[发明专利]确定噪声水平的方法、激光雷达以及测距方法

说明书

本发明提供一种确定噪声水平的方法，包括：S101：获得光信号的强度信息‑时间信息曲线；S102：利用预估噪声阈值钳位所述强度信息‑时间信息曲线；和S103：利用钳位后的强度信息‑时间信息曲线，确定噪声水平。本发明还提供一种通过激光雷达进行测距的方法以及一种激光雷达。

技术领域

本公开涉及光电探测的技术领域，尤其涉及确定噪声水平的方法、激光雷达以及利用激光雷达进行测距的方法。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、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。激光雷达所处的环境中，通常充满了各种噪声或者背景光，例如日光、其他车辆的车灯、建筑物灯光、以及其他车辆上的激光雷达发出的激光。为了准确地计算目标物的距离，激光雷达需要尽量精确地获取周围环境中的噪声水平，将自身发射的激光束产生的回波与周围的噪声区分开。在激光雷达中的高精度时间数字转换器(time to digital converter，TDC)测量系统中，探测信号和噪声相互叠加，不能在保证测距精度、效率的基础上获得准确的噪声信息。

激光雷达中可以使用单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)作为探测器，SPAD可被单光子触发雪崩，TDC可以对每次触发的时刻timestamp给出皮秒级精度的测量。某些应用中，多个SPAD的输出端连接到同一TDC，作为一个宏像素(pixel)，TDC在提供触发时刻的同时，给出该宏像素内同时触发的SPAD个数。

为了获得当前噪声信息，往往需要预留一段时间不主动发光，用SPAD(s)触发信息来测量噪声，这样会浪费很多测量时间。其他的获取噪声方法，一种是固定噪声信息，即若干周期甚至一段时间内所有周期的探测均采用同一固定的噪声阈值，这样无法获得实时的噪声信息；或者在进行探测的同时，以回波信号到达时间以外的数据用于计算噪声，但这样噪声和信号会相互影响，难以获得准确的噪声信息。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种确定噪声水平的方法，包括：

S101：获得光信号的强度信息-时间信息曲线；

S102：利用预估噪声阈值钳位所述强度信息-时间信息曲线；和

S103：利用钳位后的强度信息-时间信息曲线，确定噪声水平。

根据本发明的一个方面，所述强度信息-时间信息曲线为光子数直方图。

根据本发明的一个方面，所述步骤S101包括：对一个视场范围进行多次扫描，将多次扫描的强度信息相对于时间信息的曲线叠加作为所述强度信息-时间信息曲线。

根据本发明的一个方面，所述方法还包括：获取光信号的总强度，采用所述总强度计算预估噪声强度，将所述预估噪声强度与预设噪声强度比较，获得较小值，将所述较小值作为预估噪声阈值。

根据本发明的一个方面，所述计算预估噪声强度的步骤包括：将总光子数S乘以预设比例K，获得预估噪声光子数，作为所述预估噪声强度，所述预设比例K在0-1之间。

根据本发明的一个方面，所述步骤S101还包括：通过探测单元接收光信号，所述探测单元包括多个单光子雪崩二极管，所述预设噪声强度基于所述探测单元中单光子雪崩二极管的数目、单光子雪崩二极管的死时间中的一个或多个确定。

根据本发明的一个方面，所述步骤S103包括：获得所述钳位后的强度信息-时间信息曲线的总强度，相对于时间跨度的平均值，作为所述噪声水平。