【技术实现步骤摘要】
本专利技术大致涉及激光雷达，尤其涉及一种激光雷达以及一种激光雷达的探测方法。
技术介绍
1、激光雷达是以发射激光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，是一种将激光技术与光电探测技术相结合的先进探测方式。激光雷达因其分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小及重量轻等优势，被广泛应用于自动驾驶、交通通讯、无人机、智能机器人、资源勘探等领域。
2、一些激光雷达采用类似单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，spad)作为探测器，spad可被单个光子触发响应，因此容易受到环境光噪声的影响；另一方面，spad对于激光雷达常用探测光波段的光子探测效率(photon detection efficiency，pde)较低，因此spad单次探测获得的信号强度很弱。一次探测扫描中，可能在探测时间窗口内只发生了几次触发，因此无法区分所探测到的光信号是回波信号还是环境光噪声,为了提高激光雷达的测远性能并且降低噪声的影响，如图1a所示，激光雷达在对同一视场范围的障碍物进行探测时，在一次探测过程中，可以进行多次重复测量，其中一次测量又称为一次扫描(sweep)，即一个激光器在其发光时间内可以进行多次发光，每次发光称为一次扫描，每次扫描发射1个探测脉冲(重复测量的次数可达400-500次，甚至上千次，也可以更多次或更少次)。如图1a所示，在激光雷达的一次探测过程中，例如共进行400次扫描。如图1b所示，每次扫描过程中所发射的探测脉冲经障碍物反射产生的回波以及环境光噪声等，会在不同的
3、由此可知，在采用类似单光子触发的探测器的激光雷达中，在一次探测过程中连续发射多个探测脉冲是提高探测精准度的有效手段。但与此同时激光雷达的探测量程又受限于两个探测脉冲之间的时间间隔。这是由于在下一个探测脉冲发射之前接收到的回波信号才能够用于精准计算障碍物信息，而在下一个探测脉冲发射之后才接收到的回波信号，由于无法区分是哪一个探测脉冲产生的回波而无法精准计算障碍物距离。具体地，相邻两次扫描的探测脉冲之间的时间间隔称为脉冲重复间隔(pri)。激光雷达的探测量程通常由脉冲重复间隔决定，一般情况下，探测量程与脉冲重复间隔呈正相关。例如脉冲重复间隔pri＝300ns，则激光雷达的探测量程为45米，即最远可以测量45米处的目标；如果脉冲重复间隔pri＝1200ns，则激光雷达可以探测到180m的目标。因此一些激光雷达会通过增大脉冲重复间隔来提高探测量程，但这种方式容易造成较大的存储压力。
4、激光雷达中通常使用时间数字转换器(time to digital converter，tdc)来获得时间信息，包括回波的到达时刻和/或回波的飞行时间。使用基于高精度时间数字转换器的测量系统中，将每一次测量得到的时间信息累积为直方图，消耗极大的存储空间。spad可被单光子触发雪崩，tdc可以对每次触发的时刻timestamp给出皮秒(ps)级精度的测量。某些应用中，多个spad作为一个探测阵列(或称宏像素，pixel)，其输出端连接到同一个tdc，tdc在提供触发时刻timestamp的同时，给出该探测阵列内同时触发的spad数量cnt。在一些激光雷达的时间数字转换器中，在其时间分辨率的每个时间刻度都需要有一个对应的存储位置，多次测量获得的所有的触发的spad数量信息cnt均存储在与时刻相对应的存储位置内，采用这种存储和测距方法，由于触发时刻timestamp的精度单位为ps量级，在需要较长tof探测(即较长的脉冲重复间隔)时，所需要的存储位置就越多，要存储一个完整的直方图需要极大的存储器，消耗极大的存储空间。
5、因此，如果为了增加量程而拉长脉冲重复间隔，将会带来较大的存储压力。而如果试图采用较小的存储器，则需要牺牲激光雷达的测远性能。如何同时优化激光雷达的测远性能和存储要求是本领域所需要解决的技术问题。
6、
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
1、针对现有技术存在问题中的一个或多个，本专利技术提供一种激光雷达，在一次探测中，发射多组探测脉冲用于探测障碍物，其中所述多组探测脉冲的脉冲重复间隔包括一组互质数的相同倍数,能够增加探测量程的同时，降低对存储空间的要求。
2、所述激光雷达包括：
3、发射装置，包括至少一个激光器，配置成：在一次探测中，发射多组探测脉冲用于探测障碍物，其中，每组探测脉冲包括一个或多个探测脉冲，同一组探测脉冲的脉冲重复间隔相同，至少其中两组探测脉冲的脉冲重复间隔不同，其中所述多组探测脉冲的脉冲重复间隔包括一组互质数的相同倍数；
4、探测装置，包括至少一个探测单元，配置成对所述探测脉冲在障碍物上反射的回波作出响应并转换为电信号；和
5、处理装置，与所述发射装置和所述探测装置耦合，并且配置成：根据所述探测单元输出的电信号，确定障碍物信息。
6、根据本专利技术的一个方面，其中各组探测脉冲的脉冲重复间隔小于所述激光雷达的最大探测距离对应的飞行时间。
7、根据本专利技术的一个方面，所述处理装置配置成：根据所述探测单元输出的电信号，将所述电信号进行累加，得到累加结果；根据所述累加结果，确定所述回波的到达时刻。
8、根据本专利技术的一个方面，其中所述处理装置配置成：根据所述到达时刻、以及所述脉冲重复间隔，确定所述障碍物对应的飞行时间；根据所述飞行时间，确定所述障碍物信息。
9、根据本专利技术的一个方面，其中相邻的两组探测脉冲之间的时间间隔随机分布。。
10、根据本专利技术的一个方面，每组探测脉冲内的探测脉冲的数量随机分布。根据本专利技术的一个方面，其中每个激光器和一个或多个探测单元构成一个探测通道；其中在同一时刻，多个探测通道并行探测，其中并行探测的多个探测通道采用不同的脉冲重复间隔组合。
11、根据本专利技术的一个方面，其中并行探测的多个探测通道的脉冲重复间隔组合通过如下方式确定：基于一组互质数，根据所述多个互质数的和数确定互质数组合，将所述互质数组合的相同倍数作为所述并行探测的多个探测通道的脉冲重复间隔组合。
12、根据本专利技术的一个方面，其中所述脉冲重复间隔的最小值根据所述激光雷达的探测距离和障碍物的反射率阈值确定。
13、根据本专利技术的一个方面，还包括存储装置，所述存储装置与所述处理装置耦合，所述存储装置具有多个存储单元，每个存储单元对应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光雷达，包括：
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其中各组探测脉冲的脉冲重复间隔小于所述激光雷达的最大探测距离对应的飞行时间。
3.根据权利要求1所述的激光雷达，所述处理装置配置成：根据所述探测单元输出的电信号，将所述电信号进行累加，得到累加结果；根据所述累加结果，确定所述回波的到达时刻。
4.根据权利要求3所述的激光雷达，其中所述处理装置配置成：根据所述到达时刻、以及所述脉冲重复间隔，确定所述障碍物对应的飞行时间；根据所述飞行时间，确定所述障碍物信息。
5.根据权利要求1所述的激光雷达，其中相邻的两组探测脉冲之间的时间间隔随机分布。
6.根据权利要求1所述的激光雷达，其中每组探测脉冲内的探测脉冲的数量随机分布。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的激光雷达，其中每个激光器和一个或多个探测单元构成一个探测通道；其中在同一时刻，多个探测通道并行探测，其中并行探测的多个探测通道采用不同的脉冲重复间隔组合。
8.根据权利要求7所述的激光雷达，其中并行探测的多个探测通道的脉冲重复间隔组合通过如下
9.根据权利要求1所述的激光雷达，其中所述脉冲重复间隔的最小值根据所述激光雷达的探测距离和障碍物的反射率阈值确定。
10.根据权利要求3所述的激光雷达，还包括存储装置，所述存储装置与所述处理装置耦合，所述存储装置具有多个存储单元，每个存储单元对应不同的时刻。
11.根据权利要求10所述的激光雷达，所述探测单元包括探测器阵列，其中所述处理装置配置成通过以下方式对所述电信号进行累加：将每个回波每次触发的探测器的数目，累加并存储到与所述到达时刻对应的存储单元中。
12.一种激光雷达的探测方法，所述激光雷达包括发射装置、探测装置和处理装置，其中所述发射装置包括至少一个激光器；所述探测装置包括至少一个探测单元；所述处理装置与所述发射装置和所述探测装置耦合；所述探测方法包括：在一次探测中，
13.根据权利要求12所述的探测方法，其中各组探测脉冲的脉冲重复间隔小于所述激光雷达的最大探测距离对应的飞行时间。
14.根据权利要求12所述的探测方法，所述步骤S13包括：根据所述探测单元输出的电信号，将所述电信号进行累加，得到累加结果；根据所述累加结果，确定所述回波的到达时刻。
15.根据权利要求14所述的探测方法，其中所述步骤S13包括：根据所述到达时刻、以及所述脉冲重复间隔，确定所述障碍物对应的飞行时间；根据所述飞行时间，确定所述障碍物信息。
16.根据权利要求12所述的探测方法，其中相邻的两组探测脉冲之间的时间间隔随机分布。
17.根据权利要求12所述的探测方法，其中每组探测脉冲内的探测脉冲的数量随机分布。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的探测方法，其中每个激光器和一个或多个探测单元构成一个探测通道；其中在同一时刻，多个探测通道并行探测，其中并行探测的多个探测通道采用不同的脉冲重复间隔组合。
19.根据权利要求18所述的探测方法，其中并行探测的多个探测通道的脉冲重复间隔组合通过如下方式确定：确定一组互质数，根据所述多个互质数的和数确定互质数组合，将所述互质数组合的相同倍数作为所述并行探测的多个探测通道的脉冲重复间隔组合。
20.根据权利要求12所述的探测方法，其中所述脉冲重复间隔的最小值根据所述激光雷达的探测距离和障碍物的反射率阈值确定。
21.根据权利要求14所述的探测方法，所述激光雷达还包括存储装置，所述存储装置与所述处理装置耦合，所述存储装置具有多个存储单元，每个存储单元对应不同的时刻。
22.根据权利要求21所述的探测方法，所述探测单元包括探测器阵列，其中
...【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，包括：
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其中各组探测脉冲的脉冲重复间隔小于所述激光雷达的最大探测距离对应的飞行时间。
3.根据权利要求1所述的激光雷达，所述处理装置配置成：根据所述探测单元输出的电信号，将所述电信号进行累加，得到累加结果；根据所述累加结果，确定所述回波的到达时刻。
4.根据权利要求3所述的激光雷达，其中所述处理装置配置成：根据所述到达时刻、以及所述脉冲重复间隔，确定所述障碍物对应的飞行时间；根据所述飞行时间，确定所述障碍物信息。
5.根据权利要求1所述的激光雷达，其中相邻的两组探测脉冲之间的时间间隔随机分布。
6.根据权利要求1所述的激光雷达，其中每组探测脉冲内的探测脉冲的数量随机分布。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的激光雷达，其中每个激光器和一个或多个探测单元构成一个探测通道；其中在同一时刻，多个探测通道并行探测，其中并行探测的多个探测通道采用不同的脉冲重复间隔组合。
8.根据权利要求7所述的激光雷达，其中并行探测的多个探测通道的脉冲重复间隔组合通过如下方式确定：基于一组互质数，根据所述多个互质数的和数确定互质数组合，将所述互质数组合的相同倍数作为所述并行探测的多个探测通道的脉冲重复间隔组合。
9.根据权利要求1所述的激光雷达，其中所述脉冲重复间隔的最小值根据所述激光雷达的探测距离和障碍物的反射率阈值确定。
10.根据权利要求3所述的激光雷达，还包括存储装置，所述存储装置与所述处理装置耦合，所述存储装置具有多个存储单元，每个存储单元对应不同的时刻。
11.根据权利要求10所述的激光雷达，所述探测单元包括探测器阵列，其中所述处理装置配置成通过以下方式对所述电信号进行累加：将每个回波每次触发的探测器的数目，累加并存储到与所述到达时刻对应的存储单元中。
12.一种激光雷达的探测方法，所述激光雷达包括发射装...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾天长，杨晋，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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