CN110431438A - 用于检测对象的方法及其电子设备 - Google Patents

Abstract

提供了使用扫描设备的对象检测和距离测量。用于光检测和测距(LiDAR)的光束偏转设备包括基座、永磁体、附接到永磁体的磁悬浮反射器、以及安装在基座上的控制线圈。所述磁悬浮反射器可以被配置为由于永磁体和控制线圈的电磁相互作用而悬浮，并且控制线圈可以包括水平(H)控制线圈和竖直(V)控制线圈，水平(H)控制线圈限定磁悬浮反射器在水平方向上的位置，竖直(V)控制线圈限定磁悬浮反射器在竖直方向上的位置。

Description

用于检测对象的方法及其电子设备

技术领域

本公开涉及一种用于检测对象的方法及其电子设备。

背景技术

光检测和测距(LiDAR)是一种遥感技术，其通过用激光照射目标并分析反射光来测量距离。例如，对于自主地面车辆的导航，LiDAR是检测障碍物、采集三维(3D)移动数据并生成3D地图的主要仪器之一。然而，利用LiDAR技术的典型扫描设备具有诸如大尺寸、旋转设备的手动调整、由于大量光源和接收器而导致的高复杂性等的缺点。

提出以上信息作为背景信息仅仅是为了辅助理解本公开。并未确定和断言上述任何内容是否可应用作关于本公开的现有技术。

发明内容

问题的解决方案

本公开的各个方面至少用于解决上述问题和/或缺点并且至少用于提供下文所述的优点。因此，本公开的一个方面提供了一种用于有效地检测对象的方法及其电子设备。

本公开的另一方面提供了一种通过使用具有相对较不复杂的结构的设备来检测对象的方法及其电子设备。

本公开的另一方面提供了一种通过使用光源和反射器来检测对象的方法及其电子设备。

根据本公开的一个方面，提供了一种电子设备。所述电子设备包括：发射器，被配置为发射光束；反射器，被配置为反射光束；致动器，被配置为通过控制反射器倾斜的方向和角度来向外部对象引导光束；接收器，被配置为通过反射器接收从外部对象反射的光束；以及至少一个处理器，配置为通过使用所接收的反射光束来检测外部对象。

根据本公开的另一方面，提供了一种操作电子设备的方法。所述方法包括：发射光束；通过控制反射器倾斜的方向和角度，向外部对象引导光束；通过反射器接收从外部对象反射的光束；以及通过使用所接收的反射光束检测外部对象。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于光检测和测距(LiDAR)的光束偏转系统。所述系统基于悬浮在磁场中的磁悬浮(磁性悬浮)反射器(反射镜)，其具有6个自由度(DoF)控制。光束偏转系统包括基座、永磁体、附接到永磁体的磁悬浮反射器、以及安装在基座上的控制线圈。磁悬浮反射器的顶侧由可以反射光束的材料覆盖。每个永磁体在空间中的位置由磁体与被供应电流的控制线圈之间的电磁相互作用限定。磁悬浮反射器被配置为由于永磁体与控制线圈的所述电磁相互作用而悬浮。控制线圈包括限定磁悬浮反射器在水平方向上的位置的H控制线圈(水平控制线圈)和限定磁悬浮反射器在竖直方向上的位置的V控制线圈(竖直控制线圈)。所述控制线圈实质上是电磁体。

根据本公开的另一方面，提供了一种扫描系统。该扫描系统包括上述光束偏转系统、被配置为向反射器发射光束的光源、以及被配置为接收来自反射器的反射光束的接收器。例如，激光器或发光二极管(LED)可以用作光源。

根据本公开的另一方面，提供了一种LiDAR系统。LiDAR系统包括上述扫描系统和处理单元，处理单元被配置为分析扫描系统的操作结果以检测对象并估计到所述检测到的对象的距离。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于使用上述LiDAR系统检测对象并测量到所述对象的距离的方法。所述方法包括以下步骤：通过光源向反射器发射光束；通过控制反射器的位置和倾斜角度来限定光束的方向；接收由对象反射的光束；估计从发射时间到光束接收时间的时间间隔；以及基于所述估计结果计算到所述对象的距离。

根据结合附图公开了本公开的各个实施例的以下详细描述，本领域的技术人员将更清楚本公开的其他方面、优点和突出的特征。

附图说明

根据结合附图的以下描述，本公开的特定实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更清楚，在附图中：

图1示出了根据本公开实施例的电子设备操作的环境的示例；

图2示出了根据本公开实施例的电子设备的结构；

图3是示出了根据本公开实施例的电子设备的流程图；

图4是示出了根据本公开实施例的电子设备的另一流程图；

图5A示出了根据本公开实施例的用于通过使用磁力控制反射器的电子设备的结构；

图5B示出了根据本公开实施例的电子设备中的反射器和光束偏转设备；

图6是示出了根据本公开实施例的悬浮的截面图；

图7A是示出了根据本公开实施例的竖直(V)控制线圈随时间被供应的电流的曲线图；

图7B是示出了根据本公开实施例的V控制线圈随着典型周期被供应的电流的曲线图；

图8是示出了根据本公开实施例的水平方向上的稳定环境的平面图；

图9A示出了根据本公开实施例的基于磁悬浮反射器的电子设备中的水平面的扫描操作；

图9B示出了根据本公开实施例的基于磁悬浮反射器的电子设备中的竖直面的扫描操作；

图10是示出了根据本公开实施例的用于电子设备的完全自适应控制的流程图；

图11是示出了根据本公开实施例的设置到装置的多个扫描设备的协调的流程图；

图12示出了根据本公开实施例的用于大气测量的光检测和测距(LiDAR)的构思；

图13是示出了根据本公开实施例的基于LiDAR的大气测量服务的流程图；

图14A和图14B示出了根据本公开各种实施例的检测汽车上的对象的示例；

图15A示出了根据本公开实施例的基于三维(3D)扫描地图的导航控制的服务机器人的示例；以及

图15B示出了根据本公开实施例的3D扫描地图的示例。

应当注意，在所有附图中，相似的附图标记用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。

具体实施方式

提供以下参考附图的描述以帮助全面理解由权利要求及其等同物所限定的本公开的各种实施例。以下描述包括各种具体细节以帮助理解，但这些具体细节应被视为仅仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到：在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以对本文所描述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简洁起见，可以省略对已知功能和结构的描述。

以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于其书面含义，而是仅仅被发明人用来实现对本公开清楚一致的理解。因此，本领域技术人员应当清楚的是，提供对本公开的各个实施例的以下描述仅用于说明的目的，而不是为了限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。

应当理解的是，除非上下文中另有清楚指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对这样的表面中的一个或多个的引用。

例如在下文中描述的本公开的各种实施例中描述了基于硬件的访问方法。然而，由于本公开的各种实施例包括使用硬件和软件这二者的技术，因此本公开的各种实施例不排除基于软件的访问方法。

在下文中，本公开涉及用于检测对象的方法及其电子设备。具体地，本公开描述了一种用于使用通过使用反射器控制的光来检测对象的技术。

在以下描述中使用的指示信号的术语、指示设备的构成元件的术语等仅供参考。因此，本公开不限于以下描述的术语，因此也可以使用具有相同技术含义的其他术语。

图1示出了根据本公开实施例的电子设备操作的环境的示例。

参照图1，电子设备110沿至少一个方向发射光，并接收从对象120反射的光。另外，电子设备110可以基于反射光来确定到对象120的距离、形状等。例如，电子设备110可以通过使用发射光的时间和接收到反射光的时间来检测对象120。在本文中，光可以被称为“光线”、“光束”、“波束”或具有相同技术含义的其他术语。另外，电子设备110可以被称为“扫描设备”、“光检测和测距(LiDAR)设备”或具有相同技术含义的其他术语。

图2示出了根据本公开实施例的电子设备110的结构。

图2中例示的结构可以被理解为电子设备110的结构。在下文中，术语“......单元”、“......设备”等意味着处理至少一个功能或操作的单元，并且可以以硬件或软件或者硬件和软件的组合来实现。

参照图2，电子设备110包括光发射器210、光接收器220、反射器230、安装构件240、致动器250和处理器260。

光发射器210向反射器230发射初始光，并且光接收器220接收从待检测的对象(例如，对象120)反射的光。在这种情况下，初始光可以在从反射器230反射之后到达对象，并且反射光可以在从反射器230反射之后由光接收器220接收。光发射器210包括激光发射器或发光二极管(LED)。由光发射器210产生的光源可以根据所期望的光特性而变化。光接收器220包括雪崩光电二极管。

反射器230反射从光发射器210发射的初始光和从对象反射的光。由于安装构件240和致动器250，反射器230可以倾斜或旋转。反射器230的至少一侧由可以反射光的材料形成。例如，反射器230的顶侧可以被可以反射光的材料覆盖。

安装构件240将反射器230与致动器250相连。安装构件240可以通过粘贴、螺纹连接、或其他合适的附接方式来实现。致动器250控制反射器230倾斜的方向和角度。为此，致动器250具有用于向反射器230施加物理力的功能。根据各种实施例，致动器250可以根据接触类型或非接触类型控制反射器230倾斜的方向和角度。

处理器260控制光发射器210、光接收器220和致动器250。例如，处理器260可以控制从光发射器210发射的光的使用频率，向致动器250提供用于控制反射器230的倾斜的信号，并且通过使用与从光接收器220提供的反射光相关的信息来执行用于检测对象的算术运算。根据实施例，处理器260可以计算发射初始光的时间与接收到反射光的时间之间的时间间隔。

图3是示出了根据本公开实施例的电子设备的流程图。在图3中示例了操作电子设备110的方法。

参照图3，在操作301中，电子设备确定扫描范围和光分辨率。在本文中，扫描范围可以被定义为方向和相对于方向的角度，作为光将发射到的物理区域。扫描范围可以被称为“视场”或具有相同含义的其他术语。光分辨率可以表示为由彼此相邻的光形成的角度，并且可以包括一个角度值或多个角度值(例如，竖直角度和水平角度)。然而，根据另一实施例，可以预定义扫描范围和分辨率，并且在这种情况下，可以跳过操作301。

在操作303中，电子设备通过根据所确定的范围和分辨率控制反射器的倾斜来引导光。例如，电子设备通过使用光发射器(例如，光发射器210)发射光，并通过使用反射器(例如，反射器230)反射发射的光。在这种情况下，电子设备可以通过使用致动器(例如，致动器250)来调整反射器的倾斜角度，并且可以通过调整倾斜角度将光引导到预期的方向上。也就是说，电子设备可以根据在操作301中确定的扫描范围来调整反射器倾斜的方向和角度，并且可以根据在步骤301中确定的分辨率来调整发射光的速度和控制反射器的速度。

在操作305中，电子设备使用反射光来检测存在于相邻区域中的至少一个对象。例如，电子设备可以通过光接收器(例如，光接收器220)接收从至少一个对象反射的光。另外，电子设备可以使用反射光来检测至少一个对象。例如，电子设备可以确定光的往返时间(RTT)，基于RTT确定到各光线被反射的点的距离，并且基于此距离估计形状和到至少一个对象的距离。

图4是示出了根据本公开实施例的电子设备的另一流程图。在图4中示例了操作电子设备110的方法。

参照图4，在操作401中，电子设备向反射器(例如，反射器230)发射光。在这种情况下，测量并记录发射光的时间。在操作403中，电子设备控制反射器的位置和倾斜角度以调整光的方向。电子设备可以使用致动器(例如，致动器250)来控制反射器的位置和倾斜角度。在操作405中，电子设备接收从对象反射的光。在这种情况下，电子设备测量并记录接收到光的时间。在操作407中，电子设备基于测量的时间计算发射光的时间与接收到光的时间之间的时间间隔。在操作409中，电子设备基于计算的时间间隔计算到对象的距离。

如上所述，根据各种实施例的电子设备可以使用反射器来反射光，从而自由地调整光。为此，控制反射器以具有预期方向和角度的倾斜。在这种情况下，可以以各种方式控制反射器。根据一个实施例，反射器可以由磁力控制，并且在这种情况下，反射器可以被称为“磁悬浮反射器”。以下参照图5描述使用磁力的实施例。

图5A示出了根据本公开实施例的用于通过使用磁力控制反射器的电子设备的结构。

参照图5A，光源510发射初始光502，初始光502由反射器530根据反射器530的倾斜在不同方向上反射。反射器530的倾斜(或自由空间中的位置)由对应于致动器250的光束偏转设备540控制。根据实施例，半球形透镜550可用于在竖直平面中重定向光，从而有助于增大竖直方向上的扫描视场。从待检测对象120反射的光束504经由反射器530返回。

在一个实施例中，接收器位于光源510附近。备选地，光源和接收器可以集成为单个单元。根据实施例，激光器用作光源510。根据另一实施例，LED可以用作光源510。根据期望的光特性，也可以使用其他合适的光源。在一个实施例中，雪崩光电二极管可以用作接收器。根据本公开的磁悬浮反射器530可以在反射器的位置处提供6自由度(DoF)控制的可能性。

图5B示出了根据本公开实施例的电子设备中的反射器和光束偏转设备。

参照图5B，光束偏转设备540包括基座542、永磁体544、附接到永磁体544的磁悬浮反射器530、以及安装在基座542上的控制线圈546和548。

基座542可以由铝制成。另外，基座542可以由镁制成。根据结构(重量、耐久性等)和经济要求，可以使用合适的顺磁材料的基座。

每个永磁体544在空间中的位置由永磁体544与被供应电流的控制线圈546和548之间的电磁相互作用限定。图5A的实施例中包括三个永磁体。用于电子设备的操作的磁体的最小数量是3。然而，根据特定实施方式，可以使用四个或更多个永磁体。永磁体的最大数量可能受到电子设备的尺寸和要求的限制。

磁悬浮反射器530可以通过永磁体的载体元件附接到永磁体544。图中带箭头的虚线表示磁悬浮反射器530通过永磁体的载体元件的附接。磁悬浮反射器530刚性地固定到载体元件。附接可以通过粘贴、螺纹连接或其他合适的附接方式来实现。永磁体的载体元件由顺磁材料制成。磁悬浮反射器530的顶侧由可以反射光的材料覆盖。例如，该材料可以是银、阳极氧化铝和另一种合适的材料中的一种。

控制线圈546和548包括限定磁悬浮反射器530在水平方向上的位置的水平(H)控制线圈546和限定磁悬浮反射器530在竖直方向上的位置的竖直(V)控制线圈548。控制线圈546和548实质上是电磁体。

图6是示出了根据本公开实施例的悬浮的截面图。

参照图6，H控制线圈546和V控制线圈548可以根据所供应的直流Inh(用于H控制线圈)和Imv(用于V控制线圈)相应地增加或减小力Fnh和Fmv，并且限定磁体在水平和竖直方向上的位置，其中n从1变为N，其中N是H控制线圈的数量，m从1变为M，其中M是V控制线圈的数量。如图6所示，根据右手螺旋规则，由于磁体544和控制线圈的磁场的相互作用，当被供应直流时，V控制线圈548在竖直方向上影响磁体544，并且当被供应直流时，H控制线圈546在水平方向上影响磁体544。

在竖直方向上，磁体的位置由Fmv力和施加到磁体的重力的矢量和来定义。由于力Fmv与相应的V控制线圈548的电流成比例并且与永磁体544与线圈之间的距离成反比，因此电流的增大或减小导致永磁体相对于V控制线圈548的移动。电流的增加导致磁体544远离V控制线圈548移动，并且电流的减小导致磁体544朝向V控制线圈548移动。当磁体544升高时，V控制线圈548的电流将增加，以便将磁体544保持在升高的位置。

可以通过控制反射器530的三个点的高度来将反射器530的倾斜角度设定在任何方向上。最大倾斜角度由电子设备的结构和功率要求限定。

在水平方向上，磁体的位置由沿H控制线圈546的横截面分布的力Fnh及其力矩的相互补偿定义。

在水平方向上，磁体的位置由沿H控制线圈546的横截面分布的力Fnh及其力矩的相互补偿定义。

图7A是示出了根据本公开实施例的V控制线圈随时间被供应的电流的曲线图。

图7A的曲线图被示出以用于说明。所述曲线图的其他实施例可以在本公开的范围内使用。在所述曲线图中，电流具有与反射器530绕轴的旋转相对应的形状。力Fmv与V控制线圈548的电流成比例，并且电流的增加/减小导致永磁体544针对V控制线圈548的移动。因此，在曲线图中，Imax(＝0.48A)表示当永磁体544对应于最大倾斜角度时供应给V控制线圈的电流，并且Imin(＝0.16A)表示当永磁体544对应于最小倾斜角度时供应给V控制线圈的电流。

图7B是示出了根据本公开实施例的V控制线圈随着典型周期被供应的电流的曲线图。

图7B的曲线图被示出以用于说明。所述曲线图的其他实施例可以在本公开的范围内使用。在所述曲线图中，功率具有与反射器530绕轴的旋转相对应的形状，并且所述周期表示反射器530的旋转周期。通过V控制线圈的内部电阻测量功率。在一个周期内，一个V控制线圈平均消耗0.3W的功率，三个V控制线圈平均消耗0.9W的功率。

图8是示出了根据本公开实施例的水平方向上的稳定环境的平面图。

参照图8，力F1h、F2h和F3h指向顺时针方向，以限定永磁体544和H控制线圈546之间的相互作用原则。然而，力F1h、F2h和F3h可以指向不同的方向并且具有不同的值，这取决于供应给与永磁体544相互作用的控制线圈546和548的电流，以便补偿力F1h、F2h和F3h及其力矩M1h、M2h和M3h。因此，可以通过控制供应给控制线圈546和548的电流来限定磁悬浮反射器530的位置和倾斜角度。

将直流供应给控制线圈546和548。在中断供应给控制线圈546和548的电流的情况下，由于重力的影响，因此磁悬浮反射器530将被下拉到安装在基座542上的线圈546和548上。根据实施例，磁悬浮反射器530可以被下拉到设置在基座542上的特殊支撑件(未示出)上。在恢复供应给控制线圈546和548的电流的情况下，磁悬浮反射器530将再次悬浮。

力Fnh的方向由右手定则使用矢量Bnh和Inh定义，其中Bnh是第n个H控制线圈的磁场矢量。力Fmv的方向由右手定则使用矢量Bmv和Imv限定，其中Bmv是第m个V控制线圈的磁场矢量。在竖直方向上，Fmv与重力平衡。在本实施例中，如图8所示，通过力F1h、F2h和F3h及其力矩M1h、M2h和M3h的相互补偿来平衡水平方向上的电子设备。

根据实施例，由于磁悬浮，反射器可以不与电子设备的其他元件机械连接。通过使用包括一个光源和一个接收器的一个(单个)信道，进一步提供了2D扫描的可能性。

图9A示出了根据本公开实施例的基于磁悬浮反射器的电子设备中的水平面的扫描操作。图9B示出了根据本公开实施例的基于磁悬浮反射器的电子设备中的竖直面的扫描操作。

如图9A和图9B所示，通过控制反射器530的倾斜角度来提供水平和竖直面上的扫描控制。可以通过控制不同控制线圈中的电流来控制反射器530的倾斜角度。

如图9A所示，电子设备在水平面中的平衡由H控制线圈提供。对反射器530的倾斜的连续控制可以允许从光源502发射的初始光在水平面上旋转。因此，可以扫描每个角扇区并控制扇区的宽度。

如图9B所示，V控制线圈的电流越小，反射器530在控制线圈附近的倾斜角度(从水平面偏转)越小，反之亦然。因此，可以通过控制三个V控制线圈的不同电流值，来设定反射器530在这些控制线圈附近的任何倾斜角度。因此，提供了该位置。竖直平面中的角度分辨率910由供应给控制线圈的电流限定。

根据前述各种实施例，LiDAR扫描设备可以以紧凑型设备的形式实现。另外，各种实施例提供用于LiDAR扫描设备的电子(自适应)控制和自校准可能性。另外，根据各种实施例，LiDAR扫描设备可以动态地改变视场和角度分辨率。另外，根据各种实施例的LiDAR扫描设备可以提供磁悬浮反射器的高达10g的振动阻力(g是重力加速度)。另外，各种实施例降低了LiDAR扫描设备中的功耗。

本公开的另一个实施例提出了用于扫描设备的全电子(自适应)控制和自校准可能性。在计划的或未计划的电源关闭之后可能需要进行自校准。在光束偏转设备的每个位置处提供自适应控制。

根据前述各种实施例的电子设备可以通过使用反射器自适应地调整扫描范围和分辨率。因此，可以执行适合于情况的扫描。也就是说，根据各种实施例的电子设备可以用在各种场景中。例如，根据各种实施例的电子设备可以用于在驾驶汽车时检测对象(障碍物和移动的车辆)。根据各种实施例的电子设备有利地用于自主地面车辆中。另外，根据各种实施例的电子设备可以用于基于三维(3D)扫描地图的导航中以控制服务机器人。

根据一个实施例，电子设备可以在发现特定感兴趣对象的情况下调整扫描范围和分辨率以进行更具体的扫描。例如，在存在对象的情况下，电子设备可以增大针对感兴趣对象的方向的角度分辨率。备选地，在长距离扫描的情况下，电子设备可以减小视场并增大角度分辨率。备选地，在短距离扫描的情况下，电子设备可以扩大视场并降低角度分辨率。

图10是示出了根据本公开实施例的用于电子设备的完全自适应控制的流程图。在图10中例示了在发现感兴趣对象的情况下的操作作为操作电子设备100的方法。

参照图10，在操作1001中，电子设备发现感兴趣的对象。例如，电子设备可以确定在通过扫描操作检测到的对象中是否存在感兴趣对象和具有类似形状和大于或等于特定级别的大小的对象。也就是说，电子设备具有存储在其中的特定信息，并且包括被定义为感兴趣对象的对象的大小和形状中的至少一个，并且可以检查关于通过扫描操作检测到的对象的可能性。

在操作1003中，电子设备确定到感兴趣对象的距离是否大于预定义的阈值距离。在本文中，所述阈值距离可以被预定义为用于识别长距离和短距离的值。

如果到感兴趣对象的距离大于阈值距离，则在操作1005中，电子设备减小视场并增大分辨率。也就是说，电子设备可以相对于朝向感兴趣对象的方向减小视场。例如，电子设备可以通过减小调整供应给至少一个V控制线圈的电流值的范围来减小永磁体的最大倾斜角度，从而减小视场并增大角度分辨率。

另一方面，如果到感兴趣对象的距离小于或等于阈值距离，则在操作1007中，电子设备扩大视场并降低分辨率。也就是说，电子设备可以相对于朝向感兴趣对象的方向扩大视场。例如，电子设备可以通过增大调整供应给至少一个V控制线圈的电流值的范围来增大永磁体的最大倾斜角度，从而扩大视场并降低角度分辨率。

在操作1009中，电子设备检测感兴趣的对象。也就是说，电子设备可以根据在操作1005或操作1007中调整的视场和分辨率发射光，并且可以使用反射光更具体地扫描感兴趣的对象。例如，电子设备可以通过控制施加到控制线圈的电流值来根据调整后的视场和分辨率调整反射器的倾斜角度。

根据另一实施例，电子设备可以根据整个扫描范围中的分配范围的一部分来调整扫描范围和分辨率。例如，可以应用用于协调设置到特定装置(例如，车辆)的多个扫描设备的方法。协调多个扫描设备的方案可以称为“扫描模式控制”或“扫描调度”。如果多个扫描设备设置到车辆的不同侧面，则可以控制每个扫描设备的视场以覆盖车辆中的观察区域。

图11是示出了根据本公开实施例的设置到装置的多个扫描设备的协调的流程图。

对于图11的过程，可以使用用于协调多个扫描设备的单独的协调设备，或者多个扫描设备中的一个可以控制其他扫描设备。在下文中，尽管为了便于解释将协调设备示例为操作实体，但是可以由扫描设备之一执行类似的操作。

参照图11，在操作1101中，协调设备确定整个扫描范围。也就是说，协调设备确定将被设置到装置(例如，车辆)的多个扫描装置执行扫描的特定侧和特定范围。

在操作1103中，协调设备将扫描范围分配给多个扫描设备中的每一个。也就是说，电子设备可以划分在操作1101中确定的整个扫描范围，以将其分配给每个扫描设备，以便检测向其分配一个扫描设备的范围。在这种情况下，每个扫描设备的扫描范围可以部分重叠。另外，协调设备还可以确定每个扫描设备的分辨率。

在操作1105中，协调设备基于所分配的扫描范围来调整每个扫描设备的视场和角度分辨率。为此，协调设备可以向每个扫描设备提供指示扫描范围和分辨率中的至少一个的信息。

在操作1107中，协调设备合成基于各个扫描设备的扫描结果。因此，协调设备可以获取针对所述装置的周围环境的合成扫描结果。例如，协调设备可以基于采集的数据生成3D扫描地图。

图12示出了根据本公开实施例的用于大气测量的LiDAR的构思。根据各种实施例的扫描技术可以用于估计粒子密度。

如图12所示，从光发射器1210发射的光子1202从空气中的粒子(例如，气溶胶或分子)1208反射，然后由光接收器1220接收。由接收器1220接收的光子1202被望远镜1230采集。在这种情况下，可以基于光速(～3×108m/s)计算光子1202往复运动的距离。下面参照图13描述关于对粒子1208的扫描的实施例。

图13是示出了根据本公开实施例的基于LiDAR的大气测量服务的流程图。

在图13中示例了操作电子设备的方法。参照图13，在操作1301中，激光振荡器发射光，并且发射的光被施加于扩束器。在操作1303中，通过扩束器将所施加的光扩大为宽光以用于优化扫描。扩束器可以由具有相同焦点位置的两对透镜组成。在操作1305中，通过光发射器在待测量的空气的方向上发射由扩束器扩大为宽光的光。发射的光通过与空气中的粒子碰撞而在几个方向上散射。在操作1307中，由扫描设备通过由望远镜构成的光接收器接收从空气中的粒子反射的光。可以通过望远镜更有效地接收光。在操作1309中，通过光检测器检测接收到的光作为电信号。光检测器被配置为将光信号转换为电信号，并且可以使用雪崩光电二极管。在操作1311中，通过模拟/数字转换器将模拟电信号转换成数字电信号，以进行更有效的信号处理(例如，存储、操作方便、噪声等)。在操作1313中，信号和数据处理器将转换后的数字电信号处理为信息，并基于处理的信息确定是否执行设备系统中的操作。在操作1315中，基于信号和数据处理器的确定来执行设备系统中的操作(例如，打开/关闭车门、控制空调)。

图14A和图14B示出了根据本公开各种实施例的检测汽车上的对象的示例。本公开用于在驾驶汽车时检测诸如障碍物和移动车辆的对象。

如图14A所示，本公开可以通过使用发射光1402来检测前面的车，从而避免与前面的车碰撞并且感测车道等。如图14B所示，本公开可以使用发射光1402并接收从扫描范围1406中的障碍物反射的光1404以检测障碍物等。因此，本公开有利地用于自主地面车辆。

图15A示出了根据本公开实施例的基于3D扫描地图的导航控制的服务机器人的示例。图15B示出了根据本公开实施例的3D扫描地图的示例。

本公开可以用于基于3D扫描地图的导航中，以用于控制服务机器人(例如，用于医疗保健、烹饪等的个人服务机器人)。在图15A中示出了用于医疗保健的个人服务机器人1510的示例。服务机器人1510使用本公开的扫描设备发射光1502，并执行扫描范围1506的3D扫描。如图15B所示，服务机器人的扫描设备发射光1502并接收从对象反射的光1504以执行3D扫描，并创建3D扫描地图。可以通过基于3D扫描地图的导航来控制服务机器人。

在根据本公开各种实施例的方法和电子设备中，通过使用反射器来控制用于检测对象的光，从而能够通过使用少量光源来检测对象并且能够提供设备的长使用寿命。

基于本公开的权利要求和说明书中公开的实施例的方法可以以硬件、软件或二者组合的形式实现。

当以软件实现时，可以提供用于存储一个或多个程序(即，软件模块)的非暂时性计算机可读记录介质。存储在非暂时性计算机可读记录介质中的一个或多个程序被配置为由电子设备中的一个或多个处理器执行。一个或多个程序包括用于允许电子设备基于在本公开的权利要求和/或说明书中公开的实施例来执行方法的指令。

所述程序(即软件模块或软件)可以存储在随机存取存储器、非易失性存储器中，所述非易失性存储器包括闪速存储器、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、磁盘存储设备、紧凑盘-ROM(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)、或其他形式的光存储设备以及磁带。备选地，所述程序可以存储在以这些存储介质的全部或一些的组合进行配置的存储器中。此外，所配置的存储器的数量可以是多个。

此外，程序可以存储在可附接存储设备中，可附接存储设备能够通过诸如互联网、内联网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)或存储区域网(SAN)等通信网络或通过组合这些网络配置的通信网络来访问电子设备。存储设备可以经由外部端口来访问设备以执行本公开的实施例。此外，通信网络上的附加存储设备可以访问设备以执行本公开的实施例。

在本公开的前述具体实施例中，根据本文所提出的具体实施例，用单数或复数形式来表示包括在本公开中的构成元件。然而，为了方便解释，针对所提出的情况适当地选择单数或复数表达，并且本公开的各种实施例不限于单个元件或多个构成元件。因此，以复数形式表达的构成元件也可以以单数形式表示，或反之亦然。

虽然参考本公开各实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解：在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的前提下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种电子设备，包括：

发射器，被配置为发射光束；

反射器，被配置为反射所述光束；

致动器，被配置为通过控制所述反射器的倾斜方向和角度来向外部对象引导所述光束；

接收器，被配置为通过所述反射器接收从所述外部对象反射的光束；以及

至少一个处理器，被配置为通过使用所接收的反射光束来检测所述外部对象。

2.根据权利要求1所述的电子设备，

其中所述致动器包括：

基座，

设置在所述基座上的控制线圈，以及

由所述控制线圈控制的永磁体，

其中所述反射器被配置为由于所述永磁体和所述控制线圈的电磁相互作用而悬浮，

其中所述控制线圈包括：

至少一个水平控制线圈，被配置为控制所述反射器在水平方向上的位置，以及

至少一个竖直控制线圈，被配置为控制所述反射器在竖直方向上的位置。

3.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：

透镜，被配置为扩大扫描视场。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个处理器被配置为基于发射所述光束的时间与接收所述反射光束的时间之间的时间间隔来测量到所述外部对象的距离。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个处理器被配置为：

确定扫描范围和所述光束的分辨率；以及

根据所述扫描范围和所述分辨率来控制所述致动器。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中如果所述外部对象是预定义的感兴趣对象，则所述至少一个处理器被配置为再次确定所述扫描范围和所述分辨率。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述至少一个处理器被配置为基于到所述感兴趣对象的距离来扩大或减小所述扫描范围。

8.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述至少一个处理器被配置为：

控制以分别将所述扫描范围分配给所述电子设备和至少一个不同的电子设备；以及

在分配给所述电子设备的扫描范围内进行扫描。

9.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述至少一个处理器被配置为：

控制以从另一设备接收与分配给所述电子设备的所述扫描范围相关的信息，以及

在分配给所述电子设备的所述扫描范围内进行扫描。

10.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述接收器包括雪崩光电二极管。

11.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述发射器包括激光发射器或发光二极管LED。

12.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述反射器的至少一侧由银或阳极氧化铝形成。

13.一种用于操作电子设备的方法，所述方法包括：

发射光束；

通过控制反射器的倾斜方向和角度，向外部对象引导所述光束；

通过所述反射器接收从所述外部对象反射的光束；以及

通过利用所接收的反射光束检测所述外部对象。

14.根据权利要求13所述的方法，其中检测所述外部对象包括：基于发射所述光束的时间与接收所述反射光束的时间之间的时间间隔，测量到所述外部对象的距离。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括：

确定所述光束的扫描范围和分辨率；以及

根据所述扫描范围和所述分辨率控制用于控制所述反射器的致动器。