一种基于激光雷达目标点云的脉冲控制信号设计方法

技术特征：
1.一种基于激光雷达目标点云的脉冲控制信号设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：目标激光雷达采集的点云作为模板点云；步骤二：对采集获得的模板点云进行数据预处理，获得对应目标激光雷达的激光脉冲从发射到接收的时间、模板点云的激光雷达线束编号信息以及工作周期编号信息；步骤三：根据目标激光雷达的激光脉冲从发射到接收的时间、发射点云的激光雷达线束编号信息以及工作周期编号信息，设计目标激光雷达的脉冲控制信号，用于控制目标激光雷达生成与模板点云相同的点云。2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达目标点云的脉冲控制信号设计方法，其特征在于，所述步骤二具体为：2.1)将采集获得的模板点云的空间位置坐标信息转换为三维极坐标信息，获得模板点云与目标激光雷达的相对距离信息、模板点云的竖直角度信息和水平角度信息；2.2)根据点云与目标激光雷达的相对距离信息，计算获得对应目标激光雷达的激光脉冲从发射到接收的时间；2.3)根据模板点云的竖直角度信息，通过查表获得模板点云的激光雷达线束编号信息；2.4)根据激光雷达的工作周期和旋转角速度，计算获得目标激光雷达的水平分辨率；2.5)根据模板点云的水平角度信息对模板点云进行方位角递增的排序，获得排列好的模板点云，将排列好的模板点云中第一个点所在的工作周期作为初始工作周期；2.6)基于目标激光雷达的水平分辨率，根据水平角度信息对排列好的模板点云中各个点进行工作周期编号计算，获得模板点云中各个点的工作周期编号并构成模板点云的工作周期编号信息。3.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达目标点云的脉冲控制信号设计方法，其特征在于，所述步骤2.6)具体为：2.6.1)对于排列好的模板点云中的每个点，根据模板点云的水平角度信息中各个点的水平角度，计算当前点与上一个点的水平角度的差值；2.6.2)根据目标激光雷达的水平分辨率，利用以下公式计算当前点与上一个点的工作周期编号的差值：其中，表示排列好的模板点云中第i个点与第i-1个点的工作周期编号的差值，i∈1...n-1，n表示排列好的模板点云的点总数，δ
i
表示排列好的模板点云中第i个点与第i-1个点的水平角度的差值，δazimuth
full
表示目标激光雷达的水平分辨率；fix()表示取整操作；2.6.3)根据当前点与上一个点的工作周期编号的差值以及上一个点的工作周期编号，计算当前点的工作周期编号，计算公式如下：其中，fullcycle_id(i)和fullcycle_id(i-1)分别表示第i个点与第i-1个点的工作周
期编号，laser_id(i)和laser_id(i-1)分别表示第i个点与第i-1个点的激光雷达线束编号；2.6.4)重复2.6.1)-2.6.3)对排列好的模板点云中的剩余点进行处理，获得排列好的模板点云中各个点的工作周期编号并构成模板点云的工作周期编号信息。4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达目标点云的脉冲控制信号设计方法，其特征在于，所述步骤三具体为：3.1)根据目标激光雷达的激光脉冲从模板到接收的时间、模板点云的激光雷达线束编号信息以及工作周期编号信息，计算发射点云中各个点对应单脉冲的工作时刻，计算公式如下：timestamp(i)＝fullcycle_id(i)*t
fc
laser_id(i)*t
sfc
tof其中，timestamp(i)表示模板点云中第i个点对应单脉冲的工作时刻，fullcycle_id(i)表示第i个点的工作周期编号，t
fc
表示目标激光雷达的工作周期，laser_id(i)表示第i个点的激光雷达线束编号，t
sfc
表示目标激光雷达的单束发射周期，tof表示目标激光雷达的激光脉冲从发射到接收的时间；3.2)根据各个单脉冲的工作时刻计算对应的脉冲序列，接着将各个脉冲序列中的四个序列点相连后，获得对应的连续脉冲信号，由各个单脉冲对应的连续脉冲信号构成目标激光雷达的脉冲控制信号，用于控制目标激光雷达生成与模板点云相同的点云。5.根据权利要求4所述的一种基于激光雷达目标点云的脉冲控制信号设计方法，其特征在于，所述步骤3.2)中每个单脉冲的脉冲序列的计算公式如下：time_ideal(i1,i2,i3,i4)＝[-ε,0,ttl,ttl ε] timestamp(i)amp_ideal(i1,i2,i3,i4)＝[0,1,1,0]其中，time_ideal(i1,i2,i3,i4)表示第i个单脉冲的脉冲序列的时间序列，amp_ideal(i1,i2,i3,i4)表示第i个单脉冲的脉冲序列的幅值序列，i1,i2,i3,i4分别为第i个单脉冲的脉冲序列的上升沿起点、上升沿终点、下降沿起点、下降沿终点，ttl表示脉冲持续时间，ε表示单脉冲上升沿所需时间。

技术总结
本发明公开了一种基于激光雷达目标点云的脉冲控制信号设计方法。包括如下步骤：1目标激光雷达采集的点云作为模板点云；2对采集获得的模板点云进行数据预处理，获得对应目标激光雷达的激光脉冲从发射到接收的时间、模板点云的激光雷达线束编号信息以及工作周期编号信息；3根据目标激光雷达的激光脉冲从发射到接收的时间、模板点云的激光雷达线束编号信息以及工作周期编号信息，设计目标激光雷达的脉冲控制信号，用于控制目标激光雷达生成与模板点云相同的点云。本发明可以生成实际环境中不存在但是激光雷达可以接收并处理的点云，使得针对激光雷达的对抗性模拟有了实现的理论基础，为后续分析和完善激光雷达的安全性能提供保障。保障。保障。


技术研发人员：袁梦瞳 冀晓宇 徐文渊 金子植 朱姜宇轩 宋梓源
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.04.13
技术公布日：2022/7/29