CN112740064A - 抖动有源传感器脉冲发射的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种示例设备包括多个发射器,至少包括第一发射器和第二发射器。第一发射器发射照亮设备视场(FOV)第一部分的光。第二发射器发射照亮FOV第二部分的光。设备还包括获得FOV的扫描的控制器。控制器使多个发射器中的每个发射器在与扫描相关联的发射时间段期间发射相应光脉冲。控制器使第一发射器在从发射时间段的开始时间起的第一发射器时间偏移发射第一发射器光脉冲。控制器使第二发射器在从发射时间段的开始时间起的第二发射器时间偏移发射第二发射器光脉冲。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年9月19日提交的第16/134,985号美国专利申请的优先权,其全部通过引用并入本文。
背景技术
有源传感器,诸如光探测和测距(LIDAR)传感器、无线电探测和测距(RADAR)传感器、声音导航和测距(SONAR)传感器等,是可以通过向周围环境发射信号并检测发射信号的反射来扫描周围环境的传感器。
例如,LIDAR传感器可以确定到环境特征的距离,同时在场景下进行扫描,以装配指示环境中反射表面的“点云”。例如,通过发射激光脉冲并检测从环境中的物体反射的返回脉冲(如果有的话),然后根据脉冲的发送和反射脉冲的接收之间的时间延迟来确定到物体的距离,可以确定点云中的各个点。结果,例如,可以生成指示环境中反射特征的位置的点的三维地图。
发明内容
在一个示例中,一种设备包括多个发射器,至少包括第一发射器和第二发射器。第一发射器发射照亮设备视场(FOV)第一部分的光。第二发射器发射照亮FOV第二部分的光。设备还包括获得FOV的扫描的控制器。控制器获得FOV的扫描包括控制器使多个发射器中的每个发射器在与扫描相关联的发射时间段期间发射相应光脉冲。使每个发射器发射相应光脉冲包括使第一发射器在从发射时间段的开始时间起的第一发射器时间偏移发射第一发射器光脉冲以及使第二发射器在从发射时间段的开始时间起的第二发射器时间偏移发射第二发射器光脉冲的控制器。
在另一示例中,一种方法,包括:使多个发射器在与视场(FOV)的第一扫描相关联的第一发射时间段期间发射多个光脉冲。多个发射器的第一发射器被配置为照亮FOV的第一部分。多个发射器的第二发射器被配置为照亮FOV的第二部分。使多个发射器发射多个光脉冲可以包括:使第一发射器在从发射时间段的结束时间起的第一发射器时间偏移发射第一发射器光脉冲,使第二发射器在从发射时间段的结束时间起的第二发射器时间偏移发射第二发射器光脉冲。所述方法还包括:基于在第一发射时间段的结束时间之后开始的第一检测时间段期间由多个检测器接收的来自FOV的光的测量来获得第一扫描。
在又一示例中,一种设备,包括:发送器,在与设备的视场(FOV)的第一扫描相关联的第一发射时间段期间发射多个光束。多个光束被空间布置为照亮FOV的相应部分。第一发射时间段具有开始时间和结束时间。发送器在从第一发射时间段的开始时间起的第一部分时间偏移向FOV的第一部分发射第一多个光束中的第一光束。发送器在从第一发射时间段的开始时间起的第二部分时间偏移向FOV的第二部分发射第一多个光束中的第二光束。设备还包括接收器,从发送器照亮的FOV截获光。
在再一示例中,一种设备,包括:控制器,获得设备的视场(FOV)的扫描序列。设备还包括发送器,对于扫描序列的第一扫描,按照特定空间布置并根据第一多个光脉冲的发射时间之间的第一多个时间偏移来发射第一多个光脉冲。设备还包括接收器,包括多个检测器。多个检测器中的每个检测器与由第一多个光脉冲的相应光脉冲照亮的FOV的相应部分对准。
在另一示例中,一种系统,包括:使多个发射器在与视场(FOV)的第一扫描相关联的第一发射时间段期间发射多个光脉冲的装置。多个发射器的第一发射器可以被配置为照亮FOV的第一部分。多个发射器的第二发射器可以被配置为照亮FOV的第二部分。使多个发射器发射多个光脉冲可以包括:使第一发射器在从发射时间段的结束时间起的第一发射器时间偏移发射第一发射器光脉冲,使第二发射器在从发射时间段的结束时间起的第二发射器时间偏移发射第二发射器光脉冲。所述系统还包括:用于基于在第一发射时间段的结束时间之后开始的第一检测时间段期间由多个检测器接收的来自FOV的光的测量来获得第一扫描的装置。
在适当的情况下参考附图阅读以下详细描述,这些以及其他方面、优点和替代方案对于本领域的普通技术人员变得显而易见。此外,应当理解,本概要部分和本文档其他地方提供的描述旨在通过示例而不是限制来说明所要求保护的主题。
附图说明
图1是根据示例实施例的设备的简化框图。
图2示出根据示例实施例的LIDAR设备。
图3示出根据示例实施例的被空间布置为扫描FOV的相应部分的多个发射光束的横截面图。
图4是根据示例实施例的方法的流程图。
图5是根据示例实施例的另一方法的流程图。
图6A示出根据示例实施例的FOV的第一扫描的概念时序图。
图6B示出根据示例实施例的FOV的第二扫描的概念时序图。
具体实施方式
本文描述了示例性实现。应当理解,本文中“示例性”一词用于表示“用作示例、示例或说明”。本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实现或特征不一定被解释为比其他实现或特征更优选或有利。在附图中,除非上下文另有规定,否则相似的符号通常标识相似的组件。本文所描述的示例实现并不意味着是限制性的。将容易理解,如本文中一般描述的和在附图中示出的,本发明的各个方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计。
I.概述
在示例中,有源感测系统(例如,LIDAR、RADAR、声纳等)可以包括发送空间布置(例如,以网格布置或相邻信号的其他布置)的多个信号(例如,光束、脉冲等)以扫描视场(FOV)的相应部分的发送器。
在一个示例中,LIDAR设备可以包括多个发送/接收通道,这些通道被布置为扫描FOV的相应部分。例如,LIDAR设备可以包括向视场发送多个光束的发送器。每个光束可以照亮FOV的相应部分。LIDAR设备还可以包括多个检测器和聚焦来自视场的光以供多个检测器接收的透镜。多个检测器中的第一检测器可以被布置为截获来自由多个光束中的第一光束照亮的FOV的第一部分的聚焦光的第一部分。类似地,第二检测器可以被布置为截获来自由第二光束照亮的视场的第二部分的聚焦光的第二部分,依此类推。因此,每个检测器可以与对应发送光束对准,以定义LIDAR设备的相应发送/接收通道。
通过这种布置,多个发送/接收通道可以询问FOV的不同部分。例如,每个通道可以在发射时间段期间发射光脉冲,然后在发射时间段之后的检测时间段期间“监听”反射脉冲。在一些实现中,LIDAR设备随后可以执行FOV的后续扫描,其类似地包括另一发射时间段,接着是另一检测时间段,等等。例如,通过这种布置,LIDAR设备可以获得FOV的扫描序列(例如,周期地)。
在一些场景下,最初由特定通道发送的光的反射部分可以在一个或多个其他通道中检测(例如,扫描与特定通道扫描的部分相邻的FOV部分的相邻通道),从而导致其他通道的虚假信号检测(例如,“串扰”)。各种因素可能导致这种串扰,诸如透镜中的光学畸变、透镜上的灰尘颗粒引起的畸变和/或扫描环境中物体的反射率特性等因素。
在一种情况下,特定通道中的发送光可以由特定通道扫描的FOV部分中的回射(retroreflector)反射。与其他类型的反射器相比,回射器可以包括将相对较高比例的入射光反射回光源(例如,进入相对较窄的圆锥体等)的装置或表面。例如,道路交通标志可以涂有回射器,以提高标志对道路上车辆驾驶员的可见性。在这种情况下,来自回射器的(强)反射信号的一些部分可能具有足够的能量,以被其他(例如,相邻的)通道(伪)以及照亮回射器的特定通道检测到。
例如,回射器可以位于由第一通道扫描的FOV的部分内。在此示例中,由第一通道发射的光脉冲可以由回射器反射,并且反射光脉冲随后可以在第一通道被检测为相对强的信号。在此示例中,发射光脉冲的发射时间和反射光脉冲的检测时间之间的时间差可用于确定回射器与LIDAR设备的距离为50米。然而,如上所述,N个附加通道还可以接收来自回射器的反射光脉冲的部分作为虚假信号。如果N个附加通道也在与第一通道的光脉冲相同的发射时间发射了N个相应光脉冲,则由N个通道检测的虚假信号可以被解释为来自由N个通道扫描的FOV的相应部分内的物体(在50米的距离处)的N个光脉冲的反射。结果,虚假信号可以防止或干扰在由N个附加通道扫描的FOV的相应部分内的相同距离50米存在的实际物体的检测。例如,处理来自LIDAR的数据以生成环境的3D地图的计算系统可以呈现在50米距离处显示“幽灵”回射器的地图(例如,代替显示在该距离处实际存在的物体)。
在某些应用中,减少这种类型的串扰误差可能是理想的。例如,装备LIDAR的车辆可以被配置为使用LIDAR来检测车辆环境中的物体(例如,其他车辆、行人等)。在此示例中,如果LIDAR无法扫描每个回射器附近环境的重要部分(例如,靠近停车标志的物体等),则LIDAR对于物体检测和/或车辆操作可能不太可靠。
为了减轻这种串扰的影响,在一些示例中,LIDAR设备可以包括插入透镜和多个检测器之间的一个或多个滤光器。滤光器可以减少(或防止)向非预期发送/接收通道传播的相对较弱的虚假信号。然而,滤光器的过滤范围可被限制为允许非虚假信号通过滤光器的传播。因此,滤光器仍然可以允许一些(相对较强的)虚假信号的传播(例如,具有与非虚假信号相似的能量的量),诸如与回射器相关联的虚假信号。
因此,本文中的一些实现可能涉及操作多通道有源传感器(例如,LIDAR、SONAR等)以减轻与回射器或其它虚假信号源相关联的通道串扰的影响。
在第一示例中,上述LIDAR设备的多个发送/接收通道中的一个或多个可以被配置为在LIDAR的FOV的第一扫描的第一发射时间段期间以不同相应时间偏移发射相应光脉冲。例如,第一通道可以在第一发射时间段的开始附近发射光脉冲,第二通道可以在第一发射时间段的结束附近发射光脉冲,等等。在第一发射时间段结束之后,LIDAR的多个通道随后可以开始“监听”在第一扫描的第一检测时间段期间其相应发射光脉冲的反射。例如,通过这种布置,如果在由第一通道扫描的FOV的第一部分中50米距离处存在的回射器在扫描FOV的其他部分的N个其他通道处引起虚假信号检测,则由于第一通道和N个通道的发射时间之间的差异,虚假信号检测可以映射到各种距离(例如,40-60米)。因此,在此示例中,LIDAR可以通过将与回射器相关联的虚假信号检测扩展到一个距离范围来提高50米范围内的目标检测质量。
在第二示例中,在LIDAR设备获得FOV的扫描序列(例如,周期地)的情况下,LIDAR设备可以被配置为调整对序列中的每个扫描分配给特定通道的相应发射时间偏移。例如,在序列的第一扫描中,第一通道可以在第一发射时间段的开始附近发射光脉冲,并且第二通道可以在第一发射时间段的结束附近发射光脉冲。接下来,在第一扫描之后的第二扫描中,第一通道可以代替在第二扫描的第二发射时间段的结束附近发射光脉冲,并且第二通道可以代替在第二发射时间段的开始附近发射光脉冲,依此类推。
因此,通过这种布置,特定通道在扫描序列上使用的发射时间可以有效地抖动(例如,相对于扫描序列的相应发射时间段的开始或结束)。结果,例如,如果特定通道对于在第一扫描期间(由于来自另一通道的虚假信号)在特定距离(例如,50米)检测物体是“盲的”,然后,特定通道能够在随后的第二扫描期间检测到物体(因为在第二扫描中虚假信号将被映射到不同距离)。例如,在特定通道的连续扫描期间,由特定通道照亮的物体反射的实际信号可以被重复检测为处于相同特定距离(例如,“相干”检测)。然而,由另一通道照亮的回射器引起的虚假信号可以在连续扫描期间被重复检测为处于不同距离(例如,“非相干”检测)。
在一些实现中,在扫描序列的每个相应发射时间段中分配给特定通道的时间偏移可以基于伪随机时间偏移序列。例如,计算系统可以在LIDAR执行扫描序列之前确定应用于一个或多个特定通道的伪随机时间偏移序列。然而,在其它实现中,可以以各种不同的方式执行从一个扫描到另一个扫描的时间偏移的改变。
II.示例传感器系统和设备
本文中可采用的示例传感器的非详尽列表包括LIDAR传感器、RADAR传感器、SONAR传感器、有源IR相机和微波相机等。为此,本文中的一些示例传感器可以包括有源传感器,发射信号(例如,可见光信号、不可见光信号、射频信号、微波信号、声音信号等),然后检测发射信号从周围环境的反射。
图1是根据示例实施例的设备100的简化框图。如图所示,设备100包括电源布置102、控制器104、发送器106、一个或多个光学元件108、接收器114、旋转平台116、一个或多个致动器118、固定平台120、旋转连杆122和壳体124。在一些实施例中,设备100可以包括更多、更少或不同组件。另外,所示的组件可以以任意数量的方式组合或划分。
电源布置102可以被配置为向设备100的各种组件供应、接收和/或分配电力。为此,电源布置102可以包括或以其他方式采取布置在设备100内并且以任何可行方式连接到设备100的各种组件的电源(例如,电池单元等)的形式,以便向这些组件供电。附加地或可选地,电源布置102可以包括或以其他方式采取被配置为从一个或多个外部电源(例如,从设备100安装到的车辆中布置的电源)接收电能并将接收的电能发送到设备100的各种组件的电源适配器的形式。
控制器104可以包括一个或多个电子组件和/或系统,这些电子组件和/或系统被布置为便于设备100的特定操作。控制器104可以以任何可行的方式布置在设备100内。在一个实施例中,控制器104可以至少部分地布置在旋转连杆122的中心空腔区域内。
在一些示例中,控制器104可以包括或以其他方式耦合到用于将控制信号传输到设备100的各个组件和/或用于将数据从设备100的各个组件传输到控制器104的布线。例如,控制器104接收的数据可以包括指示接收器114对信号的检测的传感器数据,以及其他可能性。此外,控制器104发送的控制信号可以操作设备100的各种组件,诸如通过控制发送器106的信号发射、控制接收器114的信号检测和/或控制执行器118旋转旋转平台116,以及其他可能性。
为此,在一些示例中,控制器104可以包括一个或多个处理器、数据存储器和一个或多个处理器可执行的程序指令(存储在数据存储器上),以使设备100执行本文所述的各种操作。处理器可以包括一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器。在控制器104包括一个以上处理器的程度上,这样的处理器可以单独地或组合地工作。数据存储器可以依次包括一个或多个易失性和/或一个或多个非易失性存储组件,诸如光存储器、磁存储器和/或有机存储器,并且数据存储器可以任选地与处理器整体或部分集成。
在一些实例中,控制器可以与外部控制器等(例如,布置在设备100安装到的车辆中的计算系统)通信,以帮助促进外部控制器和设备100的各种组件之间的控制信号和/或数据的传输。
另外或可选地,在一些示例中,控制器104可以包括布线以执行本文所述的一个或多个操作的电路。例如,控制器104可以包括一个或多个脉冲发生器电路,提供脉冲定时信号以触发发送器106发射脉冲或其它信号。例如,每个脉冲发生器电路可以驱动提供一个或多个光束的相应发射器,光束被布置为扫描设备100的FOV的一个或多个相应部分。
另外或可选地,在一些示例中,控制器104可以包括一个或多个专用处理器、伺服或其他类型的控制器。例如,控制器104可以包括比例积分微分(PID)控制器或其它控制回路反馈机构,操作致动器118以使旋转平台以特定频率或相位旋转。其他的示例也是可能的。
发送器106可以被配置为向设备100的环境发射信号。如图所示,发送器106可以包括一个或多个发射器140。发射器140可以包括各种类型的发射器,这取决于设备100的配置。
在第一示例中,在设备100被配置为LIDAR设备的情况下,发送器106可以包括一个或多个光发射器140,发射波长在波长范围内的一个或多个光束和/或脉冲。波长范围可以例如在电磁光谱的紫外线、可见光和/或红外部分中。在一些示例中,波长范围可以是窄波长范围,诸如由激光器提供的波长范围。示例性光发射器140的非详尽列表包括激光二极管、二极管棒、发光二极管(LED)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)、发光聚合物(LEP)、液晶显示器(LCD)、微电子机械系统(MEMS)、光纤激光器和/或被配置为选择性地发送、反射和/或发射光以提供多个发射光束和/或脉冲的任何其他设备。
在第二示例中,在设备100被配置为有源红外(IR)相机的情况下,发送器106可以包括一个或多个发射器140,被配置为发射IR辐射以照亮场景。为此,发送器106可以包括配置为提供IR辐射的任何类型的发射器(例如,光源等)。
在第三示例中,在设备100被配置为RADAR设备的情况下,发送器106可以包括一个或多个天线、波导和/或其他类型的RADAR信号发射器140,被配置为向设备100的环境发射和/或引导调制射频(RF)信号。
在第四示例中,在设备100被配置为SONAR设备的情况下,发送器106可以包括一个或多个声学换能器,诸如压电换能器、磁致伸缩换能器、静电换能器和/或其他类型的SONAR信号发射器140,被配置为向设备100的环境发射调制声音信号。在一些实现中,声学换能器可以被配置为发射特定波长范围内的声音信号(例如,次声、超声波等)。其他的示例也是可能的。
在一些实现中,设备100(和/或发送器106)可以被配置为以定义设备100的FOV的相对空间布置发射多个信号(例如,光束、IR信号、RF波、声波等)。例如,每个光束(或信号)可以被配置为向FOV的部分传播。在此示例中,在设备100执行的扫描操作期间,多个相邻(和/或部分重叠)光束可以被引导以扫描FOV的多个相应部分。其他的示例也是可能的。
为此,光学元件108可以任选地包括在发送器106和/或接收器114中或以其他方式耦合到发送器106和/或接收器114。在一个示例中,光学元件108可以被布置为向环境引导来自发送器106中的光源或发射器的光。在另一示例中,光学元件108可以被布置为向接收器114聚焦来自环境的光。因此,光学元件108可以包括反射镜、波导管、透镜或其他类型光学部件的任何可行组合,被布置为引导光通过物理空间的传播和/或调整光的某些特性。
接收器114可以包括一个或多个检测器110,被配置为检测由发送器106发射的信号的反射。
在第一示例中,在设备100被配置为RADAR设备的情况下,接收器114可以包括一个或多个天线(即,检测器110),被配置为检测由发送器106发射的RF信号的反射。为此,在一些实现中,发送器106和接收器114的一个或多个天线可以物理实现为相同的物理天线结构。
在第二示例中,在设备100被配置为SONAR设备的情况下,接收器114可以包括一个或多个声音传感器110(例如,麦克风等),被配置为检测发送器106发射的声音信号的反射。
在第三示例中,在设备100被配置为有源IR相机的情况下,接收器114可以包括一个或多个光检测器110(例如,电荷耦合器件(CCD)等),被配置为检测由发送器106发射并从场景反射向接收器114的IR光的源波长。
在第四示例中,在设备100被配置为LIDAR设备的情况下,接收器114可以包括一个或多个光检测器110(例如,光电二极管、雪崩光电二极管等),被布置为截获和检测由发送器106发射(并且从设备100的环境中的一个或多个物体反射)的光脉冲或光束的反射。为此,接收器114可以被配置为检测波长与发送器106发射的光在相同波长范围内的光。以这种方式,例如,设备100可以将设备100产生的反射光脉冲与环境中的其他光区分。
在一些实现中,接收器114可以包括光电检测器阵列,可以包括一个或多个检测器,被配置为将检测的光转换为指示检测的光的测量的电信号。光电检测器阵列可以以各种方式布置。例如,检测器可以布置在一个或多个基板(例如,印刷电路板(PCB)、柔性PCB等)上,并且被布置为检测沿着设备100(例如,光学元件108)的光学透镜的光路行进的入射光。此外,这样的光电检测器阵列可以包括以任何可行方式对准的任何可行数量的检测器。另外,阵列中的检测器可以采取各种形式。例如,检测器可以采取光电二极管、雪崩光电二极管(APD)、硅光电倍增管(SiPM)、单光子雪崩二极管(SPAD)、多像素光子计数器(MPPC)、光电晶体管、相机、有源像素传感器(APS)、电荷耦合器件(CCD)、低温检测器和/或被配置为接收波长在发射光波长范围内的聚焦光的任何其他光传感器的形式。
在一些示例中,设备100可以通过改变设备100(和/或发送器106和接收器114)的旋转速率来选择或调整水平扫描分辨率。另外或可选地,水平扫描分辨率可以通过调整发送器106发射的信号的脉冲速率来修改。在第一示例中,发送器106可以被配置为以每秒15650个脉冲的脉冲速率发射脉冲,并且在发射脉冲的同时以10Hz(即,每秒十次完整的360°旋转)旋转。在此示例中,接收器114可以具有0.23°水平角分辨率(例如,连续脉冲之间的水平角分离)。在第二示例中,如果设备100改为以20Hz旋转,同时保持每秒15650个脉冲的脉冲率,则水平角分辨率可以变为0.46°。在第三示例中,如果发送器106以每秒31300个脉冲的速率发射脉冲,同时保持10Hz的旋转速率,则水平角分辨率可以变为0.115°。在一些示例中,设备100可以被可选地配置为在设备100不到完整360°旋转的范围内扫描特定视图范围。其他的实现也是可能的。
注意,上面描述的脉冲速率、角度分辨率、旋转速率和观察范围仅仅是为了示例,因此这些扫描特性中的每一个可以根据设备100的各种应用而变化。
旋转平台116可以被配置为绕轴旋转。为此,旋转平台116可以由适于支撑安装在其上的一个或多个组件的任何固体材料形成。例如,发送器106和接收器114可以被布置在旋转平台116上,使得这些组件中的每一个基于旋转平台116的旋转相对于环境移动。特别地,这些组件可以绕轴旋转,使得设备100可以从各个方向获得信息。以这种方式,可以通过驱动旋转平台114水平地调整设备100的指向方向,以在各个方向上调整设备100的FOV。
为了以这种方式旋转平台116,一个或多个致动器118可以致动旋转平台114。为此,致动器118可以包括马达、气动致动器、液压活塞和/或压电致动器等。
通过这种布置,控制器104可以操作致动器118以各种方式旋转旋转平台116,从而获得关于环境的信息。在一个示例中,旋转平台116可以沿任一方向旋转。在另一示例中,旋转平台116可以执行完整的旋转,使得设备100扫描环境的360°视图。此外,旋转平台116可以以各种频率旋转,以便使设备100以各种刷新率扫描环境。在一个实施例中,设备100可以被配置为具有10Hz的刷新率(例如,设备100每秒十次完整旋转)。其他刷新率也是可能的。
可选地或另外,设备100可以被配置为以各种方式调整发射信号(由发送器106发射)的指向方向。在一个实现中,发送器106的信号发射器(例如,光源、天线、声学换能器等)可以根据相控阵配置或其他类型的光束控制配置来操作。
在第一示例中,在设备100被配置为LIDAR设备的情况下,发送器106中的光源或发射器可以耦合到控制由光源发射的光波的相位的相控阵光学器件。例如,控制器104可以被配置为调整相控阵光学器件(例如,相控阵光束控制)以改变发送器106发射的光信号的有效指向方向(例如,即使旋转平台116不旋转)。
在第二示例中,在设备100被配置为RADAR设备的情况下,发送器106可以包括天线阵列,并且控制器104可以为阵列中的每个单独天线提供相应的相移控制信号,以修改来自阵列的组合RF信号的指向方向(例如,相控阵光束控制)。
在第三示例中,在设备100被配置为SONAR设备的情况下,发送器106可以包括声学换能器阵列,并且控制器104可以类似地操作声学换能器阵列(例如,通过相移控制信号、相控阵光束控制等)以实现由阵列发射的组合声音信号的目标指向方向(例如,即使旋转平台116不旋转等)。
固定平台120可以具有任何形状或形式,并且可以被配置为耦合到各种结构,诸如耦合到车辆顶部、机器人平台、装配线机器或任何其他使用设备100扫描其周围环境的系统。此外,固定平台的耦合可以通过任何可行的连接器布置(例如,螺栓、螺钉等)进行。
旋转连杆122直接或间接地将固定平台120耦合到旋转平台116。为此,旋转连杆122可以采用任何形状、形式和材料,以使旋转平台116相对于固定平台120围绕轴旋转。例如,旋转连杆122可以采用基于来自致动器118的驱动而旋转的轴等的形式,从而将机械力从致动器118转移到旋转平台116。在一种实现中,旋转连杆122可以具有中心腔,其中可以布置设备100的一个或多个组件。在一些示例中,旋转连杆122还可以提供用于在固定平台120和旋转平台116(和/或其上的组件,诸如发送器106和接收器114)之间传输数据和/或指令的通信链路。
壳体124可以具有任何形状、形式和材料,并且可以被配置为容纳设备100的一个或多个组件。在一个示例中,壳体124可以是圆顶形壳体。此外,在一些示例中,壳体124可以由至少部分不透明的材料组成,可以允许阻止至少一些信号进入壳体124的内部空间,从而帮助减轻环境信号对设备100的一个或多个组件的热影响和噪声影响。壳体124的其他配置也是可能的。
在一些示例中,壳体124可以耦合到旋转平台116,使得壳体124被配置为基于旋转平台116的旋转而旋转。在这些示例中,发送器106、接收器114和设备100的可能其他组件可以各自布置在壳体124内。以这种方式,发送器106和接收器114可以在布置在壳体124内的同时随壳体124旋转。在其他示例中,壳体124可以耦合到固定平台120或其他结构,使得壳体124不与通过旋转平台116旋转的其他组件一起旋转。
注意,描述设备100的这种布置仅用于示例性目的,并不意味着限制。如上所述,在一些示例中,设备100可以用比所示更少的组件来替代地实现。在一个示例中,设备100可以在没有旋转平台100的情况下实现。例如,发送器106可以被配置为发射空间布置为定义设备100的特定FOV(例如,水平和垂直)的多个信号,而不必旋转发送器106和接收器114。其他的示例也是可能的。
图2示出根据示例实施例的LIDAR设备200。在一些示例中,LIDAR 200可以类似于设备100。例如,如图所示,LIDAR设备200包括透镜208、旋转平台216、固定平台220和壳体224,可以分别类似于光学元件108、旋转平台216、固定平台120和壳体124。在所示的场景下,由LIDAR设备200发射的光束280可以从透镜108沿着LIDAR 200的观察(或指向)方向向LIDAR 200的FOV传播,然后可以作为反射光290反射环境中的一个或多个物体。
在一些示例中,壳体224可以被配置为具有基本圆柱形并且绕LIDAR设备200的轴旋转。在一个示例中,壳体224可以具有约10厘米的直径。其他示例也是可能的。在一些示例中,LIDAR设备200的旋转轴基本上垂直。例如,可以通过绕垂直轴旋转壳体224来确定LIDAR设备200的环境的360度视图的三维地图。另外或可选地,在一些示例中,LIDAR设备200可以被配置为倾斜壳体224的旋转轴以控制LIDAR设备200的视场。因此,在一些示例中,旋转平台216可以包括可移动平台,可以在一个或多个方向上倾斜以改变LIDAR设备200的旋转轴。
在一些示例中,透镜208可以具有光功率,以使发射的光束280向设备200的环境准直(和/或直接),并将来自LIDAR设备200的环境中的一个或多个物体的反射光290聚焦到LIDAR设备200中的检测器上。在一个示例中,透镜208具有约120mm的焦距。其他示例也是可能的。通过使用相同的透镜208来执行这两个功能,代替用于准直的发送透镜和用于聚焦的接收透镜,可以提供关于尺寸、成本和/或复杂性方面的优点。
在其它示例中,代替如图2所示的单透镜208配置,LIDAR 200可以可选地实现为包括单独的发送透镜(用于操纵发射光280)和接收透镜(用于聚焦反射光290)。
图3示出根据示例性实施例的多个发射光束的横截面图,以光束302、304、306、308、312、318为例,这些光束在空间上布置为扫描FOV 300的相应部分。
FOV 300可以对应于在FOV扫描期间由有源传感器(例如设备100、200)的发送器/发射器(例如,发送器106、发射器140等)照亮的FOV。
例如,返回参照图2,FOV 300可以对应于向其发射光束280的设备200的环境区域。在这个示例中,图3所示的光束可以沿着图2所示的箭头280的方向在页面中传播。
在一些示例中,本文中的设备或系统可以在FOV 300的特定扫描的发射时间段期间,以相对空间布置(诸如图3所示的布置)发射多个光束302、304、306、308、312、318等。因此,如图所示,每个发射光束可以扫描FOV 300的相应部分。例如,光束302可以在所示的多个光束的空间布置内具有特定(垂直和方位角)角位置。例如,在LIDAR设备配置中,光束302的特定角位置可以由在特定发射路径中引导光束302的一个或多个光学元件(例如,透镜、光圈、波导等)来定义。因此,例如,由发射光束扫描的FOV 300的各个相应部分可以一起定义由有源传感器的多个通道扫描的FOV 300的垂直和水平范围。
在一些示例中,在设备执行FOV 300的扫描序列的情况下,设备随后可以以与图3的光束所示相似的空间布置通过发送第二多个光束来执行FOV 300的第二扫描,以再次扫描FOV 300的相应部分,依此类推。
在一些示例中,本文中的设备可以包括发射图3所示的多个光束的多个发射器(例如,发射器140)。多个发射器中的第一发射器可以向FOV 300的第一部分发射信号,并且第二发射器可以发射照亮FOV 300的第二部分的光。在第一示例中,第一发射器可以耦合到光学元件(例如,波导、光圈、透镜等),将其发射光引导至发射光束空间布置中光束302的角位置。类似地,在此示例中,由第二发射器发射的信号可以被引导到312的角位置,依此类推。在第二示例中,来自每个发射器的信号可以被分成多个光束。例如,来自第一发射器的信号可以被分割成包括光束302、304、306、308的光束行。类似地,例如,来自第二发射器的信号可以被分割以提供包括光束312和318的四个光束的行。其他示例也是可能的。
在一些示例中,在此的设备可以包括多个检测器,用于接收来自由光束302、304、306、308、312、318等照亮的FOV 300的相应部分的反射信号(例如,光)。例如,参照图2,透镜208可以被配置为聚焦接收的光290以供多个检测器(例如,设备100的检测器110)接收。此外,返回参照图1,检测器110的第一检测器可以被布置为接收包括光束302的反射的聚焦光的第一部分,检测器110的第二检测器可以被布置为接收包括光束304的反射的聚焦光的第二部分,依此类推。
注意,图3中所示的多个发射光束的布置、形状和/或数量可以改变,并且仅为便于描述而示出。例如,FOV 300可以由本文中发射更多或更少光束以扫描FOV 300的相应部分的示例设备来扫描。作为另一个示例,光束可以以与图3所示的布置不同的空间布置(例如,圆形布置、线性布置、网格布置等)布置。
III.示例方法
图4是根据示例实施例的方法400的流程图。方法400呈现例如可以与设备100和/或200中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法400可以包括如块402-404中的一个或多个所示的一个或多个操作、功能或动作。尽管这些块是按顺序示出的,但是在某些情况下,这些块可以并行地和/或以与本文所描述的不同的顺序来执行。此外,各种块可以被组合成更少的块、被划分成附加块和/或基于期望的实现被移除。
另外,对于本文公开的方法400和其他处理和方法,流程图示出了本实施例的一个可能实现的功能和操作。对此,每个块可以表示模块、段、制造或操作出来的一部分或程序代码的一部分,包括处理器可执行的用于实现处理中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个指令。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质上,诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质,例如,诸如短时间段存储数据的计算机可读介质,如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质,诸如辅助或持久长期存储,如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可以被视为计算机可读存储介质,例如,或有形存储设备。
另外,对于本文公开的方法400和其他处理和方法,图4中的每个块可以表示布线以执行出来中的特定逻辑功能的电路。
在块402,方法400涉及使多个发射器在与视场(FOV)的第一扫描相关联的第一发射时间段期间发射多个光脉冲。多个发射器可以至少包括第一发射器和第二发射器。第一发射器可以被配置为照亮FOV的第一部分,并且第二发射器可以被配置为照亮FOV的第二部分。
例如,返回参照图3,第一发射器(例如,设备100的发射器140之一等)可以发射包括第一行光束302、304、306、308的光,以扫描由第一行照亮的FOV 300的第一部分。此外,第二发射器(例如,发射器140等中的另一个发射器)可以发射包括第二行光束(例如,包括光束312、318和介于两者之间的两个光束)的光,以扫描由第二行照亮的FOV 300的第二部分,依此类推。
在一些实现中,方法400涉及获得FOV的第一扫描,其中获得第一扫描涉及使多个发射器中的每个发射器在第一发射时间段期间发射相应光脉冲。例如,第一发射时间段可以具有开始时间(例如,t=0ns)和结束时间(例如,t=499ns),并且多个发射器中的每个发射器可以耦合到相应脉冲发生器电路(例如,控制器140),在第一发射时间段的开始时间和结束时间之间的时间偏移期间触发发射器发射相应光脉冲。在一个实施例中,第一脉冲发生器电路可以被配置为触发多个发射器中的两个或更多个特定发射器的脉冲发射。例如,两个或多个发射器可以被配置为在第一发射时间段期间以相同时间偏移发射相应光脉冲。在另一实施例中,第一脉冲发生器电路可以被配置为触发一个发射器的脉冲发射,并且第二脉冲发生器电路可以被配置为触发另一发射器的发射。
因此,在一些实现中,方法400涉及使(多个发射器中的)第一发射器在从第一发射时间段的开始时间(或结束时间)起的第一发射时间偏移发射第一发射器光脉冲,并且使第二发射器在从第一发射时间段的开始时间(或结束时间)起的第二发射器时间偏移发射第二发射器光脉冲。在示例场景下,第一发射时间段从t=0ns延伸到t=499ns,第一发射器可以被配置为在从第一发射时间段的开始时间(即,在t=0ns)或结束时间(即,在t=499ns)起的第一发射器时间偏移0ns发射光脉冲。类似地,在该场景下,第二发射器可以在从开始时间(即,在t=10ns)或结束时间(即,在t=489ns)起的第二发射器时间偏移10ns发射光脉冲。
在一些示例中,第一发射器光脉冲(和/或第二发射器光脉冲)可以被拆分成由方法400的系统扫描的多个通道的多个光束。例如,返回参照图3,来自单个发射器(例如,LED等)的光可以被拆分成(例如,使用反射镜、波导、分束器等)四个光束302、304、306、308,以扫描FOV 300的四个独立部分。可选地或附加地,在一些示例中,第一发射器光脉冲(和/或第二发射器光脉冲)可以作为单个相应光束向FOV发射。例如,返回参照图3,光束302可以由第一发射器发射,光束304可以由第二发射器发射,依此类推。其他示例也是可能的。
在一些示例中,第一发射器时间偏移和第二发射器时间偏移之间的差可以是至少2.5纳秒(或另一预定阈值)。返回参照图3,例如,光束302的发射时间可以与光束304(和/或任何其他光束)的发射时间分离至少阈值时间量(例如,2.5纳秒)。在一些示例中,分配给多个发射器中的每个发射器的发射器特定时间偏移可以通过预定阈值的倍数来分离(例如,第一发射器可以被分配1×2.5=2.5ns的第一发射器时间偏移值,第二发射器可以被分配10×2.5=25ns的第二发射器时间偏移值,等等)。
在块404,方法400涉及基于在第一发射时间段的结束时间之后(或在结束时间处)开始的第一检测时间段期间接收的来自FOV的光的测量来获得第一扫描。
在示例场景下,第一发射时间段可以从开始时间t=0ns延伸到结束时间t=499ns。在这种情况下,第一检测时间段可以在第一发射时间段的结束时间之后(例如,在t=500ns)或在第一发射时间段的结束时间处(即,在t=499ns)开始。例如,返回参照图3,方法400的系统可以在第一发射时间段期间的相应时间偏移(例如,在t=0ns、t=100ns、t=200ns和t=400ns)发射光束302、304、306、308。此外,系统随后可以获得在第一检测时间段期间(例如,从t=500ns到t=2500ns)入射到检测器110(图1所示)上的光的第一测量。因此,在一些示例中,在块404来自FOV的光的测量可以包括与照亮FOV的一个或多个相应部分的一个或多个通道相关联的入射光的一个或多个测量。例如,来自FOV的光的测量可以由多个检测器(例如,检测器110)获得,其中多个检测器中的每个检测器与由多个光脉冲中的相应光脉冲照亮的FOV的相应部分对准。
在一些实现中,方法400涉及获得至少包括第一扫描和第一扫描之后的第二扫描的FOV的扫描序列。例如,考虑第一扫描具有从开始时间t=0ns到结束时间t=499ns的第一发射时间段和从t=500ns到t=2500ns的第一检测时间段的场景。在该场景下,第二扫描可以具有从开始时间t=5000ns开始并在结束时间t=5499ns结束的第二发射时间段,以及从t=5500ns到t=7500ns的第二检测时间段。在该场景下,方法400的设备可以被配置为每5000ns获得FOV的扫描。例如,返回参照图3,设备可以被配置为在第一发射时间段期间发射所示的照亮FOV 300的多个光束中的所有光束,然后在第二发射时间段期间发射第二类似多个光束。
在一些实现中,方法400涉及在第一扫描期间使用第一发射器照亮FOV的第一部分,并且在第二扫描期间使用第一发射器照亮FOV的不同部分。返回参照图1,例如,发送器106(和/或光学元件108)可以被配置为调整光束302、304、306、308、312、318等的光源(例如,发射器140的发射器A、发射器140的发射器B等)。例如,设备100可以包括镜、开关、致动器和/或任何其他类型的电路,以允许控制在特定扫描期间哪个发射器照亮扫描FOV的哪个部分。在此示例中,在第一扫描期间,光束302可以由第一发射器发射照亮FOV 300的第一部分。在此示例中,在第二扫描期间,光束304可以由第一发射器发射代替光束302照亮FOV的不同部分,依此类推。类似地,由第二发射器(和/或多个发射器中的任何其他发射器)照亮的扫描通道可以在FOV的连续扫描之间改变。
因此,在这些实现中,发射器和扫描通道之间的映射可以改变,以在FOV的连续扫描期间抖动脉冲的相对发射时间。作为示例,返回参照图3,第一发射器可以在从第一发射时间段的开始时间(或结束时间)起的第一发射器时间偏移发射第一扫描期间的脉冲302,然后,第二发射器可以在从第二发射时间段的开始时间(或结束时间)起的第二发射器时间偏移发射另一脉冲302,依此类推。
可选地或附加地,在一些实现中,方法400可以涉及修改第二扫描的第一发射器时间偏移。在这些实现中,获得上述第二扫描可以包括使第一发射器在从与第二扫描相关联的第二发射时间段(从开始时间或结束时间)起的修改第一发射器时间偏移发射另一第一发射器光脉冲。例如,在上述场景下,可以在第一扫描期间对第一发射器使用第一发射器时间偏移0ns(例如,如果第一发射器偏移从开始时间开始,则在t=0ns发射第一发射器光脉冲,或者如果第一发射器偏移从结束时间开始,则在t=499ns发射第一发射器光脉冲)。此外,在此场景下,对于第二扫描,第一发射器时间偏移可以随后调整为50ns。例如,在第二扫描期间发射的另一第一发射器光脉冲可以在t=5000+50=5050ns(从第二发射时间段的开始时间偏移)或在t=5500–50=5450ns(从第二发射时间段的结束时间偏移)发射。此外,在一些示例中,与第一扫描类似,获得第二扫描可以基于在第二发射时间段的结束时间之后(或在结束时间处)开始的第二检测时间段期间由多个检测器(例如,检测器110)接收的来自视场的光的测量。
在一些实现中,方法400还可以涉及修改第二扫描的第二发射器时间偏移。在这些实现中,获得第二扫描还可以涉及使第二发射器在从第二发射时间段的开始时间(或结束时间)起的修改第二发射器时间偏移发射另一第二发射器光脉冲。例如,与上面关于修改第一发射器时间偏移的讨论类似,可以对序列中的每个连续扫描调整第二发射器偏移。
在一些实现中,方法400涉及确定伪随机时间偏移序列。例如,控制器104(或另一外部计算系统)可以被配置为对于发射器140的特定发射器对FOV进行的特定数量的扫描生成在典型发射时段期间(例如,在0到499ns之间等)的时间偏移序列(例如,在50个连续扫描时段期间第一发射器的50个脉冲发射的50个偏移)。在一些示例中,伪随机时间偏移序列可以被计算为特定范围(例如,0到499ns等)内的随机时间偏移值。另外或可选地,在一些示例中,序列中的时间偏移的值可以根据一个或多个规则(例如,约束其随机性的程度)从特定范围中选择。
在第一示例中,序列中的时间偏移可以被选择为不可重复的。例如,对于FOV的相同数量(例如,50、60等)的连续扫描(即,扫描序列),可以向第一发射器分配特定数量(例如,50、60等)的唯一时间偏移值。因此,在一些实现中,确定伪随机时间偏移序列可以包括确定彼此不同的时间偏移值序列。例如,通过这种布置,方法400的系统可以防止(或降低)第一发射器被随机分配相同时间偏移值(至少对于特定数量的连续扫描)。
在第二示例中,序列中的时间偏移可以被选择为不同于在FOV的相同扫描期间分配给LIDAR设备的其他发射器的对应时间偏移。例如,方法400的计算设备可以预先计算多个伪随机时间偏移序列,以便在扫描序列期间与多个发射器一起使用。可以选择在每个序列中的相同位置处布置的相应时间偏移值彼此不同。例如,考虑生成第一时间偏移序列以包括0ns、100ns、50ns的时间偏移(按该顺序)的场景。在这种情况下,可以生成每个其他序列,以包括不同于0ns的第一时间偏移、不同于100ns的第二时间偏移、不同于50ns的第三时间偏移,等等。因此,在此示例中,方法400的系统可以通过将第一伪随机时间移序列分配给第一发射器、将第二伪随机时间偏移序列分配给第二发射器等,在扫描序列的任何特定扫描期间为LIDAR设备的每个发射器提供不同的时间偏移值。
因此,在一些实现中,方法400可以涉及确定多个发射器的多个伪随机时间偏移序列。在这些实现中,给定序列的给定时间偏移可以具有与在多个伪随机时间偏移序列的其他序列中具有相同顺序位置的对应时间偏移不同的值。
由于在扫描序列的相应发射时间段内多个发射器的相对发射时间的变化,在与第一发射器对准的第一检测器接收的虚假信号(例如,没有由第一发射器发射的光束的反射)可以对应于每个连续扫描序列中的不同距离(例如,第一检测器对虚假信号的非相干检测)。然而,由于每个扫描的相应检测时间段在扫描的相应发射时间段结束之后开始,因此每个检测器测量的最小范围也可以在序列的每个扫描中变化。
例如,考虑第一扫描的第一发射时间段在t=0ns和t=500ns之间、第一扫描的第一检测时间段在t=500ns和t=2500ns之间、第二扫描的第二发射时间段在t=5000ns和t=5500ns之间、第二扫描的第二检测时间段在t=5500ns和t=7500ns之间的场景。在此场景下,第一发射器可以在t=500ns在第一扫描中(即,第一发射器时间偏移是从第一发射时间段的结束时间开始的0ns)发射第一发射器光脉冲。因此,在第一扫描期间,与第一发射器对准的第一检测器可以在第一发射器光脉冲发射后(即,在t=500ns处)立即开始检测其反射,并且可以因此检测距离方法400的LIDAR设备0米的物体。在这种情况下,在FOV的第二扫描期间,第一发射器时间偏移可修改为500ns(例如,在第二发射时间段的结束时间之前或在t=5500–500=5000发射另一第一发射器光脉冲)。因此,在第二扫描中,在发射第一发射器光脉冲之后500ns(即,t=5000ns和t=5500ns之间)内到达LIDAR设备的(另一)第一发射器光脉冲的反射可能不会被与第一发射器对准的第一检测器检测到。更具体地,在这种情况下,距离LIDAR设备75米或更小的物体的反射可能不会被第一个检测器检测到,因为它们将在第二扫描的第二个检测时间段开始之前到达(即,在t=5500ns之前)。
因此,在一些示例中,伪随机时间偏移序列的随机性可以被约束,以在特定数量的连续扫描内第一发射器至少一次地实现最小扫描范围。例如,可以约束伪随机时间偏移序列,使得伪随机时间偏移序列中的每10个连续时间偏移包括至少一个时间偏移0ns(例如,从扫描的相应发射时间段的结束时间开始)。通过这种布置,LIDAR设备的特定通道可以被配置为在扫描序列中每10次扫描中至少一次扫描LIDAR设备附近的物体。作为示例场景,返回参照图3,在根据伪随机时间序列对FOV 300进行10次连续扫描期间,扫描由光束302照亮的FOV 300部分的通道可以发射与光束302类似的10次连续光束/脉冲。对于这种情况,在10次扫描中的至少一次中,可以在至少一次扫描的相应发射时间段结束时触发相应发射光束,以确保由通道扫描的FOV部分可以在10次连续扫描期间至少一次检测0米范围内的物体。
类似地,在一些示例中,伪随机时间偏移序列的随机性可以被约束,以在扫描序列期间使用第一发射器实现多个最小扫描范围。例如,可以生成时间偏移序列以包括0米最小范围的至少一个时间偏移、10米最小范围的至少一个时间偏移、20米最小范围的至少一个偏移,等等。
因此,在一些实现中,确定伪随机时间偏移序列可以涉及确定小于或等于预定阈值偏移的至少一个时间偏移(例如,<=0ns,<=50ns等)。附加地或可选地,确定伪随机时间偏移序列可以涉及确定在阈值预定阈值范围内(例如,在95ns和105ns之间等)的至少一个时间偏移。
在一些实现中,方法400可以涉及基于扫描序列中的扫描顺序从伪随机时间偏移序列为扫描序列的每个扫描选择第一发射器时间偏移。例如,对于扫描序列的第一扫描,可以从伪随机时间偏移序列中选择第一时间偏移,对于扫描序列中第一扫描之后的第二扫描,可以选择伪随机时间偏移序列中第一次偏移之后的第二时间偏移,依此类推。
在一些示例中,确定伪随机时间偏移序列可以涉及获得预定伪随机时间偏移序列。例如,在获得对环境的扫描之前,可以预先计算(例如,由LIDAR设备的控制器或由另一外部计算系统)和/或从数据存储器检索时间偏移序列。然而,在其它示例中,确定伪随机时间偏移序列可以可选地涉及在任何其它时间(例如,扫描之间、扫描期间等)生成伪随机时间偏移序列。
在一些实现中,方法400涉及获得第一扫描序列(例如,50次扫描)和在第一扫描序列之后的第二扫描序列(例如,50次附加扫描)。在这些实现中,方法400还可以涉及根据确定的伪随机时间偏移序列调整一个或多个第二扫描序列的第二发射器时间偏移。例如,根据上面的讨论,伪随机时间偏移序列可用于调整在第一扫描序列期间分配给第一发射器的相应第一发射器时间偏移。然后,在第二扫描序列期间,可以重新使用相同的伪随机时间偏移序列来代替修改在第二扫描序列期间分配给第二发射器的相应第二发射器时间偏移。例如,通过这样做,与通过特定通道的每个扫描序列具有相同的伪随机偏移序列的实现相比,可以实现通道的光脉冲发射的附加随机化。
例如,返回参照图3,照亮由光束302、304、306、308的行照亮的FOV 300的部分的第一发射器可以被分配用于N个扫描的第一序列的特定伪随机时间偏移序列。然后,在N个附加扫描的后续序列期间,由光束312、318(以及其间的三个其他光束)的行照亮的FOV的不同部分可以被分配特定伪随机时间偏移序列(先前与第一发射器一起使用),以此类推。
然而,在其它实现中,在第一扫描序列和第二后续扫描序列二者期间,相同伪随机时间偏移序列可以与第一发射器可选地重复使用。
在一些实现中,方法400可以涉及在第一扫描序列期间使用第一发射器照亮FOV的第一部分,以及在第一扫描序列之后的第二扫描序列期间使用第一发射器照亮FOV的第二部分。因此,现在参照图3,例如,第一发射器可以被配置为在第一扫描序列(例如,50次扫描)期间照亮FOV 300中与光束302和304相对应的部分,然后第一发射器可以被配置为在第二后续扫描序列期间照亮FOV 300中与光束308和318相对应的部分(例如,接下来的50次扫描),依此类推。例如,利用该布置,即使在连续扫描序列期间与第一发射器重复使用相同伪随机时间偏移序列,可以在第二扫描序列期间根据第二发射器的不同伪随机时间偏移序列有效地扫描特定通道(例如,与光束302相关联的FOV的部分)。
在一些实现中,方法400涉及基于块404的第一测量来确定方法400的设备与由多个光束照亮的FOV中的物体之间的相应距离。例如,在设备100照亮FOV 300的实现中,控制器104可以被配置为计算光束302的发射时间(如图3所示)和光束302的反射的检测时间(例如,由接收器114)之间的时间差,然后基于时间差计算设备100和由光束302照亮的FOV部分内的物体之间的距离。
在一些实现中,方法400涉及基于由LIDAR设备的第一检测器接收的第一信号的信号特征来确定由LIDAR设备的一个或多个检测器检测到虚假信号的可能性大于阈值。例如,控制器104可以从第一检测器接收第一信号的测量,然后确定第一信号具有给定范围之外的信号强度(例如,大于预期强度,当多个发射器的发射器照亮回射器时预期的阈值高强度,等等)。在此示例中,(例如,其他发送/接收通道的)一个或多个检测器可以检测到误差(例如,虚假)信号,这是由于与第一信号相关联的光的部分具有足够的功率,从而也被一个或多个检测器(虚假地)检测。此外,在此示例中,当在第一通道接收到第一信号时,一个或多个通道的虚假信号可以在基本上相同的时间被接收。
因此,在一些实现中,方法400还可以涉及存储第一信号的接收时间的指示。例如,处理来自LIDAR设备的LIDAR数据的计算设备(例如,控制器104、外部计算机等)可以访问存储的指示,以在(基本上)第一检测器也检测到第一信号的同时识别由其他检测器检测的一个或多个信号。在这种情况下,计算设备随后可以从LIDAR数据中移除一个或多个信号(例如,如果它们被认为对应于虚假检测),或者保留一个或多个信号(例如,如果它们被认为对应于真实检测)。
因此,在一些实现中,方法400还可以涉及基于由除一个或多个检测器之外的给定检测器检测的给定信号的信号特性来识别由LIDAR设备的一个或多个检测器检测的一个或多个误差信号。此外,在一些实现中,一个或多个误差信号的识别可以基于一个或多个误差信号的检测时间与给定信号的检测时间的比较。
在一些示例中,在扫描序列期间由特定LIDAR通道扫描的FOV部分可对应于LIDAR设备的环境中的不同物理区域。例如,返回参照图2,LIDAR 200可以被配置为在获得环境的扫描序列的同时绕轴(例如,垂直轴等)旋转。在此示例中,在第一扫描期间(当LIDAR 200处于关于其旋转轴的第一角位置时)由LIDAR 200的第一通道扫描的FOV部分(例如,由方法400的第一发射器照亮并由方法400的第一检测器观察的FOV部分等)可以对应于LIDAR 200的环境中与在第二扫描期间由第一通道扫描的区域不同的物理区域(例如,在LIDAR 200绕轴旋转到第二角位置之后执行)。例如,返回参照图3,光束302可以在第一扫描期间指向第一角方向(相对于LIDAR的旋转轴),并且在第二扫描期间指向第二角方向。例如,在第一扫描之后LIDAR以逆时针方向旋转的场景下,光束302可以移动到其位置的左侧,如图3所示。
在一些场景下,LIDAR旋转,第一通道照亮环境中的回射器,在根据方法400的扫描序列的相应发射时间段期间改变相应发射器时间偏移仍然可以导致由在第二通道中接收的由于第一通道照亮的回射器的虚假信号指示的非相干距离测量。例如,回射器(例如,街道标志)可以具有足够的空间范围,使得在LIDAR旋转时由第一通道(以扫描序列)发射的多个光脉冲仍将反射回射器的部分(并且因此导致第二通道中的虚拟检测序列)。因此,即使在获得扫描序列的同时在LIDAR正在移动(例如旋转等)的场景下,本方法也可以有助于识别虚假信号检测(例如由于通道串扰,存在回射器等)。
如上所述,在一些示例中,方法400的设备或系统可以包括多个检测器(例如,检测器110),被布置为接收来自由多个发射器照亮的FOV的相应部分的光。例如,多个检测器中的第一检测器可以被布置(例如,对准等)以接收来自由第一发射器照亮的FOV的第一部分的光。例如,可以将第一检测器定位在透镜或其他光学元件组件(例如,光学元件108)向第一检测器聚焦来自FOV的第一部分的光的位置。
为此,在一些实现中,方法400还可以涉及在第一检测时间段期间的第一检测时间经由第一检测器检测第一检测器光脉冲,并且将第一检测器光脉冲与由第一发射器照亮的FOV的第一部分中的回射器的存在相关联。例如,根据上面的讨论,第一检测器光脉冲可以具有大于预期的能量的量,或者可以与由一个或多个其他检测器检测的一个或多个其他光脉冲同时接收,以及其他可能性。
因此,在一个实现中,将第一检测器光脉冲与回射器的存在相关联是基于至少第一检测器光脉冲的强度大于阈值强度。例如,与其他类型的反射器相比,回射器可以具有相对较大的有效反射率。因此,在这种情况下,如果检测的光脉冲的强度大于来自规则反射器的预期光强度,则方法400的设备可以确定检测的光脉冲被回射器反射。为此,可以根据各种因素来选择阈值强度,例如,执行方法400的设备的配置和/或应用(例如,第一发射器光脉冲的峰值强度的50%或任何其他预定值)。
可选地或附加地,在此实现中,方法400可以涉及基于第一发射器时间偏移和第一检测时间来确定阈值强度。例如,可以根据第一发射器光脉冲的第一发射时间和第一检测时间之间的差调整阈值强度。例如,如果检测的光脉冲被远物体反射(即,第一发射时间和第一检测时间之间的差相对较大),则可以降低阈值强度,因为来自远物体的反射的预期强度低于检测的光脉冲被较近物体反射时的强度(即,第一发射时间和第一检测时间之间的差相对较低)。
在一些实现中,方法400还可以涉及在第一扫描的第一检测时间段期间的第二检测时间经由第二检测器检测第二检测器光脉冲。例如,第二检测器可以被布置为测量来自由第二发射器照亮的FOV的第二部分的光。因此,在此示例中,方法400的设备可以将第一检测时间与第二检测时间进行比较,作为确定回射器的存在的基础。例如,基于比较,设备可以确定由第二检测器检测第二检测器光脉冲是否由以下原因引起:(i)在第一发射器照亮的FOV的第一部分中存在回射器,(ii)或在第二发射器照亮的FOV的第二部分存在物体(例如,规则反射器)。
因此,在第一实现中,方法400可以涉及至少基于第一检测时间在第二检测时间的预定阈值内,将第二检测器光脉冲与FOV的第一部分中的回射器的存在相关联。在第二实现中,方法400可以涉及基于第一检测时间和第二检测时间之间的差大于预定阈值,将第二检测器光脉冲与FOV的第二部分中的物体的存在相关联。
例如,如果第一检测器光脉冲和第二检测器光脉冲在相同(或基本相似)的时间被检测,则方法400的设备可以确定第二检测器光脉冲的检测(例如,“鬼影”检测等)是由第一发射器照亮的FOV的第一部分中回射器的存在引起的。然而,例如,如果在实质上不同的时间检测到第一检测器光脉冲和第二检测器光脉冲,则设备可以确定第二检测器光脉冲是由来自由第二发射器照亮的FOV的第二部分的光引起的。
为此,预定阈值的值可以取决于各种因素,诸如定时中的误差容限、延迟、模数数据转换时间、光学组件畸变(例如,由诸如透镜、镜等的接收光学器件引起的延迟),或任何其他影响对来自第一检测器和第二检测器的信号测量的检测时间的准确性的变量。在一个实施例中,预定阈值可以是0纳秒。例如,方法400的设备可以响应于与相同检测时间相对应的第一检测器时间和第二检测器时间来确定第二检测器光脉冲与回射器的存在相关联。在另一个实施例中,预定阈值可以是0.1纳秒(ns)、0.2纳秒、0.3纳秒、0.4纳秒或任何其他值,这些值将解释在测量第一检测器光脉冲和/或第二检测器光脉冲的检测时间时的潜在误差。
图5是根据示例实施例的另一方法500的流程图。方法500呈现例如可与设备100和/或200中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法500可以包括如块502-504中的一个或多个所示的一个或多个操作、功能或动作。尽管这些块是按顺序示出的,但是在某些情况下,这些块可以并行地和/或以与本文所描述的不同的顺序来执行。此外,各种块可以被组合成更少的块、被划分成附加块和/或基于期望的实现被移除。
在块502,方法500涉及在与视场(FOV)的第一扫描相关联的第一发射时间段期间向视场(FOV)的相应部分发射第一多个光束。返回参照图3,例如,LIDAR发送器可以发送多个光束302、304、306、308、312、318等,这些光束被空间布置为照亮FOV 300的相应部分。例如,(设备100的)发送器106可以以特定空间布置(例如,图3所示的光束的空间布置等)发射第一多个光束。
在一些实现中,方法500还涉及在与FOV的第二扫描相关联的第二发射时间段期间发送第二多个光束以照亮FOV的相应部分。继续图3的示例,方法500的设备可以在FOV 300的第一扫描期间发射图3所示的多个光束302、304、306、308、312、318等。在此示例中,设备随后可以在FOV 300的第二扫描期间发射第二多个光束(以类似空间布置)。
在块504,方法500涉及在第一部分时间偏移处照亮FOV的第一部分,并且在第二部分时间偏移处照亮FOV的第二部分。例如,返回参照图3,光束302和304可以对应于在从第一发射时间段的开始时间(或结束时间)起的第一部分时间偏移(例如,t=100ns)照亮的FOV的第一部分,并且光束306和308可以对应于在从第一发射时间段的开始时间(或结束时间)起的第二部分时间偏移(例如,t=200ns)照亮的FOV的第二部分。因此,继续图3的示例,(设备100的)发送器106可以被配置为在第一部分时间偏移处向FOV的第一部分发射第一多个光束中的第一光束(例如,光束302)以及在第二部分时间偏移处向FOV的第二部分发射第二光束(例如,光束306)。
在一些实现中,方法500还可以涉及在从FOV的第二扫描(在第一扫描之后)的第二发射时间段的开始时间(或结束时间)起的修改第一部分时间偏移处照亮FOV的第一部分。例如,根据上面的讨论,修改第一部分时间偏移(例如,100ns)可以因此不同于与第一扫描相关联的第一部分时间偏移(例如,400ns)。继续图3的示例,发送器106可以被配置为以图3所示的相同空间布置发射(在第二发射时间段期间)第二多个光束,但是同时在光束得发射时间之间使用不同时间偏移(与第一扫描中光束发射时间之间使用的时间偏移不同)。例如,第二多个光束中的第三光束可以类似于光束302(例如,在光束的空间布置中的相同位置),但是与在第一扫描期间用于发射光束302的第一部分时间偏移相比,在从第二发射时间段的开始时间起的修改第一部分时间偏移处。
因此,在一些实现中,方法500可以涉及以特定空间布置发射第一多个光束(与第一扫描相关联),并以(相同)特定空间布置发射第二多个光束(与第二扫描相关联)。例如,在第一扫描期间,(第一扫描的)第一多个光束的第一光束(例如,光束302)可以在特定空间布置中具有第一位置,并且第一多个光束的第二光束(例如,光束306)可以在特定空间布置中具有第二位置。此外,在第二扫描或示例期间,(第二扫描的)第二多个光束中的第三光束(例如,类似于光束302的另一光束)可以在特定空间布置中具有第一位置,并且第二多个光束的第四光束(例如,类似于光束306的另一光束)可以在特定空间布置中具有第二位置。
在这些实现中,方法500可以可选地涉及在发射第二光束之前发射(例如,在第一扫描期间)第一光束,以及在发射第三光束之前发射(例如,在第二扫描期间)第四光束。例如,在第一扫描期间特定空间布置中的光束的发射顺序可以不同于在第二扫描期间特定空间布置中的光束的发射顺序。
在一些示例中,如上所述,方法500的设备(例如,设备100等)可以包括发送器,以特定空间布置发射第一扫描的第一多个光束,并且以相同特定空间布置发射第二扫描的第二多个光束。
在一些实现中,方法500涉及(例如,通过设备100的接收器114等)截获来自发送器照亮的FOV的光。返回参照图1,例如,检测器110的第一检测器可以与块502中描述的多个光束中的第一光束照亮的FOV的第一部分对准,检测器110的第二检测器可以与多个光束中的第二光束照亮的FOV的第二部分对准,依此类推。
IV.示例时序图
图6A示出根据示例实施例的FOV的第一扫描600的概念时序图。具体而言,图6A示出与本文的示例设备或系统(例如,设备100、200等)的多个通道(标记为CH1、CH2、CH3、CH4)相关联的发送/接收信号的时序图。每个通道可以被配置为扫描FOV的相应部分。返回参照图3,例如,CH1的发送信号602可以指示t=500ns处的脉冲或光束302的发射,CH2的发送信号604可以指示t=125ns处的光束304的发射,CH3的发送信号606可以指示t=375ns处的光束306的发射,CH4的发送信号608可以指示t=250ns处的光束308的发射。
因此,根据上面的讨论,示例系统可以使用发送/接收通道的空间布置来扫描FOV的相应部分,所述发送/接收通道在第一扫描600的发射时间段期间以不同的(例如抖动等)时间发射信号。例如,在所示的场景下,第一扫描600的发射时间段(500ns)可以具有开始时间t=0ns和结束时间t=500ns。此外,如图所示,第一扫描600的检测时间段(2000ns)在发射时间段逝去之后开始(t=500ns处)。
在检测时间段期间(例如,从t=500ns到t=2500ns),每个通道可以监听其相应发送信号的返回反射。例如,在所示的场景下,CH1可以在t=1500ns处检测接收信号622。因此,本文中的示例系统或设备可以将到反射由特定通道检测的特定接收信号的物体的距离“d”确定为:
d=c*(channel_detection_time-channel_emission_time)/2;
其中,c是光速(和/或发送信号602的其他信号类型,诸如声音等)。因此,在此场景下,对于CH1,d=c*(1500ns–500ns)/2≈150米。进而,执行第一扫描600的示例系统可以确定在距离系统150米处由CH1扫描的FOV部分中存在物体。类似地,系统可以基于(例如,信号604、606、608的)相应通道发射时间和相应通道检测时间确定到由CH2、CH3、CH4扫描的FOV的相应部分中存在的物体的距离。
然而,如上所述,在一些场景下,来自第一通道的发射信号的反射部分可能被第二通道误差地检测到。例如,在第一通道扫描回射器(或其他强反射器)的场景下,来自回射器的反射信号的部分也可以具有足够的能量以被第二通道检测。
例如,考虑发送信号602被回射器反射并且在CH1处被检测为(相对强的)接收信号622的场景。在此场景下,来自回射器的反射信号的部分也可以分别在CH2和CH3处被虚假地检测为(相对较弱的)接收信号624和626。在一些示例中,(虚假)接收信号624和626可能干扰(和/或阻止)也在t=1500ns到达CH2和CH3中的非虚假接收信号(未示出)的检测。
然而,根据上面的讨论,可以通过在发射时段期间改变相应通道发射时间来减轻虚假信号对扫描质量的影响。例如,计算到与虚假信号624相关联的物体的距离的系统可以确定由CH2扫描的FOV部分中的d=c*(1500ns–125ns)/2≈206米的距离。类似地,计算系统可以为CH3中的虚假接收信号626计算d=c*(1500ns–375ns)/2≈169米的距离。因此,通过这种布置,与虚假信号检测624和626相关联的误差可以分布在距离扫描设备的距离范围内。
然而,在替代实现中,如果(CH2的)发送信号604和(CH3的)发送信号606,在与(CH1的)发送信号602的发射时间相同的时间(t=500ns)发送,则所有三个通道(CH1、CH2,CH3)将在FOV的相应部分的相同距离d=150米处感知到回射器的存在。结果,在替代实现中,与图6A中描述的实现相比,在d=150米处扫描的FOV的相对较大部分将受到与虚假信号相关联的误差的影响(其中相应通道发射时间在发射时间段期间变化和/或抖动)。
如上所述,本文中的一些示例方法涉及获得FOV的扫描序列。例如,然后,执行第一扫描600的示例系统可以执行第二扫描,该第二扫描在第一扫描的检测时段逝去之后(即,在t=2500ns时或之后)开始,以此类推。在一些示例中,第二扫描可以具有相似发射时段(500ns),其中CH1、CH2、CH3、CH4中的每一个发射另一个相应发送信号(例如,脉冲、光束等),随后是相似检测时段(2000ns)。在一个示例中,系统可以被配置为周期性地获得扫描序列。例如,可以为每个扫描分配预定扫描时段(例如,5微秒、10微秒等)。在一些示例中,每个扫描时段可以被划分为一系列时间窗口(例如,初始化时间段、背景和/或噪声检测时间段、信号发射时间段、反射信号检测时间段、数据收集时间段等)。然而,为了便于描述,图6A仅示出第一扫描600的发射时段和检测时段。
图6B示出根据示例实施例的FOV的第二扫描650的概念时序图。例如,第二扫描650可以是上述扫描序列中第一扫描600之后的第二扫描。为此,发送信号652、654、656、658和接收信号672、674、676可以分别类似于第一扫描600的发送信号602、604、606、608和接收信号622、624、626。
返回参照图3,例如,发送信号652可以指示在t=5000ns时发射另一脉冲或光束302,CH2的发送信号654可以指示在t=5500ns时发射另一光束304,CH3的发送信号656可以指示在t=5125ns时发射另一光束306,CH4的发送信号658可以指示在t=5375ns发射另一光束308。
如上所述,本文中的一些示例系统可以周期性地或间歇地获得扫描序列。为了举例,考虑图6A-6B的图示涉及被配置为周期性地获得扫描序列(即,每5微秒一次扫描)的示例系统的场景。在此场景下,与第一扫描600类似,第二扫描650被示出具有从t=5000ns到t=5500ns的类似发射时段(500ns),随后具有从t=5500ns到t=7500ns的类似检测时段(2000ns)。
然而,如图所示,与分配给第一扫描600的对应发送信号的时间偏移相比,在第二扫描650的发射时段期间,分配给CH1、CH2、CH3、CH4的发送信号的时间偏移不同。
返回参照图6A,例如,(CH1的)发送信号602被分配从第一扫描600的发射时段的开始时间(t=0ns)起的时间偏移500ns–0ns=500ns,(CH2的)发送信号604被分配时间偏移125ns–0ns=125ns,(CH3的)发送信号606被分配时间偏移375ns–0ns=375ns,以及(CH4的)发送信号608被分配时间偏移250ns–0ns=250ns。
相反,现在回到图6B,(CH1的)发送信号652被分配从第二扫描650的发射时段的开始时间(t=5000ns)起的时间偏移5000ns–5000ns=0ns,(CH2的)发送信号654被分配时间偏移5500ns–5000ns=500ns,(CH3的)发送信号656被分配时间偏移5125ns–5000ns=125ns,以及(CH4的)发送信号658被分配时间偏移5375ns–5000ns=375ns。
在一些示例中,根据本公开,在扫描序列的相应发射时段期间的相对通道发射时间的这种变化(例如抖动)可以促进识别和/或减轻与虚假信号检测相关联的误差。例如,考虑上面对图6A描述的场景,其中由CH1扫描的FOV部分中的回射器导致在第一扫描600期间检测到CH1中的非虚假接收信号622以及虚假接收信号624(在CH2中)和626(在CH3中)。继续该场景,现在返回图6B,回射器可以类似地导致检测到(在t=6000ns时)非虚假接收信号672(在CH1中)和虚假接收信号674(在CH2中)和676(在CH3中)。
在此场景下,在第二扫描650期间由CH1感知的到回射器的距离可以是d=c*(6000–5000)/2≈150米,这与在第一扫描600期间为CH1计算的距离相同。然而,由于与发送信号652、654、656相关联的发射时间偏移的改变,在第二扫描650中为CH2和CH3计算的到回射器的距离可以不同于在第一扫描600中计算的对应距离。例如,在第二扫描650中为CH2计算的距离可以是d=c*(6000–5500)/2≈75米(与第一扫描600中的206米相比);并且在第二扫描650中为CH3计算的距离可以是d=c*(6000–5125)/2≈131(与第一扫描600中的169米相比)。
因此,例如,通过这种布置,对实际存在于由特定通道扫描的FOV部分中的物体的连续检测可以保持“相干”(例如,在特定通道的连续扫描中,到物体的感知距离可能保持基本相同)。另一方面,对实际上不存在于由特定通道扫描的FOV部分中的物体的连续检测可能是“不相干的”(例如,在特定通道的连续扫描中,到物体的感知距离可能会改变)。在各种示例中,本文中的系统可以基于虚假信号的非相干性质来提高LIDAR传感器数据的质量。
在一个示例中,本文的设备可以确定在第一通道处接收的信号具有与回射器的存在相关联的信号特性。例如,如图6B所示,设备可以检测到CH1中的接收信号672具有大于阈值的信号强度(例如,当回射器存在于由第一通道扫描的FOV部分中时预期的足够高的强度)。响应于这种确定,当在第一通道接收到信号672时,设备可以识别在相同时间(t=6000ns)在其他通道接收的其他信号(例如,信号674和676)。然后,设备可以将识别的其它信号的指示存储为其它通道(CH2和CH3)的潜在虚假信号检测。例如,在进一步处理来自LIDAR的传感器数据时(例如,通过计算设备等),如果第一通道处的接收信号被确定为来自回射器的反射,则可以从传感器数据中移除(或以其他方式修改)潜在虚假信号检测。
此外,由于潜在虚假信号的非相干性质,可以减轻移除虚假信号对来自特定通道的传感器数据质量的影响。例如,返回参照图6A,移除与虚假信号624相关联的数据可能导致在第一扫描600中在206米距离处丢失来自CH2的测量。然而,在第二扫描650期间,即使虚假信号674也被移除,CH2也可以扫描距离为206米的物体,因为虚假信号674对应于第二次扫描650中的距离为75米(而不是距离为206米)。另一方面,如果虚假信号624和674相反是相干的,则在CH2的几个连续扫描期间CH2将被遮蔽,无法检测到特定距离(例如75米)处的真实物体。
因此,本文中的一些示例方法(例如,方法400、500)可以涉及确定由第一检测器接收的第一信号具有大于阈值的强度,识别由一个或多个其他检测器在与接收第一信号相同的时间接收的一个或多个附加信号,以及存储一个或多个附加信号的指示。
可选地或另外,本文中的一些示例方法(例如,方法400、500)可以涉及基于在FOV的扫描序列期间收集的传感器数据的比较来识别误差检测。例如,返回参照图1,计算设备(例如,控制器104)可以比较在扫描序列的多个连续扫描中使用检测器110的第一检测器获得的距离测量。如果由第一检测器指示的距离测量是相干的(例如,在阈值容差范围内),则计算设备可以确定与多个扫描相关联的测量指示在由第一检测器扫描的FOV部分中存在实际物体。然而,如果距离测量是非相干的(例如,在阈值容差范围之外),则计算设备可以确定测量可能与通道串扰或其它噪声源相关联。
为此,在一些示例中,本文中的方法(例如,方法400、500)还可以涉及基于与扫描序列相关联的距离测量的比较过滤从接收器(例如,接收器114)获得的传感器数据。例如,可以修剪传感器数据以移除与(与扫描序列的连续扫描中的非相干距离测量相关联的)虚假信号相关联的给定数据。例如,返回参照图1,设备100可以分析传感器数据以移除由检测器110的相同检测器在给定数量(例如,两个,三个等)的连续扫描中不一致的数据点(例如,信号检测等)。
根据本发明,本文描述的各种设备、系统和方法可以以各种不同的方式实现。
在一个特定实现中,本文中的设备(例如,设备100)可以包括控制器(例如,控制器104),被配置为获得设备的FOV(例如,FOV 300)的扫描序列(例如,扫描600、650等)。设备还可以包括发送器(例如,发送器106),被配置为对扫描序列的第一扫描(例如,扫描600)以特定空间布置(例如,图3所示的光束302、304、306、308、312、318等的布置,或任何其他布置)并且根据多个光脉冲的发射时间之间的第一多个时间偏移发射第一多个光脉冲(例如,脉冲602、604、606、608等)。
因此,尽管本文中的一些示例描述了相对于发射时间段的开始时间(或结束时间)计算的时间偏移,但是其他示例可以涉及计算发射脉冲/光束的发射时间之间的时间偏移,以及其他可能性。例如,返回参照图6A,多个的第一时间偏移可以在脉冲602和脉冲604之间(例如,500–125=375ns),第二时间偏移可以在脉冲602和606之间(例如,500–375=125ns),以此类推。
继续此实现,设备还可以包括接收器(例如,接收器114),包括多个检测器(例如,检测器110)。多个检测器中的每个检测器可以与由多个光脉冲中的相应光脉冲照亮的FOV的相应部分对准。例如,返回参照图3,多个检测器中的第一个检测器可以与由脉冲302照亮的FOV300的第一部分对准,第二检测器可以与由脉冲304照亮的FOV300的第二部分对准,依此类推。例如,来自FOV 300的光可以由诸如透镜等的一个或多个光学元件(例如光学元件106)聚焦到多个检测器所在的图像平面上。在这种情况下,第一检测器可以位于来自(由脉冲302照亮的)FOV 300的第一部分的光被聚焦的图像平面的区域,以此类推。
在一些示例中,扫描序列可以至少包括第一扫描(例如,扫描600)和第二扫描(例如,扫描650)。在这些示例中,发送器还可以被配置为以与第一多个光脉冲相同的特定空间布置(例如,图3中所示的布置或任何其他布置)并且根据第二多个时间偏移(例如,与在第一扫描中使用的第一多个时间偏移不同)发射(对于第二扫描)第二多个光脉冲。例如,如图6B所示,(第二多个时间偏移的)第三时间偏移可以在光脉冲652和654之间(例如,5000–5500=-500ns),以此类推。因此,在此示例中,在CH1和CH2中发射的光脉冲的发射时间之间的时间偏移可以在扫描序列中的不同扫描之间变化(例如,第一扫描中375ns,第二扫描中-500ns,等等)。类似地,在一些示例中,根据上面的讨论,用于一对或多对其它通道(例如,CH1/CH3、CH1/CH4、CH2/CH3等)之间的光脉冲的发射时间之间的时间偏移也可以在扫描之间变化。
V.结论
图中所示的具体安排不应被视为限制性的。应当理解,其他实现可以或多或少地包括给定图中所示的每个元素。此外,所示出的一些元件可以被组合或省略。此外,示例性实现可以包括图中未示出的元件。此外,虽然本文中已经公开了各种方面和实现,但是其他方面和实现对于本领域技术人员将是显而易见的。本文所公开的各个方面和实现是为了说明的目的,并不意在限制,真正的范围和精神由所附权利要求指示。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下,可以利用其他实现,并且可以进行其他改变。将容易理解,如本文一般描述并在附图中示出的,本发明的方面可以以多种不同配置来布置、替换、组合、分离和设计。
Claims (31)
1.一种设备,包括:
多个发射器,包括至少第一发射器和第二发射器,其中,第一发射器发射照亮设备的视场(FOV)的第一部分的光,并且其中,第二发射器发射照亮FOV的第二部分的光;以及
控制器,获得FOV的扫描,其中,控制器获得FOV的扫描包括控制器使多个发射器中的每个发射器在与扫描相关联的发射时间段期间发射相应光脉冲,其中,发射时间段具有开始时间和结束时间,并且其中,控制器使每个发射器发射相应光脉冲包括控制器:
使第一发射器在从发射时间段的开始时间起的第一发射器时间偏移发射第一发射器光脉冲,以及
使第二发射器在从发射时间段的开始时间起的第二发射器时间偏移发射第二发射器光脉冲。
2.根据权利要求1所述的设备,还包括:
多个检测器,其中,控制器获得FOV的扫描包括控制器操作多个检测器以在发射时间段的结束时间之后开始的检测时间段期间测量来自入射到多个检测器上的FOV的光。
3.根据权利要求2所述的设备,还包括:
透镜,聚焦来自FOV的光以供多个检测器接收,其中多个检测器中的第一检测器被布置为截获包括第一发射器发射的光的反射的聚焦光的第一部分,并且其中多个检测器中的第二检测器被布置为截获包括第二发射器发射的光的反射的聚焦光的第二部分。
4.根据权利要求1所述的设备,其中,第一发射器时间偏移与第二发射器时间偏移之间的差至少为2.5纳秒。
5.根据权利要求1所述的设备,其中,控制器获得的扫描是第一扫描,其中控制器获得FOV的扫描序列,至少包括第一扫描和第一扫描之后的第二扫描。
6.根据权利要求5所述的设备,其中,控制器获得第二扫描包括控制器修改第一发射器时间偏移。
7.根据权利要求6所述的设备,其中,控制器获得第二扫描进一步包括控制器修改第二发射器时间偏移。
8.根据权利要求7所述的设备,其中,第一扫描的发射时间段是第一发射时间段,并且其中,控制器获得第二扫描包含控制器:
使第一发射器在从与第二扫描相关联的第二发射时间段的开始时间起的修改第一发射器时间偏移发射另一第一发射器光脉冲;以及
使第二发射器在从第二发射时间段的开始时间起的修改第二发射器时间偏移发射另一第二发射器光脉冲。
9.根据权利要求5所述的设备,其中,控制器确定伪随机时间偏移序列,并且其中,控制器根据确定的伪随机时间偏移序列调整扫描序列的一个或多个扫描的第一发射器时间偏移。
10.根据权利要求9所述的设备,其中,扫描序列是第一扫描序列,其中,控制器在第一扫描序列之后获得FOV的第二扫描序列,并且其中,控制器根据确定的伪随机序列调整第二扫描序列的一个或多个扫描的第二发射器时间偏移。
11.根据权利要求1所述的设备,还包括:
发送器,包括多个发射器,其中,发送器在扫描的发射时间段期间以定义设备FOV的空间布置发射多个光束,
其中,由第一发射器发射的光包括多个光束中的至少一个第一光束,并且其中,由第二发射器发射的光包括多个光束中的至少一个第二光束。
12.根据权利要求11所述的设备,其中,第一发射器发射的光还包括多个光束中的第三光束。
13.根据权利要求12所述的设备,还包括:一个或多个光学元件,向空间布置中第一光束的第一位置引导第一发射器发射的光的第一部分,以及向空间布置中的第三光束的第二位置引导第一发射器发射的光的第二部分。
14.一种方法,包括:
使多个发射器在与视场(FOV)的第一扫描相关联的第一发射时间段期间发射多个光脉冲,其中,多个发射器的第一发射器被配置为照亮FOV的第一部分,其中,多个发射器的第二发射器被配置为照亮FOV的第二部分,并且其中使多个发射器发射多个光脉冲包括:
使第一发射器在从第一发射时间段的结束时间起的第一发射器时间偏移发射第一发射器光脉冲,并且
使第二发射器在从第一发射时间段的结束时间起的第二发射器时间偏移发射第二发射器光脉冲;以及
基于在第一发射时间段的结束时间之后开始的第一检测时间段期间由多个检测器接收的来自FOV的光的测量来获得第一扫描。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括:
获得FOV的扫描序列,至少包括第一扫描和第一扫描之后的第二扫描;以及
修改第二扫描的第一发射器时间偏移,其中,获得第二扫描包括使第一发射器在从与第二扫描相关联的第二发射时间段的结束时间起的修改第一发射器时间偏移发射另一第一发射器光脉冲,并且
其中,获得第二扫描是基于在第二发射时间段的结束时间之后开始的第二检测时间段期间由多个检测器接收的来自FOV的光的测量。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括:
对于第二扫描修改第二发射器时间偏移,其中,获得第二扫描包括使第二发射器在从第二发射时间段的结束时间起的修改第二发射器时间偏移发射另一第二发射器光脉冲。
17.根据权利要求14所述的方法,还包括:
确定伪随机时间偏移序列;
获得FOV的扫描序列,包括第一扫描;以及
对于扫描序列的每个扫描,基于扫描序列中的扫描顺序从伪随机时间偏移序列选择第一发射器时间偏移。
18.根据权利要求14所述的方法,其中,多个检测器中的第一检测器被布置为接收来自由第一发射器照亮的FOV的第一部分的光,所述方法还包括:
经由第一检测器在第一检测时间段期间的第一检测时间检测第一检测器光脉冲;以及
将第一检测器光脉冲与在由第一发射器照亮的FOV的第一部分中存在回射器相关联。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,将第一检测器光脉冲与存在回射器相关联至少基于第一检测器光脉冲的强度大于阈值强度。
20.根据权利要求19所述的方法,还包括:
基于第一发射器时间偏移和第一检测时间确定阈值强度。
21.根据权利要求18所述的方法,其中,多个检测器中的第二检测器被布置为测量来自由第二发射器照亮的FOV的第二部分的光,所述方法还包括:
经由第二检测器在第一检测时间段期间的第二检测时间检测第二检测器光脉冲。
22.根据权利要求21所述的方法,还包括:
基于第一检测时间在第二检测时间的预定阈值内,将第二检测器光脉冲与在FOV的第一部分中存在回射器相关联。
23.根据权利要求21所述的方法,还包括:
基于第一检测时间与第二检测时间之间的差大于预定阈值,将第二检测器光脉冲与在FOV的第二部分中存在物体相关联。
24.一种设备,包括:
发送器,在与设备的视场(FOV)的第一扫描相关联的第一发射时间段期间发射被空间布置为照亮FOV的相应部分的第一多个光束,其中,第一发射时间段具有开始时间和结束时间,
其中,发送器在从第一发射时间段的开始时间起的第一部分时间偏移向FOV的第一部分发射第一多个光束中的第一光束,并且其中,发送器在从第一发射时间段的开始时间起的第二部分时间偏移向FOV的第二部分发射第一多个光束中的第二光束;以及
接收器,从发送器照亮的FOV截获光。
25.根据权利要求24所述的设备,还包括:控制器,操作发送器和接收器以获得第一扫描,其中,控制器操作接收器包括控制器从接收器获得在第一发射时间段的结束时间之后开始的检测时间段期间接收器截获的来自FOV的光的测量。
26.根据权利要求24所述的设备,其中,发送器在与FOV的第二扫描相关联的第二发射时间段期间发射第二多个光束。
27.根据权利要求26所述的设备,其中,发送器在从第二发射时间段的开始时间起的修改第一部分时间偏移向FOV的第一部分发射第二多个光束中的第三光束,修改第一部分时间偏移与和第一扫描相关联的第一部分时间偏移不同。
28.根据权利要求26所述的设备,其中,发送器以特定空间布置发射第一多个光束,并且以特定空间布置发射第二多个光束,
其中,第一多个光束中的第一光束在特定空间布置中具有第一位置,其中,第一多个光束中的第二光束在特定空间布置中具有第二位置,
其中,第二多个光束中的第三光束在特定空间布置中具有第一位置,其中,第二多个光束中的第四光束在特定空间布置中具有第二位置,
其中,发送器在第一扫描期间在发射第二光束之前发射第一光束,并且
其中,发送器在第二扫描期间在发射第三光束之前发射第四光束。
29.根据权利要求24所述的设备,还包括:控制器,获得FOV的扫描序列,包括第一扫描,其中,控制器确定伪随机时间偏移序列,并且其中,控制器获得扫描序列包括控制器根据确定的伪随机时间偏移序列调整扫描序列中的每个扫描的第一部分时间偏移。
30.一种设备,包括:
控制器,获得设备的视场(FOV)的扫描序列;
发送器,对于扫描序列的第一扫描,按照特定空间布置并根据第一多个光脉冲的发射时间之间的第一多个时间偏移来发射第一多个光脉冲;以及
接收器,包括多个检测器,其中,多个检测器中的每个检测器与由第一多个光脉冲中的相应光脉冲照亮的FOV的相应部分对准。
31.根据权利要求30所述的设备,其中,扫描序列至少包括第一扫描和第一扫描之后的第二扫描,以及
其中,对于第二扫描,发送器按照特定空间布置并根据第二多个光脉冲中的发射时间之间的第二多个时间偏移发射第二多个光脉冲。
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PB01 | Publication | ||
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