激光雷达计时修正方法、装置及设备与流程

本技术涉及雷达测距领域，特别涉及一种激光雷达计时修正方法、装置及设备。

背景技术：

1、由于分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强等特点，激光测距技术已在军事、生产和生活领域取得广泛的应用。基于tof(time of flight，飞行时间)原理对被测物进行测距，要想测距精准就需要计时时间精确。飞行时间是通过计时单元计算得到的，计时精确除了与计时单元的分辨率有关外，还与被测物反射率(材质)有关，需要对回波的计时时间进行修正补偿，使得不同反射面(材质)计时值均能精确计算出被测物的真实距离。

2、现有技术中采用选择合适特征量(比如脉宽、峰值、多脉宽及斜率等)和合适的修正方法对回波的计时时间进行修正补偿。但选择特征量要求在测程范围内，单调且离散度小；修正方法则要求能较好适配信号分布规律。对于sipm而言，其对回波光子的响应速度快，响应特性不是简单的线性关系，而是泊松指数关系，其回波特征量对不同的光路结构可能不再是单调特性。

3、因此，为了助于sipm计时精准，提高目标测距精度，亟需一种解决特征量不单调及特征量对应的修正值离散度过大的激光雷达计时修正方法。

技术实现思路

1、本技术提供了一种激光雷达计时修正方法、装置及设备，预先建立回波信号与修正量的关系，在雷达使用时，基于关系确定计时修正量值进行偏差修正，解决了雷达测距中特征量不单调及特征量对应的修正值离散度过大的问题。

2、根据本技术的一方面，提出了一种激光雷达计时修正方法，所述方法包括：

3、获取回波信号；

4、基于预设阈值确定前沿时间和后沿时间，基于所述预设阈值、所述前沿时间和所述后沿时间对所述回波信号进行特征提取，得到用于确定所述回波信号的形态的多个几何特征量，基于所述几何特征量生成所述回波信号的特征提取结果；

5、基于所述特征提取结果，从预设的特征修正量数据中获取对应所述特征提取结果的计时修正量；所述预设的特征修正量数据为基于样本特征提取结果和样本回波信号的样本计时修正量确定得到，所述样本特征提取结果为基于用于确定所述回波信号样本集中的样本回波信号的形态的样本几何特征量生成，所述样本几何特征量为基于样本阈值、样本前沿时间和样本后沿时间对回波信号样本集进行特征提取得到；

6、基于所述计时修正量对激光雷达进行计时修正处理。

7、在一种可能的实现方式中，所述预设阈值包括第一阈值和第二阈值，所述第一阈值大于所述第二阈值，

8、所述基于预设阈值确定前沿时间和后沿时间，基于所述预设阈值、所述前沿时间和所述后沿时间对所述回波信号进行特征提取，得到用于确定所述回波信号的形态的多个几何特征量，基于所述几何特征量生成所述回波信号的特征提取结果，包括：

9、获取回波信号在所述第一阈值的时间，得到第一前沿时间和第一后沿时间，获取回波信号在所述第二阈值的时间，得到第二前沿时间和第二后沿时间，其中，所述第一前沿时间早于所述第一后沿时间，所述第二前沿时间早于所述第二后沿时间；

10、基于所述第一阈值、所述第二阈值、所述第一前沿时间、所述第一后沿时间、所述第二前沿时间和所述第二后沿时间对所述回波信号进行特征提取，得到所述多个几何特征量；

11、根据预设的组合关系对所述多个几何特征量进行组合，得到特征组合结果，将所述特征组合结果作为所述回波信号的特征提取结果。

12、在一种可能的实现方式中，所述根据预设的组合关系对所述多个几何特征量进行组合，得到特征组合结果，将所述特征组合结果作为所述回波信号的特征提取结果，包括：

13、根据预设的组合关系对所述多个几何特征量进行组合，得到多个组合结果；

14、基于所述多个组合结果中的至少一个得到所述特征组合结果，将所述特征组合结果作为所述回波信号的特征提取结果。

15、在一种可能的实现方式中，所述基于所述特征提取结果，从预设的特征修正量数据中获取对应所述特征提取结果的计时修正量，包括：

16、基于所述特征提取结果对所述预设的特征修正量数据进行查询，得到对应所述特征提取结果的计时修正量。

17、在一种可能的实现方式中，所述样本阈值包括第一样本阈值和第二样本阈值，所述第一样本阈值大于所述第二样本阈值，

18、所述方法还包括：

19、获取回波信号样本集，所述回波信号样本集为激光雷达对不同反射面发射信号后在不同距离下接收到的回波信号；

20、获取每个样本回波信号在所述第一样本阈值的时间，得到第一样本前沿时间和第一样本后沿时间，获取每个样本回波信号在所述第二阈值的时间，得到第二样本前沿时间和第二样本后沿时间，其中，所述第一样本前沿时间早于所述第一样本后沿时间，所述第二样本前沿时间早于所述第二样本后沿时间；

21、基于所述第一样本阈值、所述第二样本阈值、所述第一样本前沿时间、所述第一样本后沿时间、所述第二样本前沿时间和所述第二样本后沿时间对每个样本回波信号进行特征提取，得到用于确定每个样本回波信号的形态的多个样本几何特征量；

22、根据每个样本回波信号的形态的多个样本几何特征量，生成每个样本回波信号的样本特征提取结果；

23、根据每个样本回波信号的样本特征提取结果和每个样本回波信号的样本计时修正量，确定得到所述预设的特征修正量数据。

24、在一种可能的实现方式中，所述根据每个样本回波信号的形态的多个样本几何特征量，生成每个样本回波信号的样本特征提取结果，包括：

25、根据所述预设的组合关系对每个样本回波信号的多个几何特征量进行组合，得到多个组合结果，基于所述多个组合结果中的至少一个得到每个样本回波信号的样本特征组合结果，作为每个样本回波信号的特征。

26、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

27、基于光速、每个样本回波信号的距离和每个样本回波信号的第一样本前沿时间，确定得到每个回波信号样本的样本计时修正量。

28、在一种可能的实现方式中，在所述根据每个样本回波信号的形态的多个样本几何特征量，生成每个样本回波信号的样本特征提取结果之后，所述方法还包括：

29、对每个样本回波信号的特征进行编码，得到每个样本回波信号的样本特征编码；

30、相应地，所述根据每个样本回波信号的样本特征提取结果和每个样本回波信号的样本计时修正量，确定得到所述预设的特征修正量数据，包括：

31、根据每个样本回波信号的样本特征编码和每个样本回波信号的样本计时修正量，确定得到所述预设的特征修正量数据，其中每个样本回波信号的样本特征编码作为对应每个样本回波信号的样本计时修正量在所述预设的特征修正量数据中的索引，以根据特征编码查询到计时修正量。

32、在一种可能的实现方式中，所述基于所述特征提取结果，从预设的特征修正量数据中获取对应所述特征提取结果的计时修正量，包括：

33、基于所述预设的特征修正量数据的编码方式，对所述特征提取结果进行编码，得到所述回波信号的特征编码；

34、将所述回波信号的特征编码作为索引，对所述预设的特征修正量数据进行查询获取所述计时修正量。

35、在一种可能的实现方式中，所述基于所述计时修正量对激光雷达进行计时修正处理，包括：

36、获取激光脉冲信号的参数和激光雷达的系统参数；

37、根据激光雷达距离修正关系，基于所述激光脉冲信号的参数、所述激光雷达的系统参数以及所述计时修正量，确定得到激光雷达的目标计时修正量；

38、基于所述激光雷达的目标计时修正量对所述激光雷达进行计时修正处理。

39、在一种可能的实现方式中，所述激光脉冲信号的参数包括激光脉冲信号发射起点时间和回波信号的计时终点时间，所述激光雷达的系统参数包括激光雷达内部零点和激光雷达外部零点，

40、所述根据激光雷达距离修正关系，基于所述激光脉冲信号的参数、所述激光雷达的系统参数以及所述计时修正量，确定得到激光雷达的目标计时修正量，包括：

41、根据激光雷达距离修正关系，基于所述激光脉冲信号发射起点时间、所述回波信号的计时终点时间、所述激光雷达内部零点、所述激光雷达外部零点以及所述计时修正量，确定得到激光雷达的目标计时修正量。

42、另一方面，提供了一种激光雷达计时修正装置，所述装置包括：

43、数据获取模块，用于获取回波信号；

44、特征提取模块，用于基于预设阈值确定前沿时间和后沿时间，基于所述预设阈值、所述前沿时间和所述后沿时间对所述回波信号进行特征提取，得到用于确定所述回波信号的形态的多个几何特征量，基于所述几何特征量生成所述回波信号的特征提取结果；

45、计时修正量获取模块，用于基于所述特征提取结果，从预设的特征修正量数据中获取对应所述特征提取结果的计时修正量；所述预设的特征修正量数据为基于样本特征提取结果和样本回波信号的样本计时修正量确定得到，所述样本特征提取结果为基于用于确定所述回波信号样本集中的样本回波信号的形态的样本几何特征量生成，所述样本几何特征量为基于样本阈值、样本前沿时间和样本后沿时间对回波信号样本集进行特征提取得到；

46、计时修正处理模块，用于基于所述计时修正量对激光雷达进行计时修正处理。

47、在一种可能的实现方式中，所述预设阈值包括第一阈值和第二阈值，所述第一阈值大于所述第二阈值，，所述特征提取模块，用于：

48、获取回波信号在所述第一阈值的时间，得到第一前沿时间和第一后沿时间，获取回波信号在所述第二阈值的时间，得到第二前沿时间和第二后沿时间，其中，所述第一前沿时间早于所述第一后沿时间，所述第二前沿时间早于所述第二后沿时间；

49、基于所述第一阈值、所述第二阈值、所述第一前沿时间、所述第一后沿时间、所述第二前沿时间和所述第二后沿时间对所述回波信号进行特征提取，得到所述多个几何特征量；

50、根据预设的组合关系对所述多个几何特征量进行组合，得到特征组合结果，将所述特征组合结果作为所述回波信号的特征提取结果。

51、在一种可能的实现方式中，所述特征提取模块，用于：

52、根据预设的组合关系对所述多个几何特征量进行组合，得到多个组合结果；

53、基于所述多个组合结果中的至少一个得到所述特征组合结果，将所述特征组合结果作为所述回波信号的特征提取结果。

54、在一种可能的实现方式中，所述计时修正量获取模块，用于：

55、基于所述特征提取结果对所述预设的特征修正量数据进行查询，得到对应所述特征提取结果的计时修正量。

56、在一种可能的实现方式中，所述样本阈值包括第一样本阈值和第二样本阈值，所述第一样本阈值大于所述第二样本阈值，

57、所述计时修正量获取模块包括特征修正量数据确定单元，用于：

58、获取回波信号样本集，所述回波信号样本集为激光雷达对不同反射面发射信号后在不同距离下接收到的回波信号；

59、获取每个样本回波信号在所述第一样本阈值的时间，得到第一样本前沿时间和第一样本后沿时间，获取每个样本回波信号在所述第二阈值的时间，得到第二样本前沿时间和第二样本后沿时间，其中，所述第一样本前沿时间早于所述第一样本后沿时间，所述第二样本前沿时间早于所述第二样本后沿时间；

60、基于所述第一样本阈值、所述第二样本阈值、所述第一样本前沿时间、所述第一样本后沿时间、所述第二样本前沿时间和所述第二样本后沿时间对每个样本回波信号进行特征提取，得到用于确定每个样本回波信号的形态的多个样本几何特征量；

61、根据每个样本回波信号的形态的多个样本几何特征量，生成每个样本回波信号的样本特征提取结果；

62、根据每个样本回波信号的样本特征提取结果和每个样本回波信号的样本计时修正量，确定得到所述预设的特征修正量数据。

63、在一种可能的实现方式中，所述特征修正量数据确定单元，用于：

64、根据所述预设的组合关系对每个样本回波信号的多个几何特征量进行组合，得到多个组合结果，基于所述多个组合结果中的至少一个得到每个样本回波信号的样本特征组合结果，作为每个样本回波信号的特征。

65、在一种可能的实现方式中，所述特征修正量数据确定单元，用于：

66、基于光速、每个样本回波信号的距离和每个样本回波信号的第一样本前沿时间，确定得到每个回波信号样本的样本计时修正量。

67、在一种可能的实现方式中，所述特征修正量数据确定单元，用于：

68、对每个样本回波信号的特征进行编码，得到每个样本回波信号的样本特征编码；

69、相应地，所述根据每个样本回波信号的样本特征提取结果和每个样本回波信号的样本计时修正量，确定得到所述预设的特征修正量数据，包括：

70、根据每个样本回波信号的样本特征编码和每个样本回波信号的样本计时修正量，确定得到所述预设的特征修正量数据，其中每个样本回波信号的样本特征编码作为对应每个样本回波信号的样本计时修正量在所述预设的特征修正量数据中的索引，以根据特征编码查询到计时修正量。

71、在一种可能的实现方式中，所述计时修正量获取模块，用于：

72、基于所述预设的特征修正量数据的编码方式，对所述特征提取结果进行编码，得到所述回波信号的特征编码；

73、将所述回波信号的特征编码作为索引，对所述预设的特征修正量数据进行查询获取所述计时修正量。

74、在一种可能的实现方式中，所述计时修正处理模块，用于：

75、获取激光脉冲信号的参数和激光雷达的系统参数；

76、根据激光雷达距离修正关系，基于所述激光脉冲信号的参数、所述激光雷达的系统参数以及所述计时修正量，确定得到激光雷达的目标计时修正量；

77、基于所述激光雷达的目标计时修正量对所述激光雷达进行计时修正处理。

78、在一种可能的实现方式中，所述激光脉冲信号的参数包括激光脉冲信号发射起点时间和回波信号的计时终点时间，所述激光雷达的系统参数包括激光雷达内部零点和激光雷达外部零点，

79、所述计时修正处理模块，还用于：

80、根据激光雷达距离修正关系，基于所述激光脉冲信号发射起点时间、所述回波信号的计时终点时间、所述激光雷达内部零点、所述激光雷达外部零点以及所述计时修正量，确定得到激光雷达的目标计时修正量。

81、另一方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现上述任一方面的激光雷达计时修正方法。

82、另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述任一方面的激光雷达计时修正方法。

83、另一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。电子设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该电子设备执行上述任一方面的激光雷达计时修正方法。

84、本技术实施例通过基于阈值对回波信号进行特征提取，得到用于确定回波信号的形态的多个几何特征量，基于几何特征量生成所述回波信号的特征提取结果，基于所述特征提取结果，从预设的特征修正量数据中获取对应所述特征提取结果的计时修正量，预设的特征修正量数据为基于样本特征提取结果和样本回波信号的样本计时修正量确定得到，基于计时修正量对激光雷达进行计时修正处理，解决计时修正中特征量与计时修正量不单调的问题，降低特征量与计时修正量的离散度，提高测距精准度，计时修正量关系可以解决通道的复用性以及同一型号雷达的复用性，大大提高工程的实施效率。