CN107884780A - 测距方法、激光雷达及车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种测距方法、激光雷达及车辆。该方法包括：以预设的时间间隔向被测物发射第一激光光束和第二激光光束；接收多个光束；对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号；确定每个所述目标光束的飞行时间；根据所述时间间隔，从确定出的飞行时间中确定所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间；根据所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间，确定所述激光雷达与所述被测物之间的距离。由此，不仅可以过滤掉由其他车辆上安装的同型号激光雷达发射的干扰光束，并且能够准确计算激光雷达与被测物之间的距离，提升激光雷达的抗干扰能力及探测精度。
Description
技术领域
本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种测距方法、激光雷达及车辆。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，车辆电子应用日趋广泛，车辆驾驶安全也越来越受到人们的重视。车载激光雷达是一种主动式的现代光学遥感技术，是传统雷达技术和现代激光技术相结合的产物，它在车辆辅助驾驶安全方面起着至关重要的作用。激光雷达具有角分辨率高、距离分辨率高、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强等特性。同时，激光雷达的体积比传统雷达小，重量也比传统雷达轻，使用起来更加方便灵活。
现阶段的车载激光雷达技术采用的虽然是人眼安全的不可见光，但是对环境光的过滤效果不佳。另外，若相邻车辆或其他附近车辆安装有相同型号的激光雷达，会出现光束相互干扰的状况，激光雷达无法区分自身光束和干扰光束，这样，将无法准确探测激光雷达与被测物之间的距离。现有的过滤干扰光束的方式主要是通过缩小激光雷达的接收视场角来减少干扰光束的数量，但其对设计和生产的精度要求较高，成本也很高，而且该方式也不能完全过滤掉干扰光束。此外，现有技术中还采用硬件电路的滤波单元来消除一部分干扰，但其只能过滤掉环境光中的非本波段的干扰波，很难消除本波段的干扰波。
发明内容
本公开的目的是针对现有技术中由于激光雷达消除干扰光束效果不佳而无法准确探测其与被测物之间的距离的问题，提供一种测距方法、激光雷达及车辆。
为实现上述目的，本公开提供一种测距方法，该方法应用于激光雷达，该方法包括：
以预设的时间间隔向被测物发射第一激光光束和第二激光光束；
接收多个光束，所述多个光束中至少包括所述第一激光光束经所述被测物反射得到的第一回波光束、以及所述第二激光光束经所述被测物反射得到的第二回波光束；
对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，其中，所述目标光束为符合预设的光束条件的光束；
确定每个所述目标光束的飞行时间，其中，所述飞行时间为获取到该目标光束对应的电压信号的时刻与发射所述第一激光光束的时刻之间的时间差；
根据所述时间间隔，从确定出的飞行时间中确定所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间；
根据所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间，确定所述激光雷达与所述被测物之间的距离。
可选地，所述光束条件包括光束波长在预设的波长范围内；以及
所述对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，包括：
对接收到的每个光束进行过滤，以过滤掉波长不在所述波长范围内的光束；
对过滤后得到的、波长在所述波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号。
可选地，所述光束条件还包括光束对应的电压信号的电压值小于或等于预设的电压阈值；以及
所述对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，还包括：
在对过滤后得到的、波长在所述波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号之后，对获得的电压信号进行过滤，以过滤掉电压值大于所述电压阈值的电压信号。
可选地，所述根据所述时间间隔，从确定出的飞行时间中确定所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间，包括：
将确定出的飞行时间中，差值为所述时间间隔的两个飞行时间中的较小者确定为是所述第一激光光束对应的飞行时间；和/或
将确定出的飞行时间中，差值为所述时间间隔的两个飞行时间中的较大者确定为是所述第二激光光束对应的飞行时间。
本公开还提供一种激光雷达，该激光雷达包括控制单元、激光发射器和接收单元，其中，所述控制单元与所述激光发射器连接，用于控制所述激光发射器以预设的时间间隔向被测物发射第一激光光束和第二激光光束；
所述接收单元用于接收多个光束，并对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，其中，所述多个光束中至少包括所述第一激光光束经所述被测物反射得到的第一回波光束、以及所述第二激光光束经所述被测物反射得到的第二回波光束，并且所述目标光束为符合预设的光束条件的光束；
所述控制单元还与所述接收单元连接，还用于确定每个所述目标光束的飞行时间，其中，所述飞行时间为所述接收单元获取到该目标光束对应的电压信号的时刻与所述激光发射器发射所述第一激光光束的时刻之间的时间差；根据所述时间间隔，从确定出的飞行时间中确定所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间；根据所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间，确定所述激光雷达与所述被测物之间的距离。
可选地，所述光束条件包括光束波长在预设的波长范围内；以及，所述接收单元包括：
滤波片，用于对接收到的每个光束进行过滤，以过滤掉波长不在所述波长范围内的光束；
光电转换器，用于对经所述红外窄带滤波片过滤后得到的、波长在所述波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号。
可选地，所述滤波片为红外窄带滤波片。
可选地，所述光束条件还包括光束对应的电压信号的电压值小于或等于预设的电压阈值；以及，所述接收单元还包括：
滤波电路，与所述光电转换器连接，用于对所述光电转换器获得的电压信号进行过滤，以过滤掉电压值大于所述电压阈值的电压信号。
可选地，所述控制单元用于将确定出的飞行时间中，差值为所述时间间隔的两个飞行时间中的较小者确定为是所述第一激光光束对应的飞行时间；和/或，将确定出的飞行时间中，差值为所述时间间隔的两个飞行时间中的较大者确定为是所述第二激光光束对应的飞行时间。
本公开还提供一种车辆，该车辆上设置有至少一个上述的激光雷达。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过以预设的时间间隔向被测物发射第一激光光束和第二激光光束，对接收到的每个光束进行处理，筛选出符合预设的光束条件的目标光束，然后确定每个目标光束的飞行时间，并结合时间间隔来区分自身光束和干扰光束，避免了因干扰光束导致的激光雷达与被测物之间的距离的计算误差。通过上述技术方案，不仅可以过滤掉由其他车辆上安装的同型号激光雷达发射的干扰光束，并且能够准确计算激光雷达与被测物之间的距离，提升激光雷达的抗干扰能力及探测精度。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达的结构框图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达检测其与被测物之间距离的示意图。
图3A是根据另一示例性实施例示出的一种干扰光束出现位置的示意图。
图3B是根据另一示例性实施例示出的一种干扰光束出现位置的示意图。
图3C是根据另一示例性实施例示出的一种干扰光束出现位置的示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种测距方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1是根据一示例性实施例示出的一种激光雷达的结构框图。如图1所示，该激光雷达100可以包括：控制单元101、激光发射器102和接收单元103。其中，控制单元101可以与激光发射器102连接，用于控制所述激光发射器102以预设的时间间隔向如图2所示的被测物120发射第一激光光束和第二激光光束。
接收单元103可以用于接收多个光束，并对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，其中，多个光束中至少包括第一激光光束经被测物反射得到的第一回波光束、以及第二激光光束经被测物反射得到的第二回波光束。目标光束为符合预设的光束条件的光束。
在本公开中，预设的时间间隔可以是预先设置的，也可以是默认的经验值。如图2所示，激光雷达100的控制单元101控制激光发射器102以预设的时间间隔向被测物120发射第一激光光束和第二激光光束，即，控制激光发射器102先发射第一激光光束，然后在相隔预设的时间间隔之后，再发射第二激光光束。第一激光光束和第二激光光束经被测物120反射到激光雷达100上，被接收单元103接收。此外，接收单元103所接收到的光束中还可能包括由其他车上安装的相同型号的激光雷达发射的光束，该光束为干扰光束。因此，激光雷达100的接收单元103所接收到的光束不仅包括第一激光光束经被测物120反射得到的第一回波光束、以及第二激光光束经被测物120反射得到的第二回波光束，还可能包括上述干扰光束。
接收单元103可以对接收到的每个光束进行处理，以获取目标光束对应的电压信号。在本公开中，目标光束为符合预设的光束条件的光束。接收单元103可以根据预设的光束条件筛选出目标光束，通过光电转换，得到目标光束对应的电压信号。
在本公开的一种实施方式中，光束条件可以包括光束波长在预设的波长范围内。在这种情况下，如图2所示，接收单元103可以包括：滤波片1031，该滤波片1031可以用于对接收到的每个光束进行过滤，以过滤掉波长不在所述波长范围内的光束。
在本公开中，滤波片1031可以例如是红外窄带滤波片。激光雷达100对接收到的光束进行过滤主要是为了过滤掉非本波长范围内的环境光，防止其干扰，而不会对本波长范围内的光束产生影响，这些光束能够透过该滤波片1031继续传播。因此，至少第一回波光束波长和第二回波光束这两者会透过滤波片1031继续传播。
此外，如图2所示，接收单元103还可以包括光电转换器1032，可以用于对经滤波片1031过滤后得到的、波长在预设的波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号。
在本公开的另一种实施方式中，该光束条件还可以包括光束对应的电压信号的电压值小于或等于预设的电压阈值，该电压阈值可以是激光雷达100能够探测到最远距离时返回的光束对应的电压信号的电压值。在这种情况下，如图2所示，接收单元103还可以包括滤波电路1033，与光电转换器1032连接，用于对光电转换器1032获得的电压信号进行过滤，以过滤掉电压值大于所述电压阈值的电压信号。这样，经过两次过滤过程，接收单元103已经过滤掉大多数的干扰信号，最终获得的即为目标光束对应的电压信号。
如图1和图2所示，控制单元101还可以与接收单元103连接，用于确定每个目标光束的飞行时间，其中，目标光束的飞行时间为接收单元103获取到该目标光束对应的电压信号的时刻与激光发射器102发射第一激光光束的时刻之间的时间差。示例地，控制单元101可以包括TDC(时间数字转换器)，当激光发射器102发射第一激光光束时，该TDC中的各个计时器被触发开始计时。当接收单元103获取到一个电压信号之后，该接收单元103就可以触发TDC的其中一个计时器停止计时，该计时器自计时开始到计时结束之间的时长即为该电压信号所对应的目标光束的飞行时间。
接下来，控制单元101用于根据所述时间间隔，从确定出的飞行时间中确定第一激光光束对应的飞行时间和/或第二激光光束对应的飞行时间。
理论上，第一激光光束与第二激光光束的飞行时间之间应当相差上述时间间隔。因此，控制单元101可以对确定出的飞行时间之间两两做差，并与上述时间间隔进行比较，进而可以确定是哪两个飞行时间之间的差等于上述时间间隔。由于第一激光光束的发射时间早于第二激光光束的发射时间，因此，第一激光光束的飞行时间小于第二激光光束的飞行时间。这样，控制单元101可以将这差值为上述时间间隔的两个飞行时间中的较小者确定为是第一激光光束对应的飞行时间，将较大者确定为是第二激光光束对应的飞行时间。
下面以一个干扰光束为例来对上述确定第一激光光束对应的飞行时间和第二激光光束对应的飞行时间的过程进行阐述。
干扰光束可能出现的情况有三种，分别如图3A至图3C所示。在图3A中，干扰光束出现在第一回波光束之前，在图3B中，干扰光束出现在第一回波光束与第二回波光束之间，在图3C中，干扰光束出现在第二回波光束之后。
由于接收到三个光束，因此，控制单元101可以获取到三个光束对应的飞行时间，按照时间由早及晚的顺序，这三个飞行时间分别记为t0、t1和t2。控制单元101分别对其两两做差，得到三个时间差，分别为T1、T2和T3，如公式(1)所示：
将三个时间差分别与上述的时间间隔ΔT进行比较。如果T1＝ΔT，T2≠ΔT，T3≠ΔT，则说明t0、t1分别为第一激光光束对应的飞行时间和第二激光光束对应的飞行时间，t2对应的是干扰光束，如图3C所示的情况。
如果T1≠ΔT，T2＝ΔT，T3≠ΔT，则说明t1、t2分别为第一激光光束对应的飞行时间和第二激光光束对应的飞行时间，t0对应的是干扰光束，如图3A所示的情况。
如果T1≠ΔT，T2≠ΔT，T3＝ΔT，则说明t0、t2分别为第一激光光束对应的飞行时间和第二激光光束对应的飞行时间，t1对应的是干扰光束，如图3B所示的情况。
在确定出第一激光光束和第二激光光束的飞行时间之后，控制单元101可以根据第一激光光束对应的飞行时间和/或第二激光光束对应的飞行时间，确定激光雷达100与被测物120之间的距离。
在本公开的一个实施例中，控制单元101可以根据确定出的第一激光光束的飞行时间，通过以下公式(2)来确定激光雷达100与被测物120之间的距离：
其中，S为激光雷达与被测物之间的距离；c为光速；t为第一激光光束的飞行时间。
或者，在本公开的另一个实施例中，控制单元101可以根据确定出的第二激光光束的飞行时间，通过以下公式(3)来确定激光雷达100与被测物120之间的距离：
其中，τ为第二激光光束的飞行时间。
亦或者，在本公开的另一个实施例中，控制单元101可以分别在根据第一激光光束的飞行时间确定出激光雷达与被测物之间的距离，以及根据第二激光光束的飞行时间确定出激光雷达与被测物之间的距离之后，对这两个距离进行处理(例如，加权平均)，以得到最终的激光雷达与被测物之间的距离。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过以预设的时间间隔向被测物发射第一激光光束和第二激光光束，对接收到的每个光束进行处理筛选出符合预设的光束条件的目标光束，然后确定每个目标光束的飞行时间，并结合时间间隔来区分自身光束和干扰光束，避免了因干扰光束导致的激光雷达与被测物之间的距离的计算误差。通过上述技术方案，不仅可以过滤掉由其他车辆上安装的同型号激光雷达发射的干扰光束，并且能够准确计算激光雷达与被测物之间的距离，提升激光雷达的抗干扰能力及探测精度。
图4是根据一示例性实施例示出的一种测距方法的流程图，该方法应用于激光雷达，例如，图1或图2中所示的激光雷达100。如图4所示，该方法可以包括：
在步骤401中，以预设的时间间隔向被测物发射第一激光光束和第二激光光束。
在步骤402中，接收多个光束，多个光束中至少包括第一激光光束经被测物反射得到的第一回波光束、以及第二激光光束经被测物反射得到的第二回波光束。
在步骤403中，对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，其中，该目标光束为符合预设的光束条件的光束。
在步骤404中，确定每个目标光束的飞行时间，其中，飞行时间为获取到该目标光束对应的电压信号的时刻与发射第一激光光束的时刻之间的时间差。
在步骤405中，根据时间间隔，从确定出的飞行时间中确定第一激光光束对应的飞行时间和/或第二激光光束对应的飞行时间。
在步骤406中，根据第一激光光束对应的飞行时间和/或第二激光光束对应的飞行时间，确定激光雷达与被测物之间的距离。
可选地，光束条件可以包括光束波长在预设的波长范围内；以及
对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，可以包括：
对接收到的每个光束进行过滤，以过滤掉波长不在所述波长范围内的光束；
对过滤后得到的、波长在所述波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号。
可选地，光束条件还可以包括光束对应的电压信号的电压值小于或等于预设的电压阈值；以及
对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，还可以包括：
在对过滤后得到的、波长在所述波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号之后，对获得的电压信号进行过滤，以过滤掉电压值大于所述电压阈值的电压信号。
可选地，根据时间间隔，从确定出的飞行时间中确定第一激光光束对应的飞行时间和/或第二激光光束对应的飞行时间，包括：
将确定出的飞行时间中，差值为时间间隔的两个飞行时间中的较小者确定为是第一激光光束对应的飞行时间；和/或
将确定出的飞行时间中，差值为时间间隔的两个飞行时间中的较大者确定为是第二激光光束对应的飞行时间。
关于上述实施例中的方法，其中各个步骤的具体执行方式已经在有关激光雷达的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本公开还提供一种车辆，该车辆上设置有至少一个上述的激光雷达。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种测距方法，其特征在于，应用于激光雷达，所述方法包括：
以预设的时间间隔向被测物发射第一激光光束和第二激光光束；
接收多个光束，所述多个光束中至少包括所述第一激光光束经所述被测物反射得到的第一回波光束、以及所述第二激光光束经所述被测物反射得到的第二回波光束；
对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，其中，所述目标光束为符合预设的光束条件的光束；
确定每个所述目标光束的飞行时间，其中，所述飞行时间为获取到该目标光束对应的电压信号的时刻与发射所述第一激光光束的时刻之间的时间差；
根据所述时间间隔，从确定出的飞行时间中确定所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间；
根据所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间，确定所述激光雷达与所述被测物之间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束条件包括光束波长在预设的波长范围内；以及
所述对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，包括：
对接收到的每个光束进行过滤，以过滤掉波长不在所述波长范围内的光束；
对过滤后得到的、波长在所述波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光束条件还包括光束对应的电压信号的电压值小于或等于预设的电压阈值；以及
所述对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，还包括：
在对过滤后得到的、波长在所述波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号之后，对获得的电压信号进行过滤，以过滤掉电压值大于所述电压阈值的电压信号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述时间间隔，从确定出的飞行时间中确定所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间，包括：
将确定出的飞行时间中，差值为所述时间间隔的两个飞行时间中的较小者确定为是所述第一激光光束对应的飞行时间；和/或
将确定出的飞行时间中，差值为所述时间间隔的两个飞行时间中的较大者确定为是所述第二激光光束对应的飞行时间。
5.一种激光雷达，其特征在于，包括控制单元、激光发射器和接收单元，其中，所述控制单元与所述激光发射器连接，用于控制所述激光发射器以预设的时间间隔向被测物发射第一激光光束和第二激光光束；
所述接收单元用于接收多个光束，并对接收到的每个光束进行处理，获得目标光束对应的电压信号，其中，所述多个光束中至少包括所述第一激光光束经所述被测物反射得到的第一回波光束、以及所述第二激光光束经所述被测物反射得到的第二回波光束，并且所述目标光束为符合预设的光束条件的光束；
所述控制单元还与所述接收单元连接，还用于确定每个所述目标光束的飞行时间，其中，所述飞行时间为所述接收单元获取到该目标光束对应的电压信号的时刻与所述激光发射器发射所述第一激光光束的时刻之间的时间差；根据所述时间间隔，从确定出的飞行时间中确定所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间；根据所述第一激光光束对应的飞行时间和/或所述第二激光光束对应的飞行时间，确定所述激光雷达与所述被测物之间的距离。
6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述光束条件包括光束波长在预设的波长范围内；以及，所述接收单元包括：
滤波片，用于对接收到的每个光束进行过滤，以过滤掉波长不在所述波长范围内的光束；
光电转换器，用于对经所述红外窄带滤波片过滤后得到的、波长在所述波长范围内的光束进行光电转换，获得对应的电压信号。
7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述滤波片为红外窄带滤波片。
8.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述光束条件还包括光束对应的电压信号的电压值小于或等于预设的电压阈值；以及，所述接收单元还包括：
滤波电路，与所述光电转换器连接，用于对所述光电转换器获得的电压信号进行过滤，以过滤掉电压值大于所述电压阈值的电压信号。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述控制单元用于将确定出的飞行时间中，差值为所述时间间隔的两个飞行时间中的较小者确定为是所述第一激光光束对应的飞行时间；和/或，将确定出的飞行时间中，差值为所述时间间隔的两个飞行时间中的较大者确定为是所述第二激光光束对应的飞行时间。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆上设置有至少一个根据权利要求5-9中任一项所述的激光雷达。
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