CN116930980A - 激光雷达的探测方法、计算机存储介质以及激光雷达 - Google Patents

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CN116930980A CN202210349756.1A CN202210349756A CN116930980A CN 116930980 A CN116930980 A CN 116930980A CN 202210349756 A CN202210349756 A CN 202210349756A CN 116930980 A CN116930980 A CN 116930980A
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Abstract

本发明提供一种激光雷达的探测方法，激光雷达包括多个探测通道，每个探测通道包括至少一个激光器和至少一个探测器，其中每个探测通道的激光器配置成发射包括至少一个探测脉冲的序列，探测方法包括：S11：根据之前的探测结果，预判第一距离内是否存在物体；其中，第一距离不大于激光雷达最大可探测距离的十分之一；S12：根据判断的结果，动态调整探测通道的探测脉冲序列的编码；S13：控制探测通道的激光器按照所述编码发射探测脉冲；S14：接收探测脉冲经物体反射的回波，并根据所述回波得到物体的信息。本发明通过分析之前的探测结果，预判中近距离是否继续探测到物体，动态调整探测脉冲序列的编码，从而兼顾测远能力和抗干扰能力。

Description

激光雷达的探测方法、计算机存储介质以及激光雷达
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探测方法、一种计算机存储介质以及一种激光雷达。
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的三维测量覆盖。基于飞行时间法(Time of Flight，ToF)测距的激光雷达，具体是根据发射探测脉冲和接收物体反射的回波的时间差，计算得到物体的距离。
对于高线束高分辨率雷达，可以采用多个通道同时发光、同时接收的方式进行扫描探测，这时候就会有串扰问题。串扰是同一台雷达不同通道之间的信号干扰，图1示出了一种激光雷达发生通道之间信号串扰的情况的示意图，在图1中，激光雷达属于旁轴光路，通道A的激光器发光进行探测，遇到相对近距离的物体后反射，光斑发生偏移，除了入射到通道A的探测器外，通道B也接收到很强的回波，甚至可能大部分回波光斑都打到通道B，则通道B根据回波进行处理，则会误认为自己通道探测到真实的物体。因此，对通道B来讲，该部分能量即为串扰。
此外，不同雷达之间也会形成信号干扰，图2示出了2个不同激光雷达之间信号干扰的示意图，例如，A雷达的某通道发出的探测脉冲，通过直射或者反射的方式进入B雷达的某通道，亦即B雷达的该通道探测到A雷达的探测脉冲或者其回波，从而形成对该B雷达的干扰。
当串扰或干扰发生的时候，会增加接收时间窗口内的脉冲数，容易出现过解码的脉冲组合。图3示出了激光雷达过解码的示意图：通道A采用双脉冲编码进行发射，通道A接收到双脉冲经过物体反射的回波脉冲，但是通道A的接收窗口内还有四个串扰脉冲和两个干扰脉冲，脉冲数越多，越容易出现过解码的组合，亦即，根据编码间隔识别回波脉冲时，不仅识别到真正的由通道A所发的脉冲遇到物体后反射回来的回波脉冲，还将符合编码间隔的一个串扰脉冲和一个干扰脉冲也当做回波脉冲，从而形成了噪点，也即并非对应真实物体的点。因此，需要提高雷达的抗串扰干扰能力，从而提高雷达探测的精准度。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探测方法，所述激光雷达包括多个探测通道，每个探测通道包括至少一个激光器和至少一个探测器，其中每个探测通道的激光器配置成发射包括至少一个探测脉冲的序列，所述探测方法包括：
S11：根据之前的探测结果，预判第一距离内是否存在物体；其中，所述第一距离不大于所述激光雷达最大可探测距离的十分之一；
S12：根据所述判断的结果，动态调整所述探测通道的探测脉冲序列的编码；
S13：控制所述探测通道的激光器按照所述编码发射探测脉冲；
S14：接收所述探测脉冲经物体反射的回波，并根据所述回波得到所述物体的信息。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S11包括：根据以下信息中的一个或多个，预判所述第一距离内是否存在物体：
所述探测通道之前的探测结果；
与所述探测通道在时间上或空间上邻近的探测通道之前的探测结果。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12包括：根据所述判断的结果，对所述探测通道的激光器所发的探测脉冲序列中探测脉冲的功率或者脉冲间隔或数量中的一项或多项进行编码。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12还包括：当所述第一距离内存在物体时，增加所述序列中探测脉冲的数量且降低至少一个探测脉冲的功率。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12还包括：当所述第一距离内不存在物体时，减少所述序列中探测脉冲的数量或者采用单个探测脉冲，且提高所述序列中至少一个探测脉冲的功率。
根据本发明的一个方面，其中所述探测通道的序列的总光功率或所述探测通道的总电功耗低于阈值。
根据本发明的一个方面，其中所述一个探测通道的序列的总光功率基本相等，或者所述激光雷达的每个探测通道的序列的总光功率基本相等。
根据本发明的一个方面，其中所述一个探测通道的总电功耗基本相等，或者所述激光雷达的每个探测通道的总电功耗基本相等。
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探测方法。
本发明还涉及一种激光雷达，包括：
多个激光器，配置为发射探测脉冲的序列；
多个探测器，配置为接收经目标物反射的回波，其中所述多个激光器和所述多个探测器构成多个探测通道，每个探测通道包括至少一个激光器和至少一个探测器，每个探测通道的激光器配置成发射包括至少一个探测脉冲的序列；和
控制装置，所述控制装置与所述多个激光器和所述多个探测器连接，所述控制装置配置成：
根据之前的探测结果，预判第一距离内是否存在物体；其中，所述第一距离不大于所述激光雷达最大可探测距离的十分之一；
根据所述判断的结果，动态调整所述一个探测通道的探测脉冲的序列的编码；
控制所述探测通道的激光器按照所述编码发射探测脉冲；
接收所述探测脉冲经物体反射的回波，并根据所述回波得到所述物体的信息。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置还配置成：根据以下信息中的一个或多个，预判所述第一探测距离内是否存在物体：
所述探测通道之前的探测结果；
与所述探测通道在时间上或空间上邻近的探测通道之前的探测结果。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置还配置成：根据所述判断的结果，对所述探测通道的激光器所发的探测脉冲序列中探测脉冲的功率或者脉冲间隔或数量中的一项或多项进行编码。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置还配置成：当所述第一距离内存在物体时，增加所述序列中探测脉冲的数量且降低至少一个探测脉冲的功率。
根据本发明的一个方面，其中所述控制装置还配置成：当所述第一距离内不存在物体时，减少所述序列中探测脉冲的数量或者采用单个探测脉冲，且提高所述序列中至少一个探测脉冲的功率。
根据本发明的一个方面，其中所述探测通道的序列的总光功率或所述探测通道的总电功耗低于阈值。
根据本发明的一个方面，其中所述一个探测通道的序列的总光功率基本相等，或者所述激光雷达的每个探测通道的序列的总光功率基本相等。
根据本发明的一个方面，其中所述一个探测通道的总电功耗基本相等，或者所述激光雷达的每个探测通道的总电功耗基本相等。
本发明通过分析之前的探测结果，预判当次探测中近距离内是否存在物体，在总光功率或总电功耗不变的情况下，动态调整探测脉冲序列的编码，从而兼顾抗串扰干扰能力和测远能力。
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示出了激光雷达通道之间信号串扰的示意图；
图2示出了激光雷达之间信号干扰的示意图；
图3示出了激光雷达过解码的示意图；
图4示出了本发明一个实施例的激光雷达的探测方法流程图；
图5示出了本发明一个实施例的激光雷达探测通道排布示意图；
图6示出了本发明一个实施例的不同探测角度的示意图；
图7示出了激光雷达采用三脉冲编码发射探测光束以及接收回波的示意图；
图8A-8C示出了本发明实施例的激光雷达调整探测脉冲编码的示意图；
图9示出了本发明另一个实施例的激光雷达的探测方法流程图；
图10示出了本发明一个实施例的激光雷达结构示意图。
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。
本发明提供了一种激光雷达的探测方法，激光雷达包括多个激光器和多个探测器，这些收发器件构成多个探测通道，每个探测通道覆盖一定的子视场范围，所有的探测通道共同构成雷达的视场。，其中每个探测通道的激光器可以发射多脉冲，也可以发射单脉冲。在对每个水平子视场(垂直于雷达或者雷达中可转动部件的旋转轴的方向的视场)进行探测时，可以根据之前的探测结果，预判此次该通道方向上预设的比较近的距离范围内是否存在物体，并根据判断的结果，动态调整探测通道的探测脉冲序列的编码，进行此次的测距，比如当该近距离内存在物体时则提高编码的复杂度，当近距离不存在物体时则增大脉冲的功率，从而可以兼顾雷达的测远性能以及抗干扰串扰的能力。
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4示出了本发明一个实施例的激光雷达的探测方法流程图，图5示出了本发明一个实施例的激光雷达的激光器的排布示意图，在图5中，激光雷达20可以包括64个激光器，分别为激光器11、12、13、……等，这些激光器与对应的探测器可以构成多个探测的通道，俗称雷达的线束，比如线束1-线束40。每个激光器发出的激光，经过发射透镜组后，从雷达出射时朝向不同的方向，比如图5中线束1出射方向为+7°，线束40出射方向为-16°，线束12的出射方向为0°。
另外，每一个通道的激光器和同一通道的探测器拥有共同的子视场。具体地，当某通道的激光器发出探测脉冲，相应的探测器则可以接收到该探测脉冲被外界物体反射后再回到雷达的回波，并进而根据该回波得到所述物体的如距离及反射率等信息，这样可以完成该探测的通道当前所处方位(具体可以包括水平方位以及垂直方位，垂直方位为与雷达的旋转轴平行的方位，水平方位可以为与雷达的旋转轴垂直的方位)上的一次探测。接着，再在下一个方位上重复该收发的探测过程，得到下一个方位上物体的探测结果，这样循环往复，就可以形成雷达整个探测视场的点云信息，实现对周围环境的三维探测。
需要说明的是，每个探测通道可以包括至少一个激光器和至少一个探测器。探测通道的数量是最小可寻址的通道的数目。激光器和探测器可以是1：1配置，也就是一个激光器和一个探测器构成一个探测通道，那么此种其情况可以认为激光器或者探测器的数目即是雷达的线数，如图5所示，每个激光器与对应的每个探测器构成一个探测通道，所以激光器、通道以及线束三者概念在此实施例中的一致的，激光器11与对应的探测器则可以理解为构成通道11。但也存在多个探测器共享一个激光器的情况，即激光器与探测器的数量比例为1：N，或者多个激光器共享1个探测器的情况，即探测器与激光器的数量比例为N:1，这两种情况的雷达整机线数或者通道数量N＝max(NT,NR)，NT为发射通道数，NR为接收通道数，也即雷达整机线数或者通道数量为发射端及接收端中的最小可被区分的单位。
继续参考图4和图5，雷达所有的激光器可以被分为四组：Bank A、Bank B、Bank C以及Bank D。其中，分组Bank A包括所有1x标号的激光器，x为正整数，如激光器11、激光器12、激光器13等，分组Bank B包括所有2x标号的激光器，如激光器21、激光器22、激光器23等，分组Bank C包括所有3x标号的激光器，如激光器31、激光器32、激光器33等，分组Bank D包括所有4x标号的激光器，如激光器41、激光器42、激光器43等。
为了降低串扰干扰，提高点云探测的精准度，对于多线束的雷达，在任一水平方位上进行探测时，所有进行探测的垂直通道可以分批次轮流探测，每批次探测部分的通道，安排在同一批次进行探测的通道在物理间隔上相对较远，比如第一批次并行做探测的通道可以选择为激光器11、激光器21、激光器31、激光器41，第二批次并行做探测的通道可以选择为激光器14、激光器24、激光器34、激光器44。并且，因为位于同一组的激光器选择不同的时间进行发光，因此可以采用同一个驱动单元进行驱动，从而可以减少驱动单元的数量，降低雷达整机的功耗的同时，还可以减少整机的体积。
另外，每个探测通道的激光器配置成进行一次探测(生成点云中的一个点)时发射包括至少一个探测脉冲的序列，也即每个激光器均可以发射单脉冲，也可以发射多脉冲。对于其中一次探测，所述探测方法10包括步骤S11-S14，具体如下：
在步骤S11根据之前的探测结果，预判第一距离内是否存在物体；其中，第一距离不大于激光雷达20最大可探测距离的十分之一。
当某个通道的回波很强时，对于与之在空间上邻近的通道而言，当前进行探测中的通道所产生的杂散光也足够强，从而形成对邻近通道的串扰。亦即，当回波足够强时，发生通道间串扰的概率较大，而一般情况下，当雷达打到中近距离的反射率较高的物体时，回波会非常强(在一定距离范围内，雷达的回波强度和距离的平方成反比)。因此，串扰较多地发生在存在中近距离物体的时候。在步骤S11中设定该中近距离，即第一距离，可以不大于激光雷达20最大可探测距离的十分之一。第一距离不仅考虑串扰发生的场景，还要考虑符合人眼安全的光功率以及雷达电功耗，关于光功率和电功耗后文将进一步描述。
根据本发明的一个优选实施例，其中步骤S11包括：根据以下信息中的一个或多个，预判第一距离内是否存在物体：
探测通道之前的探测结果；
与探测通道在时间上或空间上邻近的探测通道之前的探测结果。
在一些实施例中，根据每个探测通道之前时刻的测距结果，预判当前时刻是否存在物体。例如，图5中的探测通道12,在T1时刻所探测的方位探测到物体，并且该物体位于第一距离内，根据该探测结果以及默认物体是相对连续的(物体的尺寸一般远大于雷达连续两次探测的可分辨间隔)，则可以预判探测通道12在T2时刻的第一距离内也能探测到物体。其中，之前时刻可以包括当前时刻之前的一个或多个已完成探测的时刻。
在另一些实施例中，根据每个探测通道和其邻近通道在之前时刻的探测结果，预测该通道在当前时刻是否能探测到物体。参考图5，探测通道可以单纯基于本通道在上一个水平方位上的探测结果，也可以基于垂直方向上的邻近通道，例如探测通道13可以基于相邻的探测通道11以及探测通道12的探测结果；又例如，基于邻近发光时序上的垂直通道，比如从发光时序上而言，探测通道12、22、32及42这4个通道的激光器并行发光，接着，通道13、23、33及43这4个通道的激光器并行发光，接着，通道14、24、34及44这4个通道的激光器并行发光，总归是物理上相隔尽量远的通道才并行发光，以降低串扰的可能性，则通道12可以基于发光时序上邻近的探测通道22的探测结果预判第一距离内是否存在物体。
在另一些实施例中，例如图5中的探测通道12，在水平方位θi没有探测到物体，但是其邻近的探测通道13和14在水平方位θi探测到了物体，并且该物体位于第一距离内，则可以根据点云和物体识别，判断物体的类别，并进而综合物体的类型、大小和速度，预判探测通道12在水平方位θi+1的第一距离内是否将探测到该物体。其中，之前时刻可以包括当前时刻之前的一个或多个已完成探测的时刻。邻近通道可以包括并行发光的一组通道中与该通道邻近的通道或者布局上邻近的通道。
在另一些实施例中，根据探测通道在多个探测角度下的探测结果，预测该通道在当前探测角度下是否能探测到物体。其中，所述探测角度例如为水平角度，亦即雷达在水平方向上可以探测的角度范围，例如机械式激光雷达旋转一周为360°，则水平视场范围为360°。雷达输出的点云图像中，与旋转轴垂直的面上相邻两个点之间的夹角为水平角分辨率，例如水平角分辨率为0.1°，如图6所示，水平角度θi-2为0°，水平角度θi-1为0.1°，水平角度θi为0.2°。在其它实施例中，点云中相邻点之间的水平夹角也可以非均匀设置，比如水平角度θi+2为0°，水平角度θi+1为0.3°，水平角度θi为0.2°。根据每个探测通道在相邻2次的水平角度θi-2及θi-1的探测结果，预测该通道在水平角度θi的第一距离内是否能探测到物体。例如图5中的探测通道12，在水平角度θi-2探测到物体，在水平角度θi-1也探测到物体，并且该物体位于第一距离之内，则预判探测通道12在水平角度θi的第一距离内也将探测到该物体。。
在另一些实施例中，结合物体识别(例如物体是否为静态物体、慢速物体或者快速移动的物体)以及距离预测等技术，综合之前的测距结果，预测待发出的探测脉冲的测距结果，基于该预测结果判断当前时刻的第一距离内是否存在物体。
以上通过实施例示例性的说明了如何基于之前的探测结果，预判第一距离内是否存在物体，以下步骤将基于判断结果进一步处理。
在步骤S12根据判断的结果，动态调整探测通道的探测脉冲序列的编码。
发明人经过研究发现，采用更多的编码脉冲可以一定程度上抑制串扰和干扰。图7示出了激光雷达采用三脉冲编码发射探测光束以及接收回波的示意图，通道A发射三脉冲编码的探测脉冲序列，接收到返回的回波并进行解码：从收到的所有脉冲中找到编码特征(在图7中，采用脉冲间隔进行编码)符合发射的探测脉冲间隔的脉冲组，从而保证收到的脉冲是自己通道发射出去的，而来自别的通道或者其它雷达的干扰脉冲因编码特征不匹配而无法被解码，对比图3看到，采用图7这种编码方式，可以一定程度降低干扰，避免形成干扰噪点。
由此可见，编码脉冲数越多，编码特征可以设置的更加复杂和独特，抗干扰和串扰能力越强。同时，编码脉冲数越多，由于总功率的限制，单个探测脉冲的功率可能越小，导致测远能力变弱。因此，本申请中的方案，可以根据预判的结果，合理地设置脉冲编码的规则，以平衡雷达整机的抗串扰干扰能力和测远能力。
在具体实施中，在中近距离，探测通道接收到的回波比较强，探测通道之间更容易发生串扰；在远距离，回波本身强度不高，相对来说，探测通道之间相对不容易发生串扰。因此，为了提高中近距离的抗串扰和抗干扰能力，发明人构思出，根据判断的结果，采用不同编码的探测脉冲序列。亦即，若在步骤S11判断第一距离内存在物体，则可以更复杂化探测脉冲的编码，比如增大探测脉冲的数量，故可以提升雷达的抗干扰能力；如果预判中近距离内不存在物体，则可以更简化探测脉冲的编码，比如减少探测脉冲的数量且提高单个脉冲，尤其是用于测距的脉冲的功率，从而可以提高雷达的测远能力。
根据本发明的一个优选实施例，其中步骤S12包括：根据判断的结果，对探测通道的激光器所发的探测脉冲序列中探测脉冲的功率或者脉冲间隔或数量中的一项或多项进行编码。
通过多脉冲编码技术可以抑制串扰和干扰，从而提高抗串扰和抗干扰的能力。因此，根据在第一距离内是否存在物体，对探测通道的激光器21所发射的探测脉冲序列的编码进行调整，调整方式包括：调整探测脉冲序列中探测脉冲的功率、探测脉冲之间的间隔或者探测脉冲的数量中的任一项或多项。
图8A示出了本发明一个实施例的激光雷达调整探测脉冲编码的示意图，探测通道13准备在水平角度0.1°方向进行探测，可以先查看在水平角度0°方向的探测情况：在水平角度0°方向发射了双脉冲，判断在水平角度0°上，在第一距离(例如3米)内是否有探测到物体；假如在2.5米位置探测到了物体，则在水平角度0.1°方向上，调整脉冲的编码，以调整探测脉冲的数量为例，探测通道13可以调整为发射3脉冲，且降低每单个脉冲的功率，因为越多的编码脉冲数，解码越严格，抗串扰干扰能力越强。
另外，由于第一距离为相对距离雷达比较近的距离，回波本身的强度很大，因此即使发射的每单个脉冲的功率被降低，仍可以对近距离障碍进行探测。其它探测通道可以同理调整，从而兼顾雷达的抗串扰干扰能力以及测距能力。在其它实施例中，探测通道13也可以在水平角度0°继续发射双脉冲，但是调整双脉冲之间的时间间隔，或者调整探测脉冲的功率，以实现提高抗串扰干扰的能力。
以调整探测脉冲的数量为例，在总功率不变的情况下，进行脉冲编码的探测脉冲的数量越多，抗串扰和抗干扰的能力越强，但是测远能力相对越弱。为了平衡抗串扰干扰的能力和测远能力，在第一距离内存在物体时，可以采用较多数量的探测脉冲，否则，可以采用较少数量的探测脉冲。但是较多数量的探测脉冲和较少数量的探测脉冲都要满足测远能力的要求。例如，激光雷达的测远能力可能受限于总光功率，因此如果总光功率太大，存在超过人眼安全的阈值的可能性。为了保证总光功率满足人眼安全阈值的要求，激光雷达发射的探测脉冲的数量越多，每个探测脉冲分到的能量就会越少。通过调整探测脉冲的功率进行编码时，也要考虑总光功率满足人眼安全阈值的要求。
根据本发明的一个优选实施例，其中步骤S12还包括：当第一距离内存在物体时，增加序列中探测脉冲的数量且降低至少一个探测脉冲的功率。
通常来说，为了实现测远能力最大化，探测脉冲序列的总光功率可以大致等于满足人眼安全阈值的总光功率。人眼安全评估的基本原则：对时间基准中所有的时间段情况，在所有评估位置(包含观察距离)以及眼部聚焦状态下，进入到瞳孔中的光辐射均不超过可达发射极限。
为了提高抗串扰干扰能力又满足总光功率不超过阈值的要求，需要在增加序列中探测脉冲数量的同时，降低至少一个探测脉冲的功率。
继续参考图8A，探测通道13准备在水平角度0.1°方向进行探测，先查看在水平角度0°方向的探测情况：在水平角度0°方向发射了双脉冲，其中脉冲1的光功率为P1，脉冲2的光功率为P2；确认在水平角度0°上的第一距离内，例如1.8米位置，探测到了物体，则在水平角度0.1°方向上，探测通道13调整为发射3脉冲，其中脉冲1`的光功率为P1`，脉冲2`的光功率为P2`，脉冲3`的光功率为P3`。可以通过降低脉冲1`和脉冲2`的光功率，亦即光功率P1`＜P1，P2`＜P2，以使得总光功率P1`+P2`+P3`不超过人眼安全的阈值；也可以保持脉冲1`的光功率与脉冲1的光功率相同，降低脉冲2`的光功率并以较小功率发射脉冲3`，从而使得总光功率不超过人眼安全的阈值。
根据本发明的一个优选实施例，其中步骤S12还包括：当第一距离内不存在物体时，减少序列中探测脉冲的数量或者采用单个探测脉冲，且提高序列中至少一个探测脉冲的功率。
继续参考图8A，探测通道13准备在水平角度0.1°方向进行探测，先查看在水平角度0°方向的探测结果：在水平角度0°方向发射了双脉冲，其中脉冲1的光功率为P1，脉冲2的光功率为P2；确认在水平角度0°上的第一距离内，例如3米位置内，没有探测到物体，则在水平角度0.1°方向上，探测通道13调整为发射单个脉冲，同时提高脉冲1``的光功率至P1``，并且光功率P``满足人眼安全的阈值要求。
参考图8B，示出了另一种调整脉冲编码的方式。如图8B所示，探测通道13准备在水平角度0.2°方向进行探测，先查看在水平角度0°方向的探测结果：在水平角度0°方向发射了很小的单脉冲，其中脉冲1的光功率为P1，接收回波，确认在水平角度0°上的第一距离内，例如2.5米位置内，有探测到物体。则在水平角度0.2°方向上，如左部分附图所示，探测通道13可以调整为发射3个脉冲，其中脉冲1的功率为P1`,脉冲2功率为P2`,脉冲3功率为P3＞P1,采用脉冲3作为测距脉冲，这种编码调整方式，因为在上一个水平方位所采用的脉冲功率较低，在当前方位调整后提高测距脉冲的功率，因此可以在维持较低功耗的同时，拥有较好的抗干扰串扰能力。在另一实施例中，如右部分附图所示，探测通道13可以调整为发射2个脉冲，其中脉冲1的功率为P1”,脉冲2功率为P2”。
参考图8C示出了另一种调整脉冲编码的方式。如图8C所示，探测通道13准备在水平角度0.1°方向进行探测，先查看在水平角度0°方向的探测结果：在水平角度0°方向发射了3脉冲，其中脉冲1的光功率为P1’，脉冲2的光功率为P2’,脉冲3的光功率为P3,接收回波分析后确认在水平角度0°上的第一距离内，例如3米位置内，没有探测到物体。则在水平角度0.1°方向上，可以如左部分附图所示，探测通道13调整为发射双脉冲，同时提高测距脉冲2的光功率至P2。也可以如右部分附图所示，探测通道13调整为发射单脉冲，该单脉冲具备较大的光功率P1”＞P2，因此可以提高整机雷达的策源能力。
以上通过实施例具体说明了：基于是否存在物体的判断结果，可以通过动态调整探测脉冲序列的编码，从而实现抗串扰干扰能力和测远能力的平衡。
需要说明的是，激光雷达可以预先存储一些探测脉冲序列编码信息，这些探测脉冲序列编码信息可以包括距离和反射率与编码的映射关系有。进而通过判断该探测通道探测到的物体的距离和反射率的信息，从预先存储的探测脉冲序列中选择一个合适的编码。在具体实施中，例如预先存储不同双脉冲、三脉冲或者五脉冲等，不同编码适用不同的应用场景，根据探测结果，选择一个最佳的探测脉冲序列的编码。
另外，保证人眼安全的总光功率W光是限制激光雷达的测远能力的因素之一，激光雷达的总电功耗W电也是其中一个因素。为了保证总光功率W光和总功耗W电在一定范围内，雷达发射的编码脉冲数N越多，则每个脉冲分到的能量PN就越少，满足如下关系：
N×PN＝min(W光，W电)
编码的脉冲数量N越多，被误解码的概率会越小，雷达的抗串扰干扰能力就会越强。而雷达的极限测距或者测远能力(雷达可以探测到的最远距离)是与每个脉冲或者说用以测距的脉冲的光强PN正相关，所以每个脉冲或者说用以测距的脉冲的光强PN越大，雷达的测远能力越强。因此，在总光功率W光和总功耗W电的限制下，可以看到，抗串扰干扰的能力与测远能力是彼此相反相互制衡的关系。具体的，编码脉冲数N越多，抗串扰干扰能力越强，但测远能力越弱；编码脉冲数N越少，抗串扰干扰能力越弱，但测远能力越强。
根据本发明的一个优选实施例，其中探测通道的序列的总光功率W光或探测通道的总电功耗W电低于阈值。
继续参考图8A，探测通道13在水平角度0°方向发射了双脉冲，其中脉冲1的光功率为P1，脉冲2的光功率为P2；在第一距离内，例如2.5米位置，探测到了物体，预判在水平角度0.1°方向上探测通道13也会探测到该物体，为提高抗串扰干扰能力，对探测通道13在水平角度0.1°上的探测脉冲序列进行编码，例如发射3脉冲，其中脉冲1`的光功率为P1`，脉冲2`的光功率为P2`，脉冲3`的光功率为P3`。如果激光雷达的测远能力受限于总光功率的阈值，则P1`+P2`+P3`＝P1+P2时，可以在不增加额外光功率的情况下，兼顾抗串扰干扰能力和测远能力。
又例如，探测通道13在水平角度0°方向发射了双脉冲，其中脉冲1的光功率为P1，脉冲2的光功率为P2；在第一距离内，例如2.8米内，没有探测到物体，则预判在水平角度0.1°方向上探测通道13也不会探测到物体。对探测通道13在水平角度0.1°上的探测脉冲序列进行编码，例如发射单脉冲，即脉冲1``的光功率为P``，如果激光雷达20的测远能力受限于总光功率的阈值，则P``＝P1+P2时，可以在不降低总光功率的情况下，兼顾抗串扰干扰能力和测远能力。
如果激光雷达的测远能力受限于总电功耗，在对探测脉冲序列进行编码时，需要考虑每次探测时探测通道的总电功耗满足阈值要求。
根据本发明的一个优选实施例，其中一个探测通道的序列的总光功率基本相等，或者激光雷达20的每个探测通道的序列的总光功率基本相等。
为了实现探测能力最大化，可以将探测通道在每次探测时的总光功率保持基本相等，并大致等于人眼安全阈值；或者在每次探测时，将每个探测通道的总光功率保持基本相等，并大致等于人眼安全阈值。
根据本发明的一个优选实施例，其中一个探测通道的总电功耗基本相等，或者激光雷达20的每个探测通道的总电功耗基本相等。
为了实现探测能力最大化，可以将探测通道在每次探测时的总电功耗保持基本相等，并大致等于雷达的散热极限阈值；或者在每次探测时，将每个探测通道的总电功耗保持基本相等，并大致等于雷达的散热极限阈值。
在步骤S13控制探测通道的激光器按照编码发射探测脉冲。
在步骤S14接收探测脉冲经物体反射的回波，并根据回波得到物体的信息。
综上所述，通过步骤S11-S14以及多个实施例对探测方法10进行了介绍,可以参考图9对上述步骤进行完整回顾：某通道准备探测，查询该通道上一次探测是否在中近距离有回波，如果有回波，也即是在中近距离探测到物体，则预判本次探测将接收到回波(将探测到物体)，则设置较多编码脉冲数并且设置较低的单脉冲发光强度；如果没有回波，则预判本次探测不会接收到回波(不会探测到物体)，则设置较少编码脉冲数并且设置较高的单脉冲发光强度。根据设置的编码脉冲数和发光强度发射和探测，获得回波信息，等待下一次探测。本发明可以根据一个探测通道之前多次的探测结果、或与该探测通道邻近的多个探测通道的探测结果、或与该探测通道邻近的多个探测通道多次的探测结果，预判该探测通道在中近距离内是否探测到物体，在总光功率或总电功耗不变的情况下，动态调整探测脉冲序列的编码，从而兼顾抗串扰干扰能力和测远能力。
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探测方法10。
本发明还涉及一种激光雷达20，如图10所示，包括：
多个激光器21，配置为发射探测脉冲的序列；
多个探测器22，配置为接收经目标物反射的回波，其中所述多个激光器21和所述多个探测器22构成多个探测通道，每个探测通道包括至少一个激光器21和至少一个探测器22，每个探测通道的激光器21配置成发射包括至少一个探测脉冲的序列；和
控制装置(未示出)，所述控制装置与所述多个激光器21和所述多个探测器22连接，所述控制装置配置成：
根据之前的探测结果，预判第一距离内是否存在物体；其中，所述第一距离不大于所述激光雷达20最大可探测距离的十分之一；
根据所述判断的结果，动态调整所述一个探测通道的探测脉冲的序列的编码；
控制所述探测通道的激光器21按照所述编码发射探测脉冲；
接收所述探测脉冲经物体反射的回波，并根据所述回波得到所述物体的信息。
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：根据以下信息中的一个或多个，预判所述第一探测距离内是否存在物体：
所述探测通道之前的探测结果；
与所述探测通道在时间上或空间上邻近的探测通道之前的探测结果。
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：根据所述判断的结果，对所述探测通道的激光器21所发的探测脉冲序列中探测脉冲的功率或者脉冲间隔或数量中的一项或多项进行编码。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制装置还配置成：当所述第一距离内存在物体时，增加所述序列中探测脉冲的数量且降低至少一个探测脉冲的功率。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制装置还配置成：当所述第一距离内不存在物体时，减少所述序列中探测脉冲的数量或者采用单个探测脉冲，且提高所述序列中至少一个探测脉冲的功率。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述探测通道的序列的总光功率或所述探测通道的总电功耗低于阈值。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述一个探测通道的序列的总光功率基本相等，或者所述激光雷达20的每个探测通道的序列的总光功率基本相等。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述一个探测通道的总电功耗基本相等，或者所述激光雷达20的每个探测通道的总电功耗基本相等。
本发明通过分析之前的探测结果，预判中近距离内是否存在物体，在总光功率或总电功耗不变的情况下，动态调整探测脉冲序列的编码，从而兼顾抗串扰干扰能力和测远能力。
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 (17)

1.一种激光雷达的探测方法，所述激光雷达包括多个探测通道，每个探测通道包括至少一个激光器和至少一个探测器，其中每个探测通道的激光器配置成发射包括至少一个探测脉冲的序列，所述探测方法包括：
S11：根据之前的探测结果，预判第一距离内是否存在物体；
S12：根据所述判断的结果，动态调整所述探测通道的探测脉冲序列的编码；
S13：控制所述探测通道的激光器按照所述编码发射探测脉冲；
S14：接收所述探测脉冲经物体反射的回波，并根据所述回波得到所述物体的信息。
2.根据权利要求1所述的探测方法，其中所述步骤S11包括：根据以下信息中的一个或多个，预判所述第一距离内是否存在物体：
所述探测通道之前的探测结果；
与所述探测通道在探测时间上或空间上邻近的探测通道之前的探测结果。
3.根据权利要求1所述的探测方法，其中所述步骤S12包括：根据所述判断的结果，对所述探测通道的激光器所发的探测脉冲序列中探测脉冲的功率或者脉冲间隔或数量中的一项或多项进行编码。
4.根据权利要求3所述的探测方法，其中所述步骤S12还包括：当所述第一距离内存在物体时，增加所述序列中探测脉冲的数量且降低至少一个探测脉冲的功率。
5.根据权利要求3所述的探测方法，其中所述步骤S12还包括：当所述第一距离内不存在物体时，减少所述序列中探测脉冲的数量或者采用单个探测脉冲，且提高所述序列中至少一个探测脉冲的功率。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的探测方法，其中所述探测通道的序列的总光功率或所述探测通道的总电功耗低于阈值。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的探测方法，其中所述一个探测通道的序列的总光功率基本相等，或者所述激光雷达的每个探测通道的序列的总光功率基本相等。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的探测方法，其中所述一个探测通道的总电功耗基本相等，或者所述激光雷达的每个探测通道的总电功耗基本相等。
9.一种计算机存储介质，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1-8中任一项所述的探测方法。
10.一种激光雷达，包括：
多个激光器，配置为发射探测脉冲的序列；
多个探测器，配置为接收经目标物反射的回波，其中所述多个激光器和所述多个探测器构成多个探测通道，每个探测通道包括至少一个激光器和至少一个探测器，每个探测通道的激光器配置成发射包括至少一个探测脉冲的序列；和
控制装置，所述控制装置与所述多个激光器和所述多个探测器连接，所述控制装置配置成：
根据之前的探测结果，预判第一距离内是否存在物体；
根据所述判断的结果，动态调整所述一个探测通道的探测脉冲的序列的编码；
控制所述探测通道的激光器按照所述编码发射探测脉冲；
接收所述探测脉冲经物体反射的回波，并根据所述回波得到所述物体的信息。
11.根据权利要求10所述的激光雷达，其中所述控制装置还配置成：根据以下信息中的一个或多个，预判所述第一探测距离内是否存在物体：
所述探测通道之前的探测结果；
与所述探测通道在时间上或空间上邻近的探测通道之前的探测结果。
12.根据权利要求10所述的激光雷达，其中所述控制装置还配置成：根据所述判断的结果，对所述探测通道的激光器所发的探测脉冲序列中探测脉冲的功率或者脉冲间隔或数量中的一项或多项进行编码。
13.根据权利要求12所述的激光雷达，其中所述控制装置还配置成：当所述第一距离内存在物体时，增加所述序列中探测脉冲的数量且降低至少一个探测脉冲的功率。
14.根据权利要求12所述的激光雷达，其中所述控制装置还配置成：当所述第一距离内不存在物体时，减少所述序列中探测脉冲的数量或者采用单个探测脉冲，且提高所述序列中至少一个探测脉冲的功率。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的激光雷达，其中所述探测通道的序列的总光功率或所述探测通道的总电功耗低于阈值。
16.根据权利要求10-14中任一项所述的激光雷达，其中所述一个探测通道的序列的总光功率基本相等，或者所述激光雷达的每个探测通道的序列的总光功率基本相等。
17.根据权利要求10-14中任一项所述的激光雷达，其中所述一个探测通道的总电功耗基本相等，或者所述激光雷达的每个探测通道的总电功耗基本相等。
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