CN113156396B - 一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置 - Google Patents

一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置，激光雷达按照预设的时间间隔朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲，并分别对两个发射脉冲返回的回波信号进行采集；其中，第一发射脉冲的光强小于第二发射脉冲；当干扰源与目标距离较近时，将第二发射脉冲的回波信号全部过滤掉，并对第一发射脉冲的回波信号进行多回波筛选过滤处理，得到有效的目标回波；当干扰源与目标距离较远时，将第一发射脉冲的回波信号全部过滤掉，并对第二发射脉冲的回波信号进行多回波筛选过滤处理，得到有效的目标回波。通过上述双脉冲发射方案，基于多回波技术即可将雨雪灰尘等干扰源的回波进行滤除，实现对目标的有效识别。

Description

一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置
技术领域
本发明属于激光雷达技术领域，更具体地，涉及一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置。
背景技术
激光雷达可用于探测周围环境的三维空间信息，并完成三维点云***的重建，在多个领域存在广泛的应用，具体的应用场景也很多。同时，激光雷达也会应用在多种环境下，尤其是工业领域应用时，大部分都应用在户外的环境。户外环境较为恶劣，很容易受到雨雪灰尘等干扰源的干扰，从而影响激光雷达的正常探测。
目前，激光雷达去除雨雪灰尘等影响的技术手段是采用多回波技术，即将雨雪灰尘等干扰源所引起的回波和目标有效回波一起探测，并通过***进行筛选和滤除。以干扰源为雨滴为例，如图1所示，当雨滴和目标距离较远时，干扰回波和目标回波在时间轴上是分开的，通过多回波算法可以有效识别并滤除干扰回波，实现对目标的清晰和稳定探测。
但如果干扰源和目标距离过近，且都和激光雷达设备距离较近的时候，由于激光雷达设备发射的探测回波在空间中传输距离不远，光强还没有过多衰减，且光斑的发散尺寸也不大，此时，干扰源和目标所产生的回波不能有效分开。如图2所示，当雨滴和目标距离较近时，雨滴造成的干扰回波和目标回波重叠在一起，此时多回波算法不能有效识别并滤除干扰回波，造成激光雷达在某些特殊场景应用下，会受到雨雪灰尘等干扰源的影响。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种优化干扰源对激光雷达影响的方法与装置，其目的在于解决某些特殊应用场景下，多回波技术无法有效识别并滤除雨雪灰尘等干扰源对激光雷达影响的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种优化干扰源对激光雷达影响的方法，包括：
激光雷达按照预设的时间间隔，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲，并分别对两个发射脉冲返回的回波信号进行采集；其中，第一发射脉冲的光强小于第二发射脉冲；
当干扰源与目标距离较近时，将第二发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第一发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波；
当干扰源与目标距离较远时，将第一发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第二发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波。
优选地，所述第一发射脉冲和所述第二发射脉冲满足以下关系：
其中，P1为所述第一发射脉冲的峰值功率，P2为所述第一发射脉冲的峰值功率。
优选地，在得到有效的目标回波之后，所述方法还包括：
对所述目标回波进行曲线拟合得到目标回波的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定对应发射脉冲的起始时间零点；
根据所述起始时间零点计算对应发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离。
优选地，所述对所述目标回波进行曲线拟合得到目标回波的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定对应发射脉冲的起始时间零点，具体为：
基于时间轴上信号门限以上的多个回波信号强度进行曲线拟合，得到所述目标回波的拟合函数；
对所述拟合函数进行反向时间推演，使回波信号强度逼近零值，进而计算出对应发射脉冲的起始时间零点。
优选地，所述根据所述起始时间零点计算对应发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离，具体为：
根据对应发射脉冲的所述起始时间零点和回波信号曲线的对称轴，计算出对应发射脉冲的结束时间零点；
根据对应发射脉冲的所述起始时间零点和所述结束时间零点，计算出对应发射脉冲的飞行时间；
根据对应发射脉冲的所述飞行时间和飞行速度，计算出目标与激光雷达之间的距离。
优选地，所述干扰源为雨、雪、冰雹或灰尘。
按照本发明的另一方面，提供了一种优化干扰源对激光雷达影响的装置，包括激光雷达、处理器和存储器；
所述激光雷达用于按照预设的时间间隔，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲，并分别对两个发射脉冲返回的回波信号进行采集；其中，第一发射脉冲的光强小于第二发射脉冲；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于在干扰源与目标距离较近时，将第二发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第一发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理；在干扰源与目标距离较远时，将第一发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第二发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波。
优选地，所述激光雷达包括激光发射器，用于按照预设的时间间隔，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲。
优选地，所述激光雷达还包括高速数模转换器，用于对两个发射脉冲返回的回波信号的全波形进行高速数模采样。
优选地，所述激光雷达为一维激光雷达、二维激光雷达或三维激光雷达。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供的优化干扰源对激光雷达影响的方法中，每次发射均采用两个脉冲，其中前面是小光强脉冲，后面是大光强脉冲。实际测试时，如果干扰源和目标距离近，则以小光强的回波信号为准，将大光强的回波信号全部过滤掉；如果干扰源和目标距离远，则以大光强的回波信号为准，将小光强的回波信号全部过滤掉。通过上述双脉冲发射方案，无论干扰源和目标之间的距离远近，都可基于多回波识别和滤除技术将雨雪灰尘等干扰源的干扰回波进行滤除，实现对目标的有效识别。
附图说明
图1是单脉冲发射情况下干扰源与目标距离较远时的回波信号示意图；
图2是单脉冲发射情况下干扰源与目标距离较近时的回波信号示意图；
图3是本发明实施例提供的一种优化干扰源对激光雷达影响的方法流程图；
图4是本发明实施例提供的一种双脉冲发射时的发射信号示意图；
图5是本发明实施例提供的一种双脉冲发射情况下干扰源和目标距离较近时的回波信号示意图；
图6是本发明实施例提供的一种双脉冲发射情况下干扰源和目标距离较近时筛选过滤后的目标回波信号示意图；
图7是本发明实施例提供的一种双脉冲发射情况下干扰源和目标距离较远时的回波信号示意图；
图8是本发明实施例提供的一种双脉冲发射情况下干扰源和目标距离较远时筛选过滤后的目标回波信号示意图；
图9是本发明实施例提供的一种高速采样的离散回波信号强度示意图；
图10是本发明实施例提供的一种利用目标回波计算距离的方法流程图；
图11是本发明实施例提供的一种对起始时间零点的合理性验证流程图；
图12是本发明实施例提供的一种对回波信号强度分段拟合的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
实施例1
目前，激光雷达的应用是在每个方向仅发射一个探测脉冲，而在光信号的传输过程中，尤其是在户外环境应用时，光信号经常会受到雨雪灰尘等干扰源的影响，在目标之外产生另外的干扰回波。针对此种情况，可以基于高速数模采样的技术对全波形进行快速采样，重建出全波形的回波情况，即多回波技术。因此，一般情况下可以基于多回波技术，将雨雪灰尘等干扰源的回波进行筛选并滤除掉，从而对目标进行有效的识别。但是，还存在一些特殊的应用场景，即雨雪灰尘等干扰源和目标距离过近时，干扰源的回波和目标的回波在时间轴上没有分开，即存在信号的重叠，如图2所示。此时，基于激光雷达的多回波技术也无法有效识别并滤除雨雪灰尘等环境影响，进而影响对环境目标的有效识别。
基于上述应用场景，本发明实施例对发射脉冲进行改进，提供了一种优化干扰源对激光雷达影响的方法，可以解决上述问题；其中，所述干扰源具体可以为户外环境中比较常见的雨、雪、冰雹或灰尘等。如图3所示，本发明实施例提供的方法主要包括：
步骤101，激光雷达按照预设的时间间隔，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲，并分别对两个发射脉冲返回的回波信号进行采集；其中，第一发射脉冲的光强小于第二发射脉冲。
结合图4，本发明对发射脉冲进行改进，由传统的单发射脉冲改为双发射脉冲，激光雷达先发射光强较大的第一发射脉冲，待预设的时间间隔τ后，再发射光强较小的第二发射脉冲。也就是说，第一发射脉冲的峰值功率低于第二发射脉冲的峰值功率，优选配置如式(1)所示。
其中，P1为所述第一发射脉冲的峰值功率，P2为所述第一发射脉冲的峰值功率。式(1)中定义的两个发射脉冲的峰值功率取值可基于功率采样得出，如果某个功率会发生饱和，则信号强度降为一半以下，就可以有效识别并分辨两个发射脉冲的回波信号。实际使用时，也可以根据情况进行优化配置，选择合适的峰值功率搭配。同时，由于接收到的光电响应曲线是向后饱和的，时间间隔τ的选取则较为灵活，因为光强较小的脉冲不易向后覆盖光强较大的脉冲。
进行双脉冲发射后，需要对两个脉冲返回的回波信号进行探测接收，此处通过高速数模采样技术分别对两个发射脉冲返回的回波信号的全波形进行采样，可得到如图5或图7所示的回波信号图。由于干扰源的存在，每个发射脉冲可以得到两个回波曲线，且两个发射脉冲的回波信号接收时间间隔也为τ，即先接收到光强较大的第一发射脉冲的回波信号，待时间间隔τ后再接收到光强较小的第二发射脉冲的回波信号。基于上述双发射脉冲的配置，可以优化前述雨雪灰尘等干扰源的问题，下面将在步骤102和步骤103中详述如何优化。
步骤102，当干扰源与目标距离较近时，将第二发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第一发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波。
当干扰源和目标距离较近，且二者都距离激光雷达较近的时候，发射脉冲在空间传输距离不远，自身的光斑发散比较小，且传输损耗也比较小，入射到干扰源和目标上的回波信号比较强，以致两个回波都比较强。其中，这里在距离上描述的“较近”是本领域技术人员公知的距离范围，如果进行脉冲发射时目标回波和干扰回波会发生重叠，那么本领域技术人员通常就认为干扰源和目标距离较近；如果发射脉冲传输时的光斑发散比较小，那么本领域技术人员通常就认为干扰源和目标距离激光雷达较近。
基于上述理论分析，此时当如图4所示采用两个时间间隔为τ的发射脉冲时，第一发射脉冲返回两个光强比较小的回波，第二发射脉冲返回两个光强较大的回波，如图5所示。从图5可以看出，第一发射脉冲的两个回波可以清晰地分辨并识别，而第二发射脉冲的两个回波发生重合，不能清晰分辨。此时基于全波形采样，***会把所有的回波信号全部采样并重建，由于第二发射脉冲对应的干扰回波和目标回波发生重叠，无法有效识别，因此需要全部滤除；而第一发射脉冲对应的干扰回波可以基于多回波筛选并滤除，这样就可以基于第一发射脉冲得到有效的目标回波，如图6所示，实现对目标的有效识别。
步骤103，当干扰源与目标距离较远时，将第一发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第二发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波。
当干扰源和目标距离较远，且二者都离激光雷达较远的时候，发射脉冲在空间的传输距离比较远，自身的光斑已扩散到较大的尺寸，且在空间传输的损耗也比较大，入射到干扰源和目标上的回波信号整体较弱。其中，这里在距离上描述的“较远”是本领域技术人员公知的距离范围，如果进行脉冲发射时目标回波和干扰回波不会发生重叠，那么本领域技术人员通常就认为干扰源和目标距离较远；如果发射脉冲传输时的光斑已严重扩散，那么本领域技术人员通常就认为干扰源和目标距离激光雷达较远。
基于上述理论分析，此时当如图4所示采用两个时间间隔为τ的发射脉冲时，同样是第一发射脉冲返回两个光强比较小的回波，第二发射脉冲返回两个光强较大的回波，如图7所示。从图7可以看出，第一发射脉冲的两个回波信号都很弱，通常情况都会低于采样电路的功率采样门限，因此***会自动滤除；即使高于采样电路的功率采样门限，***通过全波形采样技术将所有的回波进行选择后，也可以将功率门限附近的弱回波整体滤除。而第二发射脉冲的功率比较高，可以传输较远的距离，对应的干扰回波和目标回波也较为清晰且不会覆盖，因此第二发射脉冲对应的干扰回波可以基于多回波筛选并滤除，这样就可以基于第二发射脉冲得到有效的目标回波，如图8所示，实现对目标的有效识别。
本发明实施例提供的上述方法中，每次发射均采用两个脉冲，其中前面是小光强脉冲，后面是大光强脉冲。实际测试时，如果干扰源和目标距离近，则以小光强的回波信号为准，将大光强的回波信号全部过滤掉；如果干扰源和目标距离远，则以大光强的回波信号为准，将小光强的回波信号全部过滤掉。通过双脉冲发射方案，无论干扰源和目标之间的距离远近，都可基于多回波识别和滤除技术将雨雪灰尘等干扰源的干扰回波进行滤除，得到有效的目标回波，从而实现对目标的有效识别。
实施例2
通过上述实施例1中的方法已经筛选出正确的目标回波，接下来就可以基于该目标回波计算出对应发射脉冲的飞行时间，进而计算目标与激光雷达设备之间的距离。
假设图9所示为筛选后保留下来的目标回波对应的回波信号强度，理论情况下只需要将起点O的时刻采样出来，即可确定脉冲飞行时间，进而计算出目标和激光雷达设备之间的距离。但实际情况下，探测器存在很大的噪声信号，会把起点O完全淹没，无法通过有效采样获得起点O的时刻。为获取准确的起始时间零点，进而准确计算目标与激光雷达之间的距离，在得到有效的目标回波之后，可按照如图10所示的步骤进行操作：
步骤201，对所述目标回波进行曲线拟合得到目标回波的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定对应发射脉冲的起始时间零点。
在所述步骤101中，激光雷达内的高速数模转换器可以对回波信号进行时间轴上的采样，得到离散的信号电压值，即得到多个离散的回波信号强度，最终保留下来的目标回波同样对应多个离散的回波信号强度，如图9所示，可以看出大致呈抛物线形状。基于所述目标回波对应的多个离散回波信号强度，起始时间零点的确定过程如下：
首先，基于时间轴上信号门限以上的多个回波信号强度进行曲线拟合，得到所述目标回波的拟合函数。设起点O的时间轴为t0，回波信号强度最大值对应的时间为tp，根据回波信号强度的抛物线分布形状，优选的目标回波的拟合函数如下：
其中，V(t)代表回波信号强度，随着时间的变化而发生改变；系数a代表回波信号曲线尖峰的高度，即回波信号强度的高度；系数c代表回波信号曲线在时间轴上的横向展开宽度。式(2)可以较好地拟合出回波信号强度的变化，不同系数代表回波信号强度的高度及横向展开幅度，具体拟合过程可借助现有的数学模型来实现，在此不做具体赘述。对于通过高速采样得到的如图9所示的目标回波，虽然底部噪声依然淹没了时间轴上的起点，但基于信号门限以上的采样值仍然可以有效地重建出目标回波的拟合函数。此处需特别引起注意的是，回波信号强度的采样值越多，采样间隔越密，重建的拟合函数越准确，越能贴合实际值，最后所得到的起始时间零点也就越精确。
然后，对所述拟合函数进行反向时间推演，使回波信号强度逼近零值，进而计算出对应发射脉冲的起始时间零点。理论上，式(2)中的V(t)取值不会等于零，意味着无法反向计算得到零值；因此，本发明接着提出一种逼近零值的计算方法，用于代替实际零值，进而计算得到起始时间零点，如式(3)所示。
V(t)≤ε (3)
其中，小量ε的选取应结合实际精度要求进行对应的计算，基本规律是：小量ε的值选取越小，最终计算出的起始时间零点的时间精度越高。
当干扰源与目标距离较近时，是基于第一发射脉冲得到有效的目标回波，因此这里计算出的是第一发射脉冲的起始时间零点，所述对应发射脉冲指的就是第一发射脉冲；当干扰源与目标距离较远时，是基于第二发射脉冲得到有效的目标回波，因此这里计算出的是第二发射脉冲的起始时间零点，所述对应发射脉冲指的就是第二发射脉冲。
步骤202，根据所述起始时间零点计算对应发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离。具体步骤如下：
首先，根据对应发射脉冲的所述起始时间零点和回波信号曲线的对称轴，计算出对应发射脉冲的结束时间零点。具体结合图9，对应发射脉冲的起始时间零点t0和结束时间零点t1理论上是对称的，对称轴即为时间tp对应的竖直线(即图中虚直线)；因此，在步骤201中计算出起始时间零点t0后，通过对称法即可确定对应发射脉冲的结束时间零点t1。除此以外，还可参考步骤201中反向时间推演起始时间零点t0的方法，对所述拟合函数进行正向时间推演，使回波信号强度逼近零值，计算出对应发射脉冲的起始时间零点t1。
然后，根据对应发射脉冲的所述起始时间零点t0和所述结束时间零点t1，计算出对应发射脉冲的飞行时间Δt：Δt＝t1-t0。
最后，根据对应发射脉冲的所述飞行时间Δt和飞行速度v，计算出目标与激光雷达之间的距离d：d＝Δt*v。
通过本发明实施例提供的上述方法，即可由筛选保留下来的目标回波准确计算出目标与激光雷达设备之间的距离。
实施例3
在上述实施例2的基础上，为确保推演出的起始时间零点t0的合理性，在所述步骤201之后，即在所述通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定对应发射脉冲的起始时间零点之后，还可进一步增加对起始时间零点t0的验证步骤。参考图11，对起始时间零点t0的验证方法具体如下：
步骤301，将时间轴分割为至少两段，并对每一段时间范围内离散的多个回波信号强度进行曲线拟合，得到回波信号的至少两个分段拟合函数。
如图12所示，以将时间轴信号门限以上的部分分割为三段为例，每一段对应的时间段分别记为Δt1、Δt2、Δt3，则所有离散的回波信号强度相当于也划分到三组，分别对应三个时间段。然后分别对Δt1、Δt2、Δt3时间段内对应的多个回波信号强度进行曲线拟合，可以得到每个时间段内对应的分段拟合函数。结合图12可以看出，时间段Δt1对应一个回波信号强度随时间增加的分段拟合函数，时间段Δt2内的离散回波信号强度对应一个抛物线形状的分段拟合函数，时间段Δt3对应一个回波信号强度随时间递减的分段拟合函数。每个分段拟合函数的具体拟合过程均可借助现有的数学模型来实现，在此不做具体赘述。
步骤302，分别对每个分段拟合函数进行时间推演，进而计算出对应发射脉冲的至少两个分段起始时间零点。推演时可按照以下原则进行：
对于回波信号曲线的对称轴左侧的分段拟合函数，通过对所述分段拟合函数进行反向时间推演，使回波信号强度逼近零值或取零值，计算出对应的分段起始时间零点。例如，对于图12中时间段Δt1对应的分段拟合函数，可进行反向时间推演，使回波信号强度直接取零值，得到对应的分段起始时间零点；对于时间段Δt2对应的分段拟合函数，可能与式(2)类似，V(t)取值不会等于零，因此可进行反向时间推演，使回波信号强度逼近零值，得到对应的分段起始时间零点。
对于回波信号曲线的对称轴右侧的分段拟合函数，通过对所述分段拟合函数进行正向时间推演，使回波信号强度逼近零值或取零值，计算出对应的分段起始时间零点。例如，对于图12中时间段Δt3对应的分段拟合函数，可进行正向时间推演，使回波信号强度直接取零值，得到对应的分段结束时间零点，再相对于对称轴进行对称，得到对应的分段起始时间零点；对于时间段Δt2对应的分段拟合函数，可能与式(2)类似，V(t)取值不会等于零，因此可进行正向时间推演，使回波信号强度逼近零值，得到对应的分段结束时间零点，再相对于对称轴进行对称，得到对应的分段起始时间零点。
以图12为例，每个时间段对应的分段拟合函数都会推演计算出一个对应的分段起始时间零点，则总共计算出三个分段起始时间零点。为方便描述，可将时间段Δt1、Δt2、Δt3的分段拟合函数计算出的分段起始时间零点分别记为t01、t02、t03。
步骤303，根据所述至少两个分段起始时间零点，验证本次推演出的对应发射脉冲的所述起始时间零点是否合理。
基于前面步骤中得到的各分段起始时间零点，即可对所述步骤201中得到的起始时间零点t0进行验证。具体有以下两种验证方法：
(1)第一种：
将所述至少两个分段起始时间零点进行两两比较，判断每两个分段起始时间零点之间的差值是否超过预设偏差。如果存在其中两个分段起始时间零点之间的差值超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点不合理，做放弃处理后继续进行下一次脉冲发射。如果每两个分段起始时间零点之间的差值均未超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点合理，继续根据所述起始时间零点计算发射脉冲的飞行时间。其中，所述预设偏差可根据实际需求灵活设置，通常选取一个较小的固定值。
以图12为例，可分别将分段起始时间零点t01、t02、t03进行两两比较，判断每两个分段起始时间零点之间的差值是否超过预设偏差。如果t01与t02、t01与t03、t02与t03之间的差值均未超过预设偏差，表明不同分段拟合函数得到的起始时间零点非常相近，可认为本次探测为正常探测，所述步骤201中得到的起始时间零点t0也是合理的，可直接用于后续计算。如果t01与t02之间的差值已经超过预设偏差，则可认为本次探测时发射脉冲在传输过程中可能受到了不均衡的干扰，所述步骤201中得到的起始时间零点t0是不合理的，需要将本次探测得到的起始时间零点t0做放弃处理。
其中，在每两个分段起始时间零点之间的差值均未超过预设偏差的情况下，可进一步对所述步骤201中得到的起始时间零点t0进行修正。例如，可将所有的分段起始时间零点与所述步骤201中得到的起始时间零点t0取平均值，作为最终计算时使用的起始时间零点。
(2)第二种：
分别将每个分段起始时间零点与本次推演的所述起始时间零点进行比较，判断各分段起始时间零点与所述起始时间零点之间的差值是否超过预设偏差。如果存在其中任一分段起始时间零点与所述起始时间零点之间的差值超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点不合理，做放弃处理后继续进行下一次脉冲发射。如果每个分段起始时间零点与所述起始时间零点之间的差值均未超过预设偏差，则认为本次推演出的所述起始时间零点合理，继续根据所述起始时间零点计算对应发射脉冲的飞行时间。
与第一种方法相比，第二种方法在比较判断时引入了所述步骤201中计算出的起始时间零点t0，所有计算结果均与该起始时间零点t0比较，比较结果更直观，验证效果更准确。
以图12为例，可分别将分段起始时间零点t01、t02、t03与所述步骤201中得到的起始时间零点t0进行比较，判断各分段起始时间零点与起始时间零点t0之间的差值是否超过预设偏差。如果t01与t0、t02与t0、t03与t0之间的差值均未超过预设偏差，表明不同分段拟合函数得到的起始时间零点均与所述拟合函数直接得到的起始时间零点t0非常相近，可认为本次探测为正常探测，所述步骤201中得到的起始时间零点t0也是合理的，可直接用于后续计算。如果t01与t0之间的差值已经超过预设偏差，则可认为本次探测时发射脉冲在传输过程中可能受到了不均衡的干扰，所述步骤201中得到的起始时间零点t0是不合理的，需要将本次探测得到的起始时间零点t0做放弃处理。
其中，在每个分段起始时间零点与所述起始时间零点之间的差值均未超过预设偏差的情况下，可进一步对所述步骤201中得到的起始时间零点t0进行修正。例如，可将所有的分段起始时间零点与所述步骤201中得到的起始时间零点t0取平均值，作为最终计算时使用的起始时间零点。
通过本发明实施例提供的上述方法，可对拟合函数推演出的起始时间零点进行有效验证，并在验证结果为不合理时放弃处理，在验证结果为合理时继续用作后续目标与激光雷达之间距离的计算，从而可对异常探测进行有效筛选过滤，保证最终距离计算结果的准确性。
实施例4
在上述实施例1-实施例3的基础上，本发明实施例进一步提供了一种可用于实现上述方法的优化干扰源对激光雷达影响的装置，主要包括激光雷达、处理器和存储器。其中，所述处理器和所述存储器可以是独立设置，也可以与所述激光雷达一体化设置，即设置在所述激光雷达内部，在此不做具体限定。
所述激光雷达用于按照预设的时间间隔τ，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲，并分别对两个发射脉冲返回的回波信号进行采集；其中，第一发射脉冲的光强小于第二发射脉冲，第一发射脉冲的峰值功率低于第二发射脉冲的峰值功率，优选配置如实施例1中式(1)所示。
其中，所述激光雷达具体可采用一维激光雷达、二维激光雷达或三维激光雷达，在此不做限定。所述激光雷达内设有激光发射器和高速数模转换器，所述激光发射器用于按照预设的时间间隔τ，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲，完成双脉冲发射；所述高速数模转换器则用于对两个发射脉冲返回的回波信号的全波形进行高速数模采样，得到如图5或图7所示的回波信号图形。
所述处理器和所述存储器可以通过总线或者其他方式连接。
所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令。具体地，所述存储器作为一种优化干扰源对激光雷达影响的方法非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序以及非易失性计算机可执行程序，如实施例1中步骤102和步骤103的方法、实施例2中步骤201-202的方法、实施例3中步骤301-303的方法。
所述处理器通过执行所述存储器内存储的指令，可执行实施例1中步骤102和步骤103的方法，即在干扰源与目标距离较近时，将第二发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第一发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波；在干扰源与目标距离较远时，将第一发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第二发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波。还可执行实施例2中步骤201-202的方法、实施例3中步骤301-303的方法，在此不做赘述。
其中，所述存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，所述存储器可选包括相对于所述处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至所述处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种优化干扰源对激光雷达影响的方法，其特征在于，包括：
激光雷达按照预设的时间间隔，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲，并分别对两个发射脉冲返回的回波信号进行采集；其中，第一发射脉冲的光强小于第二发射脉冲；
当干扰源与目标距离较近时，将第二发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第一发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波；
当干扰源与目标距离较远时，将第一发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第二发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波。
2.如权利要求1所述的优化干扰源对激光雷达影响的方法，其特征在于，所述第一发射脉冲和所述第二发射脉冲满足以下关系：
其中，P1为所述第一发射脉冲的峰值功率，P2为所述第一发射脉冲的峰值功率。
3.如权利要求1所述的优化干扰源对激光雷达影响的方法，其特征在于，在得到有效的目标回波之后，所述方法还包括：
对所述目标回波进行曲线拟合得到目标回波的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定对应发射脉冲的起始时间零点；
根据所述起始时间零点计算对应发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离。
4.如权利要求3所述的优化干扰源对激光雷达影响的方法，其特征在于，所述对所述目标回波进行曲线拟合得到目标回波的拟合函数，并通过对所述拟合函数进行反向时间推演确定对应发射脉冲的起始时间零点，具体为：
基于时间轴上信号门限以上的多个回波信号强度进行曲线拟合，得到所述目标回波的拟合函数；
对所述拟合函数进行反向时间推演，使回波信号强度逼近零值，进而计算出对应发射脉冲的起始时间零点。
5.如权利要求3所述的优化干扰源对激光雷达影响的方法，其特征在于，所述根据所述起始时间零点计算对应发射脉冲的飞行时间，进而根据所述飞行时间计算出目标与激光雷达之间的距离，具体为：
根据对应发射脉冲的所述起始时间零点和回波信号曲线的对称轴，计算出对应发射脉冲的结束时间零点；
根据对应发射脉冲的所述起始时间零点和所述结束时间零点，计算出对应发射脉冲的飞行时间；
根据对应发射脉冲的所述飞行时间和飞行速度，计算出目标与激光雷达之间的距离。
6.如权利要求1-5任一所述的优化干扰源对激光雷达影响的方法，其特征在于，所述干扰源为雨、雪、冰雹或灰尘。
7.一种优化干扰源对激光雷达影响的装置，其特征在于，包括激光雷达、处理器和存储器；
所述激光雷达用于按照预设的时间间隔，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲，并分别对两个发射脉冲返回的回波信号进行采集；其中，第一发射脉冲的光强小于第二发射脉冲；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于在干扰源与目标距离较近时，将第二发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第一发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理；在干扰源与目标距离较远时，将第一发射脉冲对应的回波信号全部过滤掉，并对第二发射脉冲对应的回波信号进行多回波筛选过滤处理，最终得到有效的目标回波。
8.如权利要求7所述的优化干扰源对激光雷达影响的装置，其特征在于，所述激光雷达包括激光发射器，用于按照预设的时间间隔，朝目标方向先后发射第一发射脉冲和第二发射脉冲。
9.如权利要求7所述的优化干扰源对激光雷达影响的装置，其特征在于，所述激光雷达还包括高速数模转换器，用于对两个发射脉冲返回的回波信号的全波形进行高速数模采样。
10.如权利要求7所述的优化干扰源对激光雷达影响的装置，其特征在于，所述激光雷达为一维激光雷达、二维激光雷达或三维激光雷达。
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