多回波激光雷达测距方法及多回波激光雷达与流程

本发明涉及检测领域，特别涉及一种多回波激光雷达测距方法及多回波激光雷达。

背景技术：

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

激光雷达的发射系统中，发射激光是脉冲激光，因此，某一时刻，发射出来的激光是以激光雷达为中心的一个球面或者半球面，如图1所示，外部圆表示激光球面，中间方块表示激光雷达。

由于激光雷达视场中的物体体积大多数小于激光球面的体积，如图2所示，激光球面中的一部分遇到物体201时会被反射，使得激光雷达收到一次激光回波；而其余的球面部分会继续向前，遇见其他物体202后再被反射，使得激光雷达再次收到一次激光回波。相当于某一发射周期发出的一个出射激光脉冲可能会被两次或者更多次反射，使得激光雷达在相应的接收周期内收到多个激光回波，但是某个激光雷达收到的多个激光回波也有可能是干扰信号，如图3所示，图3中的310和320可能是被测物体的激光回波，而330可能是干扰信号。

为了增加激光雷达的点云效果，提高分辨率等特性，希望将一次发射的激光脉冲对应的所有回波都接收到，并且从中获取更多的信息，但是却希望能够滤除其中的干扰。现有技术中，还没有针对激光雷达接收到的多个回波的有效处理手段。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种多回波激光雷达测距方法及多回波激光雷达，能有效滤除干扰信息，提高测距准确度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种多回波激光雷达测距方法，所述方法包括：

使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；

从所述叠加回波中获得叠加有效回波；

根据所述叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；

对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；

若所述第一有效回波的仲裁成功，则根据所述第一有效回波，获取被测物体的距离。

可选的，所述使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均之前，所述方法还包括：

存储每个接收周期内接收到的激光回波。

可选的，所述从叠加回波中获得叠加有效回波，包括：

若所述叠加回波中的回波的振幅大于等于触发门限，则认为所述回波为叠加有效回波。

可选的，所述根据叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波，包括：

获得每个所述叠加有效回波的触发位置；

根据每个所述叠加有效回波的触发位置，获得对应的每个第一有效回波的触发位置，获得对应的每个第二有效回波的触发位置；

根据所述第一有效回波的触发位置，获取第一有效回波，根据所述第二有效回波的触发位置，获取第二有效回波；

回波的触发位置为回波振幅等于触发门限的位置向前预设个数的数据点的位置。

可选的，对第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁，包括：

将第一有效回波的峰值及峰值位置与对应的第二有效回波的峰值及峰值位置相减，获得峰值差值和位置差值；

若所述峰值差值在预设峰值容错范围内，且所述位置差值在预设位置容错范围内，则认为所述第一有效回波仲裁成功。

可选的，所述第一有效回波的仲裁成功，则根据第一有效回波，获取被测物体的距离，包括：

所述被测物体的距离为：所述第一有效回波的触发位置对应的距离，与所述第一有效回波的波形对应的距离之和。

第二方面，提供了一种多回波测距激光雷达，所述激光雷达包括：

叠加平均单元，用于使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；

触发单元，用于从所述叠加回波中获得叠加有效回波；

触发单元还用于根据所述叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；

仲裁单元，用于对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；

测距单元，用于若所述第一有效回波的仲裁成功，则根据所述第一有效回波，获取被测物体的距离。

可选的，所述触发单元还用于：

获得每个所述叠加有效回波的触发位置；

根据每个所述叠加有效回波的触发位置，获得对应的每个第一有效回波的触发位置，获得对应的每个第二有效回波的触发位置；

根据所述第一有效回波的触发位置，获取第一有效回波，根据所述第二有效回波的触发位置，获取第二有效回波；

回波的触发位置为回波振幅等于触发门限的位置向前预设个数的数据点的位置。

可选的，所述仲裁单元还用于：

将第一有效回波的峰值及峰值位置与对应的第二有效回波的峰值及峰值位置相减，获得峰值差值和位置差值；

若所述峰值差值在预设峰值容错范围内，且所述位置差值在预设位置容错范围内，则认为所述第一有效回波仲裁成功。

第三方面，提供了一种多回波测距激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：

接收器，用于接收激光回波；

存储器，用于存储接收到的激光回波；

处理器，用于使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；

所述处理器还用于从所述叠加回波中获得叠加有效回波；

所述处理器还用于根据所述叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；

所述处理器还用于对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；

所述处理器还用于若所述第一有效回波的仲裁成功，则根据所述第一有效回波，获取被测物体的距离。

本发明的实施例中公开了一种多回波激光雷达测距方法，所述方法中，使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；从所述叠加回波中获得叠加有效回波；根据所述叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；若所述第一有效回波的仲裁成功，则根据所述第一有效回波，获取被测物体的距离。本发明中，将不同接收周期收到的激光回波相叠加，可以增加有效回波的强度，减小干扰信号强度，从而可以更有效的滤除干扰信号；此外，本发明中，对不同接收周期中的有效激光回波进行仲裁，可以再一次滤除干扰信号，获得有效数据，从而降低干扰，提高激光雷达的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为激光雷达发射的脉冲激光示意图；

图2所示为激光雷达的多回波产生原理示意图；

图3所示为激光雷达的激光回波图；

图4所示为本发明实施例的多回波激光雷达测距方法流程图；

图5所示为本发明实施例的激光回波示意图。

具体实施方式

本发明如下实施例提供了一种多回波激光雷达测距方法及多回波激光雷达，能有效滤除干扰信息，提高测距准确度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图4所示为本发明实施例的多回波激光雷达测距方法流程图，如图4所示，所述方法包括：

步骤410，使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；

步骤420，从所述叠加回波中获得叠加有效回波；

步骤430，根据所述叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；

步骤440，对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；

步骤450，若所述第一有效回波的仲裁成功，则根据所述第一有效回波，获取被测物体的距离。

本发明的实施例中公开了上述多回波激光雷达测距方法，将不同接收周期收到的激光回波相叠加，可以增加有效回波的强度，减小干扰信号强度，从而可以更有效的滤除干扰信号；此外，本发明中，对不同接收周期中的有效激光回波进行仲裁，可以再一次滤除干扰信号，获得有效数据，从而降低干扰，提高激光雷达的准确率。

本发明实施例中，在步骤410之前，即在所述使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均之前，所述方法还包括：

存储每个接收周期内接收到的激光回波。

本发明实施例中，步骤420中，所述从叠加回波中获得叠加有效回波，包括：

若所述叠加回波中的回波的振幅大于等于触发门限，则认为所述回波为叠加有效回波。

参考图3所示，图3中，触发门限如虚线所示，则可以认为310和320是有效回波，330位干扰信号。

本发明实施例中，步骤430中，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波，包括：

获得每个所述叠加有效回波的触发位置；

根据每个所述叠加有效回波的触发位置，获得对应的每个第一有效回波的触发位置，获得对应的每个第二有效回波的触发位置；

根据所述第一有效回波的触发位置，获取第一有效回波，根据所述第二有效回波的触发位置，获取第二有效回波；

回波的触发位置为回波振幅等于触发门限的位置向前预设个数的数据点的位置。

本发明实施例中，步骤440中，对第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁，包括：

将第一有效回波的峰值及峰值位置与对应的第二有效回波的峰值及峰值位置相减，获得峰值差值和位置差值；

若所述峰值差值在预设峰值容错范围内，且所述位置差值在预设位置容错范围内，则认为所述第一有效回波仲裁成功。

图5所示为本发明实施例的激光回波示意图。

图5(a)为上一个接收周期中接收到的第一激光回波，图5(b)是当前周期中接收到的第二激光回波，图5(c)为叠加回波。

采用步骤420的方法，可以得知图5(c)的叠加回波中的叠加有效回波有两个，分别记为531、532，而533为干扰信号。

由图5(c)可见，叠加并平均后，有效回波信号531、532与干扰信号533比值是大于与5(b)中的相应比值的。

叠加有效回波531和532的触发位置分别为c1和c2点。

回波的触发位置为回波振幅等于触发门限的位置向前预设个数的数据点的位置，本发明实施例中，预设个数为8，1个数据点在本发明实施例中相当于2ns的时长内光的飞行时间。

根据上述c1和c2点，获得第一有效回波即图5(b)中的触发位置b1和b2，获得第二有效回波图5(a)中的触发位置a1和a2。

对于叠加有效回波531，其对应的第一有效回波为521，对应的第二有效回波为511；对于叠加有效回波532来说，其对应的第一有效回波为522，对应的第二有效回波为512。

参照图5所示，设定有效回波521的峰值为199，峰值位置为86，有效回波522的峰值为150，峰值位置为206；设定有效回波511的峰值位置为199，峰值位置为86，有效回波512的峰值为150，峰值位置为206。

有效回波521和对应的有效回波511峰值、峰值位置相减，均为0；有效回波522和对应的有效回波512峰值、峰值位置相减，也均为0，则认为有效回波521和522仲裁成功。

本发明实施中，步骤450中，所述第一有效回波的仲裁成功，则根据第一有效回波，获取被测物体的距离，包括：

所述被测物体的距离为：所述第一有效回波的触发位置对应的距离，与所述第一有效回波的波形对应的距离之和。

本发明实施例中，设置了适当的触发门限，可以过滤掉部分干扰信号，例如图5(c)中的533是干扰信号，被过滤掉。此外，对第一有效回波和对应的第二有效回波进行仲裁，可以判定这两个对应有效回波是否是对同一个被测物体的回波，若仲裁成功，则认为是同一个被测物体的回波，可以用来测距，本发明的方法使对每一个有效回波进行仲裁，也避免了对有效信号的遗漏；若仲裁不成功，则认为不是同一个被测物体的回波，可能是干扰信号，则不用于测距，相当于再次滤去了干扰信号。可见，本发明实施例的方法，能有效滤除干扰信号，并充分利用了有效回波，提高了激光雷达的准确度。

本发明上述实施例中，有效回波521和有效回波522冲裁成功，根据有效回波521和有效回波523获取到两个对应的被测物体的距离。

和上述多回波激光雷达测距方法相对应，本发明实施例还提供了一种多回波测距激光雷达，所述激光雷达包括：

叠加平均单元，用于使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；

触发单元，用于从所述叠加回波中获得叠加有效回波；

触发单元还用于根据所述叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；

仲裁单元，用于对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；

测距单元，用于若所述第一有效回波的仲裁成功，则根据所述第一有效回波，获取被测物体的距离。

本发明实施例中，所述触发单元还用于：

获得每个所述叠加有效回波的触发位置；

根据每个所述叠加有效回波的触发位置，获得对应的每个第一有效回波的触发位置，获得对应的每个第二有效回波的触发位置；

根据所述第一有效回波的触发位置，获取第一有效回波，根据所述第二有效回波的触发位置，获取第二有效回波；

回波的触发位置为回波振幅等于触发门限的位置向前预设个数的数据点的位置。

本发明实施中，所述仲裁单元还用于：

将第一有效回波的峰值及峰值位置与对应的第二有效回波的峰值及峰值位置相减，获得峰值差值和位置差值；

若所述峰值差值在预设峰值容错范围内，且所述位置差值在预设位置容错范围内，则认为所述第一有效回波仲裁成功。

本发明实施例的多回波激光雷达，能有效滤除干扰信息，提高测距准确度。

和上述多回波激光雷达测距方法相对应，本发明实施例还提供了一种多回波测距激光雷达，所述激光雷达包括：

接收器，用于接收激光回波；

存储器，用于存储接收到的激光回波；

处理器，用于使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；

所述处理器还用于从所述叠加回波中获得叠加有效回波；

所述处理器还用于根据所述叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；

所述处理器还用于对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；

所述处理器还用于若所述第一有效回波的仲裁成功，则根据所述第一有效回波，获取被测物体的距离。

本发明实施例的多回波激光雷达，能有效滤除干扰信息，提高测距准确度。

本发明的实施例中公开了一种多回波激光雷达测距方法及多回波激光雷达，所述方法中，使当前接收周期的第一激光回波与前一个接收周期的第二激光回波叠加并平均，获得叠加回波；从所述叠加回波中获得叠加有效回波；根据所述叠加有效回波，获得第一激光回波中的第一有效回波和第二激光回波中的第二有效回波；对每个第一有效回波与对应的第二有效回波进行仲裁；若所述第一有效回波的仲裁成功，则根据所述第一有效回波，获取被测物体的距离。本发明中，将不同接收周期收到的激光回波相叠加，可以增加有效回波的强度，减小干扰信号强度，从而可以更有效的滤除干扰信号；此外，本发明中，对不同接收周期中的有效激光回波进行仲裁，可以再一次滤除干扰信号，获得有效数据，从而降低干扰，提高激光雷达的准确率。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用cpu、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用cpu、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。