CN116265983A - 激光雷达的控制方法以及多通道激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光雷达的控制方法，其中激光雷达包括n个通道，n≥32，至少一个激光器和至少一个探测器构成每个通道，控制方法包括：S11：确定待发光的激光器的发光模式；S12：控制所述通道分组发光，每个组内通道的激光器并行发光，其中该组通道的激光器所发的脉冲被按照发光模式编码，每个激光器发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；其中发光模式配置成使得：至少部分并行发光的通道的测距回波脉冲在时间上相互错开。本发明根据测距结果设置发光模式并控制发射脉冲，使得并行发光的通道的测距回波脉冲落在飞行窗口的不同区间，以降低同一雷达多通道之间的串扰以及不同雷达之间的串扰，提高探测精度。

Description

激光雷达的控制方法以及多通道激光雷达
技术领域
本公开涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种激光雷达的控制方法以及一种多通道激光雷达。
背景技术
激光雷达作为一种三维测量系统，通过采集的点云实现对测量区域三维测量覆盖。由于三维测量覆盖的分辨率受测距范围、激光发射频率、扫描角度和扫描频率等因素限制，单通道激光扫描难以完成高分辨率的三维点云数据采集。基于时间飞行法(Time ofFlight，ToF)的多通道激光雷达可采用多个的激光发射、接收通道，适合于要求扫描大视场并且获取高密度点云的情况。在实际应用中，多通道激光雷达由于部分通道并行发光存在诸多问题，具体如下：
由于光速是固定的，因此想要产生点云中一个测距上限(例如dmax＝200m)的点所需耗费的飞行时间ToF也是固定的(例如1.333us)。因此，随着雷达的线束越来越多(如图1中的128个激光器，呈32行4列排布，其中激光器11表示位于第1列第1行的激光器，激光器12表示位于第1列第2行的激光器，激光器41表示位于第4列第1行的激光器)。如果需要提升点云的分辨率或点云频率，只能通过增加并行发光的通道数量的方式。例如：某一款激光雷达并行发光的通道数量为8个，继续参考图1，比如挑选激光器11、13、22、24、33、34、44、42作为一组激光器并行发光，并行探测，此时并行探测的通道为channel1-channel8，则可以在1.333us时间生成8个测距上限为200m的点。128个激光器分为16组，每组并行发光，并行探测。通过这样的方式，相比于同一时刻只有一个激光器发光的激光雷达，点云的分辨率提升到八倍。
多通道并行发光时，通道之间容易产生串扰，因此需要进行编码设置以消除或者减轻串扰。通常激光雷达为了完成一次探测(生成点云中的一个点)，可以控制激光器发射两个脉冲或更多脉冲。参考图2，以3脉冲为例，激光器发出第一个探测脉冲p1后，间隔code1的时间后发出第二个探测脉冲p2，然后再间隔code2的时间后发出第三个脉冲p3。对于双脉冲而言，则是激光器发出第一个探测脉冲p1后，间隔code1的时间后发出第二个探测脉冲p2。并行发光的通道，可以设置不同大小的code1。上述为多脉冲P1、P2和P3设置特定的间隔时间code1和code2，即对探测激光脉冲进行编码。
激光雷达的接收端包括接收单元和信号处理单元，其中接收单元包括探测器，用于接收探测脉冲产生的回波并转换为电信号，通常一个激光器与一个探测器构成一个探测通道。信号处理单元用于对电信号进行处理，并计算障碍物的距离以及反射率等参数。对接收端而言，可以利用不同的识别方式来识别接收到的回波(以及产生的电信号)是否与发射的探测脉冲相对应。例如，当激光器以code1和code2为间隔发射三个探测脉冲P1、P2和P3之后，当信号处理单元从接收的脉冲组(可能有多个脉冲，比如超过3个的脉冲)中识别出彼此间隔为code1及code2的3个脉冲时，此时可以认为本次发光测量探测到了物体。如果未识别出彼此间隔为code1及code2的3个脉冲，则认为本次发光测量未探测到物体。这种识别方式比较精准，可以尽量减少噪点，但计算量太大，且容易丢点。另一种替换方式是一旦从接收的脉冲组中识别到间隔为code1或code2的2个脉冲，就认为本次发光测量探测到了物体，这种方式计算量小，容易产生噪点，但可以尽量减少丢点。
多通道并行发光测量另外引入了光串扰和电串扰的问题。
光串扰即激光雷达相邻通道并行发光造成的干扰。激光雷达多通道并行发光时，每个通道的探测器都会接收到来自其他通道发射的探测脉冲在目标物体上的反射光。反射光的强度随距离减小而增强，目标的反射率越高，反射光的强度越高。当其他通道造成的反射光的强度达到一定程度时，会在本通道探测器接收的波形上产生干扰的脉冲波形(会和真正障碍物造成的回波脉冲叠加，而真正的回波脉冲是后续计算距离及反射率的依据，因此距离和反射率的计算都会被干扰，造成结果不准确)。上述光串扰是影响测距精度的主要因素，多发生在近处高反板的场景下。
电串扰即激光雷达多个通道同时接收电信号时，电信号较强的通道的信号会通过电路直接串扰到其余的接收通道上，产生干扰的脉冲波形。
图3示意性示出了理想情况下两个通道的探测过程，两个通道之间不具有电串扰和光串扰，或者已经消除了电串扰和光串扰。如图3所示，channel1发射的脉冲探测到物体a，channel2发射的脉冲探测到物体b，当channel1和channel2通道之间没有光串扰或电串扰时，各通道仅接收到自己通道对应的物体的反射回波脉冲，则物体a的测距结果由前沿+脉宽计算得出，根据计算结果能够准确获得物体a的距离。
图4示意性示出了两个通道之间存在串扰的情形。参考图4，channel1发射的脉冲探测到物体a，channel2发射的脉冲探测到物体b。如图4所示，channel1发射出三个探测脉冲Pa1、Pa2和Pa3，对应地收到三个回波脉冲Ea1、Ea2和Ea3；channel2发射出三个探测脉冲Pb1、Pb2和Pb3，对应地收到三个回波脉冲Eb1、Eb2和Eb3。当channel1和channel2通道之间有串扰时，通道2的三个回波脉冲会分别在通道1上产生串扰，如图4中的串扰回波脉冲Eb1'、Eb2'和Eb3'。由于channel1和channel2的回波脉冲在时间轴上具有一定的重合度，因此串扰回波脉冲Eb1'、Eb2'和Eb3'分别叠加在channel1的回波脉冲Ea1、Ea2和Ea3上，会导致回波脉冲Ea1、Ea2和Ea3的波形发生变化，在图4所示的情形中，信号处理单元最终获得的回波到达时间将会提前，导致物体a的距离由真实值da被计算为da'。因此在图4的情形中，channel1因为串扰而接收到物体a的回波+物体b(实际应该出现在对应channel2的方位上)的回波(对channel1的方向来说，其实并不存在物体b)时，这样一来，物体a的回波脉冲可能会与串扰回波脉冲进行叠加，导致物体a的前沿和脉宽发生变化。此时物体a的测距结果同样由前沿+脉宽计算，但与没有串扰时的结果会有一定的偏差，偏差程度取决于前沿和脉宽的偏差程度。
综上所述，多通道间容易发生信号串扰而导致探测结果不准确，如何消除或者降低通道之间的彼此串扰的影响、提高探测的精准度是多通道激光雷达所面临的问题。
背景技术部分的内容仅仅是公开发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
有鉴于现有的一个或多个缺陷，本发明涉及一种激光雷达的控制方法，其中所述激光雷达包括n个通道，n≥32，至少一个激光器和至少一个探测器构成每个通道，所述控制方法包括：
S11：确定待发光的激光器的发光模式；和
S12：控制所述通道分组发光，每个组内通道的激光器并行发光，其中该组通道的激光器所发的脉冲被按照所述发光模式编码，每个激光器发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；
其中所述发光模式配置成使得：至少部分并行发光的通道的测距回波脉冲在时间上相互错开。
根据本发明的一个方面，其中至少部分激光器配置成发射单脉冲，所述发光模式包括：对于发射单脉冲的激光器，编码所述单脉冲的发射时刻。
根据本发明的一个方面，其中至少部分激光器配置成发射多脉冲，所述发光模式包括：对于发射多脉冲的激光器，并行发射首个脉冲，并编码所述多脉冲的间隔。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S11包括：根据每个通道之前的测距结果，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待发光的激光器的发光模式。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S11包括：根据每个通道以及与该通道邻近的通道之前的测距结果以及障碍物信息，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待进行探测的激光器的发光模式。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S11包括：
S111：将每个组的多个通道的激光器的总飞行时间窗口至少分为第一区间和第二区间；
S112：预测每个组的多个通道的激光器待发射的测距脉冲分别产生的至少部分测距回波脉冲的时间；
S113：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述第二区间内。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S111还包括：将所述第二区间分为k个子区间，其中k为整数并且大于等于该组通道的数目；
所述步骤S113包括：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述k个子区间内。
根据本发明的一个方面，其中所述每个子区间的长度大于所述激光雷达的测距回波脉冲的最大脉宽。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S113包括：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲分布在所述k个子区间中未被占用并且距离最近的子区间内。
根据本发明的一个方面，其中所述发光模式还配置成使得：每个通道的激光器发射的测距脉冲产生的至少部分测距回波脉冲与该组中其他通道的激光器发射的非测距脉冲产生的非测距回波脉冲不重合。
根据本发明的一个方面，其中所述多个脉冲包括至少两个测距脉冲，所述测距脉冲为所述多个脉冲中非首个脉冲。
根据本发明的一个方面，还包括：
根据多个测距脉冲以及相对应的多个测距回波脉冲分别计算多个距离；
根据所述多个测距脉冲的预设权重，根据所述多个距离加权计算测距结果。
根据本发明的一个方面，其中所述总飞行时间窗口与所述激光雷达的最大探测距离对应的飞行时间以及所述多脉冲的发射时长相关。
一种计算机存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的控制方法。
本发明还涉及一种多通道激光雷达，包括：
多个激光器，配置成按照发光模式发射脉冲，每个激光器发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；
多个探测器，所述多个激光器和所述多个探测器构成多个通道，每个通道包括至少一个激光器和至少一个探测器；
控制装置，所述控制装置与所述激光器和探测器连接，并配置成：
确定待发光的激光器的发光模式；和
控制所述通道分组发光，每个组内通道的激光器并行发光，其中该组通道的激光器所发的脉冲被按照所述发光模式编码，每个激光器发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；
其中所述发光模式配置成使得：至少部分并行发光的通道的测距回波脉冲在时间上相互错开。
根据本发明的一个方面，其中至少部分激光器配置成发射单脉冲，所述控制装置还配置成：对于发射单脉冲的激光器，编码所述单脉冲的发射时刻。
根据本发明的一个方面，其中至少部分激光器配置成发射多脉冲，所述控制装置还配置成：对于发射多脉冲的激光器，并行发射首个脉冲，并编码所述多脉冲的间隔。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置配置成：根据每个通道之前的测距结果，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待发光的激光器的发光模式。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置配置成：根据每个通道以及与该通道邻近的通道之前的测距结果以及障碍物信息，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待进行探测的激光器的发光模式。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置配置成通过以下方式确定发光模式：
将每个组的多个通道的激光器的总飞行时间窗口至少分为第一区间和第二区间；
预测每个组的多个通道的激光器待发射的测距脉冲分别产生的至少部分测距回波脉冲的时间；
设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述第二区间内。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置配置成：
将所述第二区间分为k个子区间，其中k为整数并且大于等于该组通道的数目；
设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述k个子区间内。
根据本发明的一个方面，其中所述每个子区间的长度大于所述激光雷达的测距回波脉冲的最大脉宽。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置配置成：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲分布在所述k个子区间中未被占用并且距离最近的子区间内。
根据本发明的一个方面，其中所述发光模式还配置成使得：该组通道的激光器发射的测距脉冲分别产生的测距回波脉冲至少部分在时间上相互错开并且每个通道的激光器发射的测距脉冲产生的测距回波脉冲与该组中其他通道的激光器发射的非测距脉冲产生的非测距回波脉冲不重合。
根据本发明的一个方面，其中所述多个脉冲包括至少两个测距脉冲，所述测距脉冲为所述多个脉冲中非首个脉冲。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置还配置成：根据多个测距脉冲以及相对应的多个测距回波脉冲分别计算多个距离；根据所述多个测距脉冲的预设权重，根据所述多个距离加权计算测距结果。
根据本发明的一个方面，其中所述总飞行时间窗口与所述激光雷达的最大探测距离对应的飞行时间以及所述多脉冲的发射时长相关。
本发明根据接收端前序的测距结果预判后续探测时测距回波脉冲返回的可能的时间点，针对性设置发射端的发光模式，然后采用设置后的发光模式控制发射端发射后续脉冲，使得并行发光的每个通道的测距脉冲产生的测距回波脉冲，落在总飞行窗口中的不同区间，从而相互错开、分开、不重叠或间隔开来，从而降低同一雷达并行发光的多通道之间的串扰，并且降低不同雷达彼此之间的串扰，以提高探测的精准度。
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示出了现有的多通道激光雷达中激光器的排布示意图；
图2示出了3个脉冲发光编码设置的示意图；
图3示出了在没有串扰时，2个通道同时发射3个脉冲的发射和接收示意图；
图4示出了在有串扰时，2个通道同时发射3个脉冲的发射和接收示意图；
图5A示出了多脉冲时间间隔的示意图；
图5B示出了发射双脉冲时总飞行时间窗口的示意图；
图6示出了本发明一个实施例的激光雷达的控制方法流程图；
图7A示出了本发明一个实施例的4个通道并行发射单脉冲时测距脉冲的发光模式的示意图；
图7B示出了本发明另一个实施例的4个通道并行发射单脉冲时测距脉冲的发光模式的示意图；
图7C示出了图7A和图7B的4个通道接收的回波脉冲相互错开的示意图；
图8A示出了本发明一个实施例的4个通道并行发射双脉冲时测距脉冲的发光模式的示意图；
图8B示出了本发明一个实施例4个通道接收的测距回波脉冲相互错开的示意图；
图9A示出了本发明一个实施例的发射双脉冲时选择测距脉冲的示意图；
图9B示出了本发明一个实施例的发射3脉冲时选择测距脉冲的示意图；
图10示出了本发明一个实施例的4个通道接收的测距回波脉冲以及串扰的示意图；
图11A示出了本发明一个实施例的总飞行时间窗口划分示意图；
图11B示出了本发明另一个实施例的总飞行时间窗口划分示意图；
图12示出了本发明实施例一的发射和接收示意图；
图13示出了本发明实施例一的测距回波脉冲波形图；
图14示出了本发明实施例二的发射和接收示意图；
图15示出了本发明实施例三的发射和接收示意图；
图16示出了本发明实施例四的发射和接收示意图；
图17示出了本发明一个实施例的激光雷达的示意图。
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。
本申请的发明人构思出：让并行发光的每个通道发射的测距脉冲所对应的测距回波脉冲尽可能落在总飞行时间窗口中的不同位置，那么即使多通道之间产生了串扰，也能够减轻或者消除这种串扰。所述“并行发光”为在一个最远探测距离对应的时间窗口内，完成发射和接收的所有通道，彼此都称作并行发光，不表示一定完全同时发光或者收光。为便于下文描述，首先对上下文提及的总飞行时间窗口和飞行时间做介绍。
用Wtof表示总飞行时间窗口，Wtof与激光雷达的最远探测距离dmax有关，dmax的具体数值对于每款激光雷达可能均不相同。为了完成一次测距(生成点云中的一个点)，激光雷达可发射单脉冲，也可以发射多脉冲。对于激光雷达发射单脉冲的情况，可以设置总飞行时间窗口Wtof≈dmax(在激光雷达领域，距离通常可与时间互相换算及对应，因此在这里用距离来表示时间窗口，更精确的表达为：Wtof＝2*dmax/c，其中c为光速。然而为了简洁起见，下文仍用Wtof≈dmax的表达方式，本领域技术人员能够清楚理解其含义)。参考图5A，如果激光雷达发射双脉冲P1和P2，则脉冲间隔为code1；如果激光雷达发射3脉冲P1、P2和P3，则脉冲间隔分别为code1和code2；如果激光雷达发射4脉冲P1、P2、P3和P4，则脉冲间隔分别为code1、code2和code3。如果每个通道发射多脉冲，在计算总飞行时间窗口Wtof时，还要考虑让多脉冲的最后1个脉冲也要能在该总飞行时间窗口Wtof内被接收到，因此最后1个脉冲从dmax处返回的时刻也要在总的飞行时间窗口内。参考图5B，以发射双脉冲为例，则总飞行时间窗口(或者称为探测窗口)Wtof＝dmax+code1。同理，如果发射3个脉冲，则可以设置总飞行时间窗口Wtof≈dmax+code1+code2；发射4个脉冲时，可以设置总飞行时间窗口Wtof≈dmax+code1+code2+code3。本领域技术人员可以理解，该公式并非雷达中计算总飞行时间窗口的精准方式，实际中还要考虑激光器的充电时间和脉冲的宽度等。此处仅为示例性说明，本发明并不对总飞行时间窗口的具体计算方法做限定。
测距脉冲是用来计算飞行时间ToF的脉冲。如果激光雷达发射单脉冲，那么该单脉冲即为测距脉冲，飞行时间的计算以激光器发射测距脉冲为计时的开始时刻，以探测器接收到测距脉冲在物体上反射的测距回波脉冲为计时的结束时刻。如果激光雷达发射多脉冲，那么可以从多脉冲中选择一个或多个脉冲作为测距脉冲。例如，参考图5B，激光器发射双脉冲，如果将第一个脉冲作为测距脉冲，则发射测距脉冲的时刻为tstart1，探测器接收到该测距脉冲对应的测距回波脉冲的时刻为tstop1，则飞行时间为tstop1-tstart1。本领域技术人员可以理解，该公式并非激光雷达中计算飞行时间的精准方式，实际中对于发射端可能存在偏移量offset(比如考虑到激光器的温漂、激光器的响应等)的补偿；对于接收端，为了提高信噪比，会涉及接收信号阈值threshold的设置，例如以接收回波脉冲的强度大于阈值的时间点作为计时的结束时刻。此处仅为示例性说明，本发明并不对飞行时间的具体计算方法做限定。
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。
图6示出了本发明一个实施例的激光雷达的控制方法流程图，其中激光雷达包括n个通道，n≥32，这n个通道可以被分为m个组，m＜n，也就是说每个通道可以包括至少一个激光器和至少一个探测器，如果一个组包括多个激光器，则这个组的多个激光器可以并行发光。控制方法10可以包括步骤S11和S12。
在步骤S11，确定待发光的激光器的发光模式。
其中，发光模式是在时域上对激光器发射脉冲的编码策略。根据激光雷达的一些参数，比如通道总数、点频、转速、最大探测距离等，可相应确定每次发光的总飞行时间窗口Wtof，以及在该时间窗口内需要完成的探测通道的数目，进而根据该数目将多个通道分组/轮探测。以32通道的机械式激光雷达为例，其转动频率例如为10Hz，最大探测距离为300m。本实施例中，例如可将32个通道分为8组，则每组4个通道：Channel1、Channel2、Channel3和Channel4，其中一个通道可以包括一个激光器和一个探测器，亦即，一个发射和一个接收共同构成一个探测的通道；也可以一个通道可以包括一个激光器和多个探测器；或者可以一个通道可以包括多个激光器和一个探测器。在当前步骤，在时域上对32个激光器发射脉冲进行编码，确定每个激光器发光的一些参数比如脉冲数量、发射的时刻、每个脉冲的大小、多脉冲之间的间隔等。需要说明的是，本发明不对激光器和探测器的排布方式或者一个通道内激光器和探测器的数量对应关系做限定。
根据本发明的一个实施例，其中至少部分激光器可以配置成发射单脉冲，其发光模式包括：对于发射单脉冲的激光器，可以编码所述单脉冲的发射时刻。具体地，以一组四个通道为例，参考图7A，为完成一次探测，四个通道Channel1、Channel2、Channel3和Channel4均发射单脉冲，其发光模式可以包括对四个单脉冲的发射时刻进行编码。例如Channel1在t1时刻发射单脉冲，Channel2在t2时刻发射单脉冲，Channel3在t3时刻发射单脉冲，Channel4在t4时刻发射单脉冲(此实施例中，发光时刻为发射脉冲超过某个预设阈值时对应的时刻)。也可以Channel1的发射时刻为参考时刻，对其它通道进行延时，同样达到对发射时刻编码的效果。参考图7B，例如Channel1在t1时刻发射单脉冲，Channel2在t1+delay1时刻发射单脉冲，Channel3在t1+delay2时刻发射单脉冲，Channel4在t1+delay3时刻发射单脉冲。参考图7C，通过对发射时刻进行编码，可以实现将四个通道的对应的回波脉冲延迟到彼此互相不重合的位置，使得该通道的回波脉冲不会被并行发光的其它通道的回波脉冲(即为在图7C中，每个channel中示出的相对于该通道的回波脉冲更小的脉冲)所干扰。
根据本发明的另一个实施例，其中至少部分激光器配置成发射多脉冲以完成一次探测，其发光模式包括：对于发射多脉冲的激光器，并行发射首个脉冲，并编码所述多脉冲的间隔，也即后续脉冲与首个脉冲之间的间隔。继续以一组四个通道为例，参考图8A，通道Channel1、Channel2、Channel3和Channel4均发射双脉冲。可以对双脉冲之间的时间间隔code1进行编码，对于不同的发射通道，可以选择设置不同的code1。例如，参考图8A，对于channel1，可以设置code1＝ccl1；对于channel2，可以设置code1＝ccl1+delay1；对于channel3，可以设置code1＝ccl1+delay2；对于channel4，可以设置code1＝ccl1+delay3，其中delay1、delay2和delay3不为零且互不相同。图8B示出了采用图8A方式对脉冲时间间隔进行编码之后获得的回波脉冲的示意图。参考图8B，通过对多脉冲的时间间隔进行编码，可以实现将四个通道对应的测距回波脉冲延迟到彼此互相不重合的位置(未避免造成混乱，故各通道仅示出双脉冲中测距脉冲对应的测距回波脉冲，而未示出双脉冲，故图8B表面上看与图7c相同，实际描述不同的应用场景)，使得该通道的测距回波脉冲不会被同时接收的其它通道的测距回波脉冲所干扰。
需要说明的是，图7A-图8B中虽未示出并行发光通道中部分发射单脉冲，部分发射多脉冲的情况，但实际这种方案也适用于本申请，对于单脉冲，可以参考图7A或图7B的方式编码，对于多脉冲，可以参考图8A的方式编码。只要确保并行发光的每个通道发射的测距脉冲所对应的测距回波脉冲尽可能落在总飞行时间窗口中的不同位置，相互错开，则可以减轻或者消除多通道并行发光造成的串扰。
以上对步骤S11确定激光器的发光模式进行了简单的介绍，关于如何设置发光模式以及实现的抗干扰效果将在后文详细描述。以下继续对控制方法10中的步骤S12进行介绍。
在步骤S12中控制通道分组发光，每个组内通道的激光器并行发光，其中该组通道的激光器所发的脉冲被按照如上所述的发光模式编码，每个激光器发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲。
其中，测距脉冲是用来计算飞行时间的脉冲。例如，部分激光器发射双脉冲，则可以将第1个或者第2个脉冲或者两个都作为该通道的测距脉冲。也可以配置部分激光器发射单脉冲，该单脉冲作为该通道的测距脉冲。需要说明的是，发射多脉冲可以防串扰，无论是防止当前雷达彼此通道之间的串扰，还是防来自同时存在于当前区域的其他雷达的串扰。但是，多脉冲中的每一个脉冲，都可以用来测距或者被选作测距脉冲。
根据本发明的一个实施例，可以选择多个脉冲中的非首个脉冲作为测距脉冲。在多通道并行发光的情况下，第1个脉冲的回波是否被串扰(所谓串扰是指：并行发光的通道收到的非属于本通道的测距回波脉冲与本通道的测距回波脉冲无法区分)，会取决于物体的距离(相对而言，难改变)，后续脉冲是否被串扰则取决于物体的距离(较难改变)+脉冲间隔code(相对是可以改变的数值)，因此在本申请中，通过采用非首个脉冲作为测距脉冲，能够降低串扰，提高测距精度。如果没有其它通道的障碍物反射回波叠加串扰时，用后续脉冲来计算测距结果就是准确的。因此，对于发射多脉冲的雷达，为了降低计算量，如果选择其中1个脉冲作为测距脉冲，优选非首个脉冲作为测距脉冲；也可以选择多个脉冲作为测距脉冲。例如，对于发射双脉冲的情况，参考图9A，选择第2个脉冲作为测距脉冲计算的测距结果就是相对准确的，测得物体的距离d与第2个脉冲的位置-code1有关。对于发射3脉冲的情况，参考图9B，选择第3个脉冲作为测距脉冲，测得物体的距离d与第三脉冲的位置-code2-code1有关。需要说明的是，距离d是长度单位，编码code是时间单位，二者均可被换算到同一单位，因此，为方便描述，上述公式仅用来示意两者的关系，未进行度量单位的换算。
在方法10中的发光模式配置成使得：至少部分并行发光的通道的测距回波脉冲在时间上相互错开。
图10示出了本发明一个实施例的4个通道并行发射时测距回波脉冲相互错开的示意图，每组发射通道包括Channel1、Channel2、Channel3和Channel4共四个通道(需要说明的是，虽然编号为顺次1、2、3、4，但实际并行发光的这4个通道一般在物理间距上相对较大，并非为相邻的通道)，四个通道并行发光，每个通道发射多个脉冲，各选择其中1个脉冲作为测距脉冲，以Channel1为例，除接收到本通道的测距脉冲遇到外界物体后产生的测距回波脉冲外，还可能会接收到其它通道所发的脉冲被物体反射后产生的回波(对于其它通道而言，该回波若被自身收到，则是测距回波脉冲)，使得本通道无法区分自身的测距回波脉冲与其它通道的回波，进而对本通道的探测造成一定的干扰。
具体如图10所示，各通道的测距回波脉冲在时间上相互错开(非测距回波脉冲未示出，故图10示出的实施例中，发射端可以发射单脉冲，也可以发射多脉冲)，比如channel1的测距回波脉冲落在总飞行时间窗口中的相对靠前位置，channel2的测距回波脉冲落在总飞行时间窗口中的相对靠后的位置，channel3及channel4的测距回波脉冲则落在总飞行时间窗口中的相对中间的位置。不同通道的测距回波脉冲位于总飞行时间窗口中的不同位置，从而每个通道的测距回波脉冲和来自其它通道的串扰脉冲可以相互错开，故可以降低并行发光通道彼此之间的光串扰。图10中仅示出了channel1和channel4的接收情况，其它通道接收的回波脉冲情况类似，此处不再赘述。通过这样的方式，即使Channel2、Channel3和Channel4的测距回波脉冲在Channel1的探测器上产生了干扰，但由于这些干扰信号与Channel1的测距回波脉冲在时间上相互错开，因此不会对Channel1的测距回波脉冲产生干扰，进而降低对channel1的测距结果的精度的影响，提高整个雷达的探测精度。
以上通过步骤S11和步骤S12对控制方法10的技术方案进行了初步描述为了将并行发光的每个通道的测距脉冲相互错开，优选地可以之前的测距结果为依据，预判待进行的探测所需的tof，进而设置对应待发射的激光器的发光模式。以下将通过实施例进行说明。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述步骤S11包括：根据每个通道之前的测距结果，预测此次待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待进行探测的激光器的发光模式。
例如，对于发射单脉冲的激光器，该单脉冲为测距脉冲。该激光器首先在T1时刻发射单脉冲，获得测距结果；然后预测T2时刻若进行探测会得到的测距结果。该预测可根据障碍物的类型、障碍物相对于激光雷达的运动速度和方向、激光雷达的转速或扫描频率(可对应确定T1时刻与T2时刻之间的间隔)来进行。
对于并行发光的多个通道分别执行上述过程，预测下一时刻的测距结果。最后根据预测的测距结果设置所述多个通道的激光器在T2时刻的发光模式，使得并行发光的多个通道彼此的测距回波脉冲相互错开。
例如对T2时刻各通道激光器的单脉冲的发射时刻进行编码，从而使得在T2时刻发射的单脉冲对应的回波脉冲相互错开。又例如，对于发射多脉冲的激光器，以双脉冲为例，其中第2个脉冲为测距脉冲，首先在T1时刻并行发射双脉冲，基于测距脉冲获得测距结果；然后预测T2时刻发射双脉冲的测距结果。对于并行发光的多个通道分别执行上述过程，预测下一时刻的测距结果。最后根据预测的测距结果设置所述多个通道的激光器在T2时刻的发光模式，例如对T2时刻各通道激光器的双脉冲的间隔进行编码，从而使得在T2时刻发射双脉冲并接收的测距回波脉冲相互错开。
根据一个优选实施例，为减少计算量，可以将多个通道的激光器的第1个脉冲设置为并行发射，通过为各个通道设置相应的脉冲间隔时间，实现测距回波脉冲相互错开。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述步骤S11包括：根据每个通道以及与该通道邻近的通道之前的测距结果以及障碍物信息，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待进行探测的激光器的发光模式。
例如，根据每个通道和其相邻通道在T1时刻的测距结果，预测该通道在T2时刻的测距结果，基于该预测结果设置待发射的激光器的发光模式。又例如，根据每个通道在相邻2次的水平角度θi及θi+1测到的距离，预测该通道水平角度θi+2探测到的距离，基于该预测结果设置待发射的激光器的发光模式。再例如，结合物体识别(例如物体是否为静态障碍物、慢速障碍物或者快速移动的障碍物)以及距离预测等技术，综合之前的测距结果，预测待发出的测距脉冲的测距结果，基于该预测结果对待发射的激光器的发光模式进行设置。
需要说明的是，采用以上任意一种或者多种的方式，设置待进行探测的激光器的发光模式的目的，均是为了实现至少部分的并行发光的通道的测距脉冲相互错开，最好是每个并行发光通道的测距脉冲都错开。而具体错开的程度，以后续的处理器能区分自身通道的测距回波脉冲及干扰脉冲，进而不影响该通道的测距精度为标准。
以上通过优选实施例说明基于之前的测距结果设置待发射的激光器的发光模式，由此可见，之前的测距结果的准确度直接影响到发光模式的设置以及测距脉冲相互错开的效果。以下通过优选实施例进一步描述如何提高测距结果的准确度。
在前面的实施例中，均是采用选择一个脉冲作为测距回波脉冲为例子。
根据本发明的一个优选实施例，在多通道并行发光的情况下，若各通道发射多脉冲，可以在多个脉冲中选择至少两个脉冲作为测距脉冲，基于至少两个测距脉冲获取测距结果，从而会降低信号串扰的影响，提高测距结果的准确度。
根据本发明的一个优选实施例，在选择多个测距脉冲时，可以根据多个测距脉冲以及相对应的多个测距回波脉冲分别计算多个距离，进而根据所述多个测距脉冲的预设权重，对所述多个距离加权计算得出测距结果，可以降低串扰对测距的影响，提高测距精准度。例如，如果发射4个脉冲，参考图5A，4个脉冲分别是P1、P2、P3及P4，可以选择将P1-P4都作为测距脉冲，最终的测距结果d＝(dP1+dP2+dP3+dP4)/4；也可以选择将P2-P4都作为测距脉冲，最终的测距结果d＝(dP2+dP3+dP4)/3。
在上面这2个实施例中，每个脉冲对最终测距结果d的贡献的权重相同，均为1。也可以按照不同的权重加以考虑。例如，给每个脉冲分配不同的权重Xi，1＞Xi＞0。比如选择将P1-P4都作为测距脉冲，最终的测距结果d＝XP1*dP1+XP2*dP2+xP3*dP3+XP4*dP4，其中，XP1+XP2+XP3+XP4＝1。
以上通过实施例对如何提高测距结果的准确度进行了说明，基于之前的测距结果，为了将并行发光的每个通道的测距脉冲相互错开，可以预先把总飞行时间窗口进行区间划分，然后为每个测距回波脉冲分配尚未被标记和未被占用的区间，相对于前述的对单脉冲的发射时刻进行编码的实施例(对应图7A-7C)，或者并行发射多脉冲中的首个脉冲并对多脉冲的间隔进行编码的实施例(对应图8A-8B)，可以更加精确地控制测距回波脉冲的位置，以下将通过优选实施例进一步介绍。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述步骤S11包括以下子步骤：
在子步骤S111将每个组的多个通道的激光器的总飞行时间窗口至少分为第一区间和第二区间。参考图11A，将总飞行时间窗口划分为两个区间，其中第一区间用于放置测距回波脉冲前面的其他脉冲，第二区间用于放置各个通道的测距回波脉冲。
在子步骤S112预测每个组的多个通道的激光器待发射的测距脉冲分别产生的至少部分测距回波脉冲的时间。基于各通道或其邻近通道之前的测距结果，预测待发射的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间。
在子步骤S113设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地(不重合的程度，每个雷达可能会不同，以后续的处理器能够分辨本通道的测距回波脉冲和串扰脉冲，不影响本通道的测距精准度为准)分布在所述第二区间内。基于预测的测距回波脉冲的时间，设置激光器的发光模式，通过对发射时刻和/或脉冲间隔的编码，使得测距回波脉冲不重合的分布在第二区间。其中测距回波脉冲不重合包括各测距回波脉冲在时间上相互错开、相互分开、不交叠、间隔开来、落在不同位置等。
根据本发明的一个优选实施例，其中子步骤S111还包括：将所述第二区间分为k个子区间，其中k为整数并且大于等于该组通道的数目，以尽量让每个通道都落在不同的子区间。
在子步骤S113包括：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述k个子区间内。
参考图11B，将总飞行时间窗口分为k+1个子区间分别为G0、G1、G2、…、Gk，其中G0相当于第一区间，用于放置最先接收到的测距回波脉冲前面的其他脉冲；G1-Gk用于放置测距回波脉冲，其中G1相当于理论上存在的用来放置测距回波脉冲的第1个子区间，理想情况下，最先接收到的测距回波脉冲前面的非测距脉冲都集中在G0内，而不要出现在G1-Gk内。具体到某个通道，该通道的障碍物越近，测距回波脉冲的飞行时间越短，因此可以用来放置测距回波脉冲的子区间越多；该通道的障碍物越远，测距回波脉冲的飞行时间越长，因此可以用来放置测距回波脉冲的子区间越少。
根据本发明的一个优选实施例，其中每个子区间的长度大于激光雷达的测距回波脉冲的最大脉宽。参考图11A和11B，对于子区间G1～Gk，每个区间的长度假设为G，G大于测距回波脉冲的最大脉宽，以保证每个子区间能够放置一个测距回波脉冲。优选地，G≥2倍脉宽。每款激光雷达的脉宽可能不同。当最大脉冲的宽度约为30ns时，G优选为60ns以上。
结合图11A和11B,第一区间(亦即G0区间)的长度划分原则是在最小的测距距离上能够放置测距回波脉冲前面的其它脉冲。G0的时间窗口长度为(Wtof-k*G)，G1是理论上可用来放置测距回波脉冲的第1个子区间，尽量希望非测距回波脉冲都集中在GO内，而不要出现在子区间G1～Gk，使得子区间G1～Gk可以用来放置各个通道的测距回波脉冲。
例如，以激光器发射3脉冲并选择第3个脉冲作为测距脉冲为例，则G0区间的长度优选为在最小的测距距离上能够放置第1个回波脉冲和第2个回波脉冲，那么可以设置G0≈dmin+code1+code2，其中dmin是雷达可测的最小距离。这样G1的区间大约就是[dmin+code1+code2，dmin+code1+code2+G]，因此G1相当于是一个理论的、用来放置测距回波脉冲(在此实施例中，即第3个脉冲的回波脉冲)的第1个子区间。
而G1＝G2＝....＝Gk-1＝Gk＝G，k至少要大于等于并行发光的通道数量。优选地，k大于并行发光的通道数量。因为要确保并行发光的各个通道的测距回波脉冲独占一个子区间，亦即，不重合的分布在子区间G1～Gk内，并且还要考虑到对于障碍物比较远的通道，其非测距脉冲可能也会占用一些子区间。因此，为了进一步减少其它通道的测距回波脉冲和非测距回波脉冲对该通道的干扰，根据本发明的一个优选实施例，其中所述发光模式还可以进一步配置成使得：每个通道的激光器发射的测距脉冲产生的至少部分测距回波脉冲与该组中其他通道的激光器发射的非测距脉冲产生的非测距回波脉冲不重合。
根据本发明的一个优选实施例，其中步骤S113包括：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲分布在所述k个子区间中未被占用并且距离最近的子区间内。将各个测距回波脉冲放置于未被占用的子区间，可以避免串扰对测距结果的影响。更进一步地，将各个测距回波脉冲尽可能的放置于距离最近的子区间，缩短测量时长，提高测量效率。以下将通过实施例一至四具体描述该优选实施例的测距回波脉冲的分配方法。
实施例一
在实施例一中，一组4个通道(Channel 1、Channel 2、Channel 3和Channel 4)的激光器并行发光，每个通道的激光器发射3个脉冲，其中第3个脉冲为测距脉冲。参考图11B，总飞行时间窗口划分为G0、G1-Gk的子区间，其中G1-Gk子区间的中点位置为g1-gk。参考图12，每个通道发射3个脉冲，第1个脉冲和第2个脉冲的时间间隔为code1，第2个脉冲和第3个脉冲的时间间隔为code2。为方便描述，将code1设为固定值，但是本领域技术人员可以理解，为了防其他雷达的串扰，code1也可以设置不同值，亦即对脉冲间隔进行编码；
定义脉冲间隔code1和code2的最小值为Cmin，Cmin与发射通道的激光器充电电路的处理速度相关。本申请优选实施例中，可以设置Cmin≥脉宽/2，以更准确地区分出相邻的2个脉冲。
进行上述设置后，根据控制方法10，首先获得之前的测距结果。4个通道Channel1、Channel 2、Channel 3和Channel 4并行发光，在水平方向θi角度(或称T1时刻，与以上的实施例中的描述对应)上的测距结果分别为d1、d2、d3和d4。
然后根据之前的测距结果预测4个通道Channel 1、Channel 2、Channel 3和Channel 4在θi+1角度(或称T2时刻，与以上的实施例中的描述对应)的测距回波脉冲的位置(时刻)，并基于预测的测距回波脉冲的位置设置发光模式，亦即对θi+1角度下的发光脉冲的code2进行编码。具体地，在发光前进行以下步骤：
1.任选一个尚未计算code2的通道Channel x，其中x∈(1,2,3,4)，其在水平方向θi角度的测距结果为dx；
2.从尚未被标记的G1～Gk子区间中选取距离最近的子区间Gy，并且子区间Gy的中点位置为gy；
3.判断选择的子区间Gy是否满足公式：gy-dx–code1≥Cmin；
3.1.如果gy-dx–code1≥Cmin，则Channel x的code2设置为gy-dx–c1，同时将子区间Gy标记。另外，还需判断第1脉冲和第2个脉冲是否占据了G1～Gy之间的其他子区间？若占据了，也将该子区间标记，该子区间就不会被分配给其他测距脉冲。
3.2.如果gy-dx–code1＜Cmin，说明该子区间Gy虽然尚未被标记，但不适合用于通道Channel x，则从尚未被标记的Gy+1～Gk子区间中选取距离最近的子区间Gz，重新进行第3步的判断。
3.3.如果从尚未被标记的子区间中无法找到满足条件的子区间，则选取子区间Gk，则Channel x的code2设置为gk-dx–code1。
4.继续执行第1-3步，直到接下来要并行发光的所有通道的code2都计算选择完毕。
通过以上步骤设置在θi+1角度下的4个通道的发光模式后，控制4个通道的激光器根据相应的发光模式进行发光。如图12所示，通过这样的方式，同步发光的4个通道所产生的测距回波脉冲在时间上相互错开，减轻或者避免了串扰问题。需要说明的是，图12中各通道的接收端仅示出测距回波脉冲，为避免混乱，未示出非测距回波脉冲。
此外，需要说明的是，在物体距离较远时，假设极端情况下并行发光的每个通道在θi角度测量的物体都在最远处，则为了保证能够测到点，每个通道的测距回波脉冲都会被划分到Gk区间。但是物体距离越远，串扰越弱(障碍物离得远，每个通道的回波都很微弱，对彼此的串扰也很弱小)，且远处的测距精准度要求更低，因此也能够满足测距要求。
在物体距离较近，串扰较强的时候，采用本发明的控制方法10，可以使得每个通道的测距回波脉冲互不干扰，从而得到准确的测距结果，其脉冲波形如图13所示，串扰脉冲(时刻上，大概对应其它通道的测距回波脉冲在总飞行窗口内的时刻)落在第二回波脉冲和第三回波脉冲之间，亦即该通道的非测距脉冲(第一回波脉冲和第二回波脉冲)和测距回波脉冲(第三回波脉冲)之间，因此不会对该通道的测距产生干扰，从而得到准确的测距结果。
实施例二
在实施例二中，激光雷达所有通道并行发光，每个通道发射双脉冲，第2个脉冲为测距脉冲。参考图11B，总飞行时间窗口划分为G0、G1-Gk的子区间，其中G1-Gk子区间的中点位置为g1-gk。参考图14，每个通道发射双脉冲，脉冲间隔为code1。code1应大于Cmin。
进行上述设置后，根据控制方法10，首先获得之前的测距结果。所有通道并行发光，比如发光通道为Channel 1-Channel 16，在水平方向θi角度上测距结果为d1、d2、...、d8、...、d16。
接着，根据之前的测距结果预测各通道Channel 1-Channel 16在θi+1角度的测距回波脉冲的位置，并基于预测的测距回波脉冲的位置设置发光模式，亦即对各通道的code1进行编码，最后各通道在θi+1角度并行发光。具体进行以下步骤：
1.任选一个尚未计算code1的通道channel x，其在水平方向θi角度的测距结果为dx；
2.从尚未被标记的G1～Gk子区间中选取距离最近的子区间Gy，并且子区间Gy的中点位置为gy；
3.判断选择的子区间Gy是否满足公式：gy-dx≥Cmin
3.1.如果gy-dx≥Cmin，则channel x的code1设置为gy-dx，同时将子区间Gy标记。另外，还需判断第1脉冲的回波是否占据了G1～Gy之间的其他子区间？若占据了，也将该子区间标记，则该子区间就不会被分配给其他的第2脉冲。参考图14，G1子区间被非测距回波脉冲占据，则该子区间就不会被分配给其它测距回波脉冲。
3.2.如果gy-dx＜Cmin，说明该子区间Gy虽然尚未被标记，但无法用于通道Channel x，则从尚未被标记的Gy+1～Gk子区间中选取距离最近的子区间Gz，重新进行第3步的判断。
3.3.如果从尚未被标记的区间中无法找到满足条件的子区间，则选取Gk，计算出channel x的code1为gk-dx。
4.继续执行第1-3步，直到接下来要并行发光的所有通道的code1都计算选择完毕。
5.在θi+1角度下每个通道按照计算完成的code1进行发光。
如图14所示，通过上述方案，同步发光的全部通道所产生的测距回波脉冲在时间上相互错开，减轻或者避免了串扰问题。需要说明的是，图上仅仅体现了并行发光的是16个通道，依次编号为channel1-16，但具体这些通道在雷达上是对应哪些个线，并不做限定，因为会和雷达的多个激光器的布局排列有关。一般情况下，并行发光的通道是在多线雷达上彼此排布上，物理间隔相对较远的多个线。在一个实施例中，比如可以是第31线、第60线、第70线以及第85线并行发光。
实施例三
在实施例三中，一组32个通道并行发光，每个通道发射5个脉冲，其中第5个脉冲为测距脉冲(需要说明的是，并行发光的通道数目越多，通过增加每个通道单次探测所发的脉冲数量，可以降低串扰的概率与影响)。参考图11B，总飞行时间窗口划分为G0,G1～Gk的子区间，其中G1～Gk子区间的中点位置为g1～gk。参考图15，每个通道发射5个脉冲，第1个脉冲和第2个脉冲的时间间隔为code1，第2个脉冲和第3个脉冲的时间间隔为code2，第3个脉冲和第4个脉冲的时间间隔为code3，第4个脉冲和第5个脉冲的时间间隔为code4。为方便描述，将code1-code3设为固定值，但是本领域技术人员可以理解，为了防其他雷达的串扰，code1-code3也可以设置不同值。其中code1-code3均大于Cmin。
进行上述设置后，根据控制方法10，首先获得之前的测距结果。
并行发光的通道为Channel 1～16，在水平方向θi角度(按照水平分辨率为0.1°来说，假设θi＝0°)上测距结果为d1,d2,...d32；
接着，根据之前的测距结果预测16个通道Channel 1～32在θi+1角度(则θi+1＝0.1°)的测距回波脉冲的位置，并基于预测的测距回波脉冲的位置设置发光模式，亦即对code4进行编码。具体地，在发光前进行以下步骤：
1.任选一个尚未计算code4的channel x，其在水平方向θi角度的测距结果为dx；
2.从尚未被标记的G1～Gk区间中选取距离最近的区间Gy，其中点位置为gy；
3.判断选择的子区间Gy是否满足公式：gy-dx-code1-code2-code3≥Cmin；
3.1.如果gy-dx-code1-code2-code3≥Cmin，则channel x的code4设置为gy-dx-code1-code2-code3，同时将子区间Gy标记。另外，还需判断第1个脉冲、第2个脉冲、第3个脉冲以及第4个脉冲是否占据了G1～Gy之间的其他子区间？若占据了，也将该子区间标记，该区间就不会被分配给其他的第5个脉冲。
3.2.如果gy-dx-code1-code2-code3＜Cmin，说明该子区间Gy虽然尚未被标记，但无法用于通道Channel x，则从尚未被标记的Gy+1～Gk子区间中选取距离最近的子区间Gz，重新进行第3步判断。
3.3.如果从尚未被标记的区间中无法找到满足条件的子区间，则选取Gk，计算出channel x的code4为gk-dx-code1-code2-code3。
4.继续执行第1-3步，直到接下来要并行发光的所有通道的code4都计算选择完毕。
5.在θi+1角度下每个通道按照计算完成的code4进行发光。
如图15所示，通过上述方案，同步发光的全部32个通道所产生的的测距回波脉冲在时间上相互错开，减轻或者避免了串扰问题。需要说明的是，图15中各通道的接收端仅示出测距回波脉冲，为避免混乱，未示出非测距回波脉冲。
实施例四
在实施例四中，一组8个通道并行发光，每个通道发射双脉冲，其中第2个脉冲为测距脉冲。参考图11B，总飞行时间窗口划分为G0,G1～Gk的子区间，其中G1～Gk子区间的中点位置为g1～gk。参考图16，每个通道发射双脉冲，脉冲间隔为code1，并且code1＞Cmin。
进行上述设置后，根据控制方法10，首先获得之前的测距结果：
并行发光通道为Channel 1～8，在水平方向θi角度(例如水平分辨率为0.1°，θi＝0°)上测距结果为d1,d2,...d8；
对于任意通道，已知在前序已测水平角度时的测距结果，比如在水平方向θi-1角度的测距结果、在水平方向θi-2角度的测距结果，…,根据这些前序已测水平角度时的测距结果，结合物体识别以及相邻探测的时间间隔，预测在水平方向θi+1角度的测距结果即将为dx。
例如：通过前面的测距结果确定某个视场范围内的障碍物为小汽车，小汽车的速度约为V，常规小汽车宽度为L，前面θi-1角度已经测了小汽车的部分宽度为l＜L,预测在水平方向θi+1角度，该通道还是会测到小汽车，其测距结果即将为dx；
接着，根据之前的测距结果预测各通道Channel 1～8在θi+1角度的测距回波脉冲的位置，并基于预测的测距回波脉冲的位置设置发光模式，亦即对code1进行编码，最后各通道在θi+1角度并行发光。具体步骤如下：
1.任选一个尚未计算code1的Channel x，其预测的水平方向θi角度的测距结果即将为dx；
2.从尚未被标记的G1～Gk子区间中选取距离最近的区间Gy，其中点位置为gy；
3.判断选择的子区间Gy是否满足公式：gy-dx≥Cmin；
3.1.如果gy-dx≥Cmin，则channel x的code1设置为gy-dx，同时将子区间Gy标记。另外，还需判断第1脉冲是否占据了G1～Gy之间的其他子区间？若占据了，也将该子区间标记；
3.2.如果gy-dx＜Cmin，说明该子区间Gy虽然尚未被标记，但无法用于通道Channel x，则从尚未被标记的Gy+1～Gk子区间中选取距离最近的子区间Gz，重新进行第3步的判断。
3.3.如果从尚未被标记的区间中无法找到满足条件的子区间，则选取Gk，计算出channel x的code1为gk-dx。
4.继续执行第1-3步，直到接下来要并行发光的所有通道的code1都计算选择完毕。
5.θi+1角度下每个通道按照计算完成的code1进行发光。
如图16所示，通过上述方案，同步发光的全部16个通道所产生的测距回波脉冲在时间上相互错开，减轻或者避免了串扰问题。需要说明的是，图16中各通道的接收端仅示出测距回波脉冲，为避免混乱，未示出非测距回波脉冲。
综上所述，根据总飞行时间窗口Wtof的大小，已知在接收通道会接收到串扰脉冲的情况下，根据接收端的测距结果设置发射端的发光模式，然后采用设置后的发光模式控制发射端发射脉冲，使得并行发光的每个通道的测距脉冲产生的测距回波脉冲，落在总飞行时间窗口Wtof中的不同区间，从而相互错开，降低同一雷达并行发光的多通道之间的串扰，并且降低不同雷达彼此之间的串扰，以提高探测的精准度。
本发明还涉及一种计算机存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的控制方法10。
本发明还涉及一种多通道激光雷达20，如图17所示，包括：
多个激光器21，配置成按照发光模式发射脉冲，每个激光器21发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；
多个探测器22，所述多个激光器21和所述多个探测器22构成多个通道，每个通道包括至少一个激光器21和至少一个探测器22；
控制装置23，所述控制装置23与所述激光器21和探测器22连接，并配置成：
确定待发光的激光器21的发光模式；和
控制所述通道分组发光，每个组内通道的激光器21并行发光，其中该组通道的激光器21所发的脉冲被按照所述发光模式编码，每个激光器21发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；
其中所述发光模式配置成使得：至少部分并行发光的通道的测距回波脉冲在时间上相互错开。
根据本发明的一个优选实施例，其中至少部分激光器21配置成发射单脉冲，所述控制装置23还配置成：对于发射单脉冲的激光器21，编码所述单脉冲的发射时刻。
根据本发明的一个优选实施例，其中至少部分激光器21配置成发射多脉冲，所述控制装置23还配置成：对于发射多脉冲的激光器21，并行发射首个脉冲，并编码所述多脉冲的间隔。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制装置23配置成：根据每个通道之前的测距结果，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待发光的激光器21的发光模式。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制装置23配置成：根据每个通道以及与该通道邻近的通道之前的测距结果以及障碍物信息，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待进行探测的激光器21的发光模式。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制装置23配置成通过以下方式确定发光模式：
将每个组的多个通道的激光器21的总飞行时间窗口至少分为第一区间和第二区间；
预测每个组的多个通道的激光器21待发射的测距脉冲分别产生的至少部分测距回波脉冲的时间；
设置待进行探测的激光器21的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器21发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述第二区间内。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制装置23配置成：
将所述第二区间分为k个子区间，其中k为整数并且大于等于该组通道的数目；
设置待进行探测的激光器21的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器21发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述k个子区间内。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述每个子区间的长度大于所述激光雷达20的测距回波脉冲的最大脉宽。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制装置23配置成：设置待进行探测的激光器21的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器21发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲分布在所述k个子区间中未被占用并且距离最近的子区间内。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述发光模式还配置成使得：该组通道的激光器21发射的测距脉冲分别产生的测距回波脉冲至少部分在时间上相互错开，并且每个通道的激光器21发射的测距脉冲产生的测距回波脉冲与该组中其他通道的激光器21发射的非测距脉冲产生的非测距回波脉冲不重合。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述多个脉冲包括至少两个测距脉冲，其中所述测距脉冲为所述多个脉冲中非首个脉冲。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制装置23还配置成：根据多个测距脉冲以及相对应的多个测距回波脉冲分别计算多个距离；根据所述多个测距脉冲的预设权重，根据所述多个距离加权计算测距结果。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述总飞行时间窗口与所述激光雷达20的最大探测距离对应的飞行时间以及所述多脉冲的发射时长相关。
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 (27)

1.一种激光雷达的控制方法，其中所述激光雷达包括n个通道，n≥32，至少一个激光器和至少一个探测器构成每个通道，所述控制方法包括：
S11：确定待发光的激光器的发光模式；和
S12：控制所述通道分组发光，每个组内通道的激光器并行发光，其中该组通道的激光器所发的脉冲被按照所述发光模式编码，每个激光器发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；
其中所述发光模式配置成使得：至少部分并行发光的通道的测距回波脉冲在时间上相互错开。
2.如权利要求1所述的控制方法，其中至少部分激光器配置成发射单脉冲，所述发光模式包括：对于发射单脉冲的激光器，编码所述单脉冲的发射时刻。
3.如权利要求1所述的控制方法，其中至少部分激光器配置成发射多脉冲，其中所述发光模式包括：对于发射多脉冲的激光器，并行发射首个脉冲，并编码所述多脉冲的间隔。
4.如权利要求1所述的控制方法，其中所述步骤S11包括：根据每个通道之前的测距结果，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待发光的激光器的发光模式。
5.如权利要求4所述的控制方法，其中所述步骤S11包括：根据每个通道以及与该通道邻近的通道之前的测距结果以及障碍物信息，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待进行探测的激光器的发光模式。
6.如权利要求4或5所述的控制方法，其中所述步骤S11包括：
S111：将每个组的多个通道的激光器的总飞行时间窗口至少分为第一区间和第二区间；
S112：预测每个组的多个通道的激光器待发射的测距脉冲分别产生的至少部分测距回波脉冲的时间；
S113：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述第二区间内。
7.如权利要求6所述的控制方法，其中所述步骤S111还包括：将所述第二区间分为k个子区间，其中k为整数并且大于等于该组通道的数目；
所述步骤S113包括：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述k个子区间内。
8.如权利要求7所述的控制方法，其中所述每个子区间的长度大于所述激光雷达的测距回波脉冲的最大脉宽。
9.如权利要求7所示的控制方法，其中所述步骤S113包括：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲分布在所述k个子区间中未被占用并且距离最近的子区间内。
10.如权利要求9所述的控制方法，其中所述发光模式还配置成使得：每个通道的激光器发射的测距脉冲产生的至少部分测距回波脉冲与该组中其他通道的激光器发射的非测距脉冲产生的非测距回波脉冲不重合。
11.如权利要求1-5中任一项所述的控制方法，其中所述多个脉冲包括至少两个测距脉冲，所述测距脉冲为所述多个脉冲中非首个脉冲。
12.如权利要求11所述的控制方法，还包括：
根据多个测距脉冲以及相对应的多个测距回波脉冲分别计算多个距离；
根据所述多个测距脉冲的预设权重，根据所述多个距离加权计算测距结果。
13.如权利要求6所述的控制方法，其中所述总飞行时间窗口与所述激光雷达的最大探测距离对应的飞行时间以及所述多脉冲的发射时长相关。
14.一种计算机存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如权利要求1-13中任一项所述的控制方法。
15.一种多通道激光雷达，包括：
多个激光器，配置成按照发光模式发射脉冲，每个激光器发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；
多个探测器，所述多个激光器和所述多个探测器构成多个通道，每个通道包括至少一个激光器和至少一个探测器；
控制装置，所述控制装置与所述激光器和探测器连接，并配置成：
确定待发光的激光器的发光模式；和
控制所述通道分组发光，每个组内通道的激光器并行发光，其中该组通道的激光器所发的脉冲被按照所述发光模式编码，每个激光器发射的脉冲中至少一个脉冲作为测距脉冲；
其中所述发光模式配置成使得：至少部分并行发光的通道的测距回波脉冲在时间上相互错开。
16.如权利要求15所述的激光雷达，其中至少部分激光器配置成发射单脉冲，所述控制装置还配置成：对于发射单脉冲的激光器，编码所述单脉冲的发射时刻。
17.如权利要求15所述的激光雷达，其中至少部分激光器配置成发射多脉冲，所述控制装置还配置成：对于发射多脉冲的激光器，并行发射首个脉冲，并编码所述多脉冲的间隔。
18.如权利要求15所述的激光雷达，其中所述控制装置配置成：根据每个通道之前的测距结果，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待发光的激光器的发光模式。
19.如权利要求18所述的激光雷达，其中所述控制装置配置成：根据每个通道以及与该通道邻近的通道之前的测距结果以及障碍物信息，预测待发出的测距脉冲对应的测距回波脉冲的时间，设置待进行探测的激光器的发光模式。
20.如权利要求18或19所示的激光雷达，其中所述控制装置配置成通过以下方式确定发光模式：
将每个组的多个通道的激光器的总飞行时间窗口至少分为第一区间和第二区间；
预测每个组的多个通道的激光器待发射的测距脉冲分别产生的至少部分测距回波脉冲的时间；
设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述第二区间内。
21.如权利要求20所述的激光雷达，其中所述控制装置配置成：
将所述第二区间分为k个子区间，其中k为整数并且大于等于该组通道的数目；
设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲不重合地分布在所述k个子区间内。
22.如权利要求21所述的激光雷达，其中所述每个子区间的长度大于所述激光雷达的测距回波脉冲的最大脉宽。
23.如权利要求20所示的激光雷达，其中所述控制装置配置成：设置待进行探测的激光器的发光模式，使得至少部分并行发光的多个通道的激光器发射测距脉冲后，产生的测距回波脉冲分布在所述k个子区间中未被占用并且距离最近的子区间内。
24.如权利要求23所述的激光雷达，其中所述发光模式还配置成使得：该组通道的激光器发射的测距脉冲分别产生的测距回波脉冲至少部分在时间上相互错开，并且每个通道的激光器发射的测距脉冲产生的测距回波脉冲与该组中其他通道的激光器发射的非测距脉冲产生的非测距回波脉冲不重合。
25.如权利要求15-19中任一项所述的激光雷达，其中所述多个脉冲包括至少两个测距脉冲，所述测距脉冲为所述多个脉冲中非首个脉冲。
26.如权利要求25所述的激光雷达，其中所述控制装置还配置成：根据多个测距脉冲以及相对应的多个测距回波脉冲分别计算多个距离；根据所述多个测距脉冲的预设权重，根据所述多个距离加权计算测距结果。
27.如权利要求20所述的激光雷达，其中所述总飞行时间窗口与所述激光雷达的最大探测距离对应的飞行时间以及所述多脉冲的发射时长相关。
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