CN104345994A - Lidar信号调整的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LIDAR信号调整的系统和方法。各种实施例提供通过以高采样率采样红外脉冲并在模拟域中存储样本而允许LIDAR系统使用比常规LIDAR系统相对低成本的元件和较少元件采样附近物体的系统和方法。样本然后可以慢于残阳速率的速率进行数字化。

Description

LIDAR信号调整的系统和方法
技术领域
本申请涉及一种红外线距离检测系统，并且更具体地涉及用于通过定时红外线脉冲的反射而确定物体与收发器的距离。
背景技术
已知在现有技术中通过使用红外脉冲照亮物体，并测量反射脉冲从物体返回到红外接收器所需的时间而确定物体和车辆的距离。
因为在接收反射脉冲之前不能精确得知该物体与车辆的距离，检测反射脉冲通常需要在各种不同的时间采样红外接收器的输出，并确定哪些样本(如果有的话)具有指示接收到反射的红外脉冲的至少一部分的幅度。另外，反射脉冲可随着时间被扭曲和散布，使得反射部分可以由几个样本捕获，以及一个样本到下一个的幅度之差可以很小。使用模拟-数字转换器采样这样的信号需要非常快的高分辨率的模拟-数字转换器。
发明内容
在第一实施例中，一种处理模拟信号的方法，该方法包括：以采样频率在模拟域捕获模拟信号的多个样本，使得所述多个样本表示在多个连续时间的模拟信号；在对应的多个模拟存储元件中存储多个样本的每一个；从所述多个模拟存储单元以检索频率顺序地检索所述多个存储样本的每一个，所述检索频率慢于所述采样频率。此外，在一些实施例中，以检索频率顺序地检索所述多个存储样本的每一个的步骤进一步包括：将存储的多个样本的每一个转换为数字格式。此外，顺序地检索所述多个存储样本的每一个的步骤进一步包括：确定哪些所存储的样本具有最大振幅，或者哪个表示模拟信号的上升沿。
一些实施例还包括：发送红外脉冲的序列，该序列包括第一发射脉冲和随后的第二发射脉冲。在这些实施例中，模拟信号表示所述第一发射脉冲的所接收的反射，以及顺序地检索多个存储样本的每一个的步骤在随后的第二红外线脉冲的发射之前完成。
另一个实施例包括使用红外脉冲检测物体的方法。该方法包括：从红外线发射器发射多个红外线脉冲；以及在红外线接收机接收多个红外线的反射，所述多个红外线的反射包括发射脉冲从物体的反射。然后，在样本捕获阶段，对于所述多个红外线反射的每一个，所述方法包括：在多个不同的采样时间捕获多个模拟样本；以及在对应的多个模拟存储单元中，在模拟域中求和所述多个模拟样本的每一个和从对应的采样时间从所有之前红外线反射的所有样本，以使得所述多个模拟存储元件的每一个存储表示相应样本的总和的模拟值。
此外，在样本捕获阶段之后的读出阶段，该方法还可以包括读出阶段，所述读出阶段包括：从多个模拟存储元件以检索频率顺序地检索多个存储的样本的每一个，所述检索频率慢于所述采样频率。在各种实施例中，检索多个存储的样本的每一个的步骤进一步包括：确定哪些存储的样本具有最大的振幅。一些实施例进一步包括放电阶段，其包括在读出阶段后放电每个模拟存储元件。
在一些实施例中，顺序地检索存储的多个样本的每一个的步骤进一步包括：使用模拟-数字转换器将模拟值转换为数字格式，以产生相应的多个数字和。
此外，在一些实施例中，红外接收器被配置为输出与入射的红外脉冲的振幅成比例的电流，每个模拟存储元件包括电容器，以及每个模拟值包括电压。
一种用于采样照射到接收器的多个红外脉冲的系统包括：红外接收器，被配置为提供响应于(例如，作为其函数)照射到红外接收器的红外辐射的模拟输出；开关网络，包括耦合到所述红外接收器并被配置为接收模拟输出的第一端，和多个输出端；以及多个模拟存储单元，每个模拟存储元件耦合到所述多个输出端的对应一个并且被配置成保持多个顺序样本。在样本捕获配置中，红外接收器的模拟输出可以依次经由开关网络耦合到所述多个模拟存储元件。在一些实施例中，交换网络可以包括开关电路，其包括耦合到所述红外接收器并被配置为接收模拟输出的第一端子和第二端子，所述第二端子可控制地连接到所述第一端子；以及双向的模拟多路复用电路，包括耦合到所述开关电路的第二端子的输入端，和多个输出端子。换言之，交换网络可以包括开关电路，该开关电路具有耦合到所述红外接收器并被配置以接收模拟输出的第一端子，和第二端子，所述第二端子可控制地连接到所述第一端子，以及第三端子，其中第二端子也可控制地耦接至所述第三端子，以及所述双向模拟多路复用电路具有耦合到所述开关电路的所述第二端子的输入端子，和多个输出端子。
在该系统的一些实施例中，红外接收器的模拟输出是与照射到红外接收器的的红外辐射强度成比例的电流；以及所述多个模拟存储元件包括多个电容器。此外，一些系统还包括放大器，所述放大器被配置以缓冲红外接收器的电流输出，并经由切换电路向双向模拟多路复用电路提供缓冲电流。
此外，在一些系统中，开关电路还包括第三端子，以及所述第二端子可控制地连接到所述第三端子。此外，该系统还包括模拟-数字转换器，当系统处于读出配置时，所述模拟-数字转换器被配置为通过所述双向的模拟多路转换电路和开关电路可控制地耦合到多个模拟存储元件。
为了控制系统的元件的操作，一些系统包括控制电路，所述控制电路经配置以控制所述双向的模拟多路转换电路和所述开关电路以在采样模式下工作，其中红外接收器的输出经由双向的模拟多路转换电路和开关电路被顺序地耦合到每个模拟存储元件，以及在读出模式中，每个模拟存储元件通过双向的模拟多路转换电路和开关电路被顺序地耦合到模拟-数字转换器。事实上，在某些系统中，交换网络包括接地端子，以及当该系统处于放电配置时，所述控制电路经配置以通过交换网络(例如，通过双向的模拟多路转换电路)和接地端子而顺序地耦合每个模拟存储元件到地面。
在一些实施例中，系统包括控制电路，所述控制电路经配置以控制所述双向的模拟多路转换电路和开关电路；和红外线发射器，所述红外线发射器经配置在所述控制器的控制下发送红外辐射脉冲。该控制器协调多个红外线脉冲的发送和所述多个红外线脉冲从远程物体的反射采样。
在一些实施例中，模拟存储元件是多个电容器，所述多个电容器包括被配置为存储第一样本的第一电容器，和多个随后的电容器，每个被配置为存储多个随后样本中的一个，以至于每个随后的电容器关联于所述多个电容器中的紧接在前的电容器，以及其中每个随后的电容器具有比所述第一电容器更小的电容，以及每个随后的电容器由如下公式关联它的紧接在前的电容器：
Cn+1＝MCn
其中Cn+1是电容器，Cn是其紧接在前的电容器，M是具有小于1的值的标量。
在又一实施例中，一种用于采样照射到接收机的多个红外脉冲的系统，包括：变换装置，配置成将所述多个红外线脉冲转换为对应的多个电流脉冲；采样装置，被配置以在模拟域中采样多个电流脉冲；和装置，用于在模拟域中求和多个电流脉冲。事实上，一些这样的系统包括控制装置，被配置为控制该采样装置，并配置成控制模拟-数字转换器装置。
附图说明
通过参考下面的详细描述，实施例的上述特征将更容易地理解，参考附图，其中：
图1A示意性地示出了在汽车中的激光探测和测距系统的实施例；
图1B示意性地示出由激光探测和测距系统发射的红外脉冲；
图1C和图1D示意性地示出了由激光探测和测距系统接收的反射的红外脉冲；
图1E示意性地示出由激光探测和测距系统发射的红外脉冲的序列；
图1F示意性地示出了对应于图1E的发射红外脉冲的序列的反射红外脉冲的序列；
图2A示意性地示出用于处理一个或多个反射的红外脉冲的电路的实施例；
图2B示意性地示出了对应于由接收机接收的反射红外脉冲序列的电流脉冲序列；
图2C和2D示意性地示出在各种操作配置中图2A的电路；
图2E示意性地示出用于处理一个或多个反射红外脉冲的电路的替代实施例；
图3是描述图2A、2C、2D和2E的电路的操作的流程图；
图4是描述物体检测系统的操作的方法的流程图；
图5A和5B示意性地示出信号处理电路的替代实施例；
图6示意性示出用于快速采样信号的系统；
图7A-7D示意性地示出信号处理电路的操作的相对定时。
具体实施方式
各种实施例提供允许信号被快速采样的系统和方法，，而无需昂贵的和/或大功率的高速模拟-数字转换器。并非使用非常快速和昂贵的模拟-数字转换器采样入射的红外线脉冲，各种实施例以较高的采样率捕捉脉冲序列中每个脉冲的许多样本，并存储脉冲到相应数目的模拟存储器元件。在样本被捕获和存储之后，它们可以慢于采样速率的速率读出所述模拟存储元件，并相对缓慢地(即，具有慢于采样速率的转化率)但精确和便宜的模拟-数字转换器数字化，。
举例来说，各种实施例提供用于在模拟域中采样脉冲信号或快速的脉冲信号序列的系统和方法。这种系统和方法避免了昂贵的模拟-数字转换器，但仍然为非常短的脉冲信号提供信号处理，或者迅速地重复脉冲。
这些系统和方法可用于多种应用，其中可期望快速采样信号，而无需昂贵的硬件。正如一个示例，这样的系统和方法可用于处理汽车接近感测电路中的反射信号，例如如示意性地示于图1中。汽车100包括具有红外发射器110和接收器120的信号处理系统109。发射器110被配置成在机动车100的前部100F的方向发射具有幅度103(图1B)的红外线脉冲106，或一系列这样的脉冲。每个脉冲106具有脉冲宽度161，以及连续的脉冲106限定期间，或脉冲162之间的时间，示意性地示于图1B中。
如果物体105被设置在机动车100的前部，发射脉冲106将反射离开物体105以产生反射脉冲107(图1C)，使得发射脉冲106的一部分能量在反射脉冲107返回到机动车100的方向，并由红外接收器120接收。
优选地，所述反射脉冲107保持相同的形状和相同的总能量作为发射脉冲106。然而在实践中，发射脉冲随着它于源的行程距离而减弱(例如，沿着道路102的距离101)。例如，已知电磁信号随着它与发射器的距离平方而减弱。辐射聚焦的光束可具有不同的损耗特性。
根据物体105的尺寸、形状和材料，所发送的脉冲106可以完全或几乎完全地在具有幅度104的脉冲107中从物体105反射回接收器120(例如，从反射点108)。
可选地，与反射物体105的反射点108可在本质上成为红外辐射的点光源。在这种情况下，反射脉冲107还随着与点光源的距离的平方消散。因此，反射脉冲107的能量取决于其从它的场(发射器110)行进到它的反射点(108)并然后到接收机120的距离。该距离可以被称为它的“飞行距离”，以及发射所述发射脉冲106到接收反射脉冲107之间的时间可以被称为信号的“飞行时间”(或“飞行的时间”)。
在图1C示意性示出和下面所描述的，反射脉冲107的幅度104可小于发射脉冲106的幅度。
典型的汽车物体的检测系统被配置为检测非常靠近车辆的物体，例如诸如与车辆几厘米的物体。因此，红外信号的飞行时间是非常短的。例如，如果红外脉冲的总飞行距离是通过空气2米(例如，以299705公里/秒从发射器到与发射器1米的物体，和从物体到接收器)，飞行时间将约为6.6毫微秒。因此，为了避免信号之间的重叠，发射脉冲106和随后的发射脉冲106之间的时间162优选地大于对于关注范围(例如，101)在发射脉冲106的发送和对应反射脉冲107的接收之间的最大可能时间。然而，在发送脉冲106和随后的发射脉冲106之间的时间间隔162可以是非常短的-例如，纳秒或数万纳秒的量级。因此，该发射脉冲106的脉冲宽度160必须非常短，优选地实质上少于发射脉冲106和随后的发射脉冲106之间的时间162。
此外，反射脉冲107可以分布在比发射脉冲106的更大的时间跨度比(即，反射的脉冲107的脉冲宽度171可大于相应的发射脉冲的脉冲宽度161)。因此，反射脉冲107通常具有比其对应的发射脉冲106的更少能量，并且能量分布在比对应的发射脉冲106更大的时间跨度，其结果是反射脉冲107可难以检测，以及反射脉冲在接收器120的精确到达时间可难以确定。
为了处理反射信号107，接收器120在反射脉冲107可在接收器120接收到的时间跨度的多点上采样反射信号107。由于反射脉冲107的准确到达时间不是精确已知的，并且甚至可不会近似已知，采样电路可以被配置为在发射脉冲106被发送之后的宽时间跨度采采样本，以增加捕获反射脉冲107的样本的可能性。作为一个实际问题，如果这些样本在反射脉冲107到达之前(例如，图1D中在时间150-1、150-2的样本)或反射脉冲通过之后(例如，在时间150-n的样本)捕获，这意味着一些样本可完全丢失反射脉冲。
采样反射信号的方法的示例在图1D中示意性地示出，其中采样电路依次捕获反射脉冲107的一组样本。
采样电路可以采用非常快的模拟-数字转换器用于采样所述反射脉冲107，或模拟-数字的转换器的阵列，但这样的电路是昂贵的并消耗大量的电源。在汽车的环境中，这种电路就变得相当大并向其中布置电路的汽车添加不希望的重量。与此相反，本文中所描述的各种实施例快速采样在模拟域中的反射脉冲107，并且存储或处理在模拟域中的样本，从而避免了现有技术系统的费用和复杂性。
根据第一实施例的快速模拟采样和信号处理电路200的示意性地示于图2A、图2C和图2D。采样电路200在控制器208的控制下是可配置的，以各种模式操作，包括样本捕获模式、转换模式和放电模式，如下面进一步描述。
该电路200包括，除其他外，红外线接收单元203、缓冲放大器205、交换网络(例如，开关206和模拟的双向多路转换器207)、模拟存储元件(211-1，211-2...211-n)和模拟-数字转换器(209)。
多个电路元件在控制器208的协调和控制下操作。例如，为了协调或同步发射脉冲的发射与放大器205的输出的采样，控制器208可通过借助发射器控制总线234向发射器110提供控制信号而控制发射器110。
在一些实施例中，控制器208可以是编程的微控制器或微处理器，或者可在编程的处理器(例如，经由控制线236的处理器721)的控制下。可替换地，该控制器可以是部分或在编程的处理器(例如，微控制器或微处理器721)上实现。在其它实施例中，控制器208可以是状态机，被配置为例如响应于发射脉冲107的发送而产生本文所描述的各种控制信号。
在操作中，来自反射脉冲(例如，107)的红外辐射204照射到红外二极管203，从而使红外二极管203进行并消耗从电源230通过电阻器231到地的电流。电流的振幅是红外辐射照射到二极管203的强度的函数，并且可以例如成比例于照射到二极管203的红外辐射的强度。在图2A的实施例中，跨导放大器205被耦合到电阻器231和红外二极管203之间的节点232，并且在节点220产生和输出电流，如示意性地示于图2B。
在一个替代实施例中，二极管203的模拟输出可以是模拟电流，以及放大器205可是可选的，并且可以被省略，例如如果二极管203的当前输出足以充电存储元件(例如，211-1)而不使用缓冲器。在这种实施例中，从二极管203的输出电流被直接耦合到开关电路206的端子206A，例如示意性地示于图2E。否则，该放大器205可以是电流放大器，被配置以缓冲红外接收器203的电流输出，并通过开关电路206提供缓冲电流225至双向模拟多路复用电路207。
该输出电流225成正比于反射脉冲107的强度(振幅)，因此，每个反射脉冲107被变换成电流脉冲225。类似地，一系列的反射脉冲(例如，107-1、107-2...107-7等；图1F)被转导到对应的一系列的电流脉冲(例如，225-1，225-2...225-7等；图2B)。
电流脉冲225通过开关电路206耦合到双向多路转换器207的输入207A。在该实施例中，切换电路206是能在两个方向上携带任何电信号(例如，电压或电流)的三极(206A、206B、206C)，单掷(206D)开关。因此，开关电路206可以被称为双向多路转换电路。
在又一实施例中，放大器205可以是电压缓冲器，在这种情况下，提交给并由所述存储元件(211-1，211-2...211-n)存储的模拟信号是电压。
操作采样电路200的方法300被示意性地由图3的流程图所示。
样本捕获模式
在方法300中，电路200由控制器208配置成样本捕获模式。更具体地说，在步骤301，控制器设置开关206以耦合放大器205的输出到多路复用器207的端子207A。为此，控制器208可通过控制总线232提供控制信号到开关206。
在图2A中，开关206被配置成从节点220到多路复用器输入端207A传导电流，但在其它模式下在控制器208的控制下被配置为耦合多路复用器输入207A到其他极点用于其他目的，如下面进一步解释。
在步骤302，所述电路200采样反射信号107。更具体地说，控制器208控制多路转换器207以顺序地耦合所述多个电容器的每一个(211-1，211-2...211-n)到放大器205的输出，如上所述。为此，控制器208可通过多路转换器控制总线238向多路复用器207提供多路转换器控制信号。
多路转换器207被配置为通过借助相应的多个多路转换器端子(207-1，207-2...207-n)连续耦合输入端207A到多个模拟存储单元(211-1，211-2...211-n)的每一个而在每个电流脉冲225的连续时间(例如，150-1，150-2...150-n中，如示意性地示于图1D)捕获多个连续样本。
在图2A的实施例中，模拟存储元件(211-1，211-2等)是电容器。对于第一采样周期通过控制多路转换器207以耦合多路转换器输入端207A到多路转换器端子207-1，第一个样本被捕获在电容器211-1上。对于第二个采样周期，通过控制多路转换器207以耦合多路转换器207A输入端到多路转换器端子207-2，第二样本被捕获在电容器211-2上，第二个采样周期在第一个采样周期之后。随后样本对于总的“n”的样本按序(例如，211-3...211-n)被捕获在剩余的电容器上，其中“n”是电容器的整数数量。
换句话说，放大器205的电流输出在第一时间段(例如，K毫微秒)被发送到第一电容器(211-1)，然后在第二时间段(例如，K纳秒)切换到随后的电容器(211-2)等等用于许多样本。
通常，对于本文所述的各种实施例，方便的考虑存储元件211-1作为专用于存储第一信号样本，存储元件211-2存储相同信号的第二样本，等等，以使得存储元件211-n被专用于存储第n个样本等。但是，存储单元(211-1，211-2...211-n)可以被配置为或用在不同的排列和顺序，由设计的系统所决定。另外，在一些实施例中，控制器208可被配置成控制复用器207以在重复序列或周期中耦合端子207A到每个端子(207-1，207-2...207-n)-例如，如果第一样本被存储在存储单元211-1，第二样本被存储在存储单元211-2等等，直到第n个采样值存储在存储元件211-n中，则第n个样本之后的再下一个样本(例如，样本n+1)被存储在(或加上其内容)存储元件211-1中和下一个样本(例如，样本n+2)被存储在(或加上其内容)存储元件211-2，等。当一个存储元件(例如，211-1)存储给定的采样时间(例如150-1)的样本时，以及另一存储单元(例如，211-3)存储随后采样时间的不同样本(例如，150-3)，用于存储后续(在时间上)的样本(例如，211-3)的存储元件可被描述为随后于存储给定的时间(例如，在211-1)的样本的存储元件。类似地，保存给定时间(例如，150-1)的样本的存储元件(例如，211-1)可被描述为存储随后时间(例如，150-3)的样本的存储元件(例如，211-3)。类似地，存储在直接相邻或紧随其后的时间(例如150-1和150-2)获取的样本的两个存储元件(例如，211-1和211-2)可以说是直接邻近彼此，以及具体而言，一个存储元件(例如，211-1)可以说是紧接在下一个(例如211-2)的前面，就像一个存储元件(例如，211-2)可以说是紧接在其前身(例如，211-1)。
当多路转换器207依次耦合电流脉冲225到每个该电容器时，每个电容器从电流脉冲225接收部分电荷，并根据等式i＝dq/dt存储电流为电荷，其中“i”是电流，以及“dq/dt”是由电流表示的电荷流动的时间变化率。因此，在每个电容器上的电荷量(211-1，211-2等)依赖于该电容器被耦合到放大器205的时间(例如，q＝Ct，其中“t”是具有电容“C”的电容器耦合到产生电流“i”的电流源的时间长度)。另外，当电流被耦合到每个电容器时，每个该电容器上的电压将根据等式i＝Cdt/dt升高，其中“i”是电流，“C”是电容器的电容，以及“dv/dt”是响应于所述输入电流的电压的时间变化率。
由于放大器205的输出是正比于在二极管203接收到的辐射204的电流，经过发射脉冲被发射之后的特定时间跨度106，每个电容器(211-1，211-2，等)，将具有正比于由二极管203接收到的辐射的电压。在一些实施例中，在发射脉冲106被发射之后，步骤302的采样发起延迟时间段，以使接收器120不处理来自近场物体的反射(例如，其中设置物体检测系统的车辆部件)。
仅作为一个说明性示例，对于具有16个电容(即，n＝16)和最大路径长度(例如，距离101的2倍)为15米的系统中，发射脉冲106的飞行时间，将大约50纳秒。如果采样速率为160兆赫，则每个电容(211-1、211-2...211-16)暴露于进入的电荷(即，将收集来自电流225的电荷)为6.25纳秒。
因此，当多路转换器207耦合信号225到电容器时，每个电容器(211-1，211-2，等)持有(并因此呈现电压)正比于电流信号225(并因此正比于反射脉冲107)的电荷。换句话说，该电路200快速捕获反射信号107的序列样本–一个样本在“n”个电容器的每一个中-而不需要能以该较快速率采样的模拟-数字转换器。
虽然上述实施例描述了对应于单个发射脉冲106的单个反射脉冲107的处理，一些实施例对多个脉冲进行操作，诸如图1E示意性示出的发射脉冲的序列(106-1，106-2等)以及图1F示意性示出的相应的反射脉冲的序列(107-1，107-2等)。事实上，一些实施例对一千或更多的连续脉冲集合进行操作。另外，一些实施例采样多个反射脉冲(107-1，107-2等)，以及在数字化之前在模拟域中加和并存储该样本。
例如，电路200可以采样对应于多个发射脉冲(106-1，106-2等)的多个电流脉冲(225-1，225-2，等等，参见图2B)，并将相应样本(211-1，211-2等)存储在相应的电容器中。在该过程中，来自第一脉冲(例如，225-1)的第一样本(例如，150-1)被存储在第一电容(211-1)中，以及来自第一脉冲(225-1)的第二样本(例如，150-2)被存储在第二电容器(211-2)中，等等。随后，第二脉冲(例如，225-2)被进行采样，以及来自第二脉冲225-2的第一样本(150-1)与已经存储在第一电容器211-1上的第一样本(例如，来自第一脉冲225-1)进行加和，并且存储在该第一电容器211-1上。类似地，来自第二脉冲(225-2)的第二样本(如150-2)与已经存储在第二电容器(211-2)的第二样本进行加和，等等，用于来自每个脉冲的所有样本。以这种方式，来自每个脉冲(225)的样本与来自任何数量的之前和/或之后的脉冲的对应样本进行求和，在可用电容器上所有的。其结果是，在每个电容器(211-1，211-2等)上的电压是存储到该电容器的所有样本的总和。
在一些实施例中，每个电容器(211-1，211-2等)都具有相同的电容。然而，本发明人已经认识到，来自物体附近的接收器(例如，在图1A中的物体105，其是与接收器120的距离101)的反射脉冲107将具有比从远离接收器120的物体的反射脉冲的更大振幅，由于行进更长的距离的红外脉冲经历红外线能量的更大损耗。如果在电路200中的所有电容(211-1，211-2等)具有相同的电容，则暴露于快速反射脉冲107的电容器上产生的电压将大于暴露于不太迅速反射脉冲107的电容器上产生的电压。
因此，本发明人认识到，如果存储在发射脉冲106(例如，211-n)被发射之后较长时间获取的样本的电容器小于(即，具有较小的电容)存储时间上相对接近发射脉冲106(例如，211-1，211-2)的发射的样本的电容器，所捕获的电压可保持地更接近均匀。
因此，在一些实施例中的电容(211-1,211-2...211-n)分别具有不同大小，例如根据将被每个该电容器采样的反射脉冲107的飞行时间。更具体地，获取第二样本的电容器211-2的电容小于获取第一样本的电容器211-1的电容，成比例于由于增加飞行时间预期的信号大小的减少。同样地，获取第三样本的电容器211-3的电容小于获取第二样本的电容器211-2的电容。如果样本时间(150-1，150-2等)是等间隔的，则任何两个连续电容器(例如，211-2/211-1)的电容之比可以与其他任何两个连续的电容器(例如，211-3，211-2，等等)是相同的，其中比率(M)小于1。
因此，在一些实施例中的任何两个连续电容器(211-1，211-2...211-n)之间的关系可以表示为：
CX+1＝MCX；
其中，“CX”是电容器(例如，211-2)的电容，“CX+1”是下一个电容器(例如，211-3)的电容，以及“M“是具有值小于1的无单位的比例因子(例如，标量)(即，M<1)。比例因子(M)可以是恒定的，或者可以变化，例如取决于发射脉冲106和反射脉冲107的飞行时间或样本之间的时间。
换句话说，在一些实施例中，存储样本的电容器随着捕获样本的时间点而减小电容。如果电容器211-1存储第一个样本，以及电容器211-2存储该第二样本，则电容器211-2具有比电容器211-1的较小电容。同样，如果电容器211-3存储第三样本，则电容器211-3具有比电容器211-2的较小电容，对于所有的模拟存储电容器(211-1，211-2...211-n)都如此。
以这种方式，处理电路可避免需要包括可编程增益放大器以调节或正常化飞行样本，且可减少否则处理器(例如，处理器271)所需的工作，因为该处理器和它的编程代码不需要处理随着对应脉冲的移动距离显著变化的信号。
数字化模式
在一个或多个脉冲被进行采样之后，样本可在数字化模式中被数字化。在数字化模式中的电路200的实施例示意性示于图2C，并且和图2A的电路200是相同的，不同之处在于开关206被配置为耦合多路复用器端子207A到模拟-数字转换器209的输入端子209B。
更具体地，在步骤303，控制器208设置开关206以耦合多路转换器207的端子207A到转换器209的输入端209B，如上所述。为此，控制器208可通过控制总线232向开关206提供控制信号并通过控制线233向转换器提供控制信号。
然后，在步骤304中，多路转换器207单独地耦合每个电容器(211-1，211-2...211-n)到开关端子206D，并从而通过开关端子206B到转换器209的输入端209B。该转换器209然后在控制器208的控制下通过转换器控制线233数字化每个电容器(211-1，211-2...211-n)上的电压，并在输出209A上输出数字字的相应序列。该数字字可以依次被存储在数字存储器270中和/或经由数据总线260由处理器271进行处理。
因为数字化(步骤304)发生在相应的反射脉冲107的到来之后，因此在发射脉冲之间的时间间隔162中，数字化可以实质上慢于采样信号的速率发生。
例如，在一个示例性实施例中，信号可以200MHz的采样率进行采样，以及样本可以以相对缓慢的10千赫进行转换。作为实际问题，该系统和方法比使用快速的模拟-数字转换器直接采样信号的系统和方法以较低成本实现更高的性能。例如，每10ns获取一个新样本的每秒100兆采样(100MPSP)转换器能解决只有约加或减5英尺(1.52米)的距离。这样的分辨率可能对某些应用不足，诸如检测车辆和车辆附近物体之间的距离的系统。
数据处理模式
一旦数字化的样本存储在存储器270中，或直接提供到处理器271，编程的处理器271可以执行计算机代码以评价数字化采样，用于确定哪些样本或哪个样本落在反射脉冲107(步骤305)内。为此，在一些实施例中，该处理器也可以评估所有的数字化采样，以确定哪些样本具有最大的振幅，并确定该样本为代表反射脉冲的样本(其可被称为“关键的样本”)。
在其他实施例中，处理器271可评估数字化采样，以确定反射脉冲107的上升边缘107R，例如，反射脉冲107的上升边缘107R可以通过增加两个或多个连续的样本的振幅确认，诸如样本150-5和150-8之间，例如。上升沿107R内的样本之一可以被识别为代表反射脉冲，并且可以被称为“关键样本”。
由于样本在已知时间被捕获，相对于发射脉冲被发送的时间(“Tt”)，获取关键样本的时间可用于根据光的速度确定物体105与发射器110和接收机120的距离。更准确地说，物体105与发射器110和接收器120的距离101可被计算为D＝C(Ts/2)，其中D是距离(例如，101)，“C”是光速，以及Ts是获取关键样本的时间，相对于红外线脉冲107从发射器110的发送时间(例如，总飞行时间)。
放电模式
在信号或信号序列已经被处理之后，该方法可以清除该模拟存储元件(211-1，等)。为此，方法300重新配置电路200在放电模式中(步骤306)。图2D示意性地示出被配置为放电电容器211-1…211-N的电路200。在这种模式下，开关206被配置为耦接多路转换器端子207A到地面。
在这种结构中，多路转换器207单独地耦合每个电容器(211-1，211-2...211-n)带开关端子206D，并从而通过开关端子206C到地面(步骤307)。因此，每个电容器(211-1，211-2...211-n)放电其累积电荷到地面，并已准备好接收随后反射脉冲107的新的样本。为此，方法300可返回到步骤301。可替换地，方法300可终止。
在优选的实施例中，样本的数字化并放电对应于第一发射脉冲(例如106-1)的存储元件(211-1，等)在紧接其后的发射脉冲(例如，106-2)发射之前完成。事实上，在一些实施例中，数字化数据的处理(步骤305)和/或存储元件的放电(步骤307)也可以在紧接其后的发射脉冲的发射之前完成。
图4是描述操作具有电路200的物体检测系统的方法400的流程图。在步骤401中，控制器208经由发射控制线234通过向发射器110发送控制信号而启动发射脉冲106的发射。
在该步骤401，控制器208还可以通过耦合端子207A至被配置为存储第一样本的存储元件(例如，存储元件211-1)而配置多路转换器207以准备捕获第一样本。因此，反射信号(例如，107)的采样可以与发射脉冲(例如，106)同步。换句话说，控制器(或“控制电路”)208可经配置以经由发射器控制总线234发送发射控制信号到红外发射器110来启动由红外发射器110发射红外脉冲106，实质上同时发送所述发射控制信号，以耦合红外接收器的模拟输出到多个模拟存储元件(211-1，211-2等)的第一个1211-1，模拟存储元件的第一个211-1配置为存储来自多个红外线脉冲(206-1，106-2，等等)的每一个的第一样本。
随后，在步骤402，电路200捕获对应于发射脉冲106的反射脉冲107的样本，如结合方法300描述为示例。
在步骤403，方法400确定物体(例如，105)与发射器110和接收器120的范围或距离，该发射脉冲106被反射以产生反射脉冲107。距离(例如，距离101)可通过计算发射脉冲106和反射脉冲107的飞行时间识别，例如通过识别反射脉冲107的关键样本并确定关键样本到达接收机的时间。物体105的范围随后可以计算为光的速度(例如，约299705公里/秒在空气中)乘以飞行时间(例如，图7C的时间705)，再除以二。然后处理400可以通过返回到步骤401重复，或可终止，如图4所示。
信号处理电路500的可替换实施例示意性地示出如图5A所示，并且包括多路转换器207和存储元件207-1等，以及控制器208。该实施例还包括耦合到所述多路复用器的输出端510-1，510-2…510-n的双通道的读出多路转换器501，其中每个电耦合到所述存储元件211-1，211-2...211-N中的相应一个。虽然多路复用器的输出端子(510-1，510-2...510-n)在图5A和5B中被示为独立终端，它们可以是一个并与多路转换器端子(207-1，207-2...207-n)相同，或形成电节点。
读出的多路转换器501被配置为在控制器208的控制下分别耦合任何两个存储元件211-1,211-2…211-n到比较器502的输入端503和504。控制器208可通过总线235上的控制信号控制读出的多路转换器501。读出的多路转换器501可以是两个标准的多路复用器，其中一个经配置以耦合存储元件211-1,211-2...211-n中的一个到比较器502的输入端503，以及另一个经配置以耦合存储元件211-1,211-2...211-n的不同一个到比较器502的输入端504，所有都在控制器208的控制下。
在操作中，控制器208耦合存储元件211-1的信号到比较器502的正输入端504，并耦合存储元件211-2的信号到比较器502的负输入端503。比较器502提供输出506到控制器208，以指示在输入端504的信号是否超过在输入端503的信号。然后控制器设定读出的多路转换器501以耦合两个信号的较大者到比较器502的负输入端503，以及耦合存储元件211-3的信号到比较器502的正输入端504，并以这种方式继续，直到控制器已经确定了存储元件211-1,211-2...211–n的最大信号，并且该信号被确定为关键样本。
信号处理电路550的又一个实施例被示意性地示出在图5B中。该电路550包括单个信道读出的多路转换器551，被配置为耦合存储元件211-1，211-2...211-n的任何一个到比较器502的正输入端504。比较器502的负输入端504被耦合到阈值电压552。控制器208顺序地耦合每个存储元件211-1,211-2...211-n到比较器502的正输入端504，以确定何时采样信号超过由阈值电压表示的阈值，以便识别接收信号(例如，107)的上升沿(例如，107R)。该信号超过阈值的第一个样本可以被标识为“关键样本”。
虽然各种实施例已被示出在距离传感器的上下文中，上述原理可以应用于快速采样任何信号。用于处理输入信号的系统600示意性示出在图6中。被处理的信号602可以通过任何信号源601产生，诸如接收器、换能器，诸如麦克风、加速度计或陀螺仪或产生电压或电流信号的任何其他装置。
信号602被提供到采样电路603。采样电路603包括用于快速采样信号602的电路，例如如图1D所示，并存储在模拟域中的样本，诸如例如示意性地示于图2A、2C和2D中的电路。采样电路603也可以数字化样本，并提供数字化的采样器604到微处理器271，或者存储器270。可替换地，采样电路603可提供在模拟域的采样到模拟处理电路605。
图7A-7D示意性地示出了系统(诸如，例如系统109)的操作的相对定时。图7A-7D根据时间零(701，在每一个时间图的原点)在时间上与彼此同步。
在图7A的时间曲线图中，控制器208发送发射器控制信号701-1至发射器110，以使发射器110在时间零(701)发射(图7B)红外脉冲106-1，并在随后的时间703发送随后的发射器控制信号702-2到发射器110，以使发射器110在时间703发射红外脉冲106-1。用于本示例的目的，发射器110实质上同时于发射器110接收各发射器控制信号(702-1，702-1)而发射每个红外脉冲(106-1，106-2)。
在一些实施例中，控制器208还可以通过耦合端子207A至被配置以存储第一样本(例如，存储元件211-1)的存储元件而配置准备捕获第一样本的多路转换器207，使得反射信号(例如，107-1)的采样可以与脉冲(例如，106-1)的发送同步，如结合处理400的步骤401上述。
红外脉冲(106-1，106-2等)反射离开物体(例如，105)，以及一系列的反射脉冲(107-1，107-2等)在一段时间后(飞行时间)705撞击红外接收器120，如上所述(参见图7C)。因此，控制器208也通过多路复用器控制总线238(图7D)发送多路转换器控制信号711到多路复用器207，以使得多路转换器207使电路200采样各个反射脉冲(107-1，107-2，等，如示意性地在图1D所示。虽然多路复用控制信号711(和因此采样)被示意性地示出为开始于在反射脉冲107到来之前的时间点712，并在反射脉冲107的经过之后结束于时间点713，这不受本文所述的任何系统或方法的限制。例如，红外接收器110的输出的采样可以实质上同时开始于红外线脉冲(例如，106-1)的发射并在红外脉冲通过后继续。事实上，这种采样可对接收反射脉冲(107-1，107-2)之间的大多数或所有的时间继续。
本发明的各种实施方式的特征可表征为本段之后(并在本申请的末尾提供的实际权利要求之前)的各段中所列的潜在权利要求。这些潜在的权利要求书构成本申请的书面说明的一部分。因此，以下潜在的权利要求的主题可以作为在涉及本申请的以后诉讼或基于本申请要求优先权的任何申请的实际权利要求。这种潜在的权利要求包容不应被解释为是不涵盖潜在权利要求的主题的实际权利要求。因此，在以后的程序中不提交这些潜在的权利要求的决定不应该被解释为主题对公众的贡献。
没有任何限制，可请求的潜在的主题(前缀为字母“P”，以避免与下面介绍的实际权利要求的混乱)包括：
P1.一种采样冲击在接收机的多个红外脉冲的的方法，该方法包括：
顺序地捕获多个脉冲中的每个脉冲的多个样本；
在模拟域中，求和每个样本和来自多个脉冲的每一个的所有对应样本，以产生多个模拟求和；和
将所述多个模拟求和的每一个转换为数字格式，以产生相应的多个数字和。
P2.根据潜在权利要求P1的方法，其中每个脉冲包括电流。
P3.根据潜在权利要求P1的方法，其中求和每个样本与所有对应的样本的步骤包括：在对应的多个模拟存储元件中存储多个样本的每一个，每个该模拟存储单元被配置为求和每个该样本与存储在该模拟存储元件上的所有前面的样本，以使得所述多个模拟存储元件在转换步骤之前保持对应的多个模拟求和。
P10.一种采样信号的方法，包括：
以采样速率快速捕获来自于信号的顺序模拟样本的序列；和
在对应的多个模拟存储元件中存储多个模拟采样的每一个。
P11：根据潜在权利要求P10的方法，进一步包括：
通过将所述多个模拟存储元件的每一个耦合到模拟-数字转换器而读取每个模拟存储元件；和
使用模拟-数字转换器将所述多个模拟采样转换为数字值。
P12：根据潜在权利要求P11的方法，其中，读取每个模拟存储元件的步骤包括：以慢于采样速率的读取速率，顺序地耦合所述多个模拟存储元件的每一个到模拟-数字转换器。
P13：根据潜在权利要求P12的方法，其中采样率至少是10倍的读取速率。
P14：根据潜在权利要求P10的方法，进一步包括：
通过耦合模拟存储元件的至少一个到比较器而读出至少一个样本，所述比较器经配置以比较每个所述多个样本与预先确定的阈值；
识别超过预先确定的阈值的第一个样本，所述样本被确定为关键样本。
P15：根据潜在权利要求P10的方法，进一步包括：
比较所述多个样本的每个样本与所述多个样本的相互样本；和
确定所述多个样本的哪些具有最大的振幅，所述样本被确定为关键样本。
P16：根据潜在权利要求P14或潜在权利要求P15的方法，进一步包括：
相对于发射脉冲发射的时间，确定关键样本被抓获的时候；和
根据关键样本被捕获的时间，计算发射所述发射脉冲的发射器和反射所述反射脉冲的物体之间的距离。
P20.一种用于采样撞击在接收器的信号(例如，多个红外线脉冲)的系统，该系统包括：
红外接收器，被配置为提供模拟输出；
开关电路，其包括耦合到所述红外接收器并被配置为接收模拟输出的第一端子，和第二端子，所述第二端子可控制地连接到所述第一端；
双向的模拟多路复用电路，包括耦合到所述开关电路的所述第二端子的输入端，以及多个输出端；和
多个模拟存储单元，每个模拟存储元件耦合到多个输出端子对应的一个并且被配置成保持多个顺序采样，
使得，在样本捕获配置中，红外接收器的模拟输出可以被顺序地耦合到所述多个模拟存储元件，并且其中：
模拟存储元件包括多个至少3个电容器，所述多个电容器，包括被配置为存储第一样本的第一电容器，和多个随后的电容器，每个被配置为存储多个随后样本中的一个，使得每个随后的电容器关联于所述多个电容器中的紧接在前的电容器，并且其中
每一随后电容器具有比所述第一电容器的较小电容，并且每个随后的电容由下列公式涉及它的前一个电容器：
Cn+1＝MCn
其中，Cn+1是电容器，Cn为紧邻其前的电容器，M是具有值小于1的标量。
P30.一种用于采样照射到接收器的多个红外脉冲的系统，该系统包含：
红外接收器，经配置以提供模拟输出，所述模拟输出包括成正比于照射到红外接收器的红外辐射的电流；
开关电路，其包括耦合到所述红外接收器和被配置为接收模拟输出的第一端子，和第二端子，所述第二端子可控制地连接到所述第一端子；
双向的模拟多路复用电路，包括耦合到所述开关电路的所述第二端子的输入端，以及多个输出端；
放大器，经配置以缓存红外接收器的电流输出，并经由切换电路提供缓冲电流到双向模拟多路复用电路；和
多个模拟存储单元，每一个模拟存储元件耦合到所述多个输出端的对应一个并且被配置成保持多个顺序采样，
使得，在样本捕获结构中，红外接收器的模拟输出可以被顺序地耦合到所述多个模拟存储元件。
P31.根据潜在权利要求30的系统，其中，当系统是样本捕获配置时，所述模拟存储元件是被配置为存储由缓冲电流传递的电荷的电容器。
本发明的各种实施方式可以至少部分地以任何传统的计算机编程语言来实现。例如，一些实施例可在一个过程编程语言(例如，“C”)，或在面向物体的编程语言(例如，“C++”)来实现。本发明的其它实施例可以被实现为预编程的硬件元件(例如，专用集成电路、FPGA和数字信号处理器)或其他相关组件。
在一个替代实施例中，所公开的装置和方法可以被实现为用于计算机系统的计算机程序产品。该实现方式可以包括固定的或有形介质上的一系列计算机指令，诸如非瞬态计算机可读介质(例如，软盘、CD-ROM、ROM或固定磁盘)。该一系列计算机指令可体现相对于该系统的所有本文先前描述的功能或一部分。
本领域技术人员应当理解，这样的计算机指令可以写在许多编程语言中用于许多计算机体系结构或操作系统。而且，这样的指令可以存储在任何存储器装置中，诸如半导体、磁性、光学或其他存储设备，并且可以使用任何通信技术，诸如光学、红外线、微波或其他传输技术进行传输。
以其他的方式，该计算机程序产品可以被分配为可移动介质与随附的印刷或电子文档(例如，收缩包装软件)，预加载有计算机系统(例如，在系统ROM或固定盘)，或从服务器或电子公告板通过网络(例如，因特网或万维网)分布。当然，本发明的一些实施例可以被实现为包括软件(如计算机程序产品)和硬件的组合。本发明的其它实施例中被实现为完全的硬件或完全的软件。
如上所述，本发明的实施例旨在仅仅是示例性的；许多变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见。所有这些变化和修改意在由任何所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种处理模拟信号的方法，该方法包括：
以采样频率在模拟域捕获模拟信号的多个样本，使得所述多个样本表示在多个连续时间的模拟信号；
在对应的多个模拟存储元件中存储多个样本的每一个；以及
从所述多个模拟存储单元以检索频率顺序地检索所述多个存储样本的每一个，所述检索频率慢于所述采样频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以检索频率顺序地检索所述多个存储样本的每一个的步骤进一步包括：将存储的多个样本的每一个转换为数字格式。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，顺序地检索所述多个存储样本的每一个的步骤进一步包括：确定哪些所存储的样本具有最大振幅，或者哪个表示模拟信号的上升沿。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：发送红外脉冲的序列，所述序列包括第一发射脉冲和随后的第二发射脉冲。在这些实施例中，模拟信号表示所述第一发射脉冲的所接收的反射，以及顺序地检索多个存储样本的每一个的步骤在随后的第二红外线脉冲的发射之前完成。
5.一种使用红外脉冲检测物体的方法，该方法包括：
从红外线发射器发射多个红外线脉冲；
在红外线接收机接收多个红外线的反射，所述多个红外线的反射包括发射脉冲从物体的反射；
在样本捕获阶段，对于所述多个红外线反射的每一个：
在多个不同的采样时间捕获多个模拟样本；以及
在对应的多个模拟存储单元中，在模拟域中求和所述多个模拟样本的每一个和从对应的采样时间从所有之前红外线反射的所有样本，以使得所述多个模拟存储元件的每一个存储表示相应样本的总和的模拟值。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：
在样本捕获阶段之后的读出阶段中：
从多个模拟存储元件以检索频率顺序地检索多个存储的样本的每一个，所述检索频率慢于所述采样频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，顺序地检索多个存储的样本的每一个的步骤进一步包括：确定哪些存储的样本具有最大的振幅。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，顺序地检索多个存储的样本的每一个的步骤进一步包括：使用模拟-数字转换器将模拟值转换为数字格式，以产生相应的多个数字和。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述红外接收器被配置为输出成比例于撞击红外线脉冲的振幅的电流，以及其中：
每个模拟存储元件包括电容器；和
每个模拟值包括电压。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法进一步包括：
在读出阶段后放电每个模拟存储元件。
11.一种用于采样照射到接收器的多个红外脉冲的系统，所述系统包括：
红外接收器，被配置为提供响应于作为其函数照射到红外接收器的红外辐射的模拟输出；
开关网络，包括耦合到所述红外接收器并被配置为接收模拟输出的第一端，和多个输出端；以及
多个模拟存储单元，每个模拟存储元件耦合到所述多个输出端的对应一个并且被配置成保持多个顺序样本，
使得，在样本捕获配置中，红外接收器的模拟输出可以依次经由开关网络耦合到所述多个模拟存储元件，以顺序地捕获在每个模拟存储元件中的多个样本。
12.根据权利要求11所述的系统，其中：
红外接收器的模拟输出是成比例于照射到红外接收器的红外辐射强度的电流；和
多个模拟存储元件包括多个电容器。
13.根据权利要求11所述的系统，其中：
所述交换网络包括：
开关电路，其包括耦合到所述红外接收器并被配置为接收模拟输出的第一端子和第二端子，所述第二端子可控制地连接到所述第一端子，以及第三端子，所述第二端子也可控制地连接到所述第三端子；
双向的模拟多路复用电路，包括耦合到所述开关电路的第二端子的输入端，和多个输出端子；所述系统进一步包括：
模拟-数字转换器，经配置以当所述系统处于读出配置时可控制地通过双向的模拟多路复用电路和开关电路耦合到多个模拟存储元件。
14.根据权利要求11所述的系统，所述系统还包括：
控制电路，所述控制电路经配置以控制所述双向的模拟多路转换电路和所述开关电路以在采样模式下工作，其中红外接收器的输出经由双向的模拟多路转换电路和开关电路被顺序地耦合到每个模拟存储元件，以及
在读出模式中，其中每个模拟存储元件通过双向的模拟多路转换电路和开关电路被顺序地耦合到模拟-数字转换器。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述开关网络包括接地端子，以及所述控制电路被配置为当系统处于放电配置时通过所述交换网络和所述接地端子耦合每个模拟存储元件到地。
16.根据权利要求11所述的系统，所述系统进一步包括：
控制电路，被配置为控制所述双向的模拟多路转换电路和开关电路；和
红外发射器，被配置在所述控制器的控制下发射红外线辐射的脉冲，
其中，所述控制器协调多个红外线脉冲的发送和来自远程物体的多个红外线脉冲的反射的采样。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述控制电路被配置为：
通过红外发射器发送发射控制信号到红外发射器以启动红外脉冲的发射，并基本上同时发送发射控制信号，以
耦合红外接收器的模拟输出到所述多个模拟存储元件的第一个，所述模拟存储元件的第一个被配置为存储所述多个红外线脉冲的第一采样。
18.根据权利要求11所述的系统，其中：
模拟存储元件包括多个电容器，所述多个电容器包括被配置为存储第一样本的第一电容器，和多个随后的电容器，每个被配置为存储多个随后的样本之一，以至于每个随后的电容关联于多个电容器中的紧接在前的电容器，并且其中
每个随后的电容器具有比所述第一电容器的较小电容，并且每个随后的电容器由下列公式相关于紧接在前的电容器：
Cn+1＝MCn
其中Cn+1是电容器，Cn是其紧接在前的电容器，M是具有小于1的值的标量。
19.一种用于采样照射到接收机的多个红外脉冲的系统，包括：
变换装置，配置成将所述多个红外线脉冲转换为对应的多个电流脉冲；
采样装置，被配置以在模拟域中采样多个电流脉冲；
装置，用于在模拟域中求和多个电流脉冲。
20.根据权利要求19所述的系统，进一步包括控制装置，被配置为控制该采样装置，并配置成控制模拟-数字转换器装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107436441A (zh) * 2016-05-27 2017-12-05 美国亚德诺半导体公司 混合闪光激光雷达系统
CN107968658A (zh) * 2016-10-20 2018-04-27 亚德诺半导体集团 用于lidar系统的模数转换器
WO2020178701A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-10 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. System and methods for ranging operations using modulated signals
US11814126B2 (en) 2018-10-11 2023-11-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Driver alert system

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106165525B (zh) * 2014-04-03 2019-11-08 诺基亚技术有限公司 Mbsfn测量和drx、针对不同传输类型的不同drx设置
KR101757263B1 (ko) * 2015-07-08 2017-07-12 현대자동차주식회사 근거리 물체 감지 장치 및 방법과 이를 이용한 차량
GB201516701D0 (en) * 2015-09-21 2015-11-04 Innovation & Business Dev Solutions Ltd Time of flight distance sensor
CN107732651B (zh) 2016-08-12 2020-08-04 美国亚德诺半导体公司 光发射器封装件
GB201704452D0 (en) 2017-03-21 2017-05-03 Photonic Vision Ltd Time of flight sensor
US10473521B2 (en) 2017-04-05 2019-11-12 University Corporation For Atmospheric Research Analog photon counting
US10229596B1 (en) 2017-10-05 2019-03-12 Analog Devices, Inc. Systems and methods for measuring a bridge clearance
US10914824B2 (en) 2017-11-21 2021-02-09 Analog Devices International Unlimited Company Systems and methods for measuring a time of flight in a lidar system
WO2019149688A1 (en) 2018-01-31 2019-08-08 Robert Bosch Gmbh Lidar time-of-flight and intensity detection signal-path based on phase-coded multi-pulse transmission and single-bit oversampled matched filter detection
US11598861B2 (en) 2018-06-04 2023-03-07 Analog Devices, Inc. Optical distance detection
US11947041B2 (en) 2019-03-05 2024-04-02 Analog Devices, Inc. Coded optical transmission for optical detection
US11531095B2 (en) 2019-04-03 2022-12-20 Analog Devices, Inc. System and method for improved resolution in a LIDAR system
US11556000B1 (en) 2019-08-22 2023-01-17 Red Creamery Llc Distally-actuated scanning mirror
US11635496B2 (en) * 2019-09-10 2023-04-25 Analog Devices International Unlimited Company Data reduction for optical detection
US11841428B2 (en) 2019-09-25 2023-12-12 Analog Devices International Unlimited Company Storage for active ranging systems with write and overwrite specific instructions

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4271488A (en) * 1979-04-13 1981-06-02 Tektronix, Inc. High-speed acquisition system employing an analog memory matrix
US5144525A (en) * 1990-09-27 1992-09-01 Tektronix, Inc. Analog acquisition system including a high speed timing generator
CN1520596A (zh) * 2001-04-26 2004-08-11 ���ҿ�ѧ�о����� 高存储深度快速模拟采样器
CN1755394A (zh) * 2004-10-01 2006-04-05 株式会社电装 车载雷达系统
US20080100822A1 (en) * 2002-11-26 2008-05-01 Munro James F Apparatus for high accuracy distance and velocity measurement and methods thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597299B1 (en) 2001-04-30 2003-07-22 Engim, Inc. Compensation techniques for electronic circuits
US6975251B2 (en) * 2002-06-20 2005-12-13 Dakota Technologies, Inc. System for digitizing transient signals with waveform accumulator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4271488A (en) * 1979-04-13 1981-06-02 Tektronix, Inc. High-speed acquisition system employing an analog memory matrix
US5144525A (en) * 1990-09-27 1992-09-01 Tektronix, Inc. Analog acquisition system including a high speed timing generator
CN1520596A (zh) * 2001-04-26 2004-08-11 ���ҿ�ѧ�о����� 高存储深度快速模拟采样器
US20080100822A1 (en) * 2002-11-26 2008-05-01 Munro James F Apparatus for high accuracy distance and velocity measurement and methods thereof
CN1755394A (zh) * 2004-10-01 2006-04-05 株式会社电装 车载雷达系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107436441A (zh) * 2016-05-27 2017-12-05 美国亚德诺半导体公司 混合闪光激光雷达系统
CN107436441B (zh) * 2016-05-27 2021-03-16 美国亚德诺半导体公司 混合闪光激光雷达系统
CN107968658A (zh) * 2016-10-20 2018-04-27 亚德诺半导体集团 用于lidar系统的模数转换器
US11814126B2 (en) 2018-10-11 2023-11-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Driver alert system
WO2020178701A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-10 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. System and methods for ranging operations using modulated signals
US11402477B2 (en) 2019-03-01 2022-08-02 Beijing Voyager Technology Co., Ltd System and methods for ranging operations using modulated signals

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Publication number Publication date
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CN104345994B (zh) 2019-10-18
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