脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法

本发明涉及激光雷达性能测试，尤其涉及一种脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法。

背景技术：

1、激光雷达技术是一种将激光与传统雷达技术相结合的具有独特优势的新产物。利用激光发射角小、能量集中、高相干性的优点，激光雷达技术可以实现传统雷达技术不具备的特殊优势。由于激光雷达优异的性能，受到了许多领域的关注，除自动驾驶应用外，例如人脸识别、智慧城市、机器人、无人机等都需要大量的激光雷达。而随着激光雷达应用的不断增加，潜在的互相干扰将不可避免，抗干扰性能成为激光雷达重要的指标之一。尤其在自动驾驶领域，抗干扰的能力与否直接影响了雷达系统的安全性能，因此，探究激光雷达的抗干扰能力是至关重要的。

2、目前的抗干扰测试中，被干扰雷达多被放置于容易受到直接或间接干扰的环境中，例如2020年，日本名古屋大学的a.carballo等人将多个激光雷达并列放置，利用多个雷达同时工作来测试雷达之间受到干扰的情况；美国西点大学的g.b.popko等人则是将干扰雷达与被干扰雷达同向放置，利用干扰雷达在不同角度的扫描模拟直接干扰和间接干扰。然而，这些测试方法中干扰源和激光雷达在时域和视场上都未进行同步(干扰源发射干扰信号时，待测雷达可能不处在探测状态；干扰源从右侧发射干扰信号时，待测雷达正在接受从左侧传来的信号。以上情况中，待测雷达均接不到干扰信号，测试结果没有意义)。视场同步是指干扰源发出的光要能够被待测雷达接收端接收到；时域同步是指干扰源发射干扰信号时，待测雷达接收端是处于探测状态。而目前的抗干扰测试方法中，干扰源与激光雷达通常只是简单的对向或同向放置，模拟直接或间接的干扰，缺少时域和视场的同步过程，这意味着对激光雷达造成的影响存在不确定性和随机性，测试结果缺乏说服力。

3、因此，为满足激光雷达抗干扰测试的需求，亟待提出一种用于脉冲激光雷达抗干扰测试的时域、空间同步的测试方法。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供一种脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法。

2、本发明目的在于提供一种脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，具体包括如下步骤：

3、s1、将待测雷达与干扰源沿水平方向紧密、并列放置，将光电探测器沿垂直方向放置；打开所述待测雷达和所述干扰源预热，利用所述光电探测器观察待测雷达的脉冲形式与脉冲周期；

4、s2、根据所述待测雷达调整所述干扰源的脉冲形式、脉冲周期和触发延时，使所述干扰源与所述待测雷达的脉冲形式和脉冲周期一致、脉冲时间同步；

5、s3、在所述待测雷达前方8～12m处放置反射板，调整所述反射板角度，使所述反射板的法线平行于所述待测雷达的光轴，并将所述反射板的中心ptest与所述待测雷达的视场中心vtest重合；调整所述干扰源的出射方向，使得所述反射板的中心ptest位于所述干扰源的光斑中心；

6、s4、关闭所述干扰源，在所述待测雷达的视场中心vtest处采集b帧数据，得到b个没有所述干扰源时的待测雷达测试结果，记为a0(k)，k＝1、2、3、…、b-1、b；

7、s5、打开所述干扰源，调整所述干扰源相对于所述待测雷达的触发延时；在不同触发延时下分别采集c组数据，每组采集b帧数据，得到c×b个存在干扰时待测雷达的测试结果，记为au(k)，u为第u组数据，k为第u组中第k帧测试值；

8、s6、根据测试结果判断待测雷达的抗干扰性能。

9、优选的，步骤s6包括如下子步骤：

10、s601、当u＝1时，所述干扰源对所述待测雷达没有干扰作用，则xu,k＝au(k)-a0(k)为白噪声；

11、s602、计算ljung-box统计量qu(m)，如下式：

12、

13、式中：t为样本容量，即t＝b；m为滞后秩或自由度；为n阶自相关系数，表示为：

14、

15、得到pu＝p(χ2≥qu(m))，其中χ2为卡方随机变量；

16、s603、若pu值大于0.05，表明该触发延时下所述干扰源对于所述待测雷达无影响；

17、s604、分别取u＝2、u＝3、…、u＝c-1、u＝c，计算在所有u值下触发延时的pu值，若所有pu值均大于0.05，则判断所述待测雷达具备抗干扰能力。

18、优选的，步骤s4和s5中的b＞30，即采集超过30帧数据。

19、优选的，步骤s5中触发延时取0～95％脉冲周期、以5％为步进，c＝20。

20、优选的，干扰源为脉冲激光器或与待测雷达相同的雷达。

21、优选的，干扰源为脉冲激光器，包括多个独立驱动的脉冲半导体激光器，经合束准直后产生干扰脉冲激光串；准直后的所述干扰源在所述反射板上形成的光斑尺寸在水平和竖直方向上均大于2d×tan(fov/2n)，其中d为干扰源到反射板距离，fov为水平或竖直方向的视场角，n为水平或竖直方向的像素点数。

22、优选的，在待测雷达前方10m处放置反射板。

23、优选的，待测雷达与所述干扰源的间距不超过5cm。

24、优选的，待测雷达和所述干扰源预热的时间为18～25min。

25、优选的，待测雷达和所述干扰源预热的时间为20min。

26、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

27、本发明的测试方法实现了干扰源与待测雷达的时空同步，解决了目前测试方法中缺少可靠性的问题，为脉冲激光雷达抗干扰测试提供了一种可靠的、定量的、切实可行的测试方案。

技术特征：

1.脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于，所述步骤s6包括如下子步骤：

3.根据权利要求2所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于：所述步骤s4和s5中的b＞30，即采集超过30帧数据。

4.根据权利要求3所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于：所述步骤s5中触发延时取0～95％脉冲周期、以5％为步进，c＝20。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于：所述干扰源为脉冲激光器或与待测雷达相同的雷达。

6.根据权利要求5所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于：所述干扰源为脉冲激光器，包括多个独立驱动的脉冲半导体激光器，经合束准直后产生干扰脉冲激光串；准直后的所述干扰源在所述反射板上形成的光斑尺寸在水平和竖直方向上均大于2d×tan(fov/2n)，其中d为干扰源到反射板距离，fov为水平或竖直方向的视场角，n为水平或竖直方向的像素点数。

7.根据权利要求6所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于：在所述待测雷达前方10m处放置反射板。

8.根据权利要求7所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于：所述待测雷达与所述干扰源的间距不超过5cm。

9.根据权利要求8所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于：所述待测雷达和所述干扰源预热的时间为18～25min。

10.根据权利要求9所述的脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法，其特征在于：所述待测雷达和所述干扰源预热的时间为20min。

技术总结
本发明涉及激光雷达性能测试技术领域，尤其涉及一种脉冲激光雷达抗干扰性能测试方法。包括：将待测雷达与干扰源沿水平方向紧密、并列放置，将光电探测器沿垂直方向放置；打开待测雷达和干扰源预热，利用光电探测器观察待测雷达的脉冲形式与脉冲周期；调整干扰源的脉冲形式、脉冲周期和触发延时，使其与待测雷达的脉冲形式和脉冲周期一致、脉冲时间同步；在待测雷达前方放置反射板，使所述反射板的法线平行于所述待测雷达的光轴；调整所述干扰源的出射方向；关闭或打开干扰源，在待测雷达的视场中心处分别采集没有或存在干扰时的待测雷达测试结果；根据测试结果判断待测雷达的抗干扰性能。优点在于：实现了干扰源与待测雷达的时空同步。

技术研发人员：王玉冰,张明时,梁磊,秦莉,王立军
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4