CN116359885A - 激光雷达的探测方法以及激光雷达 - Google Patents

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Abstract

一种激光雷达的探测方法以及激光雷达，激光雷达的发射模块包括：多个发射单元，激光雷达的探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；所述探测方法包括：对每个探测组输出的信号进行采样，获得每个探测组相对应的采样结果；根据所有探测组所对应的采样结果，获得点云图。本发明技术方案，能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构的前提下，实现点云加密。

Description

激光雷达的探测方法以及激光雷达
技术领域
本发明涉及激光探测，特别涉及一种激光雷达的探测方法以及激光雷达。
背景技术
激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。激光雷达的工作原理是利用激光往返于雷达和目标之间所用的时间，或者调频连续光在雷达和目标之间往返所产生的频移来评估目标的距离或速度等信息。
激光雷达向三维空间发射探测光，探测光被待探测目标反射形成回波信号，激光雷达接收回波信号以获得点云图。点云图的点云密度是衡量激光雷达性能的重要指标参数，提高点云密度有助于准确识别目标。
但是现有点云加密的方法，存在增加雷达的物理尺寸，导致激光雷达成本高、光机结构复杂等问题，从而使激光雷达的点云加密难度较大，造成了激光雷达点云密度低的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种激光雷达的探测方法以及激光雷达，以提高点云密度。
为解决上述问题，本发明提供一种激光雷达的探测方法，激光雷达的发射模块包括：多个发射单元，激光雷达的探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；所述探测方法包括：对每个探测组输出的信号进行采样，获得每个探测组相对应的采样结果；根据所有探测组所对应的采样结果，获得点云图。
可选的，还包括：获得每个探测组相对应的采样结果之后，获得点云图之前，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得混合通道数据，所述多个探测组属于不同的探测单元；获得点云图的步骤中，基于所述混合通道数据，获得点云图。
可选的，所述探测组包括：多个探测器；每个所述探测器为独立寻址和独立控制的探测器。
可选的，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，获得不同混合通道数据所组合的多个探测组包括相同数量的探测器。
可选的，所述探测器包括单光子雪崩二极管。
可选的，对每个探测组输出的信号进行采样的步骤包括：对每个探测组输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为每个探测组相对应的直方图；将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将每个探测组相对应的直方图进行累加。
可选的，所述探测单元包括：a行b列个探测器，其中a和b均为正整数，且a和b中至少一个大于1；将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，所组合的多个探测组包括：a行b列个探测器。
可选的，所述多个探测单元沿第一方向排布。
可选的，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将沿第一方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合。
可选的，激光雷达包括扫描模块，所述扫描模块使所述发射模块产生的探测光绕一转轴转动以实现扫描；所述第一方向与所述转轴的方向相对应。
可选的，所述激光雷达为整体旋转式激光雷达或转镜式激光雷达。
可选的，所述探测单元包括：多行多列探测组；获得混合通道数据的步骤包括：将相邻的多行探测组对应的采样结果进行组合，获得行混合通道数据，所述多行探测组属于沿行方向排列的不同探测单元；将相邻的多列探测组对应的采样结果进行组合，获得列混合通道数据，所述多列探测组属于沿列方向排列的不同探测单元。
可选的，还包括：将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得净通道数据；基于所述净通道数据和所述混合通道数据，获得点云图。
相应的，本发明还提供一种激光雷达，包括：发射模块，所述发射模块包括：多个发射单元；探测模块，所述探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；处理装置，所述处理装置适宜于实施本发明的探测方法。
此外，本发明还提供一种激光雷达，所述激光雷达的发射模块包括：多个发射单元，激光雷达的探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；所述激光雷达还包括：采样模块，所述采样模块适宜于对每个探测组输出的信号进行采样，获得每个探测组相对应的采样结果；成图模块，所述成图模块适宜于根据所有探测组所对应的采样结果，获得点云图。
可选的，还包括：组合模块，所述组合模块适宜于将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得混合通道数据，所述多个探测组属于不同的探测单元；所述成图模块基于所述混合通道数据，获得点云图。
可选的，所述探测组包括：多个探测器；每个所述探测器为独立寻址和独立控制的探测器。
可选的，所述组合模块获得不同混合通道数据所组合的多个探测组包括相同数量的探测器。
可选的，所述探测器包括单光子雪崩二极管。
可选的，所述探测单元包括：a行b列个探测器，其中a和b均为正整数，且a和b中至少一个大于1；所述组合模块所组合的多个探测组包括：a行b列个探测器。
可选的，所述多个探测单元沿第一方向排布。
可选的，所述组合模块将沿第一方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合。
可选的，所述激光雷达包括扫描模块，所述扫描模块使所述发射模块产生的探测光绕一转轴转动以实现扫描；所述第一方向与所述转轴的方向相对应。
可选的，所述激光雷达为整体旋转式激光雷达或转镜式激光雷达。
可选的，所述探测单元包括：多行多列探测组；所述组合模块包括：行组合单元，所述行组合单元适宜于将相邻的多行探测组对应的采样结果进行组合，获得行混合通道数据，所述多行探测组属于沿行方向排列的不同探测单元；列组合单元，所述列组合单元适宜于将相邻的多列探测组对应的采样结果进行组合，获得列混合通道数据，所述多列探测组属于沿列方向排列的不同探测单元。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案中，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应以构成物理通道；以每个探测组输出的信号进行采样以获得采样结果，并基于所有探测组的采样结果获得点云图。一一对应的探测单元和发射单元构成物理通道，即所对应的探测单元和发射单元在远场的视场相同，因此所述探测单元的数量与所述发射单元的数量相等；而所述探测单元包括多个探测组，因此所述探测组的数量势必大于所述探测单元的数量，也大于所述发射单元的数量，以所有探测组的采样结果获得的点云图的密度更大，即所获得的点云图实现了点云加密。所以，基于每个探测组输出的信号采用获得的采样结果得到点云图的做法，能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构的前提下，实现点云加密。
本发明可选方案中，获得每个探测组相对应的采样结果之后，获得点云图之前，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得混合通道数据，所述多个探测组属于不同的探测单元。所述混合通道数据的获得等效于探测单元数的增加，而且所述混合通道数据是基于真实采样波形实现加密，能够有效增强对小信号的探测能力，具体地，能够有效增强相邻物理通道对应视场的中间位置的小信号进行探测，有利于提高探测能力。
本发明可选方案中，所述探测单元包括：a行b列个探测器，其中a和b均为正整数，且a和b中至少一个大于1；将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，所组合的多个探测组包括：a行b列个探测器。将采样结果进行组合的过程中，所组合的多个探测组包含的探测器数量和面积与所述探测单元中探测器的数量和面积相等，能够有效保证采样面积，有利于测远能力的保证，也就是说，所述混合通道数据的获得在不影响测远性能的条件下，实现探测能力的提高。
附图说明
图1是一种激光雷达发射模块和探测模块的结构示意图；
图2是图1所示激光雷达中探测模块中SPAD阵列的结构示意图；
图3是图1所示激光雷达中的2个物理通道；
图4是本发明激光雷达的探测方法一实施例的流程示意图；
图5是图4所示激光雷达探测方法实施例所采用激光雷达的发射模块和探测模块的结构示意图；
图6是图5所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元的结构示意图；
图7是图6所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得混合通道数据的组合示意图；
图8是图6所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得一个净通道数据的组合示意图；
图9是图6所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得另一个净通道数据的组合示意图；
图10是图6所示激光雷达探测方法实施例在沿垂直方向上点云加密的光路示意图；
图11是本发明激光雷达探测方法另一实施例中2个探测单元的结构示意图；
图12是本发明激光雷达再一实施例中3个探测单元的示意图；
图13是本发明激光雷达探测方法又一实施例中2个探测单元的结构示意图；
图14是图13所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得一个混合通道数据的组合示意图；
图15是图13所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得另一个混合通道数据的组合示意图；
图16是图13所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得一个净通道数据的组合示意图；
图17是图13所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得另一个净通道数据的组合示意图；
图18是本发明激光雷达探测方法又一实施例中2个探测单元的结构示意图；
图19是图18所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元中探测组的结构示意图；
图20是图18所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得混合通道数据的组合示意图；
图21是图18所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得一个净通道数据的组合示意图；
图22是图18所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元获得另一个净通道数据的组合示意图；
图23是图18所示激光雷达探测方法实施例在沿水平方向上点云加密的光路示意图；
图24是本发明激光雷达一实施例的功能框图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术中激光雷达存在点云密度低的问题。现结合一种激光雷达的探测方法分析其点云密度低问题的原因：
参考图1，示出了一种激光雷达发射模块和探测模块的结构示意图。
所述激光雷达的发射模块10包括：多个发射单元11；所述激光雷达的探测模块20包括：多个探测单元21，所述多个发射单元11与所述多个探测单元21一一对应。相对应的发射单元11和探测单元21在远场的视场相同，因此相对应的发射单元11与探测单元21之间构成一个物理通道。
具体的，图1所示激光雷达包括8个物理通道，即所述发射模块10包括8个发射单元11，分别为第1、2、3、……、8个发射单元，所述探测模块20包括：8个探测单元21，分别为第1、2、3、……、8个探测单元，所述8个发射单元11与所述8个探测单元21一一对应。第i个通道的发射单元11i产生的探测光经雷达外部障碍物反射形成回波，回波被第i个通道的探测单元21i接收。其中，探测单元21包括若干探测器22。具体的，所述探测器22可以包括：SPAD器件(单光子雪崩二极管)。
参考图2，示出了图1所示激光雷达中探测模块中SPAD阵列的结构示意图。
每个探测单元包括若干探测器。其中，虚线框23内示意出了一个探测器的组成包括：SPAD231和猝灭电阻232，每个探测器可以独立寻址、独立控制，也就是说，每个探测器可以单独上电、独立引出，可以只上电或只读取特定地址线上的SPAD所产生的信号。
以图1所示激光雷达中的2个物理通道为例进行说明。
参考图3，示出了图1所示激光雷达中的2个物理通道。
图3示出了物理通道ch1和物理通道ch2。所述激光雷达进行探测的时候，所述探测模块接收回波之后，进行直方图采样，根据物理通道ch1的探测单元和物理通道ch2的探测单元的输出信号(也即探测单元中所有SPAD输出的累加结果)可以得到2个直方图，直方图hist1和hist2。直方图hist1和hist2分别对应于物理通道ch1和物理通道ch2的探测结果，此时真实对应两个物理通道。
可见，激光雷达发射单元和探测单元之间一一对应所构建的物理通道数量是有限的。
要加密点云，现在有几种方式，一种是增加物理通道数量，即增加发射单元和探测单元的数量。但是这会增加激光雷达的物理尺寸，而且会造成激光雷达成本上升。另一种是直接通过点云数据进行插值加密。但是由于是基于点云数据进行插值的，因此对于强度较弱的信号或小目标，点云插值不一定能反应真实物体的情况。
为解决所述技术问题，本发明提供一种激光雷达的探测方法，激光雷达的发射模块包括：多个发射单元，激光雷达的探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；所述探测方法包括：对每个探测组输出的信号进行采样，获得每个探测组相对应的采样结果；根据所有探测组所对应的采样结果，获得点云图。
本发明技术方案，能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构的前提下，实现点云加密。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图4和图5，其中图4是本发明激光雷达的探测方法一实施例的流程示意图；图5是图4所示激光雷达探测方法实施例所采用激光雷达的发射模块和探测模块的结构示意图。
需要说明的是，所述激光雷达的发射模块110包括：多个发射单元111，激光雷达的探测模块120包括：多个探测单元121，所述多个探测单元121与所述多个发射单元111一一对应，所述探测单元121包括：多个探测组(图中未标示)。
所述激光雷达的发射模块110适宜于产生探测光，所述发射模块110包括多个发射单元111，每个所述发射单元111产生一线探测光。每个发射单元111所产生的探测光在远场覆盖一定视场范围，即每个发射单元111在远场对应于一个视场范围。
所述激光雷达的探测模块120适宜于接收所述探测光被反射后形成的回波光。所述探测模块120包括：多个探测单元121。每个探测单元121能够接受远场一定视场范围内的回波光，即每个探测单元121在远场也对应于一个视场范围。
所述多个探测单元121和所述多个发射单元111一一对应，即所对应的探测单元121和发射单元111在远场对应的视场相同。因此，所对应的探测单元121和发射单元111构成一物理通道。
具体的，图5所示激光雷达的发射模块110和探测模块120包括8个物理通道，即所述发射模块110包括8个发射单元111，分别为第1、2、3、……、8个发射单元，所述探测模块120包括8个探测单元121，分别为第1、2、3、……、8个探测单元。
所述8个发射单元111与所述8个探测单元121一一对应。第i个通道的发射单元111i产生的探测光经雷达外部障碍物反射形成回波，回波被第i个通道的探测单元121i接收。
具体的，探测单元121包括：多个探测器122，每个所述探测器122为独立寻址和独立控制的探测器，也就是说，每个所述探测器122可以单独上电、独立引出。本发明一些实施例中，所述探测器122可以包括：单光子雪崩二极管(SPAD器件)。
所述探测单元121包括多个探测组。每个所述探测组包括多个所述探测器122。具体的，如图5所示的实施例中，所述探测单元121包括2个探测组，分别为探测组121a和探测组121b。
需要说明的是，如图5所示，本发明一些实施例中，所述多个探测单元121沿第一方向排布，也就是说，所述多个探测单元121构成沿第一方向的一维阵列。
此外，为了实现全视场的扫描，本发明一些实施例中，所述激光雷达包括扫描模块(图中未示出)，所述扫描模块使所述发射模块110产生的探测光绕一转轴转动以实现扫描；所述第一方向与所述转轴的方向相对应。具体的，所述扫描模块适宜于使探测光沿水平方向旋转，因此所述转轴垂直或近似垂直于水平面，所以所述第一方向平行于所述转轴所在直线。
本发明一些实施例中，所述激光雷达为整体旋转式激光雷达，所述转轴为所述激光雷达旋转的转轴；本发明另一些实施例中，所述激光雷达为转镜式激光雷达，所述转轴为所述转镜的转轴。
如图4所示，所述探测方法包括：首先执行步骤S110，对每个探测组输出的信号进行采样，获得每个探测组相对应的采样结果。
本发明一些实施例中，所述探测器包括单光子雪崩二极管。基于单光子雪崩二极管的信号采集原理，对每个探测组输出的信号进行采样的步骤包括：对每个探测组输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为每个探测组相对应的直方图。
结合参考图6，示出了图5所示激光雷达探测方法实施例中2个探测单元的示意图。
图6示出了所述激光雷达的探测单元121i和探测单元121(i+1)，每个所述探测单元包括2个探测组。所述探测单元121i包括探测组121ia和探测组121ib，所述探测单元121(i+1)包括探测组121(i+1)a和探测组121(i+1)b。
对探测组121ia输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为探测组121ia相对应的直方图hist_ia；对探测组121ib输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为探测组121ib相对应的直方图hist_ib；对探测组121(i+1)a输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为探测组121(i+1)a相对应的直方图hist_(i+1)a；对探测组121(i+1)b输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为探测组121(i+1)b相对应的直方图hist_(i+1)b。
继续参考图4，获得每个探测组相对应的采样结果之后，执行步骤S120，根据所有探测组所对应的采样结果，获得点云图。
所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应以构成物理通道，即所述探测单元的数量与所述发射单元的数量相等，所述探测单元包括多个探测组，因此所述探测组的数量成倍于所述发射单元。所以基于所有探测组所对应的采样结果获得的点云图的点云密度势必大于现有基于物理通道所获得的点云图的点云密度，即基于每个探测组输出的信号采用获得的采样结果得到点云图的做法，能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构的前提下，实现点云加密。
如图4所示，执行步骤S110，获得每个探测组相对应的采样结果之后，执行步骤S120，获得点云图之前，所述探测方法还包括：执行步骤S131，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得混合通道数据，所述多个探测组属于不同的探测单元。
基于相邻的多个探测组的采样结果的组合获得所述混合通道数据，所述混合通道数据的获得等效于探测单元数的增加，而且基于真实采样波形获得的混合通道数据，不仅能够对点云图进行加密，还能够有效增强对小信号的探测能力，能够有效增强相邻物理通道对应视场的中间位置的小信号的探测能力，有利于提高探测能力。
需要说明的是，所述多个探测组属于不同的探测单元的意思是指，所述多个探测组中，部分探测组属于一个探测单元，部分探测组属于另一个探测单元。而且所述多个探测组为相邻的探测组，因此所述多个探测组分属的多个不同的探测单元也必然是相邻的探测单元。
本发明一些实施例中，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，所述多个探测组属于相邻的2个探测单元。即所述多个探测组中，部分探测组属于一个探测单元，剩余部分探测组属于另一个相邻达到探测单元。
具体的，本发明一些实施例中，对每个探测组输出的信号进行直方图采样以获得直方图的采样结果，因此，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将每个探测组相对应的直方图进行累加。
结合参考图7，示出了图6所示激光雷达探测方法实施例中混合通道数据获得的示意图。
如前所述，包括探测组121ia和探测组121ib的所述探测单元121i和包括探测组121(i+1)a和探测组121(i+1)b的所述探测单元121(i+1)，分别进行采样后能获得4个直方图，分别为直方图hist_ia、直方图hist_ib、直方图hist_(i+1)a和直方图hist_(i+1)b。
本发明一些实施例中，步骤S131，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，所述混合通道数据ch_i(i+1)为所述探测单元121i中探测组121ib的直方图hist_ib和所述探测单元121(i+1)中探测组121(i+1)a的直方图hist_(i+1)a的累加(如图7中交叉线填充所示)，即ch_i(i+1)＝hist_ib+hist_(i+1)a。
需要说明的是，如前所述，本发明一些实施例中，所述多个探测单元121沿第一方向排布。因此执行步骤S131，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将沿第一方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合。
继续参考图4，所述探测方法还包括：执行步骤S132，将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得净通道数据。
结合参考图8和图9，步骤S132，将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将探测单元121i中探测组121ia的直方图hist_ia和探测组121ib的直方图hist_ib累加以获得净通道数据ch_i(如图8中交叉线填充所示)，即ch_i＝hist_ia+hist_ib；将所述探测单元121(i+1)中探测组121(i+1)a的直方图hist_(i+1)a和探测组121(i+1)b的直方图hist_(i+1)b累加以获得净通道数据ch_(i+1)(如图9中交叉线填充所示)，即ch_(i+1)＝hist_(i+1)a+hist_(i+1)b。净通道数据也即与发射单元一一对应的探测单元输出的数据。
当小目标位于所述探测单元121i所对应视场和所述探测单元121(i+1)所对应视场之间的位置时，在净通道数据ch_i和净通道数据ch_(i+1)的采样过程中，均无法采集到完整目标的回波，因此在净通道数据ch_i和净通道数据ch_(i+1)中，该小目标所对应的信号可能无法超过探测阈值，即在净通道数据ch_i和净通道数据ch_(i+1)中，无法探测到该小目标。但是在混合通道数据ch_i(i+1)的采样过程中，能够采集到完整目标的回波，因此该小目标所对应的信号超过探测阈值的可能就大幅提高，即该小目标被发现的可能性就大幅提高了。
继续参考图4，获得采样结果之后，执行步骤S120，基于所有采样结果获得点云图。具体的，本发明一些实施例中，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合以获得混合通道数据，因此执行步骤S120，获得点云图的步骤中，基于所述混合通道数据，获得点云图。
此外，本发明一些实施例中，还对同一探测单元的探测组对应的采样结果进行组合以获得净通道数据；因此执行步骤S120，获得点云图的步骤中，基于所述净通道数据和所述混合通道数据，获得点云图。
结合参考图7至图9，包括探测组121ia和探测组121ib的所述探测单元121i和包括探测组121(i+1)a和探测组121(i+1)b的所述探测单元121(i+1)，通过排列组合，能够获得2个净通道数据和1个混合通道数据，即净通道数据ch_i和净通道数据ch_(i+1)以及混合通道数据ch_i(i+1)。与现有探测单元和发射单元构成物理通道的技术方案相比，所获得通道数据由现有的2个增加为3个，即所述混合通道数据的获得等效于探测单元数的增加。可见，通过探测组的设置以及混合通道数据、净通道数据的组合方式，能够在不增加物理通道数量，不增加激光雷达光机复杂程度的同时，加密点云。
所以，如图10所示，通过沿垂直方向(即平行所述转轴的方向)上排列的多个探测组相对应采样结果进行组合，以获得混合通道数据，结合同一探测单元中多个探测组对应的采样结果进行组合获得的净通道数据，所获得的点云图，不仅能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构，不提高扫描频率的前提下，实现点云加密；而且还能够有效增强对相邻物理通道对应视场的中间位置的小信号的探测(图中虚线框代表探测组组成的2个混合通道)，有利于提高探测能力。
具体的，所述激光雷达具有物理通道的数量为N个，即N个发射单元和N个探测单元一一对应以构成物理通道，每个所述探测单元121包括2个探测组。因此所述N个物理通道能够获得N个净通道数据和(N-1)个混合通道数据，所以执行步骤S120，获得点云图的步骤中，基于(2*N-1)个通道数据获得所述点云图。
需要说明的是，前述实施例中，每个所述探测单元121包括2个探测组，每个探测组内包括探测器的数量相等，即将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，采用半通道累积的方式进行组合。但是这种探测组的设置方式仅为一示例，本发明其他实施例中，所述探测组也可以采用其他设置方式。
参考图11，示出了本发明激光雷达探测方法另一实施例中2个探测单元的示意图。
所述激光雷达的探测单元221i和探测单元221(i+1)，每个所述探测单元包括2个探测组。同一探测单元中，不同探测组包括不同数量的探测器，即所述探测单元221i中探测组221ia内探测器的数量和探测组221ib内探测器的数量不相等，所述探测单元221(i+1)中探测组221(i+1)a内探测器的数量和探测组221(i+1)b内探测器的数量不相等。
本发明一些实施例中，所述探测单元包括：a行b列个探测器，其中a和b均为正整数，且a和b中至少一个大于1；将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，所组合的多个探测组包括：a行b列个探测器。获得所述混合通道数据的过程中，使所组合的探测组具有与探测单元相同的探测器排布，能够保证采样面积，从而保证侧远能力。
如图11所示，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，物理通道以3:5的比例进行累积，即一个通道选取3/8数量进行累积，另一个通道选取5/8数量进行累积。
具体的，将探测单元221i中探测组221ib对应的采样结果与探测单元221(i+1)中探测组221(i+1)a对应的采样结果进行组合。所述探测组221ib中探测器的数量和所述探测组221(i+1)a中探测器的数量之和与所述探测单元221i或所述探测单元221(i+1)中探测器的数量之和相等，且所述探测组221ib中探测器和所述探测组221(i+1)a中探测器组合后整体的排布与所述探测单元221i或所述探测单元221(i+1)的排布也相同，即所述探测组221ib中探测器和所述探测组221(i+1)a中探测器组合后排布的行数和列数与所述探测单元221i或所述探测单元221(i+1)中探测器排布的行数和列数相同。
具体的，所述探测单元221i包括探测组221ia和探测组221ib，分别采样后能获得2个直方图，直方图hist2_ia和直方图hist2_ib；所述探测单元221(i+1)包括探测组221(i+1)a和探测组221(i+1)b分别采样后能获得2个直方图，直方图hist2_(i+1)a和直方图hist2_(i+1)b。所述混合通道数据ch2_i(i+1)为所述探测单元221i中探测组221ib的直方图hist2_ib和所述探测单元221(i+1)中探测组221(i+1)a的直方图hist2_(i+1)a的累加，即ch2_i(i+1)＝hist2_ib+hist2_(i+1)a。
参考图12，示出了本发明激光雷达探测方法再一实施例中3个探测单元的示意图。
所述激光雷达中，每个所述探测单元包括2个探测组；同一探测单元中，不同探测组包括不同数量的探测器。
具体的，所述激光雷达包括探测单元321i、探测单元321(i+1)和探测单元321(i+2)(如所示)。所述探测单元321i包括探测组321ia和探测组321ib；所述探测单元321(i+1)包括探测组321(i+1)a和探测组321(i+1)b；所述探测单元321(i+2)包括探测组321(i+2)a和探测组321(i+2)b。
本发明一些实施例中，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，获得不同混合通道数据所组合的多个探测组包括相同数量的探测器。通过相同数量的探测器获得所述混合通道数据，能够保证所述探测方法的测距能力稳定，有利于保证测距能力。
如图12所示，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将探测单元321i中探测组321ib对应的采样结果与探测单元321(i+1)中探测组321(i+1)a对应的采样结果进行组合(如图12中右斜线填充所示)；将探测单元321(i+1)中探测组321(i+1)b对应的采样结果与探测单元321(i+2)中探测组321(i+2)a对应的采样结果进行组合(如图12中左斜线填充所示)。所述探测组321ib中探测器的数量和所述探测组321(i+1)a中探测器的数量之和与所述探测组321(i+1)b中探测器的数量和所述探测组321(i+2)a中探测器的数量之和相等。
具体的，所述探测单元321i包括探测组321ia和探测组321ib，所述探测单元321(i+1)包括探测组321(i+1)a和探测组321(i+1)b，所述探测单元321(i+2)包括探测组321(i+2)a和探测组321(i+2)b，分别采样后能获得6个直方图，直方图hist3_ia和直方图hist3_ib、直方图hist3_(i+1)a和直方图hist3_(i+1)b、直方图hist3_(i+2)a和直方图hist3_(i+2)b。
所述混合通道数据ch3_i(i+1)为所述探测单元321i中探测组321ib的直方图hist3_ib和所述探测单元321(i+1)中探测组321(i+1)a的直方图hist3_(i+1)a的累加，即ch3_i(i+1)＝hist3_ib+hist3_(i+1)a。
所述混合通道数据ch3_(i+1)(i+2)为所述探测单元321(i+1)中探测组321(i+1)b的直方图hjst3_(i+1)b和所述探测单元321(i+2)中探测组321(i+2)a的直方图hjst3_(i+2)a的累加，即ch3_(i+1)(i+2)＝hjst3_(i+1)b+hjst3_(i+2)a。
需要说明的是，上述实施例中，获得不同混合通道数据所组合的多个探测组分别属于连续的3个探测单元。但是本发明其他实施例中，包括相同数量的探测器的不同混合通道数据所组合的多个探测组也可以分别属于不连续的探测单元。
还需要说明的是，前述实施例中，每个所述探测单元包括2个探测组。但是这种探测组的设置方式仅为一示例，本发明其他实施例中，每个所述探测单元内也可以设置3个甚至更多数量的探测组。
参考图13至图17，示出了本发明激光雷达探测方法再一实施例中2个探测单元的示意图。
所述激光雷达中，每个所述探测单元包括3个探测组。具体的，所述激光雷达包括探测单元421i和探测单元421(i+1)；所述探测单元421i包括探测组421ia、探测组421ib和探测组421ic；所述探测单元421(i+1)包括探测组421(i+1)a、探测组421(i+1)b和探测组421(i+1)c。
如图14和图15所示，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将探测单元421i中探测组421ib对应的采样结果和探测组421ic对应的采样结果与探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a对应的采样结果进行组合(如图14中交叉线填充所示)；将探测单元421i中探测组421ic对应的采样结果与探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a对应的采样结果和探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)b对应的采样结果进行组合(如图15中交叉线填充所示)。
具体的，所述探测单元421i和所述探测单元421(i+1)分别包括3个探测组，分别采样后能获得6个直方图，直方图hist4_ia、直方图hist4_ib、直方图hist4_ic和直方图hist4_(i+1)a、直方图hist4_(i+1)b、直方图hist4_(i+1)c。
所述混合通道数据ch4_i(i+1)_bca为所述探测单元421i中探测组421ib的直方图hist4_ib和探测组421ic的直方图hist4_ic与所述探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a的直方图hist4_(i+1)a的累加，即ch4_i(i+1)_bca＝hist4_ib+hist4_ic+hist4_(i+1)a；所述混合通道数据ch4_i(i+1)_cab为所述探测单元421i中探测组421ic的直方图hist4_ic与所述探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a的直方图hist4_(i+1)a和探测组421(i+1)b的直方图hist4_(i+1)b的累加，即ch4_i(i+1)_cab＝hist4_ic+hist4_(i+1)a+hist4_(i+1)b。
如图16和图17所示，将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将探测单元421i中探测组421ia、探测组421ib、探测组421ic分别对应的采样结果进行组合(如图16中交叉线填充所示)，以获得净通道数据ch4_i；将探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a、探测组421(i+1)b、探测组421(i+1)c分别对应的采样结果进行组合(如图17中交叉线填充所示)，以获得净通道数据ch4_(i+1)。
所述净通道数据ch4_i为所述探测单元421i中探测组421ia的直方图hist4_ia、探测组421ib的直方图hist4_ib和探测组421ic的直方图hist4_ic的累加，即ch4_i＝hist4_ia+hist4_ib+hist4_ic；所述净通道数据ch4_(i+1)为所述探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a的直方图hist4_(i+1)a、探测组421(i+1)b的直方图hist4_(i+1)b和探测组421(i+1)c的直方图hist4_(i+1)c的累加，即ch4_(i+1)＝hist4_(i+1)a+hist4_(i+1)b+hist4_(i+1)c。
可见，在每个所述探测单元内设置3个探测组，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合后，能够获得2个混合通道数据；将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合后，能够获得2个净通道数据，即原有的2个物理通道，能够获得4个通道数据，即所述混合通道数据的获得等效于探测单元数的增加。所以，所述激光雷达具有物理通道数量为N个时，对采样结果进行不同的组合能够获得N个净通道数据和(2*N-2)个通道数据，即N个物理通道能够获得(3*N-2)个通道数据以获得点云图。
以此类推，所述激光雷达具有物理通道数量为N个，每个所述探测单元内设置M个探测组，将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合后，能够获得N个净通道数据；将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合后，最多能够获得[(M-1)*(N-1)]个混合通道数据。所以，N个物理通道能够获得M*(N-1)+1个通道数据以获得点云图。
另外，本发明一些实施例中，所述多个探测单元沿第一方向排列，所述第一方向平行转轴所在直线，所述转轴垂直或近似垂直于水平面；而将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将沿第一方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，也就是说，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将沿垂直方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合。
但是上述组合方式仅为一示例，本发明其他实施例中，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将沿水平方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，以提升水平方向的点云密度。
参考图18至图22，示出了本发明激光雷达探测方法再一实施例中2个探测单元的示意图。
如图18和图19所示，所述激光雷达包括探测单元521i和探测单元521(i+1)，所述探测单元521i和所述探测单元521(i+1)沿水平方向排列。所述探测单元521i包括探测组521ia和探测组521ib；所述探测单元521(i+1)包括探测组521(i+1)a和探测组521(i+1)b，也就是说，所述探测组521ia、所述探测组521ib、所述探测组521(i+1)a和所述探测组521(i+1)b沿水平方向依次排列。
如图20所示，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将沿水平方向相邻的探测单元521i中探测组521ib对应的采样结果与探测单元521(i+1)中探测组521(i+1)a对应的采样结果进行组合(如图20中交叉线填充所示)。
具体的，所述探测单元521i和所述探测单元521(i+1)分别包括2个探测组，分别采样后能获得4个直方图，直方图hist5_ia、直方图hist5_ib、直方图hist5_(i+1)a和直方图hist5_(i+1)b。
所述混合通道数据ch5_i(i+1)为所述探测单元521i中探测组521ib的直方图hist5_ib与所述探测单元521(i+1)中探测组521(i+1)a的直方图hist5_(i+1)a的累加，即ch5_i(i+1)＝hist5_ib+hist5_(i+1)a。
此外，如图21和图22所示，将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将探测单元521i中探测组521ia和探测组521ib分别对应的采样结果进行组合(如图21中交叉线填充所示)，以获得净通道数据ch5_i；将探测单元521(i+1)中探测组521(i+1)a和探测组521(i+1)b分别对应的采样结果进行组合(如图22中交叉线填充所示)，以获得净通道数据ch5_(i+1)。
所述净通道数据ch5_i为所述探测单元521i中探测组521ia的直方图hist5_ia和探测组521ib的直方图hist5_ib的累加，即ch5_i＝hist5_ia+hist5_ib；所述净通道数据ch5_(i+1)为所述探测单元521(i+1)中探测组521(i+1)a的直方图hist5_(i+1)a和探测组521(i+1)b的直方图hist5_(i+1)b的累加，即ch5_(i+1)＝hist5_(i+1)a+hist5_(i+1)b。
所以如图23所示，通过沿水平方向(即在垂直所述转轴的平面内)上排列的多个探测组相对应采样结果进行组合，以获得混合通道数据，结合同一探测单元中多个探测组对应的采样结果进行组合获得的净通道数据，所获得的点云图，不仅能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构，不提高扫描频率的前提下，实现点云加密；而且还能够有效增强对相邻物理通道对应视场的中间位置的小信号的探测(图中虚线框代表探测组组成的2个混合通道)，有利于提高探测能力。
需要说明的是，前述实施例中，所述多个探测单元沿垂直方向和水平方向中的一个方向排列，所述探测单元中的探测组沿垂直方向和水平方向中的一个方向排列，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，其中所述多个探测组沿垂直方向和水平方向中的一个方向排列。
本发明另一些实施例中，所述激光雷达为面阵式激光雷达，即所述激光雷达探测模块包括探测面阵。所述多个探测单元呈阵列排布，所述探测单元包括：多行多列探测组。获得混合通道数据的步骤包括：将相邻的多行探测组对应的采样结果进行组合，获得行混合通道数据，所述多行探测组属于沿行方向排列的不同探测单元；将相邻的多列探测组对应的采样结果进行组合，获得列混合通道数据，所述多列探测组属于沿列方向排列的不同探测单元。对于面阵式激光雷达而言，通过行混合通道数据和列混合通道数据的获得，能够同时在行方向和列方向进行点云加密。
相应的，本发明还提供一种激光雷达，具体包括：发射模块，所述发射模块包括：多个发射单元；探测模块，所述探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；处理装置，所述处理装置适宜于实施本发明的探测方法。
参考图5，示出了本发明激光雷达一实施例的发射模块和探测模块的结构示意图。
所述激光雷达的发射模块110包括：多个发射单元111，激光雷达的探测模块120包括：多个探测单元121，所述多个探测单元121与所述多个发射单元111一一对应，所述探测单元121包括：多个探测组(图中未标示)。
所述多个探测单元121和所述多个发射单元111一一对应，即所对应的探测单元121和发射单元111在远场对应的视场相同。因此，所对应的探测单元121和发射单元111构成一物理通道。
具体的，探测单元121包括：多个探测器122，每个所述探测器122为独立寻址和独立控制的探测器，也就是说，每个所述探测器122可以单独上电、独立引出。本发明一些实施例中，所述探测器122可以包括：单光子雪崩二极管(SPAD器件)。
所述探测单元121包括多个探测组。每个所述探测组包括多个所述探测器。具体的，如图5所示的实施例中，所述探测单元121包括2个探测组，分别为探测组121a和探测组121b。
所述激光雷达还包括：处理装置(图中未示出)，所述处理装置适宜于实施本发明的探测方法。具体的，所述处理装置的具体技术方案参考前述探测方法的实施例，本发明再次在此不再赘述。
此外，本发明还提供一种激光雷达，如图5所示，激光雷达的发射模块110包括：多个发射单元111，激光雷达的探测模块120包括：多个探测单元121，所述多个探测单元121与所述多个发射单元111一一对应，所述探测单元121包括：多个探测组(图中未标示)。
所述激光雷达的发射模块110适宜于产生探测光，所述发射模块110包括多个发射单元111，每个所述发射单元111产生一线探测光。每个发射单元111所产生的探测光在远场覆盖一定视场范围，即每个发射单元111在远场对应于一个视场范围。
所述激光雷达的探测模块120适宜于接收所述探测光被反射后形成的回波光。所述探测模块120包括：多个探测单元121。每个探测单元121能够接受远场一定视场范围内的回波光，即每个探测单元121在远场也对应于一个视场范围。
所述多个探测单元121和所述多个发射单元111一一对应，即所对应的探测单元121和发射单元111在远场对应的视场相同。因此，所对应的探测单元121和发射单元111构成一物理通道。
具体的，图5所示激光雷达的发射模块110和探测模块120包括8个物理通道，即所述发射模块110包括8个发射单元111，分别为第1、2、3、……、8个发射单元，所述探测模块120包括8个探测单元121，分别为第1、2、3、……、8个探测单元。
所述8个发射单元111与所述8个探测单元121一一对应。第i个通道的发射单元111i产生的探测光经雷达外部障碍物反射形成回波，回波被第i个通道的探测单元121i接收。
具体的，探测单元121包括：多个探测器122，每个所述探测器122为独立寻址和独立控制的探测器，也就是说，每个所述探测器122可以单独上电、独立引出。本发明一些实施例中，所述探测器122可以包括：单光子雪崩二极管(SPAD器件)。
所述探测单元121包括多个探测组。每个所述探测组包括多个所述探测器。具体的，如图5所示的实施例中，所述探测单元121包括2个探测组，分别为探测组121a和探测组121b。
需要说明的是，如图5所示，本发明一些实施例中，所述多个探测单元121沿第一方向排布，也就是说，所述多个探测单元121构成沿第一方向的一维阵列。
此外，为了实现全视场的扫描，本发明一些实施例中，所述激光雷达包括扫描模块(图中未示出)，所述扫描模块使所述发射模块110产生的探测光绕一转轴转动以实现扫描；所述第一方向与所述转轴的方向相对应。具体的，所述扫描模块适宜于使探测光沿水平方向旋转，因此所述转轴垂直或近似垂直于水平面，所以所述第一方向平行于所述转轴所在直线。
本发明一些实施例中，所述激光雷达为整体旋转式激光雷达，所述转轴为所述激光雷达旋转的转轴；本发明另一些实施例中，所述激光雷达为转镜式激光雷达，所述转轴为所述转镜的转轴。
结合参考图24，示出了图5所示激光雷达实施例的功能框图。
所述激光雷达还包括：采样模块630，所述采样模块630适宜于对每个探测组输出的信号进行采样，获得每个探测组相对应的采样结果；成图模块640，所述成图模块640适宜于根据所有探测组所对应的采样结果，获得点云图。
如前所述，本发明一些实施例中，所述探测器包括单光子雪崩二极管。基于单光子雪崩二极管的信号采集原理，所述采样模块630对每个探测组输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为每个探测组相对应的直方图。
结合参考图6，示出了图5所示激光雷达实施例中2个探测单元的示意图。
图6示出了所述激光雷达的探测单元121i和探测单元121(i+1)，每个所述探测单元包括2个探测组。所述探测单元121i包括探测组121ia和探测组121ib，所述探测单元121(i+1)包括探测组121(i+1)a和探测组121(i+1)b。
所述采样模块630对探测组121ia输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为探测组121ia相对应的直方图hist_ia；所述采样模块630对探测组121ib输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为探测组121ib相对应的直方图hist_ib；所述采样模块630对探测组121(i+1)a输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为探测组121(i+1)a相对应的直方图hist_(i+1)a；所述采样模块630对探测组121(i+1)b输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为探测组121(i+1)b相对应的直方图hist_(i+1)b。
继续参考图24，所述成图模块640从所述采样模块630获得所有探测组所对应的采样结果；所述成图模块640基于所有的采样结果，获得点云图。
所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应以构成物理通道，即所述探测单元的数量与所述发射单元的数量相等，所述探测单元包括多个探测组，因此所述探测组的数量成倍于所述发射单元。所以，所述成图模块640基于所有的采样结果所获得点云图的点云密度势必大于现有基于物理通道所获得的点云图的点云密度，即所述激光雷达能够获得密度更高的点云图，而且并未增加所述激光雷达发射能量，并未增加所述激光雷达中探测器的接收面积，也未更改所述激光雷达光机结构。
如图24所示，本发明一些实施例中，所述激光雷达还包括：组合模块650，所述组合模块650适宜于将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得混合通道数据，所述多个探测组属于不同的探测单元；所述成图模块640基于所述混合通道数据，获得点云图。
所述组合模块650能够等效于增加探测单元的数量；而且所述组合模块650获得的混合通道数据，不仅能够对点云图进行加密，还能够有效增强对小信号的探测能力，能够有效增强相邻物理通道对应视场的中间位置的小信号的探测能力，有利于提高探测能力。
需要说明的是，多个探测组属于不同的探测单元的意思是指，所述组合模块650所组合的多个探测组中，部分探测组属于一个探测单元，部分探测组属于另一个探测单元。而且所述多个探测组为相邻的探测组，因此所述多个探测组分属的多个不同的探测单元也必然是相邻的探测单元。
本发明一些实施例中，所述组合模块650所组合的多个探测组属于相邻的2个探测单元。即所述多个探测组中，部分探测组属于一个探测单元，剩余部分探测组属于另一个相邻的探测单元。
具体的，本发明一些实施例中，所述采样模块630对每个探测组输出的信号进行直方图采样以获得直方图的采样结果，因此，所述组合模块650将每个探测组相对应的直方图进行累加。
结合参考图7，示出了图6所示激光雷达实施例中混合通道数据获得的示意图。
如前所述，所述采样模块630分别对包括探测组121ia和探测组121ib的所述探测单元121i和包括探测组121(i+1)a和探测组121(i+1)b的所述探测单元121(i+1)进行采样后，获得4个直方图，分别为直方图hist_ia、直方图hist_ib、直方图hist_(i+1)a和直方图hist_(i+1)b。
本发明一些实施例中，所述组合模块650将所述探测单元121i中探测组121ib的直方图hist_ib和所述探测单元121(i+1)中探测组121(i+1)a的直方图hist_(i+1)a累加(如图7中交叉线填充所示)以获得混合通道数据ch_i(i+1)，即ch_i(i+1)＝hist_ib+hist_(i+1)a。
需要说明的是，如前所述，本发明一些实施例中，所述多个探测单元121沿第一方向排布。因此所述组合模块650将沿第一方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合。
继续参考图24，所述组合模块650还适宜于将同一探测单元121中的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得净通道数据。
结合参考图8和图9，所述组合模块650将探测单元121i中探测组121ia的直方图hist_ia和探测组121ib的直方图hist_ib累加以获得净通道数据ch_i(如图8中交叉线填充所示)，即ch_i＝hist_ia+hist_ib；所述组合模块650还将所述探测单元121(i+1)中探测组121(i+1)a的直方图hist_(i+1)a和探测组121(i+1)b的直方图hist_(i+1)b累加以获得净通道数据ch_(i+1)(如图9中交叉线填充所示)，即ch_(i+1)＝hist_(i+1)a+hist_(i+1)b。净通道数据也即与发射单元一一对应的探测单元输出的数据。
当小目标位于所述探测单元121i所对应视场和所述探测单元121(i+1)所对应视场之间的位置时，所述组合模块650所获得的净通道数据ch_i和净通道数据ch_(i+1)中均未包括该小目标的完整回波，因此在所述净通道数据ch_i和所述净通道数据ch_(i+1)中，该小目标所对应的信号可能无法超过探测阈值，即基于所述净通道数据ch_i和所述净通道数据ch_(i+1)中，所述激光雷达无法探测到该小目标。但是所述组合模块650所获得的混合通道数据ch_i(i+1)涵盖了该小目标的完整回波，因此该小目标所对应的信号超过探测阈值的可能就大幅提高，即所述激光雷达发现该小目标的可能性就大幅提高了。
继续参考图24，所述成图模块640从所述组合模块650获得所述混合通道数据，因此所述成图模块640基于所述混合通道数据，获得点云图；此外，所述成图模块640从所述组合模块650还获得所述净通道数据，因此所述成图模块640基于所述混合通道数据和所述净通道数据，获得点云图。
结合参考图7至图9，所述组合模块650对包括探测组121ia和探测组121ib的所述探测单元121i和包括探测组121(i+1)a和探测组121(i+1)b的所述探测单元121(i+1)进行排列组合，能够获得2个净通道数据和1个混合通道数据，即所述组合模块650能够获得净通道数据ch_i和净通道数据ch_(i+1)以及混合通道数据ch_i(i+1)。与现有探测单元和发射单元构成物理通道的技术方案相比，所述激光雷达的通道数据由现有的2个增加为3个，即所述混合通道数据的获得等效于探测单元数的增加。可见，所述激光雷达能够在不增加物理通道数量，不增加激光雷达光机复杂程度的同时，获得密度更大的点云图。
所以，如图10所示，通过沿垂直方向(即平行所述转轴的方向)上排列的多个探测组相对应采样结果进行组合，以获得混合通道数据，结合同一探测单元中多个探测组对应的采样结果进行组合获得的净通道数据，所获得的点云图，不仅能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构，不提高扫描频率的前提下，实现点云加密；而且还能够有效增强对相邻物理通道对应视场的中间位置的小信号的探测，有利于提高探测能力。
具体的，所述激光雷达具有物理通道的数量为N个，即N个发射单元和N个探测单元一一对应以构成物理通道，每个所述探测单元121包括2个探测组。因此所述N个物理通道能够获得N个净通道数据和(N-1)个混合通道数据。所以，所述成图模块640基于(2*N-1)个通道数据获得所述点云图。
需要说明的是，前述实施例中，每个所述探测单元121包括2个探测组，每个探测组内包括探测器的数量相等，即所述组合模块650采用半通道累积的方式进行组合。但是这种组合模块仅为一示例，本发明其他实施例中，所述组合模块650的组合方式也可以为其他方式。
参考图11，示出了本发明激光雷达另一实施例中2个探测单元的示意图。
所述激光雷达的探测单元221i和探测单元221(i+1)，每个所述探测单元包括2个探测组。同一探测单元中，不同探测组包括不同数量的探测器，即所述探测单元221i中探测组221ia内探测器的数量和探测组221ib内探测器的数量不相等，所述探测单元221(i+1)中探测组221(i+1)a内探测器的数量和探测组221(i+1)b内探测器的数量不相等。
本发明一些实施例中，所述探测单元包括：a行b列个探测器，其中a和b均为正整数，且a和b中至少一个大于1；所述组合模块650所组合的多个探测组包括：a行b列个探测器。所述组合模块650所组合的探测组具有与探测单元相同的探测器排布，能够保证采样面积，从而保证所述激光雷达的侧远能力。如图11所示，所述组合模块650以3:5的比例对物理通道进行累积，即所述组合模块650从一个通道中选取3/8数量，另一个通道选取5/8数量进行累积。
具体的，所述组合模块650将探测单元221i中探测组221ib对应的采样结果与探测单元221(i+1)中探测组221(i+1)a对应的采样结果进行组合。所述探测组221ib中探测器的数量和所述探测组221(i+1)a中探测器的数量之和与所述探测单元221i或所述探测单元221(i+1)中探测器的数量之和相等，且所述探测组221ib中探测器和所述探测组221(i+1)a中探测器组合后整体的排布与所述探测单元221i或所述探测单元221(i+1)的排布也相同，即所述探测组221ib中探测器和所述探测组221(i+1)a中探测器组合后排布的行数和列数与所述探测单元221i或所述探测单元221(i+1)中探测器排布的行数和列数相同。
具体的，所述采样模块对所述探测单元221i中的探测组221ia和探测组221ib分别采样，获得2个直方图，直方图hist2_ia和直方图hist2_ib；所述采样模块对所述探测单元221(i+1)中的探测组221(i+1)a和探测组221(i+1)b分别采样，获得2个直方图，直方图hist2_(i+1)a和直方图hist2_(i+1)b。所述组合模块650将所述探测单元221i中探测组221ib的直方图hist2_ib和所述探测单元221(i+1)中探测组221(i+1)a的直方图hist2_(i+1)a累加以获得所述混合通道数据ch2_i(i+1)，即ch2_i(i+1)＝hist2_ib+hist2_(i+1)a。
参考图12，示出了本发明激光雷达再一实施例中3个探测单元的示意图。所述激光雷达中，每个所述探测单元包括2个探测组；同一探测单元中，不同探测组包括不同数量的探测器。具体的，所述激光雷达包括探测单元321i、探测单元321(i+1)和探测单元321(i+2)。所述探测单元321i包括探测组321ia和探测组321ib；所述探测单元321(i+1)包括探测组321(i+1)a和探测组321(i+1)b；所述探测单元321(i+2)包括探测组321(i+2)a和探测组321(i+2)b。
本发明一些实施例中，所述组合模块650获得不同混合通道数据所组合的多个探测组包括相同数量的探测器。所述组合模块650通过相同数量的探测器获得所述混合通道数据，以保证所述探测方法的测距能力稳定，能够保证测距能力。
如图12所示，所述组合模块650将探测单元321i中探测组321ib对应的采样结果与探测单元321(i+1)中探测组321(i+1)a对应的采样结果进行组合(如图12中右斜线填充所示)；所述组合模块650还将探测单元321(i+1)中探测组321(i+1)b对应的采样结果与探测单元321(i+2)中探测组321(i+2)a对应的采样结果进行组合(如图12中左斜线填充所示)。所述探测组321ib中探测器的数量和所述探测组321(i+1)a中探测器的数量之和与所述探测组321(i+1)b中探测器的数量和所述探测组321(i+2)a中探测器的数量之和相等。
具体的，所述探测单元321i包括探测组321ia和探测组321ib，所述探测单元321(i+1)包括探测组321(i+1)a和探测组321(i+1)b，所述探测单元321(i+2)包括探测组321(i+2)a和探测组321(i+2)b，所述采样模块分别采样后能获得6个直方图，直方图hist3_ia和直方图hist3_ib、直方图hist3_(i+1)a和直方图hist3_(i+1)b、直方图hist3_(i+2)a和直方图hist3_(i+2)b。
所述组合模块650将所述探测单元321i中探测组321ib的直方图hist3_ib和所述探测单元321(i+1)中探测组321(i+1)a的直方图hist3_(i+1)a累加以获得所述混合通道数据ch3_i(i+1)，即ch3_i(i+1)＝hist3_ib+hist3_(i+1)a。
所述组合模块650还将所述探测单元321(i+1)中探测组321(i+1)b的直方图hjst3_(i+1)b和所述探测单元321(i+2)中探测组321(i+2)a的直方图hjst3_(i+2)a累加以获得所述混合通道数据ch3_(i+1)(i+2)，即ch3_(i+1)(i+2)＝hjst3_(i+1)b+hjst3_(i+2)a。
需要说明的是，上述实施例中，获得不同混合通道数据所组合的多个探测组分别属于连续的3个探测单元。但是本发明其他实施例中，包括相同数量的探测器的不同混合通道数据所组合的多个探测组也可以分别属于不连续的探测单元。
还需要说明的是，前述实施例中，每个所述探测单元包括2个探测组。但是这种探测组的设置方式仅为一示例，本发明其他实施例中，每个所述探测单元内也可以设置3个甚至更多数量的探测组。
参考图13至图17，示出了本发明激光雷达再一实施例中2个探测单元的示意图。
所述激光雷达中，每个所述探测单元包括3个探测组。具体的，所述激光雷达包括探测单元421i和探测单元421(i+1)；所述探测单元421i包括探测组421ia、探测组421ib和探测组421ic；所述探测单元421(i+1)包括探测组421(i+1)a、探测组421(i+1)b和探测组421(i+1)c。
如图14和图15所示，所述组合模块650将探测单元421i中探测组421ib对应的采样结果和探测组421ic对应的采样结果与探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a对应的采样结果进行组合(如图14中交叉线填充所示)；所述组合模块650还将探测单元421i中探测组421ic对应的采样结果与探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a对应的采样结果和探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)b对应的采样结果进行组合(如图15中交叉线填充所示)。
具体的，所述采样模块对所述探测单元421i和所述探测单元421(i+1)分别包括3个探测组分别采样后能获得6个直方图，直方图hist4_ia、直方图hist4_ib、直方图hist4_ic和直方图hist4_(i+1)a、直方图hist4_(i+1)b、直方图hist4_(i+1)c。
所述组合模块650将所述探测单元421i中探测组421ib的直方图hist4_ib和探测组421ic的直方图hist4_ic与所述探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a的直方图hist4_(i+1)a累加以获得所述混合通道数据ch4_i(i+1)_bca，即ch4_i(i+1)_bca＝hist4_ib+hist4_ic+hist4_(i+1)a；所述组合模块650还将所述探测单元421i中探测组421ic的直方图hist4_ic与所述探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a的直方图hist4_(i+1)a和探测组421(i+1)b的直方图hist4_(i+1)b累加以获得所述混合通道数据ch4_i(i+1)_cab，即ch4_i(i+1)_cab＝hist4_ic+hist4_(i+1)a+hist4_(i+1)b。
如图16和图17所示，所述组合模块650将探测单元421i中探测组421ia、探测组421ib、探测组421ic分别对应的采样结果进行组合(如图16中交叉线填充所示)，以获得净通道数据ch4_i；所述组合模块650还将探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a、探测组421(i+1)b、探测组421(i+1)c分别对应的采样结果进行组合(如图17中交叉线填充所示)，以获得净通道数据ch4_(i+1)。
具体的，所述组合模块650将所述探测单元421i中探测组421ia的直方图hist4_ia、探测组421ib的直方图hist4_ib和探测组421ic的直方图hist4_ic累加以获得所述净通道数据ch4_i，即ch4_i＝hist4_ia+hist4_ib+hist4_ic；所述组合模块650还将所述探测单元421(i+1)中探测组421(i+1)a的直方图hist4_(i+1)a、探测组421(i+1)b的直方图hist4_(i+1)b和探测组421(i+1)c的直方图hist4_(i+1)c累加以获得所述净通道数据ch4_(i+1)，即ch4_(i+1)＝hist4_(i+1)a+hist4_(i+1)b+hist4_(i+1)c。
可见，在每个所述探测单元内设置3个探测组，所述组合模块650将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合后，能够获得2个混合通道数据；所述组合模块650将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合后，能够获得2个净通道数据，即原有的2个物理通道的激光雷达，能够获得4个通道数据，即所述混合通道数据的获得等效于探测单元数的增加。所以，所述激光雷达具有物理通道数量为N个时，所述组合模块650进行不同的组合后能够获得N个净通道数据和(2*N-2)个通道数据，即N个物理通道的所述激光雷达能够获得基于(3*N-2)个通道数据的点云图。
以此类推，所述激光雷达具有物理通道数量为N个，每个所述探测单元内设置M个探测组，所述组合模块650将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合后，能够获得N个净通道数据；所述组合模块650将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合后，最多能够获得[(M-1)*(N-1)]个混合通道数据。所以，N个物理通道的激光雷达能够获得基于M*(N-1)+1个通道数据的点云图。
另外，本发明一些实施例中，所述多个探测单元沿第一方向排列，所述第一方向平行转轴所在直线，所述转轴垂直或近似垂直于水平面；而所述组合模块650将沿第一方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，也就是说，所述组合模块650将沿垂直方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合。
但是上述组合方式仅为一示例，本发明其他实施例中，所述组合模块650还可以将沿水平方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，以提升水平方向的点云密度。
参考图18至图22，示出了本发明激光雷达再一实施例中2个探测单元的示意图。
如图18和图19所示，所述激光雷达包括探测单元521i和探测单元521(i+1)，所述探测单元521i和所述探测单元521(i+1)沿水平方向排列。所述探测单元521i包括探测组521ia和探测组521ib；所述探测单元521(i+1)包括探测组521(i+1)a和探测组521(i+1)b，也就是说，所述探测组521ia、所述探测组521ib、所述探测组521(i+1)a和所述探测组521(i+1)b沿水平方向依次排列。
如图20所示，所述组合模块650将沿水平方向相邻的探测单元521i中探测组521ib对应的采样结果与探测单元521(i+1)中探测组521(i+1)a对应的采样结果进行组合(如图20中交叉线填充所示)。
具体的，所述探测单元521i和所述探测单元521(i+1)分别包括2个探测组，所述采样模块分别采样后能获得4个直方图，直方图hist5_ia、直方图hist5_ib、直方图hist5_(i+1)a和直方图hist5_(i+1)b。
所述组合模块650将所述探测单元521i中探测组521ib的直方图hist5_ib与所述探测单元521(i+1)中探测组521(i+1)a的直方图hist5_(i+1)a累加以获得所述混合通道数据ch5_i(i+1)，即ch5_i(i+1)＝hist5_ib+hist5_(i+1)a。
此外，如图21和图22所示，所述组合模块650将探测单元521i中探测组521ia和探测组521ib分别对应的采样结果进行组合(如图21中交叉线填充所示)，以获得净通道数据ch5_i；所述组合模块650还将探测单元521(i+1)中探测组521(i+1)a和探测组521(i+1)b分别对应的采样结果进行组合(如图22中交叉线填充所示)，以获得净通道数据ch5_(i+1)。
所述组合模块650将所述探测单元521i中探测组521ia的直方图hist5_ia和探测组521ib的直方图hist5_ib累加以获得所述净通道数据ch5_i，即ch5_i＝hist5_ia+hist5_ib；所述组合模块650将所述探测单元521(i+1)中探测组521(i+1)a的直方图hist5_(i+1)a和探测组521(i+1)b的直方图hist5_(i+1)b累加以获得所述净通道数据ch5_(i+1)，即ch5_(i+1)＝hist5_(i+1)a+hist5_(i+1)b。
所以如图23所示，所述组合模块650通过沿水平方向(即在垂直所述转轴的平面内)上排列的多个探测组相对应采样结果进行组合，以获得混合通道数据，结合同一探测单元中多个探测组对应的采样结果进行组合获得的净通道数据，所述成图模块获得的点云图，不仅能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构，不提高扫描频率的前提下，实现点云加密；而且还能够有效增强对相邻物理通道对应视场的中间位置的小信号探测，有利于提高探测能力。
需要说明的是，前述实施例中，所述多个探测单元沿垂直方向和水平方向中的一个方向排列，所述探测单元中的探测组沿垂直方向和水平方向中的一个方向排列，所述组合模块650将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，其中所述多个探测组沿垂直方向和水平方向中的一个方向排列。
本发明另一些实施例中，所述激光雷达为面阵式激光雷达，即所述激光雷达探测模块包括探测面阵。所述多个探测单元呈阵列排布，所述探测单元包括：多行多列探测组。所述组合模块650包括：
行组合单元，所述行组合单元适宜于将相邻的多行探测组对应的采样结果进行组合，获得行混合通道数据，所述多行探测组属于沿行方向排列的不同探测单元；列组合单元，所述列组合单元适宜于将相邻的多列探测组对应的采样结果进行组合，获得列混合通道数据，所述多列探测组属于沿列方向排列的不同探测单元。对于面阵式激光雷达而言，所述行组合单元和所述列组合单元的设置能够同时在行方向和列方向进行点云加密。
综上，本发明技术方案中，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应以构成物理通道；以每个探测组输出的信号进行采样以获得采样结果，并基于所有探测组的采样结果获得点云图。一一对应的探测单元和发射单元构成物理通道，即所对应的探测单元和发射单元在远场的视场相同，因此所述探测单元的数量与所述发射单元的数量相等；而所述探测单元包括多个探测组，因此所述探测组的数量势必大于所述探测单元的数量，也大于所述发射单元的数量，以所有探测组的采样结果获得的点云图的密度更大，即所获得的点云图实现了点云加密。所以，基于每个探测组输出的信号采用获得的采样结果得到点云图的做法，能够在不增加激光雷达发射能量，不增加探测器接收面积，不更改激光雷达光机结构的前提下，实现点云加密。
而且，获得每个探测组相对应的采样结果之后，获得点云图之前，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得混合通道数据，所述多个探测组属于不同的探测单元。所述混合通道数据的获得等效于探测单元数的增加，而且所述混合通道数据是基于真实采样波形实现加密，能够有效增强对小信号的探测能力，能够有效增强相邻物理通道对应视场的中间位置的小信号进行探测，有利于提高探测能力。
此外，所述探测单元包括：a行b列个探测器，其中a和b均为正整数，且a和b中至少一个大于1；将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，所组合的多个探测组包括：a行b列个探测器。将采样结果进行组合的过程中，所组合的多个探测组包含的探测器数量和面积与所述探测单元中探测器的数量和面积相等，能够有效保证每次探测器数量，有利于测远能力的保证。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (25)

1.一种激光雷达的探测方法，其特征在于，激光雷达的发射模块包括：多个发射单元，激光雷达的探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；
所述探测方法包括：
对每个探测组输出的信号进行采样，获得每个探测组相对应的采样结果；
根据所有探测组所对应的采样结果，获得点云图。
2.如权利要求1所述的探测方法，其特征在于，还包括：
获得每个探测组相对应的采样结果之后，获得点云图之前，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得混合通道数据，所述多个探测组属于不同的探测单元；
获得点云图的步骤中，基于所述混合通道数据，获得点云图。
3.如权利要求1或2所述的探测方法，其特征在于，所述探测组包括：多个探测器；每个所述探测器为独立寻址和独立控制的探测器。
4.如权利要求3所述的探测方法，其特征在于，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，获得不同混合通道数据所组合的多个探测组包括相同数量的探测器。
5.如权利要求3所述的探测方法，其特征在于，所述探测器包括单光子雪崩二极管。
6.如权利要求5所述的探测方法，其特征在于，对每个探测组输出的信号进行采样的步骤包括：对每个探测组输出的信号进行直方图采样，所获得的采样结果为每个探测组相对应的直方图；
将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将每个探测组相对应的直方图进行累加。
7.如权利要求3所述的探测方法，其特征在于，所述探测单元包括：a行b列个探测器，其中a和b均为正整数，且a和b中至少一个大于1；
将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，所组合的多个探测组包括：a行b列个探测器。
8.如权利要求2所述的探测方法，其特征在于，所述多个探测单元沿第一方向排布。
9.如权利要求8所述的探测方法，其特征在于，将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合的步骤中，将沿第一方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合。
10.如权利要求8所述的探测方法，其特征在于，激光雷达包括扫描模块，所述扫描模块使所述发射模块产生的探测光绕一转轴转动以实现扫描；
所述第一方向与所述转轴的方向相对应。
11.如权利要求9或10所述的探测方法，其特征在于，所述激光雷达为整体旋转式激光雷达或转镜式激光雷达。
12.如权利要求2所述的探测方法，其特征在于，所述探测单元包括：多行多列探测组；
获得混合通道数据的步骤包括：
将相邻的多行探测组对应的采样结果进行组合，获得行混合通道数据，所述多行探测组属于沿行方向排列的不同探测单元；
将相邻的多列探测组对应的采样结果进行组合，获得列混合通道数据，所述多列探测组属于沿列方向排列的不同探测单元。
13.如权利要求2所述的探测方法，其特征在于，还包括：
将同一探测单元中的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得净通道数据；
基于所述净通道数据和所述混合通道数据，获得点云图。
14.一种激光雷达，其特征在于，包括：
发射模块，所述发射模块包括：多个发射单元；
探测模块，所述探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；
处理装置，所述处理装置适宜于实施权利要求1～13中任一项所述的探测方法。
15.一种激光雷达，其特征在于，激光雷达的发射模块包括：多个发射单元，激光雷达的探测模块包括：多个探测单元，所述多个探测单元与所述多个发射单元一一对应，所述探测单元包括：多个探测组；
所述激光雷达还包括：
采样模块，所述采样模块适宜于对每个探测组输出的信号进行采样，获得每个探测组相对应的采样结果；
成图模块，所述成图模块适宜于根据所有探测组所对应的采样结果，获得点云图。
16.如权利要求15所述的激光雷达，其特征在于，还包括：
组合模块，所述组合模块适宜于将相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合，获得混合通道数据，所述多个探测组属于不同的探测单元；
所述成图模块基于所述混合通道数据，获得点云图。
17.如权利要求15或16所述的激光雷达，其特征在于，所述探测组包括：多个探测器；每个所述探测器为独立寻址和独立控制的探测器。
18.如权利要求17所述的激光雷达，其特征在于，所述组合模块获得不同混合通道数据所组合的多个探测组包括相同数量的探测器。
19.如权利要求18所述的激光雷达，其特征在于，所述探测器包括单光子雪崩二极管。
20.如权利要求17所述的激光雷达，其特征在于，所述探测单元包括：a行b列个探测器，其中a和b均为正整数，且a和b中至少一个大于1；
所述组合模块所组合的多个探测组包括：a行b列个探测器。
21.如权利要求16所述的激光雷达，其特征在于，所述多个探测单元沿第一方向排布。
22.如权利要求21所述的激光雷达，其特征在于，所述组合模块将沿第一方向相邻的多个探测组对应的采样结果进行组合。
23.如权利要求22所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括扫描模块，所述扫描模块使所述发射模块产生的探测光绕一转轴转动以实现扫描；
所述第一方向与所述转轴的方向相对应。
24.如权利要求22或23所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达为整体旋转式激光雷达或转镜式激光雷达。
25.如权利要求16所述的激光雷达，其特征在于，所述探测单元包括：多行多列探测组；
所述组合模块包括：
行组合单元，所述行组合单元适宜于将相邻的多行探测组对应的采样结果进行组合，获得行混合通道数据，所述多行探测组属于沿行方向排列的不同探测单元；
列组合单元，所述列组合单元适宜于将相邻的多列探测组对应的采样结果进行组合，获得列混合通道数据，所述多列探测组属于沿列方向排列的不同探测单元。
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