激光雷达的光窗遮挡状态判定方法及相关产品

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种激光雷达的光窗遮挡状态判定方法及相关产品。

背景技术

目前市场上的自动驾驶汽车，一般会配置较为复杂的传感器，激光雷达作为普通汽车以及自动驾驶汽车的“眼睛”，在驾驶领域中起到举足轻重的作用。通常激光雷达配置在车辆的外部，因此，激光雷达受外界环境的影响很大，如果遇到雨雪、大风天气，激光雷达容易被雨水、雪水或者空中的漂浮物遮挡，如果激光雷达被遮挡，雷达采集的数据发生大面积异常，会导致车辆无法获取到准确的道路场景探测，无法准确识别车辆周围的环境，给车辆行驶带来极大安全风险。目前，相关技术中，用于确定激光雷达光窗被遮挡的技术繁多，但是判定过程复杂，效率低下，且精度不高，现有技术中还未提出上述问题的有效解决手段。

发明内容

本发明实施例提供的激光雷达的光窗遮挡状态判定方法及相关产品，至少简化了光窗脏污的判定过程。

根据本申请的一个方面，还提供了一种激光雷达的光窗遮挡状态判定方法，包括：在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定激光雷达探测器接收到的有效遮挡物回波以及有效二次回波；计算所述有效遮挡物回波的脉宽均值，以得到所述激光雷达发射器发射多次所述激光对应的多个脉宽均值；若所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，则确定所述激光雷达的光窗被遮挡。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种激光雷达的光窗遮挡状态判定装置，包括：回波模块，用于在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定激光雷达探测器接收到的有效遮挡物回波以及有效二次回波；计算模块，用于计算所述有效遮挡物回波的脉宽均值，以得到所述激光雷达发射器发射多次所述激光对应的多个脉宽均值；判定模块，用于若所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，则确定所述激光雷达的光窗被遮挡。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种激光雷达，包括：发射器、探测器和上述的激光雷达的光窗遮挡状态判定装置。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种车辆，该车辆上配置有至少一个上述的激光雷达。

本发明实施例的有益效果：

本发明实施例，在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定激光雷达探测器接收到的有效遮挡物回波以及有效二次回波；计算所述有效遮挡物回波的脉宽均值，以得到所述激光雷达发射器发射多次所述激光对应的多个脉宽均值；若所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，则确定所述激光雷达的光窗被遮挡。本发明实施例对有效遮挡物回波的脉宽均值和有效二次回波的数量进行计算和分析，基于相对简单的计算过程实现对光窗遮挡的实时检测，使光窗遮挡状态判定结果更接近实际情况。

本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本发明的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本发明实施例的激光雷达的光窗遮挡状态判定方法流程图；

图2是激光雷达的飞行时间法测距流程示意图；

图3是本发明实施例的有效遮挡物回波对应的点云展示图；

图4是本实施例的电子设备的结构示意图；

图5是本发明实施例的统计空旷场景下有效光窗回波点的脉宽分布图；

图6是本发明实施例的统计黑色完全遮挡光窗后的有效光窗回波点的脉宽分布图；

图7是本发明实施例的统计白纸完全遮挡光窗后的有效光窗回波点的脉宽分布图；

图8是本发明实施例的有效光窗回波点的脉宽数据图；

图9是本发明实施例的室外数据中二次回波有效点的数量统计图；

图10是本发明实施例的有效光窗回波的脉宽均值随距离变化图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实施例的实施例。虽然附图中显示了本实施例的某些实施例，然而应当理解的是，本实施例可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实施例。应当理解的是，本实施例的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实施例的保护范围。

目前激光雷达市场上，多数产品使用的是基于脉冲激光的TOF(Time of Flight，飞行时间法)测距方案，即雷达发射端发出测距光脉冲，并同时作为START信号触发计时芯片，记录为t0；光脉冲经过被测目标的漫反射之后，回波脉冲被接收端探测接收，经过光电转换之后，作为STOP信号触发计时芯片，记录为t1；如此便完成了一次测距(计时)，其中，

△t＝t1-t0即为本次计时中，光脉冲的飞行时间，利用光速进行“时间-距离转换”即可获得最终的测距结果：l＝(1/2)×c×△t，其中，c代表光在当前介质中的光速，上述整个流程如图2所示。

相关技术中，脉冲式激光雷达的正常探测场景时，由于被干扰物遮挡(比如室外的树叶、泥土等等)导致的探测点云数据量变小，影响了点云质量导致后续的感知算法可能出现误识别或不能识别的问题。

基于此，本发明提供了一种激光雷达的光窗遮挡状态判定方法及相关产品，该方法实现了对光窗遮挡的实时检测，反馈雷达的运行状态；为实现雷达清洗或提示雷达状态提供判断依据。

在本发明实施例中提供了一种激光雷达的光窗遮挡状态判定方法，图1是根据本申请实施例的激光雷达的光窗遮挡状态判定方法的流程图，下面对图1中所涉及到的方法步骤进行说明。

步骤S101，在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定激光雷达探测器接收到的有效遮挡物回波以及有效二次回波。

在该步骤中，激光雷达包括发射器和探测器。激光雷达的外壳正面是光窗，用于通过发射器发射的激光，以及通过被物体反射回来的回波，该回波由探测器接收。发射器发射一束激光出去，探测器会接收到多个回波，这些回波可能包括光窗反射的回波(需要说明的是，在一些光学链路中，光窗是不返回回波的)，以及环境中的物体反射的回波，比如，树，房子等反射的回波，探测器接收到的该光束被物体返回的第一个回波为该光束的一次回波，探测器接收到的该光束被物体返回的第二个回波为该光束的二次回波，以此类推。

在本发明实施例中，发射器是激光雷达中负责发射激光束的组件。它通常由激光器、光学元件和控制电路组成。发射器的主要功能是将激光器产生的激光束聚焦并发射出去。激光器可以采用如14线束或64线束等类型的激光器，因此，每次激光器发出的激光是多束激光，每束激光对应返回多个回波，包括一次回波、二次回波以及三次回波等。

在采用多线束的激光器的情况下，激光雷达发射器每发射一次激光，即相当于发射了多束激光，因此，激光雷达探测器可能接收到多个一次回波以及多个二次回波。激光雷达中的计时器会记录每个回波，基于激光雷达记录的回波信息可以确定回波为一次回波、二次回波或其它N次回波。

激光雷达发射器每发射一次激光是发射的多束激光，每束激光对应一个一次回波，这个一次回波经过判断确定是否为是有效的遮挡物回波，通常，光窗反射回来的回波是一次回波，如果光窗被遮挡后，一次回波是区别于没有遮挡的一次回波的。因此，考虑到在激光雷达的光窗脏污状态下，遮挡物附着在光窗上，可以基于遮挡物反射的回波具有的特性确定有效遮挡物回波的筛选条件，从而在激光雷达探测器接收到的回波中，确定有效遮挡物回波。

另外，考虑到在激光雷达的光窗脏污状态下，遮挡物附着在光窗上，可能影响探测器收到的回波数量，因此，通过设置有效二次回波的筛选条件，在激光雷达探测器接收到的二次回波中，确定出有效二次回波。

在该步骤中，在激光雷达探测器收到的回波中，筛选出有效遮挡物回波和有效二次回波，以便后续基于这两类回波进行光窗遮挡状态的判定。

步骤S102，计算所述有效遮挡物回波的脉宽均值，以得到所述激光雷达发射器发射多次所述激光对应的多个脉宽均值。

在得到多个有效遮挡物回波后，在该步骤中，计算各有效遮挡物回波的脉宽值。由于不同反射率的物体对光的吸收率和反射率不同，导致雷达的激光束照射到物体上时返回的能量不同，在经过光电转换电路后形成的光电压波形(以饱和波形为例)，通过设定一个阈值电压(上升沿触发电压与下降沿触发电压可以相同，也可以不同)，即得到波形的脉宽值，该脉宽值可以为该回波对应的下降沿时刻与上升沿时刻的差值，单位为纳秒。

需要说明的是，一个脉冲波通常是由一个上升沿和一个下降沿组成的。上升沿表示脉冲波形从低电平到高电平的过程，而下降沿表示脉冲波形从高电平到低电平的过程。这两个沿是脉冲波形中的重要特征，用于描述波形的变化和传输信息。在大多数情况下，一个完整的脉冲波形都会包含上升沿和下降沿。

在得到激光雷达发射器发射一次激光，对应的各束激光的有效遮挡物回波的脉宽值之后，对这些脉宽值求均值，得到激光雷达发射器发射该次激光对应的脉宽均值。对每次发射的激光，计算有效遮挡物回波的脉宽均值，以得到所述激光雷达发射器发射多次所述激光对应的多个脉宽均值。

步骤S103，若所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，则确定所述激光雷达的光窗被遮挡。

在该步骤中，预设脉宽条件可以根据激光雷达的使用场景进行设置，本发明实施例对此不作具体限定。例如，可以对多个脉宽均值设置同一个预设脉宽条件，也可以对各个脉宽均值设置不同的预设脉宽条件。预设回波数量条件可以根据激光雷达的光窗遮挡程度进行设置，例如，若需要更敏感地检测出光窗遮挡，则可以提高预设回波数量条件对回波数量的限制程度，若在光窗遮挡不太严重的情况下，无需将光窗判定为遮挡状态，则可以降低预设回波数量条件对回波数量的限制程度。若所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，则确定所述激光雷达的光窗被遮挡。

如果检测到激光雷达存在被遮挡的情况，发出报警提示，以在使用激光雷达的设备，比如汽车内显示报警信息。

本发明实施例，在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定激光雷达探测器接收到的有效遮挡物回波以及有效二次回波；计算所述有效遮挡物回波的脉宽均值，以得到所述激光雷达发射器发射多次所述激光对应的多个脉宽均值；若所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，则确定所述激光雷达的光窗被遮挡。本发明实施例对有效遮挡物回波的脉宽均值和有效二次回波的数量进行计算和分析，基于相对简单的计算过程实现对光窗遮挡的实时检测，使光窗遮挡状态判定结果更接近实际情况。

在一种可能的实施方式中，确定激光雷达探测器接收到的有效遮挡物回波，可以按照如下步骤执行：在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定所述激光雷达探测器接收到的多个一次回波；判断每个所述一次回波的上升沿时刻是否小于下降沿时刻，若所述上升沿时刻小于所述下降沿时刻，则确定所述一次回波为有效一次回波；确定所述有效一次回波对应的待测物与所述激光雷达之间的距离，若所述距离在第一预设距离范围内，则将所述距离在所述第一预设距离范围内的所述有效一次回波确定为所述有效遮挡物回波。

可以通过如下测试了解遮挡无反射的回波具有的特性，以基于遮挡物反射的回波具有的特性确定有效遮挡物回波的筛选条件。

首先，对光窗回波的脉宽数据进行测试，其中，光窗回波是指激光雷达发射器发射的激光在遇到光窗后反射的回波。参见图5所示的统计空旷场景下有效光窗回波点的脉宽分布图、图6所示的统计黑色完全遮挡光窗后的有效光窗回波点的脉宽分布图以及图7所示的统计白纸完全遮挡光窗后的有效光窗回波点的脉宽分布图，在图5-图7中，横轴是帧数，纵轴是脉宽值，单位纳秒，对三次测试过程的脉宽数据进行分析，参考表1和表2：

表1

表2

结合以上表1和表2可得出如下结论：遮挡会导致整体一次光窗回波的脉宽均值升高，需要补充室外的有效光窗回波作为补充测试条件。

基于上述结论，补充关于室外有效光窗回波点的脉宽均值实验：统计数据中的有效光窗回波点的脉宽数据图8，脉宽均值：4.97334571。图8中的跳动部分(横轴约600-1100对应的部分)为实际场景中近处(约4.3米)存在物体导致。

基于该实验，可以得出如下结论：室外(夜晚)的有效光窗回波的脉宽数据与室内一致；以有效光窗回波的脉宽均值变化作为遮挡的判断条件时，在较近处出现物体时有出现误判的可能。

基于上述实验结论，可以知道在光窗被遮挡物遮挡的情况下，由遮挡物反射的回波比光窗回波更强，即脉宽值更大，因此，在激光雷达发射器每发射一次激光后，实际上是发射了多束激光，每束激光对应一个一次回波，确定所述激光雷达探测器接收到的多个一次回波，可以包括如下步骤：基于激光雷达记录的回波信息确定基于该次发射的多束激光收到的多个一次回波，将该多个一次回波中，脉宽值大于脉宽阈值的回波，作为所述激光雷达探测器接收到的一次回波。需要说明的是，为了更好地识别出遮挡物回波，将光窗无遮挡的情况下，由光窗返回的一次回波的脉宽值作为脉宽阈值。

在该可能的实施方式中，在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定所述激光雷达探测器接收到的多个一次回波，为了避免上升沿与下降沿的顺序反向的噪声的影响，判断每个所述一次回波的上升沿时刻是否小于下降沿时刻，若所述上升沿时刻小于所述下降沿时刻，则确定所述一次回波为有效一次回波，从而通过在一次回波中筛选出有效一次回波，滤除掉噪声。

为了避免过近的距离导致误差偏大，进而导致跳动范围偏大，在本发明实施例中，确定所述有效一次回波对应的待测物与所述激光雷达之间的距离，若所述距离在第一预设距离范围内，则将所述距离在所述第一预设距离范围内的所述有效一次回波确定为所述有效遮挡物回波。为了保证更准确的激光雷达的光窗遮挡状态判定结果，其中，第一预设距离范围可以根据实际需求设置，例如，第一预设距离范围可以是大于3.4米，且小于4.1米。

需要说明的是，根据激光雷达记录的数据，可以得到回波对应的待测物与激光雷达之间的距离值，以及回波的脉宽值，例如，回波一对应的数据包括：距离(上升沿1，单位：米)，脉宽(下降沿1-上升沿1，单位：纳秒)；回波二对应的数据包括：距离(上升沿1，单位：米)，脉宽(下降沿2-上升沿2，单位：纳秒)；回波三对应的数据包括：距离(上升沿1，单位：米)，脉宽(下降沿3-上升沿3，单位：纳秒)。

激光雷达可以在记录的回波中识别出一次回波、二次回波等。遮挡物回波是由激光雷达的光窗上的附着的遮挡物反射的一次回波。有效遮挡物回波是基于回波对应的待测物与激光雷达之间的距离值和回波的脉宽值在遮挡物回波中筛选出的一部分回波。

在一种可能的实施方式中，确定激光雷达探测器接收到的有效二次回波，可以按照如下步骤执行：在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定所述激光雷达探测器接收到的多个二次回波；判断每个所述二次回波的上升沿时刻是否小于下降沿时刻，若所述上升沿时刻小于所述下降沿时刻，则确定所述二次回波为目标二次回波；确定所述目标二次回波对应的待测物与所述激光雷达之间的距离，若所述距离在第二预设距离范围内，则将所述距离在所述第二预设距离范围内的所述目标二次回波确定为所述有效二次回波。

在该可能的实施方式中，在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定所述激光雷达探测器接收到的多个二次回波；为了避免上升沿与下降沿的顺序反向的噪声的影响，判断每个所述二次回波的上升沿时刻是否小于下降沿时刻，若所述上升沿时刻小于所述下降沿时刻，则确定所述二次回波为目标二次回波，从而通过在二次回波中筛选出目标二次回波，滤除掉噪声。

有效二次回波是基于回波对应的待测物与激光雷达之间的距离值和脉宽值在二次回波中筛选出的一部分回波，即确定所述目标二次回波对应的待测物与所述激光雷达之间的距离，若所述距离在第二预设距离范围内，则将所述距离在所述第二预设距离范围内的所述目标二次回波确定为所述有效二次回波。利用有效二次回波进行光窗遮挡状态的判断，减少异常二次回波对判断结果的影响。

在一种可能的实施方式中，所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，可以按照如下步骤执行：获取预设脉宽均值阈值和预设数量阈值；在第一预设时间段内，多个所述脉宽均值均分别大于所述预设脉宽均值阈值，且每次所述激光雷达发射器发射所述激光对应的所述激光雷达探测器接收到的所述有效二次回波的数量均小于所述预设数量阈值。

在该可能的实施方式中，第一预设时间段可以根据实际需求确定，本发明实施例对此不作具体限定。预设脉宽均值阈值和预设数量阈值可以根据经验和激光雷达的使用场景进行设置，本发明实施例对此不作具体限定。

激光雷达的发射器在第一预设时间段内发射了多次激光，若每次发射的激光对应的有效遮挡物回波的脉宽均值都大于预设脉宽均值阈值，且每次激光雷达发射器发射所述激光对应的所述激光雷达探测器接收到的所述有效二次回波的数量均小于所述预设数量阈值，则确定所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件。

在一种可能的实施方式中，所述第一预设时间段内包括多个连续的第二预设时间段，每个所述第二预设时间段对应一个脉宽均值和一组有效二次回波；在第一预设时间段内，多个所述脉宽均值均分别大于预设脉宽均值阈值，且每次所述激光雷达发射器发射所述激光对应的所述激光雷达探测器接收到的所述有效二次回波的数量均小于预设数量阈值，可以按照如下步骤执行：在第一预设时间段内，多个间隔指定时长的所述第二预设时间段对应的所述脉宽均值均分别大于预设脉宽均值阈值，以及对应的所述有效二次回波的数量均小于预设数量阈值。

在该可能的实施方式中，指定时长可以根据经验设置，例如，可以使指定时长等于一个或多个第二预设时间段的时长。指定时长还可以等于0。指定时长也可以包括多个子时长，每个子时长可以相等或不相等，两个第二预设时间段之间间隔一个子时长。

所述第一预设时间段内包括多个连续的第二预设时间段，每个所述第二预设时间段对应一个脉宽均值和一组有效二次回波。例如，若第一预设时间段为1秒，1秒包括10帧，将10帧对应的时长作为第二预设时间段。

在一个可能的实施例种，例如，第一预设时间段为1秒，第一预设时间段包括10个第二预设时间段，第二预设时间段为1帧对应的时长，指定时长为1帧，那么，若第1帧、3帧、5帧、7帧和9帧对应的所述脉宽均值均分别大于预设脉宽均值阈值，以及对应的所述有效二次回波的数量均小于预设数量阈值，即在第一预设时间段内，多个间隔指定时长的所述第二预设时间段对应的所述脉宽均值均分别大于预设脉宽均值阈值，以及对应的所述有效二次回波的数量均小于预设数量阈值。

在一种可能的实施方式中，获取预设数量阈值，可以按照如下步骤执行：获取比例值以及所述激光雷达的设备参数；其中，所述设备参数至少包括以下参数：所述激光雷达探测器的雪崩光电二极管的线数参数、所述激光雷达的转镜的个数、所述激光雷达的码盘的水平分辨率参数和机芯的个数；所述比例值根据所述激光雷达的使用环境给定；将所述雪崩光电二极管的线数参数、所述转镜的个数、所述码盘的水平分辨率参数和所述机芯的个数的乘积作为理论点云数量；将所述比例值和所述理论点云数量的乘积作为预设数量阈值。

在该可能的实施方式中，所述设备参数至少包括以下参数：所述激光雷达探测器的雪崩光电二极管的线数参数、所述激光雷达的转镜的个数、所述激光雷达的码盘的水平分辨率参数和机芯的个数。所述比例值根据所述激光雷达的使用环境给定。

雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode，APD)，是一种特殊的光电二极管，用于检测光信号并将其转换为电信号。APD与普通的光电二极管相比，具有更高的增益和更低的噪声。它的工作原理是在高电压下，光子进入APD后会引发雪崩效应，产生大量的载流子，从而放大光信号。这种雪崩效应使得APD具有较高的增益，可以检测到较弱的光信号。由于APD具有较高的增益和较低的噪声，因此在一些对光信号敏感的应用中广泛使用，如光通信、光测距、光雷达等。在激光雷达中，APD常用于接收激光雷达发射的光信号，并将其转换为电信号，以获取反射信号并生成点云数据。

雷达的扫描系统包括转镜、码盘、以及电机。转镜是雷达的扫描系统中的旋转部件，通常安装在雷达的顶部或底部。它的作用是使雷达能够扫描周围的环境，获取多个角度对应的测量数据。通过旋转转镜，雷达可以实现全方位的扫描，从而获取更全面的点云数据。码盘是一种用于测量旋转角度的装置，通常与转镜相连，它可以记录转镜的旋转位置和角度。码盘通常分为光电码盘或磁性码盘。机芯包括激光器和探测器，一个机芯包括一组激光器和探测器。

本申请中，每次探测器接收到的一次回波对应的理论点云数量，按照如下公式计算理论点云数量：理论点云数量＝APD的接收性能(16线、24线或者64线等)×码盘的水平分辨率×有效转镜个数×机芯数量，并将所述比例值和所述理论点云数量的乘积作为指定数量阈值。

在该可能的实施方式中，比例值可以根据经验进行设置，或者通过实验数据总结得到。下面举例说明通过实验数据总结得到比例值的过程。

实验一：光窗回波点数的统计：统计光窗回波的点数比例(不判断上升沿1与下降沿1的前后有效性，仅判断光窗3.4-4.1米内的光窗回波点)。

扫描系统以一定的频率旋转，每次旋转完成后，对应生成一组新的点云数据。参见图3所示的有效遮挡物回波对应的点云展示图，图中用细线圈出的圆弧是标记线，其中，标记线中的点云是在3.4米-4.1米这个距离之间测得的有效遮挡物回波对应的点云。需要说明的是，点云数据可以用于表示一个点在空间坐标系中的位置。一束激光发射出去遇到待测物，待测物返回回波，通过回波确定该待测物的点的信息，该信息指的是空间坐标信息。一组点云数据可反应出整体的待测物在空间坐标系中的位置信息。点云数据可以以(x，y，z)的形式进行表示，也可以用极坐标(d，θ，δ)表示，其中，d是待测物与雷达之间的距离，θ是待测物与水平面之间的水平角度，水平角度是通过码盘测量得到的，δ是垂直角度，垂直角度是通过激光器的位置确定的。

统计图3对应的点云数据的个数，得到测得的一次回波的实际值。用该测得的一次回波的实际值与一次回波点的理论点云数量的比值作为比例值。其中，按照如下方法计算一次回波的理论点云数量：1)APD的接收性能：取决于APD的接受性能是16线接受还是24，64线接收，阵列数，代表激光雷达的垂直分辨率。2)有效转镜个数：有效转镜个数(倍数关系)；3)水平分辨率：码盘的水平分辨率代表激光雷达的水平分辨率，720，960，360线束，一个线束有360个点还是720个点，还是960个点；4)机芯数量：机芯内集成了激光板以及探测器。因此，理论点云数量等于APD的接收性能乘以水平分辨率乘以有效转镜个数乘以机芯数量。上述光窗回波点的统计，可以分为如下几个场景进行实验：场景一：未遮挡，场景空旷；场景二：光窗被完全遮挡；场景三：光窗前1厘米处被遮挡；场景四：光窗前5厘米处被遮挡。经过不同场景的实验，计算一次回波的实际值与一次回波点的理论点云数量的比值，得到比例值。

表3

实验二：统计正常室外的二次回波有效点云的点数。获取室外点云数据中有效的二次回波点数量，其中，2次回波有效点的定义：上升沿>0。统计的室外数据中二次回波有效点的数量统计如图9所示：图中有效点数量的平均值：10579，理论点云数量应为46112，即有效点的平均比例为：10579/46112＝22.94％(此数据为参考数据，不一定是有效点数量的判断标准，可以作为一个具体的实施例)；依据以上数据，可以在小于理论点云数量20％时考虑为光窗处于遮挡状态，即将20％作为比例值。

验证遮挡状态参数的测试包括：过程1：第一次测试数据统计(夜晚)和过程2：第二次测试数据统计(白天)，关于过程1进行统计得到表3，关于过程2进行统计得到表4：

表4

上述测试得到结果：白天的测试数据与室内或夜晚的有效光窗回波脉宽均值不一致。可以根据实际需求设置脉宽均值阈值及给定比例值。

测试探测场景由远及近(接近匀速推进)的过程中，有效光窗回波的脉宽均值变化如下：最远距离位置：测距值约：11.86米，实测8.13米；中间过程中：测距值约：4.95米，实测1.336米；最近距离位置：测距值约：无点，实测：0.32米。由以上数据测试得到需要减除的背面点距离约为3.62米。背面点：激光雷达探测机壳内固定位置形成的点云数据称为背面点，该点反应了由于光电转换导致的延迟所对应的测距偏差；背面点距离：即背面点数据的测距值。测试结果，参见图10所示的有效光窗回波的脉宽均值随距离变化图：其中，横轴表示测试过程的帧数索引；图10中的上半个图中，纵轴(79.0-96.0度范围内有效光窗回波脉宽值)：脉宽值，单位：纳秒；图10中的下半个图中，纵轴(79.0-96.0度范围内雷达距墙面的实际距离均值)：距离值，单位：米。

基于该实验得到的结论：雷达与墙面的实际距离减小，有效光窗脉宽均值无明显变化，但在雷达与墙面的实际距离约1.38米后有效广场脉宽均值开始明显提升，在实际距离约1.0米处有效光窗脉宽均值达到最大，脉宽均值约10.38纳秒，随后随实际距离减小而减小，直到不再能靠近墙面时(此时距离墙面实际距离0.32米)不再变化，有效光窗脉宽均值约6.45纳秒。

基于上述实验，在一种可能的实施方式中，所述预设脉宽条件为大于预设脉宽均值阈值，所述预设脉宽均值阈值为5.1纳秒。

在该步骤中，将5.1纳秒作为一个优选的预设脉宽均值阈值，也可以根据实际需求设置预设脉宽均值阈值为其他值。

下面以一个具体实施例对该方法的实施进行说明。确定雷达光窗处于遮挡状态的识别逻辑可以包括如下步骤：

1.有效遮挡物回波的脉宽均值>5.1纳秒；

2.场景内有效点(指的是有效二次回波对应的点云)数量低于理论点云数量20％(20％是一个实施例对应的比例值数据，不同情况比例值数据可以不同)；

3.累计出现以上两种状态持续10帧(视不同情况，不同规定，10帧一般对应1s)以上，判定为遮挡，否则无遮挡。

在上述步骤中，有效的遮挡物回波点定义：上升沿1(上升沿1对应的时刻)<下降沿1(下降沿1对应的时刻)且距离在3.4-4.1米内的一次回波点云数据；该距离即为光窗形成的点云的测距值数据的范围，该范围在3.4米和4.1米的原因：经过光电转换期间的延时导致的距离变大；近距离会导致误差偏大，因此跳动范围偏大。有效二次回波点定义：上升沿2<下降沿2且距离>0的二次回波点云数据。需要说明的是，在上述步骤中，脉宽的单位：

纳秒，距离的单位：米。

基于本发明实施例提供的上述激光雷达的光窗遮挡状态判定方法，本发明实施例还提供一种激光雷达的光窗遮挡状态判定装置，该激光雷达的光窗遮挡状态判定装置包括：回波模块，用于在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定激光雷达探测器接收到的有效遮挡物回波以及有效二次回波；计算模块，用于计算所述有效遮挡物回波的脉宽均值，以得到所述激光雷达发射器发射多次所述激光对应的多个脉宽均值；判定模块，用于若所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，则确定所述激光雷达的光窗被遮挡。

本发明实施例，在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定激光雷达探测器接收到的有效遮挡物回波以及有效二次回波；计算所述有效遮挡物回波的脉宽均值，以得到所述激光雷达发射器发射多次所述激光对应的多个脉宽均值；若所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，则确定所述激光雷达的光窗被遮挡。本发明实施例对有效遮挡物回波的脉宽均值和有效二次回波的数量进行计算和分析，基于相对简单的计算过程实现对光窗遮挡的实时检测，使光窗遮挡状态判定结果更接近实际情况。

在一种可能的实施方式中，回波模块，具体用于：在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定所述激光雷达探测器接收到的多个一次回波；判断每个所述一次回波的上升沿时刻是否小于下降沿时刻，若所述上升沿时刻小于所述下降沿时刻，则确定所述一次回波为有效一次回波；确定所述有效一次回波对应的待测物与所述激光雷达之间的距离，若所述距离在第一预设距离范围内，则将所述距离在所述第一预设距离范围内的所述有效一次回波确定为所述有效遮挡物回波。

在一种可能的实施方式中，回波模块，具体用于：在激光雷达发射器每发射一次激光后，确定所述激光雷达探测器接收到的多个二次回波；判断每个所述二次回波的上升沿时刻是否小于下降沿时刻，若所述上升沿时刻小于所述下降沿时刻，则确定所述二次回波为目标二次回波；确定所述目标二次回波对应的待测物与所述激光雷达之间的距离，若所述距离在第二预设距离范围内，则将所述距离在所述第二预设距离范围内的所述目标二次回波确定为所述有效二次回波。

在一种可能的实施方式中，所述多个脉宽均值满足预设脉宽条件，且所述有效二次回波的数量满足预设回波数量条件，包括：获取预设脉宽均值阈值和预设数量阈值；在第一预设时间段内，多个所述脉宽均值均分别大于所述预设脉宽均值阈值，且每次所述激光雷达发射器发射所述激光对应的所述激光雷达探测器接收到的所述有效二次回波的数量均小于所述预设数量阈值。

在一种可能的实施方式中，所述第一预设时间段内包括多个连续的第二预设时间段，每个所述第二预设时间段对应一个脉宽均值和一组有效二次回波；在第一预设时间段内，多个所述脉宽均值均分别大于预设脉宽均值阈值，且每次所述激光雷达发射器发射所述激光对应的所述激光雷达探测器接收到的所述有效二次回波的数量均小于预设数量阈值，包括：在第一预设时间段内，多个间隔指定时长的所述第二预设时间段对应的所述脉宽均值均分别大于预设脉宽均值阈值，以及对应的所述有效二次回波的数量均小于预设数量阈值。

在一种可能的实施方式中，所述预设脉宽条件为大于预设脉宽均值阈值，所述预设脉宽均值阈值为5.1纳秒。

在一种可能的实施方式中，所述判定模块，具体用于：获取比例值以及所述激光雷达的设备参数；其中，所述设备参数至少包括以下参数：所述激光雷达探测器的雪崩光电二极管的线数参数、所述激光雷达的转镜的个数、所述激光雷达的码盘的水平分辨率参数和机芯的个数；所述比例值根据所述激光雷达的使用环境给定；将所述雪崩光电二极管的线数参数、所述转镜的个数、所述码盘的水平分辨率参数和所述机芯的个数的乘积作为理论点云数量；将所述比例值和所述理论点云数量的乘积作为预设数量阈值。

本发明实施例还提供一种激光雷达，包括发射器、探测器和上述的激光雷达的光窗遮挡状态判定装置。

本发明实施例还提供一种车辆，所述车辆上配置有至少一个上述的激光雷达。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器。上述存储器存储有能够被上述至少一个处理器执行的计算机程序，上述计算机程序在被上述至少一个处理器执行时用于使电子设备执行本发明实施例的方法。

本发明实施例还提供一种存储有计算机程序的非瞬时机器可读介质，其中，上述计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使上述计算机执行本发明实施例的方法。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使计算机执行本发明实施例的方法。

参考图4，现将描述可以作为本发明实施例的服务器或客户端的电子设备的结构框图，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图4所示，电子设备包括计算单元401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的计算机程序或者从存储单元408加载到随机访问存储器(RAM)403中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还可存储电子设备操作所需的各种程序和数据。计算单元401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。

电子设备中的多个部件连接至I/O接口405，包括：输入单元406、输出单元407、存储单元408以及通信单元409。输入单元406可以是能向电子设备输入信息的任何类型的设备，输入单元406可以接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置和/或功能控制有关的键信号输入。输出单元407可以是能呈现信息的任何类型的设备，并且可以包括但不限于显示器、扬声器、视频/音频输出终端、振动器和/或打印机。存储单元408可以包括但不限于磁盘、光盘。通信单元409允许电子设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据，并且可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信收发机和/或芯片组，例如蓝牙设备、WiFi设备、WiMax设备、蜂窝通信设备和/或类似物。

计算单元401可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元401的一些示例包括但不限于CPU、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元401执行上文所描述的各个方法和处理。例如，在一些实施例中，本发明的方法实施例可被实现为计算机程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元408。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 402和/或通信单元409而被载入和/或安装到电子设备上。在一些实施例中，计算单元401可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述的方法。

用于实施本发明实施例的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得计算机程序当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明实施例的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读信号介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

需要说明的是，本发明实施例使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。本发明实施例中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本发明实施例所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。

本发明实施例所提供的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的保护范围在此方面不受限制。

“实施例”一词在本说明书中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见。尤其，对于装置、设备、系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。