CN117295969A - 测距装置、测距方法以及测距程序 - Google Patents
测距装置、测距方法以及测距程序 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117295969A CN117295969A CN202180097579.6A CN202180097579A CN117295969A CN 117295969 A CN117295969 A CN 117295969A CN 202180097579 A CN202180097579 A CN 202180097579A CN 117295969 A CN117295969 A CN 117295969A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light receiving
- light
- receiving element
- sensitivity
- distance measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 155
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000098 azimuthal photoelectron diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4868—Controlling received signal intensity or exposure of sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/491—Details of non-pulse systems
- G01S7/493—Extracting wanted echo signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/495—Counter-measures or counter-counter-measures using electronic or electro-optical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
灵敏度调节部(102)调节受光元件(400)的受光灵敏度以使受光灵敏度变高。噪声去除部(103)在由灵敏度调节部(102)调节了受光灵敏度后,对从与受光元件(400)成对的发光元件(300)照射的照射光、与包含照射光由作为测距的对象物的测距对象物(200)反射后的反射光在内的由受光元件(400)接受的光之间的相位差的时间推移进行分析,去除由受光元件(400)接受的光中包含的噪声成分。
Description
技术领域
本发明涉及使用光进行测距的技术。
背景技术
在测距技术中,有使用光测定到测距对象物的距离的技术。使用光的测距有直接测距和间接测距这2种。直接测距利用ToF(Time of Flight:飞行时间)原理进行测距。另一方面,间接测距利用传感器光的相位差进行测距。
ToF原理是指根据光往返于测距对象物和传感器的时间计算距离的方法。另一方面,间接测距的原理之一有间接ToF原理。在间接ToF原理中,对用于测距的光施加振幅调制。而且,在间接ToF原理中,根据向测距对象物照射的照射光与由测距对象物反射后的反射光之间的相位差间接地计算距离。本发明涉及利用间接ToF原理的测距技术。
另外,用于测距的光的波长根据测距对象物而不同。在气体、粒子等较小的物体为测距对象物的情况下,使用紫外线那样的波长较小的光。另一方面,在人、车等具有某种程度大小的物体为测距对象物的情况下,使用红外线那样的波长较大的光。
特别地,将使用近红外线进行测距的测距装置称作LiDAR(Light Detection andRanging:光探测和测距)。LiDAR搭载于车辆、无人机等移动体,预计将来会在广泛的场所使用。
作为光测距装置的传感器的受光元件,一般使用光电二极管。使用光电二极管的光测距装置设想在室内、野外、白天、夜间等多种环境下使用。
因此,在使用光电二极管的光测距装置中,为了保持灵敏度而采用去除噪声的方法。具体地说,在这样的光测距装置中,通过调节受光元件的灵敏度而使S/N比最大化来去除噪声。
例如,在专利文献1中公开有使用APD(Avalanche Photo Diode:雪崩光电二极管)作为受光元件的光测距装置。另外,在专利文献1中,公开有控制对APD施加的偏置电压而使S/N比最大化的方法。APD是能够利用雪崩放大原理提高光电二极管的灵敏度的受光元件。通过控制对APD施加的电压,能够保持灵敏度最好的状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-286669号公报
发明内容
发明要解决的课题
由于光测距装置使用光,因此,难以反射光的物质(盲点)和干扰攻击成为威胁。
干扰攻击是指干扰反射光而使测距困难的攻击。作为干扰攻击,有故意使反射光的光量减少而使准确的测距困难的盲攻击。针对包含盲攻击的干扰攻击的对策困难,对于只有一个传感器的光测距装置,干扰攻击是致命的问题。
例如在由于盲攻击而使反射光的光量极端地减少的情况下,作为对策,可考虑提高测距装置的受光元件的受光灵敏度。但是,在提高受光元件的受光灵敏度时,受光元件接受的光中包含很多反射光以外的光。其结果是,在受光元件输出的电信号内噪声成分增加。因此,当在反射光的光量减少的情况下提高受光元件的受光灵敏度时,存在由于噪声成分的存在而无法准确地测距这样的问题。
本发明以解决这样的课题为主要目的。更具体地说,其主要目的在于,即使在反射光的光量减少的情况下,也能够进行准确的测距。
用于解决问题的手段
本发明的测距装置具有:
灵敏度调节部,其调节受光元件的受光灵敏度以使所述受光灵敏度变高;以及
噪声去除部,其在由所述灵敏度调节部调节了所述受光灵敏度之后,对从与所述受光元件成对的发光元件照射的照射光、与包含所述照射光由作为测距的对象物的测距对象物反射后的反射光在内的由所述受光元件接受的光之间的相位差的时间推移进行分析,去除由所述受光元件接受的光中包含的噪声成分。
发明效果
根据本发明,即使在反射光的光量减少的情况下,也能够进行准确的测距。
附图说明
图1是表示实施方式1的测距装置的功能结构例的图。
图2是表示实施方式1的测距装置的硬件结构例的图。
图3是表示实施方式1的测距装置的动作例的流程图。
具体实施方式
以下,使用附图对实施方式进行说明。在以下的实施方式的说明和附图中,标注有同一标号的部分表示同一部分或相当的部分。
实施方式1
***结构的说明***
图1表示本实施方式的测距装置100的功能结构例。
在图1中,测距装置100、发光元件300以及受光元件400分别表示成独立的单个设备,但是,测距装置100、发光元件300以及受光元件400也可以成为一体。
发光元件300向作为测距的对象物的测距对象物200照射光。以下,将发光元件300照射的光称作照射光301。
发光元件300例如照射雷达脉冲作为照射光301。
受光元件400接受照射光301由测距对象物200反射后的光。以下,将由测距对象物200反射后的光称作反射光401。
受光元件400除了接受反射光401以外还接受干扰光402。
受光元件400对接受的光进行光电转换,将通过光电转换得到的电信号发送到测距装置100。以下,将受光元件400发送给测距装置100的电信号称作受光信号411。
在本实施方式中,受光元件400是DPD(Dynamic Photo Diode:动态光电二极管)。DPD是在低电压下工作的能够调节受光灵敏度的光电二极管。与APD不同,DPD能够在低电压下工作,能够在弱光下实现比APD高的测定精度。
此外,发光元件300和受光元件400成对,构成LiDAR。
测距装置100测定从受光元件400到测距对象物200的距离。
测距装置100是计算机。测距装置100的动作步骤相当于测距处理方法。另外,实现测距装置100的动作的程序相当于测距程序。
测距装置100具有判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104。
判定部101从受光元件400接收受光信号411。然后,判定部101对受光信号411进行FFT(快速傅立叶变换)。以下,将实施FFT后的受光信号411称作FFT信号412。
另外,判定部101对FFT信号412进行分析,判定受光元件400的受光强度是否适当。在受光元件400的受光强度不适当的情况下,判定部101决定变更受光元件400的受光灵敏度。在本实施方式中,作为受光元件400的受光灵敏度模式,有高灵敏度模式和通常灵敏度模式。在判定为受光元件400的受光强度过小的情况下,判定部101决定将受光元件400的受光灵敏度模式变更为高灵敏度模式。另一方面,在判定为受光元件400的受光强度过大的情况下,判定部101决定将受光元件400的受光灵敏度模式变更为通常灵敏度模式。
另外,如果受光元件400的受光强度适当,且当前的受光灵敏度模式是高灵敏度模式,则判定部101将FFT信号412输出到噪声去除部103。另一方面,如果受光元件400的受光强度适当,且当前的受光灵敏度模式是通常灵敏度模式,则判定部101将FFT信号412输出到测距部104。
灵敏度调节部102按照判定部101的决定,调节受光元件400的受光灵敏度。
在判定部101决定将受光元件400的受光灵敏度模式变更为高灵敏度模式的情况下,灵敏度调节部102将受光元件400的受光灵敏度模式变更为高灵敏度模式。即,灵敏度调节部102调节受光元件400的受光灵敏度以使受光元件400的受光灵敏度变高。另一方面,在判定部101决定将受光元件400的受光灵敏度模式变更为通常灵敏度模式的情况下,灵敏度调节部102将受光元件400的受光灵敏度模式变更为通常灵敏度模式。即,灵敏度调节部102调节受光元件400的受光灵敏度以使受光元件400的受光灵敏度变低。
具体地说,灵敏度调节部102控制反向偏置电压来调节受光元件400的受光灵敏度。在提高受光元件400的受光灵敏度的情况下,灵敏度调节部102对受光元件400施加反向偏置电压。通过对受光元件400(DPD)施加反向偏置电压,能够使光子与半导体原子碰撞时产生的电子加速。其结果是,受光元件400能够捕捉微弱的光。另一方面,在降低受光元件400的受光灵敏度的情况下,灵敏度调节部102停止施加反向偏置电压。
此外,由灵敏度调节部102进行的处理相当于灵敏度调节处理。
噪声去除部103从判定部101输出的FFT信号412中去除噪声成分。即,噪声去除部103在受光元件400的受光灵敏度模式是高灵敏度模式,且受光元件400的受光强度适当的情况下,从FFT信号412中去除噪声成分。在提高受光元件400的受光灵敏度时,受光元件400接受的光包含很多干扰光402,FFT信号412包含很多噪声成分。因此,噪声去除部103从FFT信号412中去除噪声成分。
更具体地说,噪声去除部103在FFT信号412中,对照射光301与受光元件400接受的光(反射光401和干扰光402)之间的相位差的时间推移进行分析。然后,去除由受光元件400接受的光中包含的成分中的、与照射光301之间的相位差随机变化的成分作为噪声成分。
噪声去除部103将去除噪声成分后的FFT信号412作为噪声去除FFT信号413输出到测距部104。
此外,由噪声去除部103进行的处理相当于噪声去除处理。
测距部104使用从判定部101输出的FFT信号412测定从受光元件400到测距对象物200的距离。即,在受光元件400的受光灵敏度模式是通常灵敏度模式,且受光元件400的受光强度适当的情况下,测距部104使用FFT信号412测定从受光元件400到测距对象物200的距离。
另外,测距部104使用从噪声去除部103输出的噪声去除FFT信号413,测定从受光元件400到测距对象物200的距离。即,在受光元件400的受光灵敏度模式是高灵敏度模式,且受光元件400的受光强度适当的情况下,测距部104使用由噪声去除部103去除噪声成分后的状态的FFT信号412即噪声去除FFT信号413,测定从受光元件400到测距对象物200的距离。
测距部104可以将测距结果输出到测距装置100内部的应用程序,也可以输出到测距装置100外部的应用程序。另外,测距部104也可以不输出测距结果而存储到后述的辅助存储装置903。
图2表示本实施方式的测距装置100的硬件结构例。
作为硬件,测距装置100具备处理器901、主存储装置902、辅助存储装置903以及通信装置904。
在辅助存储装置903中存储有实现判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104的功能的程序。
这些程序从辅助存储装置903加载到主存储装置902。然后,处理器901执行这些程序,进行判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104的动作。
在图2中,示意性地表示处理器901执行实现判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104的功能的程序的状态。
***动作的说明***
接着,说明本实施方式的测距装置100的动作例。
图3是表示本实施方式测距装置100的动作例的流程图。以下,参照图3说明本实施方式的测距装置100的动作例。
在步骤S101中,判定部101经由通信装置904从受光元件400接收受光信号411。如上所述,受光信号411是通过受光元件400中的光电转换得到的电信号。受光信号411是三维点群的信号。判定部101对接收到的受光信号411进行FFT,并将受光信号411变换为FFT信号412。具体地说,判定部101对受光信号411进行4点采样。判定部101对受光信号411进行4点采样,由此得到三维点群的各点的照射光301与反射光401之间的相位差或者照射光301与干扰光402之间的相位差。另外,判定部101对受光信号411进行4点采样,由此得到三维点组的各点处的反射光401的强度或干扰光402的强度。
接着,在步骤S102中,判定部101对FFT信号412进行分析,判定受光元件400的受光强度是否适当。即,判定部101判定由受光元件400接受的光的强度是否适当。如上所述,由受光元件400接受的光中除了反射光401之外还包含干扰光402。
具体地说,判定部101在受光强度过小的情况下或受光强度过大的情况下,判定为受光强度不适当。受光强度过小的情况是指三维点组的各点的受光强度值为0(无效值)的情况。另一方面,受光强度过大的情况是指三维点群的各点的受光强度值在最大值(无效值)处饱和的情况。除了受光强度过小的情况和受光强度过大的情况以外,判定部101判定为受光强度适当。
如果受光强度不适当,则处理进入步骤S103。
如果受光强度适当,则处理进入步骤S108。
在步骤S103中,判定部101判定受光强度不适当的期间是否持续。
例如,在连续2次判定为受光强度不适当的情况下,判定部101判定为受光强度不适当的期间持续。
在判定部101判定为受光强度不适当的期间持续的情况下,处理进入步骤S104。
另一方面,在判定部101没有判定为受光强度不适当的期间持续的情况下,处理进入步骤S101,等待从受光元件400接收下一个受光信号411,对下一个接收到的受光信号411进行上述处理。
在步骤S104中,判定部101判定受光强度是否过小。
在受光强度过小的情况下,处理进入步骤S105。另一方面,在受光强度过大的情况下,处理进入步骤S106。
在步骤S105中,判定部101决定将受光元件400的受光灵敏度模式变更为高灵敏度模式。即,在通常灵敏度模式下受光元件400的受光强度过小,因此,判定部101判定为需要提高受光元件400的受光灵敏度。
判定部101向灵敏度调节部102输出指示将受光灵敏度模式变更为高灵敏度模式的高灵敏度模式指示信号。
另外,判定部101将表示受光元件400当前的受光灵敏度模式的灵敏度模式标志设定为高灵敏度模式。
在步骤S106中,判定部101决定将受光元件400的受光灵敏度模式变更为通常灵敏度模式。即,在高灵敏度模式下受光元件400的受光强度过大,因此,判定部101判定为需要降低受光元件400的受光灵敏度。
判定部101向灵敏度调节部102输出指示将受光灵敏度模式变更为通常灵敏度模式的通常灵敏度模式指示信号。
另外,判定部101将灵敏度模式标志设定为通常灵敏度模式。
接着,在步骤S107中,灵敏度调节部102根据来自判定部101的指示信号变更受光元件400的受光灵敏度模式。
即,在从判定部101输出了高灵敏度模式指示信号的情况下,灵敏度调节部102将受光元件400的受光灵敏度模式变更为高灵敏度模式。具体地说,灵敏度调节部102对受光元件400施加反向偏置电压,提高受光元件400的受光灵敏度。
另一方面,在从判定部101输出了通常灵敏度模式指示信号的情况下,灵敏度调节部102将受光元件400的受光灵敏度模式变更为通常灵敏度模式。具体地说,灵敏度调节部102停止对受光元件400施加反向偏置电压,降低受光元件400的受光灵敏度。
然后,处理返回步骤S101。
另外,在步骤S102中判定为受光元件400的受光强度适当的情况下,在步骤S108中,判定部101确认当前的受光灵敏度模式。
具体地说,判定部101参照灵敏度模式标志,确认当前的受光灵敏度模式。
如果当前的受光灵敏度模式是高灵敏度模式,则处理进入步骤S109。另外,在该情况下,判定部101将FFT信号412输出到噪声去除部103。
另一方面,如果当前的受光灵敏度模式是通常灵敏度模式,则处理进入步骤S110。另外,在该情况下,判定部101向测距部104输出FFT信号412。
在步骤S109中,噪声去除部103对FFT信号412中包含的各点处的相位差的时间推移进行分析,提取噪声成分,从FFT信号412中去除提取出的噪声成分。
噪声去除部103根据n(n≥2)次的FFT信号412,生成各点的相位差的时间序列信息。例如,可考虑设n=2,噪声去除部103根据最新的FFT信号412和前1个FFT信号412,生成各点的相位差的时间序列信息。然后,噪声去除部103对各点的相位差的时间序列信息进行分析,提取噪声成分。
相当于信号成分的点(测距对象物200内的点)处的相位差是照射光301与反射光401之间的相位差。因此,相当于信号成分的点处的相位差根据测距对象物200与受光元件400之间的距离而变化。例如,当测距对象物200和受光元件400中的至少任意一方移动的情况下,相当于信号成分的点处的相位差与测距对象物200和受光元件400中的至少任意一方的移动成比例地变化。另外,当测距对象物200和测距对象物200静止时,相当于信号成分的点处的相位差不变化。这样,在相当于信号成分的点处,在相位差的时间推移中发现规则性。另一方面,相当于噪声成分的点(测距对象物200外部的点)处的相位差是照射光301与干扰光402之间的相位差。因此,相当于噪声成分的点处的相位差随机变化,无法发现规则性。
噪声去除部103提取这样的相位差随机变化的点作为噪声成分,从FFT信号412中去除提取出的噪声成分。
然后,噪声去除部103将去除噪声成分后的FFT信号412作为噪声去除FFT信号413输出到测距部104。
接着,处理进入步骤S110。
在步骤S110中,测距部104测定测距对象物200与受光元件400的距离。
在从判定部101输出了FFT信号412的情况下,测距部104使用FFT信号412测定从受光元件400到测距对象物200的距离。另一方面,在从噪声去除部103输出了噪声去除FFT信号413的情况下,测距部104使用噪声去除FFT信号413测定从受光元件400到测距对象物200的距离。
在使用FFT信号412和噪声去除FFT信号413中的任何一方的情况下,测距部104都根据间接ToF原理测定从受光元件400到测距对象物200的距离。
接着,具体说明图3所示的流程。
在发生盲攻击的情况下,或者正在移动的测距对象物200进入盲点的情况下,反射光401的光量极端地变小。即,受光强度值为0的状态持续。
因此,判定部101判定为受光元件400的受光强度不适当的期间持续(在步骤S102中为“否”和在步骤S103中为“是”)。其结果是,判定部101决定将受光元件400的受光灵敏度模式变更为高灵敏度模式(在步骤S104中为“是”,步骤S105),灵敏度调节部102提高受光元件400的受光灵敏度(步骤S107)。
然后,判定部101判定为受光元件400的受光强度适当(在步骤S102中为“是”),另外,由于当前的受光灵敏度模式是高灵敏度模式(在步骤S108中为“高灵敏度模式”),因此,噪声去除部103从FFT信号412中去除噪声成分。在提高受光元件400的受光灵敏度时,受光元件400接受的光包含很多干扰光402,FFT信号412包含很多噪声成分。因此,噪声去除部103从FFT信号412中去除噪声成分。其结果是,测距部104使用噪声去除FFT信号413测定到测距对象物200的距离。
另一方面,在盲攻击结束的情况下,或者测距对象物200从盲点出来的情况下,反射光401的光量急剧上升。即,受光强度值为最大值的状态持续。
因此,判定部101判定为受光元件400的受光强度不适当的期间持续(在步骤S102中为“否”和在步骤S103中为“是”)。其结果是,判定部101决定将受光元件400的受光灵敏度模式变更为通常灵敏度模式(在步骤S104中为“否”,步骤S106),灵敏度调节部102降低受光元件400的受光灵敏度(步骤S107)。
然后,判定部101判定为受光元件400的受光强度适当(在步骤S102中为“是”),另外,由于当前的受光灵敏度模式是通常灵敏度模式(在步骤S108中为“通常灵敏度模式”),因此,噪声去除部103不需要从FFT信号412中去除噪声成分。即,受光元件400接受的光不包含很多干扰光402,FFT信号412中包含的噪声成分不是很多。因此,也可以不去除噪声成分。测距部104直接使用FFT信号412测定到测距对象物200的距离。
***实施方式的效果的说明***
在本实施方式中,与反射光的光量对应地调节受光灵敏度,去除由于受光灵敏度的调节而增加的噪声成分。因此,根据本实施方式,即使在反射光的光量由于盲攻击或盲点而减少的情况下,也能够提高S/N比,能够进行准确的测距。
另外,也可以仅实施本实施方式中说明的步骤的一部分。
另外,也可以组合实施本实施方式中说明的步骤的至少一部分和本实施方式中没有说明的步骤。
另外,也可以根据需要变更本实施方式记载的结构和步骤。
***硬件结构的补充说明***
最后,进行测距装置100的硬件结构的补充说明。
图2所示的处理器901是进行处理的IC(Integrated Circuit:集成电路)。
处理器901是CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、DSP(DigitalSignal Processor:数字信号处理器)等。
图2所示的主存储装置902是RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)。
图2所示的辅助存储装置903是ROM(Read Only Memory:只读存储器)、闪存、HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)等。
图2所示的通信装置904是执行数据通信处理的电子电路。
通信装置904例如是通信芯片或NIC(Network Interface Card:网络接口卡)。
另外,在辅助存储装置903中还存储有OS(Operating System:操作系统)。
并且,由处理器901执行OS的至少一部分。
处理器901一边执行OS的至少一部分,一边执行实现判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104的功能的程序。
通过处理器901执行OS,进行任务管理、存储器管理、文件管理、通信控制等。
另外,表示判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104的处理结果的信息、数据、信号值以及变量值中的至少任意一方存储于主存储装置902、辅助存储装置903、处理器901内的寄存器以及高速缓冲存储器中的至少任意一方。
另外,实现判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104的功能的程序也可以存储于磁盘、软盘、光盘、高密度盘、蓝光(注册商标)盘、DVD等可移动记录介质。并且,也可以使存储有实现判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104的功能的程序的可移动记录介质流通。
另外,也可以将判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104的“部”改写成“电路”或“工序”或“步骤”或“处理”或“线路”。
另外,测距装置100也可以通过处理电路来实现。处理电路例如是逻辑IC(Integrated Circuit:集成电路)、GA(Gate Array:门阵列)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit:专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)。
在该情况下,判定部101、灵敏度调节部102、噪声去除部103以及测距部104分别作为处理电路的一部分来实现。
此外,在本说明书中,将处理器和处理电路的上位概念称作“处理线路”。
即,处理器和处理电路分别是“处理线路”的具体例。
标号说明
100:测距装置;101:判定部;102:灵敏度调节部;103:噪声去除部;104:测距部;200:测距对象物;300:发光元件;301:照射光;400:受光元件;401:反射光;402:干扰光;411:受光信号;412:FFT信号;413:噪声去除FFT信号;901:处理器;902:主存储装置;903:辅助存储装置;904:通信装置。
Claims (8)
1.一种测距装置,其中,该测距装置具有:
灵敏度调节部,其调节受光元件的受光灵敏度以使所述受光灵敏度变高;以及
噪声去除部,其在由所述灵敏度调节部调节了所述受光灵敏度之后,对从与所述受光元件成对的发光元件照射的照射光、与包含所述照射光由作为测距的对象物的测距对象物反射后的反射光在内的由所述受光元件接受的光之间的相位差的时间推移进行分析,去除由所述受光元件接受的光中包含的噪声成分。
2.根据权利要求1所述的测距装置,其中,
所述噪声去除部去除由所述受光元件接受的光中包含的成分中的、与所述照射光之间的相位差随机变化的成分作为所述噪声成分。
3.根据权利要求1所述的测距装置,其中,
所述测距装置还具有判定部,该判定部判定由所述灵敏度调节部调节了所述受光灵敏度后的所述受光元件的受光强度是否适当,
在由所述判定部判定为所述受光强度适当的情况下,所述噪声去除部进行所述相位差的时间推移的分析和所述噪声成分的去除。
4.根据权利要求1所述的测距装置,其中,
所述测距装置还具有判定部,该判定部判定所述受光元件的受光强度是否适当,在所述受光强度过小的情况下决定提高所述受光元件的所述受光灵敏度,在所述受光强度过大的情况下决定降低所述受光元件的所述受光灵敏度,
在所述判定部决定提高所述受光灵敏度的情况下,所述灵敏度调节部调节所述受光元件的所述受光灵敏度以使所述受光灵敏度变高,在所述判定部决定降低所述受光灵敏度的情况下,所述灵敏度调节部调节所述受光元件的所述受光灵敏度以使所述受光灵敏度变低。
5.根据权利要求4所述的测距装置,其中,
在由所述灵敏度调节部进行调节以使所述受光灵敏度变低的情况下,所述噪声去除部不进行所述相位差的分析和所述噪声成分的去除。
6.根据权利要求1所述的测距装置,其中,
所述受光元件是DPD(Dynamic Photo Diode:动态光电二极管)。
7.一种测距方法,其中,
计算机调节受光元件的受光灵敏度以使所述受光灵敏度变高,
所述计算机在调节了所述受光灵敏度之后,对从与所述受光元件成对的发光元件照射的照射光、与包含所述照射光由作为测距的对象物的测距对象物反射后的反射光在内的由所述受光元件接受的光之间的相位差的时间推移进行分析,去除由所述受光元件接受的光中包含的噪声成分。
8.一种测距程序,其中,该测距程序使计算机执行如下处理:
灵敏度调节处理,调节受光元件的受光灵敏度以使所述受光灵敏度变高;以及
噪声去除处理,在通过所述灵敏度调节处理调节了所述受光灵敏度之后,对从与所述受光元件成对的发光元件照射的照射光、与包含所述照射光由作为测距的对象物的测距对象物反射后的反射光在内的由所述受光元件接受的光之间的相位差的时间推移进行分析,去除由所述受光元件接受的光中包含的噪声成分。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/017411 WO2022234626A1 (ja) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 測距装置、測距方法及び測距プログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117295969A true CN117295969A (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=83932648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180097579.6A Pending CN117295969A (zh) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 测距装置、测距方法以及测距程序 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230417883A1 (zh) |
JP (1) | JP7286058B2 (zh) |
CN (1) | CN117295969A (zh) |
DE (1) | DE112021007183B4 (zh) |
WO (1) | WO2022234626A1 (zh) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004257961A (ja) | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Komatsu Engineering Corp | 光波位相差測定装置及び光波位相差測定方法 |
JP5137106B2 (ja) | 2007-05-18 | 2013-02-06 | 株式会社 ソキア・トプコン | 光波距離計 |
US9048370B1 (en) | 2013-03-14 | 2015-06-02 | Google Inc. | Dynamic control of diode bias voltage (photon-caused avalanche) |
WO2016021238A1 (ja) | 2014-08-05 | 2016-02-11 | 富士フイルム株式会社 | 測距装置、測距方法、及び測距プログラム |
JP6780308B2 (ja) | 2016-06-10 | 2020-11-04 | 株式会社リコー | 物体検出装置、センシング装置及び移動体装置 |
JP7131099B2 (ja) | 2018-06-06 | 2022-09-06 | 株式会社デンソー | 光学的測距装置およびその方法 |
US20220359584A1 (en) | 2019-07-12 | 2022-11-10 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Photodetector |
-
2021
- 2021-05-06 DE DE112021007183.1T patent/DE112021007183B4/de active Active
- 2021-05-06 JP JP2023518559A patent/JP7286058B2/ja active Active
- 2021-05-06 CN CN202180097579.6A patent/CN117295969A/zh active Pending
- 2021-05-06 WO PCT/JP2021/017411 patent/WO2022234626A1/ja active Application Filing
-
2023
- 2023-09-13 US US18/367,524 patent/US20230417883A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7286058B2 (ja) | 2023-06-02 |
DE112021007183B4 (de) | 2024-05-29 |
WO2022234626A1 (ja) | 2022-11-10 |
US20230417883A1 (en) | 2023-12-28 |
DE112021007183T5 (de) | 2023-12-21 |
JPWO2022234626A1 (zh) | 2022-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210382964A1 (en) | Method and apparatus for processing a histogram output from a detector sensor | |
US9048370B1 (en) | Dynamic control of diode bias voltage (photon-caused avalanche) | |
US9798003B2 (en) | Distance measuring sensor and method for the detection and distance determination of objects | |
US11656342B2 (en) | Histogram-based signal detection with sub-regions corresponding to adaptive bin widths | |
CN111983586B (zh) | 一种光电探测器的控制方法、控制系统及激光雷达 | |
WO2020009011A1 (ja) | 光測距装置 | |
WO2018057085A1 (en) | Adaptive transmission power control for a lidar | |
US20130301030A1 (en) | Optoelectronic sensor and method for the detection and determination of distances of objects | |
KR102016942B1 (ko) | 차량용 라이다 센서 및 라이다 센서의 동작 방법 | |
US11391824B2 (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
WO2018211762A1 (ja) | 光センサ、電子機器、演算装置、及び光センサと検知対象物との距離を測定する方法 | |
WO2020145035A1 (ja) | 距離測定装置及び距離測定方法 | |
US5715049A (en) | Light measuring apparatus for quantifying photons | |
CN116184358B (zh) | 激光测距方法、装置和激光雷达 | |
US11493613B2 (en) | Method of generating a time domain echo waveform and electromagnetic radiation echo waveform generation system | |
US20200355806A1 (en) | Electronic apparatus and distance measuring method | |
CN117295969A (zh) | 测距装置、测距方法以及测距程序 | |
KR102542126B1 (ko) | 라이다 센서 및 그의 노이즈 제거 방법 | |
US11988779B2 (en) | Readout architecture for FMCW LiDAR | |
EP3789793B1 (en) | An optical proximity sensor and corresponding method of operation | |
JP2015161599A (ja) | レーザレーダ装置 | |
CN113841064A (zh) | 用于运行光电二极管的方法 | |
US20220120881A1 (en) | Control of optical receiver based on environmental condition | |
CN114594494B (zh) | 激光雷达系统及其环境光去噪方法 | |
US20230213652A1 (en) | LiDAR DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |