用于激光雷达的距离速度确定方法和装置

摘要

本申请提供了用于激光雷达的距离速度确定方法和装置，方法包括：测量发射信号与回波信号之间的上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号；根据上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离。由于本申请能够测量出恒频区间拍频信号，在此基础上结合上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，即能够正确地计算出目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

权利要求

1.一种用于激光雷达的距离速度确定方法，其特征在于，包括：

测量激光发射信号与激光回波信号之间的上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，其中，所述激光发射信号和所述激光回波信号均包括上升区间、恒频区间和下降区间，所述上升区间为激光的频率线性增加的波形区间，所述下降区间为所述激光的频率线性减小的波形区间，所述恒频区间为所述激光在无调制下的频率恒定的波形区间，所述恒频区间拍频信号用于表征激光在无调制下目标物体相对于所述激光雷达的速度引起的多普勒频移；

根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离；

其中，所述根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：根据所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态；

根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定变频区间拍频信号，其中，所述变频区间拍频信号用于表征所述上升区间和所述下降区间对应的激光调制下所述目标物体相对于所述激光雷达的距离引起的频移；

至少根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号和所述变频区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

2.根据权利要求1所述的用于激光雷达的距离速度确定方法，其特征在于，所述根据所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态，包括：若所述上升区间拍频信号小于所述下降区间拍频信号，则确定所述目标物体正在远离所述激光雷达；

若所述上升区间拍频信号大于所述下降区间拍频信号，则确定所述目标物体正在靠近所述激光雷达。

3.根据权利要求2所述的用于激光雷达的距离速度确定方法，其特征在于，所述根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定变频区间拍频信号，包括：若所述目标物体正在远离所述激光雷达，则根据所述下降区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号；

若所述目标物体正在靠近所述激光雷达，则根据所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号。

4.根据权利要求3所述的用于激光雷达的距离速度确定方法，其特征在于，所述根据所述下降区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号，包括：计算所述下降区间拍频信号与所述恒频区间拍频信号的差值，作为所述变频区间拍频信号；

所述根据所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号，包括：计算所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号的差值，作为所述变频区间拍频信号。

5.根据权利要求1所述的用于激光雷达的距离速度确定方法，其特征在于，所述至少根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号和所述变频区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号、所述变频区间拍频信号、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

6.根据权利要求5所述的用于激光雷达的距离速度确定方法，其特征在于，所述根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号、所述变频区间拍频信号、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：计算所述变频区间拍频信号与所述恒频区间拍频信号的差值，其中，所述差值用于确定所述上升区间拍频信号或所述下降区间拍频信号的符号；

根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述差值、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

7.根据权利要求6所述的用于激光雷达的距离速度确定方法，其特征在于，所述根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述差值、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：在所述目标物体正在远离所述激光雷达的情况下：

若所述差值小于或等于0，则根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度；

若所述差值大于0，则根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度。

8.根据权利要求6所述的用于激光雷达的距离速度确定方法，其特征在于，所述根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述差值、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：在所述目标物体正在靠近所述激光雷达的情况下：

若所述差值小于或等于0，则根据所述上升区间拍频信号与所述下降区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和的相反数，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度；

若所述差值大于0，则根据所述上升区间拍频信号与所述下降区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度。

9.一种用于激光雷达的距离速度确定装置，其特征在于，包括：信号测量模块和距离速度计算模块；

所述信号测量模块，用于测量激光发射信号与激光回波信号之间的上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，其中，所述激光发射信号和所述激光回波信号均包括上升区间、恒频区间和下降区间，所述上升区间为激光的频率线性增加的波形区间，所述下降区间为所述激光的频率线性减小的波形区间，所述恒频区间为所述激光在无调制下的频率恒定的波形区间，所述恒频区间拍频信号用于表征激光在无调制下目标物体相对于所述激光雷达的速度引起的多普勒频移；

所述距离速度计算模块，用于根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离；

其中，所述根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：根据所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态；

根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定变频区间拍频信号，其中，所述变频区间拍频信号用于表征所述上升区间和所述下降区间对应的激光调制下所述目标物体相对于所述激光雷达的距离引起的频移；

至少根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号和所述变频区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

说明书

用于激光雷达的距离速度确定方法和装置

技术领域

[0001] 本申请涉及雷达信号处理技术领域，特别是涉及一种用于激光雷达的距离速度确定方法和装置。

背景技术

[0002] 激光雷达（例如FMCW激光雷达）在扫频周期内发射频率变化的连续波，被目标物体反射后的回波与发射信号有一定的频率差，通过测量频率差可以获得目标物体与激光雷达之间的距离和速度。

[0003] 目前，用于激光雷达的距离速度确定方法，在对激光进行三角波调制的情况下通过平衡探测器测量出上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 ，然后基于 和确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

[0004] 但是，平衡探测器无法分别频率信号的相位，导致测量出上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 均为正值。而实际应用中，目标物体与激光雷达相对运动时会产生多普勒效应，当多普勒效应引起的频率偏移 大于由于目标物体相对于激光雷达的距离引起的频率偏移 时，发射信号和回波信号之间的上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 其中之一实际为负值，这使得基于平衡探测器测量的上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 解算出的目标物体相对于激光雷达的速度、距离与目标物体相对于激光雷达的实际速度、实际距离不同，也即，当多普勒效应引起的频率偏移 大于由于目标物体相对于激光雷达的距离引起的频率偏移 时，现有技术会出现目标物体相对于激光雷达的速度、距离解算错误的情况。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本申请提供了一种用于激光雷达的距离速度确定方法和装置，用于在多普勒效应引起的频率偏移大于由于目标物体相对于激光雷达的距离引起的频率偏移时，根据测量的上升区间拍频信号、下降区间拍频信号和恒频区间拍频信号，正确地计算出目标物体相对于激光雷达的速度和距离，其技术方案如下：

[0006] 一种用于激光雷达的距离速度确定方法，包括：

[0007] 测量激光发射信号与激光回波信号之间的上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，其中，所述激光发射信号和所述激光回波信号均包括上升区间、恒频区间和下降区间，所述上升区间为激光的频率线性增加的波形区间，所述下降区间为所述激光的频率线性减小的波形区间，所述恒频区间为所述激光在无调制下的频率恒定的波形区间，所述恒频区间拍频信号用于表征激光在无调制下目标物体相对于所述激光雷达的速度引起的多普勒频移；

[0008] 根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0009] 可选的，所述根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：

[0010] 根据所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态；

[0011] 根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定变频区间拍频信号，其中，所述变频区间拍频信号用于表征所述上升区间和所述下降区间对应的激光调制下所述目标物体相对于所述激光雷达的距离引起的频移；

[0012] 至少根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号和所述变频区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0013] 可选的，所述根据所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态，包括：

[0014] 若所述上升区间拍频信号小于所述下降区间拍频信号，则确定所述目标物体正在远离所述激光雷达；

[0015] 若所述上升区间拍频信号大于所述下降区间拍频信号，则确定所述目标物体正在靠近所述激光雷达。

[0016] 可选的，所述根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定变频区间拍频信号，包括：

[0017] 若所述目标物体正在远离所述激光雷达，则根据所述下降区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号；

[0018] 若所述目标物体正在靠近所述激光雷达，则根据所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号。

[0019] 可选的，所述根据所述下降区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号，包括：

[0020] 计算所述下降区间拍频信号与所述恒频区间拍频信号的差值，作为所述变频区间拍频信号；

[0021] 所述根据所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号，包括：

[0022] 计算所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号的差值，作为所述变频区间拍频信号。

[0023] 可选的，所述至少根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号和所述变频区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：

[0024] 根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号、所述变频区间拍频信号、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0025] 可选的，所述根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号、所述变频区间拍频信号、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：

[0026] 计算所述变频区间拍频信号与所述恒频区间拍频信号的差值，其中，所述差值用于确定所述上升区间拍频信号或所述下降区间拍频信号的符号；

[0027] 根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述差值、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0028] 可选的，所述根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述差值、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：

[0029] 在所述目标物体正在远离所述激光雷达的情况下：

[0030] 若所述差值小于或等于0，则根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度；

[0031] 若所述差值大于0，则根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度。

[0032] 可选的，所述根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述差值、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离，包括：

[0033] 在所述目标物体正在靠近所述激光雷达的情况下：

[0034] 若所述差值小于或等于0，则根据所述上升区间拍频信号与所述下降区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和的相反数，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度；

[0035] 若所述差值大于0，则根据所述上升区间拍频信号与所述下降区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度。

[0036] 一种用于激光雷达的距离速度确定装置，包括：信号测量模块和距离速度计算模块；

[0037] 所述信号测量模块，用于测量激光发射信号与激光回波信号之间的上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，其中，所述激光发射信号和所述激光回波信号均包括上升区间、恒频区间和下降区间，所述上升区间为激光的频率线性增加的波形区间，所述下降区间为所述激光的频率线性减小的波形区间，所述恒频区间为所述激光在无调制下的频率恒定的波形区间，所述恒频区间拍频信号用于表征激光在无调制下目标物体相对于所述激光雷达的速度引起的多普勒频移；

[0038] 所述距离速度计算模块，用于根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0039] 经由上述的技术方案可知，本申请提供的用于激光雷达的距离速度确定方法，考虑到激光不调制时，激光发射信号和激光回波信号之间的拍频信号仅由目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移组成，基于此，在激光发射信号和激光接收信号均由上升区间、恒频区间和下降区间组成时，测量出激光发射信号和激光回波信号之间的上升区间拍频信号、下降区间拍频信号以及表征无调制下目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移的恒频区间拍频信号，之后根据上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，即可以确定出目标物体相对于激光雷达的速度和距离，由于本申请能够测量出恒频区间拍频信号，在此基础上结合上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，即能够正确地计算出目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

[0040] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0041] 图1a为目标物体正在远离激光雷达的示意图；

[0042] 图1b为现有技术提供的三角波调制下的发射信号、回波信号以及测量出的拍频信号的示意图；

[0043] 图2为本申请实施例提供的用于激光雷达的距离速度确定方法的流程示意图；

[0044] 图3为本申请实施例提供的设定调制下的激光发射信号和激光回波信号的示意图；

[0045] 图4为本申请实施例提供的用于激光雷达的距离速度确定装置的结构示意图；

[0046] 图5为本申请实施例提供的用于激光雷达的距离速度确定设备的硬件结构框图。

具体实施方式

[0047] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0048] 如背景技术中的介绍，在多普勒效应引起的频率偏移（即由于速度引起的频率偏移）大于由于距离引起的频率偏移时，现有技术会出现目标物体相对于激光雷达的速度和距离解算错误的情况。

[0049] 例如，参见图1a所示，当目标物体正在远离FMCW激光雷达时，三角波调制下的发射信号（实线）、回波信号（虚线）以及测量出的拍频信号参见图1b所示，可见，平衡探测器测量出的上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 均为正值；同时，对测量出的上升区间拍频信号 进行研究发现：如图1b所示，当目标物体距离FMCW激光雷达比较近，且目标物体相对FMCW激光雷达的运动速度V越来越快时，由于多普勒效应，上升区间拍频信号 会不断减小直至为0，当速度V更快时，上升区间拍频信号 又会大于0且逐渐变大。

[0050] 然而实际情况下，当速度V更快时，上升区间拍频信号 的相位会反转，即 实际为负值，而非测量出的正值，此时现有技术基于测量出的正值采用公式（1）和公式（2）进行计算，导致计算出的目标物体相对于激光雷达的速度和距离反转，即计算出的相对速度（该相对速度是指目标物体相对于激光雷达的速度，下同）实际为相对距离（该相对距离是指目标物体相对于激光雷达的距离，下同），计算出的相对距离实际为相对速度。

[0051]                      （1）

[0052]                      （2）

[0053] 其中，c为光速（常量）， 为频率生成器产生的调频波的周期的一半，  为调频波扫频带宽， 为上升区间拍频信号， 为下降区间拍频信号，D为目标物体相对于激光雷达的距离，V为目标物体相对于激光雷达的速度。

[0054] 鉴于现有技术存在的问题，本案发明人进行了深入研究，最终提出了一种用于激光雷达的距离速度确定方法，这里，激光雷达可以是能够在扫频周期内发射频率变化的连续波的激光雷达，例如FMCW激光雷达。接下来通过下述实施例对本申请提供的用于激光雷达的距离速度确定方法进行详细介绍。

[0055] 请参阅图2，示出了本申请实施例提供的用于激光雷达的距离速度确定方法的流程示意图，该用于激光雷达的距离速度确定方法可以包括：

[0056] 步骤 S201、测量激光发射信号与激光回波信号之间的上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号。

[0057] 其中，激光发射信号和激光回波信号均包括上升区间、恒频区间和下降区间，上升区间为激光的频率线性增加的波形区间，下降区间为激光的频率线性减小的波形区间，恒频区间为激光在无调制下的频率恒定的波形区间，恒频区间拍频信号用于表征激光在无调制下目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移。

[0058] 本案发明人在深入研究上升区间拍频信号和下降区间拍频信号后想到，既然平衡探测器无法分别频率信号的相位，那么平衡探测器测量出的上升区间拍频信号可以看做是实际的上升区间拍频信号添加绝对值符号构成，下降区间拍频信号可以看做是实际的下降区间拍频信号添加绝对值符号构成。

[0059] 如果能够将绝对值符号去掉，就能够基于三角波调制下实际的上升区间拍频信号和实际的下降区间拍频信号，采用现有技术中的公式（1）和公式（2），解算出正确的相对速度和相对距离。

[0060] 而在激光雷达中，上升区间拍频信号和下降区间拍频信号的频率实际由两部分构成，分别为由目标物体相对于激光雷达的距离引起的多普勒频移 和由目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移 ，其中，由目标物体相对于激光雷达的距离引起的多普勒频移 是指三角波调制下目标物体相对激光雷达静止时的拍频信号，由目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移 是指激光不调制下目标物体相对激光雷达运动时的拍频信号。

[0061] 基于此，如果能够确定出 和 ，就能够将加在实际上升区间拍频信号和实际下降区间拍频信号上的绝对值符号去掉。

[0062] 为了能够确定出 和 ，本案发明人进行了深入研究，克服了先前对激光进行调制的情况下，基于测量的上升区间拍频信号和下降区间拍频信号解算相对速度和相对距离的技术偏见，并在此基础上，在对激光不进行调制的情况下，测量了激光发射信号和激光回波信号之间的拍频信号，该测量出的拍频信号即为仅由目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移 。

[0063] 在本步骤中，在对激光不进行调制时，激光发射信号和激光接收信号中均会包含一段频率恒定的波形区间（即恒频区间），上述“无调制测量”是指对激光不进行调制时，测量激光发射信号包含的恒频区间与激光回波信号包含的恒频区间之间的拍频信号。此时，测量出的拍频信号即为本步骤所述的恒频区间拍频信号，也即上述 。

[0064] 此外，与现有技术相似，本步骤还会对激光进行一段调制测量，在对激光进行调制（比如三角波调制）时，激光发射信号和激光接收信号均包括一段激光的频率线性增加的波形区间（即上升区间），以及，一段激光的频率线性减小的波形区间（即下降区间）。测量激光发射信号包含的上升区间与回波信号包含的上升区间之间的拍频信号，测量出的信号即为本步骤所述的上升区间拍频信号 ；测量激光发射信号包含的下降区间与激光回波信号包含的下降区间之间的拍频信号，测量出的信号即为本步骤所述的下降区间拍频信号 。

[0065] 需要说明的是，上述激光发射信号是指激光雷达发射的激光信号，激光回波信号是指激光发射信号经由目标物体反射回激光雷达的信号。

[0066] 在一可选实施例中，本步骤可以对激光进行设定调制，以在对激光进行设定调制的情况下，测量出激光发射信号与激光回波信号之间的上升区间拍频信号 、恒频区间拍频信号 和下降区间拍频信号 。

[0067] 这里，设定调制是指在三角波调制对应的上升区间和下降区间之间，对激光不进行调制，那么设定调制下的激光发射信号和激光回波信号均包括上升区间、恒频区间和下降区间，具体参见图3所示。其中，恒频区间是指上升区间和下降区间之间的频率恒定的波形区间，该恒频区间即激光在无调制情况下的波形区间，上升区间和下降区间为激光在三角波调制下的波形区间。

[0068] 值得注意的是，由于本申请也是基于平衡探测器进行测量，因此测量出的上升区间拍频信号 、下降区间拍频信号 和恒频区间拍频信号 均为正值。

[0069] 步骤 S202、根据上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

[0070] 在上个步骤已经得到恒频区间拍频信号 的基础上，本步骤可以根据恒频区间拍频信号，结合上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，将绝对值符号去掉，从而可以确定出目标物体相对于激光雷达的正确速度和距离。

[0071] 本申请提供的用于激光雷达的距离速度确定方法，考虑到激光不调制时，激光发射信号和激光回波信号之间的拍频信号仅由目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移组成，基于此，在激光发射信号和激光接收信号均由上升区间、恒频区间和下降区间组成时，测量出激光发射信号和激光回波信号之间的上升区间拍频信号、下降区间拍频信号以及表征无调制下目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移的恒频区间拍频信号，之后根据上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，即可以确定出目标物体相对于激光雷达的速度和距离，由于本申请能够测量出恒频区间拍频信号，在此基础上结合上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，即能够计算出目标物体相对于激光雷达的正确速度和距离。

[0072] 本申请的一个实施例，对上述“步骤 S202、根据上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离”的过程进行说明。

[0073] 可选的，上述“步骤 S202、根据上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离”的过程可以包括以下S1 S3：~

[0074] S1、根据上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的运动状态。

[0075] 这里，目标物体相对于激光雷达的运动状态可以包括：目标物体正在远离激光雷达和目标物体正在靠近激光雷达。

[0076] 可选的，本步骤的过程可以包括：若上升区间拍频信号 小于下降区间拍频信号，则确定目标物体正在远离激光雷达；若上升区间拍频信号 大于下降区间拍频信号，则确定目标物体正在靠近激光雷达。

[0077] S2、根据目标物体相对于激光雷达的运动状态、上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，确定变频区间拍频信号。

[0078] 其中，变频区间拍频信号用于表征上升区间拍频信号和下降区间拍频信号对应的激光调制下目标物体相对于激光雷达的距离引起的频移。

[0079] 如前述实施例中的介绍，上升区间拍频信号和下降区间拍频信号均由 和 构成，本案发明人在实现本实施例的过程中发现，上升区间拍频信号和下降区间拍频信号的计算公式与目标物体相对于激光雷达的运动状态有关，其中，在对激光进行三角波调制时，若目标物体正在远离激光雷达，则测量出的上升区间拍频信号的计算公式为，下降区间拍频信号的计算公式为 ；若目标物体正在靠近
激光雷达，则测量出的上升区间拍频信号的计算公式为 ，下降区间拍频信
号的计算公式为 。

[0080] 由此可见，本步骤可根据目标物体相对于激光雷达的运动状态、上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，结合上述发现的计算公式，即可以计算出 ，在本实施例中，将计算出的 作为变频区间拍频信号。

[0081] 具体来说，若目标物体正在远离激光雷达，则测量出的下降区间拍频信号的计算公式为 ，由于 和 始终为正值，那么该下降区间拍频信号的计算公式可调整为 ，据此，根据测量出的下降区间拍频信号 和恒频区间拍频信号
，可以确定出变频区间拍频信号 ，也即，计算下降区间拍频信号 和恒频区间拍频信号 的差值，该差值即为变频区间拍频信号 。

[0082] 若目标物体正在靠近激光雷达，则测量出的上升区间拍频信号的计算公式为，由于 和 始终为正值，那么该上升区间拍频信号的计算公式可调整为 ，据此，根据测量出的上升区间拍频信号 和恒频区间拍频信号 ，可
以确定出变频区间拍频信号 ，也即，计算上升区间拍频信号 和恒频区间拍频信号的差值，该差值即为变频区间拍频信号 。

[0083] S3、至少根据目标物体相对于激光雷达的运动状态、恒频区间拍频信号和变频区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

[0084] 综上，由于目标物体相对于激光雷达的运动状态不同时，上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 的计算公式有所不同，基于此，本申请实施例可以首先根据上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 ，确定出目标物体相对于激光雷达的运动状态，然后再基于确定出的运动状态，计算出变频区间拍频信号 ，根据恒频区间拍频信号 和变频区间拍频信号 ，就能够分辨出上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 的实际相位（即去掉绝对值符号），使得本实施例能够确定出目标物体相对于激光雷达的正确速度和距离。

[0085] 本申请的一个实施例，对上述“S3、至少根据目标物体相对于激光雷达的运动状态、恒频区间拍频信号和变频区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离”的过程进行说明。

[0086] 在一可选实施例中，上述“S3、至少根据目标物体相对于激光雷达的运动状态、恒频区间拍频信号和变频区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离”的过程可以包括：根据目标物体相对于激光雷达的运动状态、恒频区间拍频信号 、变频区间拍频信号 、上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 ，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

[0087] 具体来说，如上文中的介绍，当对激光进行三角波调制时，若目标物体正在远离激光雷达，则测量出的上升区间拍频信号的计算公式为 ，下降区间拍频信号的计算公式为 ；若目标物体正在靠近激光雷达，则测量出的上升区间拍频
信号的计算公式为 ，下降区间拍频信号的计算公式为 。可
见，若能够确定出 的正负符号（即相位），（现有技术无法单独得到该差值的正负符号，从而现有技术无法计算出正确的相对速度和相对距离），就可以准确地确定出 或在实际测量中的真实符号（即真实相位），从而正确地计算出目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

[0088] 基于此，本步骤可首先计算变频区间拍频信号与恒频区间拍频信号的差值，以根据该差值确定上升区间拍频信号或下降区间拍频信号的符号；之后再根据目标物体相对于激光雷达的运动状态、差值、上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

[0089] 具体来说，在上述步骤 S201确定出恒频区间拍频信号 以及S2确定出变频区间拍频信号 后，本步骤可将恒频区间拍频信号 和变频区间拍频信号 相减，根据计算出的差值即可以确定目标物体正在远离激光雷达的情况下，上升区间拍频信号 的符号，或者，可以确定目标物体正在靠近激光雷达的情况下，下降区间拍频信号 的符号，根据确定出的符号，以及，测量出的上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，就可以确定出目标物体相对于激光雷达的正确速度和距离。

[0090] 可选的，在目标物体正在远离激光雷达的情况下，若计算出的差值小于或等于0，说明上升区间拍频信号 实际为负值，此时需要在现有技术提供的相对速度和相对距离的计算公式中，对上升区间拍频信号 的符号进行调整，得到公式（3）和公式（4），即本步骤可根据下降区间拍频信号与上升区间拍频信号的差值，确定目标物体相对于激光雷达的距离（对应公式（3）），并根据下降区间拍频信号与上升区间拍频信号的和，确定目标物体相对于激光雷达的速度（对应公式（4））；若差值大于0，说明上升区间拍频信号实际为正值，此时可按照现有技术提供的公式（1）和公式（2）进行相对速度和相对距离的计算，即本步骤可根据下降区间拍频信号与上升区间拍频信号的和，确定目标物体相对于激光雷达的距离（对应公式（1）），并根据下降区间拍频信号与上升区间拍频信号的差值，确定目标物体相对于激光雷达的速度（对应公式（2））。

[0091]                     （3）

[0092]                    （4）

[0093] 可选的，在目标物体正在靠近激光雷达的情况下，若计算出的差值小于或等于0，说明下降区间拍频信号 实际为负值，此时需要在现有技术提供的相对速度和相对距离的计算公式中，对下降区间拍频信号 的符号进行调整，得到公式（5）和公式（6），即本步骤可根据上升区间拍频信号与下降区间拍频信号的差值，确定目标物体相对于激光雷达的距离（对应公式（5）），并根据下降区间拍频信号与上升区间拍频信号的和的相反数（对应公式（6）），确定目标物体相对于激光雷达的速度；若差值大于0，说明下降区间拍频信号实际为正值，此时可按照现有技术提供的公式（1）和公式（2）进行相对速度和相对距离的计算，即本步骤可根据下降区间拍频信号与上升区间拍频信号的和，确定目标物体相对于激光雷达的距离（对应公式（1）），并根据下降区间拍频信号与上升区间拍频信号的差值，确定目标物体相对于激光雷达的速度（对应公式（2））。

[0094]                    （5）

[0095]                   （6）

[0096] 综上，本实施例可在确定出变频区间拍频信号后，计算变频区间拍频信号和恒频区间拍频信号的差值，根据该差值、目标物体相对于激光雷达的运动状态、上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，即可确定出目标物体相对于激光雷达的速度和距离，由此可见，在恒频区间拍频信号 和变频区间拍频信号 的参与下，本实施例可以很容易地确定出上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 的实际相位，即很容易地确定出上升区间拍频信号 和下降区间拍频信号 实际为正值还是负值，从而使得本步骤能够解算出目标物体相对于激光雷达的正确速度和距离。

[0097] 在另一可选实施例中，上述S3可以仅根据目标物体相对于激光雷达的运动状态、恒频区间拍频信号和变频区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度和距离。

[0098] 具体来说，本步骤可根据目标物体相对于激光雷达的运动状态和变频区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的距离，并根据目标物体相对于激光雷达的运动状态和恒频区间拍频信号，确定目标物体相对于激光雷达的速度。

[0099] 其中，若目标物体正在远离激光雷达，则目标物体相对于激光雷达的距离和速度的计算公式分别如下述公式（7）和公式（8）（值得注意的是，下述公式（7）可基于公式（1）和公式（3）按照本申请提供的方法推导得到，下述公式（8）可基于公式（2）和公式（4）按照本申请提供的方法推导得到）。

[0100]                         （7）

[0101]                          （8）

[0102] 若目标物体正在靠近激光雷达，则目标物体相对于激光雷达的距离的计算公式如上述公式（7）（值得注意的是，公式（7）可基于公式（1）和公式（5）按照本申请提供的方法推导得到），目标物体相对于激光雷达的速度的计算公式如下公式（9）（值得注意的是，下述公式（9）可基于公式（2）和公式（6）按照本申请提供的方法推导得到）。

[0103]                       （9）

[0104] 本实施例可在确定出目标物体相对于激光雷达的运动状态和变频区间拍频信号后，基于不同的运动状态采用不同的计算公式计算目标物体相对于激光雷达的速度和距离，从而基于本实施例提供的方法计算出的相对速度和相对距离更准确。

[0105] 本申请实施例还提供了一种用于激光雷达的距离速度确定装置，下面对本申请实施例提供的用于激光雷达的距离速度确定装置进行描述，下文描述的用于激光雷达的距离速度确定装置与上文描述的用于激光雷达的距离速度确定方法可相互对应参照。

[0106] 请参阅图4，示出了本申请实施例提供的用于激光雷达的距离速度确定装置的结构示意图，如图4所示，该用于激光雷达的距离速度确定装置可以包括：信号测量模块401和距离速度计算模块402。

[0107] 信号测量模块401，用于测量激光发射信号与激光回波信号之间的上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，其中，激光发射信号和激光回波信号均包括上升区间、恒频区间和下降区间，上升区间为激光的频率线性增加的波形区间，下降区间为激光的频率线性减小的波形区间，恒频区间为激光在无调制下的频率恒定的波形区间，恒频区间拍频信号用于表征激光在无调制下目标物体相对于所述激光雷达的速度引起的多普勒频移。

[0108] 距离速度计算模块402，用于根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0109] 本申请提供的用于激光雷达的距离速度确定装置，考虑到激光不调制时，激光发射信号和激光回波信号之间的拍频信号仅由目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移组成，基于此，在激光发射信号和接收信号均由上升区间、恒频区间和下降区间组成时，测量出激光发射信号和激光回波信号之间的上升区间拍频信号、下降区间拍频信号以及表征无调制下目标物体相对于激光雷达的速度引起的多普勒频移的恒频区间拍频信号，之后根据上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，即可以确定出目标物体相对于激光雷达的速度和距离，由于本申请能够测量出恒频区间拍频信号，在此基础上结合上升区间拍频信号和下降区间拍频信号，即能够计算出目标物体相对于激光雷达的正确速度和距离。

[0110] 在一种可能的实现方式中，上述距离速度计算模块402可以包括：运动状态确定子模块、信号计算子模块和距离速度计算子模块。

[0111] 其中，运动状态确定子模块，用于根据所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态。

[0112] 信号计算子模块，用于根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定变频区间拍频信号，其中，所述变频区间拍频信号用于表征所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号对应的激光调制下所述目标物体相对于所述激光雷达的距离引起的频移。

[0113] 距离速度计算子模块，用于至少根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号和所述变频区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0114] 在一种可能的实现方式中，上述运动状态确定子模块，具体可以用于若所述上升区间拍频信号小于所述下降区间拍频信号，则确定所述目标物体正在远离所述激光雷达，若所述上升区间拍频信号大于所述下降区间拍频信号，则确定所述目标物体正在靠近所述激光雷达。

[0115] 在一种可能的实现方式中，上述信号计算子模块，具体可以用于若所述目标物体正在远离所述激光雷达，则根据所述下降区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号，若所述目标物体正在靠近所述激光雷达，则根据所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号。

[0116] 在一种可能的实现方式中，上述信号计算子模块在根据所述下降区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号时，具体可以用于计算所述下降区间拍频信号与所述恒频区间拍频信号的差值，作为所述变频区间拍频信号。

[0117] 在一种可能的实现方式中，上述信号计算子模块在根据所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号，确定所述变频区间拍频信号时，具体可以用于计算所述上升区间拍频信号和所述恒频区间拍频信号的差值，作为所述变频区间拍频信号。

[0118] 在一种可能的实现方式中，上述距离速度计算子模块，具体可以用于根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号、所述变频区间拍频信号、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0119] 在一种可能的实现方式中，上述距离速度计算子模块在根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述恒频区间拍频信号、所述变频区间拍频信号、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离时，可以包括：差值计算子模块和速度距离解算子模块，

[0120] 其中，差值计算子模块，用于计算所述变频区间拍频信号与所述恒频区间拍频信号的差值，其中，所述差值用于确定所述上升区间拍频信号或所述下降区间拍频信号的符号。

[0121] 速度距离解算子模块，用于根据所述目标物体相对于所述激光雷达的运动状态、所述差值、所述上升区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0122] 在一种可能的实现方式中，在所述目标物体正在远离所述激光雷达的情况下，上述距离速度解算子模块，具体可以用于若所述差值小于或等于0，则根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度，若所述差值大于0，则根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度。

[0123] 在一种可能的实现方式中，在所述目标物体正在靠近所述激光雷达的情况下，上述距离速度解算子模块，具体可以用于若所述差值小于或等于0，则根据所述上升区间拍频信号与所述下降区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的和的相反数，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度，若所述差值大于0，则根据所述上升区间拍频信号与所述下降区间拍频信号的和，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的距离，并根据所述下降区间拍频信号与所述上升区间拍频信号的差值，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度。

[0124] 本申请实施例还提供了一种用于激光雷达的距离速度确定设备。可选的，图5示出了用于激光雷达的距离速度确定设备的硬件结构框图，参照图5，该用于激光雷达的距离速度确定设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器501，至少一个通信接口502，至少一个存储器503和至少一个通信总线504；

[0125] 在本申请实施例中，处理器501、通信接口502、存储器503、通信总线504的数量为至少一个，且处理器501、通信接口502、存储器503通过通信总线504完成相互间的通信；

[0126] 处理器501可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；

[0127] 存储器503可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non‑volatile memory）等，例如至少一个磁盘存储器；

[0128] 其中，存储器503存储有程序，处理器501可调用存储器503存储的程序，所述程序用于：

[0129] 在对激光进行设定调制的情况下，测量激光发射信号与激光回波信号之间的上升区间拍频信号、恒频区间拍频信号和下降区间拍频信号，其中，所述设定调制下的激光发射信号和激光回波信号均包括上升区间、恒频区间和下降区间，所述恒频区间为所述上升区间和所述下降区间之间的频率恒定的区间，所述上升区间和所述下降区间均为所述激光在三角波调制下的波形区间，所述恒频区间为所述激光在无调制下的波形区间，所述恒频区间拍频信号用于表征无调制下目标物体相对于所述激光雷达的速度引起的多普勒频移；

[0130] 根据所述上升区间拍频信号、所述恒频区间拍频信号和所述下降区间拍频信号，确定所述目标物体相对于所述激光雷达的速度和距离。

[0131] 可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

[0132] 本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述用于激光雷达的距离速度确定方法。

[0133] 可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

[0134] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0135] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0136] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。