CN218567613U - 利用冗余光束扫描的激光雷达传感器 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于执行冗余光束扫描以减少由遮蔽物导致的数据丢失的扫描激光雷达系统。示例系统包括第一光源和相对于第一光源具有空间位移的第二光源。该示例系统还包括反射镜组件和配置为传输从光源发射的光脉冲的光学窗口，其中第二光源相对于第一光源的空间位移使得第一和第二光脉冲产生与图像的相同部分相对应的两个像素。该示例系统还包括接收器，被配置为在被一个或多个目标散射时接收光脉冲，该接收器包括两个或更多个检测器，被配置为检测至少一个光脉冲并输出用于生成两个像素的电信号。

Description

利用冗余光束扫描的激光雷达传感器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年9月30日提交的标题为“LIDAR SENSOR WITH A REDUNDANTBEAM SCAN(利用冗余光束扫描的激光雷达传感器)”的美国临时申请No.63/250,726的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本公开总体上涉及自主车辆系统的对象检测能力，更具体地，涉及冗余光束扫描技术，其减少由预期接触自主车辆的激光雷达系统的光学窗口的遮蔽物导致的数据丢失。

背景技术

一般来说，自主车辆系统需要控制车辆运行，以使车辆在活跃的道路上有效且安全地行驶。因此，自主系统必须识别即将到来的环境，以便作为响应确定和执行适当的动作。激光雷达系统通常作为环境识别系统的一部分包含在内，并且在高层次上，通过发射和接收准直激光来获取信息。然而，这些发射受到干扰和/或阻挡光的光路的环境遮蔽物的影响。

特别是，附着在激光雷达系统的光学窗口上的遮蔽物会阻挡大部分光的光路，从而导致与外部车辆环境的大部分相对应的数据丢失。在极端情况下，数据丢失可能导致自主系统忽略或无法识别车辆路径中的障碍物或其他对象。其结果是，自主车辆可能无意地执行危险驾驶动作，这些动作至少使车辆乘员处于危险中。

因此，需要对这些环境遮蔽物有弹性的系统，特别是对于尽管存在光学窗口遮蔽物但仍能有效识别整个即将到来的车辆环境的系统。

实用新型内容

本公开的扫描激光雷达系统可以通过提供执行冗余光束扫描的多个偏移激光器来消除/最小化来自光学窗口和环境遮蔽物的数据丢失。即，本公开的扫描激光雷达系统包括第一光源和相对于第一光源在空间上位移的第二光源。第二光源相对于第一光源的空间位移大于扫描激光雷达系统在扫描外部车辆环境时通常遇到的环境遮蔽物的平均直径。更具体地，空间位移大于可能物理接触(即，附着到)光学窗口的遮蔽物的平均直径，通过该光学窗口光脉冲被传输到外部车辆环境/从外部车辆环境接收。以这种方式，本公开的扫描激光雷达系统可以有效地扫描外部车辆环境，而没有传统系统由于环境遮蔽物，特别是接触光学窗口的遮蔽物而遇到的数据丢失。

在一个实施例中，用于执行冗余光束扫描以减少由遮蔽物导致的数据丢失的扫描激光雷达系统包括：第一光源，被配置为发射包括第一光脉冲的第一光束；第二光源，被配置为发射包括第一光脉冲并且相对于第一光源具有空间位移的第二光束；反射镜组件，被配置为调整第一光脉冲和第二光脉冲的方位发射角和仰角发射角；光学窗口，被配置为传输第一光脉冲和第二光脉冲，其中第二光源相对于第一光源的空间位移使得第一光脉冲和第二光脉冲产生与图像的相同部分相对应的两个像素，其中两个像素用于渲染该图像的相同部分；以及接收器，被配置为接收被一个或多个目标散射的第一光脉冲和第二光脉冲，接收器包括两个或更多个检测器，被配置为检测第一光脉冲或第二光脉冲并输出用于生成两个像素的电信号。

附图说明

图1示出了示例激光雷达系统的框图，其中可以实施本公开的冗余光束扫描。

图2A示出了投影到光学窗口上的示例感兴趣区域，包括阻挡感兴趣区域的一部分的遮蔽物，图1的激光雷达系统的冗余光束扫描可以通过该区域。

图2B示出了图2A的光学窗口遮蔽物对现有技术激光雷达系统的数据丢失影响。

图2C示出了当遇到图2A的光学窗口遮蔽物时图1的激光雷达系统的冗余光束扫描的数据弹性。

图3示出了图1的激光雷达系统在识别能视域内的目标时可以产生的示例扫描图案。

图4A示出了图1的激光雷达系统可以在其中操作的示例车辆。

图4B示出了图1的激光雷达系统可以在其中操作的另一示例车辆。

图5A示出了在自主车辆的行驶方向上的示例环境。

图5B示出了当光学窗口没有遮蔽物时图1的激光雷达系统的能视域上的示例像素读出。

图5C示出了当光学窗口上存在遮蔽物时图1的激光雷达系统的能视域上的示例像素读出。

图6示出了与图1的激光雷达系统的冗余光束扫描中包括的每个激光器的光束直径和物理间隔相比，在几种车辆行驶速度下的遮蔽物尺寸的分布。

图7是用于配置扫描激光雷达系统以执行冗余光束扫描以减少由遮蔽物导致的数据丢失的方法的流程图。

具体实施方式

本公开的技术用于执行冗余光束扫描，从而可以减少/消除预期会接触自主车辆的激光雷达系统的光学窗口的障碍物导致的数据丢失。车辆可以是完全自动驾驶或“自主”车辆、由人类驾驶员控制的车辆、或两者的某种混合。例如，所公开的技术可以用于捕获比传统上可能的更完整的车辆环境信息，以改进自主车辆的安全性/性能，以生成针对人类驾驶员的警报，或者简单地收集与特定驾驶行程有关的数据。本文所述的传感器是激光雷达系统的一部分，但应理解，本公开的技术可适用于能够感测车辆正在移动通过的环境的任何类型或多种类型的传感器，例如雷达、照相机、和/或其他类型的可能会因遮蔽物而导致数据丢失的传感器。此外，车辆还可以包括其他传感器，例如惯性测量单元(IMU)，和/或包括提供关于车辆当前位置的信息的其他类型的装置(例如，GPS单元)。

冗余光束扫描概述

如所提到的，本公开的系统和方法可以以减少/消除由遮蔽物导致的数据丢失的方式为自主车辆提供冗余光束扫描。更具体地说，本公开的系统可包括两个光源，这两个光源在空间上相对于彼此位移大于预期接触光学窗口的遮蔽物的平均直径，来自这两个光源的光脉冲通过该光学窗口发射。从两个光源发射的光脉冲可以通过保持两个光源的空间位移的光学窗口，并且因此，可以大体上避免由遮蔽物引起的同时信号中断/阻挡。反射镜组件可以以限定激光雷达系统的能视域的扫描图案调整由两个光源发射的光脉冲的方位发射角和仰角发射角。以这种方式，本公开的系统可以有效地且可靠地接收整个能视域的激光雷达数据，因为与能视域中的点相对应的两个发射的光脉冲中的至少一个可以返回激光雷达系统以生成像素，而无论遮蔽物是否与光学窗口接触。下面将更详细地描述这些技术。

作为本公开的扫描激光雷达系统的一个示例，假设在自主车辆运行期间，更具体地说，在本公开的扫描激光雷达系统的扫描期间，环境遮蔽物(例如，雨滴、灰尘颗粒等)附着在光学窗口上。此外，假设环境遮蔽物的直径约为1毫米，从每个光源(第一和第二光源)发射的光脉冲的光束直径约为2毫米，两个光源的空间间隔约为7毫米。在这个示例中，当来自两个光源的光脉冲的光路被方位镜和仰角镜调整时，来自至多一个光源的一个或多个光脉冲可在方位反射角和仰角发射角的任何特定组合下被遮蔽物部分地阻挡(例如，1毫米遮蔽物可阻挡2毫米直径光脉冲的一半)。然而，在方位发射角和仰角发射角的这些特定组合下，来自未被阻挡的光源的光脉冲被传输通过光学窗口而不受遮蔽物干扰，因为未被阻挡的光源光脉冲距离遮蔽物7毫米。其结果是，未被阻挡的光源获得与部分阻挡的光源由于遮蔽物的存在而无法获得的外部车辆环境相对应的数据。

如本文所提及的，未被阻挡的光源可获得对应于图像的相同部分的数据(例如，像素数据)，该数据由于遮蔽物的存在而无法被部分/完全被阻挡的光源获得。因此应理解，“相同的像素数据”、“相同的数据”以及从两个不同的光源生成的像素是“相同的”的表述可以表示对应于图像的相同部分的像素数据，而不是严格意义上的图像中的相同像素。例如，“相同的像素数据”、“相同的数据”以及从两个不同的光源生成的像素是“相同的”的表述可以表示与彼此相邻、在彼此的若干像素内和/或相同的两个像素相关联的像素数据，使得两个像素的像素数据对应于所得到的图像的相同部分。

用于减少因遮蔽物导致的数据丢失的冗余光束扫描的示例技术

在下面的讨论中，将首先参考图1描述用于配置冗余光束扫描以减少由遮蔽物导致的数据丢失的示例系统和方法。图2A-2C示出了当遮蔽物与光学窗口接触时传统激光雷达系统与本公开的改进的激光雷达系统之间的差异。因为这里讨论的示例架构和技术利用激光雷达传感器，所以接着参考图3-5C讨论示例激光雷达系统。图6示出了在车辆的各种速度下遮蔽物直径的分布，用于告知本公开的激光雷达系统中光源的空间位移。最后，关于图7的流程图讨论了与配置系统以执行、实行和/或以其他方式制造能够执行冗余光束扫描以减少由遮蔽物导致的数据丢失的系统有关的示例方法。

图1示出了示例激光雷达系统100的框图，该激光雷达系统100被配置为在执行冗余光束扫描时减少由遮蔽物导致的数据丢失。示例激光雷达系统100通常由自主车辆使用(例如，基于车辆的当前环境做出智能驾驶决策)，或由非自主车辆用于其他目的(例如，收集与特定驾驶行程有关的数据)。例如，由示例激光雷达系统100获得的数据可以输入到车辆控制部件(未示出)，该控制部件处理数据以生成控制车辆的一个或多个操作的车辆控制信号，例如调整车辆的前轮的方向、制动等。

如本文所使用的术语，“自主”或“自动驾驶”车辆是被配置为在没有人为输入、几乎没有人为输入、可选的人为输入和/或环境特定的人为输入情况下感知其环境并导航或驾驶的车辆。例如，自主车辆可配置为在整个行程中驾驶到任何合适的位置并控制或执行所有安全关键功能(例如，驾驶、转向、制动、停车)，而无需驾驶员(或甚至不能)随时控制车辆。作为另一个示例，自主车辆可以允许驾驶员安全地将他或她的注意力从特定环境(例如，在高速公路上)和/或特定驾驶模式中的驾驶任务上转移开。

自主车辆可以被配置为在车辆中存在人类驾驶员的情况下驾驶，或被配置为在没有人类驾驶员存在的情况下驾驶。例如，自主车辆可以包括带有相关控制装置(例如，方向盘、加速踏板和制动踏板)的驾驶座，并且车辆可以被配置为在没有人坐在驾驶座上或者有限的、有条件的、或没有来自坐在驾驶座上的人的输入的情况下驾驶。作为另一个示例，自主车辆可以不包括任何驾驶座或相关的驾驶员控制装置，车辆在任何时候都执行几乎所有的驾驶功能(例如，驾驶、转向、制动、停车和导航)而无需人工输入(例如，车辆可以配置为在没有驾驶员的情况下运输人类乘客或货物)。作为另一个示例，自主车辆可以被配置为在没有任何人类乘客的情况下运行(例如，该车辆可以被配置为在车辆上没有任何人类乘客的情况下运输货物)。

如本文所使用的术语，“车辆”可以指被配置为运送人员或货物的移动机器。例如，车辆可以包括，可以采取如下形式，或可以被称为：轿车、汽车，机动车、卡车、巴士、面包车、拖车、越野车、农用车、割草机、建筑设备、高尔夫球车、房车、出租车、摩托车、滑板车、自行车、滑板、火车、雪地车、水上交通工具(例如，船舶或船)、飞机(例如，固定翼飞机、直升机、或飞艇)、或航天器。在特定实施例中，车辆可以包括为车辆提供推进力的内燃机或电动机。

通常，示例激光雷达系统100可用于确定到一个或多个沿发射方向的对象的距离。通过跨越能视域扫描示例激光雷达系统100，系统100可用于将距离映射到能视域内的多个点。这些深度映射点中的每一个可以被称为像素或体素。连续捕获的像素集合(可称为深度图、点云或点云帧)可被渲染为图像，或可被分析以识别或检测对象或确定能视域内对象的形状或距离。例如，深度图可以覆盖水平延伸60°并且竖直延伸15°的能视域，并且深度图可以包括水平方向中100-2000像素×竖直方向中4-400像素的帧。

例如，示例激光雷达系统100可以被配置为以约0.1帧每秒(FPS)和约1000FPS之间的任何合适的帧速率重复捕获或生成能视域的点云。根据实施方式，点云帧速率可以是基本上固定的或动态可调的。通常，示例激光雷达系统100可以使用较慢的帧速率(例如，1Hz)来捕获一个或多个高分辨率点云，并使用较快的帧速率(例如，10Hz)来快速捕获多个较低分辨率的点云。

示例激光雷达系统100的能视域可以重叠、包围或封闭对象的至少一部分，该对象可以包括相对于示例激光雷达系统100移动或静止的对象的全部或部分。例如，对象可以包括人、车辆、摩托车、卡车、火车、自行车、轮椅、行人、动物、道路标志、交通灯、车道标记、路面标记、停车位、塔架、护栏、交通障碍、坑洼、铁路道口、道路内或附近的障碍物、路缘石、道路上或旁边的停车车辆、电线杆、房屋、建筑物、垃圾桶、邮箱、树、任何其它合适的对象的全部或部分，或两个或更多个对象的全部或部分的任何适当组合。

如图1所示，示例激光雷达系统100包括两个光源110A、110B(其在本文中可以被称为第一光源110A和第二光源110B)，它们在空间上相对于彼此位移。光源110A、110B可以是例如激光器(例如，激光二极管)，其发射在电磁波谱的红外、可见或紫外部分中具有特定工作波长的光。在操作中，光源110A、110B被配置为发射相应的光脉冲125A、125B(其在本文中可以称为第一光束/脉冲125A和第二光束/脉冲125B或光束/脉冲125A、125B)，并且对于给定的应用，它可以是连续波的、脉冲的或以任何合适的方式调制的。在某些方面，第一光源110A相对于第二光源110B具有相对于第一光源110A从第二光源110B的空间位移的正交方向的角位移。在一些方面，第一光脉冲125A和第二光脉冲125B具有大致相同的波长。

此外，如图1所示，两个光源110A、110B是两个独立的光源，使得每个光源110A、110B包括激光二极管，其后是发射输出光束的半导体光放大器。然而，在某些实施例中，被分成两个输出的单个光源(例如，激光二极管+光纤放大器)可以包括两个光源110A、110B。例如，光纤分束器可以将来自光纤放大器的输出分成两条光纤，并且每条光纤可以由产生输出光束的透镜或准直器终止。在该示例中，两个透镜/准直器可以在空间上位移以产生两个光源110A、110B的空间位移的输出光束。

基于第一反射镜120A和第二反射镜120B的角定向，输出光束125A、125B可以沿发射方向被反射镜组件120引导跨越示例激光雷达系统100的能视域。示例激光雷达系统100的“能视域”可以指代示例激光雷达系统100可以被配置为扫描或捕获距离信息的面积、区域或角度范围。例如，当示例激光雷达系统100在30度扫描范围内扫描输出光束125A、125B时，示例激光雷达系统100可以被称为具有30度的能视域。反射镜组件120可以被配置为水平地和竖直地扫描输出光束125A、125B，并且示例激光雷达系统100的能视域可以具有沿水平方向的特定角宽度和沿竖直方向的另一个特定角宽度。例如，示例激光雷达系统100可以具有10°到120°的水平能视域和2°到30°的竖直能视域。

特别地，反射镜组件120至少包括第一反射镜120A和第二反射镜120B，第一反射镜120A和第二反射镜120B被配置为调整从两个光源110A、110B发射的光脉冲的方位发射角和仰角发射角。一般而言，反射镜组件120例如使用一个或多个致动器驱动第一反射镜120A和第二反射镜120B以围绕一个或多个轴成角度地旋转、倾斜、枢转或移动而将输出光束125A、125B转向到沿发射方向的一个或多个方向。虽然图1仅描绘了两个反射镜120A、120B，但示例激光雷达系统100可包括任何合适数量的平面或曲面镜(例如，凹面、凸面或抛物面镜)以转向或聚焦输出光束125A、125B或输入光束135。在某些方面，反射镜组件120另外地包括中间镜，其被配置为将第一光脉冲125A和第二光脉冲125B从方位镜120A反射到仰角镜120B。在这些方面，中间镜可以是固定镜(例如，非旋转、非移动)，例如折叠镜。

第一反射镜120A和第二反射镜120B可以通信地耦合到控制器(未示出)，该控制器可以控制反射镜120A、120B以便将输出光束125A、125B引导到期望的沿发射方向的方向或沿着期望的扫描图案。通常，扫描(或扫描线)图案可以指的是输出光束125A、125B沿其被引导的图案或路径。示例激光雷达系统100可以使用扫描图案来生成点云，该点云具有基本上覆盖能视域的点或“像素”。像素可以大致均匀地分布在能视域上，或者根据特定的非均匀分布来分布。

第一反射镜120A被配置为调整发射的光脉冲125A、125B的方位发射角，第二反射镜120B被配置为调整发射的光脉冲125A、125B的仰角发射角。在某些方面，被配置成调整方位发射角的第一反射镜120A是多面镜，其被配置成沿相对于光脉冲125A、125B的传播轴的正交轴旋转(例如，以角度θ_x)。例如，第一反射镜120A可以沿着相对于光脉冲125A、125B的传播轴的正交轴旋转大约35°。在某些方面，第一反射镜120A的旋转轴可以不与光脉冲125A、125B的传播轴正交。例如，第一反射镜120A可以是折叠镜，其旋转轴大致平行于光脉冲125A、125B的传播轴。在该示例中，当光束被展开以供分析时，第一反射镜120A的旋转轴可以定向在与相对于光脉冲125A、125B的传播轴的正交方向相对应的方向上。

此外，在一些方面，被配置为调整仰角发射角的第二反射镜120B是被配置为沿着与光脉冲125A、125B的传播轴正交的轴旋转(例如，角度θ_y)的平面镜。通常，竖直能视域的角度范围约为12-30°(并且通常是动态可调的)，这对应于第二反射镜120B的6-15°的运动角度范围。因此，作为示例，第二反射镜120B可以沿着相对于光脉冲125A、125B的传播轴的正交轴旋转多达15°。然而，应当理解，反射镜可以具有任何合适的几何形状，可以以任何合适的顺序布置，并且可以旋转任何合适的量以获得对应于合适的能视域的激光雷达数据。

作为反射镜组件120旋转轴的示例，假设光脉冲125A、125B的传播轴在z轴方向上。第一反射镜120A可以具有对应于y轴方向的旋转轴(用于在θ_x方向上扫描)，第二反射镜120B可以具有对应于x轴方向的旋转轴(用于在θ_y方向上扫描)。因此，在该示例中，第一反射镜120A和第二反射镜120B都具有与相对于光脉冲125A、125B的传播轴的正交方向相对应的扫描轴。

在任何情况下，当包括示例性激光雷达系统100的车辆沿道路行驶时，各种遮蔽物(例如，水滴、污垢)可能会接触光学窗口130，从而导致由一个或多个光源110A、110B发射的光脉冲125A、125B在通过光学窗口130传输期间被遮蔽。因为所发射的光脉冲125A、125B被遮蔽物散射、阻挡和/或以其他方式遮蔽，所以接收器140接收的数据量减少，并且对应于能视域的被阻挡部分的信息被消除。然而，与传统系统不同，两个光源110A、110B的空间位移大于预期接触光学窗口130的遮蔽物(例如遮蔽物132)的平均直径，使得两个发射的光脉冲125A、125B中的至少一个将传输通过光学窗口130而不会被能视域内的每个数据点的遮蔽物132遮蔽。在一些方面，接触光学窗口130的遮蔽物132的平均直径约为1毫米。在一些方面，空间位移对应于沿着与光脉冲125A、125B的传播轴正交的轴的横向(或横向的)位移，并且光源110A、110B也可以轴向地位移。

一旦光脉冲125A、125B通过反射镜组件120，光脉冲125A、125B通过光学窗130射出，从位于车辆的外部环境的对象上反射/散射，并通过光学窗口130返回，以生成与车辆环境相对应的数据。根据光脉冲125A、125B的方位发射角/仰角发射角，光脉冲125A、125B之一在通过光学窗口130射出时可能被遮蔽物132阻挡、散射和/或以其他方式遮蔽。然而，两个光脉冲125A、125B相对于彼此的空间位移大于遮蔽物132的直径，确保光脉冲125A、125B中的至少一个总是通过光学窗口130返回以提供与车辆的环境相对应的数据。其结果是，示例激光雷达系统100被配置为可靠地收集与激光雷达系统100的整个能视域相对应的环境数据，而不管遮蔽物132是否接触光学窗口130。

作为示例，假设第一光脉冲125A在第一方位发射角和第一仰角发射角处被遮蔽物132遮蔽，但第二光脉冲125B在这些发射角处未被遮蔽。第二光脉冲125B可以到达位于车辆外部环境中的第一对象并通过光学窗口130返回，其中第二光脉冲125B再次未被遮蔽物132遮蔽。继续该示例，假设第二光脉冲125B在第二方位发射角和第二仰角发射角被遮蔽物132遮蔽，但第一光脉冲125A在这些发射角未被遮蔽。第一光脉冲125A可以到达位于车辆外部环境中的第二对象并通过光学窗口130返回，其中第二光脉冲125B再次未被遮蔽物132遮蔽。因此，在该示例中，示例激光雷达系统100成功地收集与第一对象和第二对象相对应的激光雷达数据，尽管来自光源110A、110B两者的光脉冲在各种发射角度被遮蔽物遮蔽。以这种方式，如前所述，本公开的激光雷达系统通过消除/减少由光学窗口遮蔽物(例如遮蔽物132)导致的数据丢失来改进传统系统。

在某些方面，第一光脉冲125A和第二光脉冲125B在光学窗口130处具有大约2毫米的光束直径。光脉冲125A、125B通常是具有少量光束发散(例如，大约0.06-0.12°)的准直光束。因此，光脉冲125A、125B的光束直径可以随着光脉冲125A、125B向车辆环境中的对象传播而增加。例如，光脉冲125A、125B的光束直径在距离激光雷达系统100的100米处可以是大约10-20厘米。

随着光脉冲125A、125B通过光学窗口130返回(作为输入光束135)，每个脉冲通过反射镜组件120反射回来。输入光束135可以包括被对象散射的来自输出光束125A、125B的光、被对象反射的来自输出光束125A、125B的光、或者来自对象的散射光和反射光的组合。根据一些实施方式，示例激光雷达系统100可以包括“人眼安全”激光器，该激光器几乎没有或没有对人的眼睛造成损害的可能性。输入光束135可以仅包含来自输出光束125A、125B的光的相对小部分。

此外，输出光束125A、125B和输入光束135可以基本上同轴。换言之，输出光束125A、125B和输入光束135可以至少部分重叠或共享共同的传播轴，使得输入光束135和输出光束125A、125B沿着基本相同的光路行进(尽管方向相反)。当示例激光雷达系统100跨越能视域扫描输出光束125A、125B时，输入光束135可以跟随输出光束125A、125B，从而保持两个光束之间的同轴关系。

作为输入光束135返回的光脉冲125A、125B最终到达接收器140，接收器140被配置为检测光脉冲并输出与检测到的光脉冲相对应的电信号。通常，从第一光源110A和第二光源110B发射的光脉冲以相对于彼此的角位移发射，以增加扫描的外部车辆环境的点密度。这种角位移转化为接收器140焦平面处的物理位移，从而使单个探测器不足以准确地检测到从第一光源110A和第二光源110B二者发射的光脉冲的位置。其结果是，接收器140可以包括第一检测器140A和第二检测器140B，第一检测器140A被配置为接收从第一光源110A和第二光源110B发射的光脉冲的第一部分，第二检测器140B被配置为接收从第一光源110A和第二光源110B发射的光脉冲的第二部分。

接收器140可接收或检测来自输入光束135的光子并生成一个或多个代表性信号。例如，接收器140可以生成表示输入光束135的输出电信号。接收器140可以将电信号发送到控制器(未示出)。取决于实施方式，控制器可以包括一个或多个指令执行处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、和/或其它合适的电路，其被配置为分析电信号的一个或多个特性以确定对象的一个或多个特性，诸如其距示例激光雷达系统100的沿发射方向的距离。更特别地，控制器可以分析由光源110A、110B传输的输出光束125A、125B的飞行时间或相位调制。如果示例激光雷达系统100测量飞行时间T(例如，T表示发射的光脉冲从示例激光雷达系统100行进到对象并返回示例激光雷达系统100的往返飞行时间)，则从对象到示例激光雷达系统100的距离(D)可以表达为D＝c·T/2，其中c是光速(大约3.0×10⁸m/s)。

此外，在一些实施方式中，光源110A、110B、反射镜组件120和接收器140可以一起封装在单个壳体内，该壳体可以是容纳或包含示例激光雷达系统100的全部或部分的盒子、箱子或外壳。在一些实施方式中，壳体包括多个激光雷达传感器，每个激光雷达传感器包括相应的反射镜组件和接收器。取决于特定的实施方式，多个传感器中的每一个可以包括单独的光源或公共光源。例如，取决于实施方式，多个传感器可以被配置为覆盖不重叠的相邻能视域或部分重叠的能视域。

如上文针对示例激光雷达系统100所述，两个光源110A、110B发射的光脉冲125A、125B穿过光学窗口130，该光学窗口可能有因为车辆沿道路行驶而附着或以其他方式接触窗口130的遮蔽物132。为了提供对于传统系统中遮蔽物132如何引起数据丢失以及本公开的技术如何解决这些问题的更清楚的理解，图2A-C示出了接触光学窗口的遮蔽物以及用于传统系统和本公开的技术的所得像素数据读出。

图2A示出了投影到光学窗口130上的示例感兴趣区域152，包括阻挡感兴趣区域的一部分的遮蔽物132，图1的激光雷达系统的冗余光束扫描可以通过该区域。通常，图2A中所示的光学窗口130的三个不同部分151、152、154对应于通过每个部分接收的数据的类型、数量和/或其他特性的各种差异。例如，最外区域151可以表示光学窗口130的不用于数据采集的部分，第一感兴趣区域152可以表示用于对应于例如激光雷达系统(例如示例激光雷达系统100)的完整FOR的区域，并且第二感兴趣区域154可以表示对应于数据的高密度区域，这些数据可以例如极大地影响车辆的决策制定和/或控制(例如，直接表示车辆路径中的对象)。

因此，第一感兴趣区域152可以具有足以为任何合适的系统(例如，示例激光雷达系统100)限定完整FOR的第一区域高度152A和第一区域宽度152B，并且第二感兴趣区域154可以具有足以为合适的系统限定这样的高密度区域的第二区域高度154A和第二区域宽度154B。作为示例，示例激光雷达系统100内的光学窗口130的第二区域高度154A可以是大约25毫米，并且示例激光雷达系统100内的光学窗口130的第二区域宽度154B可以是大约34毫米以限定高密度区域，其包括大约35°方位角和10°仰角。

遮蔽物132可以是任何合适的阻挡的遮蔽物，例如湿气(例如，水滴、冰、雪等)、污垢和/或接触光学窗口130的任何其他对象。如前所述，接触包含在车辆内的激光雷达系统的光学窗口(或包括这种窗口的任何传感器)的遮蔽物通常可以具有大约1毫米的平均直径。在使用单输出光束的传统系统中，这种尺寸的遮蔽物导致显著的数据丢失，因为单输出光束被阻挡和/或以其他方式被遮蔽，无法将数据返回到对应于FOR的大部分的接收器。例如，图2B示出了图2A的光学窗口遮蔽物132对现有技术激光雷达系统的数据丢失影响。

如图2B所示，现有技术的激光雷达输出160包括接触光学窗口163的遮蔽物132，输出光束164沿传播轴通过光学窗口163，在传播轴处其最终到达目标对象165。作为跨越FOR扫描单个输出光束164的结果，现有技术的激光雷达系统接收数据输出166，其包括突出的数据阴影167，该数据阴影表示由于存在遮蔽物132而没有接收到数据的FOR的区域。因此，在这些现有技术系统中，单个平均大小的遮蔽物会破坏数据收集，导致车辆部件基于不完整的数据集执行决策制定和车辆控制操作。

相比之下，图2C示出了当遇到图2A的光学窗口遮蔽物132时图1的激光雷达系统100的冗余光束扫描的数据弹性。如图2C所示，利用本公开技术的激光雷达输出170包括接触光学窗口173的遮蔽物132，两个输出光束174A、174B沿传播轴通过光学窗口173，在传播轴处其最终到达目标对象175。作为跨越FOR扫描两个输出光束174A、175B的结果，输出光束174A、174B中的每一个可以被遮蔽物132以各种角度阻挡和/或以其他方式遮蔽，但是两个输出光束174A、174B永远不会被同时阻挡/遮蔽。

因此，本公开的激光雷达系统可以接收类似于包括两个部分数据阴影177A、177B的数据输出176的数据输出。部分数据阴影177A、177B的每一个包括表示位于FOR的那些区域中的目标对象的数据，因为在那些方位角/仰角处未被遮蔽物132阻挡/遮蔽的输出光束传输通过光学窗口173，散射离开目标对象175，并通过光学窗口173返回到接收器(未示出)。例如，在由部分数据阴影177A表示的方位角/仰角处，第二输出光束174B被遮蔽物132阻挡或以其他方式遮蔽，使得部分数据阴影177A表示FOR的没有从第二输出光束174B接收到数据的区域。在该示例中，部分数据阴影177A包括来自第一输出光束174A的数据，因为该光束174A没有被遮蔽物132阻挡或以其他方式遮蔽。

以此方式，本公开的技术通过可靠地收集表示激光雷达系统的整个FOR的数据而改进了传统系统，尽管光学窗口上存在遮蔽物。因此，本公开的技术减少了困扰传统技术的数据丢失，从而提高了自主车辆和自主车辆功能的决策制定和车辆控制操作的准确性和一致性。

如针对上面提供的示例激光雷达系统100所描述的并且在图2B和C中示出的，由车辆采集的激光雷达数据通常包括点云数据。然而，为了更好地理解可能由激光雷达系统生成的数据类型，以及激光雷达系统和装置可以运行的方式，现在将参考图3-5C描述更多示例激光雷达系统和点云。

图3示出了图1的示例激光雷达系统100可以产生的示例扫描图案200。特别地，示例激光雷达系统100可以被配置为沿着示例扫描图案200扫描输出光束125A、125B。在一些方面，扫描图案200对应于跨越具有任何合适的水平能视域(FOR_H)和任何合适的竖直能视域(FOR_V)的任何合适的能视域(FOR)的扫描。例如，某个扫描图案可以具有由40°×30°、90°×40°或60°×15°的角度尺寸(例如，FOR_H×FOR_V)表示的能视域。虽然图3描绘了单向(从左到右)图案200，但其他实施方式可以替代地采用其他图案(例如，从右到左、双向(“之字形”)、水平扫描线)，和/或在特定情况下可以采用其他图案。

在图3中，如果示例扫描图案200具有60°×15°的能视域，则示例扫描图案200覆盖相对于能视域中心的±30°水平范围和±7.5°竖直范围。方位角(其可以称为方位角度)可表示相对于能视域(例如，沿FOR_H)的水平角，并且高度角(其可以称为高度角角度、仰角或仰角角度)可以表示相对于能视域(例如，沿着FOR_V)的竖直角。

示例扫描图案200可以包括多个点或像素210，并且每个像素210可以与一个或多个激光脉冲和一个或多个相应的距离测量相关联。示例扫描图案200的周期可以包括总共P_x×P_y个像素210(例如，P_x×P_y个像素的二维分布)。沿水平方向的像素210的数量可以称为示例扫描图案200的水平分辨率，并且沿竖直方向的像素210的数量可以称为示例扫描图案200的竖直分辨率。

每个像素210可以与距离/深度(例如，到对象的从其散射相应激光脉冲的部分的距离)和一个或多个角度值相关联。作为示例，像素210可以与表示像素210相对于示例激光雷达系统100的角度位置的距离值和两个角度值(例如，方位角和高度角)相关联。可以至少部分地基于相应脉冲的飞行时间测量来确定到对象的一部分的距离。更通常地，除了其两个角度值之外，每个点或像素210可以与一个或多个参数值相关联。例如，除了那个点或像素的角度值之外，每个点或像素210可以与深度(距离)值、从接收到的光脉冲测量的强度值、和/或一个或多个其他参数值相关联。

角度值(例如，方位角或高度角)可以对应于输出光束125A、125B的角度(例如，相对于FOR的中心)(例如，当相应的脉冲从示例激光雷达系统100发射时)或输入光束135的角度(例如，当示例激光雷达系统100接收到输入信号时)。在一些实施方式中，示例激光雷达系统100至少部分地基于反射镜组件120的部件的位置来确定角度值。例如，与像素210相关联的方位角或高度角值可以从反射镜组件120的第一反射镜120A或第二反射镜120B的角度位置确定。对应于FOR的中心的零高度角、零方位角方向可以被称为示例激光雷达系统100的中性观察方向(或中性关注方向)。因此，扫描线230A-D、230A'-D'中的每一个代表具有方位角和高度角值的不同组合的多个像素210。例如，作为扫描线230A的一部分包括的像素210的一半可以包括正方位角值和高度角值，而剩余的一半可以包括负方位角值和正高度角值。相反，作为扫描线230D'的一部分包括的每个像素210可以包括负高度角值。

图4A示出了具有激光雷达系统302的示例车辆300。激光雷达系统302包括多个传感器头312A-312D，每个传感器头配备有相应的激光器。可替代地，传感器头312A-D可以通过合适的激光-传感器链路耦合到单个激光器。通常，每个传感器头312可以包括图1中所示的示例激光雷达系统100的一些或所有部件。

图4A中的传感器头312A-D被定位或定向以提供大于30度的车辆周围环境的视图。更通常地，具有多个传感器头的激光雷达系统可在车辆周围提供大约30°、45°、60°、90°、120°、180°、270°或360°的水平能视域。传感器头312A-D中的每一个可以附接到或结合到保险杠、挡泥板、烧烤架、侧面板、扰流板、屋顶、大灯组件、尾灯组件、后视镜组件、引擎盖、后备箱、窗户或车辆的任何其它合适的部分。

在图4A的示例中，四个传感器头312A-D定位在车辆的四个角处或附近(例如，传感器头312A-D中的每一个可以结合到灯组件、侧面板、保险杠或挡泥板)。四个传感器头312A-D可以各自提供90°至120°的水平能视域(FOR)，并且四个传感器头312A-D可以被定向成使得它们一起在车辆300周围提供完整的360度视图。作为另一个示例，激光雷达系统302可以包括定位在车辆300上或周围的六个传感器头312，其中每个传感器头312提供60°至90°的水平FOR。作为另一个示例，激光雷达系统302可以包括八个传感器头312，并且每个传感器头312可以提供45°至60°的水平FOR。作为又一示例，激光雷达系统302可以包括六个传感器头312，其中每个传感器头312提供70°的水平FOR，相邻FOR之间的重叠大约为10°。作为另一个示例，激光雷达系统302可以包括两个传感器头312，它们一起提供大于或等于30°的前向水平FOR。

来自每个传感器头312A-D的数据可以组合或拼接在一起以生成覆盖车辆周围大于或等于30度水平视图的点云。例如，对应于每个传感器头312A-D的激光器可以包括控制器或处理器，该控制器或处理器从每个传感器头312A-D接收数据(例如，通过相应的电气链路320)并处理接收到的数据以构造覆盖车辆周围360度水平视图的点云，或确定到一个或多个目标的距离。点云或来自点云的信息可以通过相应的电气、光学或无线电链路320提供给车辆控制器322。车辆控制器322可以包括一个或多个CPU、GPU和具有持久性部件(例如闪存、光盘)和/或非持久性部件(例如RAM)的非暂态存储器。

在一些实施方式中，点云通过在包括在激光器内的控制器处组合来自多个传感器头312A-D中的每一个的数据来生成，并且被提供给车辆控制器322。在其他实施方式中，每个传感器头312A-D包括控制器或处理器，该控制器或处理器构造了车辆周围360度水平视图的一部分的点云，并将相应的点云提供给车辆控制器322。车辆控制器322然后将来自相应传感器头312A-D的点云组合或拼接在一起以构造覆盖360度水平视图的组合点云。此外，在一些实施方式中，车辆控制器322与远程服务器通信以处理点云数据。

在任何情况下，车辆300都可以是自主车辆，其中车辆控制器322向车辆300内的各种部件330提供控制信号以操纵和以其他方式控制车辆300的操作。仅为了便于说明，部件330在图4A中的放大视图中描绘。部件330可包括加速器340、制动器342、车辆发动机344、转向机构346、灯348(诸如刹车灯、头灯、倒车灯、紧急灯等)、档位选择器350、IMU343、附加传感器345(例如，照相机、雷达、声学传感器、大气压力传感器、湿度传感器、环境光传感器，如下所示)和/或实现和控制车辆300的移动的其他合适的部件。挡位选择器350可包括停车、倒车、中挡、驱动挡位等。每个部件330可以包括接口，部件经由该接口接收来自车辆控制器322的命令，诸如“增加速度”、“降低速度”、“左转5度”、“激活左转信号”等，并且，在一些情况下，向车辆控制器322提供反馈。

车辆控制器322可以包括感知模块352，其接收来自部件330的输入并且使用感知机器学习(ML)模型354来向运动规划器356提供检测到的对象、道路标记等的指示，运动规划器356生成用于部件330操纵车辆300的命令。

在一些实施方式中，车辆控制器322经由链路320从传感器头312A-D接收点云数据，并使用本文公开的汇总或单个SDCA的任何一个或多个分析接收到的点云数据，以感测或识别目标/对象及其相应的位置、距离、速度、形状、大小、对象类型(例如，车辆、人类、树木、动物)等。车辆控制器322然后经由另一链路320向部件330提供控制信号，以基于分析的信息控制车辆的操作。

除了激光雷达系统302之外，车辆300还可以配备其他传感器345，例如相机、热成像仪、常规雷达(为了避免混乱而未示出)等。附加传感器345可以经由有线或无线通信链路向车辆控制器322提供附加数据。此外，在示例实施方式中，车辆300包括作为被配置为确定声源的声源定位系统的一部分操作的麦克风阵列。

作为另一个示例，图4B示出了车辆360，其中若干传感器头372A-D设置在引擎盖和后备箱的前部，每个传感器头372A-D都可以类似于图4A的传感器头312A-D中的一个。特别地，传感器头372B和C被定向为相对于车辆360的方向面向后方，而传感器头372A和D被定向为相对于车辆360的方向面向前方。在另一实施方式中，附加传感器例如设置在侧视镜处。与图4A的传感器头312A-D类似，这些传感器头372A-D还可以与车辆控制器322通信(例如，经由相应的电气链路370)以生成用于感测或识别目标/对象的点云。

图5A描绘了示例真实世界驾驶环境380，并且图5B和5C分别描绘了当光学窗口没有遮蔽物并且被遮蔽物接触时由扫描环境380的激光雷达系统(例如示例激光雷达系统100)生成的能视域上的示例像素读出500、510。如图5A中所见，环境380包括具有划分两个交通方向的中间墙的高速公路，每个方向具有多个车道。图5B的示例像素读出500对应于示例实施例，其中没有遮蔽物接触激光雷达装置(例如示例激光雷达系统100)的光学窗口，并且激光雷达装置捕获多个像素数据，其中每个像素502、504对应于示例真实世界驾驶环境380的对象。特别地，第一像素502对应于基于从第一光源(例如，第一光源110A)接收的输入信号生成的像素数据，并且第二像素504对应于基于从第二光源(例如，第二光源110B)接收的输入信号生成的像素数据。如图5B所示，示例像素读出500包括对应于跨越所有扫描线从两个光源接收的输入信号的像素数据，所述扫描线由光源发射的光束执行。

相反，图5C包括示例像素读出510，其中遮蔽物接触激光雷达装置(例如，示例激光雷达系统100)的光学窗口，阻挡第一像素512和第二像素514的部分，如阴影区域516、518所示。通常，与示例像素读出510类似的像素读出可能由接触光学窗口的单个遮蔽物产生，因为当光束跨越FOR扫描时，遮蔽物可能会阻挡和/或以其他方式一次遮盖光束之一。例如，遮蔽物可以定位成与光学窗口接触，使得遮蔽物以第一方位角和第一仰角遮蔽来自第一光源的第一光束，而来自第二光源的第二光束完全不在那些角度受遮蔽物影响。然而，在第二方位角和第二仰角处，遮蔽物可能遮蔽第二光束，而第一光束完全不受遮蔽物影响。无论如何，应当理解，示例像素读出510可以表示与光学窗口接触的一个或多个遮蔽物。

第一像素512对应于基于从第一光源(例如，第一光源110A)接收的输入信号生成的像素数据，并且第二像素514对应于基于从第二光源(例如，第二光源110B)接收的输入信号生成的像素数据。如图5C所示，示例像素读出510包括：第一阴影区域516，其中遮蔽物阻挡或以其他方式遮蔽来自第二光源的光脉冲但不够大以遮蔽来自第一光源的光脉冲；第二阴影区域518，其中遮蔽物阻挡或以其他方式遮蔽来自第一光源的光脉冲但不够大以遮蔽来自第二光源的光脉冲。因此，两个光源的空间位移使激光雷达系统能够获得与FOR的部分相对应的像素数据，否则这些部分将由于遮蔽物接触光学窗口而缺失。因此，阴影区域516、518都包括像素数据，因此可以通知AV车辆感知部件以实现更安全和更一致的车辆操作决策制定和控制。

此外，如图5C所示，阴影区域516、518中表示的像素数据包括对应于第一光源或第二光源的像素数据，其可以表示图像的类似部分的像素数据，其由于遮蔽物而从第一光源(例如，在区域518中)或第二光源(例如，在区域516中)丢失。如前所述，第一光源和第二光源在空间上彼此位移，使得输出光束不会同时被接触光学窗口的遮蔽物遮蔽/阻挡。这两个光源还被配置为使得到达接收器的输入光束具有高点密度，例如，在图2A中的第二感兴趣区域154中。因此，两个光源的优点是避免同时被接触光学窗口的遮蔽物阻挡，并且在一个光源被遮蔽/阻挡而无法获得对应于特定区域的数据的情况下，另一个光源将获得对应于该特定区域的数据并生成代表和/或以其他方式类似于其他光源将获得的数据的像素数据。

例如，在第一阴影区域516中，从第一光源接收的像素数据包括多个像素512，它们对应于第二光源在不存在遮蔽物的情况下在第一阴影区域516内获得的基本类似的数据，如第一阴影区域516内的像素514的行之间的间隙所表示的。如果没有来自第一阴影区域516内的第一光源的该像素数据，车辆的感知部件可能会错过第一阴影区域516内的对象，其在确定车辆控制操作时应该考虑。然而，因为由来自第一光源的光生成的像素512与由来自第二光源的光生成的像素514基本类似，所以第一光源在第一阴影区域516内生成像素数据，其提供足够的数据来确定是否存在这样的对象，对象的特征/特性，以及如何由于对象的存在最好地操纵车辆。因此，利用两个空间位移的激光器以本文所述的方式执行冗余光束扫描使得激光雷达系统能够分析整个FOR，而不管是否存在接触光学窗口的遮蔽物。

如上所述，当确定如何在空间上移动示例激光雷达系统100的光源时，接触光学窗口的遮蔽物的尺寸是主要考虑因素。因此，了解车辆通常遇到的遮蔽物的尺寸，更特别地，什么尺寸的遮蔽物通常接触并保持固定在车辆表面相当长的时间是至关重要的。因此，现在将参考图6描述典型光学窗口遮蔽物的尺寸和接触时间段。

图6示出了与包括在图1的示例激光雷达系统100的冗余光束扫描中的每个激光器的光束直径和物理间隔相比，在若干车辆行驶速度下的遮蔽物尺寸的分布图600。分布图600包括代表具有特定遮蔽物直径的遮蔽物的总体百分比的y轴601A和代表遮蔽物直径的x轴601B。曲线602、604、606中的每一个表示在车辆的不同行驶速度下的遮蔽物直径的分布。即，曲线602可以对应于大约40公里/小时(km/h)下的遮蔽物直径分布，曲线604可以对应于大约80公里/小时下的遮蔽物直径分布，并且曲线606可以对应于在大约140公里/小时下的遮蔽物直径分布。

如图6所示，x轴601B包括几个显著的轴分界608A-D，指示各种遮蔽物直径。第一轴分界608A可以对应于0.1毫米(mm)，第二轴分界608B可以对应于1mm，第三轴分界608C可以对应于2mm，并且第四轴分界608D可以对应于10mm。有趣的是，曲线602、604、606中的每一个在0.1mm和1mm之间具有显著的总体分布，但在1mm以上没有明显的总体分布。换言之，沿道路行驶的车辆不太可能会遇到直径大于约1mm的遮蔽物。

如前所述，示例激光雷达系统100的光源(例如，光源110A、110B)之间的空间位移大约为7mm，并且输出光束(例如，输出光束125A、125B)的光束直径约为2mm。因此，任何直径等于或小于1mm的与光学窗口接触的遮蔽物都不会完全阻挡单个输出光束，更不会同时遮蔽/阻挡两个输出光束。为了更好地说明这一点，图6中所示的范围610表示可以阻挡本公开的激光雷达系统的一个或两个输出光束的遮蔽物直径的范围。具有大约2mm直径的遮蔽物(由第三分界608C表示)可以阻挡一个输出光束，因为遮蔽物直径等于输出光束直径。此外，直径为10mm的遮蔽物(由第四分界608D表示)可以阻挡两个输出光束，实际上，直径为9mm的遮蔽物可能足以阻挡两个输出光束。然而，如图6所示，以任何典型速度沿道路行驶的车辆极不可能遇到直径足以阻挡一个输出光束的遮蔽物，更不用说两个输出光束了。

然而，已知典型降雨的液滴直径可以在从最小0.1mm到大约3mm的范围内，并且路面上的天然土壤可以具有在2.5-10微米(μm)范围内的直径。尽管如此，任何直径超过1mm的遮蔽物(“更大”的遮蔽物)在任何驾驶条件下都极不可能长时间与光学窗口接触和/或保持接触。这些较大的遮蔽物自然不稳定，因此会在短时间内(例如几秒钟或更短时间)后从车辆上的接触点(例如光学窗口)流走。即，静止的车辆将允许这些较大的遮蔽物由于重力而迅速聚结并流走，而移动的车辆将由于光学窗口上的气流而使这些较大的遮蔽物聚结并流走。

为了执行上述冗余光束扫描功能，可以根据方法700配置激光雷达系统(例如，示例激光雷达系统100)，如图7所示的流程图所示。方法700开始于配置第一光源以发射包括第一光脉冲的第一光束(框702)。方法700还可以包括配置第二光源以发射包括第二光脉冲并且具有相对于第一光源的空间位移的第二光束(框704)。在某些方面，第二光源相对于第一光源的空间位移约为7毫米。在一些方面，第一光脉冲和第二光脉冲在光学窗口处具有大约2mm的光束直径。此外，在某些方面，第一光脉冲和第二光脉冲具有大致相同的波长。例如，两个光脉冲可以具有大约905纳米(nm)的波长。

此外，在一些方面，第一光源相对于第二光源具有角位移，并且角位移可以在相对于第一光源从第二光源的空间位移的正交方向上。例如，如果第一光源从第二光源的空间位移在相对于车辆行驶方向的竖直方向上，则光源的角位移可以在相对于车辆行驶方向的平行方向上。角位移使激光雷达系统能够在扫描过程中获得更高的像素密度，因为角位移导致接收到彼此略微偏移的对象/对象部分的像素数据。

方法700还包括配置反射镜组件以调整第一光脉冲和第二光脉冲的方位发射角和仰角发射角(框706)。通常，反射镜组件包括两个反射镜，它们分别被配置为调整光脉冲的方位发射角或仰角发射角。然而，在某些方面，反射镜组件另外包括中间镜，该中间镜被配置为将第一光脉冲和第二光脉冲从方位镜反射到仰角镜。

在一些方面，反射镜组件可以包括方位镜，该方位镜被配置为调整第一光脉冲和第二光脉冲的方位发射角。在这些方面中，方位镜可以是多面镜，并且可以被配置为通过沿轴旋转至少35度来调整第一光脉冲和第二光脉冲的方位发射角，所述轴正交于第一光脉冲和第二光脉冲的传播轴。

此外，在某些方面，反射镜组件可以包括仰角镜，其被配置为调整第一光脉冲和第二光脉冲的仰角发射角。仰角镜可以被配置为通过沿着与第一光脉冲和第二个光脉冲的传播轴正交的轴旋转最多15度来调整第一光脉冲和第二光脉冲的仰角发射角。

方法700还可以包括配置光学窗口以传输第一光脉冲和第二光脉冲(框708)，以及确定预期接触光学窗口的遮蔽物的平均直径(框710)。在某些方面，预期接触光学窗口的遮蔽物的平均直径约为1mm。

方法700还可以包括使第二光源相对于第一光源在空间上位移，使得空间位移大于遮蔽物的平均直径(框712)。此外，在某些方面，第二光源相对于第一光源的空间位移使得第一光脉冲和第二光脉冲产生与图像的相同部分相对应的两个像素，其中使用这两个像素渲染图像的相同部分。在通过光学窗口传输时，光束可以扩散，使得一旦它们到达目标对象并返回接收器，作为结果生成的像素可以彼此相邻和/或在彼此的几个像素内。因此，第二光源相对于第一光源的空间位移(并且在某些方面，角位移)可以生成类似和/或相同的像素数据，尽管光源在空间上位移的距离大于预期接触光学窗口的遮蔽物的平均直径。此外，在这些方面，两个或更多个检测器可以被配置为输出用于生成两个像素的电信号。

方法700还可包括配置接收器以接收被一个或多个目标散射的第一光脉冲和第二光脉冲(框714)。接收器可以包括两个或更多个检测器，每个检测器可以被配置为检测第一光脉冲或第二光脉冲并输出电信号。换言之，每个检测器可以与相应的光源配对，使得每个检测器将仅接收来自相应的各自的光源的散射光。例如，第一检测器(例如，第一检测器140A)可以与第一光源(例如，第一光源110A)配对，而第二检测器(例如，第二检测器140B)可以与第二光源(例如，第二光源110B)配对。在该示例中，第一检测器可以只检测由第一光源发射的光，而第二检测器可以只检测由第二光源发射的光，使得被第二检测器检测到的从第一光源发射的光(例如，串扰)被最小化/消除以减少错误/虚假检测。

因此，在某些方面，两个或更多个检测器可以包括被配置为接收第一光脉冲的第一部分的第一检测器和被配置为接收第二光脉冲的第二部分的第二检测器。当然，应该理解，接收器可以包括四个或更多个检测器，使得两个(或更多个)检测器被配置为接收第一光脉冲的第一部分，并且两个(或更多个)检测器被配置为接收第二光脉冲的第二部分。

另外，在某些方面，检测器可以被配置为检测第一光束或第二光束并输出电信号以用于生成对应于第一光束的第一组像素数据和对应于第二光束的第二组像素数据。在这些方面，第一组像素数据可以包括第一间隙并且第二组像素数据可以包括不与第一间隙完全重叠的第二间隙。由于光源的空间位移，单个遮蔽物可能会阻挡由第一光源获得的像素数据的一部分和由第二光源获得的像素数据的不同部分(例如，如图5C所示)，使得来自第一光源和第二光源的合成/组合像素数据代表整个能视域。当然，在某些情况下，遮蔽物可能足够大以阻挡两个光源的相同部分，但如前所述，平均遮蔽物将仅在任何特定方位角/仰角处阻挡一个光源的一部分。

Claims (15)

1.一种扫描激光雷达系统，用于执行冗余光束扫描以减少由遮蔽物导致的数据丢失，其特征在于，所述系统包括：

第一光源，被配置为发射包括第一光脉冲的第一光束；

第二光源，被配置为发射包括第二光脉冲并且相对于所述第一光源具有空间位移的第二光束；

反射镜组件，被配置为调整所述第一光脉冲和所述第二光脉冲的方位发射角和仰角发射角；

光学窗口，被配置为传输所述第一光脉冲和所述第二光脉冲，其中所述第二光源相对于所述第一光源的空间位移使得所述第一光脉冲和所述第二光脉冲产生与图像的相同部分相对应的两个像素，其中所述两个像素用于渲染所述图像的相同部分；以及

接收器，被配置为接收被一个或多个目标散射的第一光脉冲和第二光脉冲，所述接收器包括两个或更多个检测器，其中每个检测器被配置为检测所述第一光脉冲或所述第二光脉冲并输出用于生成所述两个像素的电信号。

2.根据权利要求1所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述第二光源相对于所述第一光源的空间位移约为7毫米，使得所述位移大于预期接触所述光学窗口的遮蔽物的平均直径。

3.根据权利要求1所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述反射镜组件包括方位镜，所述方位镜被配置为调整所述第一光脉冲和所述第二光脉冲的方位发射角。

4.根据权利要求3所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述方位镜被配置为通过沿与所述第一光脉冲和所述第二光脉冲的传播轴正交的轴旋转至少35度来调整所述第一光脉冲和所述第二光脉冲的方位发射角。

5.根据权利要求3所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述方位镜包括多面镜。

6.根据权利要求3所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述反射镜组件包括被配置为调整所述第一光脉冲和所述第二光脉冲的仰角发射角的仰角镜。

7.根据权利要求6所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述仰角镜被配置为通过沿着与所述第一光脉冲和所述第二光脉冲的传播轴正交的轴旋转最多15度来调整所述第一光脉冲和所述第二光脉冲的仰角发射角。

8.根据权利要求6所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述反射镜组件包括中间镜，所述中间镜被配置为将所述第一光脉冲和所述第二光脉冲从所述方位镜反射到所述仰角镜。

9.根据权利要求1所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述两个或更多个检测器包括被配置为接收所述第一光脉冲的第一部分的第一检测器，以及被配置为接收所述第二光脉冲的第二部分的第二检测器。

10.根据权利要求1所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述第一光源相对于所述第二光源具有角位移。

11.根据权利要求10所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述角位移在相对于所述第一光源从所述第二光源的空间位移的正交方向上。

12.根据权利要求1所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述第一光脉冲和所述第二光脉冲在所述光学窗口处具有大约2毫米的光束直径。

13.根据权利要求1所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，所述第一光脉冲和所述第二光脉冲具有大致相同的波长。

14.根据权利要求1所述的扫描激光雷达系统，其特征在于，预期接触所述光学窗口的所述遮蔽物的平均直径约为1毫米。

15.一种扫描激光雷达系统，用于执行冗余光束扫描以减少由遮蔽物导致的数据丢失，其特征在于，所述系统包括：

第一光源，被配置为发射第一光束；

第二光源，被配置为发射第二光束并且相对于所述第一光源具有空间位移；

反射镜组件，被配置为以跨越能视域的扫描图案调整所述第一光束和所述第二光束的方位发射角和仰角发射角；

光学窗口，被配置为传输所述第一光束和所述第二光束；以及

接收器，被配置为接收被一个或多个目标散射的第一光束和第二光束，所述接收器包括两个或更多个检测器，其中每个检测器被配置为检测所述第一光束或所述第二光束并输出用于生成对应于所述第一光束的第一组像素数据和对应于所述第二光束的第二组像素数据的电信号，其中所述第一组像素数据包括第一间隙并且所述第二组像素数据包括与所述第一间隙不完全重叠的第二间隙。

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