用于激光雷达的光罩脏污检测系统、检测方法及激光雷达与流程

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种用于激光雷达的光罩脏污检测系统、检测方法及激光雷达。

背景技术：

激光雷达是自动驾驶重要的传感器，现有的激光雷达通常不增设光罩脏污检测装置对光罩进行检测，当自动驾驶车辆在行驶过程中，时常会遭遇诸如雨雪、风沙等天气，从而使安装在自动驾驶车辆上的激光雷达的光罩上形成灰尘、划痕、污水和泥渍等脏污，导致激光雷达无法正常获取自动驾驶车辆周围的环境信息，导致探测效果不理想。因此获取激光雷达的光罩脏污信息有利于激光雷达进行正常探测。

目前公开的激光雷达光罩脏污检测装置包括：一是大多针对前向式激光雷达的光罩进行检测，光罩脏污检测装置通常是固定设置，不旋转，仅对光罩的前侧检测，因此光罩脏污检测范围相对有限；二是额外增设发光装置用于检测光罩脏污，使激光雷达的结构相对复杂。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现要素：

本发明提供一种利用激光雷达的光发射装置产生的光束对光罩脏污进行检测，实现了360度检测，增大了光罩脏污的检测范围，并实现了对不同种类脏污的识别，提高了检测效率。

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提出一种用于激光雷达的光罩脏污检测系统，包括：

至少一个光接收装置，所述至少一个光接收装置设置在所述激光雷达的光机转子上，配置为可接收所述激光雷达发出用于检测目标的光束经所述光罩上的脏污反射后的回波并转换为检测电信号；和

处理单元，所述处理单元与所述至少一个光接收装置耦接，配置为可根据所述检测电信号识别所述光罩的脏污状况。

根据本发明的一个实施例，其中所述至少一个光接收装置设置在所述光罩的竖直检测范围内，沿竖直方向成列排布，且在所述激光雷达的发射单元和接收单元之间的中央轴线向左右两侧偏转45度的范围内。

根据本发明的一个实施例，其中所述至少一个光接收装置设置在所述激光雷达的发射单元和接收单元之间的中央轴线向左侧和/或右侧偏转30度的位置。

根据本发明的一个实施例，其中所述至少一个光接收装置设置在所述光罩的竖直检测范围的中心位置，所述竖直检测范围为激光雷达在所述光罩的竖直方向上的检测范围。

根据本发明的一个实施例，其中所述至少一个光接收装置设置为其光敏面朝向所述光机转子外部，用于接收被所述光罩上的脏污反射后的回波。

根据本发明的一个实施例，其中所述至少一个光接收装置设置为其光敏面朝向所述光机转子内部，用于接收被所述光罩上的脏污和所述光机转子反射后的回波。

根据本发明的一个实施例，其中所述至少一个光接收装置可随所述光机转子进行旋转。

根据本发明的一个实施例，其中所述处理单元配置成：识别光罩是否存在脏污、光罩脏污类型以及光罩脏污的位置中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，其中所述处理单元配置成：当至少一个光接收装置的检测电信号超过识别阈值时，确定所述光罩存在脏污，并通过所述至少一个光接收装置的位置、与至少一个光接收装置的位置对应的激光雷达的一个或多个激光器的位置以及所述光机转子的位置，确定所述光罩脏污的位置。

根据本发明的一个实施例，其中所述处理单元配置成：

当所述检测电信号大于或等于第一识别阈值且小于第二识别阈值时，判断所述光罩脏污为第一类脏污，所述第一类脏污包括油汗；

当所述检测电信号大于或等于所述第二识别阈值且小于第三识别阈值时，判断所述光罩脏污为第二类脏污，所述第二类脏污包括污水、灰尘；

当所述检测电信号大于或等于所述第三识别阈值时，判断所述光罩脏污为第三类脏污，所述第三类脏污包括污渍、泥沙，其中所述第三识别阈值大于所述第二识别阈值，所述第二识别阈值大于所述第一识别阈值。

根据本发明的一个实施例，其中所述处理单元配置成：

根据光罩在清洁状态时所述至少一个光接收装置输出的检测电信号，确定用于光罩脏污判断的检测电信号的基准范围；

计算检测电信号偏移量，所述检测电信号偏移量为当前回波转换的检测电信号与基准范围之间的差值；

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第一识别偏移量且小于所述第二识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第一类脏污，所述第一类脏污包括油汗；

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第二识别偏移量且小于所述第三识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第二类脏污，所述第二类脏污包括污水、灰尘；

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第三识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第三类脏污，所述第三类脏污包括污渍、泥沙；其中所述第三识别偏移量大于所述第二识别偏移量，所述第二识别偏移量大于所述第一识别偏移量。

根据本发明的一个实施例，其中所述处理单元还包括：

模数转换器，耦接到所述至少一个光接收装置，并将所述检测电信号由模拟信号转换为数字信号；

存储单元，耦接到所述模数转换器，并配置成可存储所述数字信号；

逻辑单元，耦接到所述存储单元，并配置成根据所述数字信号识别是否存在所述光罩脏污、光罩脏污类型以及光罩脏污的位置中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述光罩脏污检测系统还可以检测光罩的表面缺陷，所述表面缺陷包括划痕和/或石坑。

本发明还涉及一种激光雷达，包括：

基座；

光机转子，所述光机转子可旋转地设置在所述基座上，并且包括发射单元和接收单元；

光罩，所述光罩设置在所述基座上，并且环绕所述光机转子；

如上任一项所述的光罩脏污检测系统，所述光罩脏污检测系统的光接收装置设置在所述激光雷达的光机转子上。

本发明还涉及一种利用上述任一项所述的光罩脏污检测系统的光罩脏污检测方法，包括：

s101：通过至少一个光接收装置接收所述光机转子发出的光束经所述光罩上的脏污反射后的回波并转换为检测电信号，其中所述至少一个光接收装置设置在所述激光雷达的光机转子上；

s102：根据所述检测电信号识别所述光罩的脏污状况。

根据本发明的一个实施例，其中识别所述光罩的脏污状况包括：识别光罩是否存在脏污、光罩脏污类型以及光罩脏污的位置中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，还包括：

设置识别阈值，所述识别阈值用于识别光罩是否存在脏污、光罩脏污类型以及光罩脏污的位置中的至少一种；

其中所述步骤s102包括：当至少一个光接收装置的检测电信号超过所述识别阈值时，判断所述光罩存在脏污，并通过所述至少一个光接收装置的位置、与至少一个光接收装置的位置对应的激光雷达的一个或多个激光器的位置以及所述光机转子的位置，确定所述光罩脏污的位置。

根据本发明的一个实施例，其中所述步骤s102还包括：

根据光罩脏污的类型设置第一识别阈值、第二识别阈值和第三识别阈值；

当所述检测电信号大于或等于所述第一识别阈值且小于所述第二识别阈值时，判断所述光罩脏污为第一类脏污，所述第一类脏污包括油汗；

当所述检测电信号大于或等于所述第二识别阈值且小于所述第三识别阈值时，判断所述光罩脏污为第二类脏污，所述第二类脏污包括污水、灰尘；

当所述检测电信号大于或等于所述第三识别阈值时，判断所述光罩脏污为第三类脏污，所述第三类脏污包括污渍、泥沙；其中所述第三识别阈值大于所述第二识别阈值，所述第二识别阈值大于所述第一识别阈值。

根据本发明的一个实施例，其中所述步骤s102还包括：

采集光罩在清洁状态时所述至少一个光接收装置接收的回波并将其转换为检测电信号，以确定用于光罩脏污判断的检测电信号的基准范围；

计算检测电信号偏移量，所述检测电信号偏移量为当前回波转换的检测电信号与基准范围之间的差值；

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第一识别偏移量且小于所述第二识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第一类脏污，所述第一类脏污包括油汗；

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第二识别偏移量且小于所述第三识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第二类脏污，所述第二类脏污包括污水、灰尘；

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第三识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第三类脏污，所述第三类脏污包括污渍、泥沙；其中所述第三识别偏移量大于所述第二识别偏移量，所述第二识别偏移量大于所述第一识别偏移量。

根据本发明的一个实施例，还包括可以检测光罩的表面缺陷，所述表面缺陷包括划痕和/或石坑。

本发明的实施例通过利用额外设置在激光雷达光机转子上的光接收装置对光罩脏污进行检测，增大了光罩脏污的检测范围，实现了不同类型光罩脏污的识别，结构简单且提高了光罩脏污的检测效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1a示出了根据本发明一个实施例的激光雷达以及用于激光雷达的光罩脏污检测系统在无脏污时的示意图；

图1b示出了根据本发明一个实施例的激光雷达以及用于激光雷达的光罩脏污检测系统在有脏污时的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的光罩脏污在竖直方向的检测范围的示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的光罩脏污在水平方向的检测范围的示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的光接收装置的布置示意图；

图5示出了根据本发明另一个实施例的光接收装置的布置示意图；

图6示出了根据本发明一个实施例的处理单元的工作过程的示意图；

图7示出了根据本发明一个实施例的判断脏污及位置识别的示意图；

图8示出了根据本发明一个实施例的光罩在清洁状态时的脏污检测电信号图；

图9示出了根据本发明一个实施例的脏污检测电信号图；

图10示出了根据本发明一个实施例的识别脏污种类的示意图；和

图11示出了根据本发明一个实施例的光罩脏污检测方法的流程图。

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。

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1a和图1b分别示出了根据本发明一个实施例的激光雷达以及用于激光雷达的光罩脏污检测系统在无脏污时和有脏污时的示意图。如图1a和1b所示，所述激光雷达100包括光机转子120和光罩130。所述光机转子120包括发射单元121、接收单元122、发射端透镜123以及接收端透镜124。如图1a所示，发射单元121发射出探测光束，经发射端透镜123准直后形成准直光束，所述准直光束入射到激光雷达100周围的物体20上并在物体20上发生漫反射形成回波光束，所述回波光束返回到激光雷达，经接收端透镜124会聚到接收单元122上，所述接收单元122将接收到的回波光束转换为电信号，经信号放大和读取，通过激光雷达的处理单元计算物体的距离和/或反射率。优选的，所述光机转子120还包括位于发射端透镜123和接收端透镜124之间的隔光板125，用于减少发射光路和接收光路的光学串扰。所述光机转子120可绕其转轴126进行360度旋转，从而完成对周围环境的探测。

如图1a所示，所述光罩130设置在光机转子120的外部，用于保护所述激光雷达100内部的器件。所述光罩130允许探测光束和回波光束通过。如图1b所示，光罩130上经常会出现一些表面缺陷或者脏污，例如油汗、划痕、石坑、污水、灰尘、污渍、泥沙等。这些表面缺陷或者脏污会对激光雷达的正常探测造成不利影响。因此本发明提供一种可以结合在激光雷达中的光罩脏污检测系统，能够增大光罩脏污的检测范围，实现不同类型的光罩脏污或表面缺陷的识别，提高光罩脏污的检测效率。

如图1b所示，所示光罩脏污检测系统包括至少一个光接收装置10和处理单元140(图6中示出)，其中所述至少一个光接收装置10作为用于脏污检测的光接收装置，其中所述至少一个光接收装置10设置在所述激光雷达的光机转子120与所述光罩130之间并固定在光机转子120上，配置为可接收所述激光雷达发出用于检测物体20的光束经所述光罩130上的脏污30反射后的回波并转换为检测电信号，所述处理单元140与所述至少一个光接收装置10耦接，配置为可根据所述检测电信号识别所述光罩130的脏污状况，其中光接收装置10可以是光电探测器(photoelectricdetector,pd)、ccd图像传感器和cmos图像传感器；优选地，ccd图像传感器和cmos图像传感器可以为线阵ccd图像传感器和线阵cmos图像传感器。根据本发明的一个实施例，所述至少一个光接收装置10固定在光机转子120上，可随所述光机转子120进行360度旋转。所述光罩脏污检测系统的处理单元140，可以与激光雷达100的处理单元集成在一起，也可以单独设置，这些都在本发明的保护范围内。

根据本发明的一个实施例，所述光罩脏污检测系统中的至少一个光接收装置10设置在所述光罩130的竖直检测范围内，沿竖直方向成列排布，优选地，至少一个光接收装置10可以为多个，分别与发射单元121中沿竖直方向排布的多个激光器一一对应，所谓一一对应是指每个激光器发射的光束经过光罩反射后被相应的各个光接收装置10探测，另外，至少一个所述光接收装置10也可以沿竖直方向呈矩阵排布等任意排布方式，参照图1a和1b所示，所述至少一个光接收装置10设置在所述激光雷达100的发射单元121和接收单元122之间的中央轴线向左右两侧偏转45度的范围内，即沿着所述激光雷达100的旋转方向，以图1a和1b中所述物体20为起始0度位置开始旋转，将所述至少一个光接收装置10设置在图1a和1b中示出的0度位置到45度位置的范围内以及315度位置到360度位置(即回到0度位置)的范围内。另外，所述光接收装置10也可以设置在上述范围内的所述光机转子120与光罩130之间的其他位置处，只要能够检测到脏污反射的光束即可。可选地，当所述至少一个光接收装置10设置在0度、30度、45度、315度和330度时，可获得不同灵敏度的脏污检测效果，其中设置位置越靠两侧(比如图1a和1b所示的45度和315度的位置)，所述至少一个光接收装置10检测到的由于脏污所产生的回波光束受到的干扰越少，但是脏污更不易检测；而设置在最中央轴线(图1a和1b所示的0度位置)时容易检测脏污，但是所述至少一个光接收装置10检测到的所述回波光束受到的干扰越多。

根据本发明的一个优选实施例，参照图1a和1b所示，所述至少一个光接收装置10设置在所述激光雷达100的发射单元121和接收单元122之间的中央轴线向左侧和/或右侧偏转30度的位置，即图1a和1b中示出的30度和330度的位置，位于所述位置的光接收装置10检测到的由于脏污所产生的回波光束受到的干扰相对适中，并且也能比较容易检测到脏污。

可选地，所述激光雷达的发射单元121可以包括以下至少一种激光器：垂直腔面发射激光器(vertical-cavitysurface-emittinglaser，vcsel)；边缘发射激光器(edgeemittinglaser，eel)。

可选地，所述激光雷达的接收单元122可以包括以下至少一种探测器：单光子雪崩二极管(singlephotonavalanchediode，spad)探测器；雪崩光电二极管(avalanchephotodiode，apd)探测器；硅光电倍增管(siliconphotomultiplier，sipm)探测器。

图2示出了根据本发明一个实施例的光罩脏污在竖直方向的检测范围的示意图，图3示出了根据本发明一个实施例的光罩脏污在水平方向的检测范围的示意图。所述脏污30在所述光罩130的表面需要检测的范围，以所述激光雷达100的各个发光通道的光斑在所述光罩130上的位置以及覆盖范围来确定。所述光罩脏污检测系统用于对所述检测范围内的脏污30进行检测，对于超出所述检测范围的脏污30，可认为其不影响所述激光雷达100的功能，因此不进行检测。可选地，如图2和图3所示，当前所述激光雷达100旋转角度下的检测范围包括竖直检测范围和水平检测范围，其中所述竖直检测范围可根据竖直方向上所述激光雷达100在最上方和最下方的发光通道在光罩130的竖直方向上形成的光斑位置和尺寸来确定，所述水平检测范围可根据所述激光雷达100在水平方向上最外侧的两个发光通道在光罩130的水平方向上形成的光斑位置和尺寸来确定，其中竖直检测范围优选大于水平检测范围。所述激光雷达100在各水平旋转角度对应的检测范围进行叠加，从而形成光罩130的检测范围，例如为围绕光机转子120的转轴126的一个环形的检测范围。

根据本发明的一个优选实施例，参照图2所示，所述至少一个光接收装置10设置在所述光罩130的竖直检测范围的中心位置。

图4示出了根据本发明一个实施例的光接收装置的布置示意图，图5示出了根据本发明另一个实施例的光接收装置的布置示意图。下面将通过图4和图5对所述至少一个光接收装置10进行光罩脏污检测的过程做进一步说明。

光接收装置10具有光敏面，当光束照射到光接收装置的光敏面上时，将被转换为电信号。本发明中，光接收装置10的光敏面可以沿不同的方向来设置。如图4所示，其中所述至少一个光接收装置10设置为其光敏面朝向所述光机转子120外部，所述激光雷达100的发射单元121发射用于探测物体20的探测光束，当所述光罩130的表面无脏污时，所述至少一个光接收装置10接收不到光强超过预设阈值的回波光束，而认为光罩130不具有脏污；当所述光罩130的表面有脏污时，所述探测光束被所述光罩130上的脏污30反射，被反射的回波光束由所述至少一个光接收装置10的光敏面接收。在这种情况下，所述至少一个光接收装置10接收到由脏污30反射的超过预设阈值的回波光束，并认为光罩130具有脏污；但将光接收装置10的光敏面朝向所述光机转子120的外部设置，容易受到发射单元121中其他发射通道的光束干扰，即可能存在其他发射通道的光束被无脏污的光罩130反射的回波光束与该发射通道对应产生的回波光束相叠加而形成超过预设阈值的回波光束，导致被误诊断为光罩上存在脏污。其中所述预设阈值可以是在光罩无脏污时光接收装置检测到的回波光束的光强最大值。

如图5所示，其中所述至少一个光接收装置10设置为其光敏面朝向所述光机转子120内部，所述激光雷达100的发射单元121发射用于探测物体20的探测光束，当所述光罩130的表面无脏污时，所述至少一个光接收装置10接收不到光强超过预设阈值的回波光束，而认为光罩130不具有脏污；当所述光罩130的表面有脏污时，所述探测光束被所述光罩130上的脏污30反射，被反射的回波光束经过所述转子的表面再次反射，被再次反射的回波光束由所述至少一个光接收装置10的光敏面接收。在这种情况下，所述至少一个光接收装置10接收到由脏污30反射的超过预设阈值的回波光束，并认为光罩130具有脏污；但相比于光接收装置10的光敏面朝向所述光机转子120外部的情况，由于所述至少一个光接收装置10接收脏污30反射的回波光束存在二次反射，导致所述回波光束的光强降低，从而所述脏污30相对不易被检测到，但由于回波光束存在二次反射，发射单元121中其他发射通道对应的回波光束很难叠加而被光接收装置10检测，因此不容易造成脏污误诊断。其中所述预设阈值可以是在光罩无脏污时光接收装置检测到的回波光束的光强最大值。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元140配置成：识别光罩130是否存在脏污30、光罩脏污30的类型以及光罩脏污30的位置中的至少一种。

图6示出了根据本发明一个实施例的处理单元的工作过程的示意图。如图所示，所述处理单元140包括：模数转换器141、存储单元142和逻辑单元143，其中所述逻辑单元143包括逻辑触发单元143-1和逻辑处理单元143-2。所述模数转换器141耦接到所述至少一个光接收装置10，并将从所述至少一个光接收装置10接收的所述检测电信号由模拟信号转换为数字信号，所述存储单元142耦接到所述模数转换器141，并配置成可暂时存储所述数字信号，所述逻辑处理单元143-2耦接到所述存储单元142，并配置成根据所述数字信号识别是否存在所述光罩脏污30、光罩脏污30的类型以及光罩脏污30的位置中的至少一种。

图7示出了根据本发明一个实施例的判断脏污及位置识别的示意图。如图7所示，横轴代表光罩检测范围，纵轴表示光接收装置10接收到的检测光罩脏污的检测电信号强度，其中与横轴垂直的虚线表示光罩脏污检测在竖直方向上的覆盖范围。如图所示，可以设置识别阈值，当至少一个光接收装置10的检测电信号超过识别阈值时，确定所述光罩130存在脏污30，并通过所述至少一个光接收装置10的位置、与至少一个光接收装置10的位置对应的激光雷达的一个或多个激光器的位置以及所述光机转子120的位置，确定所述光罩脏污30在光罩上的位置；其中当至少一个光接收装置10为多个，分别与发射单元121中沿竖直方向排布的多个激光器一一对应时，可以根据检测电信号超过识别阈值的光接收装置10的位置、与之对应的激光器所在的位置以及所述光机转子120的位置来确定所述光罩脏污30在光罩上的位置。另外，当至少一个光接收装置10为多个，各个光接收装置10分别与发射单元121中沿竖直方向排布的多个激光器对应时，可以根据检测电信号超过识别阈值的光接收装置10的位置、与之对应的多个激光器所在的位置以及所述光机转子120的位置来确定所述光罩脏污30在光罩上的位置。根据本发明的一个实施例，当所述光罩130存在脏污30时，所述处理单元140可以进行告警，并触发光罩清洁装置动作，对所述脏污30进行清洁。其中为了设置适当的识别阈值，可以首先采集光罩清洁状态下的检测电信号值(如图7所示的低电平位置对应的检测电信号值)，例如可以多次采集并取平均值作为基准值，来获得较为准确的清洁状态下的检测电信号值作为基准值，在此基础上，增加一定的裕量，获得识别阈值。增加裕量的目的是为了提高检测的准确性，另外，光罩上少量的灰尘，对于激光雷达的正常工作影响非常小，通过增加裕量，可以过滤掉很大一部分不必要的检测结果。另外可选的，所述识别阈值也可以是所述清洁状态下采集的基准值。

图8示出了根据本发明一个实施例的脏污检测电信号图，是在所述光罩130在清洁状态时检测得到的。由图8可以得到所述光罩130在清洁状态时检测得到的基准值/基准范围，所述识别阈值设置为大于或等于所述基准值/基准范围。由于采用接收激光雷达发射单元本体发光折射的方法，对脏污30进行判断时所述至少一个光接收装置10需与激光雷达的接收单元一样，能够探测激光雷达发射单元产生特定波长的光束，此特定波长可以为905nm。图9示出了根据本发明一个实施例的脏污检测电信号图，是在所述光罩130在具有脏污时检测得到的，可根据所述识别阈值对是否存在所述脏污30进行判断。不同脏污种类可通过ccd图像传感器来识别，也可通过光电探测器输出的检测电信号的幅值(如图9的纵轴所示)来识别，其中油汗相对检测概率低，污水、污渍、灰尘相对检测概率高。

图7中仅设置了一个识别阈值，用于区分光罩有无脏污的状况，本发明不限于此，也可以设置多个阈值，可用于识别脏污的种类。下面参考图10描述。图10示出了根据本发明一个实施例的判断脏污种类及位置识别的示意图。如图所示，横轴代表光罩检测范围，纵轴表示光接收装置10接收到的检测光罩脏污的检测电信号强度，其中与横轴垂直的虚线表示光罩脏污检测在竖直方向上的覆盖范围，可以根据脏污的种类分别设置不同的识别阈值，进而识别光罩脏污的类型。如图10所示，基于在光罩清洁状态下采集的光接收装置10的检测电信号值(如图10所示的低电平位置对应的检测电信号值)，可以对其进行多次采集并取平均值作为基准值，以获得较为准确的清洁状态下的检测电信号值作为基准值。在此基础上，通过不断增加一定的裕量，获得多个识别阈值。可选地，在高于基准值的上方，设置有三个识别阈值，分别为第一识别阈值、第二识别阈值和第三识别阈值。具体地，所述处理单元140配置成：当所述检测电信号大于或等于第一识别阈值且小于第二识别阈值时，判断所述光罩脏污为第一类脏污，所述第一类脏污包括油汗；当所述检测电信号大于或等于所述第二识别阈值且小于第三识别阈值时，判断所述光罩脏污为第二类脏污，所述第二类脏污包括污水、灰尘；当所述检测电信号大于或等于所述第三识别阈值时，判断所述光罩脏污为第三类脏污，所述第三类脏污包括污渍、泥沙，其中所述第三识别阈值大于所述第二识别阈值，所述第二识别阈值大于所述第一识别阈值。可选的，所述第一识别阈值也可以是所述清洁状态下采集的基准值。

上述的描述中是将光接收装置10输出的检测电信号与一个或多个识别阈值进行直接比较，从而获得光罩脏污的判断结果。可替换的，也可以根据检测电信号与基准值之间的差值，根据该差值的大小来判断光罩脏污的判断结果。根据本发明的另一个实施例，所述处理单元140配置成：根据光罩130在清洁状态时所述至少一个光接收装置10输出的检测电信号，确定用于光罩脏污30判断的检测电信号的基准范围；计算检测电信号偏移量，所述检测电信号偏移量为当前回波转换的检测电信号与基准范围之间的差值。当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第一识别偏移量且小于所述第二识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第一类脏污，所述第一类脏污包括油汗；当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第二识别偏移量且小于所述第三识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第二类脏污，所述第二类脏污包括污水、灰尘；当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第三识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第三类脏污，所述第三类脏污包括污渍、泥沙。其中所述第三识别偏移量大于所述第二识别偏移量，所述第二识别偏移量大于所述第一识别偏移量。同样参考图10描述，在获得光接收装置10输出的检测电信号之后，获取检测电信号与基准值之间的偏移量，根据偏移量的大小来确定脏污的种类。上述第一识别偏移量例如对应于图10中第一识别阈值与基准值之间的插值，第二识别偏移量例如对应于图10中第二识别阈值与基准值之间的差值，第三识别偏移量例如对应于图10中第三识别阈值与基准值之间的差值。

根据本发明的一个实施例，所述光罩脏污检测系统还可以检测光罩的表面缺陷，所述表面缺陷包括划痕和/或石坑。所述光罩脏污检测系统配置成可对所述表面缺陷执行检测，所述处理单元140判断其检测结果可以为第一类脏污，具体过程在此不再赘述。

本发明还涉及一种激光雷达，参照图1a和1b所示，所述激光雷达100包括：基座(图中未示出)、光机转子120、光罩130和光罩脏污检测系统。其中所述光机转子120可旋转地设置在所述基座上，并且包括发射单元121和接收单元122。所述光罩130设置在所述基座上，并且环绕所述光机转子120。所述光罩脏污检测系统的至少一个光接收装置10设置在所述激光雷达100的光机转子120与所述光罩130之间。

图11示出了根据本发明一个实施例的光罩脏污检测方法的流程图，所述光罩脏污检测方法200利用所述光罩脏污检测系统进行实施，所述光罩脏污检测方法200包括：

在步骤s101：通过至少一个光接收装置接收所述光机转子发出的光束经所述光罩上的脏污反射后的回波并转换为检测电信号，其中所述至少一个光接收装置设置在所述激光雷达的光机转子上。其中可选地，所述至少一个光接收装置设置在所述光罩的竖直检测范围内，沿竖直方向成列排布，且在所述激光雷达的发射单元和接收单元之间的中央轴线向左右两侧偏转45度的范围内。优选地，所述至少一个光接收装置设置在所述激光雷达的发射单元和接收单元之间的中央轴线向左侧和/或右侧偏转30度的位置，并设置在所述光罩的竖直检测范围的中心位置。

在步骤s102：根据所述检测电信号识别所述光罩的脏污状况。

根据本发明的一个实施例，其中识别所述光罩的脏污状况包括：识别光罩是否存在脏污、光罩脏污类型以及光罩脏污的位置中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述光罩脏污检测方法200还包括：

设置识别阈值，所述识别阈值用于识别光罩是否存在脏污、光罩脏污类型以及光罩脏污的位置中的至少一种。其中所述识别阈值设置为大于或等于所述光罩在清洁状态时检测得到的基准值/基准范围。

其中所述步骤s102包括：当至少一个光接收装置的检测电信号超过所述识别阈值时，判断所述光罩存在脏污，并通过所述至少一个光接收装置的位置、与至少一个光接收装置的位置对应的激光雷达的一个或多个激光器的位置以及所述光机转子的位置，确定所述光罩脏污的位置。当所述光罩存在脏污时，所述处理单元可以进行告警，并触发光罩清洁装置动作，对所述脏污进行清洁。

根据本发明的一个实施例，其中所述步骤s102还包括：

根据光罩脏污的类型设置第一识别阈值、第二识别阈值和第三识别阈值；

当所述检测电信号大于或等于所述第一识别阈值且小于所述第二识别阈值时，判断所述光罩脏污为第一类脏污，所述第一类脏污包括油汗；

当所述检测电信号大于或等于所述第二识别阈值且小于所述第三识别阈值时，判断所述光罩脏污为第二类脏污，所述第二类脏污包括污水、灰尘；和

当所述检测电信号大于或等于所述第三识别阈值时，判断所述光罩脏污为第三类脏污，所述第三类脏污包括污渍、泥沙；其中所述第三识别阈值大于所述第二识别阈值，所述第二识别阈值大于所述第一识别阈值。

根据本发明的一个实施例，其中所述步骤s102进一步包括：

采集光罩在清洁状态时所述至少一个光接收装置接收的回波并将其转换为检测电信号，以确定用于光罩脏污判断的检测电信号的基准范围；

设置检测电信号偏移量，所述检测电信号偏移量为当前回波转换的检测电信号与基准范围之间的差值；

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第一识别偏移量且小于所述第二识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第一类脏污，所述第一类脏污包括油汗；

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第二识别偏移量且小于所述第三识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第二类脏污，所述第二类脏污包括污水、灰尘；和

当所述检测电信号偏移量大于或等于所述第三识别偏移量时，判断所述光罩脏污为第三类脏污，所述第三类脏污包括污渍、泥沙；其中所述第三识别偏移量大于所述第二识别偏移量，所述第二识别偏移量大于所述第一识别偏移量。

根据本发明的一个实施例，所述光罩脏污检测方法还包括检测光罩的表面缺陷，其中所述表面缺陷包括划痕和/或石坑。所述光罩脏污检测系统配置成可对所述表面缺陷执行检测，所述处理单元140判断其检测结果可以为第一类脏污，在此不再赘述。

本发明的实施例通过提出一种光罩脏污检测系统，所述光罩脏污检测系统利用激光雷达的发射单元产生的光束对光罩脏污进行检测，其无需额外增加光源对光罩脏污进行检测，结构简单，并且光罩脏污检测系统设置在激光雷达的转子上进行360度旋转来对光罩检测，并实现了对不同种类脏污的检测，检测效率高。

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。