用于雷达测距的方法、设备、雷达和车载系统与流程
本申请涉及雷达领域，尤其涉及一种用于雷达测距的方法、设备、雷达和车载系统。
背景技术：
雷达包括激光雷达(lightdetectionandranging,lidar)、激光测距仪、毫米波雷达等多种类型。雷达能够完成测距、目标探测、跟踪和成像识别等功能，可应用于智能交通、自动驾驶、大气环境监测、地理测绘、无人机等领域。
测距是雷达的一个基本功能。图2是雷达200的示意图。如图2所示，雷达200包括发射机220、接收机230和处理单元210。在测距过程中，发射机210向目标物体发射发射信号，接收机230接收目标物体反射的回波信号。处理单元210用于确定发射时刻和接收时刻之间的时间差，该时间差可以称为飞行时间(timeofflight,tof)。处理单元210可以根据光速和飞行时间，计算出雷达与目标物体之间的距离。
为了精确的计算飞行时间，雷达需要在发射信号波形和回波信号波形上采用相同位置的定时点，定时点之间的时间差就是飞行时间。图3是发射脉冲和接收脉冲的示意图。如图3中的(a)所示，如果发射脉冲与接收脉冲都采用峰值时间作为定时点，则两个定时点的时间差就是飞行时间。或者两者都采用达到峰值幅值的1/2的时刻作为定时点，那么这两个定时点的时间差就是飞行时间。一般而言，只要采用达到脉冲波形的峰值幅值的固定比例的时刻点作为定时点，计算出来的飞行时间都是相同的。例如，定时点可以选择脉冲波形的峰值幅值的1/2、1/4、1/8的位置。
但是，由于目标物体的距离、反射率等差别，接收机在有些时候会接收到饱和回波信号。所谓饱和回波信号可以理解为回波信号的强度过高，超过了接收机的动态范围，造成了回波削顶的情况，通常还伴随着下降沿展宽。例如，图3中的(b)中示出了接收的回波信号为饱和回波的情况。由于饱和回波的峰值的位置和幅值无法确定，因此找不到固定比例的定时点的位置。这导致无法精确地计算飞行时间，从而使得计算的距离的误差变大。
因此，在雷达测距的情况下，如何针对饱和回波信号找到定时点，并进行精确的飞行时间计算和距离估计，是业界亟待解决的问题。
技术实现要素：
本申请提供一种用于雷达测距的方法、设备、雷达和车载系统，能够提高雷达测距的精度。
第一方面，提供了一种用于雷达测距的方法，该方法可以由雷达执行。其中，上述雷达可以包括激光雷达、激光测距仪或者毫米波雷达等。上述雷达可以应用于车载领域，例如，智能汽车、自动驾驶汽车、无人车、无人机等。其中，该方法具体可以由雷达中的处理器或处理单元执行。该方法包括：获取发射信号的脉冲波形，发射信号为雷达向目标物体发送的信号；获取回波信号的采样序列，回波信号为雷达接收的目标物体的反射信号，回波信号为饱和回波信号；在采样序列的上升沿中的至少一个采样点中确定第一定时点，第一定时点用于指示回波信号的接收时刻；根据第一定时点和发射信号的脉冲波形，确定第二定时点，第二定时点用于指示发射信号的发射时刻；根据第一定时点和第二定时点，计算雷达与目标物体之间的距离。
在本申请实施例中，在雷达测距过程中，可以在获取饱和回波信号的采样序列之后，从采样序列的上升沿中的至少一个采样点中选择第一定时点，并将第一定时点作为回波信号的接收时刻。然后根据第一定时点和发射信号波形，确定第二定时点，并将第二定时点作为发射信号的发射时刻。由于第一定时点是从饱和采样序列的上升沿中的采样点中选择的，因此第一定时点对应的时刻信息以及幅值信息是回波信号上的真实信息。另外，上述方案中首先确定第一定时点的位置，然后根据第一定时点的位置确定第二定时点的位置，这种方式尽量基于回波信号的真实信息确定定时点，能够在接收到饱和回波信号的情况下，提高确定飞行时间的精度，从而进一步提高雷达测距的精度。如果预先设定定时点为饱和回波信号和发射信号上的固定位置，则定时点可能选择在饱和采样序列中的非采样点的位置，这使得定时点的时刻信息和幅值信息不准确，从而降低雷达测距的精度。
可选地，若采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则可以在多个未饱和采样点中任意选择一个采样点作为第一定时点。
可选地，若采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则可以选择采样序列的上升沿中的最后一个未饱和采样点作为第一定时点。由于饱和回波信号为回波削顶的信号，其幅值低于正常幅值，可以选择上升沿中的最后一个未饱和采样点作为第一定时点，即第一定时点的幅值尽可能的高，以使得计算的飞行时间更准确。
可选地，若采样序列的上升沿仅包括一个未饱和采样点，则可以选择未饱和采样点作为第一定时点。
可选地，若采样序列的上升沿不包括未饱和采样点，则可以选择上升沿中的第一个饱和采样点作为第一定时点。
本申请实施例中，可以根据接收的饱和采样序列的饱和严重程度不同，灵活、动态地在饱和采样序列的上升沿中选择合适的定时点，以提高确定飞行时间的精度，从而进一步提高雷达测距的精度。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在饱和采样序列的饱和程度较轻的情况下，例如，饱和采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则可以采用第一种方式确定第二定时点，包括：根据预设的缩小系数a，缩小采样序列的幅度，得到缩小的采样序列，其中，0＜a＜1；计算延迟系数δt，其中，δt＝td1-ta，其中，ta表示缩小的采样序列的幅值达到a×vtd1的时刻，vtd1表示第一定时点在采样序列上的幅值，td1表示第一定时点的时刻；根据缩小系数a、延迟系数δt以及发射信号的脉冲波形，计算第二定时点。
在本申请实施例中，在雷达测距过程中，可以在获取饱和回波信号的采样序列之后，从采样序列的采样点中选择第一定时点，然后根据预设的缩小系数a和第一定时点确定延迟系数δt，再根据缩小系数a和延迟系数δt确定第二定时点。由于第一定时点是从饱和采样序列的上升沿中的采样点中选择的，因此第一定时点对应的时刻信息以及幅值信息是回波信号上的真实信息。采用这种方式可以在接收到饱和回波信号的情况下，提高确定飞行时间的精度，从而进一步提高雷达测距的精度。另外，采用基于缩小系数a和延迟系数δt的方式确定定时点，能够减少饱和回波信号对确定定时点位置的影响，提高确定第二定时点的相对位置的准确性，从而进一步提高雷达测距的精度。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述第一种方式中计算第二定时点的具体方式包括：根据缩小系数a缩小发射信号的脉冲波形的幅度，得到缩小的脉冲波形；根据延迟系数δt，向右平移发射信号的脉冲波形，得到延迟的脉冲波形；计算缩小的脉冲波形与延迟的脉冲波形的相交点；将相交点确定为第二定时点。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述计算缩小的脉冲波形与延迟的脉冲波形的相交点，包括：根据以下公式确定相交点：
其中，f(t-δt)表示延迟的脉冲波形，a×f(t)表示缩小的脉冲波形，
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，若采样序列的饱和程度较严重，例如，在采样序列中的上升沿只包括一个未饱和采样点的情况下，或者，在采样序列的上升沿不包括未饱和采样点的情况下，则可以采用第二种方式确定第二定时点。在第二种方式中，上述根据第一定时点和发射信号的脉冲波形，确定第二定时点，包括：根据第一定时点，在发射信号的脉冲波形上确定第二定时点的置信区间；根据第二定时点的置信区间，确定第二定时点。
在本申请实施例中，可以首先在饱和回波信号的采样序列上选择第一定时点，然后根据第一定时点，在发射信号上确定第二定时点的置信区间，并根据置信区间确定第二定时点，以计算雷达与目标物体之间的距离。在饱和回波信号的饱和程度较严重的情况下，利用边界条件计算第二定时点的置信空间，并确定第二定时点的位置，能够减少定时模糊问题，提高雷达测距的精度。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述根据第一定时点，在发射信号的脉冲波形上确定第二定时点的置信区间，包括：根据第一边界条件，确定第二定时点的第一置信区间[t1，t2]，第一边界条件包括：第一定时点的前一个采样点的幅值为0；根据第一置信区间[t1，t2]和第二边界条件，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的右边界时刻t4，其中，[t3,t4]∈[t1，t2]，第二边界条件包括：第一定时点的下一个采样点为饱和采样点；根据第一置信区间[t1,t2]和第三边界条件，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的左边界时刻t3，第三边界条件包括：发射信号在预设的饱和警戒点的幅值达到饱和门限vmax为小概率事件。
可选地，上述边界条件可以被第二定时点满足的其它边界条件所替代，或者也可以继续增加其它第二定时点满足的边界条件，以用于确定第二定时点的置信空间。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述根据第一边界条件，确定第二定时点的第一置信区间[t1，t2]，包括：根据第一边界条件，确定第二定时点的第一置信区间[t1，t2]，其中，t1为发射信号的幅值达到门限vtx,min的时刻，vtx,min＝k×vtd1，vtd1表示第一定时点在采样序列中的幅值，0＜k＜1，t2＝t1+ts，ts表示采样序列的采样间隔。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述根据第一置信区间[t1，t2]和第二边界条件，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的右边界时刻t4，包括：根据以下公式，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的右边界时刻t4：
其中，tx表示t1时刻左侧的时刻，vtd1表示第一定时点在采样序列的幅值，vtx(tx)表示发射信号在tx时刻的幅值，vtx(tx+ts)表示发射信号在tx+ts时刻的幅值,ts表示采样序列的采样间隔，
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述根据第一置信区间[t1，t2]和第三边界条件，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]左边界时刻t3，包括：根据以下公式，确定第二置信区间[t3,t4]的左边界时刻t3：
其中，vtd1表示第一定时点在采样序列的幅值，vtx(ty)表示发射信号在ty时刻的幅值，vtx(t5)表示发射信号在t5时刻的幅值，t5时刻为饱和警戒点在发射信号上的时刻。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述根据第二定时点的置信区间，确定第二定时点，包括：根据以下公式，确定第二定时点：
其中，td2表示第二定时点的时刻，t3表示置信区间的左边界时刻，t4表示置信区间的右边界时刻。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述根据第一定时点和第二定时点，计算雷达与目标物体之间的距离，包括：根据以下公式，确定距离:r＝(td1-td2)×c/2，其中，r表示距离，td1表示第一定时点的时刻，td2表示第二定时点的时刻，c表示光速。
可选地，上述获取发射信号的脉冲波形，可以包括多种方式。例如，在一种可能的实现方式中，获取发射信号的脉冲波形，包括：获取参考信号的脉冲波形，参考信号为预先存储的发射信号的理想波形；根据参考信号的脉冲波形以及发射信号的触发时刻，获取发射信号的脉冲波形。又例如，在另一种可能的实现方式中，上述获取发射信号的脉冲波形，包括：获取分光信号的脉冲波形，分光信号为对发射信号分光后得到的信号，分光信号通过具有固定延时的光纤参考光路返回雷达；基于固定延时，平移分光信号的脉冲波形，以获取发射信号的脉冲波形。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，雷达为激光雷达或激光测距仪。
第二方面，提供了一种用于雷达测距的设备，该计算设备用于执行第一方面或第一方面中的任意一种可能的实现方式。该计算设备可以为雷达的处理单元。该计算设备可以与雷达的发射机、接收机以无线或者有线的方式相连。具体地，该计算设备包括：第一获取单元，用于获取发射信号的脉冲波形，发射信号为雷达向目标物体发送的信号；第二获取单元，用于获取回波信号的采样序列，回波信号为雷达接收的目标物体的反射信号，回波信号为饱和回波信号；第一确定单元，用于在采样序列的上升沿中的至少一个采样点中确定第一定时点，第一定时点用于指示回波信号的接收时刻；第二确定单元，用于根据第一定时点和发射信号的脉冲波形，确定第二定时点，第二定时点用于指示发射信号的发射时刻；计算单元，用于根据第一定时点和第二定时点，计算雷达与目标物体之间的距离。
在本申请实施例中，可以在雷达测距过程中获取饱和回波信号的采样序列之后，从采样序列的上升沿中的至少一个采样点中选择第一定时点，并将第一定时点作为回波信号的接收时刻。然后根据第一定时点和发射信号波形，确定第二定时点，并将第二定时点作为发射信号的发射时刻。由于第一定时点是从饱和采样序列的上升沿中的采样点中选择的，因此第一定时点对应的时刻信息以及幅值信息是回波信号上的真实信息。另外，上述方案中首先确定第一定时点的位置，然后根据第一定时点的位置确定第二定时点的位置，这种方式尽量基于回波信号的真实信息确定定时点，能够在接收到饱和回波信号的情况下，提高确定飞行时间的精度，从而进一步提高雷达测距的精度。如果预先设定定时点为饱和回波信号和发射信号上的固定位置，则定时点可能选择在饱和采样序列中的非采样点的位置，这使得定时点的时刻信息和幅值信息不准确，从而降低雷达测距的精度。
可选地，若采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则第一确定单元可以在多个未饱和采样点中任意选择一个采样点作为第一定时点。
可选地，若采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则第一确定单元可以选择采样序列的上升沿中的最后一个未饱和采样点作为第一定时点。由于饱和回波信号为回波削顶的信号，其幅值低于正常幅值，可以选择上升沿中的最后一个未饱和采样点作为第一定时点，即第一定时点的幅值尽可能的高，以使得计算的飞行时间更准确。
可选地，若采样序列的上升沿仅包括一个未饱和采样点，则第一确定单元可以选择未饱和采样点作为第一定时点。
可选地，若采样序列的上升沿不包括未饱和采样点，则第一确定单元可以选择上升沿中的第一个饱和采样点作为第一定时点。
本申请实施例中，可以根据接收的饱和采样序列的饱和严重程度不同，灵活、动态地在饱和采样序列的上升沿中选择合适的定时点，以提高确定飞行时间的精度，从而进一步提高雷达测距的精度。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，在饱和采样序列的饱和程度较轻的情况下，例如，饱和采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则第二确定单元可以采用第一种方式确定第二定时点。在第一种方式中，第二确定单元具体用于：根据预设的缩小系数a，缩小采样序列的幅度，得到缩小的采样序列，其中，0＜a＜1；计算延迟系数δt，其中，δt＝td1-ta，其中，ta表示缩小的采样序列的幅值达到a×vtd1的时刻，vtd1表示第一定时点在采样序列上的幅值，td1表示第一定时点的时刻；根据缩小系数a、延迟系数δt以及发射信号的脉冲波形，计算第二定时点。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，上述第一种方式中，第二确定单元具体用于：根据缩小系数a缩小发射信号的脉冲波形的幅度，得到缩小的脉冲波形；根据延迟系数δt，向右平移发射信号的脉冲波形，得到延迟的脉冲波形；计算缩小的脉冲波形与延迟的脉冲波形的相交点；将相交点确定为第二定时点。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，第二确定单元具体用于根据以下公式确定相交点：
其中，f(t-δt)表示延迟的脉冲波形，a×f(t)表示缩小的脉冲波形，
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，在一种可能的实现方式中，若采样序列的饱和程度较严重，例如，在采样序列中的上升沿只包括一个未饱和采样点的情况下，或者，在采样序列的上升沿不包括未饱和采样点的情况下，则可以采用第二种方式确定第二定时点。其中，在第二种方式中，第二确定单元具体用于：根据第一定时点，在发射信号的脉冲波形上确定第二定时点的置信区间；根据第二定时点的置信区间，确定第二定时点。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，第二确定单元具体用于：根据第一边界条件，确定第二定时点的第一置信区间[t1，t2]，第一边界条件包括：第一定时点的前一个采样点的幅值为0；根据第一置信区间[t1，t2]和第二边界条件，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的右边界时刻t4，其中，[t3,t4]∈[t1，t2]，第二边界条件包括：第一定时点的下一个采样点为饱和采样点；根据第一置信区间[t1,t2]和第三边界条件，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的左边界时刻t3，第三边界条件包括：发射信号在预设的饱和警戒点的幅值达到饱和门限vmax为小概率事件。
可选地，上述边界条件可以被第二定时点满足的其它边界条件所替代，或者也可以继续增加其它第二定时点满足的边界条件，以用于确定第二定时点的置信空间。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，第二确定单元具体用于：根据第一边界条件，确定第二定时点的第一置信区间[t1，t2]，其中，t1为发射信号的幅值达到门限vtx,min的时刻，vtx,min＝k×vtd1，vtd1表示第一定时点在采样序列中的幅值，0＜k＜1，t2＝t1+ts，ts表示采样序列的采样间隔。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，第二确定单元具体用于：根据以下公式，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的右边界时刻t4：
其中，tx表示t1时刻左侧的时刻，vtd1表示第一定时点在采样序列的幅值，vtx(tx)表示发射信号在tx时刻的幅值，vtx(tx+ts)表示发射信号在tx+ts时刻的幅值,ts表示采样序列的采样间隔，
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，第二确定单元具体用于：根据以下公式，确定第二置信区间[t3,t4]的左边界时刻t3：
其中，vtd1表示第一定时点在采样序列的幅值，vtx(ty)表示发射信号在ty时刻的幅值，vtx(t5)表示发射信号在t5时刻的幅值，t5时刻为饱和警戒点在发射信号上的时刻。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，上述根据第二定时点的置信区间，确定第二定时点，包括：根据以下公式，确定第二定时点：
其中，td2表示第二定时点的时刻，t3表示置信区间的左边界时刻，t4表示置信区间的右边界时刻。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，计算单元具体用于：根据以下公式，确定距离：r＝(td1-td2)×c/2，其中，r表示距离，td1表示第一定时点的时刻，td2表示第二定时点的时刻，c表示光速。
可选地，上述第一获取单元获取发射信号的脉冲波形，可以包括多种方式。例如，在一种可能的实现方式中，第一获取单元具体用于：获取参考信号的脉冲波形，参考信号为预先存储的发射信号的理想波形；根据参考信号的脉冲波形以及发射信号的触发时刻，获取发射信号的脉冲波形。又例如，在另一种可能的实现方式中，第一获取单元具体用于：获取分光信号的脉冲波形，分光信号为对发射信号分光后得到的信号，分光信号通过具有固定延时的光纤参考光路返回雷达；基于固定延时，平移分光信号的脉冲波形，以获取发射信号的脉冲波形。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，雷达为激光雷达或激光测距仪。
第三方面，提供了一种雷达，包括：发射机，用于向目标物体发送发射信号；接收机，用于接收目标物体反射的回波信号；以及处理单元，处理单元用于执行第一方面或第一方面中的任意一种可能的实现方式中的方法。
第四方面，提供了一种计算设备，包括：通信接口；存储器，用于存储计算机程序，处理器，用于从存储器调用计算机程序，当计算机程序被执行时，使得计算设备执行如执行第一方面或第一方面中的任意一种可能的实现方式中的方法。
第五方面，提供了一种车载系统，包括：第三方面所述的雷达。
第六方面，提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的指令。
第七方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的指令。
第八方面，提供了一种芯片，该芯片上设置有处理系统，该处理系统用于执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的指令。
附图说明
图1是本申请一实施例的自动驾驶汽车的结构示意图。
图2是雷达200的示意图。
图3是发射脉冲和接收脉冲的示意图。
图4是本申请一实施例的雷达300的框架示意图。
图5是本申请一实施例的用于雷达测距的方法的流程示意图。
图6是本申请一实施例的饱和采样序列的示意图。
图7是本申请又一实施例的雷达测距方法的流程示意图。
图8是本申请一实施例的发射信号的波形示意图。
图9是本申请又一实施例的饱和采样序列的示意图。
图10是本申请又一实施例的饱和采样序列的示意图。
图11是本申请又一实施例的雷达测距方法的示意图。
图12是本申请一实施例的第二定时点的置信区间的示意图。
图13是本申请一实施例的计算设备900的结构示意图。
图14是本申请一实施例的设备1000的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
本申请实施例提供了一种用于雷达测距的方法、设备、雷达和车载系统，并主要提供了一种针对饱和回波信号确定定时点的方案，能够提高确定飞行时间的精确度，从而减少雷达测距的距离误差。
为了便于理解本申请实施例的技术方案，首先介绍本申请设计的若干术语。
饱和回波信号：是指接收机接收到的回波信号的强度过高，超过了接收机的动态范围，造成了回波削顶的情况，通常还伴随着下降沿展宽。
饱和采样序列：是指对接收到的饱和回波信号进行采样之后得到的采样序列信号。
飞行时间：是指雷达发送信号的发射时刻与接收到目标物体反射的回波信号的接收时刻之间的时间差。
定时点：是指雷达发射的信号波形和接收的回波信号波形中的一个指定的固定位置，以用于确定飞行时间。飞行时间可以通过计算发射信号波形和回波信号波形的两个定时点之间的时间差得到。
本申请实施例中的用于雷达测距的方法可以广泛地使用于各种领域，例如，人工智能领域、无人驾驶系统、自动驾驶系统、增强现实(augmentedreality，ar)技术、虚拟现实(virtualreality，vr)技术等。其中自动驾驶是人工智能领域的一种主流应用，自动驾驶技术依靠计算机视觉、雷达、监控装置和全球定位系统等协同合作，让机动车辆可以在不需要人类主动操作下，实现自动驾驶。例如，自动驾驶领域可以包括智能汽车、无人车等。
图1是本申请一实施例的自动驾驶汽车的结构示意图。本申请实施例中的雷达可以为图1中的雷达126，上述雷达126可以为激光雷达、激光测距仪或者毫米波雷达。可选地，图2中的雷达200中的处理单元210的功能可以由图1中的处理器113实现，也可以由其它类型的处理芯片实现，例如现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)。
如图1所示，在一个实施例中，将车辆100配置为完全或部分地自动驾驶模式。例如，车辆100可以在处于自动驾驶模式中的同时控制自身，并且可通过人为操作来确定车辆及其周边环境的当前状态，确定周边环境中的至少一个其他车辆的可能行为，并确定该其他车辆执行可能行为的可能性相对应的置信水平，基于所确定的信息来控制车辆100。在车辆100处于自动驾驶模式中时，可以将车辆100置为在没有和人交互的情况下操作。
车辆100可包括各种子系统，例如行进系统102、传感器系统104、控制系统106、一个或多个外围设备108以及电源110、计算机系统112和用户接口116。可选地，车辆100可包括更多或更少的子系统，并且每个子系统可包括多个元件。另外，车辆100的每个子系统和元件可以通过有线或者无线互连。
行进系统102可包括为车辆100提供动力运动的组件。在一个实施例中，推进系统102可包括引擎118、能量源119、传动装置120和车轮/轮胎121。引擎118可以是内燃引擎、电动机、空气压缩引擎或其他类型的引擎组合，例如气油发动机和电动机组成的混动引擎，内燃引擎和空气压缩引擎组成的混动引擎。引擎118将能量源119转换成机械能量。
能量源119的示例包括汽油、柴油、其他基于石油的燃料、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和其他电力来源。能量源119也可以为车辆100的其他系统提供能量。
传动装置120可以将来自引擎118的机械动力传送到车轮121。传动装置120可包括变速箱、差速器和驱动轴。在一个实施例中，传动装置120还可以包括其他器件，比如离合器。其中，驱动轴可包括可耦合到一个或多个车轮121的一个或多个轴。
传感器系统104可包括感测关于车辆100周边的环境的信息的若干个传感器。例如，传感器系统104可包括定位系统122(定位系统可以是全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统)、惯性测量单元(inertialmeasurementunit，imu)124、雷达126以及相机130。传感器系统104还可包括被监视车辆100的内部系统的传感器(例如，车内空气质量监测器、燃油量表、机油温度表等)。来自这些传感器中的一个或多个的传感器数据可用于检测对象及其相应特性(位置、形状、方向、速度等)。这种检测和识别是自主车辆100的安全操作的关键功能。
定位系统122可用于估计车辆100的地理位置。imu124用于基于惯性加速度来感测车辆100的位置和朝向变化。在一个实施例中，imu124可以是加速度计和陀螺仪的组合。
雷达126可利用无线电信号、光信号或者激光信号来感测车辆100的周边环境内的物体。在一些实施例中，除了感测物体以外，雷达126还可用于感测物体的速度和/或前进方向。在一些实施例中，若雷达126为激光测距仪，则可包括一个或多个激光源、激光扫描器以及一个或多个检测器，以及其他系统组件。
相机130可用于捕捉车辆100的周边环境的多个图像。相机130可以是静态相机或视频相机。
控制系统106为控制车辆100及其组件的操作。控制系统106可包括各种元件，其中包括转向系统132、油门134、制动单元136、传感器融合算法138、计算机视觉系统140、路线控制系统142以及障碍物避免系统144。
转向系统132可操作来调整车辆100的前进方向。例如在一个实施例中可以为方向盘系统。
油门134用于控制引擎118的操作速度并进而控制车辆100的速度。
制动单元136用于控制车辆100减速。制动单元136可使用摩擦力来减慢车轮121。在其他实施例中，制动单元136可将车轮121的动能转换为电流。制动单元136也可采取其他形式来减慢车轮121转速从而控制车辆100的速度。
计算机视觉系统140可以操作来处理和分析由相机130捕捉的图像以便识别车辆100周边环境中的物体和/或特征。上述物体和/或特征可包括交通信号、道路边界和障碍物。计算机视觉系统140可使用物体识别算法、运动中恢复结构(structurefrommotion，sfm)算法、视频跟踪和其他计算机视觉技术。在一些实施例中，计算机视觉系统140可以用于为环境绘制地图、跟踪物体、估计物体的速度等等。
路线控制系统142用于确定车辆100的行驶路线。在一些实施例中，路线控制系统142可结合来自传感器138、gps122和一个或多个预定地图的数据以为车辆100确定行驶路线。
障碍物避免系统144用于识别、评估和避免或者以其他方式越过车辆100的环境中的潜在障碍物。
当然，在一个实例中，控制系统106可以增加或替换地包括除了所示出和描述的那些以外的组件。或者也可以减少一部分上述示出的组件。
车辆100通过外围设备108与外部传感器、其他车辆、其他计算机系统或用户之间进行交互。外围设备108可包括无线通信系统146、车载电脑148、麦克风150和/或扬声器152。
在一些实施例中，外围设备108提供车辆100的用户与用户接口116交互的手段。例如，车载电脑148可向车辆100的用户提供信息。用户接口116还可操作车载电脑148来接收用户的输入。车载电脑148可以通过触摸屏进行操作。在其他情况中，外围设备108可提供用于车辆100与位于车内的其它设备通信的手段。例如，麦克风150可从车辆100的用户接收音频(例如，语音命令或其他音频输入)。类似地，扬声器152可向车辆100的用户输出音频。
无线通信系统146可以直接地或者经由通信网络来与一个或多个设备无线通信。例如，无线通信系统146可使用4g蜂窝通信，例如，长期演进(longtermevolution，lte)系统、lte频分双工(frequencydivisionduplex，fdd)系统、通用移动通信系统(universalmobiletelecommunicationsystem，umts)、全球互联微波接入(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，wimax)通信系统等。或者5g蜂窝通信，例如，未来的第五代(5thgeneration，5g)系统或新无线(newradio，nr)等。无线通信系统146可利用wifi与无线局域网(wirelesslocalareanetwork，wlan)通信。在一些实施例中，无线通信系统146可利用红外链路、蓝牙或紫蜂(zigbee)与设备直接通信。其他无线协议，例如各种车辆通信系统，例如，无线通信系统146可包括一个或多个专用短程通信(dedicatedshortrangecommunications，dsrc)设备，这些设备可包括车辆和/或路边台站之间的公共和/或私有数据通信。
电源110可向车辆100的各种组件提供电力。在一个实施例中，电源110可以为可再充电锂离子或铅酸电池。这种电池的一个或多个电池组可被配置为电源为车辆100的各种组件提供电力。在一些实施例中，电源110和能量源119可一起实现，例如一些全电动车中那样。
车辆100的部分或所有功能受计算机系统112控制。计算机系统112可包括至少一个处理器113，处理器113执行存储在例如存储器114这样的非暂态计算机可读介质中的指令115。计算机系统112还可以是采用分布式方式控制车辆100的个体组件或子系统的多个计算设备。
处理器113可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的cpu。替选地，该处理器可以是诸如asic或其它基于硬件的处理器的专用设备。尽管图1功能性地图示了处理器、存储器、和在相同块中的计算机110的其它元件，但是本领域的普通技术人员应该理解该处理器、计算机、或存储器实际上可以包括可以或者可以不存储在相同的物理外壳内的多个处理器、计算机、或存储器。例如，存储器可以是硬盘驱动器或位于不同于计算机110的外壳内的其它存储介质。因此，对处理器或计算机的引用将被理解为包括对可以或者可以不并行操作的处理器或计算机或存储器的集合的引用。不同于使用单一的处理器来执行此处所描述的步骤，诸如转向组件和减速组件的一些组件每个都可以具有其自己的处理器，上述处理器只执行与特定于组件的功能相关的计算。
在此处所描述的各个方面中，处理器可以位于远离该车辆并且与该车辆进行无线通信。在其它方面中，此处所描述的过程中的一些在布置于车辆内的处理器上执行而其它则由远程处理器执行，包括采取执行单一操纵的必要步骤。
在一些实施例中，存储器114可包含指令115(例如，程序逻辑)，指令115可被处理器113执行来执行车辆100的各种功能，包括以上描述的那些功能。存储器114也可包含额外的指令，包括向推进系统102、传感器系统104、控制系统106和外围设备108中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。
除了指令115以外，存储器114还可存储数据，例如道路地图、路线信息，车辆的位置、方向、速度以及其它这样的车辆数据，以及其他信息。这种信息可在车辆100在自主、半自主和/或手动模式中操作期间被车辆100和计算机系统112使用。
用户接口116，用于向车辆100的用户提供信息或从其接收信息。可选地，用户接口116可包括在外围设备108的集合内的一个或多个输入/输出设备，例如无线通信系统146、车车在电脑148、麦克风150和扬声器152。
计算机系统112可基于从各种子系统(例如，行进系统102、传感器系统104和控制系统106)以及从用户接口116接收的输入来控制车辆100的功能。例如，计算机系统112可利用来自控制系统106的输入以便控制转向单元132来避免由传感器系统104和障碍物避免系统144检测到的障碍物。在一些实施例中，计算机系统112可操作来对车辆100及其子系统的许多方面提供控制。
可选地，上述这些组件中的一个或多个可与车辆100分开安装或关联。例如，存储器114可以部分或完全地与车辆100分开存在。上述组件可以按有线和/或无线方式来通信地耦合在一起。
可选地，上述组件只是一个示例，实际应用中，上述各个模块中的组件有可能根据实际需要增添或者删除，图1不应理解为对本发明实施例的限制。
在道路行进的自动驾驶汽车，如上面的车辆100，可以识别其周围环境内的物体以确定对当前速度的调整。上述物体可以是其它车辆、交通控制设备、或者其它类型的物体。在一些示例中，可以独立地考虑每个识别的物体，并且基于物体的各自的特性，诸如它的当前速度、加速度、与车辆的间距等，可以用来确定自动驾驶汽车所要调整的速度。
可选地，自动驾驶汽车车辆100或者与自动驾驶车辆100相关联的计算设备(如图1的计算机系统112、计算机视觉系统140、存储器114)可以基于所识别的物体的特性和周围环境的状态(例如，交通、雨、道路上的冰、等等)来预测上述识别的物体的行为。可选地，每一个所识别的物体都依赖于彼此的行为，因此还可以将所识别的所有物体全部一起考虑来预测单个识别的物体的行为。车辆100能够基于预测的上述识别的物体的行为来调整它的速度。换句话说，自动驾驶汽车能够基于所预测的物体的行为来确定车辆将需要调整到(例如，加速、减速、或者停止)什么稳定状态。在这个过程中，也可以考虑其它因素来确定车辆100的速度，诸如，车辆100在行驶的道路中的横向位置、道路的曲率、静态和动态物体的接近度等等。
上述车辆100可以为轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、割草机、娱乐车、游乐场车辆、施工设备、电车、高尔夫球车、火车、和手推车等，本发明实施例不做特别的限定。
图2是雷达200的结构示意图。其中，本申请实施例的雷达可以包括激光雷达、激光测距仪、毫米波雷达或者其它类型的雷达。如图2所示，雷达200包括发射机220、接收机230和处理单元210。可选地，处理单元210可以包括中央处理器(centralprocessorunit,cpu)、fpga或asic，或者也可以为其它类型的处理芯片。在测距过程中，发射机220向目标物体发送发射信号，该发射信号为脉冲信号。目标物体对发射信号进行反射，接收机230接收目标物体反射的回波信号。在本申请实施例中，发射信号还可以称为发射信号波形、发射脉冲或者发射脉冲信号等，回波信号还可以称为回波信号波形、接收脉冲或接收脉冲信号等。
其中，发射机220发送发射信号的时刻可以称为发射时刻，接收机230接收回波信号的时刻可以称为接收时刻。处理单元210可以根据发射时刻和接收时刻确定飞行时间。进一步地，处理单元210根据光速和飞行时间，计算出雷达与目标物体之间的距离r。距离r可以采用以下公式(1)计算。
r＝c*t/2(1)
其中，r表示雷达与目标物体之间的距离，c表示光速，t表示飞行时间。
图4是本申请一实施例的雷达300的框架示意图。其中，图4以激光雷达为例描述了雷达的结构。图2中的雷达200的处理单元210可以包括图4中的信号处理与控制单元310。发射机220可以包括激光驱动单元301、激光器302、扫描器件303以及发送端光学元件304。接收机230可以包括模数转换器(analogtodigitalconverter，adc)305、跨阻放大器(transistorimpedanceamplifier，tia)306、探测器307、以及接收端光学器件308。
在发送信号的过程中，信号处理与控制单元310向激光驱动电路301发送信号的脉冲信号，激光驱动电路301对脉冲信号进行调制，并将调制后的脉冲信号输出到激光器302中。激光器302向扫描器件303发送带有脉冲的光信号，扫描器件303和发送端光学元件304对光束进行扫描和整形，然后向目标物体发送脉冲信号。
在接收回波信号的过程中，接收端光学元件308对接收到的回波信号进行聚焦和整形之后，将回波信号发送至探测器307。该回波信号为光信号，探测器307在接收到回波信号之后，进行光电转换，得到电流信号。tia306将电流信号转换为电压信号，并发送至adc305。adc305对模拟的电压信号进行模数转换，得到数字信号。信号处理与控制单元310获取adc305处理后的信号，并根据获取的信号，计算雷达与目标物体之间的距离。
需要说明的是，图4中仅仅以激光雷达为例以描述雷达的工作原理，而不是限定。本领域技术人员能够理解，本申请的雷达还可以为其它类型的雷达，例如激光测距仪、毫米波雷达，雷达中还可以包括更多或更少的功能单元或器件，只要其能执行本申请实施例的方法即可。
图5是本申请一实施例的用于雷达测距的方法的流程示意图。该方法可以由雷达执行，例如，该方法可以由图2中的处理单元210所执行，或者由图4中的信号处理与控制单元310所执行。如图5所示，该方法包括以下步骤。
s101、获取发射信号的脉冲波形，发射信号为雷达向目标物体发送的信号。
可选地，雷达可以包括激光雷达、激光测距仪、毫米波雷达或者其它类型的雷达。发射信号可以为光信号、激光信号或者电磁波信号。
可选地，获取发射信号的脉冲波形可包括多种方式。在一种方式中，可以是雷达向目标物体发送的信号经过分光之后，通过光纤参考光路获取发射信号的脉冲波形。在另一种方式中，可以是产品在出厂之前标定获取参考信号的脉冲信号，然后结合发射信号的触发时刻得到发射信号的脉冲波形。参考信号可以指发射信号的理想波形信号。在本申请实施例中，可以将在出厂标定获取的脉冲波形称为参考信号。
例如，雷达在发送信号时，可以将发射的光信号分为两个部分，其中大部分信号(例如，光信号能量的99％)通过发射机向目标物体发送，而另一小部分信号(例如，光信号能量的1％)经过一个固定延时的光纤参考光路返回，可以将从光纤采集到的信号称为分光信号。雷达中的处理单元可以根据固定延时的时长，将该分光信号的脉冲波形的进行平移处理，以得到发射信号的脉冲波形。
又例如，雷达中的存储设备中可以预先存储参考信号的脉冲波形。在雷达中的发射机发送发射信号的情况下，雷达中的处理单元可以从存储设备中获取参考信号的脉冲波形，并结合发射信号的触发时刻，获取发射信号的脉冲波形。
作为具体示例，可以在雷达的系统测试阶段，通过人工多次测量的方式得到参考信号的脉冲波形。例如，在系统测试阶段，设置一个反射率和距离已知的反射板。使用雷达的发射机向该反射板发送发射信号，并接收该发射板反射的回波信号。通过多次测量和校准该反射板反射的信号之后，可以得到一个接近理想的信号波形。可以将该信号波形作为参考信号的脉冲波形存储在雷达的存储单元中，以用于后续比对。
s102、获取回波信号的采样序列，回波信号为雷达接收的目标物体的反射信号，该回波信号为饱和回波信号。
在本申请实施例中，可以将对饱和回波信号进行采样得到的采样序列称为饱和回波信号的采样序列或饱和采样序列。
例如，雷达中的接收机可以接收目标物体反射的回波信号，该回波信号为饱和回波信号。饱和回波信号的波形可以如图3中的(b)所示。雷达可以对饱和回波信号进行一系列处理，例如，光电转换、跨阻放大、模数转换等，以得到采样后的饱和采样序列。
例如，图6是本申请一实施例的饱和采样序列的示意图。在图6中，横轴表示时间，纵轴表示信号的幅值。其中，带有圆圈标志的曲线表示回波信号的饱和采样序列，圆圈标志表示采样点。虚线表示理想的回波信号的波形。
s103、在采样序列的上升沿中的至少一个采样点中确定第一定时点，第一定时点用于指示回波信号的接收时刻。
在本申请实施例中，可以首先在回波信号的饱和采样序列中选择指示接收时刻的定时点，然后根据该定时点继续确定指示发射时刻的定时点。为了便于区分，可以将指示回波信号的接收时刻的定时点称为第一定时点，将指示发射信号的发射时刻的定时点称为第二定时点。
饱和采样序列包括上升沿和下降沿，原则上讲，可以在饱和采样序列的上升沿或下降沿上的采样点中选择任意采样点作为第一定时点。但由于饱和回波信号存在下降沿展宽现象，饱和采样序列的下降沿的变形比上升沿严重，因此为了更准确地确定飞行时间，通常在饱和采样序列的上升沿中的采样点中选择第一定时点。
其中，针对饱和采样序列，还定义有饱和门限vmax和最小幅值门限vmin。饱和采样序列中达到饱和门限vmax的采样点被称为饱和采样点。介于饱和门限vmax和最小幅值门限vmin之间的采样点被称为未饱和采样点。
例如，若接收机对于接收信号的最大的动态范围表示为[vl,vh]，那么可以采用下面的计算方式确定饱和门限vmax和最小幅值门限vmin：
vmax＝vl+0.99×(vh-vl)；vmin＝vl+0.01×(vh-vl)。
其中，vl表示接收机对于接收信号的动态范围的下限，vh表示接收机对于接收信号的动态范围的上限。系数0.99和0.01仅仅作为示例，根据具体实践，系数也可以选择[0,1]范围内的其它实数。
在本申请实施例中，饱和采样序列的上升沿中可以包括未饱和采样点，也可以包括饱和采样序列的第一个饱和采样点。
在一些示例中，若采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则可以在多个未饱和采样点中任意选择一个采样点作为第一定时点。
在一些示例中，若采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则可以选择采样序列的上升沿中的最后一个未饱和采样点作为第一定时点。由于饱和回波信号为回波削顶的信号，其幅值低于正常幅值，可以选择上升沿中的最后一个未饱和采样点作为第一定时点，即第一定时点的幅值尽可能的高，以使得计算的飞行时间更准确。
在一些示例中，若采样序列的上升沿仅包括一个未饱和采样点，则可以选择未饱和采样点作为第一定时点。
在一些示例中，若采样序列的上升沿不包括未饱和采样点，则可以选择上升沿中的第一个饱和采样点作为第一定时点。
本申请中可以根据接收的饱和采样序列的饱和严重程度不同，灵活、动态地在饱和采样序列的上升沿中选择合适的定时点，以提高确定飞行时间的精度，从而进一步提高雷达测距的精度。
s104、根据第一定时点和发射信号的脉冲波形，确定第二定时点，第二定时点用于指示发射信号的发射时刻。
可选地，若回波信号的饱和程度较轻，例如，饱和采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点，则可以采用第一种方式确定第二定时点。
在第一种方式中，可以首先预设一个缩小系数a，并根据缩小系数a和第一定时点，确定延迟系数δt。然后根据缩小系数a和延迟系数δt以及发射信号的脉冲波形，确定第二定时点。其中，0＜a＜1。
具体地，该方式包括：根据缩小系数a，缩小采样序列的幅度，得到缩小的采样序列，其中，0＜a＜1；确定缩小的采样序列达到a×vtd1的时刻ta，其中vtd1表示第一定时点在饱和采样序列上的幅值；确定延迟系数δt，其中，δt＝td1-ta，td1表示第一定时点的时刻；根据缩小系数a、延迟系数δt以及发射信号的脉冲波形，计算第二定时点。具体地，可以根据缩小系数a、延迟系数δt，对发射信号的脉冲波形分别进行缩小和延迟，得到缩小的脉冲波形和延迟的脉冲波形，并将两个脉冲波形的相交点作为第二定时点。下文中将结合图7和图8，继续介绍第一种确定定时点的方式。
可选地，若回波信号的饱和程度比较严重，例如，饱和采样序列的上升沿只包括一个未饱和采样点，甚至不包括未饱和采样点，则可以采用第二种方式确定第二定时点。
在第二种方式中，可以根据第一定时点，确定第二定时点在发射信号波形上的置信区间。具体地，该方式包括：根据第一定时点，在发射信号的脉冲波形上确定第二定时点的置信区间；根据第二定时点的置信区间，确定第二定时点。例如，可以根据边界条件，确定第二定时点的置信空间。下文中将结合图11和图12，继续介绍第二种确定定时点的方式。
需要说明的是，第二定时点可以位于发射信号的脉冲波形上，也可以不位于发射信号的脉冲波形上。例如，在第一种确定第二定时点的方式中，第二定时点为缩小的发射信号与延迟的发射信号的相交点，即第二定时点位于缩小的发射信号的脉冲波形上，或者说位于延迟的发射信号的波形上。而在第二种确定第二定时点的方式中，第二定时点位于发射信号的脉冲波形上。
s105、根据第一定时点和第二定时点，确定雷达与目标物体之间的距离。
可选地，在确定第一定时点的时刻td1和第二定时点的时刻td2之后，可以确定飞行时间为t＝td1-td2，则雷达和目标物体之间的距离r可以根据以下公式(2)确定。
r＝(td1-td2)×c/2(2)
其中，td1表示第一定时点的时刻，td2表示第二定时点的时刻，c表示光速。
在本申请实施例中，可以在雷达测距过程中获取饱和回波信号的采样序列之后，从采样序列的上升沿中的至少一个采样点中选择第一定时点，并将第一定时点作为回波信号的接收时刻。然后根据第一定时点和发射信号波形，确定第二定时点，并将第二定时点作为发射信号的发射时刻。由于第一定时点是从饱和采样序列的上升沿中的采样点中选择的，因此第一定时点对应的时刻信息以及幅值信息是回波信号上的真实信息。另外，上述方案中首先确定第一定时点的位置，然后根据第一定时点的位置确定第二定时点的位置，这种方式尽量基于回波信号的真实信息确定定时点，能够在接收到饱和回波信号的情况下，提高确定飞行时间的精度，从而进一步提高雷达测距的精度。如果预先设定定时点为饱和回波信号和发射信号上的固定位置，则定时点可能选择在饱和采样序列中的非采样点的位置，这使得定时点的时刻信息和幅值信息不准确，从而降低雷达测距的精度。
图7是本申请又一实施例的雷达测距方法的流程示意图。图7中示出了基于缩小系数a和延迟系数δt确定定时点的方法。图7的方法适用于回波信号的饱和程度较轻的场景，例如，饱和采样序列的上升沿包括多个未饱和采样点的情况。如图7所示，该方法包括以下步骤。
s601、获取发射信号的脉冲波形。
例如，雷达中的存储设备可以预先存储参考信号的脉冲波形。雷达中的处理单元可以从存储设备中获取参考信号的脉冲波形，并结合发射信号的触发时刻，得到发射信号的脉冲波形。或者，雷达向目标物体发送的信号经过分光之后，分光后的一小部分信号通过一个固定延时的参考光路返回雷达，该部分信号为分光信号。雷达可以基于固定延迟对分光信号的波形进行平移，得到发射信号的脉冲波形。
s602、获取饱和回波信号的采样序列。
例如，采样序列为经过adc采样之后的采样序列。
其中，s601和s602的内容与图5中的s101或s102相同或相似，为了简洁，此处不再赘述。
s603、在采样序列的上升沿的未饱和采样点中选择第一定时点。
例如，首先确定上升沿上的第一个大于最小幅值门限vmin的第一采样点，然后确定上升沿上最后一个小于饱和门限vmax的第二采样点。其中，第一采样点、第二采样点以及位于第一采样点和第二采样点之间的采样点为位于采样序列的上升沿的未饱和采样点。可以在上升沿的未饱和采样点中任意选择一个采样点作为第一定时点。
如图6所示，假设vmin＝5，vmax＝120，则上升沿的未饱和采样点为位于时刻6和时刻7的两个采样点。可以选择位于时刻7的采样点为第一定时点，并将第一定时点的时刻记录为td1＝7，此时第一定时点对应的幅值为vtd1＝80。
s604、确定缩小系数a和延迟系数δt。
具体地，可以首先确定一个缩小系数a，并根据缩小系数a对原始的采样序列进行缩小，计算第一定时点在缩小的饱和采样序列的幅值，即a×vtd1。然后计算原始的采样序列信号上升沿达到a×vtd1的时刻，并将上述时刻记录为ta。则延迟系数δt表示为δt＝td1-ta。
其中，缩小系数a可以选择介于0与1之间的任意数值。例如，图6中的缩小系数a为a＝0.5。如图6所示，带有方形标志的曲线用于表示缩小1/2后的采样序列。其中，第一定时点在缩小的采样序列中的幅值为a×vtd1＝40。从图6可见，原始的采样序列的上升沿达到a*vtd1＝40的时刻ta为ta＝6.4，则延迟系数δt＝td1-ta＝7-6.4＝0.6。
需要说明的是，为了获得更精确的时刻，可以对原始的采样序列曲线进行插值，得到插值后的采样序列。并从插值后的采样序列中选取时刻ta。例如，图6中的带有×状标志的曲线表示对采样序列进行插值后得到的序列。本申请实施例对插值方式不作限定，例如可以采取三阶样条(cubicspline)插值、线性(linear)插值等插值方式。
s605、根据缩小系数a、延迟系数δt和发射信号的脉冲波形，计算第二定时点。
在计算第二定时点的过程中，可以首先将发射信号的脉冲波形与缩小系数a相乘，得到缩小的发射信号的脉冲波形。然后根据延迟系数δt，将发射信号的脉冲波形向右平移δt，得到延迟的发射信号的脉冲波形。然后将缩小的发射信号的脉冲波形和延迟的发射信号的脉冲波形的相交点确定为第二定时点。
例如，图8是本申请一实施例的发射信号的波形示意图。其中，图8的横轴表示时间，纵轴表示幅值。图8中的实线表示缩小50％的发射信号，即缩小系数a为0.5。虚线表示经过延迟的发射信号，延迟系数δt为0.6。缩小的发射信号波形与延迟后的发射信号波形的相交点为发射信号的第二定时点。由图8可见，上述相交点为时刻17，即第二定时点位于时刻17。
可选地，可以根据以下公式(3)确定相交点：
其中，f(t-δt)表示延迟的脉冲波形，a×f(t)表示缩小的脉冲波形，
s606、根据第一定时点和第二定时点，计算飞行时间。
其中，飞行时间可以表示为t＝td1-td2。
s607、根据飞行时间，计算雷达与目标物体之间的距离r。
例如，根据公式r＝(td1-td2)*c/2计算距离r。
在本申请实施例中，在雷达测距过程中，可以在获取饱和回波信号的采样序列之后，从采样序列的采样点中选择第一定时点，然后根据预设的缩小系数a和第一定时点确定延迟系数δt，再根据缩小系数a和延迟系数δt确定第二定时点。由于第一定时点是从饱和采样序列的上升沿中的采样点中选择的，因此第一定时点对应的时刻信息以及幅值信息是回波信号上的真实信息。采用这种方式可以在接收到饱和回波信号的情况下，提高确定飞行时间的精度，从而进一步提高雷达测距的精度。另外，采用基于缩小系数a和延迟系数δt的方式确定定时点，能够减少饱和回波信号对确定定时点位置的影响，提高确定第二定时点的相对位置的准确性，从而进一步提高雷达测距的精度。
在回波信号的饱和情况严重时，回波信号的上升沿的未饱和采样点数量很少，根据缩小系数a和延迟系数δt方法来确定定时点也将存在较大的误差，从而无法在发射信号上精确地找到对应的定时点，这种情况被称为定时模糊。
图9是本申请又一实施例的饱和采样序列的示意图。其中，图9中的横轴表示时间，纵轴表示幅值。带有圆圈标志的实线表示饱和程度较严重的饱和采样序列，带有五角星标志的实线表示饱和程度较轻的饱和采样序列。如图9所示，饱和程度严重时，采样序列的上升沿仅存在一个未饱和采样点，即时刻157时的采样点。时刻158处的采样点的幅值(幅值＞vmax)已经饱和，而时刻156处的采样点的幅值(幅值＜vmin)还很低。在这种情况下，可供插值的采样点很少，插值带来的偏差也较高，因此如果根据缩小系数a和延迟系数δt方法来确定定时点将存在较大的误差。
图10是本申请又一实施例的饱和采样序列的示意图。其中，图10中的横轴表示时间，纵轴表示幅值。图10中的(a)和(b)示出了不同波形的理想回波信号和相应的饱和采样序列的示意图。图中的实线表示理想的回波信号，带有×状标志的曲线表示雷达接收到的饱和回波信号的采样序列。图10中的(a)和图10中的(b)中饱和采样序列的上升沿部分是相同的。可见，同样的饱和采样序列的定时点，可以对应于不同的发射信号的位置。所以在饱和程度较严重的情况下，仅根据饱和回波信号的采样序列，难以确定其在发射信号上对应的定时点，从而导致定时模糊问题。
为了改善定时模糊的问题，本申请实施例还提出了根据置信区间确定发射信号上的第二定时点的方式，以减少定时模糊的问题。接下来结合图11和图12介绍这一方法。
图11是本申请又一实施例的雷达测距的方法的示意图。图11示出了根据置信区间确定第二定时点的方法。该方法适用于回波信号的饱和程度较严重的场景，例如，饱和采样序列的上升沿只包括一个饱和采样点或者不包括未饱和采样点的情况。如图11所示，该方法包括以下步骤。
s701、获取发射信号的脉冲波形。
例如，雷达中的存储设备可以预先存储参考信号的脉冲波形。雷达中的处理单元可以从存储设备中获取参考信号的脉冲波形，并结合发射信号的触发时刻，得到发射信号的脉冲波形。或者，雷达向目标物体发送的信号经过分光之后，分光后的一小部分信号通过一个固定延时的参考光路返回雷达，该部分信号为分光信号。雷达可以基于固定延迟对分光信号的波形进行平移，得到发射信号的脉冲波形。
s702、获取饱和回波信号的采样序列。
例如，采样序列为经过adc采样之后的采样序列。
其中，s701和s702的内容与图5中的s101或s102相同或相似，为了简洁，此处不再赘述。
s703、在采样序列的采样点中选择第一定时点。
例如，首先确定采样序列的上升沿的第一个大于最小幅值门限值vmin的第一采样点，然后确定上升沿上最后一个小于饱和门限vmax的第二采样点。位于第一采样点和第二采样点之间的采样点为位于回波信号的上升沿的未饱和采样点。可以在未饱和采样点中任意选择一个采样点作为第一定时点。
可选地，若采样序列的上升沿仅包括一个未饱和采样点，则可以选择未饱和采样点作为第一定时点。若饱和程度严重，采样序列的上升沿不包括未饱和采样点，则可以选择采样序列的上升沿的第一个饱和采样点作为第一定时点。
例如，图9中，带有圈圈标志的饱和采样序列中只包括一个未饱和采样点，则可以选择该未饱和采样点作为第一定时点。该第一定时点的时刻为td1＝157，幅值为vtd1＝30。
s704、确定第二定时点在发射信号的脉冲波形上的置信空间。
其中，可以利用第二定时点满足的边界条件，来确定第二定时点的置信空间。例如，
边界条件可以包括但不限于以下至少一项：第一定时点的前一个采样点的幅值为0(幅值＜vmin)；第一定时点的下一个采样点为饱和采样点(幅值＞vmax)；发射信号在t5时刻的幅值达到饱和门限vmax为小概率事件，t5时刻可以是发射信号的脉冲波形上对应的时间区间中预设的一个时刻。t5时刻可以为上述时间区间中的任意时刻。
需要说明的是，上述边界条件仅仅作为示例，也可以根据第二定时点满足的其它边界条件，确定第二定时点的置信空间。
图12是本申请一实施例的第二定时点的置信区间的示意图。其中，图12中的横轴表示时间，纵轴表示幅值。如图12所示，可以首先计算一个范围较大的第一置信空间[t1，t2]，然后逐渐缩小第一置信空间的左边界和右边界，直至得到第二定时点的置信区间[t3,t4]。接下来介绍确定置信空间的过程。
(1)确定第二定时点的第一置信空间[t1，t2]的左边界时刻t1。
在步骤(1)和(2)中，可以理解为根据第一边界条件，确定第二定时点的第一置信区间[t1，t2]，第一边界条件包括：第一定时点的前一个采样点的幅值为0。
其中，t1为发射信号的幅值达到门限vtx,min的时刻，vtx,min＝k×vtd1，其中，vtd1表示第一定时点在饱和采样序列中的幅值，k为一个预设的常数，0＜k＜1。
可选地，可以尽量选择v为在发射信号上靠近第一定时点的上一个采样点处(幅值为0)的位置，即，vtx,min可以为一个尽量小的值(或者说，尽量接近0的值)。其中k的幅值可以根据具体实践确定。作为示例，可以设置k小于或等于以下值：0.1％，1％，2％，3％，5％，8％，10％，20％，30％等。
例如，在图9中，第一定时点的上一个采样点的幅值为0，第一定时点的幅值vtd1为30，假设k＝2％，vtx,min＝vt0+k×(vtd1-vt0)＝2％×30＝0.6。则在图12中，第二定时点的第一置信区间的左边界时刻t1为vt1＝0.6的时刻。
(2)确定第二定时点的第一置信空间[t1，t2]的右边界时刻t2。
其中，t2＝t1+ts，ts表示回波信号的采样时间间隔。例如，如图12所示，回波信号的采样间隔为ts＝1ns(纳秒)。假设第二定时点的时刻用td2表示。则td2∈[t1，t2]
理论上说，回波信号的第一定时点对应在发射信号的位置(即第二定时点)必定位于区间[t1，t2]内，因为从饱和采样序列可以得知，第一定时点的位置是一个大于0的值，所以可以判断对应在发射信号上，第二定时点的位置必然在t1以右的位置。因为发射信号上t1时刻对应的幅值vtx,min为一个接近于零的值，可以认为t1以左的采样点的幅值为0。另外，从图9可知，td1-ts＝157-1＝156处的采样点的幅值为0或者接近于0，所以第二定时点在发射信号上的位置必然在t2时刻以左，否则第一定时点的前一个采样点就位于t1的右侧，则第一定时点的前一个采样点的幅值就大于0，这与事实不符。
需要说明的是，完成在步骤(2)之后，可以将第一置信空间[t1，t2]作为第二定时点的置信区间。或者，从步骤(3)开始，可以进一步地缩减第一置信区间[t1，t2]的左边界和右边界，以得到范围更小的置信空间，进而得到更精确的第二定时点。
(3)将第二定时点的置信区间的右边界缩小至时刻t4。
在步骤(3)中，可以理解为根据第一置信区间[t1，t2]和第二边界条件，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的右边界时刻t4，第二边界条件包括：第一定时点的下一个采样点为饱和采样点。
可选地，可以从t2开始，向左边移动检测不同的时间点是否可以排除在置信区间之外，假设当前检测的时刻为tx，发射信号的幅值表示为vtx(tx)，可以根据公式(4)检测tx是否满足置信区间的条件。
其中，tx表示t1时刻左侧的时刻，vtd1表示第一定时点在饱和采样序列的幅值，vtx(tx)表示发射信号在tx时刻的幅值，vtx(tx+ts)表示发射信号在tx+ts时刻的幅值。ts表示饱和采样序列的采样间隔，
其中，t4时刻为使得
经过步骤(3)，可以将第二定时点的置信区间缩小为[t1，t4]。
(4)将第二定时点的置信区间的左边界缩小至时刻t3。
在步骤(4)中，可以理解为根据第一置信区间[t1,t2]和第三边界条件，确定第二定时点的置信区间[t3,t4]的左边界时刻t3，第三边界条件包括：发射信号在预设的饱和警戒点的幅值达到饱和门限vmax为小概率事件。
首先在发射信号上选择一个饱和警戒点，该饱和警戒点在发射信号的时刻为t5时刻，并且预设以下情况为小概率事件：回波信号严重饱和，以至于发射信号在饱和警戒点对应的t5时刻上的幅值vtx(t5)达到饱和的程度。因此可以不考虑vtx(t5)达到饱和的情况。t5时刻可以是发射信号的脉冲波形上对应的时间区间中预设的一个时刻。需要说明的是，本申请对t5时刻的选取条件不作限定，图12中的t5时刻位于第一置信空间[t1，t2]之间，但是t5时刻也可以设置于t5时刻为第一置信空间[t1，t2]之外的位置。
基于上述第三边界条件，从时刻t1开始向右边移动检测不同的时间点是否可以排除在置信区间之外。假设当前检测的时刻为ty，可以判断ty是否会造成饱和警戒点对应在采样序列上的位置达到饱和，若不造成饱和，则与预设条件符合，ty属于置信区间。若造成饱和，则与预设条件不符，ty被排除在置信区间之外。可以根据公式(5)计算ty是否满足置信区间的条件。
其中，vtd1表示回波信号的饱和采样序列在第一定时点的幅值，vtx(ty)表示发射信号在ty时刻的幅值，vtx(t5)表示发射信号在t5时刻的幅值。
如果
经过步骤(4)，可以将第二定时点的置信区间缩小为[t3，t4]，其中，[t3,t4]∈[t1，t2]。
s705、根据第二定时点的置信空间，确定第二定时点。
其中，第二定时点可以根据多种方式确定，例如，可以选择置信空间[t3，t4]中的任意一个时刻作为第二定时点。或者，可以选择置信空间[t3，t4]的平均值作为第二定时点。
例如，第二定时点的时刻可以表示为
s706、根据第一定时点和第二定时点，计算雷达与目标物体之间的距离。
例如，以第二定时点为置信空间[t3，t4]的平均值为例，可以根据公式(6)，计算上述距离。
其中，r表示距离，td1表示第一定时点的时刻，td2表示第二定时点的时刻，c表示光速。
在本申请实施例中，可以首先在饱和回波信号的采样序列上选择第一定时点，然后根据第一定时点，在发射信号上确定第二定时点的置信区间，并根据置信区间确定第二定时点，以计算雷达与目标物体之间的距离。在饱和回波信号的饱和程度较严重的情况下，利用边界条件计算第二定时点的置信空间，并确定第二定时点的位置，能够减少定时模糊问题，提高雷达测距的精度。
图13是本申请又一实施例的计算设备900的结构示意图。该计算设备900可以用于执行本申请方法实施例中由处理单元210或者信号处理与控制单元310执行的方法或步骤。例如计算设备900可以执行图5、图7或图11中所描述的方法。该计算设备900包括：
通信接口910
存储器920，用于存储计算机程序；
处理器930，用于执行存储器920中的计算机程序，当上述程序被执行时，处理器930用于获取发射信号的脉冲波形，发射信号为雷达向目标物体发送的信号；获取回波信号的采样序列，回波信号为雷达接收的目标物体的反射信号，回波信号为饱和回波信号；在采样序列的上升沿中的至少一个采样点中确定第一定时点，第一定时点用于指示回波信号的接收时刻；根据第一定时点和发射信号的脉冲波形，确定第二定时点，第二定时点用于指示发射信号的发射时刻；根据第一定时点和第二定时点，计算雷达与目标物体之间的距离。
应理解，图13所示的计算设备可以是设备、芯片或电路。例如可设置在终端设备或车载设备内部的芯片或电路。其中，处理器930、存储器920、通信接口910通过总线系统相连。作为一种实现方式，处理器930可以考虑通过专用处理芯片、处理电路、处理器或者通用芯片实现。例如，处理器930可以包括中央处理器(centralprocessorunit，cpu)、一个或多个微处理器组合，数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)等。
图14是本申请又一实施例的设备1000的结构示意图。该设备1000可以用于执行本申请方法实施例中由处理单元210或者信号处理与控制单元310执行的方法或步骤。例如设备1000可以执行图5、图7或图11中所描述的方法。该设备1000包括：第一获取单元1010，用于获取发射信号的脉冲波形，发射信号为雷达向目标物体发送的信号；第二获取单元1020，用于获取回波信号的采样序列，回波信号为雷达接收的目标物体的反射信号，回波信号为饱和回波信号；第一确定单元1030，用于在采样序列的上升沿中的至少一个采样点中确定第一定时点，第一定时点用于指示回波信号的接收时刻；第二确定单元1040，用于根据第一定时点和发射信号的脉冲波形，确定第二定时点，第二定时点用于指示发射信号的发射时刻；计算单元1050，用于根据第一定时点和第二定时点，计算雷达与目标物体之间的距离。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！