CN117930259A

CN117930259A - 激光雷达系统及其校准方法和训练方法

Info

Publication number: CN117930259A
Application number: CN202211260208.8A
Authority: CN
Inventors: 杜欣; 舒博正; 王思拨; 赵拓; 夏冰冰; 石拓
Original assignee: Zvision Technologies Co Ltd
Current assignee: Zvision Technologies Co Ltd
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2024-04-26

Abstract

本公开提供了一种激光雷达系统及其校准方法和训练方法。激光雷达系统的校准方法包括：响应于在光接收器的相应接收通道中接收到测距激光束的被目标对象反射的反射束，获取所述反射束的接收到的信号强度和接收角，其中，测距激光束被从光发射器以发射角发射；根据预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系，基于所获取的反射束的接收角来确定与该反射束相关的反射率补偿系数；以及利用反射率补偿系数，对基于反射束的接收到的信号强度估计的目标对象的反射率进行校准。

Description

激光雷达系统及其校准方法和训练方法

技术领域

本公开涉及激光雷达系统，更具体而言涉及激光雷达系统及其校准方法和训练方法、车辆、电子设备、介质以及程序产品。

背景技术

激光雷达(LiDAR或LADAR)系统通过向目标对象发射激光束并接收从目标对象反射的反射束来测量目标对象的位置、速度等信息。其中，基于微机电系统(MEMS)振镜的激光雷达系统可以动态调整自身的扫描模式，以聚焦目标对象，从而采集更远更小的目标对象的细节信息并对其进行识别。MEMS振镜仅用一个很小的反射镜就能引导固定的激光束射向不同方向。

激光雷达系统在光接收器中一般采用诸如APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二级管)阵列之类的阵列式光电探测单元。例如，对于以APD阵列作为接收机制的激光雷达系统，在激光束扫描过程中，只需根据扫描点开启预先指定的接收通道就可以接收到反射束。

但是，由于一些阵列式光电探测单元(诸如APD阵列)的接收通道间存在低吸光甚至不吸光区域(下文中简称间隙(GAP)区)，具有同一强度及大小的反射光斑落在光接收区域的不同位置处的响应强度可能不同，尤其当反射光斑至少部分地落在间隙区中时。由于目标对象的反射率估计与接收到的反射束的信号强度相关，因此，目标对象的反射率计算可能出现较严重的不一致现象。

因此，有必要对反射束的信号强度进行校准，从而改善反射率的一致性。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提供了一种激光雷达系统及其校准方法和训练方法、车辆、电子设备、介质以及程序产品，能够改善激光雷达系统测得的反射率的一致性，满足实际的各种应用需求。

本公开的一个方面涉及一种激光雷达系统的训练方法，包括：针对发射视场中的多个扫描点中的各个扫描点，获取对应的从光发射器发射的训练激光束的发射角、训练对象相对于激光雷达系统的训练距离，以及在光接收器的相应接收通道中接收到的训练激光束的被训练对象反射的反射束的信号强度；根据训练激光束的发射角以及训练距离，利用坐标转换，计算对应的反射束的接收角；以及基于反射束的接收到的信号强度，计算与该反射束相关的反射率补偿系数，该反射率补偿系数用于对基于该信号强度估计的训练对象的反射率进行校准。

本公开的另一个方面涉及一种激光雷达系统的校准方法，包括：响应于在光接收器的相应接收通道中接收到测距激光束的被目标对象反射的反射束，获取所述反射束的接收到的信号强度和接收角，其中，测距激光束被从光发射器以发射角发射；根据预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系，基于所获取的反射束的接收角来确定与该反射束相关的反射率补偿系数；以及利用反射率补偿系数，对基于反射束的接收到的信号强度估计的目标对象的反射率进行校准。

本公开的另一个方面涉及一种激光雷达系统，包括：光发射器，被配置为以不同发射角发射多个测距激光束；光接收器，被配置为在相应接收通道中接收测距激光束的被目标对象反射的反射束；以及控制器，所述控制器与所述光发射器和所述光接收器通信地耦接，所述控制器被配置为执行根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法和/或训练方法。

本公开的另一个方面涉及一种车辆，包括：激光雷达系统，包括光发射器和光接收器，光发射器被配置为以不同发射角发射多个测距激光束，光接收器被配置为在相应接收通道中接收测距激光束的被目标对象反射的反射束；以及与激光雷达系统通信地耦接的车辆控制器，车辆控制器被配置为执行根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法和/或训练方法。

本公开的另一个方面涉及一种电子设备，该电子设备与激光雷达系统通信地耦接。该电子设备包括处理器和存储器。存储器通信耦接到处理器并且存储计算机可读指令。计算机可读指令在由处理器执行时，使得电子设备执行根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法和/或训练方法。

本公开的另一个方面涉及一种存储有计算机可读指令的计算机可读存储介质，该计算机可读指令在由与激光雷达系统通信地耦接的电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法和/或训练方法。

本公开的另一个方面涉及一种包括计算机可读指令的计算机程序产品，该计算机可读指令在由与激光雷达系统通信地耦接的电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法和/或训练方法。

附图说明

下面结合具体的实施例，并参照附图，对本公开的上述和其它目的和优点做进一步的描述。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。

图1示出根据本公开的实施例的激光雷达系统的组成示意图；

图2a示出了根据本公开的实施例的激光雷达系统进行视场扫描时的激光发光点分布示例；

图2b示出了根据本公开的实施例的激光雷达系统的接收视场示例；

图3a是示出APD接收通道与反射光斑的相对位置关系的简化示意图；

图3b是示出在(非同轴)激光雷达系统中的光路图的示意图；

图4a是例示根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法的流程图；

图4b是例示根据本公开的实施例的确定反射率补偿系数的步骤的子步骤的流程图；

图5是示出根据本公开的实施例的激光雷达系统中的发射端坐标系与接收端坐标系的示意图；

图6a是例示根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法的流程图；

图6b是例示根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法的示意图；

图7是例示根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法和训练方法的示意图；

图8示出根据本公开的实施例的车辆的组成示意图；并且

图9是示出根据本公开的实施例的电子设备的配置的示例的框图。

具体实施方式

参考附图进行以下详细描述，并且提供以下详细描述以帮助全面理解本公开的各种示例实施例。以下描述包括各种细节以帮助理解，但是这些细节仅被认为是示例，而不是为了限制本公开，本公开是由随附权利要求及其等同内容限定的。在以下描述中使用的词语和短语仅用于能够清楚一致地理解本公开。另外，为了清楚和简洁起见，可能省略了对公知的结构、功能和配置的描述。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文描述的示例进行各种改变和修改。

图1示出了一种示例性的激光雷达系统100，其可以应用本公开的技术。激光雷达系统100可以包括光发射器101、光接收器102和控制器103。

光发射器101包括光源104和扫描器105。光源104发射用于对目标对象120进行扫描的发射光束。光源104可以是激光器，例如固态激光器(诸如垂直腔面发射激光器(VCSEL)或外腔半导体激光器(ECDL))、激光器二极管、光纤激光器。光源104也可以包括LED。光源104可以发射不同形式的光束，包括脉冲光、连续光(CW)和准连续光。光源的工作波长可以是650nm至1150nm、800nm至1000nm、850nm至950nm或者1300nm至1600nm。在一个或多个实施例中，光源104还可以包括与光源104光学耦接的光学组件，用于对光源104发出的光束进行准直或聚焦。由光源104发出的每个发射光束可以是持续一定时间的连续光，也可以是一个或多个光脉冲。

扫描器105用于使来自光源104的发射光束的方向发生偏转，以对目标对象120进行扫描，实现更宽的发射视场或扫描视场。扫描器105可以由任意数量的驱动器驱动的任意数量的光学镜子。例如，扫描器105可以包括平面反射镜、棱镜、机械振镜、偏振光栅、光学相控阵(OPA)、微电机系统(MEMS)振镜。对于MEMS振镜，反射镜面在静电/压电/电磁驱动下在一维或二维方向上发生旋转或平移。在驱动器的驱动下，扫描器105将来自光源的光束引导至视场内的各个位置，以实现对视场内目标对象120的扫描。

在一个或多个实施例中，激光雷达系统100的光发射器101还可以包括发射透镜110。发射透镜110可以用于对由光源104发射并由扫描器105转向的光束进行扩束。发射透镜110可以包括衍射光学元件(DOE)，用于对光束进行整形、分离或扩散。发射透镜110可以单独存在，也可以集成到其它部件(例如光源104或扫描器105)中。发射透镜110在从光源到目标对象的发射光路中的位置不限于图1中所示，而是可以变更到其它位置。例如，发射透镜可以被布置在光源104和扫描器105之间，这样光源104发出的光束先经过发射透镜扩束后，再被扫描器转向。

光束从目标对象120反射后，一部分反射束(或称为回波信号)返回到激光雷达系统100，并由光接收器102接收。光接收器102包括光电探测器106。光电探测器106接收并检测来自目标对象120的反射束的一部分并产生对应的电信号。目标对象可以是激光雷达的扫描视野内的任何能够反射扫描激光的物体，例如，车辆、行人、动物、路牌、障碍物、树木、货架、家具等。光电探测器106可以包括光电探测单元和相关联的接收电路。每个接收电路可以用于处理相应的光电探测单元的输出电信号。光电探测单元包括各种形式的光电探测器件或光电探测器件的一维或二维阵列，相应地，接收电路可以为一个电路或多个电路的阵列。光电探测器测量反射光的功率、相位或时间特性，并产生相应的电流输出。光电探测器可以是雪崩二极管(APD)、单光子雪崩二极管(SPAD)、PN型光电二极管或PIN型光电二极管。

控制器103与光发射器101的光源104和扫描器105以及光接收器102中的光电探测器106中的一个或多个通信耦接。控制器103可以控制光源104是否以及何时发射光束。控制器103可以控制扫描器105将光束扫描至具体的位置。控制器103可以处理和分析由光电探测器输出的电信号，以最终确定目标对象120的位置、速度等特征。控制器103可以包括集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、微芯片、微控制器、中央处理器、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它适合执行指令或实现逻辑操作的电路。由控制器103执行的指令可以被预加载到集成或单独的存储器(未示出)中。存储器可以存储用于光源104、扫描器105或光电探测器106的配置数据或命令。存储器也可以存储从光电探测器106输出的电信号或者基于输出电信号的分析结果。存储器可以包括随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘、光盘、磁盘、闪存存储器或其它易失性或非易失性存储器等。控制器103可以包括单个或多个处理电路。在多个处理电路的情况下，各处理电路可以具有相同或不同的构造，彼此间通过电、磁、光、声、机械等方式交互或者协同操作。

在检测到反射光后，激光雷达系统的控制器103可以根据飞行时间计算目标对象的距离，根据反射光的强度和距离计算目标对象反射率，同时根据在发射扫描光束时扫描器的偏转位置/偏转角度计算目标对象的空间位置，由此获得目标对象的三维测量结果。

在一个或多个实施例中，光接收器102还可以包括接收透镜112和光阑113。接收透镜112和光阑113在发射光从目标对象120到光电探测器106的接收路径上位于光电探测器106之前。接收透镜112可以包括成像系统透镜，以使得反射光束的焦点在光电探测器或光电探测器阵列的接收表面的前方或后方或者正好位于接收表面之上。在一些情况下，代替作为单独的部件存在，接收透镜112也可以被集成到光电探测器106中。光阑113用于限制入射到光电探测器106上的入射光的角度，阻挡杂散光等。

本申请的激光雷达系统100可以是非同轴激光雷达系统。如图1所示，反射光束到达光电探测器106而没有回到扫描器105，激光发射系统和激光接收系统是独立的，并且从激光雷达的光源到目标对象的发射路径与从目标对象到激光雷达的光电探测器的接收路径是非同轴的。

在一个或多个实施例中，激光雷达系统100还可以包括外壳114，用于将前述部件中的一个或多个包封在其中以进行保护。在一些实施例中，外壳114为不透明材料，并且外壳114上可以开设透明区域或窗口116以允许发射光束或反射光束通过。在另一些实施例中，外壳114自身为透明材料，由此允许发射光束或反射光束从任意位置通过。

激光雷达系统可以控制扫描器按照预定的扫描图案引导发射光束。通常情况下，扫描器扫描时在空间呈现一种闭合的扫描图案，并且周期性的重复扫描。常见的扫描图案包括行列光栅式、李萨如图形、螺旋图形等。图2a示出激光雷达系统按照行列光栅式扫描图案进行扫描时的激光点云图的一个示例。点云图中的每个像素点(扫描点)204表示扫描器将一个发射光束引导至发射视场(或称扫描视场)中的位置。所有像素点204的合集构成了激光雷达系统的发射视场202。根据预定扫描图案的不同，发射视场202可以具有各种不同的形状，不限于图2a所示的矩形形状。每个像素点204可以与一个或多个发射光束或者一次或多次测量相关联。

图2b示出了激光雷达系统的接收视场分布示例。在该示例中，激光雷达系统包括沿着至少一个方向排列的多个光电探测子模块的探测器阵列，每个光电探测子模块包括一个或多个光电探测单元及其相应的接收电路。每个光电探测子模块能够接收相对较小范围内的反射光。例如，图2b中每一个矩形208表示激光雷达系统的相应一个光电探测子模块能够接收的反射光的范围，也称为相应光电探测子模块的接收视场。所有光电探测子模块的接收视场的合集构成了光接收器的总接收视场206。

应认识到，图2a至图2b所示出的发射视场及接收视场仅仅是示意性的。根据本公开的激光雷达系统不限于此，例如可以具有与之不同的扫描图案、发射视场分布、接收视场分布、光电探测子模块的形状、数量和分布等。

例如，在一些实施例中，可以用光电探测单元的阵列(诸如APD阵列)来创建激光雷达系统的接收视场。在这种情况下，总的接收视场可以由所有APD的接收视场(即，APD接收通道)的集合构成。

图3a是示出APD接收通道与反射光斑的相对位置关系的简化示意图。作为示例，图3a中仅例示了接收区域中的3×3APD阵列，以及落在该3×3APD阵列上的4个反射光斑。在图3a中，4个反射光斑相对于9个APD接收通道的位置不同。本领域技术人员容易理解，随着利用MEMS振镜执行整个视场的激光束扫描，相应的反射光斑会落在接收区域的许多不同位置上。

如图3a所示，每个反射束都有自己的最佳接收通道，当使用该最佳接收通道来接收反射束(或回波信号)时，反射束的信号强度可以达到最大，最远测距能力也最好。例如，如图3a所示，反射光斑A、B、C、D的最佳接收通道分别是通道1、2、6、8。

但是，考虑到APD阵列的接收区域中存在不吸光的GAP区等因素，当反射光斑落在APD阵列的接收区域中的不同位置上时，反射束的进入最佳接收通道中的信号强度可能不同。例如，如图3a所示，反射光斑A完全地落在通道1上，而反射光斑B、C、D分别以不同的比例部分地落在了通道2、6、8上。即，对于发射视场中的各个扫描点而言，在反射束本身的信号强度相同的情况下，反射束被通道有效接收的信号强度可能并不相同。

通常情况下，反射束的信号强度可以反映目标对象的反射率。因此，在激光雷达系统工作期间，可以通过反射束的接收到的信号强度来估计目标对象的反射率。但本申请的发明人认识到，基于以上分析，对于同一目标对象，不同反射束的接收到的信号强度可能会不一样，导致对目标对象的反射率估计可能会出现误差。下文中，可以将反射束的信号强度中没有被接收通道有效接收的部分称为反射束的接收能量损失。根据以上分析可知，目标对象的反射率的估计误差与从目标对象反射的反射束的接收能量损失相关。

从图3a可以看出，反射束的接收能量损失与反射光斑在APD阵列的接收区域中的位置(即，反射束的入射位置)相关，更具体地，与反射光斑相对于最佳接收通道的位置(即，反射束的相对入射位置)相关。本申请的发明人认识到，由于APD阵列的接收侧一般设置有光阑，因此反射束的入射位置可以由反射束的入射角(即，接收角)唯一地确定。因此，反射束的接收能量损失与反射束的接收角相关。

在同轴激光雷达系统中，发射光路和接收光路可以是重叠的。因此，对于确定的发射激光束，可以确定反射束的入射位置，进而预先确定反射束的接收能量损失，从而确定反射率的补偿系数。因此，可以根据在某一场景中具有不同发射角的各个发射激光束的反射束的接收到的信号强度，预先训练得到对应于发射角的相应的反射率补偿系数。

但受限于MEMS振镜的尺寸小，为了满足测距要求，获得较大的视场角度范围，激光雷达系统一般会采用收发非同轴方案，即，一般使用非同轴激光雷达系统。在非同轴激光雷达系统中，同一角度发射的激光束在照射不同距离的目标对象时，反射束的接收角不同，进而导致反射束的接收能量损失不同。因此，对于非同轴激光雷达系统，无法像在同轴激光雷达系统中那样预先训练得到对应于发射角的相应的反射率补偿系数。

图3b是示出非同轴激光雷达系统中的光路图的简化示意图。作为示例，图3b中的非同轴激光雷达系统的光发射器位于左侧而光接收器位于右侧。如图3b所示，对于从光发射器以发射角α_t(发射端光线与法向的方位向夹角)发射的光束，当目标对象在T₁位置时，接收端的光线入射角为α_r1(接收端光线与法向的方位向夹角)；当目标对象在T₂位置时，接收端的光线入射角为α_r2，并且α_r1≠α_r2。由此，从不同位置反射的光束的光斑落在了APD接收阵列的不同位置上。由以上分析可知，两个反射束能够被有效接收的信号强度可能不同。因此，针对在T₁位置处的目标对象训练得到的补偿系数，对于从在T₂位置处的目标对象反射回的光束将不适用。

即，对于非同轴激光雷达系统，在目标对象位于某一距离处时训练获得的对应于发射角的相应的反射率补偿系数，对于目标对象位于其他距离处的情况不能完全匹配适用，因为反射光斑的位置可能会发生变化。这种情况下，采用先前训练得到的补偿系数可能会导致更大的偏差。

本申请的发明人认识到，与任一反射束相关的反射率补偿系数与由该反射束的入射位置决定的反射束的接收能量损失相关，而反射束的入射位置可以由反射束的入射角(即，接收角)唯一地确定。因此，无论是收发同轴方案还是收发非同轴方案，反射率补偿系数都与反射束的接收角是对应的。但是，在收发非同轴方案中，反射束的接收角不能由发射激光束的发射角直接确定，因为其还受到目标对象的距离的影响。即，反射束的接收角不仅与发射激光束的发射角有关，还与目标对象的位置有关。为此，本申请的发明人提出了一种能够改善反射率不一致性的激光雷达系统及其校准方法和训练方法、车辆、电子设备、介质以及程序产品。在该激光雷达系统的校准方法中，可以获取反射束的接收角，从而根据预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系，计算相应的反射率补偿系数，以有利地改善反射率的一致性。而且，在该校准方法中，反射束的接收角可以通过发射端坐标系和接收端坐标系之间的坐标转换从发射角和目标对象的目标距离计算得到，从而有利地提高了所提出的校准方法的实用性。

下面结合图4a例示根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法。图4a示出了根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法400的流程图。该方法400可以在特别是非同轴的激光雷达系统(诸如图1中所示的激光雷达系统100)中执行。具体地，该方法400可以在激光雷达系统中的控制器(诸如图1中的控制器103)中执行。但申请不限于此，例如，该方法400可以在通信耦接到激光雷达系统100的设备中执行。

在方法400中，首先判断是否在光接收器的相应接收通道中接收到测距激光束的被目标对象反射的反射束，该测距激光束被从光发射器以发射角发射。

为便于描述，下面主要以与发射视场中的第m个扫描点相关的校准步骤为示例进行描述。在示例中，发射角可以是与第m个扫描点对应的发射角(发射方位角α_t,m、发射俯仰角β_t,m)。这里，发射角指的是发射的测距激光束相对于发射端坐标系的角度。具体地，发射俯仰角可以指测距激光束的方向线与光发射器的水平面的夹角，以及发射方位角可以指从光发射器的正发射方向到测距激光束的方向线的水平夹角。本领域技术人员容易理解，这里给出的描述仅是示例，本申请可以对激光雷达系统的发射视场中的所有扫描点或者多个扫描点进行校准。此外，本申请也不限于以单个扫描点为单位逐个进行校准，例如还能够以多个扫描点构成的组为单位并行地进行校准。

这里，光接收器的相应接收通道可以指检测到的信号强度大于或等于由其他接收通道检测到的信号强度的接收通道，即，相应接收通道可以是最佳接收通道。在一些实施例中，可以基于前一个接收的反射束的相关信息来预测对于当前反射束的最佳接收通道。例如，可以基于与前一个接收的反射束相关的目标距离和/或前一个接收的反射束的接收角，选择当前反射束的相应接收通道。但本申请不限于此。

如果判断的结果是肯定的(“是”)，则开始执行步骤402-步骤406中的校准过程。反之，如果判断的结果是否定的(“否”)，则校准过程直接结束。可替代地，在一些实施例中，如果判断的结果是否定的，则处理进行到步骤406并将反射率补偿系数设置为1。

在步骤402，响应于在光接收器的相应接收通道中接收到测距激光束的被目标对象反射的反射束，获取该反射束的接收到的信号强度和接收角。如上所述，测距激光束被从光发射器以发射角发射。

本申请的发明人认识到，反射束的接收到的信号强度可以与反射束的接收到的信号幅度和信号脉宽中的至少一个相关。因此，在一些实施例中，可以基于反射束的接收到的信号幅度和信号脉宽中的至少一个来获取反射束的接收到的信号强度。例如，可以根据以下的式(1)来估计对于以发射角(发射方位角α_t,m、发射俯仰角β_t,m)发射的测距激光束的反射束的信号强度Power_m：

Power_m＝Vol_m+FWHM_m*k 式(1)

其中，k为脉宽系数，可以根据人工经验设置。

本领域技术人员容易理解，式(1)中示出的方法仅是示例，本申请不限于此，可以根据需要进行设计。例如，式(1)中示出的信号强度Power_m与信号幅度Vol_m、信号脉宽FWHM_m的关系是一阶线性的，但在其它方法中，可以使用关于信号幅度Vol_m和/或信号脉宽FWHM_m的高阶多项式来计算信号强度Power_m。

如以上分析的，本申请的发明人认识到，反射束的接收角(接收方位角α_r,m、接收俯仰角β_r,m)不仅与测距激光束的发射角(发射方位角α_t,m、发射俯仰角β_t,m)有关，还与目标距离R_m有关。这里，反射束的接收角指的是反射束相对于接收端坐标系的角度。具体地，接收俯仰角可以指反射束的方向线与光接收器的水平面的夹角，以及接收方位角可以指从光接收器的正接收方向到反射束的方向线的水平夹角。

本申请的发明人还认识到，在非同轴激光雷达系统中，与光发射器的布置相关的发射端坐标系和与光接收器的布置相关的接收端坐标系是不同的坐标系，但可以相互转换。由此，本申请的发明人提出，可以通过坐标转换，从测距激光束的发射角(发射方位角α_t,m、发射俯仰角β_t,m)和目标距离R_m，计算得到反射束的接收角接收方位角α_r,m、接收俯仰角β_r,m)。

首先，如图4a所示，在子步骤4022中，获取目标对象相对于激光雷达系统的目标距离。

在一些实施例中，可以基于激光束从光发射器到光接收器的飞行时间来获取目标距离R_m。

在收发非同轴方案中，从光发射器到目标对象的发射距离(即，测距激光束的长度)R_t,m与从目标对象到光接收器的接收距离(即，反射束的长度)R_r,m可以不同。因此，在一些实施例中，可以首先单独地确定发射距离R_t,m和接收距离R_r,m中的至少一个，再根据发射距离R_t,m和接收距离R_r,m中的至少一个得到目标距离R_m。

例如，基于激光束从光发射器到光接收器的飞行时间，可以确定发射距离R_t,m与接收距离R_r,m之和。在此基础上，利用光发射器与光接收器之间已知的相对位置关系和测距激光束相对于光发射器的角度，可以分别计算出发射距离R_t,m和接收距离R_r,m。在这种情况下，可以例如将发射距离R_t,m作为目标距离R_m。

可替代地，在本公开的另一个实施例中，由于光发射器与光接收器足够近以及/或者发射距离R_t,m和接收距离R_r,m之差相对于目标距离R_m来说小到可以被忽略掉，可以认为发射距离R_t,m和接收距离R_r,m基本相等。在这种情况下，目标距离R_m与发射距离R_t,m和接收距离R_r,m可以互换使用，并且都等于激光束从光发射器到光接收器的行进距离的一半。

本领域技术人员容易理解，以上获取目标距离R_m的方法仅是示例，本申请不限于此，可以根据需要进行设计。

在子步骤4024，根据测距激光束的发射角以及目标距离，通过坐标转换，计算反射束的接收角。

具体地，对于第m个扫描点，可以分别在发射端坐标系与接收端坐标系中表示同一目标对象T_m。由此，可以建立反射束的接收角(接收方位角α_r,m、接收俯仰角β_r,m)与测距激光束的发射角(发射方位角α_t,m、发射俯仰角β_t,m)和目标距离R_m之间的计算关系。

图5示出根据本公开的实施例的发射端坐标系与接收端坐标系的示意图。

为简化表达，将光发射器中的发射点(例如光源的中心)设定为发射端坐标系中的坐标原点O_t。在此基础上，设定发射端的极坐标系，使得目标对象T在发射端的极坐标系中可以表示为(R_t，α_t，β_t)。如上所述，R_t可以等同于目标距离R，发射方位角α_t表示从光发射器的正发射方向到测距激光束的方向线的水平夹角，发射俯仰角β_t表示测距激光束的方向线与光发射器的水平面的夹角。进一步地，为了简化表达，如下定义发射端的直角坐标系(X_t，Y_t，Z_t)：光发射器的水平面被设定为X_tY_t平面，其中光发射器的正发射方向被设定为Y_t轴且与Y_t轴垂直的方向被设定成X_t轴，以及与光发射器的水平面垂直的方向被设定为Z_t轴。本领域技术人员容易理解，仅出于简化计算和描述的目的而以上述方式定义坐标系，本申请不限于此。

根据上述坐标系的定义，可以确定发射端的极坐标系与直角坐标系的转换关系。具体地，目标对象T_m可以在发射端的直角坐标系中被表示为(x_t,m，y_t,m，z_t,m)，目标对象T在发射端的极坐标系中可以表示为(R_t,m，α_t,m，β_t,m)，其满足以下的式(2)：

图5还例示了接收端坐标系。同样出于简化表达的目的，将光接收器的接收视场的中心(例如光阑的中心)设定为接收端坐标系中的坐标原点O_r。在此基础上，设定接收端的极坐标系，使得目标对象T在接收端的极坐标系中可以表示为(R_r，α_r，β_r)。如上所述，接收方位角α_r表示从光接收器的正接收方向到反射束的方向线的水平夹角，接收俯仰角β_r表示反射束的方向线与光接收器的水平面的夹角。进一步地，为了简化表达，如下定义接收端的直角坐标系(X_r，Y_r，Z_r)：光接收器的水平面被设定为X_rY_r平面，其中光接收器的正接收方向被设定为Y_r轴且与T_r轴垂直的方向被设定成X_r轴，以及与光接收器的水平面垂直的方向被设定为Z_r轴。本领域技术人员容易理解，仅出于简化计算和描述的目的而以上述方式定义坐标系，本申请不限于此。

由于光发射器与光接收器在激光雷达系统中的相对位置关系是固定的，因此，利用描述该相对位置关系的坐标值，还可以在接收端的直角坐标系中表示T_m。

例如，如果接收端坐标系中的坐标原点O_r在发射端的直角坐标系中的坐标为(x_０,y₀,z₀)，且从发射端的直角坐标系(X_t，Y_t，Z_t)转换到接收端的直角坐标系(X_r，Y_r，Z_r)的坐标旋转角度为θ，那么T_m可以在接收端的直角坐标系(X_r，Y_r，Z_r)中表示为(x_r,m，y_r,m，z_r,m)，其中，满足以下式(3)：

其中，x_tr、y_tr和z_tr满足以下式(4)

由此，根据上述坐标系的定义，可以确定接收端的极坐标系与直角坐标系的转换关系。具体地，目标对象T_m可以在接收端的极坐标系中被表示为(R_r,m，α_r,m，β_r,m)，其满足以下的式(5)：

即，可以计算出反射束的接收角(接收方位角α_r,m、接收俯仰角β_r,m)。

本领域技术人员容易理解，由于可以存在不同的坐标系定义方法，因此上述坐标转换的公式仅是示例，本申请不限于此。

此外，除了子步骤4022-4024中例示的方法外，还可以使用其它方法来获取反射束的接收角。

在步骤406，根据预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系，基于所获取的反射束的接收角来确定与该反射束相关的反射率补偿系数。

在一些实施例中，预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系可以是映射表。因此，可以通过诸如查表法等方法，基于所获取的反射束的接收角来确定与相关的反射率补偿系数。但是本领域技术人员容易理解，预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系不限于映射表，还可以是曲线图，计算公式、参数等等，只要能够反映二者的对应关系即可。

可以使用任意适当的方法来预先训练反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系。

下面结合图6a和图6b来例示根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法的示例。图6a示出了根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法600的流程图。图6b示出了根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法的示意图。方法600可以在特别是非同轴的激光雷达系统(诸如图1中所示的激光雷达系统100)中执行。具体地，该方法600可以在激光雷达系统中的控制器(诸如图1中的控制器103)中执行。可替代地，该方法600可以在通信耦接到激光雷达系统100的设备中执行。

值得注意的是，为了获取反射束的接收角与反射率补偿系数之间的更准确的对应关系，一般需要针对大量的扫描点进行训练。因此，方法600中例示的步骤602-606是针对发射视场中的多个扫描点中的各个扫描点执行的。为便于描述，下面主要以与发射视场中的第n个扫描点相关的训练步骤为示例进行描述。

在步骤602，获取对应的从光发射器发射的训练激光束的发射角、训练对象相对于激光雷达系统的训练距离，以及在光接收器的相应接收通道中接收到的训练激光束的被训练对象反射的反射束的信号强度。

在示例中，对应的训练激光束的发射角可以是与第n个扫描点对应的发射角(发射方位角α_t,n、发射俯仰角β_t,n)。与上文中的定义类似，该发射角指的是发射的训练激光束相对于发射端坐标系的角度。具体地，发射俯仰角可以指训练激光束的方向线与光发射器的水平面的夹角，以及发射方位角可以指从光发射器的正发射方向到训练激光束的方向线的水平夹角。一般而言，训练激光束的发射角是激光雷达系统执行扫描时的控制参数，可以直接获取。

在训练过程中，出于简化计算和描述的目的，训练对象可以被设定在固定的位置处，即，训练激光束从相同的训练距离R处被反射。但本申请不限于此。此外，在一些实施例中，训练距离R可以是已知的。可替代地，在另一些实施例中，可以使用与上述获取目标距离类似的方法来获取训练距离R。

如上所述，光接收器的相应接收通道可以指检测到的信号强度大于或等于由其他接收通道检测到的信号强度的接收通道，即，相应接收通道可以是最佳接收通道。在一些实施例中，可以基于前一扫描点的相关信息来预测针对当前扫描点的最佳接收通道。例如，可以基于与前一扫描点(例如，第n-1个扫描点)对应的训练距离和/或反射束的接收角，选择针对当前扫描点(例如，第n个扫描点)的相应接收通道。但本申请不限于此。

在一些实施例中，同样可以基于反射束的接收到的信号幅度和信号脉宽中的至少一个来获取反射束的接收到的信号强度。例如，可以参考式(1)中的计算公式，基于反射束的接收到的信号幅度Vol_n和信号脉宽FWHM_n来获取反射束的接收到的信号强度Power_n。

特别地，为了简化稍后描述的在校准过程中确定反射率补偿系数的步骤，优选在训练过程和校准过程中使用相同的计算变量、计算参数、计算方法等来获取具有相同度量的反射束的接收到的信号强度。但申请不限于此，例如，也可以使在训练过程和校准过程中分别计算出的信号强度具有确定的关系，并可以相互转换。

在一些实施例中，可以通过令光发射器以与扫描点对应的发射角向训练对象发射训练激光束，并在光接收器的相应接收通道中接收训练激光束的被训练对象反射的反射束来获取反射束的接收到的信号强度。可替代地，在一些实施例中，反射束的接收到的信号强度可以与训练激光束的发射角、训练对象相对于激光雷达系统的训练距离一起作为数据组被传输给执行训练方法600的设备。

通过对发射视场中的多个(例如N个)扫描点执行步骤602，可以获得对应的训练激光束的发射角与接收通道中接收到的反射束的信号强度之间的关系。例如，该关系可以由以下表1来表示。

表1 训练激光束的发射角与反射束的信号强度之间的关系

扫描点编号	发射角	信号强度
			1	(α_t,1，β_t,1)	Power₁
2	(α_t,2，β_t,2)	Power₂
			…	…	…
N-1	(α_t,N-1，β_t,N-1)	Power_N-1
			N	(α_t,N，β_t,N)	Power_N

在步骤604中，根据训练激光束的发射角以及训练距离，利用坐标转换，计算对应的反射束的接收角。

在一些实施例中，可以使用与上述校准方法中类似的步骤，根据训练激光束的发射角(发射方位角α_t,n、发射俯仰角β_t,n)以及训练距离R，利用发射端坐标系与接收端坐标系之间的坐标变换，计算对应的反射束的接收角(接收方位角α_r,n、接收俯仰角β_r,n)。与上文中的定义类似，反射束的接收角指的是反射束相对于接收端坐标系的角度。具体地，接收俯仰角β_r,n可以指反射束的方向线与光接收器的水平面的夹角，以及接收方位角α_r,n可以指从光接收器的正接收方向到反射束的方向线的水平夹角。

在使用上述定义的坐标系的情况下，训练对象T可以在发射端的直角坐标系中被表示为(x_t,n，y_t,n，z_t,n)，在发射端的极坐标系中可以表示为(R，α_t,n，β_t,n)，并满足：

进一步地，基于已知的接收端坐标系中的坐标原点O_r在发射端的直角坐标系中的坐标为(x₀,y₀,z₀)以及从发射端的直角坐标系(X_t，Y_t，Z_t)转换到接收端的直角坐标系(X_r，Y_r，Z_r)的坐标旋转角度为θ的知识，训练对象T在接收端的直角坐标系(X_r，Y_r，Z_r)中表示为(x_r,n，y_r,n，z_r,n)，其中，满足以下式(7)：

其中，x′_tr、y′_tr和z′_tr满足以下式(8)

再进一步地，训练对象T在接收端的极坐标系中被表示为(R_r，α_r,n，β_r,n)，其满足以下式(9)：

即，可以计算出反射束的接收角(接收方位角α_r,n、接收俯仰角β_r,n)。

如上所述，可以存在不同的坐标系定义方法，因此上述坐标转换的公式仅是示例，本领域技术人员容易理解，本申请不限于此。

通过对发射视场中的多个(例如N个)扫描点执行步骤604，可以获得反射束的接收角(接收方位角α_r,n、接收俯仰角β_r,n)与训练激光束的入射角(发射方位角α_t,n、发射俯仰角β_t,n)之间的关系。

在步骤606，基于反射束的接收到的信号强度，计算与该反射束相关的反射率补偿系数，该反射率补偿系数用于对基于该信号强度估计的训练对象的反射率进行校准。

如上所述，反射束的信号强度反映了目标对象的反射率。因此，在激光雷达系统工作期间，可以通过接收到的反射束的信号强度来估计目标对象的反射率。但由于反射束的接收能量损失，对目标对象的反射率的估计可能出现误差。因此，需要利用反射率补偿系数对基于反射束的接收到的信号强度估计的训练对象的反射率进行校准。

在一些实施例中，反射率补偿系数被设定为与反射束的接收到的信号强度成反比。

例如，可以通过如下方法计算与各个反射束相关的反射率补偿系数。

首先，以所有反射束的接收到的信号强度中的最大值为基准，对反射束的接收到的信号强度Power_n进行归一化，得到相应的归一化值Power_n,norm。该计算可以由以下式(10)表示。

/>

其中，Power_max为训练中所有反射束的接收到的信号强度中的最大值，满足以下的式(11)

然后，对反射束的接收到的信号强度的归一化值Power_n,norm取倒数，获得相应的反射率补偿系数Coe_n。该计算可以由以下式(12)表示。

通过对发射视场中的多个(例如N个)扫描点执行步骤606，可以获得反射束的接收到的信号强度与反射率补偿系数之间的关系。

由于能够以不同的方式定义反射率补偿系数，因此上述计算公式仅是示例，本领域技术人员容易理解，本申请不限于此。

基于上述步骤602-606，可以获得对应的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系。例如，该关系可以由以下表2来表示。

表2 反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系

扫描点编号	接收角	反射率补偿系数
			1	(α_r,1，β_r,1)	Coe₁
2	(α_r,2，β_r,2)	Coe₂
			…	…	…
N-1	(α_r,N-1，β_r,N-1)	Coe_N-1
			N	(α_r,N，β_r,N)	Coe_N

图6b示意性地例示了上面详细描述的步骤602-606。

首先，可以得到针对各个扫描点的训练激光束的发射角(发射方位角、发射俯仰角)与反射束的接收到的信号强度的映射关系。在此基础上，一方面，基于训练激光束的发射角和训练距离R，利用坐标转换，获得相应的反射束的接收角(接收方位角、接收俯仰角)，另一方面，根据反射束的接收到的信号强度，计算相应的反射率补偿系数。由此，可以得到针对各个扫描点的反射束的接收角与反射率补偿系数的映射关系。

在一些实施例中，根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法400还包括使用上述的训练方法600来预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系。

在一些实施例中，如果预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系是如表2所示的映射表，那么可以基于所获取的反射束的接收角(α_r,m,β_r,m)进行查表，以计算当前的反射率补偿系数coe_m。

可以使用任意适当的方法来根据预先训练反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系确定相关的反射率补偿系数。下面结合图4b例示根据本公开的实施例的确定反射率补偿系数的方法的示例。图4b示出了示根据本公开的实施例的激光雷达系统的确定反射率补偿系数的步骤的子步骤的流程图

在子步骤4042，在映射表中查找与所获取的反射束的接收角接近的至少一个参考接收角及其各自的反射率补偿系数。

在一些实施例中，在映射表中查找参考接收角(α_j,β_j)包括在映射表中查找与所获取的反射束的接收角(α_r,m,β_r,m)的角度差小于预设阈值的接收角。在该定义下，子步骤4042中的过程可以由以下式(13)表示。

其中，Δα与Δβ分别是针对接收方位角与接收俯仰角设置的范围阈值。

但本领域技术人员容易理解，可以存在不同的“参考接收角”的定义，因此上述查找参考接收角及其反射率补偿系数的公式仅是示例，本申请不限于此。

在子步骤4044，确定各个参考接收角的权重。

例如，在一些实施例中，基于各个参考接收角与所获取的反射束的接收角的角度坐标的欧式距离，计算各个参考接收角的权重。

假设S为参考接收角的个数，则第j个参考接收角的权重ω_j满足以下式(14)：

其中，p为幂参数，一般设置为2，h_j为诸如通过查表获得的参考接收角的角度坐标(α_j,β_j)到所获取的反射束的接收角的角度坐标(α_r,m,β_r,m)的欧式距离，满足以下式(15)：

但本领域技术人员容易理解，对于参考接收角的“权重”，可以存在不同的定义方式，因此上述确定权重的公式仅是示例，本申请不限于此。

在子步骤4046，基于各个参考接收角的反射率补偿系数及权重，计算与反射束相关的反射率补偿系数。

在一些实施例中，可以基于各个参考接收角的权重，通过对相应的反射率补偿系数进行加权计算来获取与反射束相关的反射率补偿系数。在该方法下，子步骤4046中的过程可以由以下式(16)表示。

由此，通过子步骤4042-4046，确定了与反射束相关的反射率补偿系数。

返回图4a，在步骤406，利用反射率补偿系数，对基于反射束的接收到的信号强度估计的目标对象的反射率进行校准。

例如，如果基于与第m个扫描点对应的反射束的接收到的信号强度估计的训练对象的反射率为ref_m，则最终确定的目标反射率估计值ref_m,c可以如下表示：

ref_m,c＝ref_m*coe′_m 式(17)

如上所述，通过执行根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法，可以改善反射率估计值的一致性。

图7示意性地例示了上面详细描述的根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法以及训练方法。

图7的左侧示出了根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法的示意性步骤。首先获取从通道接收到的发射束的信号强度，然后建立训练激光束的发射角与反射束的接收到的信号强度(特别是该信号强度相比于最大接收信号强度的比)之间的关系，再通过坐标转换等计算，建立反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系。

图7的右侧示出了根据本公开的实施例的激光雷达系统的校准方法的示意性步骤。对于要校准的第m个扫描点，根据测距激光束的发射角和目标对象的目标距离，计算相应的反射束的接收角，再根据左侧示出的预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系，查表获得相应的反射率补偿系数。

值得注意的是，为了快速、实时地补偿反射率，在图7右侧示出的校准过程可以在线运行，以在激光雷达系统执行扫描的同时对估计的反射率进行校准。相对地，由于激光雷达系统的发射端与接收端的相对位置关系是固定的，反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系相对稳定，不需要每次扫描都重新训练。因此，在图7左侧示出的训练过程可以离线运行。在一些实施例中，只需要执行一次训练过程以获得反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系即可。但本申请不限于此，例如，在一些实施例中，可以定期执行训练过程，以更新映射表。

本申请为激光雷达系统，尤其是非同轴激光雷达系统，提供了改善目标对象的反射率估计的一致性的技术手段，并且解决了非同轴激光雷达反射率随目标距离变化的问题，可以全距离段、全视场随时计算反射率补偿系数。

在一些实施例中，根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法和/或校准方法可以在激光雷达系统内部的一个或多个处理器实现，例如由控制器103实现。在另一些实施例中，当激光雷达系统被安装在车辆装置中时，根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法和/或校准方法也可以在车辆装置的一个或多个处理器中实现，例如由车辆控制器实现。或者，根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法和/或校准方法可以由车辆控制器和激光雷达系统的控制器协同实现。

图8示出根据本公开的实施例的集成了激光雷达系统的车辆800的组成示意图。车辆800至少可以包括激光雷达系统810、车辆控制器804和机动系统805。激光雷达系统810可以使用图1中的激光雷达系统100实现。相应地，光发射器801、光接收器802和控制器803分别与激光雷达系统100的光发射器101、光接收器102和控制器103对应。不同之处在于，车辆控制器804可以通过控制器803与光发射器101、光接收器102通信耦接。在另一些实施例中，车辆控制器804也可以直接与光发射器101、光接收器102通信耦接。在一些实施例中，激光雷达系统810可以不包括控制器803。根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法和/或校准方法可以由车辆控制器804独立实现，也可以部分由车辆控制器804、部分由控制器803来协同实现。机动系统805可以包括动力子系统、制动子系统和转向子系统等。车辆控制器804可以根据激光雷达系统810的探测结果调整机动系统805。

此外，根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法和/或校准方法也可以以计算机可读指令的形式在电子设备中被实现。

图9示出了根据本公开的实施例的电子设备900的配置框图。电子设备900可以用于执行根据本公开的实施例的激光雷达系统的训练方法和/或校准方法，例如方法400、600。电子设备900可为任何类型的通用或专用计算设备，诸如台式计算机、膝上型计算机、服务器、大型计算机、基于云的计算机、平板计算机、可穿戴设备、车辆电子装置等。如图9所示，电子设备900包括输入输出(Input/Output，I/O)接口901、网络接口902、存储器904和处理器903。

I/O接口901是可以从用户接收输入和/或向用户提供输出的组件的集合。I/O接口901可以包括但不限于按钮、键盘、小键盘、LCD显示器、LED显示器或其它类似的显示设备，包括具有触摸屏能力使得能够进行用户和电子设备之间的交互的显示设备。

通信接口902可以包括各种适配器以及以软件和/或硬件实现的电路系统，以便能够使用有线或无线协议与激光雷达系统通信。有线协议例如是串口协议、并口协议、以太网协议、USB协议或其它有线通信协议中的任何一种或多种。无线协议例如是任何IEEE802.11Wi-Fi协议、蜂窝网络通信协议等。

存储器904包括单个存储器或一个或多个存储器或存储位置，包括但不限于随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、EPROM、EEPROM、闪存、FPGA的逻辑块、硬盘或存储器层次结构的任何其他各层。存储器904可以用于存储任何类型的指令、软件或算法，包括用于控制电子设备900的一般功能和操作的指令905。

处理器903控制电子设备900的一般操作。处理器903可以包括但不限于CPU、硬件微处理器、硬件处理器、多核处理器、单核处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、DSP或其他类似的处理设备，能够执行根据本公开中描述的实施例的用于控制电子设备900的操作和功能的任何类型的指令、算法或软件。处理器903可以是在计算系统中执行功能的数字电路系统、模拟电路系统或混合信号(模拟和数字的组合)电路系统的各种实现。处理器903可以包括例如诸如集成电路(IC)、单独处理器核心的部分或电路、整个处理器核心、单独的处理器、诸如现场可编程门阵列(FPGA)的可编程硬件设备、和/或包括多个处理器的系统。

可以使用内部总线906来建立电子设备900的组件之间的通信。

电子设备900通信耦接到激光雷达系统，以控制激光雷达系统的操作。例如，可以将根据本公开的配置方法以计算机可读指令的形式存储在电子设备900的存储器904上。处理器903通过读取所存储的计算机可读指令来实施配置方法。

尽管使用特定组件来描述电子设备900，但是在替选实施例中，电子设备900中可以存在不同的组件。例如，电子设备900可以包括一个或多个附加处理器、存储器、网络接口和/或I/O接口。另外，电子设备900中可能不存在组件的一个或多个。另外，尽管在图9中示出单独的组件，但是在一些实施例中，给定组件的一些或全部可以集成到电子设备900中的其他组件中的一个或多个中。

本公开可以被实现为装置、系统、集成电路和非瞬时性计算机可读介质上的计算机程序或程序产品的任何组合。

应当理解，根据本公开的实施例的计算机可读存储介质或程序产品中的计算机可执行指令可以被配置为执行与上述设备和方法实施例相应的操作。当参考上述设备和方法实施例时，计算机可读存储介质或程序产品的实施例对于本领域技术人员而言是明晰的，因此不再重复描述。用于承载或包括上述计算机可执行指令的计算机可读存储介质和程序产品也落在本公开的范围内。这样的存储介质可以包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

另外，应当理解，上述系列处理和设备也可以通过软件和/或固件实现。在通过软件和/或固件实现的情况下，在相关设备的存储介质存储构成相应软件的相应程序，当所述程序被执行时，能够执行各种功能。

例如，在以上实施例中包括在一个单元中的多个功能可以由分开的装置来实现。替选地，在以上实施例中由多个单元实现的多个功能可分别由分开的装置来实现。另外，以上功能之一可由多个单元来实现。这样的配置包括在本公开的技术范围内。

在本公开中，流程图中所描述的步骤不仅包括以所述顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行地或单独地而不是必须按时间序列执行的处理。此外，甚至在按时间序列处理的步骤中，也可以适当地改变该顺序。

本公开实施例的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本公开中的术语“或”表示包括性的“或”，而非排除性的“或”。提及的“第一”组件不必然要求提供“第二”组件。此外，除非明确指示，否则“第一”或“第二”组件不表示将提及的组件限制于特定顺序。术语“基于”意指“至少部分基于”。

Claims

1.一种激光雷达系统的训练方法，包括：针对发射视场中的多个扫描点中的各个扫描点，

获取对应的从光发射器发射的训练激光束的发射角、训练对象相对于激光雷达系统的训练距离，以及在光接收器的相应接收通道中接收到的训练激光束的被训练对象反射的反射束的信号强度；

根据训练激光束的发射角以及训练距离，利用坐标转换，计算对应的反射束的接收角；以及

基于反射束的接收到的信号强度，计算与该反射束相关的反射率补偿系数，该反射率补偿系数用于对基于该信号强度估计的训练对象的反射率进行校准。

2.根据权利要求1所述的训练方法，其中，计算反射率补偿系数包括：

以所有反射束的接收到的信号强度中的最大值为基准，对反射束的接收到的信号强度进行归一化，得到相应的归一化值；以及

对反射束的接收到的信号强度的归一化值取倒数，获得相应的反射率补偿系数。

3.根据权利要求1所述的训练方法，其中，基于与前一扫描点对应的训练距离和/或反射束的接收角，选择针对当前扫描点的相应接收通道。

4.根据权利要求1所述的训练方法，其中，基于反射束的接收到的信号幅度和信号脉宽中的至少一个来获取反射束的接收到的信号强度。

5.一种激光雷达系统的校准方法，包括：

响应于在光接收器的相应接收通道中接收到测距激光束的被目标对象反射的反射束，获取所述反射束的接收到的信号强度和接收角，其中，测距激光束被从光发射器以发射角发射；

根据预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系，基于所获取的反射束的接收角来确定与该反射束相关的反射率补偿系数；以及

利用反射率补偿系数，对基于反射束的接收到的信号强度估计的目标对象的反射率进行校准。

6.根据权利要求5所述的校准方法，其中，获取反射束的接收角包括：

获取目标对象相对于激光雷达系统的目标距离；

根据测距激光束的发射角以及目标距离，通过坐标转换，计算反射束的接收角。

7.根据权利要求5所述的校准方法，还包括：使用根据权利要求1-4中任一项所述的训练方法来预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系。

8.根据权利要求5所述的校准方法，其中，预先训练得到的反射束的接收角与反射率补偿系数之间的关系是映射表。

9.根据权利要求8所述的校准方法，其中，确定与反射束相关的反射率补偿系数包括：

在映射表中查找与所获取的反射束的接收角接近的至少一个参考接收角及其各自的反射率补偿系数；

确定各个参考接收角的权重；以及

基于各个参考接收角的反射率补偿系数及权重，计算与反射束相关的反射率补偿系数。

10.根据权利要求9所述的校准方法，其中，在映射表中查找参考接收角包括：

在映射表中查找与所获取的反射束的接收角的角度差小于预设阈值的接收角。

11.根据权利要求9所述的校准方法，其中，确定各个参考接收角的权重包括：

基于各个参考接收角与所获取的反射束的接收角的角度坐标的欧式距离，计算各个参考接收角的权重。

12.根据权利要求5所述的校准方法，其中，基于与前一个接收的反射束相关的目标距离和/或前一个接收的反射束的接收角，选择当前反射束的相应接收通道。

13.根据权利要求5所述的校准方法，其中，基于反射束的接收到的信号幅度和信号脉宽中的至少一个来获取反射束的接收到的信号强度。

14.一种激光雷达系统，包括：

光发射器，被配置为以不同发射角发射多个测距激光束；

光接收器，被配置为在相应接收通道中接收测距激光束的被目标对象反射的反射束；以及

控制器，所述控制器与所述光发射器和所述光接收器通信地耦接，所述控制器被配置为执行根据权利要求1-4中任一项所述的训练方法和/或根据权利要求5-13中任一项所述的校准方法。

15.一种车辆，包括：

激光雷达系统，包括光发射器和光接收器，光发射器被配置为以不同发射角发射多个测距激光束，光接收器被配置为在相应接收通道中接收测距激光束的被目标对象反射的反射束，以及

车辆控制器，与所述激光雷达系统通信地耦接，所述车辆控制器被配置为执行根据权利要求1-4中任一项所述的训练方法和/或根据权利要求5-13中任一项所述的校准方法。

16.一种电子设备，与激光雷达系统通信地耦接，包括：

处理器；以及

存储器，通信耦接到所述处理器并且存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述处理器执行时，使得所述电子设备执行根据权利要求1-4中任一项所述的训练方法和/或根据权利要求5-13中任一项所述的校准方法。

17.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在由与激光雷达系统通信地耦接的电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行根据权利要求1-4中任一项所述的训练方法和/或根据权利要求5-13中任一项所述的校准方法。

18.一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，所述计算机可读指令在由与激光雷达系统通信地耦接的电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行根据权利要求1-4中任一项所述的训练方法和/或根据权利要求5-13中任一项所述的校准方法。