CN117890918A - 基于飞行时间的距离测量系统、方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学测量技术领域，提供了一种基于飞行时间的距离测量系统及方法，该基于飞行时间的距离测量系统包括：光发射器、光接收器和处理电路，处理电路与光发射器和光接收器电性连接，通过对光发射器的光源所发射的检测光信号进行配置，使得预设间距范围内的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值，从而保证预设间距范围内的两个光源在一个检测帧内所发射的多个检测光信号的延迟时间不完全相同，使得直方图计数时像素之间的串扰形成的误计数也随机分布，不会在固定时间分箱形成串扰峰，从而将因像素间的串扰接收的光子计数转化为背底噪声，避免了像素间的光学串扰影响，进而提升距离测量的准确性。

Description

基于飞行时间的距离测量系统、方法及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及光学测量技术领域，具体涉及一种基于飞行时间的距离测量系统、方法及计算机可读存储介质。

背景技术

激光雷达又叫做光探测和测距系统(Light Detection And Ranging,LiDAR)，该技术通过发射和接收检测光线对周遭的事物进行距离感测，配合上收发检测光线的方位信息来获取环境的3D点云图像。当前主流的激光雷达基于飞行时间技术(Time of Flight，ToF)，通过测量检测光线从发射，物体反射，到最终接收的飞行时间来计算物体的距离。

随着车载激光雷达的覆盖率逐步上升，激光雷达深度成像的性能也愈发重要。成像的分辨率是其中一个较为重要的性能参数，更高的分辨率意味着激光雷达的接收端用于接收光线的像素数增多，像素的尺寸减小，像素之间的间距(Pitch)也变得狭窄，像素之间的串扰问题会影响深度成像的质量。像素间的光串扰由经接收端的光路如镜头、滤光片或者模组内壁的多次折射、反射造成像素接收到非该像素对应视场的目标光，导致像素产生误计数。像素间的串扰产生的误计数属于噪声，会明显降低信噪比，从而影响测距的准确性，并且当像素之间的串扰严重时，各个像素产生的电信号不再具有差异性，无法反映对应视场内物体的真实距离信息，深度成像的清晰度会降低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种基于飞行时间的距离测量系统及方法，以解决现有激光雷达像素间容易产生光学串扰的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于飞行时间的距离测量系统，包括：

光发射器，包括多个光源，所述光源被配置为在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，所述检测帧包括对应的多个检测时段，所述光源在每个检测时段内对应发出一个所述检测光信号，所述光源在每个检测时段内发出所述检测光信号的时刻相较于该检测时段的起始时刻具有预设的延迟时间；其中，在预设间距范围内的两个所述光源在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

光接收器，包括多个像素，所述像素被配置为接收来自检测空间的检测光信号并输出相应的光感应信号；

处理电路，与所述光发射器和所述光接收器电性连接，被配置为分析处理同步工作的所述光源与像素对应发出检测光信号及输出光感应信号的时间信息，以确定被所述检测空间内待测物体反射回来的检测光信号的飞行时间。

第二个方面，本申请实施例还提供了一种基于飞行时间的距离测量方法，包括：

控制光发射器的光源在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，所述检测帧包括对应的多个检测时段，所述光源在每个检测时段内对应发出一个所述检测光信号，所述光源在每个检测时段内发出所述检测光信号的时刻相较于该检测时段的起始时刻具有预设的延迟时间；其中，在预设间距范围内的两个所述光源在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

控制光接收器的像素接收来自检测空间的检测光信号并输出相应的光感应信号；

分析处理同步工作的所述光源与像素对应发出检测光信号及输出光感应信号的时间信息，以确定被所述检测空间内待测物体反射回来的检测光信号的飞行时间。

第三个方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如第二个方面所述的基于飞行时间的距离测量方法的步骤。

本申请实施例至少具有如下技术效果：

基于本申请实施例提供的基于飞行时间的距离测量系统或者方法，通过对光发射器的光源所发射的检测光信号进行配置，使得预设间距范围内的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值，从而保证预设间距范围内的两个光源在一个检测帧内所发射的多个检测光信号的延迟时间不完全相同，使得直方图计数时像素之间的串扰形成的误计数也随机分布，不会在固定时间分箱形成串扰峰，从而将因像素间的串扰所接收的光子计数转化为背底噪声，避免了像素间的光学串扰影响，进而提升距离测量的准确性。

附图说明

图1a所示为现有技术中两个像素(间隔较远)无串扰时其中一个像素的飞行时间计数直方图；

图1b所示为现有技术中两个像素(间隔较远)无串扰时另一个像素的飞行时间计数直方图；

图1c为图1b中强度最高的信号峰在图1a对应直方图中对应的时间分箱位置所形成串扰峰的示意图；

图1d为图1a中强度最高的信号峰在图1b对应直方图中对应的时间分箱位置所形成串扰峰的示意图；

图2a所示为现有技术中两个像素(间隔较近)无串扰时其中一个像素的飞行时间计数直方图；

图2b所示为现有技术中两个像素(间隔较近)无串扰时另一个像素的飞行时间计数直方图；

图2c为图2a中强度最高的信号峰在图2b对应直方图中对应的时间分箱位置所形成串扰峰的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于飞行时间的距离测量系统的工作原理示意图；

图4为本申请实施例提供的一个实施例中的光源和像素的分布示意图；

图5本申请实施例提供的其中一个像素对应直方图的信号峰在另一个像素对应直方图中对应的时间分箱位置所形成串扰峰的示意图；

图6为本申请实施例提供的另一个实施例中的光源和像素的分布示意图；

图7为本申请实施例提供的又一个实施例中的光源和像素的分布示意图；

图8为本申请实施例提供的一种基于飞行时间的距离测量系统的不同光源在不同检测时段发出检测光信号的示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种基于飞行时间的距离测量系统的工作原理示意图；

图10为本申请实施例提供的同一光源在不同检测时段的检测光信号的示意图；

图11为本申请实施例提供的又一种基于飞行时间的距离测量系统的示意图；

图12为本申请实施例提供的基于飞行时间的距离测量方法对应的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

首先，对基于飞行时间的距离测量原理进行说明。飞行时间(Time of Flight，TOF)技术是通过测量光在空间中的飞行时间来计算物体的距离，由于其具有精度高、测量范围大等优点，因此被广泛应用于消费电子、无人驾驶、激光对焦、存在识别、AR/VR、三维建模、实景导航等领域。

TOF可包括直接飞行时间(direct-ToF，dToF)。dToF的测量原理是发射器周期性地发出检测光信号脉冲，该检测光信号脉冲被物体反射回来由感光器件接收，然后通过计算检测光信号由发射到被接收之间的飞行时间，可以确定物体的距离。

物体的距离可以由以下公式计算得到：

D＝c*t/2

其中，c为光速，t为飞行时间。

激光雷达(Lidar)为采用dToF原理进行测距的传感器，其根据扫描方式不同对应不同的发射和接收工作方式。同一时刻激光雷达可能进行单像素、多像素或者全像素测距的发射和接收，再经过扫描遍历所有像素覆盖全视场。当同一时刻只有单个像素测距时，因为其余像素没有打开，所以不存在像素间的光学串扰问题。当同一时刻多个像素测距时，由于激光雷达系统通常设计该多个像素在空间上毗邻，因而存在像素间的光学串扰问题。像素间的光学串扰依据实际情况，如像素间距或者光路设计，可能跨越一个像素或者多个像素(如2～5个像素)，像素间跨度越大，串扰越小。

在实际测量中，光接收器中的多个像素或全部像素同步于光发射器的检测光信号发射开启，各自接收对应视场角内物体反射回的检测光信号回波，并记录相应的飞行时间戳，通过多次重复发出检测光信号，对接收到检测光信号回波的时间戳进行统计形成直方图，并对直方图进行处理和分析以得出距离数据，整个过程为一检测帧。通常对于任一检测帧工作的多个像素，其发射和接收是统一的，即多个像素以及像素对应的光源同步开启，彼此之间不存在时间差，这使得直方图计数时像素之间由于光串扰产生的误计数也是没有时间差的，总是分布在固定的时间分箱内，经过多次累积后形成串扰峰，从而影响测距的准确性。

图1a和图1b分别是两个像素无串扰时各自的飞行时间计数直方图，当存在串扰时，由于两个像素以及对应的光源同步工作，彼此强度最高的信号峰有可能在对方的直方图中对应的时间分箱位置形成串扰峰(参见图1c和图1d)。这使得传感芯片在测距分析时，可能会发生误判，认为串扰峰也是检测空间内存在的物体所产生的信号峰，或者输出的物体距离值不准确，造成激光雷达成像不清晰。

需要注意的是，尽管图1c和1d只显示了两个像素中信号峰互相串扰造成直方图形成干扰峰的问题，图1a和1b中的背底噪声也会在对方的直方图中互相串扰，增加误计数。但是由于背底噪声的计数值通常较低，串扰概率也不大，因此由背底噪声串扰造成的误计数也相应不高，可以忽略不计，所以在图中未显示出来。

现有激光雷达接收端的像素一般采用单光子雪崩二极管(Single PhotonAvalanche Diode,SPAD)作为感光器件。SPAD接收光子，触发雪崩效应，产生雪崩电流之后需要通过淬灭重置才能接收下一个光子，这段期间为SPAD无法感测外界光信号的死区时间，形成一定的检测时间盲区。在这种情况下，如图2a和图2b所示，若两个像素分别测得的信号峰所对应的时间分箱较为接近(小于或接近死区时间)，像素间串扰使得原本应该用于接收较晚返回的检测光信号回波的像素内的SPAD提前被触发而进入死区时间，导致较晚返回的检测光信号回波到达像素时已没有足够的SPAD来接收，由此，如图2c所示，不仅会出现串扰峰，而且真实信号峰的计数幅值也会被大幅拉低，并可能小于串扰峰，这样的现象使得像素输出的物体距离值出错，并且两个像素输出没有差异，从而影响距离测量的精度。

因此，为了解决现有技术中存在的上述不足，本申请实施例提供了一种基于飞行时间的距离测量系统及方法。

第一个方面，本申请实施例提供的基于飞行时间的距离测量系统，包括：

光发射器，包括多个光源，光源被配置为在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，检测帧包括对应的多个检测时段，光源在每个检测时段内对应发出一个检测光信号，光源在每个检测时段内发出检测光信号的时刻相较于该检测时段的起始时刻具有预设的延迟时间；其中，在预设间距范围内的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

光接收器，包括多个像素，像素被配置为接收来自检测空间的检测光信号并输出相应的光感应信号；

处理电路，与光发射器和光接收器电性连接，被配置为分析处理同步工作的光源与像素对应发出检测光信号及输出光感应信号的时间信息，以确定被检测空间内待测物体反射回来的检测光信号的飞行时间。

可选地，在一些实施例中，在预设间距范围内，每两个相邻的光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值。

可选地，在一些实施例中，预设间距范围内的两个光源之间的距离小于或者等于3倍光源间距，光源间距为相邻的两个光源之间的中心距离；预设阈值大于0，且小于或者等于20％。

可选地，在一些实施例中，光发射器的多个光源中，超出预设间距范围之外的两个光源在对应的相同检测时段内发射检测光信号的延迟时间可以相同。

可选地，光发射器的多个所述光源中，在一个检测帧的各检测时段中发射所述检测光信号的延迟时间完全相同的两个光源之间的距离至少为光源间距的M倍，光源间距为相邻的两个所述光源之间的距离，倍数M由相邻像素间的串扰概率P和距离测量系统所能承受的发生像素串扰的最大串扰概率Q确定，并满足条件：P的M次方小于Q。

可选地，在一些实施例中，光发射器的同一个光源在一个检测帧的不同检测时段内发射检测光信号的延迟时间的重复率为0；或者，光发射器的同一个光源在一个检测帧内的部分检测时段内发射检测光信号的延迟时间重复。

可选地，在一些实施例中，光发射器的同一个光源在一个检测帧内发出检测光信号的延迟时间重复的检测时段不相连。

第二个方面，本申请实施例提供的基于飞行时间的距离测量方法，包括：

控制光发射器的光源在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，检测帧包括对应的多个检测时段，光源在每个检测时段内对应发出一个检测光信号，光源在每个检测时段内发出检测光信号的时刻相较于该检测时段的起始时刻具有预设的延迟时间；其中，在预设间距范围内的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

控制光接收器的像素接收来自检测空间的检测光信号并输出相应的光感应信号；

分析处理同步工作的光源与像素对应发出检测光信号及输出光感应信号的时间信息，以确定被检测空间内待测物体反射回来的检测光信号的飞行时间。

可选地，在一些实施例中，在预设间距范围内的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值，包括：

在预设间距范围内，每两个相邻的光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

或者，在预设间距范围内，间隔大于1倍光源间距的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

其中，预设间距范围内的两个光源之间的距离小于或者等于3倍光源间距，光源间距为相邻的两个光源之间的距离。

可选地，在一些实施例中，基于飞行时间的距离测量方法，还包括：

光发射器的多个光源中，超出预设间距范围之外的两个光源在对应的相同检测时段内发射检测光信号的延迟时间可以相同；

或者，在一个检测帧的各检测时段中发射所述检测光信号的延迟时间完全相同的两个光源之间的距离至少为光源间距的M倍，所述光源间距为相邻的两个所述光源之间的距离，倍数M由相邻像素间的串扰概率P和系统所能承受的发生像素串扰的最大串扰概率Q确定，并满足条件：P的M次方小于Q。

可选地，在一些实施例中，控制光发射器的光源在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，还包括：

控制光发射器的同一个光源在一个检测帧内的不同检测时段内发射检测光信号的延迟时间的重复率为0；或者，控制光发射器的同一个光源在一个检测帧内的部分检测时段内发射检测光信号的延迟时间重复。

本申请实施例通过将预设间距范围内的两个光源发出检测光信号的发射时间异步处理，从而避免像素接收的检测光信号在其他像素的直方图的对应时间分箱位置处形成串扰峰，有利于提高检测精度。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

如图3所示，本申请实施例提供了一种基于飞行时间的距离测量系统，图3所示的距离测量系统包括：光发射器100、光接收器200以及处理电路300。其中，光发射器100被配置为向检测空间发出检测光信号以对检测空间内的物体进行距离信息检测，其中一部分检测光信号会被物体反射回来形成携带有物体距离信息的检测光信号回波。光接收器200被配置为感测来自检测空间的检测光信号并输出相应的光感应信号。处理电路300被配置为分析处理光感应信号以获得检测光信号回波被光接收器200感测到的时刻，并根据检测光信号的发射时刻与对应的检测光信号回波的被感测时刻之间的时间差异，即检测光信号的飞行时间，来获取物体的距离信息。应理解的是，检测空间可定义为距离测量系统能够有效地进行距离检测的立体空间范围，也可以称之为距离测量系统的视场角。

可选地，距离测量系统例如可以为激光雷达传感器。本申请实施例还提供一种电子设备，其包括距离测量系统或者激光雷达传感器，电子设备可以根据距离测量系统或者激光雷达传感器测得的距离信息以实现相应的功能。电子设备例如为：手机、汽车、机器人、门禁/监控系统、智能门锁、无人机等。三维信息例如为：检测空间内物体的接近信息、深度信息、距离信息、坐标信息等。其中，三维信息例如可以用于3D建模、人脸识别、自动驾驶、机器视觉、监控、无人机控制、增强现实(Augmented Reality,AR)/虚拟现实(VirtualReality，VR)、即时定位和地图构建(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)、物体接近判断等领域，本申请实施例对此不作限定。

可选地，处理电路300可以设置在距离测量系统或激光雷达传感器上；或者，处理电路300的全部或者一部分功能单元也可以设置在电子设备上。

可选地，处理电路300可以是独立的专用电路，例如专用片上系统(System-On-a-Chip，SOC)芯片、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)芯片、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)芯片等。或者，该处理电路300也可以是通用处理器，比如当距离测量系统被集成到如手机、电视、电脑等智能终端上时，终端中的处理器可以作为该处理电路300的至少一部分。

在本实施例中，处理电路300与光发射器100和光接收器200电性连接，从而驱动光发射器100和光接收器200按照相应的配置工作。处理电路300获取同步工作的光源110与像素210对应发出检测光信号及输出光感应信号的时间信息，并对时间信息进行处理，以确定被检测空间内待测物体400反射回来的检测光信号的飞行时间。

可选地，在一些实施例中，检测光信号例如为可见光、红外光或近红外光，波长的选择范围例如为390nm(纳米)-780nm、700nm-1400nm、800nm-1000nm、900nm-1600nm。

可选地，在一些实施例中，光发射器100被配置为在一个检测帧内按照预设的频率周期性地发射激光脉冲作为检测光信号。其中，每发射一次激光脉冲的时间段可对应作为当前检测帧内的一个检测时段，亦即一次激光脉冲的发射时刻与下一次激光脉冲的发射时刻之间的时间间隔。应理解的是，在本申请的实施例中，光发射器100可包括多个光源110，不同光源110每次发出检测光信号的时刻可以不同，检测时段至少包括每次检测光信号发射过程中不同光源110最早发出检测光信号的时刻与最晚发出检测光信号的时刻之间的时间段。对于光发射器100的多个光源110而言，其中的部分光源110也可以缺失一次或多次检测光信号的发射，本申请实施例对此不作具体限制。

可选地，在一些实施例中，每个光源110包括一个或复数个发光单元，属于同一个光源的发光单元同时发出光束，所发出光束作为该光源发出的检测光信号。可选地，发光单元可以为发光二极管、边发射激光器、垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，VCSEL)、光纤激光器等形式的发光结构。

可选地，发光单元可以呈阵列式地形成在同一个半导体基底上，例如：呈阵列排布的多个VCSEL发光单元形成的VCSEL阵列光源芯片。光发射器100还可以包括驱动器，光源110可以在驱动器的驱动下发出检测光信号。

可选地，在一些实施例中，距离测量系统的检测范围包括多个分别位于检测空间内不同方位的检测区域，光发射器100的多个光源110被配置为分别向检测空间发射多个不同方向的检测光信号，以对应照射位于检测空间内不同方位的检测区域。可以理解的是，光发射器100的多个光源110可以同时分别沿不同方向发射多个检测光信号，也可以分别在不同时段内发射具有不同方向的多个检测光信号，在各个不同时段内发射的检测光信号的数量可以相同，也可以不同。其中，由光源110发出的光束经发射光学器件调制后形成沿预设的特定发射方向照射至对应检测区域的检测光信号。

进一步地，光接收器200包括多个像素210，每个像素210可包括一个或复数个感光器件。像素210被配置为接收来自检测空间的光信号并输出相应的光感应信号。其中，像素210与光源110之间可以具有相互对应的设置关系，即通过预先设置的光路使得光源110发出的检测光信号照射至检测空间中对应的检测区域后，所返回的检测光信号回波由对应的像素210接收。

可选地，本申请实施例中的感光器件例如可以为雪崩光电二极管(APD)、单光子雪崩二极管(SPAD)或者由多个SPAD并联设置的硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier，SiPM)等。其中，SPAD对于入射的单个光子存在一定概率引发雪崩效应，进而向处理电路300输出雪崩电流作为光感应信号。需要说明的是，本申请各实施例中均以SPAD为例进行示例性描述。

可选地，在一些实施例中，像素210与具有上述对应关系的光源110同步开启，这样不与该光源110对应的其他像素210不用同步开启，进一步避免像素间的串扰，同时也有利于降低器件的功耗。

可选地，在一些实施例中，像素210可以保持常开设置，当像素210保持常开时，可以在光源110发出检测光信号的同时开启对像素210响应的检测光信号回波的计数，而当光源110不发出检测光信号时停止相关计数，由此即使像素210常开也不会影响光子计数的准确性，并且像素210常开可以减少像素210的开关频率，这样有利于延长像素210的使用寿命。

可选地，在一些实施例中，光源110在一个检测帧内可以发射多个激光脉冲，相邻两个激光脉冲发出时刻之间的时间差可定义为激光脉冲的一个发射时段。像素210对于所要感测的检测空间内的检测区域具有周期性的感测时段，像素210对于从检测空间内不同位置的检测区域返回的检测光信号具有对应的感测时段。其中，像素210按照与发射时段相同的预设频率周期性执行感测，感测时段具有与发射时段一致的起始时刻和结束时刻。每发射一个激光脉冲的同时对应的像素210开始感测从检测范围返回的光子，处理电路300对感测到光子所产生的光感应信号进行计数。处理电路300对光接收器200在一个检测帧的多个感测时段内因感测到光感应信号而在对应时间分箱内累加的计数进行统计，以生成相应的统计直方图。

本申请实施例为了避免不同像素间的光学串扰，将预设间距范围内的不同光源110的发射时段和对应像素210的感测时段设置成相对于对应检测时段的起始时刻而言具有一定的延迟时间，例如可以通过相较于检测时段起始时刻预设的延迟时间对光源110在检测时段内发出检测光信号的时刻以及像素210在检测时段内开始感测检测光信号回波的时刻进行量化描述，以便于差异化设置不同光源110在检测时段内发出检测光信号的时刻和对应像素210在检测时段内开始感测检测光信号回波的时刻。

在一些实施例中，对于光发射器100的多个光源110，其中在预设间距范围内的两个光源110在相同检测时段内各自发出检测光信号的时刻的重复率(即发出检测光信号的时刻相较于该检测时段起始时刻的延迟时间的重复率)不超过预设阈值，从而使得这两个不同光源110分别在一个检测帧对应的多个检测时段内各自发出检测光信号的时刻相互错开。其中，预设间距范围用于界定不同光源之间存在串扰影响的范围，该预设间距范围可以根据光源之间的间距、像素串扰概率以及像素间的抗干扰能力等因素决定。

可选地，该预设间距范围的大小可以用所包括的光源数量来表示，示例性的，假设光发射器100包括10(行)×10(列)个光源110，对应的预设间距范围可以为包括4×4个光源阵列的范围，或者为包括4×2个光源阵列的范围，还可以为包括3×3个光源阵列的范围，具体需要根据实际的检测精度要求进行设定，本实施例不作具体限定。

可选地，该预设间距范围的大小也可以用两个光源110之间的距离长短来表示，例如，预设间距范围可以为光源间距的倍数，若两个光源110之间的距离小于或等于光源间距的预设倍数，则视为在预设间距范围之内，需要满足在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值的条件。应理解的是，此处的光源110之间的距离可以两个光源110各自的中心之间的距离为衡量标准。光源间距指的是一个光源110沿各方向与另一个相邻排列的光源110之间的距离的最小值，对于规则地等间距矩阵排布的光源阵列而言，光源间距为预设的固定值。

可选地，为了提升像素间的抗串扰能力，例如，该预设间距范围内的两个光源110之间的距离小于或者等于3倍光源间距，同时大于或者等于1倍光源间距，相当于该预设间距内的两个光源110之间的最大间距为3倍的光源间距，最小间距为1倍的光源间距。

可选地，为了进一步提升像素间的抗串扰能力，该预设间距范围内的两个光源110之间的中心距离小于或者等于2倍光源间距，同时大于或者等于1倍光源间距。

应理解的是，光接收器200上的像素210可以按照与之对应的光源110的上述方式进行设置。即，光接收器200上预设间距范围内的两个像素210在相同检测时段内开始感测检测光信号回波的时刻的重复率(即开始感测检测光信号回波的时刻相较于该检测时段起始时刻的延迟时间的重复率)不超过预设阈值，此处不再详细赘述。

需要说明的是，同一检测时段内这两个光源110发射检测光信号的时刻相对于该检测时段的起始时刻的延迟时间相同，则认为这两个光源110在该检测时段发射检测光信号的延迟时间重复，这两个光源110在该检测帧内发射检测光信号的延迟时间的重复率是指该检测帧内这两个光源110发射检测光信号的延迟时间相同的检测时段数量与该检测帧总的检测时段数量的比值。同样地，同一检测时段内这两个像素210开始感测检测光信号回波的时刻相对于该检测时段起始时刻的延迟时间相同，则认为这两个像素210在该检测时段开始感测的延迟时间重复，这两个像素210在该检测帧内开始感测的延迟时间的重复率是指该检测帧内这两个像素210开始感测的延迟时间相同的检测时段数量与该检测帧总的检测时段数量的比值。

本实施例通过将上述比值限定在预设阈值范围内，使得不同光源110分别在一个检测帧对应的多个检测时段内各自发出检测光信号的时刻尽量错开，同时对应的不同像素210分别在一个检测帧对应的多个检测时段内开始感测检测光信号的时刻也尽量错开，这样在对延迟时间不同的检测时段进行直方图计数时由于光串扰产生的误计数也对应存在不同的时间差，从而不会分布在固定的时间分箱中。本实施例中的预设阈值用于限定延迟时间的重复率，为了能够减少或者避免像素间的光学串扰，预设阈值的数值不宜过大，从而将重复率尽量限定在较低的水平以减少对不同光源110和像素210的控制难度。

可选地，在一些实施例中，如图4所示，图4中光发射器100的虚线框示意为该光发射器100对应的预设间距范围，为包括4行×4列个光源阵列的范围，图4中示意了虚线框内这16个光源110的具体标号，方便对光源110之间的串扰关系进行描述。在这个预设间距范围内的两个光源110在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值。例如：光发射器100中的11号光源(标号为11的光源110)位于预设间距范围内的左上角，44号光源(标号为44的光源110)位于预设间距范围内的右下角，两者为预设间距范围内相互距离最大的两个光源110。11号光源和44号光源分别发出检测光信号，对应的光接收器200中11号像素(标号为11的像素210)和44号像素(标号为44的像素210)分别接收来自对应光源110发射的检测光信号的回波。需要说明的是，光源110的标号不表示光源的数量和顺序，仅用于区分不同的光源110。

具体地，11号光源和44号光源各自的发射时段相对于检测时段的起始时刻分别具有对应的预设延迟时间，并且不同检测时段的延迟时间的重复率小于或者等于预设阈值，例如：30％。亦即，11号光源和44号光源在一个检测帧的不同检测时段内发射检测光信号的延迟时间相同的检测时段数量与该检测帧总的检测时段数量的比值最大为30％。对应地，与11号光源110对应的11号像素和与44号光源对应的44号像素在一个检测帧的不同检测时段内开始接收光信号的感测时段的延迟时间的重复率小于或者等于预设阈值30％，这样两个像素210的接收在多个检测时段内是异步的，并且在不同检测时段内的异步程度存在随机的时间差异，使得11号像素与44号像素之间即使产生光串扰，所形成的误计数也会被随机分配到各自对应的多个时间分箱中(如图5所示)，从而不会在各自对应的直方图中形成串扰峰。需要说明的是，该预设间距范围根据光源之间的间距、像素串扰概率以及像素间的抗干扰能力等因素决定，位于该预设间距范围内的两个光源110存在较高概率引起对应像素210之间发生光学串扰，由此需要通过满足在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值的条件来尽量降低光串扰对测距精度的不良影响。

可选地，在一些实施例中，如图6所示，图6中光发射器100的虚线框表示对应的预设间距范围，光发射器100中在预设间距范围内每两个相邻的光源110在相同检测时段内各自发出检测光信号的时刻的重复率不超过预设阈值，下面以光源11和光源21为例进行具体说明。

具体地，由于11号光源和21号光源的发射时段相对于检测时段的起始时间具有一定的延迟时间，并且不同检测时段的延迟时间的重复率小于或者等于预设阈值，例如：10％。亦即，11号光源和21号光源在一个检测帧的不同检测时段内发射检测光信号的延迟时间相同的检测时段数量与该检测帧总的检测时段数量的比值最大为10％。对应地，与11号光源和21号光源对应的11号像素和21号像素在一个检测帧的不同检测时段开始接收光信号的感测时段的延迟时间的重复率小于或者等于10％，这样两个像素210的接收在多个检测时段内是异步的。

需要说明的是，由于预设间距范围大致限定了光源之间以及对应的像素之间的串扰范围，位于预设间距范围内的各光源110的发射时段相对于检测时段的起始时刻的延迟时间异步设置(异步设置的光源数量和分布方式本实施例可不作具体限定)，使得对应的像素210的感测时段相对于检测时段的起始时刻也具有同样的异步延迟时间。

可选地，不同的像素间距对应的预设阈值可以不相同，例如：如图6所示，11号像素与21号像素间距较小，预设阈值的数值可以设置的相对小一点(例如：10％)，这样可以减少延迟时间的重复率，提高测距精度；如图4所示，11号像素与44号像素的间距较大，预设阈值的数值可以设置的相对大一点(例如：30％)，这样适当增加延迟时间的重复率也不会影响测距精度。

可选地，在一些实施例中，如图7所示，图7中光发射器100的虚线框示意为该光发射器100对应的预设间距范围，该预设间距范围是以某一个光源110为中心、以预设距离(图7中示意为3倍光源间距)为半径所包围的范围，预设间距范围内的两个光源110在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值。具体地，以33号光源为中心，位于预设间距范围内的3号光源、11号光源、30号光源、51号光源、63号光源、55号光源、36号光源以及15号光源与33号光源的距离基本相同。其中，3号光源、11号光源、11号光源、30号光源、51号光源、63号光源、55号光源、36号光源以及15号光源分别与33号光源在各自的发射时段相对于检测时段的起始时刻分别具有对应的预设延迟时间，并且不同检测时段的延迟时间的重复率小于或者等于预设阈值，例如：20％。亦即，3号光源、11号光源、30号光源、51号光源、63号光源、55号光源、36号光源以及15号光源分别与33号光源在一个检测帧的不同检测时段内发射检测光信号的延迟时间相同的检测时段数量与该检测帧总的检测时段数量的比值最大为20％。对应地，3号像素、11号像素、30号像素、51号像素、63号像素、55号像素、36号像素以及15号像素分别与33号像素在一个检测帧的不同检测时段内开始接收光信号的感测时段的延迟时间的重复率小于或者等于20％，这样与不同像素210的接收在多个检测时段内是异步的。

可以理解的是，在一些实施例中，与33号像素距离较近的13号像素、31号像素、53号像素以及35号像素分别与33号像素在一个检测帧的不同检测时段内开始接收光信号的感测时段的延迟时间的重复率小于或者等于15％。与33号像素相邻的23号像素、32号像素、43号像素以及34号像素分别与33号像素在一个检测帧的不同检测时段内开始接收光信号的感测时段的延迟时间的重复率小于或者等于10％。

本申请实施例提供的基于飞行时间的距离测量系统，通过对光发射器100的光源110发出检测光信号的时刻进行配置，使得预设间距范围内的两个光源110在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值，从而保证该预设间距范围内的两个光源110在一个检测帧内所发射的多个检测光信号的延迟时间不完全相同，使得直方图计数时像素210之间的串扰形成的误计数也会随机分布在一定范围的多个时间分箱，不会在固定时间分箱形成串扰峰，从而将因像素210间的串扰接收的光子计数转化为背底噪声，避免了像素间的光学串扰影响，进而提升距离测量的准确性。

可选地，在一些实施例中，继续参阅图6，在预设间距范围内，每两个相邻光源110(例如：11号光源和21号光源、或者21号光源和31号光源，或者31号光源和41号光源)在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值，即每两个相邻的光源110的发射和对应的像素210的接收在多个检测时段内是异步的，以进一步降低像素间的串扰。而对于相距较远的11号光源与41号光源发出检测光信号的延迟时间的重复率可以不要求在相同的预设阈值范围内，例如：可以大于11号光源和21号光源发出检测光信号的延迟时间的重复率。因此，预设阈值大小可以根据不同光源以及对应像素之间的距离进行调整，例如：预设阈值与距离成正相关设置。

当然，对于间隔距离较远(例如：超出预设间距范围)的不同光源110的发射和对应像素210的接收可以同步，这样在一定程度上既能避免像素串扰，同时也能降低处理电路的处理难度。

本实施例通过将预设间距范围内两个相邻的光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率限定在预设阈值范围内，从而保证该预设间距范围内两个相邻的光源在一个检测帧内所发射的多个检测光信号的延迟时间不完全相同，尽可能避免相邻像素之间的光学串扰，进一步提升距离测量的准确性。

在一些可选的实施例中，为了保证距离检测精度，需要将预设间距范围内的两个光源110在一个检测帧内相同检测时段所发射的检测光信号的延迟时间的重复率限定在一定的范围内(即发出检测光信号的时刻或者检测光信号的发射时刻的重复率不超过预设阈值)，这样相邻光源110在不同检测时段内各自发出检测光信号的时刻尽量错开，从而更有利于将相邻像素210接收的光子计数转化为背底噪声，进一步提升距离测量精度。

可选地，预设阈值大于0，且小于或者等于20％。当预设阈值超过20％时，在预设间距范围内的两个光源110在一个检测帧内相同检测时段所发射的检测光信号的延迟时间的重复率较大，这样对应的两个像素210在接收光信号并据其接收时间进行计数时因串扰产生的误计数的概率增大，从而会降低距离检测的准确性。

示例性的，假设检测帧包括100个检测时段，相邻的两个光源110所发射的检测光信号的延迟时间的重复率设定为10％，则表明这100个检测时段中有10个检测时段发射的检测光信号的延迟时间存在重复。其中，这10个检测时段发射的检测光信号的延迟时间可以都相同，或者每5个检测时段的延迟时间相同，或者这10个检测时段的延迟时间两两相同；当然，也可以采用其他任意组合的重复方式，本实施例对重复的排布方式不作具体限定。

可选地，预设阈值大于0，且小于或者等于1％。

可以理解的是，至少相邻设置的两个光源110在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率可以设置为0，也就是说至少相邻的两个光源110在一个检测帧内对应检测时段发出的多个检测光信号的延迟时间均不重复，这样更有利于提升检测精度。

本实施例通过对预设阈值的合理设置，一方面允许不同检测时段所发射的检测光信号的延迟时间存在小部分的重复，有利于处理电路300对延迟时间的编码设置，降低数据处理的难度；另一方面使得相邻设置的光源110在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率处于更低的水平，这样更有利于将像素210之间的串扰形成的误计数转化为背底噪声，从而避免像素间的串扰造成的误计数，进一步提升检测精度。

在一些实施例中，光发射器100的多个光源110中，超出预设间距范围之外的两个光源110在对应的相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间可以相同，即超出预设间距范围之外的两个光源110在对应的相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率可以为100％。

具体地，由于像素210的光学串扰有一定的距离限制，像素间跨度越大，串扰越轻，因此可以相隔一定数目的光源110后重复已使用过的用以表示延迟时间的随机编码，这样可以降低系统产生随机编码的种类数，从而降低系统的设计难度。

假设预设间距范围内光源110之间的最大间距为3倍光源间距，那么多个光源110按照线性阵列排布(即包括多行和多列)，各行或者各列间隔4倍光源间距(即每间隔1倍光源间距相当于1个Pitch)或以上的两个光源110对应的相同检测时段内发射的检测光信号的延迟时间完全相同，由于对应这两个光源110的像素210的跨度较大，即使采用延迟时间重复的随机编码，也不会产生因像素串扰所造成的误计数问题。因此，超出预设间距范围之外的像素因串扰产生的误计数较少，对最终的测距结果影响基本可以忽略。

可以理解的是，预设间距范围内光源110之间的最大间距为3倍光源间距，相当于预设间距范围内的两个光源110之间的最多间隔了2个其他光源110。因此，间隔了3个或3个以上其他光源110的两个光源110在对应的相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间可以相同。

在一些实施例中，光发射器的多个所述光源中，在一个检测帧的各检测时段中发射检测光信号的延迟时间完全相同的两个光源之间的距离至少为光源间距的M倍，光源间距为相邻的两个光源之间的距离，倍数M由相邻像素间的串扰概率P和距离测量系统所能承受的发生像素串扰的最大串扰概率Q确定，并满足条件：P^M<Q，即P的M次方需小于Q。其中，相邻像素间的串扰概率P和距离测量系统期望发生像素串扰的最大串扰概率Q由距离测量系统的结构和性能决定。需要说明的是，相邻像素间的串扰概率P是指相邻的两个像素在相同检测时段感测检测光信号回波的时间没有延迟或者延迟时间完全相同(重复率为100％)时发生光学串扰的概率。

示例性的，如图8所示，假设P＝1/10，Q＝1/1000，则M需要满足大于3，即至少间隔4倍光源间距(相当于间隔3个光源)，例如1号光源和5号光源之间间隔4倍光源间距(即相当于间隔3个光源)或者1号光源和6号光源之间间隔5倍光源间距(即相当于间隔4个光源)均可以满足要求。其中，1号光源表示图8中标号为1的光源110，5号光源为图8中标号为5的光源110，图8中的其他光源110以及对应的像素210参照类似的方式示例，也就是说为了尽量避免像素间的串扰，至少大于4倍光源间距的两个光源110才可以采相同的延迟时间的编码规则。

在一个具体的实施例中，如图9所示，多个不同像素210之间的异步收发通过对每个像素210和对应的光源110相对于检测时段的起始时刻设置不同的延迟时间来实现。如图9所示，四个像素210各自对应的四个光源110(1号光源～4号光源)的发射时序，单个检测帧的N个检测时段内共会发射N次检测光信号(激光脉冲)，即每个检测时段对应发射一次检测光信号，每次发射和接收的周期(检测时段)为T，发射的激光脉冲的脉宽为W。

具体地，每个光源110和对应像素210的发射和接收是同步的，即发射的光源110和对应的接收像素210同时打开，但不同光源110以及对应像素210之间的发射和接收是异步的，即图9所示的光源110在发射检测光信号之前增加延迟时间Φ。不同光源110的延迟时间Φ在不同的检测周期是不完全相同的(重复率小于预设阈值)，并且同一像素210在不同检测周期的Φ也是不完全相同的，这是为了确保不同像素210收发的异步不是一个固定的时间偏差。因此，对于1号像素对应的光源110，其随机编码发射的延迟时间为Φ1.1，Φ1.2到Φ1.N，可以理解的是，对于X号像素对应的X号光源相应的随机编码发射的延迟时间为ΦX.1，ΦX.2到ΦX.N。

在一个具体的实施例中，继续参阅图8，假设1号光源～6号光源以及1号像素～6号像素对应设置且均呈线性排布，5号像素由于与1号像素相隔很远，被1号像素串扰的概率已很小，则5号像素对应的5号光源所发射的检测光信号的延迟时间可以与1号像素对应的1号光源完全相同，均为Φ1.1，Φ1.2到Φ1.N。类似的，6号光源重复2号光源的延迟时间的随机编码。

需要说明的是，具体光源所需的延迟时间随机编码的种类数和随机编码的分布需要根据激光雷达传感器内光源和对应像素的排布以及串扰的严重程度而定。若距离测量系统不同像素之间的光学串扰严重，则需要相隔更远的光源间距才能采用重复的随机编码进行收发。

在一些实施例中，在预设检测范围内的两个光源110在一个检测帧内的各检测时段内各自发射的检测光信号的延迟时间重复率不超过预设阈值的前提下，本实施例对同一个光源110在一个检测帧内的不同检测时段发射的检测光信号的延迟时间可不作具体的限定。

可选地，光发射器100的同一个光源110在一个检测帧内的不同检测时段内发射的检测光信号的延迟时间的重复率为0，即同一个光源110在一个检测帧内的不同检测时段内发射的检测光信号的延迟时间均不相同，延迟时间可以按照随机时间编码的方式进行定义。

可选地，光发射器100的同一个光源110在相同检测帧的部分检测时段内发射的检测光信号的延迟时间可以重复，即同一光源110在不同检测帧内发射的检测光信号的延迟时间相同。

示例性的，以检测帧包括100个检测时段为例进行说明，同一光源110在100个检测时段内所发射的检测光信号中，有10个检测时段的延迟时间可以相同。其中，这10个检测时段发射的检测光信号的延迟时间可以都相同，或者其中每5个检测时段的延迟时间相同，或者这10个检测时段的延迟时间两两相同；当然，也可以采用其他任意组合的重复方式，本实施例对重复的方式不作具体限定。

在一些实施例中，如图10所示，光发射器100的同一个光源110在一个检测帧内发射的检测光信号的延迟时间重复的检测时段不相连(或者不连续)，例如：间隔1个检测时段或者多个检测时段重复，从而避免同一光源110在相邻检测时段发射的检测光信号的延迟时间相同。

具体地，对于检测帧内的多个检测时段而言，保证相邻的两个检测时段内同一光源110发射的检测光信号的延迟时间不相同，或者尽量增加延迟时间相同的相邻两个检测时段之间间隔的检测时段的数量，从而将延迟时间重复的检测时段尽量分隔开。

示例性的，继续参阅图10，对于光源110而言，假设光源110在检测时段1(1T)内所发射的检测光信号的延迟时间的随机时间编码Φ1.1为20ns，光源110在检测时段4(4T)内所发射的检测光信号的延迟时间的随机时间编码Φ1.4为20ns；假设光源110在检测时段2(2T)内所发射的检测光信号的延迟时间的随机时间编码Φ1.2为30ns，光源110在检测时段5(5T)内所发射的检测光信号的延迟时间的随机时间编码Φ1.5为30ns，从而将相邻的两个检测时段所发射的检测光信号的延迟时间异步设置，保证延迟时间相同的检测时段尽量间隔多个检测时段。

在一些实施例中，如图11所示，处理电路300包括时间确定单元和直方图构建单元，时间确定单元可以包括呈阵列分布的多个时间确定子单元。该多个时间确定子单元与多个像素210具有对应关系。例如，一个时间确定子单元对应一个像素210，或者，一个时间确定子单元对应多个像素210。该时间确定单元例如可以为时间间隔表(time intervalmethod，TIM)、时间数字化器(time digitizer)、时间计数器(time counter，TC)、时间数字转换器(time to digital convert，TDC)等。

本申请实施例以TDC和SPAD为例，TDC可以与SPAD相连。为了更准确地确定光感应信号的接收时间，TDC可以在SPAD被激活时，开始计时，以确定SPAD接收光感应信号的接收时间。在利用SPAD的测量系统中，单个光子入射至SPAD将引起雪崩，SPAD将输出雪崩信号至TDC，TDC可以检测SPAD接收光感应信号的接收时间。在TDC、SPAD与发射器同步的情况下，TDC确定的SPAD接收光感应信号的接收时间即可表示光子从发射器发射到被SPAD接收之间的时间间隔。

通过多次测量后，直方图构建单元可以根据像素210接收光感应信号的接收时间，构建直方图。该直方图收集在一块内存中，该内存包括多个内存单元，其中每个内存单元保存一个时间箱(time bin)的光子计数，一个时间箱可以表示一个时间段或一个时间间隔。时间确定单元可以将接收时间转换成时间码(如二进制码、温度码等编码)，并将该时间码发送至直方图构建单元。直方图构建单元可以基于该时间码，在相应的内存单元上进行计数，比如加1。经过多次测量后，直方图构建单元可以将所有内存单元内的光子计数进行统计并构建直方图。光子计数可以由直方图构建单元中的时间相关单光子计数(time-correlated single-photon counting，TCSPC)来实现。

基于同一发明构思，如图12所示，本申请实施例提供了一种基于飞行时间的距离测量方法，该距离测量方法可应用于前述实施例的距离测量系统(参阅图3)，应理解，距离测量方法实施例的描述与距离测量系统实施例的描述基本上相互对应，因此，未详细描述的部分可以参见前面距离测量系统的实施例。

本实施例提供的基于飞行时间的距离测量方法，具体包括以下步骤S100～S300：

S100，控制光发射器100的光源110在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，检测帧包括对应的多个检测时段，光源110在每个检测时段内对应发出一个检测光信号，光源110在每个检测时段内各自发出检测光信号的时刻相较于该检测时段的起始时刻具有预设的延迟时间；其中，在预设间距范围内的两个光源110在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值。

S200，控制光接收器200的像素210接收来自检测空间的光信号并输出相应的光感应信号。

S300，分析处理同步工作的光源110与像素210对应发出检测光信号及输出光感应信号的时间信息，以确定被检测空间内待测物体400反射回来的检测光信号的飞行时间。

需要说明的是，步骤S100～S300仅表示对应方法执行步骤的编号，不表示该方法执行步骤的先后顺序。此外，对于上述步骤的详细描述可参照距离测量系统各实施例的内容，此处不再重复赘述。

本实施例提供的基于飞行时间的距离测量方法，通过控制光发射器100的光源110，使得预设检测范围内的两个光源110在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值，从而保证该预设检测间距范围内的两个光源110在一个检测帧内所发射的多个检测光信号的延迟时间不完全相同，使得直方图计数时像素210之间的串扰形成的误计数也随机分布，不会在固定时间分箱形成串扰峰，从而将因像素210间的串扰所接收的光子计数转化为背底噪声，避免了相邻像素间的光学串扰影响，进而提升距离测量的准确性。

在一些可选的实施例中，对于上述实施例的步骤S100，在预设检测范围内的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值可以包括多种不同的情形，具体如下：

可选地，在预设间距范围内，每两个相邻的光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值。其中，预设阈值不超过20％，从而将重复率控制在较低的范围内，有利于提升距离测量的精度。

可选地，三个相邻设置的光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值。

示例性的，三个相邻设置的光源可以是按照线性排布(例如：光源1、2号光源和3号光源依次呈线性排布，光源1与3号光源的距离相隔较远)，也可以是呈直角排布(光源1、2号光源和3号光源依次呈直角排布，光源1与3号光源的距离相隔较近)。当然，无论光源按照哪种方式进行排布，这三个光源中任意两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率均不超过预设阈值。

可选地，四个相邻设置的光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值。

示例性的，四个相邻设置的光源可以按照线性排布(例如：1号光源、2号光源、3号光源和4号光源依次呈线性排布，1号光源与4号光源的距离相隔较远)，也可以是呈直角排布(光源1、2号光源、3号光源和4号光源依次呈直角排布，1号光源与4号光源的距离相隔居中)，还可以是呈田字型排布(1号光源、2号光源、3号光源和4号光源依次田字型排布，1号光源与4号光源相邻布置)。当然，无论光源按照哪种方式进行排布，这四个光源中任意两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率均不超过预设阈值。

需要说明的是，在统计相邻光源发出检测光信号的延迟时间的重复率时，若光源数量越多，则延迟时间重复的检测时段的数量越少，相邻的两个光源所发射的检测光信号的延迟时间的重复率也就越低，因此检测精度也就越高。

在一些实施例中，在预设间距范围内，间隔大于1倍光源间距的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；其中，预设间距范围内的两个光源之间的距离小于或者等于3倍光源间距，光源间距为相邻的两个光源中心的距离。

可选地，预设间距范围内的两个光源之间的距离小于或者等于2倍光源间距，可进一步降低像素间的光学串扰影响。

可以理解的是，本实施例中上述光源数量以及对应发射的检测光信号的延迟时间的重复率仅为示例性说明，不表示所有情形的穷举，只要满足预设间距范围内的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值即可，这两个光源可以是相邻设置，也可以是间隔2倍光源间距，亦或者3倍光源间距。其中，两个光源中间间隔一个光源，只要这两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值，中间的这一个光源与这两个光源相比，在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率超过预设阈值也在本申请实施例的保护范围之内。

在一些可选的实施例中，为了保证距离检测精度，需要将相邻的光源发射的检测光信号的延迟时间的重复率限定在一定的范围内，这样相邻光源在不同检测时段内各自发出检测光信号的时刻尽量错开，从而更有利于将相邻像素接收的光子计数转化为背底噪声，进一步提升距离测量精度。

可选地，预设阈值大于0，且小于或者等于20％。

示例性的，假设检测帧包括100个检测时段，相邻的两个光源所发射的检测光信号的延迟时间的重复率设定为10％，则表明这100个检测时段中有10个检测时段发射的检测光信号的延迟时间存在重复。其中，这10个检测时段发射的检测光信号的延迟时间可以都相同，或者每5个检测时段的延迟时间相同，或者这10个检测时段的延迟时间两两相同；当然，也可以采用其他任意组合的重复方式，本实施例对重复的排布方式不作具体限定。

可选地，预设阈值大于0，且小于或者等于1％。

可以理解的是，至少相邻设置的两个光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率可以为0，也就是说至少相邻的两个光源在一个检测帧内对应检测时段发出的多个测光信号的延迟时间均不重复，这样更有利于提升检测精度。

本实施例通过对预设阈值的合理设置，一方面允许不同检测时段所发射的检测光信号的延迟时间存在小部分的重复，有利于处理电路对延迟时间的编码设置，降低数据处理的难度；另一方面使得相邻设置的光源在相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间的重复率处于更低的水平，这样更有利于将像素之间的串扰形成的误计数转化为背底噪声，从而避免像素间的串扰造成的误计数，进一步提升检测精度。

在一些实施例中，距离测量方法除了上述步骤之外，还包括：光发射器的多个光源中，超出预设间距范围之外的两个光源在对应的相同检测时段内各自发出检测光信号的延迟时间相同。

具体地，由于像素的光学串扰有一定的距离限制，像素间跨度越大，串扰越轻，因此可以相隔一定数目的光源后重复已使用过的用以表示延迟时间的随机编码，这样可以降低系统产生随机编码的种类数，从而降低系统的设计难度。

需要说明的是，具体光源所需的随机编码的种类数和随机编码的分布需要根据激光雷达传感器内光源和对应像素的排布以及串扰的严重程度而定。若像素之间的光学串扰严重，则需要相隔更远的光源数才采用重复的随机编码进行收发。因此，对于超出预设间距范围之外的像素因串扰产生的误计数较少，对最终的测距结果影响基本可以忽略。

在一些实施例中，光发射器的多个光源中，在一个检测帧的各检测时段中发射检测光信号的延迟时间完全相同的两个光源之间的距离至少为光源间距的M倍，光源间距为相邻的两个所述光源之间的距离。倍数M由相邻像素间的串扰概率P和距离测量系统所能承受的发生像素串扰的最大串扰概率Q确定，并满足条件：P^M<Q，即P的M次方小于Q。其中，相邻像素间的串扰概率P和距离测量系统期望发生像素串扰的最大串扰概率Q由激光雷达传感器的结构和性能决定。需要说明的是，相邻像素间的串扰概率P是指相邻的两个像素在相同检测时段感测检测光信号回波的时间没有延迟或者延迟时间完全相同(重复率为100％)时发生光学串扰的概率。

示例性的，如图8所示，假设P＝1/10，Q＝1/1000，则M需要满足大于3，即至少间隔4倍光源间距(相当于间隔3个光源)，例如1号光源和5号光源之间间隔4倍光源间距(即相当于间隔3个光源)或者1号光源和6号光源之间间隔5倍光源间距(即相当于间隔4个光源)均可以满足要求。其中，1号光源表示图8中标号为1的光源110，5号光源为图8中标号为5的光源110，图8中的其他光源110以及对应的像素210参照类似的方式示例，也就是说为了尽量避免像素间的串扰，至少大于4倍光源间距的两个光源110才可以采相同的延迟时间的编码规则。

在一些实施例中，对于上述实施例的步骤S100，控制光发射器的光源在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，还包括：

控制光发射器的同一个光源在一个检测帧内的不同检测时段内发射的检测光信号的延迟时间的重复率为0；或者，控制光发射器的同一个光源在一个检测帧内的部分检测时段内发射的检测光信号的延迟时间重复。

可选地，光发射器的同一个光源在一个检测帧内的不同检测时段内发射的检测光信号的延迟时间的重复率为0，即同一个光源在一个检测帧内的不同检测时段内发射的检测光信号的延迟时间均不相同，延迟时间可以按照随机时间编码的方式进行设置。

可选地，光发射器的同一个光源在一个检测帧内的部分检测时段内发射的检测光信号的延迟时间重复，即同一光源在不同检测帧内发射的检测光信号的延迟时间相同。

示例性的，以一个检测帧包括100个检测时段为例进行说明，同一光源在100个检测时段内所发射的检测光信号中，有10个检测时段的延迟时间存在重复。其中，这10个检测时段发射的检测光信号的延迟时间可以都相同，或者其中每5个检测时段的延迟时间相同，或者这20个检测时段的延迟时间两两相同；当然，也可以采用其他任意组合的重复方式，本实施例对重复的方式不作具体限定。

在一些实施例中，上述实施例中光发射器的同一个光源在一个检测帧内的部分检测时段内发射的检测光信号的延迟时间重复，包括：光发射器的同一个光源在一个检测帧内发射的检测光信号的延迟时间重复的检测时段不相邻。

具体地，对于检测帧内的多个检测时段而言，保证相邻的两个检测时段内同一光源发射的检测光信号的延迟时间不相同，或者尽量增加延迟时间相同的相邻两个检测时段之间的时间间隔(即检测时段的间隔数量)，从而将延迟时间重复的检测时段尽量分隔开。

在一些实施例中，在步骤S300之后，包括：根据检测光信号的飞行时间，确定待检测物体的距离。

具体地，处理电路根据dTOF原理即可通过检测光信号的飞行时间计算得到待检测物体与距离测量系统的光发射器和光检测器之间的距离(具体可参照前述物体的距离计算公式)。可以理解的是，本实施例提供的光发射器和光检测器在距离检测系统内部基本处理同一基准面，有利于硬件系统的设计。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例所述的基于飞行时间的距离测量方法的步骤。计算机可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备、或者它们的组合来实现。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种基于飞行时间的距离测量系统，其特征在于，包括：

光发射器，包括多个光源，所述光源被配置为在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，所述检测帧包括对应的多个检测时段，所述光源在每个检测时段内对应发出一个所述检测光信号，所述光源在每个检测时段内发出所述检测光信号的时刻相较于该检测时段的起始时刻具有预设的延迟时间；其中，在预设间距范围内的两个所述光源在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

光接收器，包括多个像素，所述像素被配置为接收来自检测空间的检测光信号并输出相应的光感应信号；

处理电路，与所述光发射器和所述光接收器电性连接，被配置为分析处理同步工作的所述光源与像素对应发出检测光信号及输出光感应信号的时间信息，以确定被所述检测空间内待测物体反射回来的检测光信号的飞行时间。

2.根据权利要求1所述的基于飞行时间的距离测量系统，其特征在于，在所述预设间距范围内，每两个相邻的所述光源在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值。

3.根据权利要求1或2所述的基于飞行时间的距离测量系统，其特征在于，所述预设间距范围内的两个所述光源之间的距离小于或者等于3倍光源间距，所述光源间距为相邻的两个所述光源之间的距离；所述预设阈值大于0，且小于或者等于20％。

4.根据权利要求1或2所述的基于飞行时间的距离测量系统，其特征在于，所述光发射器的多个所述光源中，超出所述预设间距范围之外的两个所述光源在对应的相同检测时段内发射所述检测光信号的延迟时间可以相同。

5.根据权利要求1或2所述的基于飞行时间的距离测量系统，其特征在于，所述光发射器的多个所述光源中，在一个检测帧的各检测时段中发射所述检测光信号的延迟时间完全相同的两个光源之间的距离至少为光源间距的M倍，所述光源间距为相邻的两个所述光源之间的距离，倍数M由相邻像素间的串扰概率P和距离测量系统所能承受的发生像素串扰的最大串扰概率Q确定，并满足条件：P的M次方小于Q。

6.根据权利要求1或2所述的基于飞行时间的距离测量系统，其特征在于，所述光发射器的同一个光源在一个检测帧的不同检测时段内发射检测光信号的延迟时间的重复率为0；或者，所述光发射器的同一个光源在一个检测帧内的部分检测时段内发射检测光信号的延迟时间重复。

7.根据权利要求6所述的基于飞行时间的距离测量系统，其特征在于，所述光发射器的同一个光源在一个检测帧内发出检测光信号的延迟时间重复的检测时段不相连。

8.一种基于飞行时间的距离测量方法，其特征在于，包括：

控制光发射器的光源在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，所述检测帧包括对应的多个检测时段，所述光源在每个检测时段内对应发出一个所述检测光信号，所述光源在每个检测时段内发出所述检测光信号的时刻相较于该检测时段的起始时刻具有预设的延迟时间；其中，在预设间距范围内的两个所述光源在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

控制光接收器的像素接收来自检测空间的检测光信号并输出相应的光感应信号；

分析处理同步工作的所述光源与像素对应发出检测光信号及输出光感应信号的时间信息，以确定被所述检测空间内待测物体反射回来的检测光信号的飞行时间。

9.根据权利要求8所述的基于飞行时间的距离测量方法，其特征在于，所述在预设间距范围内的两个所述光源在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值，包括：

在所述预设间距范围内，每两个相邻的所述光源在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

或者，在预设间距范围内，间隔大于1倍光源间距的两个所述光源在相同检测时段内各自发出所述检测光信号的延迟时间的重复率不超过预设阈值；

其中，所述预设间距范围内的两个所述光源之间的距离小于或者等于3倍光源间距，所述光源间距为相邻的两个所述光源之间的距离。

10.根据权利要求8所述的基于飞行时间的距离测量方法，其特征在于，还包括：

所述光发射器的多个所述光源中，超出预设间距范围之外的两个所述光源在对应的相同检测时段内发射所述检测光信号的延迟时间可以相同；或者，在一个检测帧的各检测时段中发射所述检测光信号的延迟时间完全相同的两个光源之间的距离至少为光源间距的M倍，所述光源间距为相邻的两个所述光源之间的距离，倍数M由相邻像素间的串扰概率P和系统所能承受的发生像素串扰的最大串扰概率Q确定，并满足条件：P的M次方小于Q。

11.根据权利要求8所述的基于飞行时间的距离测量方法，其特征在于，所述控制光发射器的光源在一个检测帧内向检测空间发射多个检测光信号，还包括：

控制所述光发射器的同一个光源在一个检测帧内的不同检测时段内发射检测光信号的延迟时间的重复率为0；或者，控制所述光发射器的同一个光源在一个检测帧内的部分检测时段内发射检测光信号的延迟时间重复。

12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8至11中任一项所述的基于飞行时间的距离测量方法的步骤。