402一致，此处不再赘述。
S1003，基于对消残量确定回波光中是否存在强光噪声。
具体地，S1003与S403一致，此处不再赘述。
S1004，当检测回波光中存在强光噪声时，判断连续n个探测周期的回波光中是否存在强光噪声。
可能地，本申请实施例中的接收传感器可以获取连续n个探测周期内脉冲激光的发射端向被测物体发出n个脉冲激光，进一步地，接收传感器可以对应输出的n个第一电流信号和参考传感器输出的n个第二电流信号。
可能地，本申请实施例可以基于每个探测周期内接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号，生成相应的第一电压信号和第二电压信号，进一步地，可以根据第一电压信号和第二电压信号的波形关系，确定每个探测周期内对消残量的数值。
可以理解的是，在每个探测周期内存在的对消残量均不为0的情况下，接收传感器接收到的回波光中可能存在强光噪声。
S1005，当连续n个探测周期的回波光中均存在强光噪声，调整雷达系统接收端的偏置电压。
进一步地，本申请实施例可以在连续m个探测周期，基于降压阈值调整雷达系统接收端的偏置电压。
可以理解的是，本申请实施例可以在连续n个探测周期的回波光中均存在强光噪声的情况下，在每个探测周期都在初始的偏压值基础上降压并执行m个探测周期，以获取m个探测周期的探测距离，完成m次强光距离探测后，雷达系统即可退出强光探测模式，将发射端的电压恢复到调整前的状态。
具体地，本申请实施例可以通过降低雷达系统的接收端的偏置电压并对可以存在的强光噪声进行点云滤波以避免强光噪声可能导致的传感器高温失效、探测失败、以及虚景等问题。
图11是本申请一示例性实施例提供的提高雷达系统激光测距能力的装置的结构示意图。该提高雷达系统激光测距能力的装置可以设置于终端设备等电子设备中，执行本申请上述任一实施例的提高雷达系统激光测距能力的方法。其中，所述雷达系统包括：用于发射脉冲激光的激光器、用于接收回波光的接收传感器以及在遮光状态下的参考传感器，其中，所述接收传感器和所述参考传感器处于所述雷达系统的接收端；如图11所示，该提高雷达系统激光测距能力的装置包括：
获取模块111，用于获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号；
第一确定模块112，用于基于所述第一电流信号和所述第二电流信号确定消残量；
第二确定模块113，用于基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声；
调整模块114，用于在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
在本申请实施例中，通过获取接收传感器输出的第一电流信号和参考传感器输出的第二电流信号；基于第一电流信号和第二电流信号确定对消残量；基于对消残量确定回波光中是否存在强光噪声；在回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。由此，本申请实施例可以通过在雷达系统的接收端设置接收传感器和参考传感器的方式来检测回波光中是否存在强光噪声，若存在强光噪声，则降低接收端的偏置电压，以减小接收传感器的平均电流，减小噪声激发，从而提高雷达系统测距能的准确性。
在一些可能的实施例中，所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射的脉冲激光的功率相同；所述获取模块111之前，所述装置还包括：
第一时刻获取模块，用于获取所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时刻；
所述第二确定模块113，具体用于：
当所述激光器在所述至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时间间隔不同时，获取所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻，当所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻相同时，确定所述回波光中存在强光噪声。
在一些可能的实施例中，在所述激光器在至少两个相邻探测周期内脉冲激光的发射功率不同；
所述获取模块111之前，所述装置还包括：
第一时刻获取模块，用于获取所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时刻；
所述第二确定模块113，具体用于：
当所述激光器在所述至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时间间隔相同时，获取所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻，当所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻不同时，确定所述回波光中存在强光噪声。
在一些可能的实施例中，所述获取模块111之前，所述装置还包括：
偏压控制信号施加模块，用于关闭所述激光器；向所述接收传感器和所述参考传感器施加预设的偏压控制信号；其中，所述预设的偏压控制信号为控制所述接收端的偏置电压在前导光时间段小于击穿电压，控制所述接收端的偏置电压在回波光时间段大于击穿电压。
在一些可能的实施例中，所述调整模块114，包括：判断单元，用于当检测回波光中存在强光噪声时，判断连续n个探测周期的回波光中是否存在强光噪声；
调整单元，用于当所述连续n个探测周期的回波光中均存在强光噪声，调整雷达系统接收端的偏置电压。
在一些可能的实施例中，所述调整单元，具体用于：
对连续m个探测周期，基于降压阈值调整所述雷达系统接收端的偏置电压。
在一些可能的实施例中，所述调整模块114之后，所述装置还包括：滤波模块，用于对所述强光噪声进行点云滤波。
需要说明的是，上述实施例提供的提高雷达系统激光测距能力的装置在执行提高雷达系统激光测距能力的方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的提高雷达系统激光测距能力的装置与提高雷达系统激光测距能力的方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
请参见图12，为本申请实施例提供了一种电子设备的结构示意图。如图12所示，所述电子设备120可以包括：至少一个处理器121，至少一个网络接口124，用户接口123，存储器125，至少一个通信总线122。
其中，通信总线122用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口123可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口123还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口124可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。
其中，处理器121可以包括一个或者多个处理核心。处理器121利用各种借口和线路连接整个电子设备120内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器125内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器125内的数据，执行电子设备120的各种功能和处理数据。可选的，处理器121可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器121可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器121中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器125可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器125包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器125可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器125可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器125可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器121的存储装置。如图12所示，作为一种计算机存储介质的存储器125中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及提高雷达系统激光测距能力应用程序。
在图12所示的电子设备120中，用户接口123主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器121可以用于调用存储器125中存储的提高雷达系统激光测距能力应用程序，并具体执行以下操作：
获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号；
基于所述第一电流信号和所述第二电流信号确定对消残量；
基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声；
在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
在一种可能的实施例中，所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射的脉冲激光的功率相同；所述处理器121在执行所述获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号之前，还执行：
获取所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时刻；
所述处理器121在执行所述基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声时，具体执行：
当所述激光器在所述至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时间间隔不同时，获取所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻，当所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻相同时，确定所述回波光中存在强光噪声。
在一种可能的实施例中，所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射的脉冲激光的功率相同；所述处理器121在执行所述获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号之前，还执行：
获取所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时刻；
所述处理器121在执行所述基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声时，具体执行：
当所述激光器在所述至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时间间隔相同时，获取所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻，当所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻不同时，确定所述回波光中存在强光噪声。
在一种可能的实施例中，所述处理器121在执行所述获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号之前，还执行：
关闭所述激光器；
向所述接收传感器和所述参考传感器施加预设的偏压控制信号；其中，所述预设的偏压控制信号为控制所述接收端的偏置电压在前导光时间段小于击穿电压，控制所述接收端的偏置电压在回波光时间段大于击穿电压。
在一种可能的实施例中，所述处理器121在执行所述在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压时，具体执行：
当检测回波光中存在强光噪声时，判断连续n个探测周期的回波光中是否存在强光噪声；
当所述连续n个探测周期的回波光中均存在强光噪声，调整雷达系统接收端的偏置电压。
在一种可能的实施例中，所述处理器121在执行所述调整雷达系统接收端的偏置电压时，具体执行：
对连续m个探测周期，基于降压阈值调整所述雷达系统接收端的偏置电压。
在一种可能的实施例中，所述处理器121在执行所述在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压之后，还执行：对所述强光噪声进行点云滤波。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机或处理器上运行时，使得计算机或处理器执行上述图4和图6、图8、图10所示实施例中的一个或多个步骤。上述提高雷达系统激光测距能力装置的各组成模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在所述计算机可读取存储介质中。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(Digital SubscriberLine，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，数字多功能光盘(Digital VersatileDisc，DVD))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。而前述的存储介质包括：制度存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。在不冲突的情况下，本实施例和实施方案中的技术特征可以任意组合。
以上所述的实施例仅仅是本申请的优选实施例方式进行描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请的设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案作出的各种变形及改进，均应落入本申请的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高雷达系统激光测距能力的方法，其特征在于，所述雷达系统包括：用于发射脉冲激光的激光器、用于接收回波光的接收传感器以及在遮光状态下的参考传感器，其中，所述接收传感器和所述参考传感器处于所述雷达系统的接收端；所述方法包括：
获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号；
基于所述第一电流信号和所述第二电流信号确定对消残量；
基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声；
在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射的脉冲激光的功率相同；
所述获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号之前，所述方法还包括：
获取所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时刻；
所述基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声，包括：
当所述激光器在所述至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时间间隔不同时，获取所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻，当所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻相同时，确定所述回波光中存在强光噪声。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射的脉冲激光的功率不同；
所述获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号之前，所述方法还包括：
获取所述激光器在至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时刻；
所述基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声，包括：
当所述激光器在所述至少两个相邻探测周期内发射所述脉冲激光的时间间隔相同时，获取所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻，当所述至少两个相邻探测周期的对消残量的上升时刻不同时，确定所述回波光中存在强光噪声。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号之前，所述方法还包括：
关闭所述激光器；
向所述接收传感器和所述参考传感器施加预设的偏压控制信号；其中，所述预设的偏压控制信号为控制所述接收端的偏置电压在前导光时间段小于击穿电压，控制所述接收端的偏置电压在回波光时间段大于击穿电压。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压，包括：
当检测回波光中存在强光噪声时，判断连续n个探测周期的回波光中是否存在强光噪声；
当所述连续n个探测周期的回波光中均存在强光噪声，调整雷达系统接收端的偏置电压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调整雷达系统接收端的偏置电压，包括：
对连续m个探测周期，基于降压阈值调整所述雷达系统接收端的偏置电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压之后，所述方法还包括：对所述强光噪声进行点云滤波。
8.一种提高雷达系统激光测距能力的装置，其特征在于，所述雷达系统包括：用于发射脉冲激光的激光器、用于接收回波光的接收传感器以及在遮光状态下的参考传感器，其中，所述接收传感器和所述参考传感器处于所述雷达系统的接收端；所述装置包括：
获取模块，用于获取所述接收传感器输出的第一电流信号和所述参考传感器输出的第二电流信号；
第一确定模块，用于基于所述第一电流信号和所述第二电流信号确定对消残量；
第二确定模块，用于基于所述对消残量确定所述回波光中是否存在强光噪声；
调整模块，用于在所述回波光中存在强光噪声的情况下，调整雷达系统的接收端的偏置电压。
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-7任一项的方法步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由处理器加载并执行如权利要求1-7任一项的方法步骤。
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