用于激光雷达的诊断方法、激光雷达及计算机存储介质与流程

1.本发明涉及激光雷达领域，尤其涉及一种用于激光雷达的诊断方法、一种激光雷达以及一种计算机存储介质。


背景技术：

2.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。激光雷达因其分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、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、无人机、智能机器人等领域。
3.激光雷达在使用过程中，由于光发射装置老化或者硬件失效，会导致发光能量减少，还可能由于光接收装置老化或者硬件失效，导致接收效率降低，从而降低激光雷达的最大测远能力和测目标反射率能力。其中硬件失效例如因外界震动、固定胶水失效等原因，导致光学器件碎裂或失位，或者激光器和探测器损坏等，使得激光雷达的功能降级或丧失，影响激光雷达的探测性能。
4.图1示出了激光雷达的光发射装置在原始状态和性能衰减状态的对比示意图，激光雷达包括光发射装置，光发射装置在触发信号(控制信号)的控制下发射探测脉冲，在原始状态下的原始发光能量q如图1中的上图所示，在相同控制量的触发信号以及相同环境条件下，光发射装置性能衰减会使得发光能量q产生衰减，如图1中的下图所示，从而光发射装置的发光能量降低。
5.图2示出了激光雷达的光接收装置在不同程度的性能衰减状态的回波波形对比示意图，激光雷达包括光发射装置和光接收装置，其中光发射装置在触发信号的控制下发射探测脉冲，光接收装置接收探测脉冲在目标上的回波。在相同控制量的触发信号以及相同环境条件下，光发射装置发射探测脉冲，光接收装置接收探测脉冲在同一距离和反射率的目标的回波，其中光接收装置在原始状态下接收到的回波信号幅值为v0，随着光接收装置的性能在使用过程中逐渐衰减(假设光发射装置的性能没有衰减)，性能衰减后的回波信号幅值降低为v1，回波信号幅值v1大于阈值，还能识别该目标，但当光接收装置的性能继续衰减或者失效时，回波信号幅值降低为v2，回波信号幅值v2小于阈值，激光雷达已经无法识别该目标，即无法获取该目标的距离和反射率信息。
6.由此可见，激光雷达中的光发射装置和光接收装置的性能衰减或失效会导致发光能量减少或接收能量减少，进而激光雷达探测不到目标或者探测到目标但测得的距离或反射率信息误差较大。
7.背景技术部分的内容仅仅是公开发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。


技术实现要素：

8.针对现有技术中由于光发射装置和光接收装置性能衰减或失效导致激光雷达探测能力降低的问题，本发明涉及一种用于激光雷达的诊断方法，包括：
9.s11：发射探测脉冲；
10.s12：接收所述探测脉冲产生的杂散光回波；
11.s13：根据所述杂散光回波，获取当前性能值；
12.s14：根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述激光雷达是否发生异常。
13.根据本发明的一个方面，其中在特定条件下，分别获取所述当前性能值和所述参考性能值，其中所述特定条件包括环境温度、探测视场、以及发光强度控制量中的一项或多项。
14.根据本发明的一个方面，其中所述杂散光回波为时间窗口内的回波脉冲。
15.根据本发明的一个方面，其中所述时间窗口包括固定时间窗口和动态时间窗口，所述固定时间窗口与所述激光雷达的尺寸和结构相关，所述动态时间窗口基于所述杂散光回波的接收时间动态调整。
16.根据本发明的一个方面，所述当前性能值和/或参考性能值包括所述杂散光回波的峰值强度、脉冲宽度、以及波形积分值中的一项或多项。
17.根据本发明的一个方面，其中所述步骤s13还包括：所述当前性能值在预设范围内时，重复步骤s11-s12直至获取多次采样结果。
18.根据本发明的一个方面，其中所述步骤s13还包括：基于多次采样结果的平均值或加权平均值，获取所述当前性能值。
19.根据本发明的一个方面，其中所述步骤s14还包括：基于所述当前性能值与参考性能值之间的偏差，诊断所述激光雷达是否发生异常。
20.根据本发明的一个方面，所述激光雷达包括光发射装置和光接收装置，其中所述步骤s14还包括：根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述光发射装置的发光强度是否发生异常和/或所述光接收装置的探测效率是否发生异常。
21.根据本发明的一个方面，所述激光雷达包括多个探测通道，每个探测通道包括至少一个激光器和至少一个探测器，其中所述步骤s14还包括：当探测通道的当前性能值与参考性能值之间的偏差大于第一阈值时，对所述探测通道的探测结果进行校正。
22.根据本发明的一个方面，其中所述步骤s14还包括：基于当前性能值与参考性能值之间的偏差，对所述探测通道探测到目标的距离和/或反射信息进行校正。
23.根据本发明的一个方面，其中所述步骤s14还包括：确定当前性能值与参考性能值之间的偏差大于第一阈值的探测通道数量，当所述探测通道数量大于阈值时，上报故障信息。
24.本发明还涉及一种计算机存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的诊断方法。
25.本发明还涉及一种激光雷达，包括：
26.光发射装置，包括多个激光器，配置为可分别发射探测脉冲；
27.光接收装置，包括多个探测器，配置为可分别接收所述探测脉冲产生的杂散光回波；和
28.处理装置，所述处理装置与所述光发射装置和所述光接收装置耦接，并配置成：
29.根据所述杂散光回波，获取当前性能值；
30.根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述激光雷达是否发生异常。
31.根据本发明的一个方面，其中所述光接收装置还配置为在特定条件下分别获取所述当前性能值和所述参考性能值，所述特定条件包括环境温度、探测视场、以及发光强度控制量中的一项或多项。
32.根据本发明的一个方面，其中所述杂散光回波为时间窗口内的回波脉冲。
33.根据本发明的一个方面，其中所述时间窗口包括固定时间窗口和动态时间窗口，所述固定时间窗口与所述激光雷达的尺寸和结构相关，所述动态时间窗口基于所述杂散光回波的接收时间动态调整。
34.根据本发明的一个方面，所述当前性能值包括所述杂散光回波的峰值强度、脉冲宽度、以及波形积分值中的一项或多项。
35.根据本发明的一个方面，所述处理装置还配置为：所述当前性能值在预设范围内时，获取多次采样结果。
36.根据本发明的一个方面，所述处理装置还配置为：基于多次采样结果的平均值或加权平均值，获取所述当前性能值。
37.根据本发明的一个方面，所述处理装置还配置为：基于所述当前性能值与参考性能值之间的偏差，诊断所述激光雷达是否发生异常。
38.根据本发明的一个方面，所述处理装置还配置为：根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述光发射装置的发光强度是否发生异常和/或所述光接收装置的探测效率是否发生异常。
39.根据本发明的一个方面，所述处理装置还配置为：确定当前性能值与参考性能值的偏差大于第一阈值的探测通道，对相应探测通道的探测结果进行校正，其中每个探测通道包括至少一个激光器和至少一个探测器。
40.根据本发明的一个方面，所述处理装置还配置为：当探测通道的当前性能值与参考性能值之间的偏差大于第一阈值时，对所述探测通道的探测结果进行校正。
41.根据本发明的一个方面，所述处理装置还配置为：确定当前性能值与参考性能值的偏差大于第一阈值的探测通道数量，当所述探测通道数量大于第一阈值时，上报故障信息。
42.本发明利用激光雷达中光发射装置产生的探测脉冲和光接收装置接收基于探测脉冲产生的杂散光回波对激光雷达的发射性能和/或接收性能进行诊断，其中回波光束包括探测回波以及杂散光回波，当光发射装置和/或光接收装置性能衰减或失效后，探测回波的波形变化与激光雷达内部杂散光回波的波形具有相同的变化趋势，因此可以根据杂散光回波的波形变化来判断探测回波的波形变化，从而有效识别激光雷达是否发生性能异常，以解决光发射装置和光接收装置性能衰减或失效导致激光雷达探测能力降低的问题。
附图说明
43.构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
44.图1示出了激光雷达的光发射装置在原始状态和性能衰减状态的对比示意图；
45.图2示出了激光雷达的光接收装置在不同程度的性能衰减状态的回波波形对比示意图；
46.图3示出了采用同轴收发系统的激光雷达示意图；
47.图4示出了又一种采用同轴收发系统的激光雷达示意图
48.图5示出了本发明一个实施例的用于激光雷达的诊断方法流程图；
49.图6示出了本发明一个实施例的激光雷达示意图；
50.图7示出了杂散光回波与探测回波脉冲的对比示意图；
51.图8示出了杂散光回波相对于发射端触发信号的时间窗口示意图；
52.图9示出了杂散光回波相对于发射端触发信号的波形变化示意图；
53.图10示出了本发明另一个实施例的用于激光雷达的诊断方法流程图；
54.图11示出了本发明一个实施例的诊断系统示意图；
55.图12示出了本发明一个实施例的激光雷达的模块示意图。
具体实施方式
56.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
57.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
58.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
60.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以
意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
61.本发明提供一种用于激光雷达的诊断方法，包括发射探测脉冲并接收所述探测脉冲产生的杂散光回波，根据所述杂散光回波，获取当前性能值；根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述激光雷达是否发生异常。本发明利用激光雷达中光发射装置产生的探测脉冲和光接收装置接收基于探测脉冲产生的杂散光回波对激光雷达的发射性能和/或接收性能进行诊断，即可有效识别激光雷达是否发生性能异常，以解决光发射装置和光接收装置性能衰减或失效导致激光雷达探测能力降低的问题。
62.该方法可适用于采用同轴收发的光学系统，图3示出了采用同轴收发系统的激光雷达示意图，激光雷达包括光发射装置和光接收装置，其中光发射装置发出的探测光束l经过准直部件和分光部件，最后由扫描部件将探测光束l反射到激光雷达的外部，被目标反射的回波l`经由扫描部件、分光部件以及会聚部件后被光接收装置接收。通过发射探测光束并接收经物体反射的回波光束，激光雷达可实现对环境中目标距离和反射率的探测，但随着光发射装置和光接收装置的使用寿命的变化，性能也会随之衰减，对于激光雷达的发射性能和接收性能而言，主要表现为光发射装置的发光功率和光接收装置的回波接收效率降低，如此将使得雷达系统的最大测远能力和测反射率能力降低。
63.光发射装置发出的探测光束l在雷达系统内部产生的杂散光也被光接收装置接收，从而形成杂散光回波。图4示出了又一种采用同轴收发系统的激光雷达示意图，光发射装置发出的探测光束l经过分光反射镜和扫描部件(未示出)后出射，其回波l’经过扫描部件和分光反射镜后被光接收装置接收。理想的分光反射镜会使得探测脉冲l不改变方向地入射到扫描部件上。但在实际中，一小部分探测脉冲l被分光反射镜的边缘或者其它透镜组件(未示出)的边缘反射后被光接收装置接收，从而形成杂散光回波。由此可见，杂散光回波与回波l`都会被光接收装置接收，在光发射装置和/或光接收装置的性能衰减后，探测光束l对应的回波l`的波形与激光雷达内部杂散光的波形也有相同的变化趋势，因此，本发明利用激光雷达中光发射装置产生的探测脉冲和光接收装置接收基于探测脉冲产生的杂散光回波对激光雷达的发射性能和/或接收性能进行诊断，无需额外增加光发射或光接收器件，结构简单，可有效识别激光雷达的性能边界(例如10％反射率时最大探测距离为200米)产生非预期变化的问题。
64.其中，非预期变化包括但不限于以下情形：对于指定反射率、指定距离下的物体，激光雷达探测不到；或探测到物体，但是反射率低于预期；或探测到物体，但是反射率高于预期。导致非预期变化的因素包括：光发射装置或光接收装置的性能衰减，如激光器老化(衰减)导致发光能量减少或探测器老化(衰减)导致回波接收效率减少、或者由于光发射装置或光接收装置中的硬件失效导致探测结果低于或高于预期。
65.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
66.图5示出了本发明一个实施例的用于激光雷达的诊断方法流程图，诊断方法10包括步骤s11-s14，具体如下：
67.在步骤s11发射探测脉冲。
68.图6示出了本发明一个实施例的激光雷达示意图，激光雷达20包括光发射装置21和光接收装置22，光发射装置21发射探测脉冲，依次经过其它部件，例如透镜组件等，后出
射到激光雷达20的外部。
69.在步骤s12接收探测脉冲产生的杂散光回波。
70.继续参考图6，激光雷达20的光发射装置21发出探测脉冲，被目标反射的探测回波脉冲被光接收装置22接收。同时，该探测脉冲在雷达系统内部产生的杂散光也被激光雷达20的光接收装置22接收，从而形成杂散光回波。其中，一小部分探测脉冲被光学元件边缘反射后被光接收装置22接收，形成杂散光；另一小部分探测脉冲被激光雷达20的光罩反射后被光接收装置22接收，形成杂散光回波。还有其它多种原因产生的杂散光，此处不再赘述。但本领域技术人员可以理解，本文所称杂散光回波包括因为反射产生的回波，也包括光串扰等产生的杂散光，不构成对本发明技术方案或解决的技术问题的限定。
71.该杂散光回波的能量通常较高，造成与探测回波脉冲无法区分，使得激光雷达系统产生近距离的探测盲区。而当目标位于激光雷达20的近距离盲区以外时，如图7所示，光接收装置22在接收到杂散光回波之后，还可能接收到探测脉冲被目标反射所形成的探测回波脉冲。由于雷达系统的内部结构确定时，杂散光回波的形成时间是确定的，通过接收探测脉冲产生的多个探测回波脉冲，可以从多个探测回波脉冲中筛选出杂散光回波。
72.根据本发明的一个优选实施例，其中所述杂散光回波为时间窗口内的回波脉冲。图8示出了杂散光回波相对于光发射装置触发信号的时间窗口示意图。杂散光回波是在光发射装置21的发射时刻之后立刻产生的，亦即，在光发射装置21的触发信号产生后，光发射装置21发出探测脉冲，一部分正常出射至激光雷达20的外部，另一部分在触发信号产生后的时间窗口
△
t内形成杂散光回波，最后被光接收装置22接收。
73.根据本发明的一个优选实施例，其中所述时间窗口
△
t包括固定时间窗口和动态时间窗口，固定时间窗口与激光雷达20的尺寸和结构相关，动态时间窗口基于杂散光回波的接收时间动态调整。杂散光回波所在的固定时间窗口的长度根据激光雷达20的系统特性决定，不同雷达系统的杂散光回波所在的固定时间窗口不同。通常，杂散光回波所在的固定时间窗口
△
t由激光雷达20的几何尺寸和内部结构决定，具体包括激光雷达20中光发射装置21和光接收装置22之间的光路长度、光学器件的构造及位置等，可以通过前期测量获知。
74.实际上，探测脉冲在激光雷达系统内部形成的杂散光回波可能出现脉冲持续时间大于固定时间窗口
△
t的情况，因此，可以根据杂散光回波的接收时刻设置一定冗余，即设置动态时间窗口。例如可以根据杂散光脉冲的过阈时间、峰值时刻，设置动态时间窗口并进行调整，以获得完整的杂散光回波波形，利于后续对波形信息进行解析。
75.例如，雷达光罩存在脏污的状态下，杂散光回波的位置会超出固定时间窗口
△
t的范围。根据系统特性确定激光雷达杂散光回波所在的固定时间窗口为发射时刻后的10ns之内，则可以设置20-25ns的动态时间窗口，即光接收装置22在探测脉冲的发射时刻后的30-35ns之内接收到回波脉冲，均可作为杂散光回波。
76.在步骤s13根据杂散光回波，获取当前性能值。
77.继续参考图6，光发射装置21发射探测脉冲，光接收装置22接收探测回波脉冲。当光发射装置21和/或光接收装置22老化(衰减)后，探测回波脉冲的波形会相应变化，同时，杂散光回波的波形也相应变化，并且两者的变化趋势相同。利用杂散光波形的变化，就可以对激光雷达20进行诊断。因此，在该步骤，首先获得激光雷达20的当前性能值，亦即杂散光回波的特征参数，例如信号幅值等。
78.根据本发明的一个优选实施，诊断方法10中，步骤s13进一步包括：所述当前性能值在预设范围内时，重复步骤s11-s12直至获取多次采样结果。对当前性能值进行合理性判断，避免其他因素(比如温度、其它激光器发光干扰)的影响。例如，光发射装置21发射指定发光强度的探测脉冲，判断杂散光回波的特征参数是否在预设范围内。如果是，则发射探测脉冲，再接收探测脉冲产生的杂散光回波，重复多次，获取多次的采样结果。
79.根据本发明的一个优选实施，诊断方法10中，步骤s13进一步包括：基于多次采样结果的平均值或加权平均值，获取所述当前性能值。通过多次测量取平均值，可以提高当前性能值的准确度。如果当前性能值包括杂散光回波的多个特征参数，可以对该多个特征参数分别设置权重值，通过多次测量获取加权平均值，也可以提高当前性能值的准确度。例如，当多个特征参数组合使用时，可以采用设置置信度比例的方法，例如：将特征参数a的置信度设置为50％，特征参数b的置信度设置为30％，特征参数c的置信度设置为20％，进而计算当前性能值。
80.在步骤s14根据当前性能值与参考性能值，诊断激光雷达是否发生异常。
81.图9示出了杂散光回波相对于发射端触发信号的波形变化示意图，结合图6，光发射装置21在触发信号后发射探测脉冲，光接收装置22在时间窗口t2-t1内接收到杂散光回波。在光发射装置21和/或光接收装置衰减前，杂散光波形为v0；在光发射装置21和/或光接收装置22衰减后，杂散光波形为v1。在相同控制量的发射端触发信号以及相同环境条件下，利用杂散光波形随着光发射装置21和/或光接收装置22使用过程中逐渐老化，波形也会随之改变的特性来诊断激光雷达20是否发生异常。亦即，根据杂散光回波的当前性能值与参考性能值对激光雷达20进行诊断。
82.根据本发明的一个优选实施，诊断方法10还包括：在相同的特定条件下，分别获取当前性能值和参考性能值，其中所述特定条件包括环境温度、探测视场、以及发光强度控制量中的一项或多项。例如，在激光雷达20下线前，通过标定确定，指定温度区间、探测视场和发光强度控制量(例如激光器的驱动电压)条件下，将光接收装置22接收到的杂散光回波的特征参数作为激光雷达20的参考性能值。在实践应用中，在相同的特定条件下，亦即指定温度区间、探测视场和发光强度控制量条件下，将光接收装置22接收到的杂散光回波的特征参数作为当前性能值。由此，性能值的当前测量值和参考值就具有了比较的前提。可以根据需要设置一项或多项特定条件，其中，环境温度通过温度传感器获取，探测视场通过激光雷达20的内部配置信息获得，发光强度控制量通过探测通道发光状态获取，或者在执行诊断方法10时，在指定时间窗口内触发激光器以指定发光强度发光。
83.根据本发明的一个优选实施，所述当前性能值和/或参考性能值包括所述杂散光回波的峰值强度、脉冲宽度、以及波形积分值中的一项或多项。参考图9，杂散光回波的特征参数包括峰值强度h1、脉冲宽度w1以及波形积分值e1。其中，波形积分值是模数转换器测量的雷达内部的杂散光回波的数字量的积分值，即杂散光回波的波形面积。继续参考图9，光发射装置21和/或光接收装置22衰减前的杂散光波形为v0，将其特征参数作为参考性能值；光发射装置21和/或光接收装置22衰减后的杂散光波形为v1，将其特征参数作为当前性能值。由此，性能值的当前测量值和参考值具有了相同的比较参数，例如对激光雷达20的收发性能或收发效率进行诊断，从而可以判断激光雷达20是否发生异常。
84.本发明提供一种用于激光雷达20的诊断方法，该诊断方法适用于同轴收发光学系
统，利用激光雷达20中光发射装置21产生的探测脉冲和光接收装置22接收基于探测脉冲产生的杂散光回波对激光雷达20的发射性能和/或接收性能进行诊断，即可有效识别激光雷达20是否发生性能异常，以解决光发射装置21和光接收装置22性能衰减或失效导致激光雷达20探测能力降低的问题。
85.根据本发明的一个优选实施例，诊断方法10中，步骤s14进一步包括：基于所述当前性能值与参考性能值之间的偏差，诊断所述激光雷达20是否发生异常。继续参考图9，光发射装置21和/或光接收装置22衰减前的杂散光波形为v0，将其作为参考性能值；在相同的特定条件下，光发射装置21和/或光接收装置22衰减后的杂散光波形为v1，将其作为当前性能值。利用杂散光回波波形的变化量，衡量光发射装置21和/或光接收装置22性能衰减量，从而判断激光雷达20是否发生异常。
86.根据本发明的一个优选实施例，所述激光雷达20包括光发射装置21和光接收装置22，诊断方法10中，步骤s14进一步包括：根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述光发射装置21的发光强度是否发生异常和/或所述光接收装置22的探测效率是否发生异常。例如，根据当前性能值与参考性能值，判断激光雷达20发生异常后，进一步根据光发射装置21的性能衰减曲线和光接收装置22的性能衰减曲线，分析导致杂散光回波波形变化的原因。
87.根据本发明的一个优选实施例，所述激光雷达20包括多个探测通道，诊断方法10中，步骤s14进一步包括：当探测通道的当前性能值与参考性能值之间的偏差大于第一阈值时，对所述探测通道的探测结果进行校正。例如，在特定条件下，通过诊断方法10对多个探测通道依次测量，根据当前性能值和参考性能值，识别该探测通道的性能是否发生衰减，并计算确定性能衰减量。当性能衰减量大于第一阈值时，对该通道的探测结果进行校正，以补偿光发射装置21和/或光接收装置衰减带来的测量误差。
88.根据本发明的一个优选实施例，诊断方法10中，步骤s14进一步包括：基于当前性能值与参考性能值之间的偏差，对所述探测通道的反射率进行校正。例如，根据当前性能值和参考性能值，识别该探测通道的性能是否发生衰减，并计算确定性能衰减量。当性能衰减量大于第一阈值时，对该通道的测量的目标的反射率进行校正，以补偿光发射装置21和/或光接收装置22衰减带来的测量误差。
89.根据本发明的一个优选实施例，诊断方法10中，步骤s14进一步包括：确定当前性能值与参考性能值之间的偏差大于第一阈值的探测通道数量，当所述探测通道数量大于阈值时，上报故障信息。例如，在特定条件下，通过诊断方法10对多个探测通道依次测量，根据当前性能值和参考性能值，识别该探测通道的性能是否发生衰减，并计算确定性能衰减量。统计性能衰减量大于第一阈值的探测通道数量，例如一个探测通道的性能衰减量大于第一阈值，即上报故障信息。
90.根据本发明的一个优选实施例，诊断方法10中，步骤s14进一步包括：基于当前性能值与参考性能值之间的偏差是否在误差允许范围内，诊断所述激光雷达是否发生异常。例如，根据雷达系统对性能衰减的容忍度设置误差允许范围，判断当前性能值与参考性能值之间的偏差是否在该误差允许范围内，从而诊断激光雷达20是否发生异常。
91.图10示出了本发明另一个实施例的用于激光雷达的诊断方法流程图。利用激光雷达中光发射装置产生的探测脉冲和光接收装置接收基于探测脉冲产生的杂散光回波对激光雷达的发射性能和/或接收性能进行诊断，即可有效识别激光雷达是否发生性能异常，以
解决光发射装置和光接收装置性能衰减或失效导致激光雷达探测能力降低的问题。诊断方法如下：
92.在步骤s1：获取参考性能值。
93.在激光雷达20下线前，在指定环境温度区间、探测视场和光发射装置21的发光强度控制量条件下，测量的激光雷达的性能值作为参考性能值。例如将光接收装置22接收到的各个探测通道的杂散光回波的波形积分值，作为激光雷达20老化前的参考性能值；
94.在步骤s2：在特定条件下，获取当前性能值；
95.其中，特定条件包括环境温度、探测视场、以及发光强度控制量中的一项或多项，并且在与获取参考性能值相同的特定条件下，获取当前性能值。参考性能值和当前性能值包括杂散光回波的峰值强度、脉冲宽度、以及波形积分值中的一项或多项。
96.在步骤s3：判断当前性能值是否在预设范围内；
97.对当前各探测通道的当前性能值进行合理性判断，避免其他因素(例如温度、其他激光器发光干扰)影响，合理性判断具体包括当前性能值是否在预设范围内，例如在指定光发射装置21的发光强度下，杂散光回波的波形积分值是否在预设范围内。
98.在步骤s4：判断是否达到多次采样，当完成多次采样,则执行步骤s5，否则，重新执行步骤s2。其中，采样次数可以预先设定并可调整。
99.在步骤s5：判断多次采样的当前性能值的平均值或加权平均值是否在误差允许范围外；
100.对多次采样的当前性能值取平均值或加权平均值，以提高数值判断的精度，然后判断当前性能值的平均值或加权平均值是否小于参考性能值与偏差量之差(即在误差允许范围之外)。例如将杂散光回波的波形积分值作为当前性能值，判断杂散光回波的波形积分值是否小于参考性能值中的波形积分值与偏差量之差，如果是，则执行步骤s6，否则，执行步骤s8。
101.在步骤s6：判断异常次数是否大于阈值，当异常次数大于阈值，阈值例如为1次,则执行步骤s7，亦即判断存在故障，并报出故障，否则，重新执行步骤s2。其中，异常次数为多次采样中出现小于参考性能值与偏差量之差的次数，或者为小于参考性能值与偏差量之差的探测通道的个数。其阈值可以调整。
102.在步骤s8：判断无异常，可上报无故障。
103.综上所述，通过步骤s11-s14对诊断方法10进行了介绍，并通过实施例进一步描述，由此可见，本发明的技术方案利用激光雷达中光发射装置产生的探测脉冲和光接收装置接收基于探测脉冲产生的杂散光回波对激光雷达发射性能和/或接收性能进行诊断，其中回波脉冲包括探测回波脉冲以及杂散光脉冲，当光发射装置和/或光接收装置老化后，探测回波脉冲的波形变化与激光雷达内部杂散光回波的波形具有相同的变化趋势，因此无需额外增加光源和光接收装置，即可根据杂散光回波的波形变化有效识别激光雷达是否发生性能异常，以解决光发射装置和/或光接收装置性能衰减或失效导致激光雷达探测能力降低的问题。
104.本发明还涉及一种计算机存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的诊断方法10。
105.本发明还涉及一种诊断系统30，参考图11，诊断系统30包括光发射装置31、光接收
装置32、处理装置33以及存储装置34。其中，光发射装置31配置为发射探测脉冲，光接收装置22配置为接收所述探测脉冲产生的杂散光回波，处理装置配置成根据所述杂散光回波，获取当前性能值，并根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述光发射装置31和光接收装置32是否发生异常。存储装置34配置为存储参考性能值。诊断系统30利用光发射装置31产生的探测脉冲和光接收装置32接收基于探测脉冲产生的杂散光回波对光发射装置31的发射性能和/或光接收装置32的接收性能进行诊断，即可有效识别光发射装置31和/或光接收装置32是否发生性能异常，以及时发现探测能力降低的问题。
106.本发明还涉及一种激光雷达，参考图12，激光雷达20包括：
107.光发射装置21，包括多个激光器211，配置为可分别发射探测脉冲；
108.光接收装置22，包括多个探测器221，配置为可分别接收所述探测脉冲产生的杂散光回波；和
109.处理装置23，所述处理装置23与所述光发射装置21和所述光接收装置22耦接，并配置成：
110.根据所述杂散光回波，获取当前性能值；
111.根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述激光雷达20是否发生异常。
112.根据本发明的一个优选实施例，其中所述光接收装置21还配置为在特定条件下接收所述探测脉冲产生的杂散光回波，所述特定条件包括环境温度、探测视场、以及发光强度控制量中的一项或多项。
113.根据本发明的一个优选实施例，其中所述杂散光回波为时间窗口内的回波脉冲。
114.根据本发明的一个优选实施例，其中所述时间窗口包括固定时间窗口和动态时间窗口，所述固定时间窗口与所述激光雷达20的尺寸和结构相关，所述动态时间窗口基于所述杂散光回波的接收时间动态调整。
115.根据本发明的一个优选实施例，所述当前性能值包括所述杂散光回波的峰值强度、脉冲宽度、以及波形积分值中的一项或多项。
116.根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置23还配置为：所述当前性能值在预设范围内时，获取多次采样结果。
117.根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置23还配置为：基于多次采样结果的平均值或加权平均值，获取所述当前性能值。
118.根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置23还配置为：基于所述当前性能值与参考性能值之间的偏差，诊断所述激光雷达20的是否发生异常。
119.根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置23还配置为：根据所述当前性能值与参考性能值，诊断所述光发射装置21的发光强度是否发生异常和/或所述光接收装置22的探测效率是否发生异常。
120.根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置23还配置为：确定当前性能值与参考性能值的偏差大于第一阈值的探测通道，对相应探测通道的探测结果进行校正，其中所述多个激光器和所述多个探测器分别对应组成多个探测通道。
121.根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置23还配置为：当探测通道的当前性能值与参考性能值之间的偏差大于第一阈值时，对所述探测通道的探测结果进行校正。
122.根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置23还配置为：确定当前性能值与参
考性能值的偏差大于第一阈值的探测通道数量，当所述探测通道数量大于第一阈值时，上报故障信息。
123.根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置23还配置为：基于所述当前性能值与参考性能值之间的偏差是否在误差允许范围内，诊断所述激光雷达20是否发生异常。
124.上文中所涉及的光发射装置21例如包括以下激光器：垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)；边缘发射激光器(edge emitting laser，eel)。上文中所涉及的光接收装置22例如包括以下探测器：单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，spad)探测器；雪崩光电二极管(avalanche photo diode，apd)探测器；硅光电倍增管(silicon photomultiplier，sipm)探测器。
125.本发明利用激光雷达20中光发射装置21产生的探测脉冲和光接收装置22接收基于探测脉冲产生的杂散光回波对激光雷达20的发射性能和/或接收性能进行诊断，即可有效识别激光雷达20是否发生性能异常，以解决光发射装置21和光接收装置22性能衰减或失效导致激光雷达20探测能力降低的问题。
126.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。