雷达扫描控制方法及装置、激光雷达系统和可读存储介质与流程

1.本技术涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种雷达扫描控制方法及装置、激光雷达系统和可读存储介质。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，激光雷达技术因其具有分辨率高、方向性好、抗干扰能力强、测距精度高、响应速度快、不受地面杂波影响等优势，被广泛应用于自动驾驶汽车、机器人巡航、安防监控等领域，其中基于mems(micro-electro-mechanical-system，微机电系统)振镜的激光雷达系统便是当今激光雷达技术的一项重要研究方向。
3.目前，基于mems振镜的激光雷达系统的雷达扫描控制方案是通过控制mems振镜在快轴方向和慢轴方向做简谐振动，并在mems振镜在快轴方向振动到指定角度时，按照特定频率(即等时间间隔)控制激光器经mems振镜对外发射激光，使发射的激光对应投射到被扫描对象上，从而实现对被扫描对象的激光打点扫描效果。
4.但值得注意的是，这种雷达扫描控制方案会因mems振镜转动到快轴视场角中心位置时的转动速度较快，而mems振镜转动到快轴视场角两侧位置时的转动速度较慢的特性，导致按照特定频率发射出的激光在快轴视场角范围内的中心位置附近的打点密度远远高于快轴视场角范围内的两侧位置附近的打点密度，无法实现快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果，同时也往往会因mems振镜的实时谐振动作与激光器的激光发射时机没有实现同步控制，导致快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果难以实现，无法有效确保对应激光雷达系统达到期望雷达分辨率和期望扫描点云分布效果。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种雷达扫描控制方法及装置、激光雷达系统和可读存储介质，能够在单个慢轴运动周期中的涉及有效行扫描阶段的每个快轴振动周期内，按照特定快轴角度间隔地发射激光，以实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作之间的精准同步控制效果，并实现快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果，确保对应激光雷达系统能够实现期望雷达分辨率和期望扫描点云效果。
6.为了实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
7.第一方面，本技术提供一种雷达扫描控制方法，应用于激光雷达系统所包括的主控芯片，所述激光雷达系统还包括mems振镜和激光器，其中所述主控芯片与所述mems振镜电性连接，用于驱动所述mems振镜在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动所述mems振镜在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动；所述主控芯片与所述激光器电性连接，用于驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光；所述方法包括：
8.获取所述mems振镜在当前时刻反馈的目标慢轴角度等效电压信息及目标快轴角度等效电压信息；
9.根据所述目标快轴角度等效电压信息及所述目标慢轴角度等效电压信息，确定当
前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值；
10.检测所述第一次序计数值是否属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段；
11.在检测到所述第一次序计数值属于当前慢轴振动周期的预设有效行扫描阶段的情况下，确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在所述目标快轴振动周期内的第二次序计数值；
12.判断所述第二次序计数值是否与所述目标快轴振动周期对应的预设快轴扫描表中记录的任一系统时钟周期次序计数值匹配，并在判定所述第二次序计数值与任一系统时钟周期次序计数值成功匹配时，驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光，其中所述预设快轴扫描表记录有对应快轴振动周期内的多个等角度间隔分布的快轴角度值各自对应的系统时钟周期次序计数值。
13.第二方面，本技术提供一种雷达扫描控制装置，应用于激光雷达系统所包括的主控芯片，所述激光雷达系统还包括mems振镜和激光器，其中所述主控芯片与所述mems振镜电性连接，用于驱动所述mems振镜在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动所述mems振镜在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动；所述主控芯片与所述激光器电性连接，用于驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光；所述装置包括：
14.振镜电压获取模块，用于获取所述mems振镜在当前时刻反馈的目标慢轴角度等效电压信息及目标快轴角度等效电压信息；
15.快轴计数确定模块，用于根据所述目标快轴角度等效电压信息及所述目标慢轴角度等效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值；
16.有效扫描检测模块，用于检测所述第一次序计数值是否属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段；
17.时钟计数确定模块，用于在检测到所述第一次序计数值属于当前慢轴振动周期的预设有效行扫描阶段的情况下，确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在所述目标快轴振动周期内的第二次序计数值；
18.激光发射控制模块，用于判断所述第二次序计数值是否与所述目标快轴振动周期对应的预设快轴扫描表中记录的任一系统时钟周期次序计数值匹配，并在判定所述第二次序计数值与任一系统时钟周期次序计数值成功匹配时，驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光，其中所述预设快轴扫描表记录有对应快轴振动周期内的多个等角度间隔分布的快轴角度值各自对应的系统时钟周期次序计数值。
19.第三方面，本技术提供一种激光雷达系统，所述系统包括主控芯片、mems振镜和激光器；
20.所述主控芯片与所述mems振镜电性连接，用于驱动所述mems振镜在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动所述mems振镜在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动；
21.所述主控芯片与所述激光器电性连接，用于驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光；
22.所述主控芯片存储有计算机程序，并可通过执行所述计算机程序，以实现前述实施方式中任意一项所述的雷达扫描控制方法。
23.在可选的实施方式中，所述系统还包括模数转换芯片及数模转换芯片；
24.所述数模转换芯片设置在所述主控芯片与所述mems振镜之间，用于将所述主控芯片向所述mems振镜输出的正弦波驱动信号及锯齿波驱动信号进行数模转换处理，并将经数模转换处理后的正弦波驱动信号及锯齿波驱动信号传输给所述mems振镜；
25.所述模数转换芯片设置在所述主控芯片与所述mems振镜之间，用于将所述mems振镜反馈的慢轴角度等效电压信息和快轴角度等效电压信息进行模数转换处理，并将经模数转换处理后的慢轴角度等效电压信息和快轴角度等效电压信息传输给所述主控芯片。
26.第四方面，本技术提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被激光雷达系统所包括的主控芯片执行时，实现前述实施方式中任意一项所述的雷达扫描控制方法，其中所述激光雷达系统还包括mems振镜和激光器；
27.所述主控芯片与所述mems振镜电性连接，用于驱动所述mems振镜在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动所述mems振镜在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动；
28.所述主控芯片与所述激光器电性连接，用于驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光。
29.在此情况下，本技术实施例的有益效果可以包括以下内容：
30.本技术基于mems振镜在当前时刻的目标快轴角度等效电压信息和目标慢轴角度等效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值，并在第一次序计数值属于当前慢轴振动周期的预设有效行扫描阶段时，确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值，而后在第二次序计数值对应匹配目标快轴振动周期的预设快轴扫描表所记录的多个等角度间隔的分布快轴角度值各自对应的系统时钟周期次序计数值中的任一系统时钟周期次序计数值时，驱动激光器经mems振镜发射激光，从而在单个慢轴运动周期中的涉及有效行扫描阶段的每个快轴振动周期内，按照特定快轴角度间隔地发射激光，以实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作之间的精准同步控制效果，并实现快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果，确保对应激光雷达系统能够实现期望雷达分辨率和期望扫描点云效果。
31.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
33.图1为本技术实施例提供的激光雷达系统的组成示意图之一；
34.图2为本技术实施例提供的激光雷达系统的组成示意图之二；
35.图3为本技术实施例提供的雷达扫描控制方法的流程示意图；
36.图4为图3中的步骤s220包括的子步骤的流程示意图之一；
37.图5为第一过角度极值方波信号与正弦波驱动信号的对比示意图；
38.图6为图3中的步骤s220包括的子步骤的流程示意图之二；
39.图7为图3中的步骤s220包括的子步骤的流程示意图之三；
40.图8为第一、第二过角度极值方波信号各自的上升沿同步控制信号的对比示意图；
41.图9为图3中的步骤s240包括的子步骤的流程示意图；
42.图10为第一过角度极值方波信号的上升沿同步控制信号和系统时钟次序计数值的变化对比示意图；
43.图11为本技术实施例提供的激光雷达系统的作业示意图之一；
44.图12为本技术实施例提供的激光雷达系统的作业示意图之二；
45.图13为本技术实施例提供的雷达扫描控制装置的组成示意图。
46.图标：10-激光雷达系统；11-主控芯片；12-mems振镜；13-激光器；14-数模转换芯片；15-模数转换芯片；100-雷达扫描控制装置；110-振镜电压获取模块；120-快轴计数确定模块；130-有效扫描检测模块；140-时钟计数确定模块；150-激光发射控制模块。
具体实施方式
47.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
48.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
49.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
50.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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技术的限制。
51.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
52.此外，在本技术的描述中，可以理解的是，术语“第一”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
53.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
54.请参照图1，图1是本技术实施例提供的激光雷达系统10的组成示意图之一。在本技术实施例中，激光雷达系统10可以包括主控芯片11、mems振镜12和激光器13，其中主控芯片11可以是，但不限于，中央处理器(central processing unit，cpu)、图形处理器(graphics processing unit，gpu)及网络处理器(network processor，np)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件中的至少一种。
55.在本实施例中，主控芯片11与mems振镜12电性连接，用于驱动mems振镜12在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动mems振镜12在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动。
56.其中，mems振镜12的快轴方向即对应激光雷达系统10的水平扫描方向，mems振镜12的快轴简谐振动作业用于确保激光雷达系统10在水平方向实现往复的行扫描功能，正弦波驱动信号用于表征快轴角度值(即mems振镜12在快轴方向的转动角度值)和时间之间的对应关系按照正弦波形式进行表达。
57.mems振镜12的慢轴方向即对应激光雷达系统10的竖直扫描方向，mems振镜12的慢轴运动作业用于确保激光雷达系统10在竖直方向实现往复的帧扫描功能，锯齿波驱动信号用于表征慢轴角度值(即mems振镜12在慢轴方向的转动角度值)和时间之间的对应关系按照锯齿波形式进行表达。其中，锯齿波驱动信号所对应的一个慢轴运动周期的周期时长远远大于正弦波驱动信号的一个快轴振动周期的周期时长。
58.在本实施例中，主控芯片11还可从mems振镜12处获取不同运动时刻各自对应的慢轴角度等效电压信息及快轴角度等效电压信息。其中，慢轴角度等效电压信息为与mems振镜12在对应运动时刻的实时慢轴角度值实质等效的实际电压值，主控芯片11可基于得到的慢轴角度等效电压信息初步了解对应mems振镜12的实时慢轴角度值大小；快轴角度等效电压信息为与mems振镜12在对应运动时刻的实时快轴角度值实质等效的实际电压值，主控芯片11可基于得到的快轴角度等效电压信息初步了解对应mems振镜12的实时快轴角度值大小。
59.在本实施例中，主控芯片11与激光器13电性连接，用于驱动激光器13经mems振镜12发射激光。其中，主控芯片11可通过向激光器13发送脉冲控制信号，使激光器13根据脉冲控制信号发射激光脉冲，此时激光器13发射的激光脉冲可在mems振镜12的作用下被投射到待扫描对象上进行激光打点扫描。
60.在本技术实施例中，主控芯片11可以包括雷达扫描控制装置100，雷达扫描控制装置100包括至少一个能够以软件或固件的形式存储于主控芯片11中的软件功能模块。主控芯片11可通过执行雷达雷达扫描控制装置100所包括的软件功能模块及计算机程序等，确保激光雷达系统10能够在单个慢轴运动周期中的涉及有效行扫描阶段的每个快轴振动周期内，按照特定快轴角度间隔地发射激光，从而实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动
作之间的精准同步控制效果，并实现快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果，确保对应激光雷达系统10能够实现期望雷达分辨率和期望扫描点云效果。
61.可选地，请参照图2，图2是本技术实施例提供的激光雷达系统10的组成示意图之二。在本技术实施例中，激光雷达系统10还可以包括模数转换芯片15及数模转换芯片14。
62.在本实施例中，数模转换芯片14设置在主控芯片11与mems振镜12之间，主控芯片11经数模转换芯片14与mems振镜12电性连接。其中，数模转换芯片14用于在主控芯片11基于dds(direct digital synthesizer，直接数字式频率合成)方式实现振镜驱动信号生成功能时，对向mems振镜12输出的数字驱动信号(包括以数字信号形式表达的正弦波驱动信号及锯齿波驱动信号)进行数模转换处理，并将经数模转换处理得到的模拟电压驱动信号(包括以模拟信号形式表达的正弦波驱动信号及锯齿波驱动信号)传输给mems振镜12，以驱动mems振镜12在快轴方向和慢轴方向分别产生振动。
63.在本实施例中，模数转换芯片15设置在主控芯片11与mems振镜12之间，mems振镜12经模数转换芯片15与主控芯片11电性连接。其中，模数转换芯片15用于对mems振镜12反馈的以模拟信号形式表达的慢轴角度等效电压信息和快轴角度等效电压信息进行模数转换处理，并将经模数转换处理得到的以数字信号形式表达的慢轴角度等效电压信息和快轴角度等效电压信息传输给主控芯片11。
64.可以理解的是，图1和图2所示的框图各自仅为激光雷达系统10的一种组成示意图，激光雷达系统10还可包括比图1或图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1或图2所示不同的配置。图1或图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
65.在本技术中，为确保激光雷达系统10中的主控芯片11能够实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作之间的精准同步控制效果，以及快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果，以确保激光雷达系统10能够实现期望雷达分辨率和期望扫描点云效果，本技术实施例提供一种应用于上述主控芯片11的雷达扫描控制方法实现前述目的。下面对本技术提供的雷达扫描控制方法进行详细描述。
66.请参照图3，图3是本技术实施例提供的雷达扫描控制方法的流程示意图。在本技术实施例中，雷达扫描控制方法可以包括步骤s210～步骤s250。
67.步骤s210，获取mems振镜在当前时刻反馈的目标慢轴角度等效电压信息及目标快轴角度等效电压信息。
68.在本实施例中，mems振镜12可实时地向主控芯片11反馈自身在不同运动时刻的慢轴角度等效电压信息及快轴角度等效电压信息，则目标慢轴角度等效电压信息即为与mems振镜12在当前时刻的实际慢轴角度值实质等效的实际电压值，目标快轴角度等效电压信息即为与mems振镜12在当前时刻的实际快轴角度值实质等效的实际电压值。
69.步骤s220，根据目标快轴角度等效电压信息及目标慢轴角度等效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值。
70.在本实施例中，所述第一次序计数值用于描述目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的具体出现次序编号。目标快轴振动周期即为包括当前时刻的快轴振动周期。
71.其中，所述主控芯片11根据目标快轴角度等效电压信息及目标慢轴角度等效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值的步骤，可以包括：
72.根据目标快轴角度等效电压信息构建mems振镜在当前时刻的与正弦波驱动信号频率相同且相位相同的第一过角度极值方波信号，并根据目标慢轴角度等效电压信息构建mems振镜在当前时刻的与锯齿波驱动信号频率相同且相位相同的第二过角度极值方波信号；
73.根据第一过角度极值方波信号及第二过角度极值方波信号确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值。
74.在此过程中，第一过角度极值方波信号的信号频率与正弦波驱动信号的信号频率保持一致，第一过角度极值方波信号的实际相位值与正弦波驱动信号的实际相位值保持一致，第一过角度极值方波信号的信号上升沿所对应的运动时刻即为正弦波驱动信号的快轴角度极小值所对应的运动时刻，第一过角度极值方波信号的信号下降沿所对应的运动时刻即为正弦波驱动信号的快轴角度极大值所对应的运动时刻，第一过角度极值方波信号中相邻两个信号上升沿之间的方波周期即为正弦波驱动信号的一个快轴振动周期。
75.第二过角度极值方波信号的信号频率与锯齿波驱动信号的信号频率保持一致，第二过角度极值方波信号的实际相位值与锯齿波驱动信号的实际相位值保持一致，第二过角度极值方波信号的信号上升沿所对应的运动时刻即为锯齿波驱动信号的慢轴角度极小值所对应的运动时刻，第二过角度极值方波信号的信号下降沿所对应的运动时刻即为锯齿波驱动信号的慢轴角度极大值所对应的运动时刻，第二过角度极值方波信号中相邻两个信号上升沿之间的方波周期即为锯齿波驱动信号的一个慢轴运动周期。
76.主控芯片11可基于目标快轴角度等效电压信息构建对应的第一过角度极值方波信号，以通过第一过角度极值方波信号大致描述mems振镜12从启动开始到当前时刻的时间段内在快轴方向上的振动趋向和振动启动时机。其中，第一过角度极值方波信号的高电平用于表征向快轴视场角范围内的最大正视场角振动的振动趋向(即对应时刻的实际快轴角度值从快轴角度极小值向快轴角度极大值)，第一过角度极值方波信号的低电平用于表征向快轴视场角范围内的最小负视场角振动的振动趋向(即对应时刻的实际快轴角度值从快轴角度极大值向快轴角度极小值变化)，第一过角度极值方波信号的一个信号上升沿所对应的运动时刻即为mems振镜12的一个快轴振动周期的振动起始时刻。
77.主控芯片11可基于目标慢轴角度等效电压信息构建对应的第二过角度极值方波信号，以通过第二过角度极值方波信号大致描述mems振镜12从启动开始到当前时刻的时间段内在慢轴方向上的运动趋向和运动启动时机。第二过角度极值方波信号的高电平用于表征向慢轴视场角范围内的最大正视场角转动的运动趋向(即对应时刻的实际慢轴角度值从慢轴角度极小值向慢轴角度极大值变化)，第二过角度极值方波信号的低电平用于表征向慢轴视场角范围内的最小负视场角转动的运动趋向(即对应时刻的实际慢轴角度值从慢轴角度极大值向慢轴角度极小值变化)，第二过角度极值方波信号的一个信号上升沿所对应的运动时刻即为mems振镜12的一个慢轴运动周期的运动起始时刻。
78.可选地，请参照图4，图4是图3中的步骤s220包括的子步骤的流程示意图之一。在本技术实施例中，步骤s220中的步骤“根据目标快轴角度等效电压信息构建mems振镜在当前时刻的与正弦波驱动信号频率相同且相位相同的第一过角度极值方波信号”可以包括子步骤s221～子步骤s223，以确保构建出的第一过角度极值方波信号能够有效描述mems振镜12从启动开始到当前时刻的时间段内在快轴方向上的振动趋向和振动启动时机。
79.子步骤s221，将目标快轴角度等效电压信息和所有历史时刻各自对应的历史快轴角度等效电压信息分别与快轴角度为零度时的第一参考电压阈值进行比较，并根据电压比较结果构建对应的第一过角度零值方波信号。
80.在本实施例中，当某个运动时刻的快轴角度等效电压信息大于第一参考电压阈值时，则该运动时刻的快轴角度等效电压信息在第一过角度零值方波信号中对应一个高电平值；当某个运动时刻的快轴角度等效电压信息小于第一参考电压阈值时，则该运动时刻的快轴角度等效电压信息在第一过角度零值方波信号中对应一个低电平值。
81.此时，如图5所示的第一过角度零值方波信号和正弦波驱动信号之间的时间对应效果和快轴角度值-电平值对应关系，第一过角度零值方波信号的信号下降沿和信号上升沿各自对应的运动时刻即为mems振镜12运动到零度慢轴角度时的运动时刻，第一过角度零值方波信号的高电平与正弦波驱动信号的正视场角范围(即正快轴角度范围)对应，第一过角度零值方波信号的低电平与正弦波驱动信号的负视场角范围(即负快轴角度范围)对应。
82.子步骤s222，确定正弦波驱动信号中的快轴角度极大值与快轴角度极小值各自对应的极值出现时刻。
83.在本实施例中，主控芯片11可基于正弦波驱动信号的振动频率直接确定出快轴角度极大值(即最大正快轴角度值)与快轴角度极小值(即最小负快轴角度值)各自在正弦波驱动信号中的具体运动时刻(即极值出现时刻)，如图5中的正弦波驱动信号中各个快轴角度极大值的极值出现时刻和各个快轴角度极小值的极值出现时刻。
84.子步骤s223，根据确定出的快轴角度极大值与快轴角度极小值各自的极值出现时刻对第一过角度零值方波信号进行电平跳变调整处理，得到第一过角度极值方波信号。
85.在本实施例中，主控芯片11可基于确定出的快轴角度极大值与快轴角度极小值各自的极值出现时刻，在第一过角度零值方波信号中确定出各个极值出现时刻的实际电平值(即快轴角度极大值所对应的实际电平值为高电平值，快轴角度极小值所对应的实际电平值为低电平值)，而后针对第一过角度零值方波信号中的每个运动时刻，判断该运动时刻是否处于相邻两个极值出现时刻之间，并在确定该运动时刻处于相邻两个极值出现时刻之间时，将前述相邻两个极值出现时刻中后一个极值出现时刻所对应的实际电平值赋予该运动时刻(即从快轴角度极大值到快轴角度极小值之间的时间段内的每个运动时刻均被赋予低电平值，从快轴角度极小值到快轴角度极大值之间的时间段内的每个运动时刻均被赋予高电平值)，以完成对第一过角度零值方波信号的电平跳变调整操作，得到有效描述mems振镜12从启动开始到当前时刻的时间段内在快轴方向上的振动趋向和振动启动时机的第一过角度极值方波信号，如图5所示的第一过角度极值方波信号和正弦波驱动信号之间的时间对应效果和快轴角度值-电平值对应关系。
86.由此，本技术可通过执行上述子步骤s221～子步骤s223，确保构建出的第一过角度极值方波信号能够有效描述mems振镜12从启动开始到当前时刻的时间段内在快轴方向上的振动趋向和振动启动时机。
87.可选地，请参照图6，图6是图3中的步骤s220包括的子步骤的流程示意图之二。在本技术实施例中，步骤s220中的步骤“根据目标慢轴角度等效电压信息构建mems振镜在当前时刻的与锯齿波驱动信号频率相同且相位相同的第二过角度极值方波信号”可以包括子步骤s225～子步骤s227，以确保构建出的第二过角度极值方波信号能够有效描述mems振镜
12从启动开始到当前时刻的时间段内在慢轴方向上的运动趋向和运动启动时机。
88.子步骤s225，将目标慢轴角度等效电压信息和所有历史时刻各自对应的历史慢轴角度等效电压信息分别与慢轴角度为零度时的第二参考电压阈值进行比较，并根据电压比较结果构建对应的第二过角度零值方波信号。
89.在本实施例中，当某个运动时刻的慢轴角度等效电压信息大于第二参考电压阈值时，则该运动时刻的慢轴角度等效电压信息在第二过角度零值方波信号中对应一个高电平值；当某个运动时刻的慢轴角度等效电压信息小于第二参考电压阈值时，则该运动时刻的慢轴角度等效电压信息在第二过角度零值方波信号中对应一个低电平值。
90.此时，第二过角度零值方波信号的信号下降沿和信号上升沿各自对应的运动时刻即为mems振镜12运动到零度慢轴角度时的运动时刻，第二过角度零值方波信号的高电平与锯齿波驱动信号的正视场角范围(即正慢轴角度范围)对应，第二过角度零值方波信号的低电平与锯齿波驱动信号信号的负视场角范围(即负慢轴角度范围)对应。
91.子步骤s226，确定锯齿波驱动信号中的慢轴角度极大值与慢轴角度极小值各自对应的极值出现时刻。
92.在本实施例中，主控芯片11可基于锯齿波驱动信号的振动频率直接确定出慢轴角度极大值(即最大正慢轴角度值)与慢轴角度极小值(即最小负慢轴角度值)各自在锯齿波驱动信号中的具体运动时刻(即极值出现时刻)。
93.子步骤s227，根据确定出的慢轴角度极大值与慢轴角度极小值各自的极值出现时刻对第二过角度零值方波信号进行电平跳变调整处理，得到第二过角度极值方波信号。
94.在本实施例中，主控芯片11可基于确定出的慢轴角度极大值与慢轴角度极小值各自的极值出现时刻，在第二过角度零值方波信号中确定出各个极值出现时刻的实际电平值(即慢轴角度极大值所对应的实际电平值为高电平值，慢轴角度极小值所对应的实际电平值为低电平值)，而后针对第二过角度零值方波信号中的每个运动时刻，判断该运动时刻是否处于相邻两个极值出现时刻之间，并在确定该运动时刻处于相邻两个极值出现时刻之间时，将前述相邻两个极值出现时刻中后一个极值出现时刻所对应的实际电平值赋予该运动时刻(即从慢轴角度极大值到慢轴角度极小值之间的时间段内的每个运动时刻均被赋予低电平值，从慢轴角度极小值到慢轴角度极大值之间的时间段内的每个运动时刻均被赋予高电平值)，以完成对第二过角度零值方波信号的电平跳变调整操作，得到能够有效描述mems振镜12从启动开始到当前时刻的时间段内在慢轴方向上的运动趋向和运动启动时机的第二过角度极值方波信号。
95.由此，本技术可通过执行上述子步骤s225～子步骤s227，确保构建出的第二过角度极值方波信号能够有效描述mems振镜12从启动开始到当前时刻的时间段内在慢轴方向上的运动趋向和运动启动时机。
96.可选地，请参照图7，图7是图3中的步骤s220包括的子步骤的流程示意图之三。在本技术实施例中，步骤s220中的步骤“根据第一过角度极值方波信号及第二过角度极值方波信号确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值”可以包括子步骤s228～子步骤s2211，以确定包括当前时刻的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值。
97.子步骤s228，检测当前时刻在第二过角度极值方波信号中是否对应信号上升沿。
98.在本实施例中，主控芯片11在第二过角度极值方波信号中确定某个运动时刻与信号上升沿对应，即表明主控芯片11需要在该运动时刻从一个慢轴运动周期进入到一个新慢轴运动周期，此时需要在该新慢轴运动周期内针对依次出现各个快轴振动周期进行次序计数处理，同时主控芯片11也会在该运动时刻产生一个第二上升沿同步控制信号，以通过第二过角度极值方波信号所对应的相邻两个第二上升沿同步控制信号之间的时间段表征一个慢轴运动周期，如图8所示的第二上升沿同步控制信号的信号生成时机分布状况，以及在第二个第二上升沿同步控制信号所对应的运动时刻前的一个慢轴运动周期内的最接近该运动时刻的快轴振动周期的次序计数值为033，而在第二个第二上升沿同步控制信号所对应的运动时刻后的慢轴运动周期内的最接近该运动时刻的快轴振动周期的次序计数值则从000开始重新计数。
99.主控芯片11在第二过角度极值方波信号中确定某个运动时刻未能与任意一个信号上升沿对应，即表明该运动时刻仍然处于一个慢轴运动周期内，此时需要继续在该慢轴运动周期内针对后续依次出现各个快轴振动周期进行次序计数处理，如图8所示的单个慢轴运动周期内的连续分布的多个快轴振动周期的次序计数值则从000到033依次变化。
100.由此，主控芯片11可通过检测当前时刻在第二过角度极值方波信号中是否对应信号上升沿，来判断当前时刻是否属于一个新慢轴运动周期的运动起始时刻。
101.子步骤s229，在检测到当前时刻在第二过角度极值方波信号中对应信号上升沿的情况下，对当前记录的快轴周期次序计数值进行清零，并将清零后的快轴周期次序计数值作为第一次序计数值。
102.在本实施例中，快轴周期次序计数值用于表征第一过角度极值方波信号中与距离当前时刻最近的历史信号上升沿对应的快轴振动周期在对应慢轴运动周期内的出现次序。当检测到当前时刻在第二过角度极值方波信号中对应一个信号上升沿时，即表明当前时刻实质属于一个新慢轴运动周期的运动起始时刻，此时主控芯片11需要对当前记录的快轴周期次序计数值进行清零，而后针对新慢轴运动周期内依次出现的各个快轴振动周期进行次序计数处理，此时第一次序计数值即为零。
103.子步骤s2210，在检测到当前时刻在第二过角度极值方波信号中没有对应信号上升沿的情况下，检测当前时刻在第一过角度极值方波信号中是否对应信号上升沿。
104.在本实施例中，当检测到当前时刻在第二过角度极值方波信号中并没有对应信号上升沿时，即表明当前时刻实质仍然处于原来的慢轴运动周期内，此时需要通过检测当前时刻在第一过角度极值方波信号中是否对应一个信号上升沿，来判断当前时刻是否属于原来慢轴运动周期内的一个新快轴振动周期的振动起始时刻。
105.其中，主控芯片11在第一过角度极值方波信号中确定某个运动时刻与信号上升沿对应，即表明主控芯片11需要在该运动时刻从一个快轴振动周期进入到一个新快轴振动周期，此时主控芯片11会在该运动时刻产生一个第一上升沿同步控制信号，以通过第一过角度极值方波信号所对应的相邻两个第一上升沿同步控制信号之间的时间段表征一个快轴振动周期，如图8所示的第一上升沿同步控制信号的信号生成时机分布状况。
106.子步骤s2211，若检测到当前时刻在第一过角度极值方波信号中对应信号上升沿，则对当前记录的快轴周期次序计数值进行加一处理，并将加一处理后的快轴周期次序计数值作为第一次序计数值，否则直接将当前记录的快轴周期次序计数值作为第一次序计数
值。
107.在本实施例中，当主控芯片11检测到处于原来的慢轴运动周期内的当前时刻在第一过角度极值方波信号中对应一个信号上升沿时，即表明当前时刻实质为原来的慢轴运动周期内的一个新快轴振动周期的振动起始时刻，此时可直接在针对原来的慢轴运动周期记录的快轴周期次序计数值上进行加一处理，得到该新快轴振动周期(即目标快轴振动周期)实际的次序计数值(即目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值)。
108.当主控芯片11检测到处于原来的慢轴运动周期内的当前时刻在第一过角度极值方波信号中并没有对应一个信号上升沿时，即表明当前时刻实质处于原来慢轴运动周期内的一个已出现快轴振动周期，此时可直接将当前记录的快轴周期次序计数值作为第一次序计数值。
109.由此，本技术可通过执行上述子步骤s228～子步骤s2211，确定包括当前时刻的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值。
110.步骤s230，检测第一次序计数值是否属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段。
111.在本实施例中，单个慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段用于描述激光雷达系统10在单个慢轴运动周期内实际执行有效行扫描操作的具体时间阶段范围，主控芯片11可基于激光雷达系统10的期望场消隐需求构建一个行有效扫描信号，以通过该行有效扫描信号在一个慢轴运动周期内的高电平阶段表征有效行扫描阶段，并通过该行有效扫描信号在一个慢轴运动周期内的低电平阶段表征场消隐阶段(即无效行扫描阶段)，此时可通过将单个慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段约束为连续分布的多个有效行扫描快轴振动周期(即可执行激光发射动作的快轴振动周期)各自在同一慢轴运动周期内的预设次序计数值的方式，方便主控芯片11识别当前时刻所对应的目标快轴振动周期当前是否可以发射激光，如图8所示的行有效扫描信号在单个慢轴运动周期内的有效行扫描阶段由对应次序计数值从001到032的多个快轴振动周期组成。此时，步骤s230可以包括：
112.将第一次序计数值与预设有效行扫描阶段所包括的多个预设次序计数值进行匹配；
113.若第一次序计数值与任一预设次序计数值成功匹配，则判定第一次序计数值属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段；
114.若第一次序计数值没有与任一预设次序计数值成功匹配，则判定第一次序计数值不属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段。
115.由此，本技术可通过执行上述步骤s230的具体步骤流程，有效确定激光雷达系统10在当前时刻所对应的目标快轴振动周期内是否可以发射激光，从而方便后续实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作之间的精准同步控制效果。
116.步骤s240，在检测到第一次序计数值属于当前慢轴振动周期的预设有效行扫描阶段的情况下，确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值。
117.在本实施例中，当主控芯片11检测到目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段时，即表明激光雷达系统10在当前时刻所对应的目标快轴振动周期内可以通过发射激光实现有效行扫描效果，此时主
控芯片11可以根据第一过角度极值方波信号及系统时钟信号确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值。其中，第二次序计数值用于描述系统时钟周期在目标快轴振动周期内的具体出现次序编号，目标系统时钟周期即为以当前时刻作为时钟周期起始时刻的系统时钟周期。
118.可选地，请参照图9，图9是图3中的步骤s240包括的子步骤的流程示意图。在本技术实施例中，步骤s240可以包括子步骤s241～子步骤s244，以确定将当前时刻作为时钟周期起始时刻的目标系统时钟周期在当前的目标快轴振动周期内的第二次序计数值。
119.子步骤s241，检测当前时刻在第一过角度极值方波信号中是否对应信号上升沿。
120.在本实施例中，主控芯片11在第一过角度极值方波信号中确定某个运动时刻与信号上升沿对应，即表明主控芯片11需要在该运动时刻从一个快轴振动周期进入到一个新快轴振动周期，此时需要在该新快轴振动周期内针对依次出现各个系统时钟周期进行次序计数处理，同时主控芯片11也会在该运动时刻产生一个第一上升沿同步控制信号，以通过第一过角度极值方波信号所对应的相邻两个第一上升沿同步控制信号之间的时间段表征一个快轴振动周期，如图10所示的第一上升沿同步控制信号的信号生成时机分布状况，以及在第二个第一上升沿同步控制信号所对应的运动时刻前的一个快轴振动周期内的最接近该运动时刻的系统时钟周期的次序计数值明显大于299，而在第二个第一上升沿同步控制信号所对应的运动时刻后的快轴振动周期内的最接近该运动时刻的系统时钟周期的次序计数值则从000开始重新计数。
121.主控芯片11在第一过角度极值方波信号中确定某个运动时刻未能与任意一个信号上升沿对应，即表明该运动时刻仍然处于一个快轴振动周期内，此时需要继续在该快轴振动周期内针对后续依次出现各个系统时钟周期进行次序计数处理，如图10所示的单个快轴振动周期内的连续分布的多个系统时钟周期的次序计数值则从000到远远大于299的某个数值依次变化。
122.由此，主控芯片11可通过检测当前时刻在第一过角度极值方波信号中是否对应信号上升沿，来判断当前时刻是否属于一个新快轴振动周期的振动起始时刻。
123.子步骤s242，在检测到当前时刻在第一过角度极值方波信号中对应信号上升沿的情况下，对当前记录的系统时钟次序计数值进行清零，并将清零后的系统时钟次序计数值作为第二次序计数值。
124.在本实施例中，系统时钟次序计数值用于表征距离当前时刻最近的历史系统时钟周期在对应快轴振动周期内的出现次序。当检测到当前时刻在第一过角度极值方波信号中对应一个信号上升沿时，即表明当前时刻实质属于一个新快轴振动周期的振动起始时刻，此时主控芯片11需要对当前记录的系统时钟次序计数值进行清零，而后针对新快轴振动周期内依次出现的各个系统时钟周期进行次序计数处理，此时第二次序计数值即为零。
125.子步骤s243，在检测到当前时刻在第一过角度极值方波信号中没有对应信号上升沿的情况下，检测当前时刻在系统时钟信号中是否对应信号上升沿。
126.在本实施例中，当检测到当前时刻在第一过角度极值方波信号中并没有对应信号上升沿时，即表明当前时刻实质仍然处于原来快轴振动周期内，此时需要通过检测当前时刻在系统时钟信号中是否对应一个信号上升沿，来判断当前时刻是否属于原来快轴振动周期内的一个新系统时钟周期的时钟周期起始时刻。
127.子步骤s244，在检测到当前时刻在系统时钟信号中对应信号上升沿的情况下，对当前记录的系统时钟次序计数值进行加一处理，并将加一处理后的系统时钟次序计数值作为第二次序计数值。
128.在本实施例中，当主控芯片11检测到处于原来快轴振动周期内的当前时刻在系统时钟信号中对应一个信号上升沿时，即表明当前时刻实质为原来快轴振动周期内的一个新系统时钟周期的时钟周期起始时刻，此时可直接在针对原来快轴振动周期记录的系统时钟次序计数值上进行加一处理，得到该新系统时钟周期实际的次序计数值(即目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值)。
129.由此，本技术可通过执行上述子步骤s241～子步骤s244，确定将当前时刻作为时钟周期起始时刻的目标系统时钟周期在当前的目标快轴振动周期内的第二次序计数值。
130.步骤s250，判断第二次序计数值是否与目标快轴振动周期对应的预设快轴扫描表中记录的任一系统时钟周期次序计数值匹配，并在判定第二次序计数值与任一系统时钟周期次序计数值成功匹配时，驱动激光器经mems振镜发射激光。
131.在本实施例中，每个涉及预设有效行扫描阶段的快轴振动周期单独对应有一个预设快轴扫描表，每个预设快轴扫描表记录有对应快轴振动周期内的多个等角度间隔分布的快轴角度值各自对应的系统时钟周期次序计数值，其中每个预设快轴扫描表可以被实质分割为与对应快轴振动周期各自的前半周期时间段匹配的第一半周期扫描表和与对应快轴振动周期各自的后半周期时间段匹配的第二半周期扫描表，归属于同一快轴振动周期的第二半周期扫描表的快轴扫描起始角度值与第一半周期扫描表的快轴扫描终止角度值可以按照激光雷达系统10的水平角度分辨率值存在一定角度间隔，而同一半周期扫描表内相邻两个系统时钟周期次序计数值各自对应的快轴角度值之间的角度间隔值固定。
132.由此，当主控芯片11确定出当前时刻所在的目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值后，可通过将该第二次序计数值与目标快轴振动周期对应的预设快轴扫描表所记录的各个系统时钟周期次序计数值分别进行匹配，并在确定第二次序计数值与前述预设快轴扫描表中的某个系统时钟周期次序计数值成功匹配时，表明mems振镜12当前在目标快轴振动周期内实质振动到对应预设快轴扫描表内的一个特定快轴角度值，此时即可控制激光器13向mems振镜12发射激光，使经mems振镜12处理后的激光在投射到待扫描对象上时能够配合归属于同一扫描行的相邻激光点云实现快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果，并同时实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作之间的精准同步控制效果。
133.可选地，在本实施例的一种实施方式中，单个预设快轴扫描表所记录的各个系统时钟周期次序计数值可基于mems振镜12在快轴方向上的转轴角度转动顺序依次排列，使主控芯片11逐一读取目标快轴振动周期对应的预设快轴扫描表记录的各个系统时钟周期次序计数值，而主控芯片11会在读取到一个系统时钟周期次序计数值时，判断当前时刻所在的目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值是否命中当前读取到的系统时钟周期次序计数值，并在前述第二次序计数值命中当前读取到的系统时钟周期次序计数值的情况下，控制激光器13经mems振镜12发射激光，而后才会继续读取下一个系统时钟周期次序计数值，从而实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作之间的精准同步控制效果，并实现快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果。
134.可选地，在本技术实施例的一种实施方式中，单个慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段存在多个有效行扫描周期，每个有效行扫描周期单独对应一个快轴振动周期的半周期时间段，则在单个快轴振动周期所对应的预设快轴扫描表内归属于同一半周期时间段的相邻两个快轴角度值之间的快轴角度间隔值与激光雷达系统10的水平角度分辨率值保持一致，即单个快轴振动周期所对应的第一半周期扫描表和第二半周期扫描表各自对应的快轴角度间隔值均为水平角度分辨率值，归属于同一快轴振动周期的第二半周期扫描表的快轴扫描起始角度值与第一半周期扫描表的快轴扫描终止角度值需保持一致。
135.以图11所示的激光雷达系统10的作业示意图为例进行说明：若该激光雷达系统10的快轴视场角范围为-10
°
～10
°
，即该激光雷达系统10的快轴视场角总度数是20
°
，同时该激光雷达系统10的水平角度分辨率值为0.1
°
，则该激光雷达系统10如果采用一个快轴振动周期的半周期时间段作为一个有效行扫描周期，那么该激光雷达系统10需要在单个快轴振动周期的前半周期时间段内针对从-10
°
到10
°
的按照0.1
°
间隔分布的200个快轴角度值(即θ1＝-9.9
°
，θ2＝-9.8
°
，θ3＝-9.7
°
，
……
，θ
n＝200
＝10
°
)分别进行激光打点，以实现一个有效行扫描效果，并在该快轴振动周期的后半周期时间段内针对从10
°
到-10
°
的按照0.1
°
间隔分布的200个快轴角度值(即θ1＝9.9
°
，θ2＝9.8
°
，θ3＝9.7
°
，
……
，θ
n＝200
＝-10
°
)分别进行激光打点，以实现另一个有效行扫描效果，其中前半周期时间段的快轴扫描终止角度值θ
n＝200
与后半周期时间段的快轴扫描起始角度值θ1相差一个水平角度分辨率值0.1
°
，此时需要通过对正弦波驱动信号进行反正弦函数变换，得到这400个快轴角度值各自在同一快轴振动周期内对应的系统时钟周期次序计数值，从而形成与该快轴振动周期的前/后半周期时间段分别对应的第一半周期扫描表和第二半周期扫描表，以便于主控芯片11在当前时刻所对应的系统时钟周期在前/后半周期时间段内的第二次序计数值命中某个系统时钟周期次序计数值时，控制激光器13发射激光，从而确保激光雷达系统10能够实现期望雷达分辨率和期望扫描点云效果。
136.可选地，在本技术实施例的另一种实施方式中，单个慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段存在多个有效行扫描子阶段，每个有效行扫描子阶段由连续的多个快轴振动周期各自的前半周期时间段和后半周期时间段组成，则涉及相同有效行扫描子阶段的多个快轴振动周期各自的预设快轴扫描表实质均包括与前半周期时间段对应的第一半周期扫描表及与后半周期时间段对应的第二半周期扫描表，归属于同一快轴振动周期的第二半周期扫描表的快轴扫描起始角度值与第一半周期扫描表的快轴扫描终止角度值间隔一个水平角度分辨率值，同一半周期扫描表内的相邻两个快轴角度值之间的快轴角度间隔值相对于水平角度分辨率值的目标倍数为单个有效行扫描子阶段的半周期时间段总数，并且在任意两个相邻的快轴振动周期中，后一个快轴振动周期的第一半周期扫描表内的快轴扫描起始角度值与前一个快轴振动周期的第二半周期扫描表内的快轴扫描终止角度值间隔一个水平角度分辨率值。
137.以图12所示的激光雷达系统10的作业示意图为例进行说明：若该激光雷达系统10的快轴视场角范围为-10
°
～10
°
，即该激光雷达系统10的快轴视场角总度数是20
°
，同时该激光雷达系统10的水平角度分辨率值为0.1
°
，则该激光雷达系统10如果采用连续的2个快轴振动周期各自的前半周期时间段和后半周期时间段组成一个行扫描子阶段(即该行扫描子阶段的半周期时间段总数为4)，那么该激光雷达系统10需要在第一个快轴振动周期的前
半周期时间段内针对从-10
°
到10
°
的按照4*0.1
°
＝0.4
°
间隔分布的50个快轴角度值(例如，第一个快轴振动周期的前半周期时间段内呈等角度间隔分布的快轴角度值依次为θ1＝-9.9
°
，θ2＝-9.5
°
，θ3＝-9.1
°
，
……
，θ
n＝50
＝9.7
°
)，并在第一个快轴振动周期的后半周期时间段内针对从10
°
到-10
°
的按照4*0.1
°
＝0.4
°
间隔分布的50个快轴角度值(例如，第一个快轴振动周期的后半周期时间段内呈等角度间隔分布的快轴角度值依次为θ’n＝50
＝9.8
°
，θ’n-1＝49
＝9.4
°
，
……
，θ
’2＝-9.4
°
，θ
’1＝-9.8
°
)，而后在第二个快轴振动周期的前半周期时间段内针对从-10
°
到10
°
的按照4*0.1
°
＝0.4
°
间隔分布的50个快轴角度值(例如，第二个快轴振动周期的前半周期时间段内呈等角度间隔分布的快轴角度值依次为θ1＝-9.7
°
，θ2＝-9.3
°
，θ3＝-8.9
°
，
……
，θ
n＝50
＝9.9
°
)，并在第二个快轴振动周期的后半周期时间段内针对从10
°
到-10
°
的按照4*0.1
°
＝0.4
°
间隔分布的50个快轴角度值(例如，第二个快轴振动周期的后半周期时间段内呈等角度间隔分布的快轴角度值依次为θ’n＝50
＝10
°
，θ’n-1＝49
＝9.6
°
，
……
，θ
’2＝-9.2
°
，θ
’1＝-9.6
°
)，其中第一个快轴振动周期的前半周期时间段的快轴扫描终止角度值θ
n＝50
与后半周期时间段的快轴扫描起始角度值θ’n＝50
相差一个水平角度分辨率值0.1
°
，第二个快轴振动周期的前半周期时间段的快轴扫描起始角度值θ1与第一个快轴振动周期的后半周期时间段的快轴扫描终止角度值θ
’1相差一个水平角度分辨率值0.1
°
，第二个快轴振动周期的前半周期时间段的快轴扫描终止角度值θ
n＝50
与后半周期时间段的快轴扫描起始角度值θ’n＝50
相差一个水平角度分辨率值0.1
°
，从而使4个依次连续出现的半周期时间段之间的激光打点总数达到200个，以满足期望雷达分辨率，此时可通过对正弦波驱动信号进行反正弦函数变换，得到这200个快轴角度值各自在所属快轴振动周期内对应的系统时钟周期次序计数值，从而形成两个快轴振动周期各自在前半周期时间段对应的第一半周期扫描表，以及两个快轴振动周期各自在后半周期时间段对应的第二半周期扫描表，以便于主控芯片11在当前时刻所对应的系统时钟周期在当前快轴振动周期内的第二次序计数值命中某个系统时钟周期次序计数值时，控制激光器13发射激光，从而确保激光雷达系统10能够实现期望雷达分辨率和期望扫描点云效果。
138.由此，本技术可通过执行上述步骤s210～步骤s250，控制激光雷达系统10实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作之间的精准同步控制效果，以及快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果，以确保激光雷达系统10能够实现期望雷达分辨率和期望扫描点云效果。
139.在本技术中，为确保主控芯片11能够通过雷达扫描控制装置100执行上述雷达扫描控制方法，本技术通过对雷达雷达扫描控制装置100进行功能模块划分的方式实现前述功能。下面对本技术提供的雷达雷达扫描控制装置100的具体组成进行相应描述。
140.请参照图13，图13是本技术实施例提供的雷达雷达扫描控制装置100的组成示意图。在本技术实施例中，雷达雷达扫描控制装置100可以包括振镜电压获取模块110、快轴计数确定模块120、有效扫描检测模块130、时钟计数确定模块140及激光发射控制模块150。
141.振镜电压获取模块110，用于获取mems振镜在当前时刻反馈的目标慢轴角度等效电压信息及目标快轴角度等效电压信息。
142.快轴计数确定模块120，用于根据目标快轴角度等效电压信息及目标慢轴角度等效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值。
143.有效扫描检测模块130，用于检测第一次序计数值是否属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段。
144.时钟计数确定模块140，用于在检测到第一次序计数值属于当前慢轴振动周期的预设有效行扫描阶段的情况下，确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值。
145.激光发射控制模块150，用于判断第二次序计数值是否与目标快轴振动周期对应的预设快轴扫描表中记录的任一系统时钟周期次序计数值匹配，并在判定第二次序计数值与任一系统时钟周期次序计数值成功匹配时，驱动激光器经mems振镜发射激光，其中预设快轴扫描表记录有对应快轴振动周期内的多个等角度间隔分布的快轴角度值各自对应的系统时钟周期次序计数值。
146.需要说明的是，本技术实施例所提供的雷达扫描控制装置100，其基本原理及产生的技术效果与前述的雷达扫描控制方法相同。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的针对雷达扫描控制方法的描述内容。
147.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
148.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个可读存储介质中，包括若干指令用以使得上述激光雷达系统中的主控芯片执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
149.综上，在本技术实施例提供的雷达扫描控制方法及装置、激光雷达系统和可读存储介质中，本技术基于mems振镜在当前时刻的目标快轴角度等效电压信息和目标慢轴角度等效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值，并在第一次序计数值属于当前慢轴振动周期的预设有效行扫描阶段时，确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值，而后在第二次序计数值对应匹配目标快轴振动周期的预设快轴扫描表所记录的多个等角度间隔分布的快轴角度值各自对应的系统时钟周期次序计数值中的任一系统时钟周期次序计数值时，驱动
激光器经mems振镜发射激光，从而在单个慢轴运动周期中的涉及有效行扫描阶段的每个快轴振动周期内，按照特定快轴角度间隔地发射激光，以实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作之间的精准同步控制效果，并实现快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果，确保对应激光雷达系统能够实现期望雷达分辨率和期望扫描点云效果。
150.以上，仅为本技术的各种实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应当以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种雷达扫描控制方法，其特征在于，应用于激光雷达系统所包括的主控芯片，所述激光雷达系统还包括mems振镜和激光器，其中所述主控芯片与所述mems振镜电性连接，用于驱动所述mems振镜在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动所述mems振镜在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动；所述主控芯片与所述激光器电性连接，用于驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光；所述方法包括：获取所述mems振镜在当前时刻反馈的目标慢轴角度等效电压信息及目标快轴角度等效电压信息；根据所述目标快轴角度等效电压信息及所述目标慢轴角度等效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值；检测所述第一次序计数值是否属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段；在检测到所述第一次序计数值属于当前慢轴振动周期的预设有效行扫描阶段的情况下，确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在所述目标快轴振动周期内的第二次序计数值；判断所述第二次序计数值是否与所述目标快轴振动周期对应的预设快轴扫描表中记录的任一系统时钟周期次序计数值匹配，并在判定所述第二次序计数值与任一系统时钟周期次序计数值成功匹配时，驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光，其中所述预设快轴扫描表记录有对应快轴振动周期内的多个等角度间隔分布的快轴角度值各自对应的系统时钟周期次序计数值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标快轴角度等效电压信息及所述目标慢轴角度等效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值的步骤，包括：构建所述mems振镜在当前时刻的与所述正弦波驱动信号频率相同且相位相同的第一过角度极值方波信号，并根据所述目标慢轴角度等效电压信息构建所述mems振镜在当前时刻的与锯齿波驱动信号频率相同且相位相同的第二过角度极值方波信号；根据所述第一过角度极值方波信号及所述第二过角度极值方波信号确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标快轴角度等效电压信息构建所述mems振镜在当前时刻的与所述正弦波驱动信号频率相同且相位相同的第一过角度极值方波信号的步骤，包括：将所述目标快轴角度等效电压信息和所有历史时刻各自对应的历史快轴角度等效电压信息分别与快轴角度为零度时的第一参考电压阈值进行比较，并根据电压比较结果构建对应的第一过角度零值方波信号，其中所述第一过角度零值方波信号的高电平用于表示对应时刻的快轴角度等效电压大于第一参考电压阈值，所述第一过角度零值方波信号的低电平用于表示对应时刻的快轴角度等效电压小于第一参考电压阈值；确定所述正弦波驱动信号中的快轴角度极大值与快轴角度极小值各自对应的极值出现时刻；根据确定出的快轴角度极大值与快轴角度极小值各自的极值出现时刻对所述第一过角度零值方波信号进行电平跳变调整处理，得到所述第一过角度极值方波信号，其中所述第一过角度极值方波信号的高电平用于表示对应时刻的实际快轴角度值从快轴角度极小
值向快轴角度极大值变化，所述第一过角度极值方波信号的低电平用于表示对应时刻的实际快轴角度值从快轴角度极大值向快轴角度极小值变化。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标慢轴角度等效电压信息构建所述mems振镜在当前时刻的与锯齿波驱动信号频率相同且相位相同的第二过角度极值方波信号的步骤，包括：将所述目标慢轴角度等效电压信息和所有历史时刻各自对应的历史慢轴角度等效电压信息分别与慢轴角度为零度时的第二参考电压阈值进行比较，并根据电压比较结果构建对应的第二过角度零值方波信号，其中所述第二过角度零值方波信号的高电平用于表示对应时刻的慢轴角度等效电压大于第二参考电压阈值，所述第二过角度零值方波信号的低电平用于表示对应时刻的慢轴角度等效电压小于第二参考电压阈值；确定所述锯齿波驱动信号中的慢轴角度极大值与慢轴角度极小值各自对应的极值出现时刻；根据确定出的慢轴角度极大值与慢轴角度极小值各自的极值出现时刻对所述第二过角度零值方波信号进行电平跳变调整处理，得到所述第二过角度极值方波信号，其中所述第二过角度极值方波信号的高电平用于表示对应时刻的实际慢轴角度值从慢轴角度极小值向慢轴角度极大值变化，所述第二过角度极值方波信号的低电平用于表示对应时刻的实际慢轴角度值从慢轴角度极大值向慢轴角度极小值变化。5.根据权利要求2-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一过角度极值方波信号及所述第二过角度极值方波信号确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值的步骤，包括：检测当前时刻在所述第二过角度极值方波信号中是否对应信号上升沿；在检测到当前时刻在所述第二过角度极值方波信号中对应信号上升沿的情况下，对当前记录的快轴周期次序计数值进行清零，并将清零后的所述快轴周期次序计数值作为所述第一次序计数值，其中所述快轴周期次序计数值用于表征所述第一过角度极值方波信号中与距离当前时刻最近的历史信号上升沿对应的快轴振动周期在对应慢轴运动周期内的出现次序；在检测到当前时刻在所述第二过角度极值方波信号中没有对应信号上升沿的情况下，检测当前时刻在所述第一过角度极值方波信号中是否对应信号上升沿；若检测到当前时刻在所述第一过角度极值方波信号中对应信号上升沿，则对当前记录的快轴周期次序计数值进行加一处理，并将加一处理后的所述快轴周期次序计数值作为所述第一次序计数值，否则直接将当前记录的快轴周期次序计数值作为所述第一次序计数值。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，单个慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段包括连续分布的多个有效行扫描快轴振动周期各自在对应慢轴运动周期内的预设次序计数值，则所述检测所述第一次序计数值是否属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段的步骤，包括：将所述第一次序计数值与所述预设有效行扫描阶段所包括的多个预设次序计数值进行匹配；若所述第一次序计数值与任一预设次序计数值成功匹配，则判定所述第一次序计数值
属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段；若所述第一次序计数值没有与任一预设次序计数值成功匹配，则判定所述第一次序计数值不属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段。7.根据权利要求2-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在所述目标快轴振动周期内的第二次序计数值的步骤，包括：检测当前时刻在所述第一过角度极值方波信号中是否对应信号上升沿；在检测到当前时刻在所述第一过角度极值方波信号中对应信号上升沿的情况下，对当前记录的系统时钟次序计数值进行清零，并将清零后的所述系统时钟次序计数值作为所述第二次序计数值，其中所述系统时钟次序计数值用于表征距离当前时刻最近的历史系统时钟周期在对应快轴振动周期内的出现次序；在检测到当前时刻在所述第一过角度极值方波信号中没有对应信号上升沿的情况下，检测当前时刻在系统时钟信号中是否对应信号上升沿；在检测到当前时刻在系统时钟信号中对应信号上升沿的情况下，对当前记录的系统时钟次序计数值进行加一处理，并将加一处理后的所述系统时钟次序计数值作为所述第二次序计数值。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，单个慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段存在多个有效行扫描周期，每个有效行扫描周期对应单个快轴振动周期的半周期时间段，则在单个快轴振动周期的预设快轴扫描表内归属于同一半周期时间段的相邻两个快轴角度值之间的快轴角度间隔值与所述激光雷达系统的水平角度分辨率值保持一致。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，单个慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段存在多个有效行扫描子阶段，每个有效行扫描子阶段由连续的多个快轴振动周期各自的前半周期时间段和后半周期时间段组成，则涉及相同有效行扫描子阶段的多个快轴振动周期各自的预设快轴扫描表均包括与前半周期时间段对应的第一半周期扫描表及与后半周期时间段对应的第二半周期扫描表，其中归属于同一快轴振动周期的第二半周期扫描表的快轴扫描起始角度值与第一半周期扫描表的快轴扫描终止角度值间隔所述激光雷达系统的水平角度分辨率值；在任意两个相邻的快轴振动周期中，后一个快轴振动周期的第一半周期扫描表内的快轴扫描起始角度值与前一个快轴振动周期的第二半周期扫描表内的快轴扫描终止角度值间隔所述水平角度分辨率值；同一半周期扫描表内的相邻两个快轴角度值之间的快轴角度间隔值相对于所述水平角度分辨率值的目标倍数为单个有效行扫描子阶段的半周期时间段总数。10.一种雷达扫描控制装置，其特征在于，应用于激光雷达系统所包括的主控芯片，所述激光雷达系统还包括mems振镜和激光器，其中所述主控芯片与所述mems振镜电性连接，用于驱动所述mems振镜在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动所述mems振镜在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动；所述主控芯片与所述激光器电性连接，用于驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光；所述装置包括：振镜电压获取模块，用于获取所述mems振镜在当前时刻反馈的目标慢轴角度等效电压信息及目标快轴角度等效电压信息；快轴计数确定模块，用于根据所述目标快轴角度等效电压信息及所述目标慢轴角度等
效电压信息，确定当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值；有效扫描检测模块，用于检测所述第一次序计数值是否属于当前慢轴运动周期的预设有效行扫描阶段；时钟计数确定模块，用于在检测到所述第一次序计数值属于当前慢轴振动周期的预设有效行扫描阶段的情况下，确定当前时刻所在的目标系统时钟周期在所述目标快轴振动周期内的第二次序计数值；激光发射控制模块，用于判断所述第二次序计数值是否与所述目标快轴振动周期对应的预设快轴扫描表中记录的任一系统时钟周期次序计数值匹配，并在判定所述第二次序计数值与任一系统时钟周期次序计数值成功匹配时，驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光，其中所述预设快轴扫描表记录有对应快轴振动周期内的多个等角度间隔分布的快轴角度值各自对应的系统时钟周期次序计数值。11.一种激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括主控芯片、mems振镜和激光器；所述主控芯片与所述mems振镜电性连接，用于驱动所述mems振镜在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动所述mems振镜在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动；所述主控芯片与所述激光器电性连接，用于驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光；所述主控芯片存储有计算机程序，并可通过执行所述计算机程序，以实现权利要求1-9中任意一项所述的雷达扫描控制方法。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括模数转换芯片及数模转换芯片；所述数模转换芯片设置在所述主控芯片与所述mems振镜之间，用于将所述主控芯片向所述mems振镜输出的正弦波驱动信号及锯齿波驱动信号进行数模转换处理，并将经数模转换处理后的正弦波驱动信号及锯齿波驱动信号传输给所述mems振镜；所述模数转换芯片设置在所述主控芯片与所述mems振镜之间，用于将所述mems振镜反馈的慢轴角度等效电压信息和快轴角度等效电压信息进行模数转换处理，并将经模数转换处理后的慢轴角度等效电压信息和快轴角度等效电压信息传输给所述主控芯片。13.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被激光雷达系统所包括的主控芯片执行时，实现权利要求1-9中任意一项所述的雷达扫描控制方法，其中所述激光雷达系统还包括mems振镜和激光器；所述主控芯片与所述mems振镜电性连接，用于驱动所述mems振镜在快轴方向按照正弦波驱动信号做简谐振动，并驱动所述mems振镜在慢轴方向按照锯齿波驱动信号做线性往复运动；所述主控芯片与所述激光器电性连接，用于驱动所述激光器经所述mems振镜发射激光。

技术总结
本申请提供一种雷达扫描控制方法及装置、激光雷达系统和可读存储介质，涉及激光雷达技术领域。本申请基于MEMS振镜在当前时刻的目标快轴角度等效电压信息和目标慢轴角度等效电压信息，确定出当前时刻所在的目标快轴振动周期在当前慢轴运动周期内的第一次序计数值属于预设有效行扫描阶段后，在确定出当前时刻所在的目标系统时钟周期在目标快轴振动周期内的第二次序计数值与多个等角度间隔分布的快轴角度值中任一快轴角度值匹配时，驱动激光器发射激光，以实现振镜快轴振动控制操作和激光发射动作的精准同步控制效果，以及快轴视场角范围内的激光均匀打点扫描效果。范围内的激光均匀打点扫描效果。范围内的激光均匀打点扫描效果。


技术研发人员：陈燕凯 丘剑宏
受保护的技术使用者：广州导远电子科技有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/20