CN110275152A - 具有可配置范围和视场的检测系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及具有可配置范围和视场的检测系统。一种由激光雷达检测系统执行的方法包括操作检测器设备的像素传感器的2D像素阵列以检测扫描仪设备的目标区域中的对象，其中扫描仪设备通过朝向目标区域发射激光来扫描目标区域；当扫描仪设备扫描目标区域时识别扫描仪设备的位置；根据扫描仪设备的位置来选择2D像素阵列的像素传感器的用于读取的一部分以检测对象，其中像素传感器的该部分通过感测从对象反射的激光来检测对象；以及基于对2D像素阵列的像素传感器的该部分的测量来确定对象的特性，其中该测量对应于从对象反射的激光。

Description

具有可配置范围和视场的检测系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月14日提交的美国临时申请序号62/642,928的权益，该临时申请就如同被完全阐述一样通过引用被并入。

技术领域

本公开涉及光检测和测距系统和方法。

背景技术

激光雷达(光检测和测距)，有时可以被称为光雷达，通过利用脉冲激光照射目标并且利用传感器测量反射脉冲来测量到目标的距离。然后可以使用激光返回时间(例如，飞行时间)和/或波长中的差异来确定目标的表示、目标的特征和/或到目标的特征的距离。激光雷达可以被使用在生成高分辨率地图、控制自动驾驶车辆、目标的特征分析等等之中。

发明内容

根据一些实现，一种由激光雷达检测系统执行的方法可以包括：操作检测器设备的像素传感器的2D像素阵列以检测扫描仪设备的目标区域中的对象，其中扫描仪设备通过朝向目标区域发射激光来扫描目标区域；当扫描仪设备扫描目标区域时识别扫描仪设备的位置；根据扫描仪设备的位置来选择2D像素阵列的像素传感器的用于读取的一部分以检测对象，其中像素传感器的该部分通过感测从对象反射的激光来检测对象；以及基于2D像素阵列的像素传感器的该部分的测量来确定对象的特性，其中该测量对应于从对象反射的激光。

根据一些实现，一种设备可以包括一个或多个存储器和一个或多个处理器，一个或多个处理器可通信地耦合到一个或多个存储器用以：操作检测器设备的像素传感器的2D像素阵列以检测扫描仪设备的目标区域中的对象，其中扫描仪设备通过朝向目标区域发射激光来扫描目标区域；当扫描仪设备扫描目标区域时，识别扫描仪设备的部件的位置；基于扫描仪设备的位置来控制2D像素阵列的像素传感器的一部分被激活以检测对象，其中像素传感器的该部分通过感测来自从对象反射的激光的光来检测对象；以及基于2D像素阵列的像素传感器的该部分的测量来确定对象的特性，其中该测量对应于来自从对象反射的激光的光。

根据一些实现，一种系统可以包括：扫描仪设备，其包括朝向目标区域发射激光的激光发射器和可旋转镜；检测器设备，其包括像素传感器的二维(2D)像素阵列，其中一列或多列像素传感器被配置为检测在目标区域的一个或多个指定地带内反射的光；以及一个或多个设备，用以：识别扫描仪设备的可旋转镜的位置；基于可旋转镜的位置来确定2D像素阵列的一列或多列像素传感器中的要被激活的一列像素传感器；激活该列像素传感器以感测从目标区域的一个或多个指定地带的对应一个地带中的对象反射的光；以及基于2D像素阵列的激活的列像素传感器的测量来确定对象的特性，其中该测量对应于所感测的光。

附图说明

图1A至图1C是本文描述的示例实现的概述的示意图；

图2是在其中可以实现本文描述的系统和/或方法的示例环境的示意图；

图3是图2的一个或多个设备的示例部件的示意图；

图4是与具有可配置范围和视场的检测系统相关联的示例过程的流程图；

图5是与图4中所示的示例过程有关的示例实现的示意图；以及

图6A至图6D是具有可配置范围和视场的检测系统的示例2D像素阵列的示例实现的示意图。

具体实施方式

以下对示例实现的详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标号可以标识相同或相似的元件。

在一些情况下，诸如激光雷达系统(或光雷达系统)之类的检测系统使用包括像素传感器的一维(1D)阵列(例如，一行像素传感器)的检测器设备来检测从对象反射的光。在这种情况下，检测系统的扫描仪设备可以朝向对象发射一个或多个激光束(例如，成一行)以基于由像素传感器1D阵列所测量的反射光的特性来确定到对象的距离、对象的形状和/或对象的特征。包括像素传感器的1D阵列和一些光学器件在内的接收路径可能不被扫描。然而，在这种情况下，范围是有限的，因为非扫描接收器从全视场收集环境光，并且将其引导到像素传感器的1D阵列，这降低了信噪比(SNR)并且因此也减小了范围。为了减轻这种影响，可以减小视场。

根据本文描述的一些实现，诸如激光雷达系统(或光雷达系统)之类的检测系统使用包括像素传感器的二维(2D)阵列(其在本文可以被称为2D像素阵列)的检测器设备，以检测从被扫描对象反射的光，以提高检测器设备的SNR。这允许更大的视场和/或范围。例如，扫描仪设备(例如，包括被配置为朝向可移动或可旋转镜发射一个或多个激光的一个或多个激光器设备在内的设备)可以被配置为通过跨对象(或对象的目标区域)发射一个或多个激光(例如，呈垂直于光的透射方向延伸的线的形状)来扫描对象。例如，通过MEMS镜围绕轴的振荡，从一个激光器或从多个激光器发射的线形光(沿着垂直方向延伸的线)可以被MEMS镜反射并且取决于MEMS镜的角度位置而在横向方向上被偏转。因此，可以由扫描仪设备扫描预定的视场。2D像素阵列的像素传感器可以被配置为感测来自从对象反射的一个或多个激光的光。2D像素阵列可以提供相对于像素传感器1D阵列(例如，单行像素传感器)的增大的视场或范围，因为检测器设备具有更宽的像素传感器阵列。此外，2D像素阵列的不是单列而是多列可以测量来自各种角度的反射光，以实现感测或检测到的光的增加的信噪比(SNR)。

在一些实现中，选择一列以用于读出反射光。换句话说，在实施例中，在操作期间仅一个选定列被用于感测和读出反射光，然而，被选择的列取决于基于MEMS镜的角度位置的扫描角度而变化。另外地或可替代地，可以选择多于一列以用于读出反射光。在这种情况下，可以处理(例如平均、加权等)来自多列的测量以感测和读出反射光。

在一些实现中，可以(例如，基于扫描仪设备的位置)控制和/或配置2D像素阵列，以增加、减少或移动视场和/或增大或减小检测系统的检测范围。例如，在汽车应用中，通常在扫描仪的视场的中心区域中需要远场扫描。远场扫描通常需要高SNR(信噪比)。此外，在汽车应用中，近场扫描通常对SNR的约束较少，但需要宽视场覆盖范围。例如，一组或多组像素传感器可以被激活和/或读取以感测从位于检测系统的相对窄的视场内的相对远距离处的对象反射的光，以及/或者被配置为感测从位于检测系统的相对宽的视场内的相对近距离处的对象反射的光。在这种情况下，为了增加范围，相对更多数量的2D像素阵列的像素传感器(例如，朝向2D像素阵列的中心的多列像素传感器)可以被配置为检测从相对远处的对象反射的光。另外地或可替代地，为了维持宽视场，相对较少数量的像素传感器(例如，2D像素阵列的边缘上的一列或两列像素传感器)可以被配置为检测从对象朝向相对宽视场的边缘反射的光。因此，本文的一些实现提供了一种检测系统，其能够在相对宽的视场内检测对象，同时基于2D像素阵列的像素传感器的读数来维持相对长的检测范围。

在一些实现中，与2D像素阵列相关联的控制器可以基于2D像素阵列的测量来确定检测系统与对象之间的距离。根据一些实现，控制器可以控制(例如，读取感测能力、激活或去激活感测能力、连接或断开感测能力等)2D像素阵列的各个像素传感器和/或像素传感器组(例如，列、行等)。例如，控制器可以读取2D像素阵列的一列或多列像素传感器，以基于扫描仪设备的位置来感测从对象反射的光。在一些实现中，基于镜的旋转位置来选择用于读出的像素传感器的列。在这种情况下，控制器可以仅读取处于能够测量任何反射光的位置中的一列，而不是处理来自2D像素阵列的所有像素传感器的测量，因为其余列的像素传感器基于扫描仪设备的位置可能感测不到从对象反射的任何光。如此，本文的一些实现可以节省处理资源(例如，通过不处理来自基于扫描仪设备的位置不能检测来自对象的反射光的像素传感器的数据)以及/或者通过读取被预期能够基于扫描仪设备的位置感测来自对象的反射光的像素传感器的一部分而提高包括2D像素阵列的检测器设备的性能(例如，SNR、范围和/或精确度)。此外，本文描述的示例实现可以通过实现对象的更早的检测(既在远范围处又在宽视场内)来提供增强的安全性。

图1A至图1C是本文描述的示例实现100的概述的示意图。如图1A至图1C的示例实现100所示，示例检测系统被配置用于在检测系统的视场的中心部分内利用第一SNR进行检测，并且在检测系统的视场的侧场部分内利用第二SNR进行检测。视场的中心区域的第一SNR高于非中心区域的第二SNR。这被实现是因为2D像素范围的一列或多列被设计成从与被指定为在非中心区域接收光的列相比更小的视场部分从中心区域接收光(当扫描设备处于与特定列光的视场相对应的位置中时的背景光和激光)。换句话说，为了扫描相同的视场部分，与非中心部分相比，如果扫描发生在中心部分，则需要更多的列。另一方面，鉴于对于中心列而言视场部分减小，与非中心部分相比，较少的背景光到达中心部分。因此，当中心区域的列被激活以检测反射的激光时，较少的背景光到达该列，导致SNR增加并且允许在中心区域进行长范围检测。

在图1A和图1B中，扫描仪设备朝向目标区域发射激光，并且检测器设备检测通过接收器光学器件从扫描区域内的任何对象反射的光。在图1C中，示例实现100图示出了图1A和图1B的示例检测系统的示例视场和范围。因此，示例检测系统可以被配置为具有用以检测对象的多个范围和/或视场。

如图1A中所示并且通过附图标号110，检测器设备的2D像素阵列的像素传感器被配置为检测目标区域的特定或指定地带。例如，如图1A中所示，2D像素阵列的列1被配置为感测在目标区域的第一边缘地带(被示为左侧边缘)上反射的光，2D像素阵列的列8被配置为感测在目标区域的第二边缘地带(被示为右侧边缘)上反射的光，并且列2至7被配置为感测在目标区域的中心部分中反射的光。如图1A中进一步所示并且通过附图标号120，扫描仪设备朝向目标区域发射激光(被示为跨目标区域的垂直线)。例如，扫描仪设备可以发射1D结构光束(垂直线)，其通过扫描设备的镜来在水平方向上被旋转。因此，发射的光具有例如与发射单点激光的扫描设备相区分的1D结构。在一些实现中，扫描仪设备可以包括一个或多个激光发射设备和/或镜，诸如1D微电子机械系统(MEMS)镜。1D MEMS镜通常是围绕单个轴旋转并且能够反射1D结构光的MEMS镜(例如，在水平方向上，诸如图1A至图1C中所示)。

如附图标号130所示，基于扫描仪设备的位置，检测器设备的2D像素阵列的一列(例如，列5)被读取以用于长范围检测。因此，当扫描目标区域时，如图1A中所示，由于到达像素传感器的背景光减少，检测器设备可以实现在目标区域的中心地带内的目标的长范围检测。在一些实现中，2D像素阵列的附加像素传感器(例如，列4的像素传感器和/或列6的像素传感器)可以被读取以感测从发射的激光中反射的光，如图1A中所示。在这种情况下，与检测器设备相关联的控制器可以处理(例如，确定平均、加权平均等)来自2D像素阵列的附加像素传感器和列5像素传感器的测量。

如图1B中所示并且通过附图标号140，扫描仪设备的位置已经改变，并且扫描仪设备朝向目标区域的边缘地带发射激光。在一些实现中，扫描仪设备可以包括MEMS镜，其能够围绕旋转轴旋转以使得激光能够跨目标区域被扫描(例如，振荡)。如附图标号150所示，在图1B中，基于扫描仪设备的新位置，检测器设备的2D像素阵列的列1被读取以用于宽视场检测。如此，朝向目标区域的视场边缘的目标可以被检测。

如图1C中所示并且通过附图标号160，示例实现100的中心地带的可检测区域具有比示例实现100的侧视场的可检测区域更窄的视场部分。如图1A和图1B中所示，被指派为检测来自视场的中心部分的光的列数比被指派为检测来自边缘地带的光的列数多至少三倍。这可以允许光检测系统针对中心区域实现更好的SNR，如上面所解释的那样，允许在中心视场部分中进行长范围检测。例如，如图所示，由检测器设备的像素传感器的内部各列所感测的中心视场可以是大约60度(从-30度到+30度)，具有大约100米(m)的范围。此外，整个视场(包括侧视场)可以高达140度(从-70度到+70度)，在由检测器设备的像素传感器的外部各列所感测的侧视场中具有大约50米的范围。如此，示例实现100的示例检测器设备可以被配置为具有用以检测对象的多个地带以实现长范围检测和宽视场检测。

如上所指出，图1A至图1C仅作为示例而被提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图1A至图1C所描述的示例不同。

图2是在其中可以实现本文描述的系统和/或方法的示例环境200的示意图。如图2中所示，环境200可以包括控制器210、扫描仪设备220、检测器设备230和目标区域240。根据一些实现，控制器210、扫描仪设备220和/或检测器设备230可以被包括在能够检测和/或识别目标区域240中的对象的系统(例如，检测系统)内。环境200的设备(例如，控制器210、扫描仪设备220和/或检测器设备230)可以经由有线连接、无线连接、或有线和无线连接的组合来互连。

控制器210包括能够接收、生成、存储、处理和/或提供与控制扫描仪设备220和/或检测器设备230相关联的信息的一个或多个设备。例如，控制器210可以控制扫描仪设备220的特性，诸如位置、光发射设置(例如，定时、强度、波长等)等。另外地或可替代地，控制器210可以控制检测器设备230的特性，诸如激活和/或去激活检测器设备230的2D像素阵列的像素传感器的感测能力、与感测反射光的像素传感器相关联的定时、像素传感器的测量设置、接收像素传感器的测量等。

扫描仪设备220包括能够通过将激光(或光)投射到目标区域240上来接收、生成、存储、处理和/或提供与扫描目标区域240相关联的信息的一个或多个设备。例如，扫描仪设备220可以包括一个或多个激光发射器(和/或其他类型的电磁(EM)辐射发射器)以朝向目标区域240发射激光，使得由发射的激光引起的光可以从目标区域240中的对象朝向检测器设备230反射。在一些实现中，扫描仪设备220可以包括一个或多个激光发射器，其发射特定形状或配置(例如，线)的激光。在一些实现中，扫描仪设备220可以包括一个或多个镜，其将来自扫描仪设备220的激光发射器的激光朝向目标区域240反射。在这种情况下，镜可以是可移动镜，诸如MEMS镜(例如，1D MEMS镜)，使得当在最大和最小旋转位置之间移动时(例如，围绕镜的旋转轴、沿着镜的纵轴或横轴等)，可以跨目标区域240(和/或目标区域240的目标区域)扫描发射器激光。在一些实现中，扫描仪设备220的镜的移动可以由控制器210控制。

检测器设备230包括能够接收、生成、存储、处理和/或提供与检测从目标区域240内的对象反射的光相关联的信息的一个或多个设备。在一些实现中，检测器设备230可以包括能够检测、感测和/或测量光(例如强度、波长、频率等)的一个或多个像素传感器。例如，检测器设备230可以包括像素传感器的2D像素阵列。另外地或可替代地，检测器设备230可以包括像素传感器的一个或多个1D像素阵列。在这种情况下，当在检测器设备230中包括两个或更多个1D像素阵列时，可以将两个或更多个1D像素阵列配置和/或控制为像素传感器的单个2D像素阵列。

目标区域240对应于可以由扫描仪设备220扫描的任何空间区域、区域或平面以及/或者包括能够反射可以由检测器设备230检测的光的对象。目标区域240可以取决于扫描仪设备220中的振荡镜的最大和最小旋转位置。此外，目标区域240可以在扫描仪设备220和/或检测器设备230的特定视场内。在一些实现中，根据本文描述的一些实现，目标区域的尺寸可以是可配置的和/或可以基于检测器设备230的配置和/或与检测器设备230相关联的检测系统。

图2中所示的设备和网络的数量和布置作为示例而被提供。实际上，可以存在附加的设备、更少的设备、不同的设备或与图2中所示的那些布置不同的设备。此外，图2中示出的两个或更多个设备可以在单个设备中实现，或者在图2中示出的单个设备可以被实现为多个分布式设备。另外地或可替代地，环境200的一组设备(例如，一个或多个设备)可以执行被描述为由环境200的另一组设备所执行的一个或多个功能。

图3是设备300的示例部件的示意图。设备300可以对应于控制器210、扫描仪设备220和/或检测器设备230。在一些实现中，控制器210、扫描仪设备220和/或检测器设备230可以包括一个或多个设备300和/或设备300的一个或多个部件。如图3中所示，设备300可以包括总线310、处理器320、存储器330、储存部件340、输入部件350、输出部件360和通信接口370。

总线310包括允许在设备300的部件之间通信的部件。处理器320以硬件、固件或硬件和软件的组合来实现。处理器320是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、加速处理单元(APU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他类型的处理部件。在一些实现中，处理器320包括能够被编程为执行功能的一个或多个处理器。存储器330包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或存储供处理器320使用的信息和/或指令的其他类型的动态或静态储存设备(例如闪存、磁存储器和/或光存储器)。

储存部件340存储与设备300的操作和使用有关的信息和/或软件。例如，储存部件340可以包括硬盘(例如，磁盘、光盘、磁光盘、和/或固态盘)、压缩盘(CD)、数字通用光盘(DVD)、软盘、盒式磁带、磁带和/或其他类型的非暂时性计算机可读介质以及对应的驱动器。

输入部件350包括允许设备300诸如经由用户输入接收信息的部件(例如，触摸屏显示器、键盘、小键盘、鼠标、按钮、开关和/或麦克风)。另外地或可替代地，输入部件350可以包括用于感测信息的传感器(例如，全球定位系统(GPS)部件、加速度计、陀螺仪和/或致动器)。输出部件360包括从设备300提供输出信息的部件(例如，显示器、扬声器和/或一个或多个发光二极管(LED))。

通信接口370包括类似收发器的部件(例如，收发器和/或分开的接收器和发送器)，其使得设备300能够诸如经由有线连接、无线连接或有线和无线连接的组合来与其他设备通信。通信接口370可以允许设备300从另一设备接收信息和/或向另一设备提供信息。例如，通信接口370可以包括以太网接口、光学接口、同轴接口、红外接口、射频(RF)接口、通用串行总线(USB)接口、Wi-Fi接口、蜂窝网络接口等。

设备300可以执行本文描述的一个或多个过程。设备300可以基于处理器320执行由诸如存储器330和/或储存部件340的非暂时性计算机可读介质所存储的软件指令来执行这些过程。计算机可读介质在本文中被定义为非暂时性存储器设备。存储器设备包括单个物理储存设备内的存储器空间或跨多个物理储存设备散布的存储器空间。

软件指令可以经由通信接口370从另一计算机可读介质或从另一设备读入存储器330和/或储存部件340中。当被执行时，存储在存储器330和/或储存部件340中的软件指令可以致使处理器320执行本文描述的一个或多个过程。另外地或可替代地，可以使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令组合以执行本文描述的一个或多个过程。因此，本文描述的实现不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

图3中所示的部件的数量和布置作为示例而被提供。在实践中，设备300可以包括附加的部件、更少的部件、不同的部件或与图3中所示的那些不同地布置的部件。另外地或可替代地，设备300的一组部件(例如，一个或多个部件)可以执行被描述为由设备300的另一组部件所执行的一个或多个功能。

图4是与具有可配置范围和视场的检测系统相关联的示例过程400的流程图。在一些实现中，图4的一个或多个处理块可以由与控制器210分开或包括控制器210的另一设备或一组设备(诸如扫描仪设备220和/或检测器设备230)执行。

如图4中所示，过程400可以包括操作检测器设备的2D像素阵列以检测由扫描仪设备扫描的目标区域中的对象(框410)。例如，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以配置(例如，根据配置或设计)检测器设备230的2D像素阵列以检测目标区域240中的对象。在一些实现中，基于被置于与检测器设备230的通信中、基于接通电源、基于用户输入，基于接收到与配置检测器设备230相关联的设置等，控制器210可以配置检测器设备230的2D像素阵列。如此，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以被实时可配置或预先配置为具有特定视场和特定范围。

根据一些实现，2D像素阵列可以包括像素传感器阵列。例如，像素传感器阵列可以包括N×M阵列，其中N可以等于M，并且其中N和M是大于零的整数。在一些实现中，2D像素阵列可以包括多个1D像素阵列，其被布置和/或控制为单个2D像素阵列。示例像素传感器可以包括能够检测从目标区域240中的对象反射的光的任何类型的传感器。在一些实现中，像素传感器可以是微传感器(例如，尺寸小于1mm的传感器)并且2D像素阵列可以被包括在单个芯片或多个芯片(例如，多个1D像素阵列芯片)内。

在一些实现中，2D像素阵列中的像素传感器的数目可以远小于由扫描仪设备220扫描或由检测器设备230检测的像素的数目。例如，激光雷达图像可以由扫描仪设备220和检测器设备230扫描和捕获。在这种情况下，2D像素阵列可以具有16个像素传感器的16列或更少列，而扫描和捕获的激光雷达图像是240个像素宽乘32个像素高。因此，像素列的小数目可以节省资源和/或处理需求并且增加连接的容易性，同时能够扫描和/或捕获大量像素(例如以实现相对高的SNR)。

在一些实现中，可以根据检测器设备230的检测系统的一个或多个接收器光学器件来配置检测器设备230的2D像素阵列。在一些实现中，接收器光学器件可以包括一个或多个透镜。接收器光学器件的示例一个或多个透镜可以是可调节的(例如，以调节焦距、纵横比等)或不可调节的(例如，单个固定透镜)。在一些实现中，可以基于可调节接收器光学器件的一个或多个调节或移动来配置和/或调节检测器设备230的2D像素阵列。

示例对象可以包括目标区域240内的能够反射由检测器设备230可检测的光的任何材料、表面、物质等。例如，对象可以包括人、动物、植物、结构(例如建筑物、标志等)、陆地等。示例对象可以是有生命对象或无生命对象。

根据一些实现，控制器210可以配置2D像素阵列以建立目标区域240的尺寸。例如，控制器210可以配置检测器设备230和/或扫描仪设备220以设置检测器设备230和/或与控制器210相关联的检测系统的检测范围和/或视场。因此，目标区域240的尺寸(例如，宽度、高度、深度)可以取决于检测器设备230的配置。例如，检测器设备230的2D像素阵列的哪些像素传感器可以检测目标区域240的哪些部分的配置可以确定像素传感器的SNR并且可以影响检测器设备230的最大范围和/或视场。在一些实现中，目标区域240的尺寸可以取决于扫描仪设备220的配置。例如，2D像素阵列的像素传感器的大部分列(例如，60％或70％)可以被配置为检测检测器设备230的中心视场并且2D像素阵列的像素传感器的剩余列可以被配置为检测检测器设备230的边缘视场。在一些实施例中，中心视场部分可以至少等于或小于边缘视场的总和。在其中被指派给每列的视场部分在中心视场部分中比在边缘视场中更小的这样的配置中，与边缘视场相比，最大检测范围可以在中心视场中被扩展。

根据本文描述的一些实现，控制器210可以使用诸如一个或多个偏好(例如期望的范围、视场等)、设置、指令等的所接收的信息来配置检测器设备230的2D像素阵列。在一些实现中，可以经由用户输入、从与控制器210通信的设备中等接收这样的偏好信息。在一些实现中，可以在控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统的制造过程和/或校准过程期间配置控制器210。

以这种方式，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以配置检测器设备230以使得控制器210能够识别扫描仪设备220的位置(扫描仪设备的MEMS镜的旋转位置或旋转角度)以控制检测器设备230。

如图4中进一步所示，过程400可以包括在扫描仪设备扫描目标区域时识别扫描仪设备的位置(框420)。例如，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以识别扫描仪设备220的旋转位置。在一些实现中，基于确定扫描仪设备220扫描目标区域240、基于控制扫描仪设备220移动到该位置、基于与控制器210相关联的检测系统通电、基于与扫描目标区域240的扫描仪设备220相关联的时间表等，控制器210可以基于感测扫描仪设备的旋转位置来确定扫描仪设备220的旋转位置。

根据一些实现，扫描仪设备220的位置可以包括扫描仪设备220的和/或扫描仪设备220的部件(例如，镜、激光发射器等)的取向、旋转角度、坐标(例如，相对于扫描仪设备220和/或与扫描仪设备220相关联的检测系统的坐标系)等中的一个或多个。例如，位置可以对应于与扫描仪设备220的1D MEMS镜相关联的旋转角、与扫描仪设备220相关联的检测系统的壳体内的位置、扫描仪设备220的激光发射器的取向等等。

控制器210可以通过获得与扫描仪设备220的位置相关联的信息来识别扫描仪设备220的位置。例如，控制器210在控制扫描仪设备220(或扫描仪设备220的部件，诸如1DMEMS镜)的位置时，可以识别与扫描仪设备220的位置相对应的设置。另外地或可替代地，扫描仪设备220在扫描目标区域240时可以将识别扫描仪设备220的位置(和/或扫描仪设备220的部件的位置)的信息提供给控制器210。在一些实现中，控制器210可以识别或控制扫描仪设备220的1D MEMS镜的设置，其包括或对应于1D MEMS镜的位置。

以这种方式，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以识别扫描仪设备220的位置，以使得控制器210能够控制检测器设备230的2D像素阵列的像素传感器以检测对象。

如图4中进一步所示，过程400可以包括基于扫描仪设备的位置来读取2D像素阵列的像素传感器的一部分以检测对象(框430)。例如，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以读取检测器设备230的2D像素阵列的像素传感器的特定部分，其被指定为基于扫描仪设备220的位置而被读取。在一些实现中，基于识别扫描仪设备220的位置，基于扫描仪设备220扫描目标区域240，基于识别与扫描仪设备220的位置相关联的配置信息等等，控制器210可以读取像素传感器的该部分。

像素传感器的示例部分可以包括一个或多个像素传感器，其将根据检测器设备230和/或扫描仪设备220的配置基于扫描仪设备220的位置而被读取。在一些实现中，像素传感器的该部分可以对应于检测器设备230的2D阵列内的指定像素传感器组。例如，像素传感器的该部分可以对应于单列或单行像素传感器。在这种情况下，由于在给定时间只有一个所选列正在主动感测，尽管取决于扫描仪设备的位置来切换所选列，可以通过使用一个模数转换器(ADC)并且将列读数复用到ADC来促进读出。在一些实现中，多于一列像素传感器和/或多行像素传感器在检测器设备230的2D像素阵列中。在这种情况下，当多列被读取时，控制器210可以根据检测设备的配置来处理来自多列像素传感器的信息和/或测量(例如，通过组合该测量、通过平均该测量、加权该测量、针对各列的每行选择确定的最佳测量等)。因此，可以处理和/或组合来自多列像素传感器的测量以生成一组测量，其可以以与来自单列像素传感器的测量类似的方式而被利用。

在一些实现中，控制器210基于扫描仪设备220的当前位置或从扫描仪设备220发送的激光的当前发射角度来确定或选择要读取的像素传感器的一部分，使得像素传感器的一个或多个部分被指定为检测目标区域240的对应部分。例如，最外像素传感器(例如，检测器设备230的2D像素阵列的边缘列)可以被指定以检测目标区域240的最外地带，并且内部像素传感器(例如，检测器设备230的2D像素阵列的内部列)可以被指定以检测目标区域240的中心地带。在一些实现中，检测器设备230可以被配置为使得像素传感器的不同部分被指定用于特定的最大检测范围。2D传感器阵列的像素传感器的每个部分(例如，每列)可以被指定以检测目标区域240的对应地带(例如，与像素传感器的部分相对的目标区域240的地带)中的光。在一些实现中，像素传感器的部分可以被配置为被聚焦在目标区域240的相对较小或较大的地带上。例如，检测器设备230的2D像素阵列的边缘列像素传感器可以被指定以检测目标区域的在10度和60度之间的外部地带中的宽视场中的对象，而2D像素阵列的剩余列的像素传感器(即，被指派用于扫描视场的中心部分的2D像素阵列的列)可以被指定以检测在小得多的中心10度视场内的对象。在这种情况下，聚焦在目标区域240的较小地带上的较大数量的列可以通过增加像素传感器的测量的SNR来增加检测器设备230的检测范围。

控制器210可以根据扫描仪设备220和/或检测器设备230的配置来读取或控制像素传感器的一部分。在一些实现中，为了读取像素传感器的一部分，控制器210可以激活像素传感器的一部分和/或建立与像素传感器的一部分的连接。例如，通过使得能够向一个或多个像素传感器供电，使得像素传感器的该部分能够感测从目标区域240的对象反射的光的测量，使得像素传感器的该部分能够提供来自像素传感器的该部分的测量等等，控制器210可以激活像素传感器的该部分。通过设置一个或多个开关和/或通信路径来建立与像素传感器的连接，控制器210可以建立与像素传感器的一部分的连接。因此，活动像素传感器(例如，可以由控制器210读取、激活和/或连接到控制器210的像素传感器)可以向控制器210提供测量，而非活动像素传感器(例如，未被读取的像素传感器、去激活的像素传感器和/或断开的像素传感器)不能或不向控制器210提供由控制器210读取的测量。

在一些实现中，控制器210可以控制2D像素阵列的剩余像素传感器(其未被包括在像素传感器的读取部分中)以不基于扫描仪设备的位置来感测光。在一些实现中，当正在扫描目标区域的一部分时，控制器210可以去激活和/或防止未被指定为检测目标区域240的那个地带中的对象的像素传感器感测光或提供与感测光相关联的测量。因此，剩余的像素传感器可以包括不在基于扫描仪设备的位置读取的像素传感器的该部分中的任何像素传感器。在一些实现中，除非被控制器210激活，否则2D像素阵列的所有像素传感器可以被置于关闭或非活动状态。因此，2D像素传感器可以默认为是非活动的。

以这种方式，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以读取检测器设备230的2D像素阵列的一部分，以检测对象并且使得控制器210能够确定对象的特性。

如图4中进一步所示，过程400可以包括基于来自2D像素阵列的像素传感器的一部分的一个或多个测量来确定对象的特性(框440)。例如，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以基于对检测器设备230的像素传感器的读取部分的测量来确定对象的特性。在一些实现中，基于读取像素传感器、连接到像素传感器、从检测器设备230的读取像素传感器获得测量等等，控制器210可以确定对象的特性。

被检测对象的示例特性可以包括到/来自对象的距离、到/来自对象的方向角、对象的位置(例如，其可以从距离和角度方向来确定)、对象的高度(例如，离地面)或海拔、对象的形状、对象的特征(例如，密度、质量、材料成分、反射性质等)等等。在一些实现中，可以相对于控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统确定一个或多个特性(例如，距离、方向角、高度等)。

由检测器设备230的像素传感器的读取部分进行的示例测量可以包括飞行时间。例如，检测器设备230的像素传感器的读取部分可以测量或确定扫描仪设备220发射激光的时间与检测器设备230检测到来自从目标区域240中的对象反射的激光的光的时间之间的时间长度。另外地或可替代地，测量可以包括检测到的光的波长、检测到的光的频率等。

在一些实现中，控制器210基于飞行时间测量和/或扫描仪设备220的位置来确定一个或多个特性。例如，基于扫描仪设备220发射激光与检测到由激光引起并且从目标区域240中的对象反射的光之间的时间长度，控制器210可以确定到对象的距离(例如，基于光的已知行进速度)。在这样的示例中，控制器210可以基于扫描仪设备220的位置(例如，对应于1D MEMS镜的旋转角度)来确定到/来自对象的方向角。因此，控制器210可以从像素传感器的测量中确定目标区域240内的对象的位置。

在一些实现中，控制器210可以提供识别对象的特性的信息。例如，控制器210可以向显示设备提供信息(例如，消息、图像、音频文件、视频文件等)以允许显示设备显示特性的表示(例如，图像、文本、视频、报告等)，控制器210可以发送通知或警告(例如，其指示对象在目标区域240内)，控制器210可以将信息存储在数据库中，当对象被检测时其可以进行跟踪，等等。

以这种方式，控制器210和/或与控制器210相关联的检测系统可以确定目标区域240中的对象的特性，以使得控制器210能够提供指示对象在目标区域240中的信息。

尽管图4示出了过程400的示例框，但是在一些实现中，过程400可以包括附加的框、更少的框、不同的框、或者与图4中描绘的那些框不同地布置的框。另外地或可替代地，可以并行执行过程400的两个或更多框。

图5是关于图4中所示的示例过程400的示例实现500的示意图。图5示出了具有可配置范围和视场的检测系统的示例。在图5中，示例实现500包括16×16 2D像素阵列，其通过接收器光学器件来检测由扫描器设备水平扫描的目标区域中的对象。如图所示，垂直激光线被发射并且跨检测器设备(或检测器设备的目标区域)的视场而被水平扫描。在一些实现中，可以跨检测器设备的视场垂直发射水平激光线。

如图5中所示，通过匹配像素传感器列与目标区域的阴影，2D像素阵列的两个最外像素传感器列被指定以检测目标区域的外部地带中(跨越在中心10度视场到全60度视场的边缘之间)的对象(例如，通过测量来自对象的反射光)。最外像素传感器列使得示例实现500的检测系统能够提供相对宽的视场，同时使得剩余的14列能够提供相对长范围的检测。因此，在扫描仪设备水平扫描目标区域时，当从扫描仪设备发射的激光处于中心10度视场时，2D阵列的像素传感器的内部14列中的一个或多个被指定为感测从扫描中反射的光。在另一方面，当扫描仪设备移动到中心10度视场之外时，最外列中的对应一列被指定为感测从扫描反射的光。可以基于示例实现500的检测系统的配置来进行这样的指定，其可以在制造期间等等使用诸如控制器210之类的控制器来建立。

如上所指出，图5仅作为示例而被提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图5所描述的那些不同。

图6A至图6D分别是关于图4中所示的示例过程400的示例实现600A至600D的示意图。图6A和图6B示出了具有可配置范围和视场的检测系统的示例2D像素阵列的示例。例如，可以在图2的检测器设备230内实现示例实现600A、600B。

如图6A中所示，示出了像素传感器的4×16 2D像素阵列。示例实现600A的示例像素传感器可以被包括在单个芯片内。在图6A中，根据本文描述的一些实现，2D像素阵列可以不包括或不需要附加的接收器光学器件或透镜来感测光。

如图6B中所示，示例实现600B包括16个像素传感器的四个1D像素阵列。在一些实现中，示例实现600B的1D像素阵列可以在分开的芯片中。如进一步所示，将两个ASIC放置在对应的1D像素阵列对之间。如此，在一些实现中，控制器(例如，控制器210)可以使用多路复用和/或其他处理技术来经由ASIC从图6B的1D像素阵列对中接收测量。例如，ASIC可以被用来激活和/或去激活对应的1D像素阵列对以及/或者连接到对应的1D像素阵列对和/或从对应的1D像素阵列对断开连接。

如图6B中进一步所示，可以在1D像素阵列之上包括接收器光学器件。这样的接收器光学器件可以被配置或设计以使得1D像素阵列以与示例实现600A的2D像素阵列类似的方式感测光。例如，由于示例实现600B的每个1D像素阵列之间的潜在间隙，接收器光学器件可以对光进行重新引导，就好像间隙不在1D像素阵列之间一样。

如图6C中所示，示例实现600C包括具有四个对应ASIC的16个像素传感器的四个1D像素阵列。如此，控制器(例如，控制器210)可以利用ASIC来读取1D像素阵列，激活和/或去激活1D像素阵列，以及/或者连接到1D像素阵列或从1D像素阵列断开连接。因此，在这种情况下，控制器可以从各个1D像素阵列接收测量。

如图6D中所示，示例实现600D包括具有四个对应ASIC的16个像素传感器的四个1D像素阵列。在示例实现600D中，外部1D像素阵列传感器被示出而没有接收器光学器件。如此，外部1D像素阵列可以以与内部1D像素阵列不同的方式感测光。例如，外部1D像素阵列可以感测具有更宽视场和更小检测范围的光，而内部1D像素阵列可以感测具有更窄视场和更大检测范围的光。

如上所指出，图6A至图6D仅作为示例而被提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图6A至图6D所描述的示例不同。

因此，本文提供的示例检测系统可以被配置为包括扩展检测的范围同时保持宽的视场。检测系统可以包括或利用2D像素阵列，该2D像素阵列被配置为使得2D像素阵列的像素传感器的部分被指定为感测目标区域的特定区域中的光以定义目标区域的尺寸。光可以从通过扫描仪设备(例如，其包括1D MEMS镜)跨目标区域而扫描的激光反射。例如，为了增加SNR并且扩展检测范围，2D像素阵列的像素传感器的多个内部列可以被配置为在相对窄的视场中检测距检测系统远距离处的对象，同时2D像素阵列的像素传感器的一个或两个外部列可以被配置为检测在相对宽视场中的对象，尽管可能是在短范围内。如此，本文的示例可以通过更快地检测对象(例如，如果检测系统被使用在移动的车辆中)来增加安全性，当检测被扫描目标区域中的对象时防止碰撞和/或提供增加的检测时间。

前述公开内容提供了说明和描述，但并非旨在穷举或将实现限于所公开的精确形式。鉴于以上公开内容，各种修改和变化是可能的，或者可以从实现的实践中被获得。

如本文所使用，术语部件旨在广义地解释为硬件、固件或硬件和软件的组合。

显而易见的是，本文描述的系统和/或方法可以以不同形式的硬件、固件、或硬件和软件的组合来实现。用于实现这些系统和/或方法的实际专用控制硬件或软件代码不限制实现。因此，本文描述了系统和/或方法的操作和行为，而没有参考特定的软件代码，应理解，可以将软件和硬件设计为实现基于本文描述的系统和/或方法。

尽管在权利要求中陈述和/或在说明书中公开了特征的特定组合，但是这些组合并不旨在限制可能实现的公开。实际上，许多这些特征可以以未具体在权利要求中陈述和/或在说明书中公开的方式进行组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以直接仅从属于一个权利要求，但是可能实现的公开包括每个从属权利要求与权利要求组中的每个其他权利要求组合。

除非明确地如此描述，否则本文所使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所使用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所使用，术语“组”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关项目和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅有一个项目的情况下，术语“一个”或类似的语言被使用。此外，如本文所使用，术语“具有”、“具有……的”等旨在是开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在意指“至少部分地基于”。

Claims (23)

1.一种由光检测和测距(LIDAR)检测系统执行的方法，所述方法包括：

操作检测器设备的二维(2D)像素阵列的像素传感器，以检测扫描仪设备的目标区域中的对象，其中所述扫描仪设备被配置为通过朝向所述目标区域发射激光来扫描所述目标区域；

当所述扫描仪设备扫描所述目标区域时，识别所述扫描仪设备的位置；

根据所述扫描仪设备的所识别的位置来选择所述2D像素阵列的所述像素传感器的用于读取的一部分，以检测所述对象，其中所述像素传感器的所述部分被配置为通过感测从所述对象反射的所述激光来检测所述对象；以及

基于所述2D像素阵列的所述像素传感器的所述部分的测量来确定所述对象的特性，其中所述测量对应于从所述对象反射的所述激光。

2.根据权利要求1所述的方法，其中读取所述2D像素阵列的所述像素传感器的所述部分包括以下中的至少一个：

处理来自所述像素传感器的仅所述部分的信息，

激活所述像素传感器的仅所述部分，或

连接到所述像素传感器的仅所述部分。

3.根据权利要求1所述的方法，其中操作所述2D像素阵列包括：

操作所述检测器设备以在所述检测器设备的中心视场内具有第一最大检测范围并且在所述检测器设备的侧视场内具有第二最大检测范围，所述第一最大检测范围长于所述第二最大检测范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述2D像素阵列的所述像素传感器的大多数列被配置为检测所述检测器设备的中心视场，并且所述2D像素阵列的所述像素传感器的剩余列被配置为检测所述检测器设备的边缘视场。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述中心视场的面积等于或小于所述边缘视场的面积的总和。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述扫描仪设备的所识别的位置对应于一维微电子机械系统(1D MEMS)镜围绕扫描轴的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述像素传感器的所述部分包括以下中的至少一个：

所述2D像素阵列的一列像素传感器，

所述2D像素阵列的所述一列像素传感器列的一部分，或

所述2D像素阵列的至少两个相邻列的像素传感器。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过以下方式控制所述扫描仪设备以扫描所述目标区域：

使所述扫描仪设备处于所识别的位置中；以及

使所述扫描仪设备在处于所识别的位置中时发射所述激光。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述2D像素阵列的所有像素传感器在单个芯片封装上。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述2D像素阵列包括多列像素传感器，并且所述2D像素阵列的每列像素传感器位于与所述2D像素阵列的其他列像素传感器分开的芯片上。

11.一种设备，包括：

至少一个存储器设备；以及

至少一个处理器，可通信地耦合到所述至少一个存储器设备，以便：

操作检测器设备的二维(2D)像素阵列的像素传感器，以检测扫描仪设备的目标区域中的对象，其中所述扫描仪设备被配置为通过朝向所述目标区域发射激光来扫描所述目标区域；

当所述扫描仪设备扫描所述目标区域时，识别所述扫描仪设备的部件的位置；

基于所述扫描仪设备的所识别的位置来控制所述2D像素阵列的所述像素传感器的一部分被激活以检测所述对象，其中所述像素传感器的所述部分通过感测来自从所述对象反射的所述激光的光来检测所述对象；以及

基于所述2D像素阵列的所述像素传感器的所述部分的测量来确定所述对象的特性，其中所述测量与来自从所述对象反射的所述激光的所述光相对应。

12.根据权利要求11所述的设备，其中：

所述扫描仪设备的所述部件包括一维(1D)微电子机械系统(MEMS)镜，以及

当识别所述部件的所述位置时，所述至少一个处理器被配置为识别与所述部件的所识别的位置相对应的1D MEMS镜的设置。

13.根据权利要求11所述的设备，其中所述扫描仪设备的所述部件被配置为使得所述扫描仪设备能够跨所述目标区域发射所述激光。

14.根据权利要求11所述的设备，其中所述激光包括垂直激光线，并且所述扫描仪设备被配置为跨所述目标区域水平地发射所述垂直激光线。

15.根据权利要求11所述的设备，其中所述至少一个处理器进一步被配置为：

基于所述扫描仪设备的所识别的位置来控制所述2D像素阵列的剩余像素传感器被去激活，以防止所述剩余像素传感器感测所述光，

其中所述2D像素阵列的所述剩余像素传感器不包括所述像素传感器的所述部分的任何像素传感器。

16.根据权利要求11所述的设备，其中所述像素传感器的所述部分包括所述2D像素阵列的至少两列像素传感器，并且所述至少一个处理器被配置为：

处理来自所述至少两列像素传感器的信息，以生成所述测量。

17.根据权利要求11所述的设备，其中所述至少一个处理器进一步被配置为：

向显示设备提供识别所述对象的特性的信息，以允许所述显示设备显示所述特性的表示。

18.一种系统，包括：

扫描仪设备，包括：

激光发射器，用以朝向目标区域发射激光；以及

可旋转镜；

检测器设备，包括像素传感器的二维(2D)像素阵列，其中所述像素传感器的2D像素阵列的多个像素传感器列被配置为检测在所述目标区域的一个或多个指定地带内反射的光；以及

至少一个处理器，被配置为：

识别所述扫描仪设备的所述可旋转镜的位置；

基于所述可旋转镜的所识别的位置来确定所述多个像素传感器列中的要被激活的像素传感器列；

激活所确定的像素传感器列，以感测从所述目标区域的所述一个或多个指定地带中的对应一个地带中的对象反射的光；以及

基于所述2D像素阵列的激活的像素传感器列的测量来确定所述对象的特性，其中所述测量对应于所感测的光。

19.根据权利要求18所述的系统，进一步包括：

显示设备，被配置为显示所述对象的所述特征的表示，

其中所述至少一个处理器进一步被配置为：

向所述显示设备提供识别所述特性的信息，以允许所述显示设备显示所述表示。

20.根据权利要求18所述的系统，其中所述可旋转镜是一维微电子机械系统(MEMS)镜。

21.根据权利要求18所述的系统，其中所述多个像素传感器列被配置为：

检测从所述检测器设备的中心视场中的第一范围反射的光，或

检测从所述检测器设备的侧视场中的第二范围反射的光，其中所述第二范围比所述第一范围短。

22.根据权利要求18所述的系统，其中所述至少一个处理器进一步被配置为：

使所述扫描仪设备的所述可旋转镜旋转到所识别的位置。

23.根据权利要求18所述的系统，其中所述多个像素传感器列中的每个像素传感器列被配置为通过对应的光学器件检测所述光。