CN113544535A - 用于检测降低的lidar范围测量准确性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一个示例方法涉及重复扫描光检测和测距(LIDAR)设备的视场(FOV)中的角度范围。该方法还涉及检测针对角度范围的每个扫描拦截的多个光脉冲。该方法还涉及将角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较。该方法还涉及基于该比较在第一扫描或第二扫描期间检测光检测器的饱和恢复时段的开始。

Description

用于检测降低的LIDAR范围测量准确性的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月5日提交的美国临时专利申请第62/814,236号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

主动式传感器，诸如光检测和测距(LIDAR)传感器、无线电检测和测距(RADAR)传感器、声音导航和测距(SONAR)传感器等，是可以通过朝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传感器可以在扫描情景时确定与环境特征的距离，以汇集(assemble)指示环境中的反射表面的"点云"。点云中的单个点可以例如通过以下方式来确定：传输激光脉冲和检测从环境中的物体反射的返回脉冲(如果有的话)，并且然后根据脉冲的传输和反射脉冲的接收之间的时间延迟确定与该物体的距离。结果，例如，可以生成指示环境中的反射特征的位置的点的三维图(map)。

发明内容

在一个示例中，提供了一种方法。该方法涉及重复扫描光检测和测距设备的视场(FOV)中的角度范围。该方法还涉及针对该角度范围的每个扫描，在多个连续检测时段期间检测多个光脉冲。光检测器可以被配置为在扫描的多个连续检测时段中的每一个时段期间拦截来自角度范围中的不同角度的光。该方法还涉及将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较。该方法还涉及基于该比较在第一扫描或第二扫描期间检测光检测器的饱和恢复时段的开始。

在另一示例中，提供了一种光检测和测距(LIDAR)设备。该LIDAR设备包括光检测器和一个或多个光学元件，该一个或多个光学元件被配置为将LIDAR设备从视场(FOV)接收的光引导至光检测器上。该LIDAR设备还包括控制器，其被配置为使LIDAR设备进行操作。该操作包括跨FOV中的角度范围重复扫描光检测器。该操作还包括针对角度范围的每个扫描，检测在多个检测时段期间在光检测器被拦截的多个光脉冲。该光检测器可以被配置为在扫描的多个检测时段中的每一个时段期间从角度范围中的不同角度拦截光线。该操作还包括将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较。该操作还包括基于该比较检测光检测器的饱和恢复时段的开始。

在又一示例中，提供了一种方法。该方法涉及从光检测和测距(LIDAR)设备接收视场(FOV)中的角度范围的多个扫描的指示。该LIDAR设备可以被配置为使用LIDAR设备的光检测器重复扫描该角度范围。该方法还涉及针对角度范围的每个扫描，识别在该角度范围中的不同角度处接收的多个光脉冲。多个光脉冲可以在扫描中的不同检测时段期间在光检测器被拦截。该方法还涉及将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较。该方法还涉及基于该比较识别在光检测器的饱和恢复时段期间获得的多个扫描中的一个或多个扫描。

所提供的方法可以是计算机实现的。从这个意义而言，对于每个方法，可以提供计算机可读指令，其在由至少一个计算装置执行时使得该方法被执行。

在又一示例中，提供了一种系统。该系统包括用于在LIDAR设备的光检测器处重复扫描光检测和测距设备的视场(FOV)中的角度范围的装置。该系统还包括用于针对角度范围的每个扫描，在多个连续检测时段期间检测多个光脉冲的装置。光检测器可以被配置为在扫描的多个连续检测时段中的每一个时段期间拦截来自角度范围中的不同角度的光。该系统还包括用于将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较的装置。该系统还包括用于基于该比较在第一扫描或第二扫描期间检测光检测器的饱和恢复时段的开始的装置。

在又一示例中，提供了一种系统。该系统包括用于从光检测和测距(LIDAR)设备接收视场(FOV)中的角度范围的多个扫描的指示的装置。该LIDAR设备可以被配置为使用LIDAR设备的光检测器重复扫描该角度范围。该系统还包括用于针对角度范围的每个扫描，识别在角度范围中的不同角度处接收的多个光脉冲的装置。多个角度可以在扫描中的不同检测时段期间在光检测器处被拦截。该系统还包括用于将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较的装置。该系统还包括用于基于该比较识别在光检测器的饱和恢复时段期间获得的多个扫描中的一个或多个扫描的装置。

通过在适当的情况下参考附图阅读以下详细描述，这些以及其它方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员将变得显而易见。此外，应当理解，在本发明内容部分和本文中其它地方提供的描述旨在通过示例而非限制的方式示出所要求保护的主题。

附图说明

图1是根据示例实施例的系统的简化框图。

图2A示出了根据示例实施例的LIDAR设备。

图2B示出了LIDAR设备的局部透视图。

图2C示出了LIDAR设备的局部横截面视图。

图2D示出了LIDAR设备的另一局部横截面视图。

图3是根据示例实施例的载具的简化框图。

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由重复扫描LIDAR设备的FOV中的角度范围的光检测器指示的光强度测量的概念图示。

图6是根据示例实施例的另一方法的流程图。

图7是根据示例实施例的使用LIDAR设备扫描的FOV的点云表示的概念图示。

图8是根据示例实施例的又一方法的流程图。

具体实施方式

本文描述了示例性实施方式。应当理解，词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例、或说明”。在本文描述为“示例性的”或“说明性的”任何实施方式或特征不一定被解释为比其它实施方式或特征优选或有利。在图中，除非上下文另有规定，否则类似的符号通常标识类似的组件。本文描述的示例实施方式并不意味着是限制性的。将容易理解的是，如本文一般描述的和在图中示出的，本公开的各方面可以以各种各样的不同配置来布置、替换、组合、分离和设计。

I.概述

在一些实施方式中，针对由LIDAR设备检测到的每个反射光脉冲测量的接收时间可以对应于光脉冲的特定部分(如，开始、峰值、结束等)。在一个实施方式中，接收时间可以对应于检测到反射光脉冲的最大或峰值光强度时的峰值时间的估计。例如，可以监视来自LIDAR设备的光检测器的输出信号的时间导数的零点交叉的时间，以检测反射光脉冲处于其最大值(如，光脉冲的峰值光强度)的峰值时间。在一些示例中，可以基于输出信号的时间导数何时下降到阈值以下(如，使用比较器)来检测零点交叉。以这种方式，比如，由输出信号中的噪声引起的假检测可以减少。因此，例如，来自比较器的输出可以用于触发对检测到的光脉冲的接收时间确定以及对在该接收时间处的检测到的光脉冲的估计峰值光强度的模数转换。

然而，此检测阈值的使用可能与测量误差相关联。例如，输出信号的时间导数可能在实际的零点交叉发生之前下降到略低于阈值，从而低估实际的接收时间。进而，当基于发射光脉冲的发射时间和被物体反射的反射光脉冲的接收时间之间的飞行时间来计算到物体的范围时，可能会引起范围测量误差。而且，范围测量误差的幅值随着检测到的光脉冲的强度减少而增加。因此，处于离LIDAR设备的相同距离或范围但有不同反射率的物体可能看起来处于不同的计算的范围。这种强度相关的范围误差通常被称为“范围游走误差(rangewalk error)”。

为了补偿该范围游走误差，可以为LIDAR设备(和/或LIDAR设备中的每个接收器)确定将范围误差与检测到的光脉冲的测量光强度相关的校准数据(如，查找表等)。

然而，在一些场景中，由光检测器指示的光强度测量的准确性可能会暂时性地降低。举例来说，光检测器可以被配置为提供输出信号(如，电压、电流等)，该输出信号基于根据预定的传感器响应行为的入射在光检测器上的光的强度而变化(如，输出信号可以与入射光的强度成比例等)。然而，光检测器的实际响应行为有时可能会脱离预期或预定的传感器响应行为。

在一个场景中，如果光检测器接收到相对高强度的入射光(如，来自回射器的反射光脉冲)，则光检测器可能变得饱和。在光检测器变得饱和后，光检测器的实际传感器响应行为可能会在短时间段内偏离预期的响应行为，在本文中这可以被称为“饱和恢复时段”。例如在饱和恢复时段期间，来自光检测器的输出信号可以对应于比在饱和恢复时段之外检测到的相对更低的光强度值。在这种情况下，在饱和恢复时段期间测量的光脉冲可能看起来通常比反而在饱和恢复时段之外测量的光脉冲更暗。进而，在饱和恢复时段期间测量的光脉冲可以被认为是反射离开比反射了那些光脉冲的实际物体更暗的物体。作为这种感知到的物体的较暗的反射性的结果，对这些检测到的光脉冲的飞行时间计算中可能会引入范围误差(如，用于校正光脉冲的接收时间的不准确的范围游走误差估计)。

本文中的一些示例实施方式涉及检测和缓解降低的LIDAR范围测量准确性。

一个示例方法涉及重复扫描LIDAR设备的视场(FOV)中的角度范围。例如，该LIDAR设备可以包括波束转向光学器件，其被配置为将由LIDAR设备在第一扫描期间以范围的最小角度和范围的最大角度之间的不同角度接收的入射光转向到光检测器上。然后，在后续的第二扫描中，相同的波束转向光学器件可以被配置为以类似的方式将入射光转向到光检测器上，以此类推。以此方式，例如，从相同的特定角度范围到达LIDAR设备的光脉冲可以在一系列检测时段期间使用光检测器来重复监视。

在一个具体实施例中，来自LIDAR设备的垂直FOV的俯仰角范围的光可以(如，经由旋转反射镜等)重复转向到光检测器上。在其它实施例中，反复扫描的角度范围可以对应于跨越其重复扫描光检测器的FOV中的偏航角范围或任何其它角度序列。

在一些示例中，该方法还涉及将角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较；并且基于该比较检测光检测器的饱和恢复时段的开始。

举例来说，LIDAR设备可以被配置为频繁地扫描相同的角度范围(如，每秒数十次、数百次、数千次或更多次等)。在这个示例中，两个连续扫描之间的角度范围中的反射表面的反射率的突变可能比导致在两个连续扫描中光检测器指示的光强度测量的突变的饱和事件发生的可能性更小。因此，在这个示例中，可以监视连续扫描的光强测量的突变，作为检测饱和恢复时段的开始的基础。

在示例实施例中，可以将在第一扫描期间测量的所有光脉冲峰值强度的最大值与在角度范围的第二后续扫描期间测量的光脉冲峰值强度的对应最大值进行比较。每个扫描中的最大值可以对应于扫描的角度范围内最亮的物体(如，最高反射率物体)。如果两个最大值之间的差大于阈值差(如，60％，或任何其它阈值差)，那么LIDAR设备(或其它来自LIDAR设备的计算机处理数据)可以确定光检测器已在第一扫描或第二扫描期间进入饱和恢复时段。

此外，在一些示例中，该方法还可以涉及识别在饱和恢复时段期间使用光检测器获得的对角度范围的一个或多个扫描。例如，该LIDAR设备可以标记一个或多个扫描，以用于调整飞行时间计算和/或使用为在饱和恢复时段期间检测到的光脉冲收集的数据的其它扫描计算。

在一个示例中，该方法还可以涉及基于来自LIDAR设备的数据生成FOV的点云表示。在这些示例中，该方法还可以涉及针对在饱和恢复时段期间使用光检测器获得的所识别的一个或多个扫描来调整异物碎片(FOD)检测阈值(如，用于识别和/或排除环境中的小物体或其它碎片在点云表示中被表示的阈值)。例如，由于与饱和恢复时段相关联的范围测量误差，可以暂时提高FOD检测阈值，以过滤点云以得到看起来是物体(如，点云中的隆起物、波纹、突起等)的数据点。

在另一示例中，该方法可以涉及调整针对在饱和恢复时段期间检测到的光脉冲的飞行时间计算。例如，第一强度-范围校准映射可以用于计算在饱和恢复时段期间检测到的光脉冲的范围测量，并且第二不同强度-范围校准映射可以用于计算在饱和恢复时段之外检测到的光脉冲的范围测量。其它示例也是可能的。

II.示例系统和设备

本公开的示例传感器的非详尽清单包括LIDAR传感器、RADAR传感器、SONAR传感器、主动式IR相机、和/或微波相机等。为此，本文的一些示例传感器可以包括主动式传感器，其发射信号(如，可见光信号、红外光信号、射频信号、微波信号、声音信号等)，并且然后检测来自周围环境的发射信号的反射。

图1是根据示例实施例的系统100的简化框图。如图所示，系统100包括电力供应装置(arrangement)102、控制器104、旋转平台110、固定平台112、一个或多个致动器114、一个或多个编码器116、旋转连杆(link)118、传输器120、接收器130、一个或多个光学元件140、壳体150和一个或多个清洁装置160。在一些实施例中，系统100可以包括更多、更少或不同的组件。另外，所示的组件可以以许多方式组合或分开。

电力供应装置102可以被配置为向系统100的各个组件供应、接收和/或分配电力。为此，电力供应装置102可以包括电源(例如，电池单元等)或以其它方式采取该电源的形式，该电源设置在系统100内并且以任何可行的方式连接到系统100的各个组件，以便向这些组件供应电力。另外或替代地，电力供应装置102可以包括电源适配器或以其它方式采取该电源适配器的形式，该电源适配器被配置为从一个或多个外部电源(例如，从布置在安装有系统100的载具中的电源)接收电力并且向系统100的各个组件传输接收到的电力。

控制器104可以包括布置为促进系统100的某些操作的一个或多个电子组件和/或系统。控制器104可以以任何可行的方式设置在系统100内。在一个实施例中，控制器104可以至少部分地设置在旋转连杆118的中心腔区域内。

在一些示例中，控制器104可以包括或可以以其它方式耦合到用于将控制信号传送到系统100的各个组件和/或用于将数据从系统100的各个组件传送到控制器104的布线。例如，控制器104接收的数据可以包括指示接收器130进行的信号的检测的传感器数据，还有其它可能性。而且，控制器104发送的控制信号可以操作系统100的各个组件，诸如通过控制由传输器120进行的信号的发射、控制由接收器130进行的信号的检测和/或控制致动器114以使旋转平台110旋转，还有其它可能性。

如图所示，控制器104可以包括一个或多个处理器106和数据存储108。在一些示例中，数据存储108可以存储可由处理器106执行的程序指令，以使系统100执行本文描述的各个操作。为此，处理器106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。就控制器104包括多于一个处理器而言，这样的处理器可以单独地或组合地工作。在一些示例中，数据存储108可以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、磁性存储和/或有机存储，并且数据存储108可以可选地整体或部分地与处理器集成。

在一些示例中，控制器104可以与外部控制器等(如，布置在安装有系统100的载具中的计算系统)通信，以帮助促进控制信号和/或数据在外部控制器与系统100的各个组件之间的传送。另外或替代地，在一些示例中，控制器104可以包括被布线以执行本文描述的操作中的一个或多个的电路。例如，控制器104可以包括一个或多个脉冲发生器(pulser)电路，其提供脉冲定时信号以用于触发由传输器120进行的脉冲或其它信号的发射。另外或替代地，在一些示例中，控制器104可以包括一个或多个专用处理器、伺服器、或其它类型的控制器。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，其操作致动器114以使旋转平台以特定的频率或相位旋转。其它示例也是可能的。

旋转平台110可以被配置为围绕轴线旋转。为此，旋转平台110可以由任何适合支持安装在其上的一个或多个组件的固体材料形成。例如，传输器120和接收器130可以布置在旋转平台110上，使得这些组件中的每一个基于旋转平台110的旋转来相对于环境移动。具体地，这些组件可以围绕轴线旋转，以便系统100可以从各个方向获得信息。例如，在旋转轴线是垂直轴线的情况下，系统100的指向(pointing direction)可以通过围绕垂直轴线致动旋转平台110来水平地调整。

固定平台112可以采取任何形状或形式，或可以被配置用于耦合到各个结构，例如像耦合到载具的顶部、机器人平台、装配线机器、或采用系统100扫描其周围环境的任何其它系统。而且，固定平台的耦合可以经由任何可行的连接器布置(如，螺栓、螺钉等)来执行。

致动器114可以包括马达、气动致动器、液压活塞、和/或压电致动器，和/或任何其它类型的致动器。在一个示例中，致动器114可以包括第一致动器，其被配置为围绕旋转平台110的旋转轴线致动旋转平台110。在另一示例中，致动器114可以包括第二致动器，其被配置为使系统100的一个或多个组件围绕不同的旋转轴线旋转。例如，第二致动器可以围绕第二轴线(如，水平轴线等)旋转光学元件(如，反射镜(mirror)等)以便调整发射光脉冲的方向(如，垂直地等)。在又一示例中，致动器114可以包括第三致动器，其被配置为倾斜(或以其它方式移动)系统100的一个或多个组件。例如，第三致动器可以用于沿着发射光脉冲的光学路径移动或替换滤波器或其它类型的光学元件140，或可以用于倾斜旋转平台(如，调整由系统100扫描的视场(FOV)的范围(extents)等)，还有其它可能性。

编码器116可以包括任何类型的编码器(如，机械编码器、光学编码器、磁性编码器、电容编码器等)。一般来说，编码器116可以被配置为提供围绕轴线旋转的设备的旋转位置测量。在一个示例中，编码器116可以包括第一编码器，其被耦合到旋转平台110以测量围绕平台110的旋转轴线的平台110的旋转位置。在另一示例中，编码器116可以包括第二编码器，其被耦合到反射镜(或其它光学元件140)以测量围绕反射镜的旋转轴线的反射镜的旋转位置。

旋转连杆118直接或间接地将固定平台112耦合到旋转平台110。为此，旋转连杆118可以采取任何形状、形式和材料，其提供旋转平台110相对于固定平台112围绕轴线的旋转。例如，旋转连杆118可以采取轴等形式，其基于来自致动器114的致动而旋转，从而将机械力从致动器114传递到旋转平台110。在一个实施方式中，旋转连杆118可以具有其中设置有系统100的一个或多个组件的中心腔。在一些示例中，旋转连杆118还可以提供用于在固定平台112和旋转平台110(和/或其上的组件，诸如传输器120和接收器130)之间传送数据和/或指令的通信链路。

传输器120可以被配置为朝向系统100的环境传输信号。如图所示，传输器120可以包括一个或多个发射器122。取决于系统100的配置，发射器122可以包括各种类型的发射器。

在第一示例中，在系统100被配置为LIDAR设备的情况下，传输器120可以包括发射具有在波长范围内的波长的一个或多个光波束和/或脉冲的一个或多个光发射器122。该波长范围可以例如在电磁光谱的紫外、可见和/或红外部分中。在一些示例中，波长范围可以是窄波长范围，诸如激光所提供的窄波长范围。示例光发射器122的非详尽清单包括激光二极管、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)、微机电系统(MEMS)、光纤激光器和/或被配置为选择性地传输、反射和/或发射光以提供多个发射光波束和/或脉冲的任何其它设备。

在第二示例中，在系统100被配置为主动式红外(IR)相机的情况下，传输器120可以包括被配置为发射IR辐射(radiation)以照亮情景的一个或多个发射器122。为此，传输器120可以包括被配置为提供IR辐射的任何类型的发射器(如，光源等)。

在第三示例中，在系统100被配置为RADAR设备的情况下，传输器120可以包括一个或多个天线、波导和/或其它类型的RADAR信号发射器122，其被配置为朝向系统100的环境发射和/或引导调制的射频(RF)信号。

在第四示例中，在系统100被配置为SONAR设备的情况下，传输器120可以包括一个或多个声换能器，诸如压电换能器、磁阻换能器、静电换能器和/或其它类型的SONAR信号发射器122，其被配置为朝向系统100的环境发射调制的声音信号。在一些实施方式中，声换能器可以被配置为在特定波长范围内(如，次声的、超声的等)发射声音信号。其它示例也是可能的。

在一些实施方式中，系统100(和/或传输器120)可以被配置为在限定系统100的FOV的相对空间布置中发射多个信号(如，光波束、IR信号、RF波、声波等)。例如，每个波束(或信号)可以被配置为朝向FOV的部分传播。在这个示例中，在由系统100执行的扫描操作期间，多个相邻(和/或部分重叠)波束可以被引导以扫描FOV的多个相应部分。其它示例也是可能的。

接收器130可以包括一个或多个检测器132，其被配置为检测由传输器120发射的信号的反射。

在第一示例中，在系统100被配置为RADAR设备的情况下，接收器130可以包括一个或多个天线(即，检测器132)，其被配置为检测由传输器120传输的RF信号的反射。为此，在一些实施方式中，传输器120和接收器130的一个或多个天线可以物理地实现为相同的物理天线结构。

在第二示例中，在系统100被配置为SONAR设备的情况下，接收器130可以包括一个或多个声音传感器110(如，麦克风等)，其被配置为检测由传输器120发射的声音信号的反射。

在第三示例中，在系统100被配置为主动式IR相机的情况下，接收器130可以包括一个或多个光检测器132(如，电荷耦合器件(CCD)等)，其被配置为检测由传输器120传输的且朝向接收器130从情景反射离开的IR光的源波长。

在第四示例中，在系统100被配置为LIDAR设备的情况下，接收器130可以包括一个或多个光检测器132，其被布置为拦截和检测由传输器120发射的、从环境返回到系统100的光脉冲或波束的反射。示例光检测器132可以包括光电二极管、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/或任何其它光传感器。在一些实例中，接收器130可以被配置为检测具有在与传输器120发射的光相同的波长范围内的波长的光。以此方式，例如，系统100可以将接收的起源于系统100的光与环境中起源于外部源的其它光区分开来。

在一些实施方式中，接收器130可以包括检测器，其包括相互连接的感测元件的阵列。例如，在系统100被配置为LIDAR设备的情况下，多个光感测元件可以并联连接以提供具有比单个感测元件的检测区域更大的光检测区域(如，阵列中的各个检测器的感测表面的组合等)的光电检测器阵列。该光电检测器阵列可以以各种方式布置。例如，该阵列的各个检测器可以被设置在一个或多个基板(如，印刷电路板(PCB)、柔性PCB等)上，并且可以被布置为检测沿系统100的光学透镜(如，光学元件140)的光路行进的入射光。同样，这样的光电检测器阵列可以包括以任何可行的方式布置的任何可行的数量的检测器。

在一些示例中，系统100可以通过改变系统100(和/或传输器120和接收器130)的旋转率来选择或调整水平扫描分辨率。另外或替代地，水平扫描分辨率可以通过调整由传输器120发射的信号的脉冲率来修改。在第一示例中，传输器120可以被配置为以每秒15650个脉冲的脉冲率来发射脉冲，并且在发射脉冲的同时以10Hz(即，每秒10次完整的360°旋转)旋转。在这个示例中，接收器130可以具有0.23°的水平角度分辨率(如，连续脉冲之间的水平角间距)。在第二示例中，如果系统100在维持每秒15650个脉冲的脉冲率的同时替代地以20Hz旋转，那么水平角度分辨率可以变为0.46°。在第三示例中，如果传输器120在维持10Hz的旋转率的同时以每秒31300个脉冲的率发射脉冲，那么水平角度分辨率可以变为0.115°。在一些示例中，系统100可以替选地配置为在小于系统100的完整360°旋转内扫描特定的视野范围。其它实施方式也是可能的。

注意，上述脉冲率、角度分辨率、旋转率和观看范围只是为了举例说明，因此这些扫描特征中的每一个都可以根据系统100的各种应用而变化。

光学元件140可以可选地包括在传输器120和/或接收器130中，或以其它方式与之耦合。在一个示例中，光学元件140可以被布置为将发射器122发射的光朝向情景(或其中的区域)引导。在另一示例中，光学元件140可以被布置为将来自情景(或其中的区域)的光朝向检测器132聚焦。如此，光学元件140可以包括光学元件的任何可行的组合，诸如滤波器、光圈、反射镜、波导、透镜或其它类型的光学组件，其被布置为引导光传播通过物理空间和/或调整光的特性。

在一些示例中，控制器104可以操作致动器114以各种方式旋转旋转平台110，从而获得关于环境的消息。在一个示例中，旋转平台110可以在任何一个方向上旋转。在另一示例中，旋转平台110可以执行完整的旋转，以使系统100对环境进行360°视野的扫描。而且，旋转平台110可以以各种频率旋转，从而使系统100以各种刷新率扫描环境。在一个实施例中，系统100可以被配置为具有3-30Hz的刷新率，诸如10Hz(如，系统100每秒10次的完整旋转)。其它刷新率也是可能的。

替代地或另外，系统100可以被配置为以各种方式调整发射光(由传输器120发射的)的指向。在一个实施方式中，传输器120的信号发射器(如，光源、天线、声换能器等)可以根据相控阵配置或其它类型的波束转向配置来操作。

在第一示例中，在系统100被配置为LIDAR设备的情况下，传输器120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(如，相控阵波束转向)以改变由传输器120发射的光信号的有效指向(如，即使旋转平台110并未旋转)。

在第二示例中，在系统100被配置为RADAR设备的情况下，传输器120可以包括天线的阵列，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(如，相控阵波束转向)。

在第三示例中，在系统100被配置为SONAR设备的情况下，传输器120可以包括声换能器的阵列，并且控制器104可以类似地操作声换能器的阵列(如，经由相移控制信号、相控阵波束转向等)，以实现由阵列发射的组合声音信号的目标指向(如，即使旋转平台110并未旋转等)。

壳体150可以采取任何形状、形式或材料，并且可以被配置为容纳系统100的一个或多个组件。在一个示例中，壳体150可以是圆顶形的壳体。进一步地，在一些示例中，壳体150可以由至少部分不透明的材料组成或可以包括至少部分不透明的材料，这可以允许阻挡至少一些信号进入壳体150的内部空间，并且因此有助于减轻环境信号对系统100的一个或多个组件的热和噪声影响。壳体150的其它配置也是可能的。

在一些示例中，壳体150可以被耦合到旋转平台110，使得壳体150被配置为基于旋转平台110的旋转而旋转。在这些示例中，传输器120、接收器130以及系统100的可能的其它组件可以各自设置在壳体150内。以这种方式，传输器120和接收器130可以在设置于壳体150内的同时与壳体150一起旋转。在其它示例中，壳体150可以被耦合到固定平台112或其它结构，使得壳体150不与旋转平台110所旋转的其它组件一起旋转。

如图所示，壳体150可以可选地包括第一光学窗口152和第二光学窗口154。因此，在一些示例中，壳体150可以限定光腔，其中设置在壳体内部的一个或多个组件(如，发射器120、接收器130等)与环境中的外部光光学隔离，除了传播通过光学窗口152和154的光之外。以此布置为例，系统100(如，在LIDAR配置中等)可以减少外部光(如，噪声等)对由传输器120传输的信号和/或由接收器130接收的传输信号的反射的干扰。

为此，在一些实施例中，光学窗口152和154可以包括对由发射器122发射的光的波长和/或一或多个其它波长透明的材料。例如，光学窗口152和154中的每一个均可以由玻璃基板或塑料基板等形成。此外，在一些示例中，光学窗口152和154中的每一个均可以包括或可耦合到滤波器，该滤波器选择性地传输由发射器122传输的光的波长，同时减少其它波长的传输。光学窗口152和154可以具有各种厚度。在一个实施例中，光学窗口152和154可以具有1毫米到2毫米之间的厚度。其它厚度也是可能的。

在一些示例中，第二光学窗口154可以位于壳体150的与第一光学窗口152相反侧。

清洁装置160可以可选地包括在系统100中，以促进清洁系统100的一个或多个组件(如，光学组件140等)。为此，清洁装置160可以包括一个或多个清洁机构。第一示例清洁装置160可以包括液体喷雾器，其被配置为将液体沉积在系统100的一个或多个组件(如，光学元件140、壳体150等)上。例如，可以施加液体以尝试溶解或机械地去除设置在光学组件的表面上的阻塞物(如，污垢、灰尘等)。第二示例清洁装置160可以包括高压气泵，其被配置为将气体施加到光学组件的表面上的阻塞物上。第三示例清洁装置160可以包括擦拭器(如，类似于挡风玻璃雨刷)，其被配置成尝试从系统100中的组件的表面去除阻塞物。其它示例是可能的。

注意，系统100的这种布置仅出于示例性目的而被描述，并且不意味着是限制性的。如上所述，在一些示例中，系统100可以替选地用比所示出的组件更少的组件来实现。在一个示例中，系统100可以在没有旋转平台100的情况下实现。例如，传输器120可以被配置为传输在空间上被布置为限定系统100的特定FOV(如，水平地和垂直地)的多个信号，而无需旋转传输器120和接收器130。在另一示例中，壳体150可以被配置为包括单个光学窗口(而不是两个光学窗口152和154)。例如，在系统100的LIDAR实施方式中，LIDAR 100可以经由仅通过单个光学窗口传输光脉冲来在给定的扫描时段期间获得FOV的单个完整扫描(即，而不是同时经由通过两个单独的光学窗口传输光脉冲来获得相同FOV的两个扫描)。其它示例也是可能的。

图2A示出了根据示例实施例的LIDAR设备200。如图所示，LIDAR 200包括与系统100的旋转平台110、固定平台112和壳体150分别类似的旋转平台210、固定平台212和壳体250。

LIDAR 200可以被配置为通过朝向环境发射光260并且检测从环境返回到LIDAR200的发射光的反射部分(如，反射光270)来扫描环境。进一步地，为了调整由LIDAR 200扫描的FOV(即，由发射光260照亮的区域)，旋转平台210可以被配置为围绕旋转平台210的旋转轴线旋转壳体250(以及本文中包括的一个或多个组件)。例如，在平台210的旋转轴线是垂直轴线的情况下，旋转平台210可以水平地调整发射光260的方向，以限定LIDAR200的FOV的水平范围。

如图所示，LIDAR 200还包括光学窗口252，发射光260可以通过该光学窗口252传输到壳体250外，并且反射光270可以通过该光学窗口进入壳体250中。虽然并未示出，但壳体250还可以包括位于壳体250的与光学窗口252的相反侧的另一光学窗口。因此，壳体250可以限定光学腔，其中设置在壳体内部的一个或多个组件(如，发射器、接收器等)与环境中的外部光(除了传播通过一个或多个光学窗口的光之外)光学隔离。以这种布置为例，LIDAR200可以减少外部光(如，噪声等)对传输信号260和/或反射信号270的干扰。

为此，在一些实施例中，光学窗口252可以包括对发射光270的波长和/或一个或多个其它波长透明的材料。例如，光学窗口252可以由玻璃基板或塑料基板等形成。此外，在一些示例中，光学窗口252可以包括或可耦合到滤波器，该滤波器选择性地传输发射光260的波长，同时通过光学窗口252减少其它波长的传输。光学窗口252可以具有各种厚度。在一个实施例中，光学窗口252可以具有1毫米与2毫米之间的厚度。其它厚度是可能的。

图2B示出了LIDAR 200的局部横截面视图。注意，为了方便描述，从图2B的图示中省略了LIDAR 200的一些组件(如，平台212、壳体250和光学窗口252)。

如图2B所示，LIDAR设备200还包括致动器214和218，其可以与系统100的致动器114类似。此外，如图所示，LIDAR 200包括传输器220和接收器230，其可以分别与系统100的传输器120和接收器130类似。此外，如图所示，LIDAR 200包括一个或多个光学元件(即，传输透镜240、接收透镜242和反射镜244)，其可以与系统100的光学元件140类似。

致动器214和218可以包括步进马达、电动马达、内燃马达、盘式马达、压电致动器或任何其它类型的致动器，诸如针对系统100的致动器114所描述的那些。

如图所示，致动器214可以被配置为围绕第一轴线215旋转反射镜244，而致动器218可以被配置为围绕第二轴线219旋转旋转平台210。在一些实施例中，轴线215可以对应于LIDAR 200的水平轴线，并且轴线219可以对应于LIDAR 200的垂直轴线(如，轴线215和219可以基本上彼此垂直地对准)。

在示例操作中，LIDAR传输器220可以发射光(经由传输透镜240)，该光由反射镜244反射以离开LIDAR 200传播(如，如图2A中所示的发射光260)。进一步的，来自LIDAR 200的环境的接收光(包括图2A中所示的光270)可以由反射镜244朝向LIDAR接收器230反射(经由透镜242)。因此，例如，LIDAR 200的垂直扫描方向可以通过旋转反射镜244(如，围绕水平轴线215)来控制，而LIDAR 200的水平扫描方向可以通过使用旋转平台210围绕垂直轴线(如，轴线219)旋转LIDAR 200来控制。

在这个示例中，反射镜244可以在传输器220朝向反射镜发射一系列光脉冲的同时旋转。因此，取决于反射镜围绕轴线215的旋转位置，每个光脉冲因此可以被转向(如，垂直地)。如此，LIDAR 200可以扫描由反射镜244提供的(垂直)转向方向的范围限定的垂直FOV(如，基于反射镜244围绕轴线215的角度位置的范围)。在一些示例中，LIDAR 200可以被配置为将反射镜244旋转一个或多个完整旋转，以(垂直地)转向来自传输器220的发射光。在其它示例中，LIDAR设备200可以被配置为在给定的角度范围内旋转反射镜244以在特定的方向范围内(垂直地)转向发射光。因此，LIDAR 200可以通过调整反射镜244的旋转来扫描各种垂直FOV。在一个实施例中，LIDAR 200的垂直FOV是110°。

继续该示例，平台210可以被配置为围绕垂直轴线(如，轴线219)旋转支撑在其上的组件(如，反射镜244、马达214、透镜240和242、传输器220和接收器230)的布置。因此，LIDAR 200可以旋转平台210以水平地(如，围绕平台210的旋转轴线219)转向(来自传输器220的)发射光。此外，可以控制平台210的(围绕轴线219的)旋转位置的范围以限定LIDAR200的水平FOV。在一个实施例中，平台210可以在限定的角度范围内旋转(如270°等)以提供小于360°的水平FOV。然而，其它旋转量也是可能的(如，360°和8°等)，以扫描任何水平FOV。

图2C示出了LIDAR设备200的局部横截面视图。注意，为了方便描述，从图2C的图示中省略了LIDAR 200的一些组件。在图2C的横截面视图中，轴线215可以垂直于(并可以延伸穿过)页面。

如图2C所示，LIDAR 200还包括与光学窗口252相对定位的第二光学窗口254。光学窗口254可以与光学窗口252类似。例如，光学窗口254可以被配置为将光传入和/或传出由壳体250限定的光学腔。

如图2C所示，传输器220包括发射器222，其可以包括例如针对发射器122描述的任何光源。在可替代实施例中，传输器220可以包括多于一个光源。发射器222可以被配置为发射一个或多个光脉冲260(如，激光束等)。传输透镜240可以被配置为将来自发射器222的发射光朝向反射镜244引导(和/或准直)。例如，传输透镜240可以准直来自发射器的光，以限定从LIDAR 200传输出的光波束260的波束宽度(如，虚线260a和260b之间的波束发散角)。

如图2C所示，反射镜244可以包括三个反射表面244a、244b、244c(如，三角反射镜)。在可替代示例中，反射镜244可以替代地包括额外的或更少的反射表面。在所示的示例中，通过传输透镜240传输的发射光于是可以沿箭头260示出的方向由发射表面244a朝向LIDAR 200的环境反射。因此，在这个示例中，在反射镜244旋转时(如，围绕轴线215)，发射光260可以转向以具有与箭头260所示的方向不同的方向(如，俯仰方向等)。例如，发射光的方向260可以基于三角反射镜244的旋转位置而调整。

此外，在一些示例中，取决于反射镜244围绕轴线215的旋转位置，发射光260可以通过光学窗口252或通过光学窗口254被转向出壳体250。因此，在一些示例中，LIDAR 200可以被配置为在大的方向范围内(如，垂直地)转向发射光波束260，和/或使发射光波束260转向到壳体250的任一侧(如，光学窗口252和252所在的侧)之外。

图2D示出了LIDAR设备200的另一局部横截面视图。注意，为了方便描述，从图2D的图示中省略了LIDAR 200的一些组件。如图所示，接收器230包括一个或多个光检测器232，其可以与系统100的检测器112类似。进一步地，如图所示，接收器230包括接收透镜246和检测器232之间的光阑(diaphragm)246。

光阑246可以包括一个或多个光学元件(如，孔径阑(aperture stop)、滤波器等)，其被配置为选择由接收透镜242聚焦的光的一部分以用于朝向检测器232的传输。

例如，接收透镜242可以被配置为将从LIDAR 200扫描的情景接收的光(如，来自进入窗口252或窗口254的并且由反射镜244反射的情景的光)朝向光阑246聚焦。根据上述讨论，检测器232可以被布置(或对准)以拦截聚焦光的一部分，其包括来自由传输器220照亮的目标区域的光。为了促进这一点，例如，光阑246可以包括孔径，该孔径被定位和/或定尺寸以将与目标区域相关联的聚焦光的部分传输通过孔径作为发散光(如，包括反射光270)，以用于由检测器232进行检测。

注意，LIDAR 200的各种组件的各种位置、形状以及尺寸，LIDAR 200发射的光波束和/或LIDAR 200接收的光波束可以变化，并且不一定按比例绘制，而是为了便于描述而如图2A-2D所示示出。此外，注意，LIDAR 200可以可替代地包括与图2A-2D中所示出的那些相比附加的、更少的或不同的组件。

在一个可替代的实施方式中，壳体250可以被配置为包括单个光学窗口(而不是两个光学窗口252和254)。例如，LIDAR 200可以被配置为跨与LIDAR 200的FOV的水平范围相关联的偏航角范围，获得在壳体250的每个旋转期间LIDAR 200的FOV的单个完整扫描。在这个示例中，LIDAR 200可以被配置为在壳体250的旋转期间通过单个光学窗口传输光脉冲，以获得在给定的扫描时段期间FOV的单个扫描(即，而不是经由在给定的扫描时段同时通过两个单独的光学窗口传输光脉冲获得相同FOV的两个扫描)。

在另一可替代实施方式中，LIDAR 200可以包括波束转向装置，其包括代替反射镜244或作为反射镜244的附加的一个或多个光学组件。在这个实施方式中，LIDAR 200可以被配置为通过使用波束转向光学元件的各种布置将传输光束和/或接收光束转向通过光学窗口252和/或254来扫描情景。

本文的一些示例实施方式涉及载具，其包括至少一个传感器，诸如系统100、设备200和/或其它类型的传感器(如，RADAR、SONAR、相机、其它主动式传感器等)。然而，本文所公开的示例传感器还可以用于各种其它目的，并且可以并入或以其它方式连接到任何可行的系统或布置。例如，本文的示例LIDAR设备可以在装配线设置中使用，以监视在装配线中制造的物体(如，产品)。其它示例也是可能的。

本文的一些示例LIDAR设备可以与任何类型的载具一起使用，载具包括传统汽车以及具有自主或半自主操作模式的汽车。进一步的，术语“载具”应广义地解释为涵盖任何移动物体，包括，例如卡车、货车、半挂卡车、摩托车、高尔夫球车、越野载具、仓库运输载具或农用载具，以及在轨道上行驶的载体，诸如过山车、有轨电车、缆车或轨道车等。

图3是根据示例实施例的载具300的简化框图。如图所示，载具300包括推进系统302、传感器系统304、控制系统306、周边设备308以及计算机系统310。在一些实施例中，载具300可以包括更多的、更少的或不同的系统，并且每个系统可以包括更多的、更少的或不同的组件。此外，所示的系统和组件可以以许多方式组合或分开。例如，控制系统306和计算机系统310可以组合成单个系统。

推进系统302可以被配置为向载具300提供动力运动。为此，如图所示，推进系统302包括发动机/马达318、能量源320、变速器322以及车轮/轮胎324。

发动机/马达318可以是或包括内燃发动机、电动马达、蒸汽发动机以及斯特林发动机的任何组合。其它马达和发动机也是可能的。在一些实施例中，推进系统302可以包括多种类型的发动机和/或马达。例如，气-电混合动力汽车可以包括汽油发动机和电动马达。其它示例也是可能的。

能量源320可以是全部或部分地为发动机/马达318提供动力的能量源。即，发动机/马达318可以被配置为将能量源320转换成机械能。能量源320的示例包括汽油、柴油、丙烷、其它基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和其它电力源。能量源320可以另外或可替代地包括燃料箱、电池、电容器和/或飞轮的任何组合。在一些实施例中，能量源320还可以为载具300的其它系统提供能量。为此，能量源320可以另外或可替代地包括例如可充电锂离子或铅酸电池。在一些实施例中，能量源320可以包括一个或多个电池组，其被配置为向载具300的各种组件提供电力。

变速器322可以被配置为将机械动力从发动机/马达318传输到车轮/轮胎324。为此，变速器322可以包括变速箱、离合器、差速器、驱动轴和/或其它元件。在变速器322包括驱动轴的实施例中，驱动轴可以包括一个或多个轮轴，其被配置为耦合到车轮/轮胎324。

载具300的车轮/轮胎324可以以各种形式配置，包括单轮车、自行车/摩托车、三轮车或四轮的小汽车/卡车形式。其它车轮/轮胎形式也是可能的，诸如包括六个或更多车轮的那些。在任何情况下，车轮/轮胎324可以被配置为相对其它车轮/轮胎324不同地旋转。在一些实施例中，车轮/轮胎324可以包括被固定地附接到变速器322的至少一个车轮和被耦合到车轮的轮辋的至少一个轮胎，该至少一个轮胎可以与行驶表面进行接触。车轮/轮胎324可以包括金属和橡胶的任何组合，或其它材料的组合。推进系统302可以另外或可替代地包括除了所示的那些组件之外的组件。

传感器系统304可以包括被配置为感测关于载具300所处的环境的信息的多个传感器，以及被配置为修改传感器的位置和/或取向的一个或多个致动器336。如图所示，传感器系统304包括全球定位系统(GPS)326、惯性测量单元(IMU)328、RADAR单元330、激光测距仪和/或LIDAR单元332以及相机334。传感器系统304还可以包括附加的传感器，包括，例如，监视载具300的内部系统的传感器(如，O₂监视器、燃料量表、发动机油温等)。其它传感器也是可能的。

GPS 326可以是任何传感器(如，位置传感器)，其被配置为估计载具300的地理位置。为此，GPS 326可以包括收发器，其被配置为估计载具300相对于地球的位置。

IMU 328可以是被配置为基于惯性加速度来感测载具300的位置和取向变化的传感器的任何组合。在一些实施例中，传感器的组合可以包括例如加速计、陀螺仪、罗盘等。

RADAR单元330可以是任何传感器，其被配置为使用无线电信号来感测载具300所处的环境中的物体。在一些实施例中，除了感测物体之外，RADAR单元330可以另外地被配置为感测物体的速度和/或走向(heading)。

类似地，激光测距仪或LIDAR单元332可以是任何传感器，其被配置为使用激光感测载具300所处的环境中的物体。例如，LIDAR单元332可以包括一个或多个LIDAR设备，其可以与系统100和/或设备200、还有其它可能LIDAR配置类似。

相机334可以是任何相机(如，静物相机、视频相机等)，其被配置为捕捉载具300所处的环境的图像。为此，相机334可以采取上述的任何形式。

控制系统306可以被配置为控制载具300和/或其组件的一个或多个操作。为此，控制系统306可以包括转向单元338、节气门340、制动单元342、传感器融合算法344、计算机视觉系统346、导航或寻路系统348，以及避障系统350。

转向单元338可以是被配置为调整载具300的走向的机构的任何组合。节气门340可以是被配置为控制发动机/马达318以及进而控制载具300的速度的机构的任何组合。制动单元342可以是被配置为使载具300减速的机构的任何组合。例如，制动单元342可以使用摩擦力来使车轮/轮胎324变慢。作为另一示例，制动单元342可以将车轮/轮胎324的动能转换成电流。

传感器融合算法344可以是算法(或存储算法的计算机程序产品)，其被配置为接受来自传感器系统304的数据作为输入。该数据可以包括例如表示由传感器系统304感测的信息的数据。传感器融合算法344可以包括例如卡尔曼滤波器、贝叶斯网络、机器学习算法、用于本文方法的一些功能的算法或任何其它传感器融合算法。传感器融合算法344还可以被配置为基于来自传感器系统304的数据来提供各种评估，包括例如对载具300所处的环境中的各个物体和/或特征的评估、对特定情况的评估和/或对基于特定情况的可能影响的评估。其它评估也是可能的。

计算机视觉系统346可以是任何系统，其被配置为处理和分析由相机334捕捉的图像，以识别载具300所处的环境中的物体和/或特征，包括，例如交通信号和障碍物。为此，计算机视觉系统346可以使用物体识别算法、运动恢复结构(SFM)算法、视频跟踪或其它计算机视觉技术。在一些实施例中，计算机视觉系统346可以另外被配置为给环境绘图(map)、跟踪物体、估计物体的速度等。

导航和寻路系统348可以是任何系统，其被配置为确定载具300的行驶路径。导航和寻路系统348可以另外被配置为在载具300操作时动态地更新载具300的行驶路径。在一些实施例中，导航和寻路系统348可以被配置为合并来自传感器融合算法344、GPS 326、LIDAR单元332和/或一个或更多预定地图的数据以确定载具300的行驶路径。

避障系统350可以是被配置为识别、评估、躲避或以其它方式越过载具300所处的环境中的障碍物的任何系统。控制系统306可以另外或可替代地包括除了所示的组件之外的组件。

外围设备308可以被配置为允许载具300与外部传感器、其它载具、外部计算系统和/或用户交互。为此，外围设备308可以包括例如无线通信系统352、触摸屏354、麦克风356和/或扬声器358。

无线通信系统352可以是被配置为直接地或经由通信网络无线地耦合到一个或多个其它载具、传感器或其它实体的任何系统。为此，无线通信系统352可以包括用于直接或经由通信网络与其它载具、传感器、服务器或其它实体通信的天线和芯片组。一般来说，芯片组或无线通信系统352可以布置为根据一种或多种类型的无线通信(如，协议)进行通信，所述一种或多种类型的无线通信诸如蓝牙、IEEE 802.11(包括任何IEEE 802.11修订)中描述的通信协议，蜂窝技术(诸如GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX或LTE)、Zigbee、专用短程通信(DSRC)和射频识别(RFID)通信，还有其它可能性。

用户可以使用触摸屏354来向载具300输入命令。为此，触摸屏354可以被配置为经由电容感测、电阻感测或表面声波处理，还有其它可能性，来感测用户手指的位置和移动中的至少一个。触摸屏354可以能够感测手指在与触摸屏表面平行或平面的方向上、在与触摸屏表面垂直的方向上或这两者上的移动，并且还可以能够感测施加到触摸屏表面的压力水平。触摸屏354可以由一个或多个半透明的或透明的绝缘层和一个或多个半透明或透明的导电层形成。触摸屏354也可以采取其它形式。

麦克风356可以被配置为从载具300的用户接收音频(如，语音命令或其它音频输入)。类似地，扬声器358可以被配置为向用户输出音频。

计算机系统310可以被配置为向推进系统302、传感器系统304、控制系统306和外围设备308中的一个或多个传输数据，从其接收数据，与之交互和/或控制它们中的一个或多个。为此，计算机系统310可以通过系统总线、网络和/或其它连接机构(未示出)通信地链接到推进系统302、传感器系统304、控制系统306和外围设备308中的一个或多个。

在一个示例中，计算机系统310可以被配置为控制变速器322的操作以改善燃料效率。作为另一示例，计算机系统310可以被配置为使相机334捕捉环境的图像。作为又一示例，计算机系统310可以被配置为存储和执行与传感器融合算法344对应的指令。作为又一示例，计算机系统310可以被配置为存储和执行指令，以利用LIDAR 332确定载具300周围环境的3D标识、、表示。因此，例如，计算机系统310可以用作用于LIDAR单元332的控制器。其它示例也是可能的。

如图所示，计算机系统310包括处理器312和数据存储314。处理器312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。就处理器312包括多于一个处理器来说，这样的处理器可以单独地或组合地工作。

进而，数据存储314可以包括一个或多个易失性和/或一个或多个非易失性存储器组件，诸如光学存储、磁性存储和/或有机存储，并且数据存储314可以整体或部分地与处理器312集成。在一些实施例中，数据存储314可以包含可由处理器312执行的指令316(如，程序逻辑)，以使载具300和/或其组件(如，LIDAR单元332等)执行本文所描述的各种操作。数据存储314还可以包含另外的指令，包括向推进系统302、传感器系统304、控制系统306和/或外围设备308中的一个或多个传输数据，从其接收数据，与之交互和/或控制它们中的一个或多个的指令。

在一些实施例中，载具300可以包括作为所示那些组件的附加或代替所示那些组件的一个或多个组件。例如，载具300可以包括一个或多个另外的接口和/或电源。其它另外的组件也是可能的。在此实施例中，数据存储314还可以包括可由处理器312执行的指令，以控制和/或与另外的组件通信。更进一步，虽然组件和系统中的每一个被示出为集成在载具300中，但是在一些实施例中，一个或多个组件或系统可以可移除地安装在载具300上或以其它方式使用有线或无线连接(机械地或电气地)连接到载具300。载具300也可以采取其它形式。

III.示例方法

注意，针对系统100和LIDAR 200描述的示例布置并不意味着是限制性的。因此，本文描述的方法和过程可以与各种不同的LIDAR配置一起使用，包括LIDAR设备200以及其它LIDAR布置。在一个示例中，本文描述的方法可以与包括单个光学窗口而不是两个光学窗口的LIDAR设备一起使用。在另一示例中，本文描述的方法的LIDAR设备可以被配置为将不同的角度范围重复扫描(例如，重复扫描水平角度范围等)到光检测器上、和/或以不同的顺序、和/或使用与针对LIDAR 200描述的光学组件不同的光学组件。

此外，在一些示例中，本文描述的方法和过程可以与各种不同类型的主动式传感器(诸如系统100的描述中的任何主动式感测系统(如，SONAR、RADAR、LIDAR等))一起使用。

图4是根据示例实施例的方法400的流程图。方法400呈现了可以与例如系统100、设备200和/或载具300中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法400可以包括如框402-408中的一个或多个所示的一个或多个操作、功能或动作。虽然框是按顺序次序示出的，但这些框在一些实例中可以并行执行，和/或以与本文描述的次序不同的次序执行。而且，各种框可以基于期望的实施方式被组合成更少的框、被划分成额外的框和/或被移除。

另外，对于方法400和本文公开的其它过程和方法，流程图示出了本实施例的一个可能的实施方式的功能和操作。在这方面，每个框可以表示模块、段、制造或操作过程的一部分、或程序代码的一部分，其包括可由处理器执行的用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个指令。程序代码可以被存储在任何类型的计算机可读介质上，例如，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，诸如在短时间段内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，例如，诸如辅助或持久长期存储器，例如只读存储器(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它易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质还可以被认为是例如计算机可读存储介质、或有形存储设备。

此外，对于方法400和本文公开的其它过程和方法，图4中的每个框可以表示被布线以执行该过程中的特定逻辑功能的电路。

在框402处，方法400涉及在LIDAR设备的光检测器处重复扫描光检测与测距(LIDAR)设备的视场(FOV)中的角度范围。

在第一示例中，回到图2D，LIDAR 200可以被配置为通过围绕轴线215旋转反射镜244来重复扫描LIDAR 200的FOV中的俯仰角范围，以反射从LIDAR 200的垂直FOV中的不同俯仰方向接收的来自情景的光(如，从-74度延伸到+21度的俯仰角范围，或LIDAR 200的任何其它垂直FOV等)。

在第二示例中，在框402处的角度范围可以可替代地对应于LIDAR 200的垂直FOV的子集。例如，可以选择角度范围以对应于-45度和-74度之间的角度(或垂直FOV的任何其它子集)。

在第三示例中，在框402处的角度范围可以对应于偏航角范围。例如，在框402处，可以选择在旋转平台210从第一偏航角到第二偏航角的旋转期间由LIDAR 200接收的光脉冲的偏航角范围作为角度范围。其它示例是可能的。

在框404处，方法400涉及针对角度范围的每个扫描，检测在光检测器处拦截的多个光脉冲。

在第一示例中，回到图2C，光发射器222可以经由反射镜244朝向FOV发射一系列光脉冲260。现在参照图2D，在框404处，从FOV返回的发射光脉冲的反射部分可以由反射镜244朝向检测器232转向，以作为检测到的多个光脉冲。

在第二示例中，方法400的LIDAR设备可以可替代地发射并未由反射镜244转向的一个或多个光脉冲。例如，和发射器222不同的发射器(未在图2C中示出)可以用于朝向FOV的至少部分与框402的角度范围重叠的部分发射一个或多个光脉冲。在这种情况下，框404的光检测器于是可以检测来自FOV的照亮部分的不同角度的一个或多个发射光脉冲的反射部分。

在第三示例中，方法400的LIDAR设备可以被配置为在无需发射光脉冲的情况下扫描角度范围(如，以检测由外部设备发射的入射光脉冲等)。其它示例是可能的。

在一些示例中，方法400可以涉及从LIDAR设备朝向FOV发射一个或多个光脉冲。在这些示例中，根据上述讨论，在框404处检测到的多个光脉冲可以包括从FOV反射回LIDAR设备的一个或多个发射光脉冲的反射部分。

在一些示例中，方法400可以涉及在多个连续检测时段期间检测在框404处的多个光脉冲。在这些示例中，光检测器可以被配置为在扫描的多个连续检测时段中的每一个期间从角度范围中的不同角度拦截光。

例如回到图2D，光检测器232可以被配置为在多个连续检测时段期间从FOV中的不同角度连续扫描由反射镜244转向的入射光。例如，回到图2C，在发射器222发射每个光脉冲之后，光检测器232可以监听发射光脉冲的反射达预定时间段(即，检测时段)。在这种情况下，反射器222于是可以以不同的角度朝向FOV发射第二光脉冲(如，由于反射镜244的旋转)，并且光检测器232于是可以在发射第二光脉冲之后的第二检测时段期间监听第二发射光脉冲的反射，以此类推。

在框406处，方法400涉及将角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较。

例如，回到图2D，角度范围的每个扫描可以对应于LIDAR 200的FOV的垂直扫描，其是通过旋转反射镜244以转向来自LIDAR 200的垂直FOV的两端之间的不同角度的光而得到的。在这个示例中，角度范围的第二扫描可以对应于相同角度范围的第二后续扫描，其是通过旋转反射镜244以将来自垂直FOV的相同俯仰角的光引导至光检测器232上获得的，以此类推。

在这个示例中，在每个扫描期间，光检测器232可以检测从跨垂直FOV的不同俯仰角到达的光脉冲。LIDAR 200于是可以测量每个入射光脉冲(以及脉冲的对应接收时间)的光强度(如，峰值强度等)。在这个示例中，于是可以在框406处将在每个扫描期间测量的光强度相互比较。例如，在第一扫描中跨角度范围测量的任何检测到的光脉冲的最大光强度值可以与在第二扫描期间跨角度范围测量的任何检测到的光脉冲的最大光强度值进行比较。另外或可替代地，例如，可以将在每个扫描期间检测到的光脉冲的其它特性相互比较(如，范围、接收时间等)。

因此，在一些示例中，根据上述讨论，在框406处将第一扫描与第二扫描进行比较包括：将由来自光检测器的针对在第一扫描期间检测到的第一光脉冲的第一输出指示的第一光强度测量与由来自光检测器的针对在第二扫描期间检测到的第二光脉冲的第二输出指示的第二光强度测量进行比较。此外，在一些示例中，根据上述讨论，将第一光强度测量与第二光强度测量进行比较可以包括：将第一光强度测量与第二光强度测量的相应最大值进行比较。

在框408处，方法400涉及检测光检测器的饱和恢复时段的开始。

在第一示例中，在框408处检测饱和恢复时段的开始基于在框406处的比较。

例如继续上面的示例，如果框406处的比较指示第一扫描和第二扫描中的光强度测量的相应最大值之间存在差异，则方法400的系统可以确定光检测器已经进入饱和恢复时段。在一个示例中，检测饱和恢复时段的开始可以基于相应最大值之间的差大于阈值差(如，60％)。在这个示例中，方法400的系统于是可以确定第二扫描中的检测到的光脉冲比第一扫描中的检测到的光脉冲明显更暗，这可以指示第二扫描是在光检测器处于饱和恢复时段时获得的。因此，在一些实施方式中，根据上述讨论，在框408处检测饱和恢复时段的开始可以基于相应最大值(即，第一扫描中的第一光强度测量和第二扫描中的第二光强度测量的相应最大值)之间的差大于阈值差(如，40％、50％、60％、70％或任何其它阈值差)。

另外或可替代地，在第二示例中，方法400还涉及在框402处重复扫描角度范围的同时监视光检测器的供给电压(或功耗或输出电流)；以及在框408处，基于光检测器的供给电压(或功耗或输出电流)的阈值变化的检测来检测保护恢复时段的开始。例如，光检测器可以包括SiPM或其它类型的设备，其可以在进入饱和状态时传输相对更高的电流。

另外或可替代地，在第三示例中，方法400还涉及在框402处重复扫描角度范围的同时监视光检测器的温度；以及在框408处，基于对光检测器的温度的阈值变化的检测来检测饱和恢复时段的开始。例如，光检测器可以包括SiPM或其它类型的设备，其可以在进入饱和状态时传输热能；并且LIDAR设备可以包括温度传感器，其测量光检测器的温度以检测饱和状态(以及饱和恢复时段)的开始。

另外或可替代地，在第四示例中，方法400还涉及在框402处重复扫描角度范围的同时监视光检测器的击穿电压；以及在框408处，基于对光检测器的击穿电压的阈值变化的检测来检测饱和恢复时段的开始。其它示例是可能的。

在一些示例中，方法400还可以涉及至少基于由来自光检测器的针对检测到的光脉冲的输出指示的光强度测量，确定从LIDAR设备朝向FOV发射并且作为在框404处检测到的多个光脉冲中的检测到的光脉冲的从FOV朝向LIDAR设备至少部分地反射回的发射光脉冲的飞行时间。

作为示例，方法400的系统(如，系统100、LIDAR 200等)可以包括电路，该电路被耦合到光检测器并且被配置为在输出信号中指示的检测到的光脉冲的峰值处或附近触发光检测器的输出信号(如，电压、电流等)的收集。例如，该电路可以包括比较器，该比较器在来自光检测器的输出信号的时间导数与小阈值(如，在0-0.1之间等)相交(cross)时触发来自模数转换器(ADC)的输出的收集。在比较器触发收集时收集的ADC值可以对应于达到峰值之前的光脉冲的强度。为了纠正这个错误(如，“范围游走误差”)，方法400的系统可以使用将强度测量与范围误差(或范围游走误差)相关的校准数据(如，存储在数据存储108、314等中)，以更准确地估计检测到的光脉冲的峰值的接收时间(和/或检测到的光脉冲的确定的飞行时间)。

在一些示例中，方法400还可以涉及确定检测到的光脉冲是否在饱和恢复时段期间在光检测器处被检测到。在这些示例中，确定检测到的光脉冲的飞行时间还可以基于检测到的光脉冲是否在饱和恢复时段期间被检测到的确度。继续上述示例，如果检测到的光脉冲是在饱和恢复时段期间检测到的，那么方法400的系统可以使用不同的校准数据以将光强度测量与适合于在饱和恢复时段收集的测量的范围值或范围游走误差值映射。

图5是根据示例实施例的由重复扫描LIDAR设备的FOV中的角度范围的光检测器指示的光强度测量的概念图示。具体地，图5的图形中的每个点可以表示光检测器对角度范围的单个扫描期间的光强度测量的最大值。出于说明的目的，垂直轴线上的值(即，扫描的最大光强度测量)被归一化为0.5和1.1之间的值。水平轴线上的值表示是同一光检测器对该角度范围的连续扫描序列中每个扫描的次序。

回到图2D作为示例，图5中的图形中的每个点可以表示针对在LIDAR200的垂直FOV的完整单个扫描期间从任何俯仰角检测到的任何光脉冲，由光检测器232的输出指示的最大光强度测量(即，在扫描期间从最亮和/或最接近LIDAR 200的物体反射的光脉冲的强度等)。

如图5所示，每个扫描中的最大光强度测量中的大多数具有大约1.0的归一化值。然而，在一些扫描期间，最大的测量强度相对于先前扫描中的最大的测量强度显著减小。例如，在扫描502期间，光检测器的最大强度测量接近于1.0的归一化值。然而，在后续扫描504中，在扫描504期间检测到的测量光强度的最大值显著降低(大约0.65的归一化值)。此外，在扫描504之后的一个或多个后续扫描中，跨相同的扫描角度范围检测到的光脉冲的相对低的最大强度测量也由光检测器指示。光检测器的这种“调光(dimming)”行为可以指示光检测器在至少扫描504和一个或多个其它后续扫描期间在饱和恢复时段期间操作。

根据本公开，本文的一些示例方法可以涉及基于在相同角度范围的连续扫描(如，扫描502和504等)中的光检测器指示的光强度测量的比较来检测执行图5中的扫描的光检测器的饱和恢复时段的开始。

如上所述，本文的一些示例方法可以基于两个连续扫描中的光强度测量的最大值之间的差大于阈值差来检测饱和恢复时段的开始。例如，在图5中，阈值差可以在扫描502和504之间超过；但不在扫描506与扫描506之前的扫描之间超过。

在其它示例中，本文的示例方法可以涉及基于在扫描期间测量的光强度的最大值小于检测阈值来检测饱和恢复时段的开始。例如，在图5中，该检测阈值可以对应于0.7的归一化的最大光强度值。在这个示例中，扫描504可以触发饱和恢复时段的开始的检测；然而，由于在扫描506的最大测量值高于检测阈值(如，大约0.9的归一化值)，扫描506可以不触发此检测。

其它阈值差和/或检测阈值也是可能的。

图6是根据示例实施例的另一方法600的流程图。方法600呈现了可以与例如系统100、设备200、载具300和/或方法400中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法600可以包括由框602-606中的一个或多个示出的一个或多个操作、功能或动作。虽然框是以顺序次序示出的，但是这些框在一些实例中可以并行执行，和/或以与本文描述的次序不同的次序执行。而且，各种框可以基于期望的实施方式被组合成更少的框、被划分成额外的框和/或被移除。

在框602处，方法600涉及跨光检测和测距(LIDAR)设备的视场(FOV)中的角度范围重复扫描光检测器。

例如，回到图2D，根据上述讨论，光检测器232可以通过围绕俯仰轴线215旋转转向反射镜244，跨在LIDAR 200的垂直FOV内的角度范围中的不同俯仰角来扫描。另外或可替代地，根据上述讨论，光检测器232可以通过围绕偏航轴线219旋转平台210，跨LIDAR 200的水平FOV内的角度范围中的不同偏航角来扫描。

因此，在一些示例中，LIDAR设备(如，LIDAR 200)可以包括一个或多个光学元件(如，反射镜244、接收透镜242等)，其被配置为将来自角度范围的光朝向光检测器(如，光检测器232)引导。

在框604处，方法600涉及针对角度范围的每个扫描，检测在光检测器处拦截的多个光脉冲。例如，框604可以与方法400的框404类似。

在框606处，方法600涉及将由光检测器对角度范围进行的第一扫描和第一扫描之后的第二扫描进行比较。例如，框606可以与方法400的框406类似。

在框608处，方法600涉及检测使用光检测器获得的光强度测量的测量准确性的降低。

在一些示例中，在框608处检测降低基于在框606处的比较。例如，回到图5，在框606处的第一扫描可以对应于扫描502，并且第二扫描可以对应于扫描504。在这个示例中，方法400的系统和设备可以确定扫描502和504的相应的最大光脉冲强度测量中的阈值变化指示执行相同角度范围的扫描502和504的光检测器(或其它电路，诸如ADC、比较器等，其收集来自光检测器的测量)的测量准确性的潜在物理降低。作为另一示例，如果第二扫描的最大光强度测量相对于第一扫描增加超过阈值，那么方法600的系统或设备还可检测与光检测器中(或其它电路中，诸如ADC、比较器等，其收集来自光检测器的测量)的潜在缺点相关联的降低。

在其它示例中，在框608处检测降低可以基于温度、供给电压、功耗和/或用于检测在方法400的框408处描述的光检测器的饱和状态的任何其它指示器。

在一些示例中，方法600涉及为包括LIDAR设备的载具生成操作指示。例如，载具300可以包括方法600的LIDAR设备(如，作为LIDAR单元332的部分)。因此，例如，计算机系统310可以使用来自LIDAR设备的数据(和/或传感器系统304的一个或多个其它传感器)以生成用于操作载具300的操作指令。为此，生成的操作指令可以涉及与控制系统306相关描述的任何功能，诸如用于在环境中导航载具300的导航指令(如，导航/寻路系统348、避障系统350等)、用于操作传感器系统304的一个或多个组件的指令(如，调整由相应的传感器扫描的FOV等)，还有其它示例。

在一些示例中，方法600涉及响应于在框608处检测到降低(和/或响应于检测到光检测器的饱和恢复时段的开始)修改生成的操作指令。在第一示例中，载具300可以选择或指派传感器系统304的另一传感器来扫描在光检测器处于饱和恢复时段时扫描的FOV的一部分(至少一部分)。在第二示例中，载具300可以修改导航指令(如，先前为在自主模式下导航载具而生成的)以停止载具，直到LIDAR设备的可靠性可以被验证。在第三示例中，载具300可以(如，经由触摸屏354)为载具300的用户提供消息以供显示(如，该消息可以警告用户LIDAR设备出现故障等)。在第四示例中，载具300可以操作无线通信系统352以向处理载具300的校准和/或维护请求的远程服务器报告检测到的降低。其它示例也是可能的。

因此，在一些示例中，本文中的载具可以被配置为至少部分地基于由方法600的LIDAR设备收集的传感器数据以自主或半自主模式操作。在这些示例中，可以调整载具的一个或多个操作以考虑光检测器和/或LIDAR设备的饱和恢复时段的开始和/或降低检测和/或识别。

在一些示例中，方法600涉及识别在光检测器的饱和恢复时段期间获得的角度范围的一个或多个扫描。例如，回到图5，扫描504和一个或多个其它后续扫描可以基于具有小于阈值(如，小于0.8的归一化值等)的最大测量强度值而被识别为在饱和恢复时段期间获得的一个或多个扫描。

图7是根据示例实施例的使用LIDAR设备扫描的FOV的点云表示700的概念图示。例如，可以确定点云700中的每个点(例如，经由飞行时间计算)以表示到下述反射表面的距离：该反射表面反射了在方法400的框404和/或方法600的框604处描述的检测到的多个光脉冲中的对应的检测到的光脉冲。

在示例场景中，点云700可以对应于在载具300的一侧处定位的LIDAR扫描的FOV。在这个场景中，点云700可以示出与载具300邻近的给定载具和给定载具下的道路。根据上述讨论，基于光检测器处于饱和恢复时段时收集的数据而计算的点云中的点可能具有不准确的位置，诸如表示给定载具下方的道路的部分702的点。例如，给定载具的该侧上的闪亮回射器(如，路钉回射器等)可能已经导致光检测器变得饱和并且在扫描部分702时进入饱和恢复时段。其它示例是可能的。

图8是根据示例实施例的又一方法800的流程图。方法800呈现了可以与例如系统100、设备200、载具300和/或方法400、600中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法800可以包括由框802-808中的一个或多个示出的一个或多个操作、功能或动作。虽然框是以顺序次序示出的，但是这些框在一些实例中可以并行执行，和/或以与本文描述的次序不同的次序执行。而且，各种框可以基于期望的实施方式被组合成更少的框、被划分成额外的框和/或被移除。

在框802处，方法800涉及从LIDAR设备接收对FOV中的角度范围的多个扫描中的指示。该LIDAR设备可以被配置为使用LIDAR设备的光检测器重复扫描角度范围。

例如，回到图3，计算机系统310可以从LIDAR 332接收指示多个扫描的数据，其由LIDAR 332根据在方法400的框402处和/或方法600的框602处的讨论来获得。

在框804处，方法800涉及针对角度范围的每个扫描，识别在角度范围的不同角度处接收的多个光脉冲。例如，针对角度范围的每个扫描，多个光脉冲可以在光检测器处从FOV的不同角度被拦截。例如，框804可以与方法400的框404和/或方法600的框604类似。

在框806处，方法800涉及将角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较。例如，框806可以与方法400的框406和/或方法600的框606类似。

在框808处，方法800涉及识别在光检测器的饱和恢复时段期间获得的多个扫描中的一个或多个扫描。

在一些示例中，在框808处识别一个或多个扫描基于在框806处的比较。例如，回到图5，扫描504和一个或多个其它后续扫描可以基于具有小于阈值(如，小于0.8的归一化值等)的最大测量强度值而被识别为在饱和恢复时段期间获得的一个或多个扫描。

在其它示例中，在框808处识别一个或多个扫描可以基于监视温度、供给电压、输出电流、功耗、击穿电压、和/或用于检测光检测器的饱和状态的在方法400的框408处和/或方法600的框608处描述的任何其它指示器。

在一些示例中，方法800涉及至少基于来自LIDAR设备的数据指示的异物碎片(FOD)的表观尺寸小于FOD检测阈值来检测LIDAR设备的FOV中的FOD。例如，回到图7，点云700中示出的给定载具下方的道路上的小物体(如，小于五厘米的FOD检测阈值或任何其它FOD阈值)可以被识别为FOD。

在一些示例中，方法800涉及至少基于由来自光检测器的针对在框804处检测到的多个光脉冲的输出指示的光强度测量来生成FOV的三维(3D)表示。例如，计算机系统(如，载具300的计算机系统310)可以处理来自LIDAR设备的数据以生成图7的点云表示700。进一步地，根据方法400的框408处的讨论，点云700中的每个点可以表示到反射了检测到的多个光脉冲中的一个的反射表面的距离，该距离使用飞行时间计算来确定，该飞行时间计算基于由光检测器针对该点的检测到的光脉冲指示的对应光强度测量来考虑“范围游走误差”或“范围误差”。

在这些示例中，方法800还可以可选地涉及从所生成的3D表示中排除异物碎片(FOD)。例如，比FOD检测阈值小的小物体(如，五厘米的高度，或任何其它FOD检测阈值)可以从生成的FOV的3D表示中被移除。

在一些示例中，方法800还可以可选地涉及调整针对在框808处识别的一个或多个扫描的FOD检测阈值(在光检测器的饱和恢复时段期间获得的一个或多个扫描)。例如，回到图7，对于与点云700的区域702相关联的一个或多个扫描，FOD检测阈值可增加(如，从五厘米到十厘米，或任何其它原始和经调整FOD检测阈值)。以这种方式，例如，由区域702中的点云700表示的道路中的表观隆起物(apparent bump)可以从所生成的3D表示中滤除或排除，因为其可能不是道路中的实际隆起物，而是由饱和恢复时段期间光检测器的降低的测量准确性引起的伪影。

在一些示例中，根据方法400的框408处和方法600的框608处的讨论，方法800可以涉及检测光检测器的饱和恢复时段的开始。在这些示例中，方法800的系统可以调整与FOD检测相关的系统的一个或多个操作。

在第一示例中，响应于检测饱和恢复时段的开始，方法800可以涉及调整FOD检测阈值。例如，根据上述讨论，LIDAR设备的控制器(如，系统100的控制器100)可以通过比较多个扫描(例如，图5中所示的扫描502和504)的最大强度测量来检测饱和恢复时段的开始。控制器104然后可以向使用来自LIDAR设备的数据生成FOV的3D表示(如，载具300的计算机系统310)的计算机系统传输信号。响应于接收到信号，计算机系统可以调整用于在光检测器处于饱和恢复时段时接收的检测到的光脉冲的FOD检测阈值(如，扫描504和一个或多个其它后续扫描)。

在一些场景中，调整FOD检测阈值可以促进减少FOD假检测。例如，回到图7，点云700的部分702可以指示载具的车轮下方的地面中的“隆起物”的存在。然而，在此场景中，“隆起物”可能对应于点云数据中的失真(而不是地面上的实际物体)。例如，“隆起物”失真可能涉及针对在饱和恢复时段期间检测到的光脉冲的飞行时间计算中的错误。因此，继续上述示例，计算机系统可以使用所调整的FOD检测阈值来排除地面中的“隆起物”被识别为FOD。

在第二示例中，方法800可以涉及基于饱和恢复时段的开始的给定时间识别在饱和恢复时段期间发生的在框808处的一个或多个扫描。例如，回到图5，由于连续扫描502和504的最大光强度值之间的差超过差阈值，方法800的系统可以将饱和恢复时段的开始的给定时间确定为扫描504的给定时间。系统然后可以选择扫描504和在扫描504的给定时间之后的阈值时间段内发生的一个或多个后续扫描作为在框808处识别的一个或多个扫描。进一步地，例如，系统然后可以将与所识别的一个或多个扫描相关联的任何FOD检测排除作为与检测器饱和事件相关的潜在的假FOD检测(或调整用于一个或多个扫描的FOD检测阈值)。

在第三示例中，方法800可以涉及基于角度范围的连续扫描指示的表观路面高度之间的差以及进一步基于检测饱和恢复时段的开始来检测FOD。例如，回到图7，地面高度的相对急剧增加(即，点云700的部分702内的道路中的隆起物的开始)可以触发FOD的检测。然而，在这种情况下，如果地面高度的相对急剧增加的检测的时间与饱和恢复时段的开始的给定时间一致，那么方法800的系统可以从饱和恢复时段的开始将其和/或与预定多个扫描(如，扫描504和一个或多个后续扫描)相关联的一个或多个后续FOD检测排除作为潜在的假FOD检测。进一步地，在这种情况下，系统可以将在预定多个扫描之后发生的一个或多个其它FOD检测识别为潜在的真FOD检测。例如，在饱和恢复时段的后面部分期间发生的FOD检测仍然可以被识别为潜在的真FOD检测(如，如果在饱和恢复时段的后面部分期间的连续扫描指示的相应的表观地面高度之间的差超过差阈值的话)。例如，通过这个过程，系统可以检测FOD(如，地面上的日志等)，即使它们在饱和恢复时段期间被扫描过。

在第四示例中，方法800可以涉及基于第一扫描或第二扫描中的一个在饱和恢复时段期间检测FOD。例如，方法800的系统可以尝试在饱和恢复时段期间，基于角度范围的单个扫描(如，点云中的点的单个垂直线等)来检测道路中“隆起物”的存在。以这种方式，系统可以减轻与饱和恢复时段相关联的的距离抵消误差的影响。例如，由单个扫描指示的的邻近数据点可以基于由光检测器在相对较短的时间段内检测到的一系列连续光脉冲(与其中在相同角度范围的两个全扫描期间扫描相同隆起物两次的较长时间段相比)。

IV.结论

附图中所示的特定布置不应被视为限制性的。应当理解是，其它实施方式可以包括比给定的图中所示的每个元件更多或更少的元件。进一步地，所示的元件中的一些可以组合或省略。更进一步地，示例性实施方式可以包括在图中未示出的元件。此外，尽管在本文中已经公开了各个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对本领域的技术人员将是明显的。本文所公开的各个方面和实施方式是出于说明的目的，而不旨在限制，其中真实的范围和精神是由所附权利要求指示的。在不背离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以做出其它改变。将容易理解的是，如本文一般描述的并且在附图中示出的，本公开的方面可以以各种各样的不同配置来布置、替换、组合、分离和设计。

本说明书包括以条款1-20的形式表达的以下主题：1.一种方法，包括：重复扫描在光检测和测距(LIDAR)设备的视场(FOV)中的角度范围；针对角度范围的每个扫描，检测在多个连续检测时段期间在LIDAR设备的光检测器处拦截的多个光脉冲，其中，光检测器被配置为在扫描的多个连续检测时段中的每一个期间从角度范围中的不同角度拦截光；将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较；以及基于所述比较，在第一扫描或第二扫描期间检测光检测器的饱和恢复时段的开始。2.根据条款1所述的方法，还包括：从LIDAR设备朝向FOV发射一个或多个光脉冲，其中，检测到的多个光脉冲包括从FOV反射回LIDAR设备的一个或多个发射光脉冲的反射部分。3.根据条款1或2所述的方法，还包括：识别在光检测器的饱和恢复时段期间获得的角度范围的一个或多个扫描。4.根据条款1-3中任一项所述的方法，其中，将第一扫描与第二扫描进行比较包括将由来自光检测器的针对在第一扫描期间检测到的第一光脉冲的第一输出指示的第一光强度测量与由来自光检测器的针对在第二扫描期间检测到的第二光脉冲的第二输出指示的第二光强度测量进行比较。5.根据条款4所述的方法，其中，将第一光强度测量与第二光强度测量进行比较包括将第一光强度测量与第二光强度测量的相应的最大值进行比较。6.根据条款5所述的方法，其中，检测饱和恢复时段的开始基于相应的最大值之间的差超过阈值差。7.根据条款1-6中任一项所述的方法，还包括：至少基于由来自光检测器的针对检测到的多个光脉冲中的检测到的光脉冲的输出指示的光强度测量，确定从LIDAR设备朝向FOV发射并且作为检测到的光脉冲从FOV朝向LIDAR设备至少部分反射回的发射光脉冲的飞行时间。8.根据条款7所述的方法，还包括：确定检测到的光脉冲是否在饱和恢复时段期间在光检测器处被检测到，其中，确定飞行时间进一步基于检测到的光脉冲是否在饱和恢复时段期间被检测到的确定。9.根据条款1-8中任一项所述的方法，还包括：至少基于由来自LIDAR设备的数据指示的异物碎片(FOD)的表观尺寸小于FOD检测阈值来检测LIDAR设备的FOV中的FOD。10.根据条款9所述的方法，还包括：至少基于由来自光检测器的针对检测到的多个光脉冲的输出指示的光强度测量来生成FOV的三维(3D)表示；以及从生成的FOV的3D表示中排除FOD。11.根据条款9或10所述的方法，还包括：响应于检测到饱和恢复时段的开始，调整针对在光检测器的饱和恢复时段期间获得的角度范围的一个或多个扫描的FOD检测阈值。12.一种光检测与测距(LIDAR)设备，包括：光检测器；一个或多个光学元件，被配置为将由LIDAR设备从视场(FOV)接收的光引导至光检测器上；控制器，被配置为使LIDAR设备执行操作，所述操作包括：跨FOV中的角度范围重复扫描光检测器；针对角度范围的每个扫描，检测在多个检测时段期间在光检测器处拦截的多个光脉冲，其中，光检测器被配置为在扫描的多个检测时段中的每一个期间从角度范围中的不同角度拦截光；将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较；以及基于所述比较，检测光检测器的饱和恢复时段的开始。13.根据条款12所述的LIDAR设备，还包括：光发射器，被配置为朝向FOV发射一个或多个光脉冲，其中，检测到的多个光脉冲对应于从FOV朝向LIDAR设备反射回的一个或多个发射光脉冲的反射部分。14.根据条款12或13所述的LIDAR设备，其中，所述一个或多个光学元件包括：旋转镜，被配置为基于旋转镜的对应的旋转位置来将由LIDAR设备从不同角度接收的光朝向光检测器引导。15.一种方法，包括：从光检测和测距(LIDAR)设备接收视场(FOV)中的角度范围的多个扫描的指示，其中，LIDAR设备被配置为使用LIDAR设备的光检测器重复扫描角度范围；针对角度范围的每个扫描，识别在角度范围中的不同角度处接收的多个光脉冲，其中，在扫描中的不同检测时段期间，所述多个光脉冲在光检测器处被拦截；将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较；以及基于所述比较，识别在光检测器的饱和恢复时段期间获得的多个扫描中的一个或多个扫描。16.根据条款15所述的方法，其中，将第一扫描与第二扫描进行比较包括将由来自光检测器的针对第一扫描期间检测到的第一光脉冲的第一输出指示的第一光强度测量与由来自光检测器的针对在第二扫描期间检测到的第二光脉冲的第二输出指示的第二光强度测量进行比较。17.根据条款16所述的方法，其中，将第一光强度测量与第二光强度测量进行比较包括将第一光强度测量与第二光强度测量的相应的最大值进行比较。18.根据条款15-17中任一项所述的方法，还包括：至少基于由来自LIDAR设备的数据指示的异物碎片(FOD)的表观尺寸小于FOD检测阈值来检测LIDAR设备的FOV中的FOD。19.根据条款18所述的方法，还包括：至少基于由来自光检测器的针对检测到的多个光脉冲的输出指示的光强度测量来生成FOV的三维(3D)表示；以及从生成的FOV的3D表示中排除FOD。20.根据条款18或19所述的方法，还包括：调整针对在光检测器的饱和恢复时段期间获得的角度范围的所识别的一个或多个扫描的FOD检测阈值。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

重复扫描在光检测和测距(LIDAR)设备的视场(FOV)中的角度范围；

针对角度范围的每个扫描，检测在多个连续检测时段期间在LIDAR设备的光检测器处拦截的多个光脉冲，其中，光检测器被配置为在扫描的多个连续检测时段中的每一个期间从角度范围中的不同角度拦截光；

将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较；以及

基于所述比较，在第一扫描或第二扫描期间检测光检测器的饱和恢复时段的开始。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

从LIDAR设备朝向FOV发射一个或多个光脉冲，其中，检测到的多个光脉冲包括从FOV反射回LIDAR设备的一个或多个发射光脉冲的反射部分。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

识别在光检测器的饱和恢复时段期间获得的角度范围的一个或多个扫描。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，将第一扫描与第二扫描进行比较包括将由来自光检测器的针对在第一扫描期间检测到的第一光脉冲的第一输出指示的第一光强度测量与由来自光检测器的针对在第二扫描期间检测到的第二光脉冲的第二输出指示的第二光强度测量进行比较。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，将第一光强度测量与第二光强度测量进行比较包括将第一光强度测量与第二光强度测量的相应的最大值进行比较。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，检测饱和恢复时段的开始基于相应的最大值之间的差超过阈值差。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

至少基于由来自光检测器的针对检测到的多个光脉冲中的检测到的光脉冲的输出指示的光强度测量，确定从LIDAR设备朝向FOV发射并且作为检测到的光脉冲从FOV朝向LIDAR设备至少部分反射回的发射光脉冲的飞行时间。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

确定检测到的光脉冲是否在饱和恢复时段期间在光检测器处被检测到，其中，确定飞行时间进一步基于检测到的光脉冲是否在饱和恢复时段期间被检测到的确定。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

至少基于由来自LIDAR设备的数据指示的异物碎片(FOD)的表观尺寸小于FOD检测阈值来检测LIDAR设备的FOV中的FOD。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

至少基于由来自光检测器的针对检测到的多个光脉冲的输出指示的光强度测量来生成FOV的三维(3D)表示；以及

从生成的FOV的3D表示中排除FOD。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：

响应于检测到饱和恢复时段的开始，调整针对在光检测器的饱和恢复时段期间获得的角度范围的一个或多个扫描的FOD检测阈值。

12.一种光检测与测距(LIDAR)设备，包括：

光检测器；

一个或多个光学元件，被配置为将由LIDAR设备从视场(FOV)接收的光引导至光检测器上；

控制器，被配置为使LIDAR设备执行操作，所述操作包括：

跨FOV中的角度范围重复扫描光检测器；

针对角度范围的每个扫描，检测在多个检测时段期间在光检测器处拦截的多个光脉冲，其中，光检测器被配置为在扫描的多个检测时段中的每一个期间从角度范围中的不同角度拦截光；

将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较；以及

基于所述比较，检测光检测器的饱和恢复时段的开始。

13.根据权利要求12所述的LIDAR设备，还包括：

光发射器，被配置为朝向FOV发射一个或多个光脉冲，其中，检测到的多个光脉冲对应于从FOV朝向LIDAR设备反射回的一个或多个发射光脉冲的反射部分。

14.根据权利要求12所述的LIDAR设备，其中，所述一个或多个光学元件包括：

旋转镜，被配置为基于旋转镜的对应的旋转位置来将由LIDAR设备从不同角度接收的光朝向光检测器引导。

15.一种方法，包括：

从光检测和测距(LIDAR)设备接收视场(FOV)中的角度范围的多个扫描的指示，其中，LIDAR设备被配置为使用LIDAR设备的光检测器重复扫描角度范围；

针对角度范围的每个扫描，识别在角度范围中的不同角度处接收的多个光脉冲，其中，在扫描中的不同检测时段期间，所述多个光脉冲在光检测器处被拦截；

将使用光检测器获得的角度范围的第一扫描与第一扫描之后的第二扫描进行比较；以及

基于所述比较，识别在光检测器的饱和恢复时段期间获得的多个扫描中的一个或多个扫描。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，将第一扫描与第二扫描进行比较包括将由来自光检测器的针对第一扫描期间检测到的第一光脉冲的第一输出指示的第一光强度测量与由来自光检测器的针对在第二扫描期间检测到的第二光脉冲的第二输出指示的第二光强度测量进行比较。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，将第一光强度测量与第二光强度测量进行比较包括将第一光强度测量与第二光强度测量的相应的最大值进行比较。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括：

至少基于由来自LIDAR设备的数据指示的异物碎片(FOD)的表观尺寸小于FOD检测阈值来检测LIDAR设备的FOV中的FOD。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

至少基于由来自光检测器的针对检测到的多个光脉冲的输出指示的光强度测量来生成FOV的三维(3D)表示；以及

从生成的FOV的3D表示中排除FOD。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

调整针对在光检测器的饱和恢复时段期间获得的角度范围的所识别的一个或多个扫描的FOD检测阈值。

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