DE102018129176B4

DE102018129176B4 - Systeme und verfahren zur messung einer laufzeit in einem lidar-system

Info

Publication number: DE102018129176B4
Application number: DE102018129176.0A
Authority: DE
Inventors: Libo Meng; Qingdong Meng; Wei Wang
Original assignee: Analog Devices International ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2024-05-23
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: US20190154812A1; US10914824B2; JP2019095446A; CN109814117A; KR20190058298A; DE102018129176A1; JP6723327B2; CN109814117B; KR102625640B1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Umlaufzeit eines Lichtstrahls in einem Lidar-System, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:Aktivieren einzelner Speicherelemente in einer ersten Gruppe von Speicherelementen, wobei jedes einzelne Speicherelement während mehrerer erster Zeitintervalle aktiviert wird, die jeweils eine erste Dauer aufweisen;Aktivieren einzelner Speicherelemente in einer zweiten Gruppe von Speicherelementen, wobei jedes einzelne Speicherelement während eines mehrerer zweiter Zeitintervalle aktiviert wird, die jeweils eine zweite Dauer aufweisen, die länger als die erste Dauer ist;Bestimmen einer Umlaufzeit des Lichtstrahls basierend auf bestimmten einzelnen Speicherelementen aus der ersten und zweiten Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen;wobei jedes der bestimmten einzelnen Speicherelemente aus der ersten und zweiten Gruppe von Speicherelementen einer anderen Ziffer der Umlaufzeit entspricht.

Description

Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zur Messung einer Laufzeit in einem Lidar-System.
Hintergrund
Gewisse Lidar-Systeme können eine proportionale oder sequenzielle Kondensatorspeicherung verwenden, um beispielsweise eine Laufzeit eines Lidar-Impulses zu messen. Die proportionale oder sequenzielle Kondensatorspeicherung kann einen Analog-Digital-Wandler mit hohem Signal- Rauschabstand oder eine große Anzahl von Speicherkondensatoren erfordern.
US 5 530 539 A offenbart eine Vorrichtung zur Messung der Laufzeit von elektromagnetischen Wellen. US 5 102 219 A offenbart ein Verfahren und Mittel zur optischen Entfernungsmessung. US 2010/0 277 713 A1 offenbart Verfahren und Systeme zur Detektion und Entfernungsmessung. US 2013/0 258 312 A1 offenbart ein optisches Entfernungsmessgerät. JP 2016-99 233 A offenbart ein Lichtlaufzeit-Entfernungsmessgerät.
US 2017/0 315 238 A1 offenbart ein Lichtlaufzeit-Entfernungsmessgerät.
Kurzdarstellung der Offenbarung
Die beanspruchen Gegenstände sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein Lidar-System kann zum Messen einer Distanz zu einem oder mehreren Objekten in einem Zielgebiet verwendet werden. Das Lidar-System kann einen Lichtimpuls emittieren und der Lichtimpuls kann dann durch ein Objekt im Zielgebiet reflektiert werden. Die Reflexion kann durch ein lichtempfindliches Element, wie etwa eine Photodiode, empfangen werden. Das Lidar-System kann dann eine Zeit bestimmen, die der Lichtimpuls braucht, um zu dem Zielgebiet hin und zurück zu laufen. Diese Zeit kann als eine Laufzeit bezeichnet werden. Bei gewissen Systemen können Speicherelemente zum Speichern einer Ladung, die vom lichtempfindlichen Element empfangen wird, verwendet werden und jedes Speicherelement kann einem Zeitintervall entsprechen. Durch eine Erhöhung der Anzahl von Speicherelementen in derartigen Systemen kann eine Laufzeit genauer gemessen werden. Die erhöhte Anzahl von Speicherelementen kann jedoch unerwünscht einen erheblichen Platz auf der integrierten Schaltung verbrauchen — z. B. so viel wie 1/3 des Platzes einer IC-Chip-Fläche, und kann auch unter einem Timing-Baum-Abgleichproblem leiden. Ein Timing-Baum-Abgleichproblem kann auftreten, wenn eine große Anzahl von Kondensatoren in unterschiedlichen Gebieten eines Chips verteilt sein kann, was zu einer großen Varianz in Taktsignalpfaden oder Steuersignalpfaden führen kann. Die große Varianz in Taktsignalpfaden oder Steuersignalpfaden kann zu Schwierigkeiten bei dem Abgleichen von Timing und Routing führen. Die vorliegenden Erfinder haben unter anderem den Bedarf für ein Lidar-System erkannt, das eine reduzierte Anzahl von Speicherelementen verwenden kann, während eine gewünschte Laufzeitauflösung beibehalten wird.
Bei einem Aspekt kann die Offenbarung ein Verfahren zur Bestimmung einer Umlaufzeit eines Lichtstrahls in einem Lidar-System aufweisen. Das Verfahren kann Aktivieren einzelner bzw. individueller Speicherelemente in einer ersten Gruppe von Speicherelementen aufweisen. Jedes einzelne bzw. individuelle Speicherelement kann während mehrerer erster Zeitintervalle aktiviert werden. Jedes der mehreren ersten Zeitintervalle kann eine erste Dauer aufweisen. Das Verfahren kann Aktivieren individueller Speicherelemente in einer zweiten Gruppe von Speicherelementen aufweisen. Jedes individuelle Speicherelement kann während eines mehrerer zweiter Zeitintervalle aktiviert werden. Jedes der mehreren zweiten Zeitintervalle kann eine zweite Dauer aufweisen, die länger als die erste Dauer ist. Das Verfahren kann auch Bestimmen einer Umlaufzeit des Lichtstrahls aufweisen, die wie zum Beispiel auf bestimmten individuellen Speicherelementen aus der ersten und zweiten Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, basieren kann. Jedes der bestimmten individuellen Speicherelemente aus der ersten und zweiten Gruppe von Speicherelementen entspricht einer anderen Stelle bzw. Ziffer der Umlaufzeit. Die zweite Dauer kann mindestens zweimal die Länge der ersten Dauer sein. Das Verfahren kann Bestimmen eines individuellen Speicherelements aus der ersten Gruppe von Speicherelementen aufweisen, das zum Beispiel während mehrerer erster Zeitintervalle aktiviert werden kann, welches dem empfangenen Teil des Lichtstrahls entspricht. Das Verfahren kann Bestimmen eines individuellen Speicherelements aus der zweiten Gruppe von Speicherelementen aufweisen, das zum Beispiel während eines der zweiten Zeitintervalle aktiviert werden kann, welches dem empfangenen Teil des Lichtstrahls entspricht. Das Verfahren kann Bestimmen eines n-ten Elements aus der ersten Gruppe und eines m-ten Elements aus der zweiten Gruppe, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, und Bestimmen einer Umlaufzeit, wie zum Beispiel durch Aufsummieren eines Produkts von n und einer Länge des ersten Zeitintervalls und eines Produkts von m und einer Länge des zweiten Zeitintervalls, aufweisen.
Bei einem Aspekt kann die Offenbarung ein Verfahren zur Bestimmung einer Umlaufzeit eines Lichtstrahls in einem Lidar-System aufweisen. Das Verfahren kann Aktivieren individueller Speicherelemente in aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen aufweisen, wobei ein Speicherelement in einer Gruppe für ein längeres Zeitintervall aktiviert werden kann als ein Speicherelement in einer vorhergehenden Gruppe. Das Verfahren kann Bestimmen einer Umlaufzeit des Lichtstrahls aufweisen, die wie zum Beispiel auf bestimmten individuellen Speicherelementen aus jeder aufeinanderfolgenden Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, basiert. Ein Speicherelement kann für ein Zeitintervall von mindestens zweimal der Länge eines Zeitintervalls der Aktivierung von Speicherelementen in einer vorhergehenden Gruppe aktiviert werden. Das Verfahren kann wiederholtes Aktivieren individueller Speicherelemente in einer ersten der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen aufweisen. Ein Speicherelement in einer zweiten Gruppe der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen kann wiederholt für ein Zeitintervall aktiviert werden, das wie zum Beispiel der Aktivierung von jedem der individuellen Speicherelemente in der ersten der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen entspricht. Das Verfahren kann Aktivieren individueller Speicherelemente in mindestens einer der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen für ein variables Zeitintervall aufweisen. Das Verfahren kann Aktivieren individueller Speicherelemente in mindestens einer der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen für ein exponentiell variierendes Zeitintervall aufweisen. Jede aufeinanderfolgende Gruppe von Speicherelementen kann eine exponentiell kleinere Anzahl von Speicherelementen als eine vorhergehende Gruppe von Speicherelementen aufweisen.
Bei einem Aspekt kann die Offenbarung ein System zur Bestimmung einer Umlaufzeit eines Lichtimpulses in einem Lidar-System aufweisen. Das System kann ein Lichtübertragungssystem aufweisen, das dazu ausgebildet sein kann, einen Lichtimpuls zu einem Ziel hin zu emittieren. Das System kann einen Empfänger aufweisen, der dazu ausgebildet sein kann, einen Lichtimpuls vom Ziel zu empfangen. Das System kann eine erste Gruppe von Speicherelementen aufweisen. Das System kann eine zweite Gruppe von Speicherelementen aufweisen. Das System kann einen Steuerschaltkreis aufweisen, der dazu ausgebildet sein kann, individuelle Speicherelemente in der ersten Gruppe von Speicherelementen zu aktivieren. Jedes individuelle Speicherelement kann während entsprechenden mehreren ersten Zeitintervallen aktiviert werden. Jedes der entsprechenden ersten Zeitintervalle kann eine erste Dauer aufweisen. Der Steuerschaltkreis kann dazu ausgebildet sein, individuelle Speicherelemente in der zweiten Gruppe von Speicherelementen zu aktivieren. Jedes individuelle Speicherelement kann während eines mehrerer zweiter Zeitintervalle aktiviert werden. Jedes der mehreren zweiten Zeitintervalle kann eine zweite Dauer aufweisen, die länger als die erste Dauer ist. Der Steuerschaltkreis kann dazu ausgebildet sein, eine Umlaufzeit des Lichtimpulses zu bestimmen, die wie zum Beispiel auf individuellen Speicherelementen aus der ersten und zweiten Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, basiert. Die erste Gruppe von Speicherelementen entspricht einer ersten Stelle bzw. Ziffer der Umlaufzeit und die zweite Gruppe von Speicherelementen entspricht einer zweiten Stelle bzw. Ziffer der Umlaufzeit. Die erste Gruppe und zweite Gruppe von Speicherelementen können in einer Dezimalbaum- oder Binärbaumkonfiguration angeordnet sein. Der Steuerschaltkreis kann dazu ausgebildet sein, ein individuelles Speicherelement aus der ersten Gruppe von Speicherelementen zu bestimmen, das zum Beispiel während mehrerer erster Zeitintervalle aktiviert werden kann, welches dem empfangenen Teil des Lichtstrahls entspricht. Der Steuerschaltkreis kann dazu ausgebildet sein, ein individuelles Speicherelement aus der zweiten Gruppe von Speicherelementen zu bestimmen, das zum Beispiel während eines der zweiten Zeitintervalle aktiviert werden kann, welches dem empfangenen Teil des Lichtstrahls entspricht. Der Steuerschaltkreis kann dazu ausgebildet sein, ein n-tes Element aus der ersten Gruppe und ein m-tes Element aus der zweiten Gruppe, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, zu bestimmen und eine Umlaufzeit zu bestimmen, wie zum Beispiel durch Aufsummieren eines Produkts von n und einer Länge des ersten Zeitintervalls und eines Produkts von m und einer Länge des zweiten Zeitintervalls. Eine Anzahl der ersten Gruppe von Speicherelementen kann exponentiell größer als eine Anzahl von Speicherelementen in der zweiten Gruppe von Speicherelementen sein. Das System kann eine dritte Gruppe von Speicherelementen aufweisen. Der Steuerschaltkreis kann dazu ausgebildet sein, individuelle Speicherelemente in der dritten Gruppe von Speicherelementen zu aktivieren. Jedes individuelle Speicherelement kann während eines mehrerer dritter Zeitintervalle aktiviert werden. Jedes der mehreren dritten Zeitintervalle kann eine dritte Dauer aufweisen, die kürzer als die erste Dauer ist. Der Steuerschaltkreis kann dazu ausgebildet sein, eine Umlaufzeit des Lichtimpulses zu bestimmen, die wie zum Beispiel auf den einzelnen bzw. individuellen Speicherelementen aus der ersten, zweiten und dritten Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, basiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Offenbarung wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:

1A veranschaulicht ein Beispiel für ein Lidar-System.
1B veranschaulicht ein Beispiel zum Bestimmen einer Laufzeitdistanz in einem Lidar-System.
1C veranschaulicht ein Beispiel für den Betrieb von Speicherelementen in einem Lidar-System.
2A-2D veranschaulichen ein Beispiel für den Betrieb eines Lidar-Systems.
3 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren des Betriebs eines Lidar-Systems.

Ausführliche Beschreibung
Ein Lidar-System kann zum Messen einer Distanz zu einem oder mehreren Objekten in einem Zielgebiet verwendet werden, indem ein Lichtimpuls emittiert wird, der dann durch ein Objekt im Zielgebiet reflektiert und durch ein lichtempfindliches Element, wie zum Beispiel eine Photodiode, empfangen werden kann. Das Lidar-System kann dann eine Laufzeit, die der Lichtimpuls braucht, um zu dem Zielgebiet hin und zurück zu laufen, unter Verwendung einer reduzierten Anzahl von Speicherelementen zum Speichern von Ladung, die vom lichtempfindlichen Element empfangen wird, bestimmen, wobei jedes Speicherelement einem oder mehreren Zeitintervallen entsprechen kann, während eine gewünschte Laufzeitauflösung beibehalten wird. Eine Reduzierung der Anzahl der Speicherelemente kann erzielt werden, indem eine oder mehrere Gruppen von Speicherelementen bereitgestellt werden. Die eine oder die mehreren Gruppen von Speicherelementen können wie zum Beispiel zum Speichern von Ladung, die dem am Lidar-System empfangenen Licht entspricht, betrieben werden. Jede Gruppe von Speicherelementen kann einer Ziffer einer Zahl entsprechen, die die Laufzeit repräsentiert.
1A veranschaulicht ein Beispiel für Teile eines Lidar-Systems 100. Das Lidar-System 100 kann einen Timer 104, einen Treiber 108, einen Sender 112 zum Bereitstellen eines emittierten Lichtimpulses 116 über ein optisches System 120 zu einem Ziel 124, einen Empfänger 128, einen Transimpedanzverstärker 132, einen Multiplizierer 136, ein Speicher-Array 140, einen Multiplexer 144, einen Analog-Digital-Wandler 148, einen Puffer 152, eine Schnittstelle 156 und einen Prozessor 160 aufweisen oder verwenden. Der Sender 112 kann eine oder mehrere Infrarot-Leuchtdioden oder Infrarot-Laserdioden aufweisen. Der Empfänger 128 kann eine oder mehrere Photodioden (z. B. ein Array von Photodioden) aufweisen. Der Timer 104 kann mit dem Treiber 108 und dem Speicher-Array 140 verbunden sein. Der Treiber 108 kann mit dem Sender 112 verbunden sein. Der Empfänger 128 kann mit dem Transimpedanzverstärker 132 verbunden sein. Der Transimpedanzverstärker 132 kann mit dem Multiplizierer 136 verbunden sein. Der Multiplizierer 136 kann mit dem Speicher-Array 140 verbunden sein. Das Speicher-Array kann mit dem Multiplexer 144 verbunden sein. Der Multiplexer 144 kann mit dem Analog-Digital-Wandler 148 verbunden sein. Der Analog-Digital-Wandler 148 kann mit dem Puffer 152 verbunden sein. Der Puffer 152 kann mit der Schnittstelle 156 verbunden sein. Die Schnittstelle 156 kann mit dem Prozessor 160 verbunden sein. Während des Betriebs kann der Timer 104 ein elektrisches Signal an den Treiber 108 bereitstellen und als Reaktion darauf kann der Treiber 108 ein elektrisches Antriebssignal an den Sender 112 bereitstellen. Der Sender 112 kann dann einen emittierten Lichtimpuls 116 als Reaktion auf das elektrische Antriebssignal bereitstellen. Der emittierte Lichtimpuls 116 kann dann durch das optische System 120 (z. B. eine oder mehrere Linsen) laufen, bevor er zu dem Ziel 124 hin läuft. Das Ziel 124 kann einen Teil des emittierten Lichtimpulses 116 reflektieren oder streuen. Der Empfänger 128 kann einen reflektierten oder gestreuten Lichtimpuls 126, der einem Teil des emittierten Lichtimpulses entspricht, vom Ziel 124 empfangen. Der empfangene Lichtimpuls 126 kann dann in eine Spannung, wie zum Beispiel durch den Transimpedanzverstärker 132, umgewandelt werden, die durch den Multiplizierer 136 multipliziert werden kann. Die Ausgabe des Multiplizierers 136 kann dem Speicher-Array 140 bereitgestellt werden, um wie zum Beispiel einen oder mehrere Kondensatoren im Array zu laden. Der Timer 104 kann ein zeitlich variierendes elektrisches Signal an das Speicher-Array 140 bereitstellen, das wie zum Beispiel zum Auswählen oder Aktivieren eines oder mehrerer Kondensatoren zum Laden verwendet werden kann. Die auf dem einen oder den mehreren Kondensatoren gespeicherte Ladung kann einer Ankunft des empfangenen Teils des emittierten Lichtimpulses 116 entsprechen. Die auf den Kondensatoren gespeicherte Ladung kann dann dem Multiplexer 144 bereitgestellt werden und ein resultierendes Signal kann dann durch den Analog-Digital-Wandler 148 digitalisiert und dem Prozessor 160, wie zum Beispiel über den Puffer 152 und die Schnittstelle 156, bereitgestellt werden. Der Prozessor 160 kann dann bestimmen, welche der Kondensatoren dem empfangenen Lichtimpuls 126 entsprechen. Eine Umlaufzeit des emittierten Lichtimpulses 116 kann dann basierend auf dieser Bestimmung, welche Kondensatoren dem empfangenen Lichtimpuls 126 entsprechen, bestimmt werden.
1B veranschaulicht ein Beispiel, wie dann eine Distanz zum Ziel 124 wie zum Beispiel gemäß dem Ausdruck $d = \frac{c t}{2}$
bestimmt werden kann, wobei d eine Distanz vom Lidar-System 100 zum Ziel 124 repräsentieren kann, t eine Umlaufzeit repräsentieren kann und c eine Lichtgeschwindigkeit repräsentieren kann. Bei einem Beispiel, bei dem der Empfänger 128 ein Array von Photodioden aufweist, kann eine Distanz für jeden Abschnitt in einem zweidimensionalen Sichtfeld, das dem Ziel 124 entspricht, bestimmt werden. Derartige Informationen können dann verwendet werden, um ein dreidimensionales Bild, das dem Ziel entspricht, zu rekonstruieren.
1C veranschaulicht ein ausführlicheres Diagramm eines Beispiels zum Betreiben des Speicher-Arrays 140, wie zum Beispiel durch Gruppieren von Kondensatoren im Speicher-Array 140 zur Verwendung bei der Signalaufzeichnung gemäß unterschiedlichen Zeitepochen 141, 142, 143, die sich wie zum Beispiel in einer Binär- oder anderen Baumstruktur, wie etwa der in 1C dargestellten und unten erläuterten Binärbaumstruktur, überlappen können. Das Speicher-Array 140 kann eine oder mehrere Gruppen von Speicherelementen aufweisen, wie etwa eine erste Gruppe 153, eine zweite Gruppe 152 und eine dritte Gruppe 151. Obwohl drei Gruppen hierin beschrieben werden, kann eine beliebige Anzahl von Gruppen verwendet werden. Diese unterschiedlichen Gruppen können dazu ausgebildet sein, unterschiedliche Zeitepochen zum Empfangen des reflektierten Lidar-Impulses zu repräsentieren, und können auf eine zeitlich überlappende Art und Weise angeordnet sein, um wie zum Beispiel einen numerischen „Stellenwert“ eines vorgegebenen Nummerierungsschemas zu repräsentieren, wie etwa binär, dezimal usw., wie etwa hierin erläutert. Bei einem Beispiel eines Binärbaums, wie zum Beispiel in 1C veranschaulicht, kann die erste Gruppe 153 zwei Speicherelemente 153a und 153b aufweisen, kann die zweite Gruppe 152 zwei Speicherelemente 152a und 152b aufweisen und kann die dritte Gruppe 151 zwei Speicherelemente 151a und 151b aufweisen. Obwohl jede Gruppe als zwei Speicherelemente aufweisend dargestellt ist, kann eine beliebige Anzahl von Speicherelementen verwendet werden. Eine Anzahl von Aktivierungen pro Speicherelement kann über Gruppen hinweg variieren, um wie zum Beispiel die unterschiedlichen Zeitepochen zu repräsentieren. Während sie aktiviert sind, kann jedes Speicherelement eine Ladung speichern. Nach einer Bestimmung einer Distanz im zweidimensionalen Sichtfeld, das dem Ziel 124 entspricht, kann ein Speicherelement entladen und/oder zurückgesetzt werden.
In dem in 1C dargestellten Beispiel eines Binärbaums kann die Anzahl von Aktivierungen pro Speicherelement exponentiell variieren. Jedes Speicherelement 153a und 153b in der ersten Gruppe 153 kann zum Beispiel abwechselnd 2² Male aktiviert werden, um abwechselnd die Gruppe-1-Zeitepochen 143a-h zu repräsentieren. Jedes Speicherelement 152a und 152b der zweiten Gruppe 152 kann abwechselnd 2¹ Male aktiviert werden, um abwechselnd die Gruppe-2-Zeitepochen 142a-d zu repräsentieren. Jedes Speicherelement 151a und 151b der dritten Gruppe kann abwechselnd 2° Male aktiviert werden, um abwechselnd die Gruppe-3-Zeitepochen 141a-b zu repräsentieren, und so weiter.
Während des Betriebs des in 1C dargestellten Beispiels des Binärbaums kann der Timer 104 abwechselnd die Speicherelemente in der ersten Gruppe 153 aktivieren, sodass nur ein Speicherelement des Paares von Speicherelementen 153a und 153b der ersten Gruppe 153 während jedes der Zeitintervalle 143a-h aktiviert wird. Ein erstes Speicherelement 153a des Paares von Speicherelementen der ersten Gruppe 153 kann während der Zeitintervalle, die mit 143a, 143c, 143e und 143g bezeichnet sind, aktiviert werden. Ein zweites Speicherelement 153b des Paares von Speicherelementen der ersten Gruppe kann während der Zeitintervalle, die mit 143b, 143d, 143f und 143h bezeichnet sind, aktiviert werden.
Gleichermaßen kann der Timer 104 während des Betriebs des in 1C dargestellten Beispiels des Binärbaums abwechselnd die Speicherelemente in der zweiten Gruppe 152 aktivieren, sodass nur ein Speicherelement des Paares von Speicherelementen 152a und 152b der zweiten Gruppe 152 während jedes der Zeitintervalle 142a-d aktiviert wird. Ein erstes Speicherelement 152a des Paares von Speicherelementen der zweiten Gruppe 152 kann während der Zeitintervalle, die mit 142a und 142c bezeichnet sind, aktiviert werden und ein zweites Speicherelement 152b des Paares von Speicherelementen der zweiten Gruppe 152 kann während der Zeitintervalle, die mit 142b und 143d bezeichnet sind, aktiviert werden.
Gleichermaßen kann der Timer 104 während des Betriebs des in 1C dargestellten Beispiels des Binärbaums die Speicherelemente in der dritten Gruppe 151 aktivieren, sodass nur ein Speicherelement des Paares von Speicherelementen 151a und 151 b der dritten Gruppe 151 während jedes der Zeitintervalle 141a-b aktiviert wird. Ein erstes Speicherelement 151a des Paares von Speicherelementen der dritten Gruppe 151 kann während des Zeitintervalls, das mit 141a bezeichnet ist, aktiviert werden und ein zweites Speicherelement 151b des Paares von Speicherelementen der dritten Gruppe kann während des Zeitintervalls, das mit 141b bezeichnet ist, aktiviert werden.
Die dem empfangenen Impuls 128 entsprechende Ladung kann auf aktivierten Elementen von der ersten, zweiten und dritten Gruppe gespeichert werden. In dem in 1C veranschaulichten Beispiel des Binärbaums kann Ladung auf dem zweiten Element 153b der ersten Gruppe 153 während des Zeitintervalls 143d gespeichert werden, Ladung kann auf dem zweiten Element 152b der zweiten Gruppe 152 während des Zeitintervalls 142b gespeichert werden und Ladung kann auf dem ersten Element 151a der dritten Gruppe 151 während des Zeitintervalls 141a gespeichert werden. Der Prozessor kann dann eine Laufzeit vom emittierten Lidar-Impuls 116 zum empfangenen Impuls 126 basierend darauf bestimmen, welche Elemente im Speicher-Array 140 eine Ladung, die dem empfangenen Lidar-Impuls 126 entspricht, gespeichert haben. Bei dem in 1C veranschaulichten Beispiel kann jede der Gruppen eine Binärziffer bzw. Binärstelle repräsentieren. In jeder der Gruppen kann Ladung, die auf dem ersten Element in der Gruppe gespeichert ist, einer binären Null entsprechen und eine Ladung, die auf dem zweiten Element in der Gruppe gespeichert ist, kann einer binären Eins entsprechen. Somit kann die Laufzeit des Lidar-Impulses 116 bei dem in 1C veranschaulichten Beispiel durch die Binärzahl „011“ repräsentiert werden.
2A veranschaulicht ein Beispiel für den Betrieb eines Ansatzes mit einem ungruppierten proportionalen oder sequenziellen Kondensator-Array, anstatt eines Ansatzes mit einem gruppierten Binärbaum oder anderen gruppierten Baum, wie hierin erläutert. Bei einem Ansatz mit einem proportionalen oder sequenziellen Kondensator-Array kann eine Zeitauflösung proportional zu der Anzahl von Kondensatoren im Array sein, in dem jeder Kondensator zu einem eindeutigen Zeitintervall abgebildet werden kann. Ein Antriebsimpuls 204 kann durch einen Sender, wie etwa den Sender 112, zu einem Ziel hin emittiert werden. Ein reflektierter Impuls 208 kann dann durch einen Empfänger, wie etwa den Empfänger 128, empfangen werden. Ein Speicher-Array, wie etwa das Speicher-Array 140, kann ein ungruppiertes Array von Kondensatoren aufweisen, bei dem jeder Kondensator für ein einziges Zeitintervall aus einer Gruppe derartiger aufeinanderfolgender Intervalle, die ein erwartetes Laufzeitintervall zum Empfangen eines reflektierten Impulses umspannen, aktiviert werden kann. Das Speicher-Array kann zum Beispiel ein ungruppiertes Array mit einhundert Kondensatoren aufweisen. Bei einem ungruppierten Ansatz kann für einen Vergleich mit dem Binär- oder anderen Baumansatz, wie hierin erläutert, ein Timer, wie etwa der Timer 104, sequenziell nacheinander jeden der einhundert Kondensatoren für sein designiertes Zeitintervall (z. B. 2 ns), wie zum Beispiel unter Verwendung eines Schaltelements oder eines Arrays von Schaltelementen, aktivieren. Ein Steuerimpuls 212 kann zum Beispiel zum Aktivieren eines ersten Kondensators während eines ersten Zeitintervalls verwendet werden, ein Steuerimpuls 216 kann zum Aktivieren eines zweiten Kondensators während eines zweiten Zeitintervalls verwendet werden, ein Steuerimpuls 220 kann zum Aktivieren eines dritten Kondensators 220 während eines dritten Zeitintervalls verwendet werden, und so weiter, bis ein Steuerimpuls 224 den hundertsten Kondensator während eines hundertsten Zeitintervalls des gesamten Zeitintervalls, das die erwartete Laufzeit des reflektierten Impulses umspannt, aktivieren kann. Eine Ladung, die dem reflektierten Impuls entspricht, der durch den Empfänger empfangen wird, kann auf einem der Kondensatoren, während er aktiviert ist, gespeichert werden. Eine Laufzeit kann vom Kondensator, der die gespeicherte Ladung aufweist, bestimmt werden. Die Laufzeit kann einer Differenz zwischen einer Vorderflanke eines Antriebsimpulses 204, der durch das Lidar-System erstellt wird, und einer Vorderflanke eines reflektierten Impulses 208, der durch das Lidar-System empfangen wird, entsprechen. In dem in 2A veranschaulichten Vergleichsbeispiel kann eine Auflösung des ungruppierten proportionalen oder sequenziellen Kondensator-Arrays 30 cm über eine Distanz von 30 m betragen, wobei jeder Kondensator für ein Zeitintervall von 2 ns aktiviert wird.
2B veranschaulicht ein Beispiel für den Betrieb eines Lidar-Systems, bei dem eine reduzierte Anzahl von Speicherelementen (z. B. Kondensatoren) in eine Binär- oder andere Baumanordnung gruppiert werden kann und zum Erzielen derselben Genauigkeit wie das in 2A veranschaulichte, ungruppierte proportionale oder sequenzielle Beispiel verwendet wird. Bei einem veranschaulichenden gruppierten Beispiel, wie etwa dem in 2B dargestellten, können die Kondensatoren in zwei Gruppen gruppiert werden, um wie zum Beispiel eine Anzahl von Kondensatoren zu 2 * n^1/2 zu reduzieren, wobei n eine Anzahl von Kondensatoren in dem in 2A veranschaulichten ungruppierten Vergleichsbeispiel repräsentieren kann. Bei einem Beispiel, bei dem die Kondensatoren in drei Gruppen gruppiert werden können, kann eine Anzahl von Kondensatoren zu 3 * n^1/3 reduziert werden, wobei n eine Anzahl von Kondensatoren in dem in 2A veranschaulichten ungruppierten Vergleichsbeispiel repräsentieren kann. Bei einem Beispiel, bei dem die Kondensatoren in m Gruppen gruppiert werden können, kann eine Anzahl von Kondensatoren zu m * n^1/m reduziert werden, wobei n eine Anzahl von Kondensatoren in dem in 2A veranschaulichten ungruppierten Vergleichsbeispiel repräsentieren kann.
In dem in 2B veranschaulichten Beispiel können zehn Kondensatoren in einer ersten Gruppe und zehn Kondensatoren in einer zweiten Gruppe eine Auflösung von 30 cm über eine Distanz von 30 m bereitstellen. Bei einem derartigen Beispiel kann die erste Gruppe von Kondensatoren eine erste Dezimalziffer einer Laufzeit repräsentieren und die zweite Gruppe von Kondensatoren kann eine zweite Dezimalziffer der Laufzeit repräsentieren. Allgemeiner gesagt, kann eine Anzahl von Kondensatoren in der ersten Gruppe einer Basis der Ziffer, die durch die erste Gruppe repräsentiert wird, entsprechen und eine Anzahl von Kondensatoren der zweiten Gruppe kann einer Basis der Ziffer, die durch die zweite Gruppe repräsentiert wird, entsprechen. Ein Antriebsimpuls 204 kann durch einen Sender, wie etwa den Sender 112, zu einem Ziel hin emittiert werden. Ein reflektierter Impuls 208 kann dann durch einen Empfänger, wie etwa den Empfänger 128, empfangen werden. Eine Reihe von Steuerimpulsen 228 kann die Kondensatoren in der ersten Gruppe sequenziell aktivieren. Eine Ladung, die dem reflektierten Impuls entspricht, der durch den Empfänger empfangen wird, kann auf einem der Kondensatoren aus der ersten Gruppe gespeichert werden, während er aktiviert ist. Individuelle Kondensatoren in der ersten Gruppe können für Zeitintervalle von 2 ns aktiviert werden. Die Aktivierungssequenz kann eine Anzahl von Malen wiederholt werden und die Anzahl von Malen kann einer Anzahl von Elementen in der zweiten Gruppe entsprechen. Eine Reihe von Steuerimpulsen 232 kann die Kondensatoren in der zweiten Gruppe sequenziell aktivieren. Eine Ladung, die dem reflektierten Impuls entspricht, der durch den Empfänger empfangen wird, kann auf einem der Kondensatoren aus der zweiten Gruppe gespeichert werden, während er aktiviert ist. Kondensatoren in der zweiten Gruppe können für ein Zeitintervall von 20 ns aktiviert werden und während der Aktivierung von jedem der Kondensatoren der zweiten Gruppe können alle der Kondensatoren in der ersten Gruppe sequenziell aktiviert werden. Nachdem alle der Kondensatoren in der zweiten Gruppe aktiviert worden sind, kann ein Prozessor, wie etwa der Prozessor 160, einen Kondensator aus der ersten Gruppe, der eine gespeicherte Ladung aufweist, und einen Kondensator aus der zweiten Gruppe, der eine gespeicherte Ladung aufweist, die dem empfangenen Impuls entspricht, bestimmen. Eine Laufzeit kann dann aus den bestimmten Kondensatoren berechnet werden. Die Laufzeit kann einer Differenz zwischen einer Vorderflanke eines Antriebsimpulses 204, der durch das Lidar-System erstellt wird, und einer Vorderflanke eines reflektierten Impulses 208, der durch das Lidar-System empfangen wird, entsprechen.
In einem Lidar-System kann eine Stärke eines reflektierten Impulses (z. B. eine Intensität) mit zunehmender Distanz zwischen dem Lidar-System und einem Ziel abnehmen. Die Stärke des reflektierten Impulses kann als ein Quadrat der Distanz oder äquivalent ein Quadrat der gemessenen Laufzeit abnehmen, wobei die Laufzeit und die Distanz durch die Gleichung $d = \frac{c t}{2},$
wie oben beschrieben, in Beziehung stehen können. 2C veranschaulicht ein Beispiel für den Betrieb eines Lidar-Systems, bei dem eine Aktivierungszeit von Speicherelementen (z. B. Kondensatoren) variieren kann, um wie zum Beispiel eine abnehmende Signalstärke zu kompensieren, die bei längeren Laufzeiten auftreten kann. Die Aktivierungszeit der Speicherelemente kann als ein Quadrat der Laufzeit variieren. Ähnlich zu dem in 2B veranschaulichten Beispiel können die Kondensatoren in zwei Gruppen gruppiert werden. Ein Antriebsimpuls 204 kann durch einen Sender, wie etwa den Sender 112, zu einem Ziel hin emittiert werden. Ein reflektierter Impuls 208 kann dann durch einen Empfänger, wie etwa den Empfänger 128, empfangen werden. Eine Reihe von Steuerimpulsen 228 kann die Kondensatoren in der ersten Gruppe für sukzessiv zunehmende Zeitintervalle aktivieren. Ein erstes Steuersignal 236a kann einen ersten Kondensator in der ersten Gruppe für eine Zeit von 1 ns aktivieren, ein zweites Steuersignal 236b kann einen zweiten Kondensator in der ersten Gruppe für eine Zeit von 2 ns aktivieren, ein drittes Steuersignal 236c kann einen dritten Kondensator in der ersten Gruppe für eine Zeit von 4 ns aktivieren und ein viertes Steuersignal 236d kann einen vierten Kondensator in der ersten Gruppe für eine Zeit von 8 ns aktivieren. Dann kann das erste Steuersignal 236a ferner den ersten Kondensator in der ersten Gruppe für eine Zeit von 16 ns aktivieren, das zweite Steuersignal 236b kann den zweiten Kondensator in der ersten Gruppe für eine Zeit von 32 ns aktivieren, das dritte Steuersignal 236c kann den dritten Kondensator in der ersten Gruppe für eine Zeit von 64 ns aktivieren und das vierte Steuersignal 236d kann den vierten Kondensator in der ersten Gruppe für eine Zeit von 128 ns aktivieren. Eine Reihe von Steuerimpulsen 240 kann die Kondensatoren in der zweiten Gruppe für sukzessiv zunehmende Zeitintervalle aktivieren. Ein erstes Steuersignal 240a kann einen ersten Kondensator in der zweiten Gruppe für eine Zeit von 15 ns aktivieren, wobei die 15 ns einer Summe der ersten Aktivierungen der ersten Gruppe (z. B. 1 ns + 2 ns + 4 ns + 8 ns) entsprechen kann. Ein zweites Steuersignal 240b kann einen zweiten Kondensator in der zweiten Gruppe für eine Zeit von 240 ns aktivieren, wobei die 240 ns einer Summe der zweiten Aktivierungen der ersten Gruppe (z. B. 16 ns + 32 ns + 64 ns + 128 ns) entsprechen kann. Eine Ladung, die dem reflektierten Impuls entspricht, der durch den Empfänger empfangen wird, kann auf den Kondensatoren gespeichert werden, während sie aktiviert sind. Die zunehmende Aktivierungszeit der Kondensatoren in der ersten und zweiten Gruppe kann eine reduzierte Intensität von reflektierten Impulsen kompensieren, die zu späteren Zeiten empfangen werden und einer zunehmenden Distanz zwischen dem Lidar-System und dem Ziel entsprechen können.
2D veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren des Betriebs eines Lidar-Systems, bei dem eine Aktivierungszeit von Speicherelementen (z. B. Kondensatoren) innerhalb einer Sequenz von Intervallen variieren kann, um wie zum Beispiel eine abnehmende Signalstärke zu kompensieren, die bei längeren Laufzeiten auftreten kann. Eine erste Gruppe 162 kann vier Speicherelemente 162a-162d aufweisen und eine zweite Gruppe 161 kann zwei Speicherelemente 161a und 161b aufweisen. Während sie aktiviert sind, kann jedes Speicherelement eine Ladung speichern. Nach einer Bestimmung einer Distanz im zweidimensionalen Sichtfeld, das dem Ziel 124 entspricht, kann ein Speicherelement entladen und/oder zurückgesetzt werden.
In dem in 2D dargestellten Beispiel können Speicherelemente für eine Menge an Zeit aktiviert werden, die mit einer zunehmenden Laufzeit zunimmt. Jedes der Speicherelemente kann zweimal aktiviert werden. Jedes Speicherelement 162a-162d in der ersten Gruppe 162 kann zum Beispiel abwechselnd aktiviert werden, um abwechselnd die Gruppe-1-Zeitepochen 172a-h zu repräsentieren. Jedes Speicherelement 161a und 162b der zweiten Gruppe 162 kann abwechselnd aktiviert werden, um abwechselnd die Gruppe-2-Zeitepochen 172a-b zu repräsentieren.
Die dem empfangenen Impuls 128 entsprechende Ladung kann auf aktivierten Elementen von der ersten und zweiten Gruppe gespeichert werden. In dem in 2D veranschaulichten Beispiel kann Ladung auf dem zweiten Element 162b der ersten Gruppe 162 während des Zeitintervalls 172f gespeichert werden und Ladung kann auf dem zweiten Element 161b der zweiten Gruppe 161 während des Zeitintervalls 171b gespeichert werden. Der Prozessor kann dann eine Laufzeit des emittierten Lidar-Impulses 116 basierend darauf bestimmen, welche Elemente im Speicher-Array 170 eine Ladung, die dem emittierten Lidar-Impuls 116 entspricht, gespeichert haben. In dem in 2D veranschaulichten Beispiel kann eine Laufzeit des Lidar-Impulses 116 als sich innerhalb eines 32-ns-Fensters befindlich bestimmt werden, das einer Aktivierung des zweiten Elements 162b während des Zeitintervalls 172f entspricht. Das 32-ns-Fenster kann Laufzeiten entsprechen, die von 31 ns bis zu 62 ns reichen. Wie aus dem in 2D veranschaulichten Beispiel gesehen werden kann, kann eine Auflösung einer Laufzeit für zunehmende Laufzeiten abnehmen, wobei die Aktivierungszeiten von Speicherelementen zunehmen können, um eine Reduzierung einer Stärke eines reflektierten Impulses zu kompensieren.
3 veranschaulicht ein Verfahren des Betriebs eines Lidar-Systems, wie etwa des Lidar-Systems 100. Das Lidar-System kann einen Lichtimpuls, wie etwa den Lichtimpuls 116, zu einem Ziel hin, wie etwa dem Ziel 124, emittieren (Schritt 310). Ein Empfänger, wie etwa der Empfänger 128, kann einen Teil eines durch das Ziel reflektierten oder gestreuten Lichtimpulses empfangen. Der empfangene Lichtimpuls kann in eine Spannung, wie zum Beispiel unter Verwendung eines Transimpedanzverstärkers, umgewandelt werden. Die Spannung kann verwendet werden, um Ladung auf einer oder mehreren Gruppen von Speicherelementen zu speichern. Ein oder mehrere Speicherelemente in einer ersten Gruppe können aktiviert werden, um wie zum Beispiel Ladung, die dem empfangenen Lichtimpuls entspricht, auf dem einen oder den mehreren aktivierten Speicherelementen zu speichern (Schritt 320). Jedes Speicherelement in der ersten Gruppe kann für mehrere erste Zeitintervalle (z. B. ein Zeitintervall von 1 ns) aktiviert werden. Die Speicherelemente in der ersten Gruppe können einer ersten Ziffer einer Laufzeit entsprechen. Ein oder mehrere Speicherelemente in einer zweiten Gruppe können aktiviert werden, um wie zum Beispiel Ladung, die dem empfangenen Lichtimpuls entspricht, auf dem einen oder den mehreren aktivierten Speicherelementen zu speichern (Schritt 330). Die Speicherelemente in der zweiten Gruppe können während eines mehrerer zweiter Zeitintervalle (z. B. eines Zeitintervalls von 10 ns) aktiviert werden. Die Speicherelemente in der zweiten Gruppe können einer zweiten Ziffer der Laufzeit entsprechen. Alle der Speicherelemente können sequenziell während jedes der mehreren zweiten Zeitintervalle aktiviert werden. Eine Dauer von jedem der zweiten Zeitintervalle kann mindestens zweimal so lang sein wie eine Dauer des ersten Zeitintervalls. Eine Laufzeit kann aus den Speicherelementen bestimmt werden, die eine gespeicherte Ladung aufweisen, und eine Distanz zum Ziel kann aus der Laufzeit bestimmt werden (Schritt 340). Ein n-tes Element aus der ersten Gruppe von Speicherelementen und ein m-tes Element aus der zweiten Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, können basierend darauf bestimmt werden, welche der Speicherelemente eine gespeicherte Ladung aufweisen. Die Umlaufzeit kann dann durch Aufsummieren eines Produkts von n und einer Länge des ersten Zeitintervalls und eines Produkts von m und einer Länge des zweiten Zeitintervalls bestimmt werden.
Ein Lidar-System kann zum Messen einer Distanz zu einem oder mehreren Objekten in einem Zielgebiet verwendet werden, wie zum Beispiel durch das Übertragen von Licht zu dem Ziel hin und dann das Empfangen von Licht, das vom Ziel reflektiert oder gestreut wird. Empfangenes Licht kann als Ladung auf Speicherelementen, wie zum Beispiel Kondensatoren, gespeichert werden, wobei empfangenes Licht auf unterschiedlichen Speicherelementen in Abhängigkeit von einer Ankunftszeit des empfangenen Lichts gespeichert werden kann. Eine Reduzierung der Anzahl von Speicherelementen kann erzielt werden, indem eine oder mehrere Gruppen von Speicherelementen bereitgestellt werden, wobei jede Gruppe von Speicherelementen einer Ziffer einer Laufzeit entsprechen kann, wobei die Laufzeit eine Umlaufzeit eines Lichtstrahls sein kann, der vom Lidar-System zum Zielgebiet und dann zurück zum Lidar-System läuft. Jede Gruppe von Speicherelementen kann in einem Binärbaum einer Dezimalbaumkonfiguration angeordnet sein. Zusätzlich dazu kann eine Aktivierungszeit von jedem der Speicherelemente mit einer zunehmenden Laufzeit erhöht werden, um wie zum Beispiel eine abnehmende Stärke des empfangenen Lichts zu kompensieren, während die Laufzeit zunimmt.
Jeder der hierin beschriebenen nicht beschränkenden Aspekte kann für sich alleine stehen oder kann mit verschiedenen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden. Die obige ausführliche Beschreibung weist Bezugnahmen auf die begleitenden Zeichnungen auf, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen spezielle Ausführungsformen, in denen die Erfindung umgesetzt werden kann, als Veranschaulichung. Diese Ausführungsformen werden hierin auch als „Beispiele“ bezeichnet. Derartige Beispiele können Elemente zusätzlich zu jenen gezeigten oder beschriebenen aufweisen. Jedoch beabsichtigt der vorliegende Erfinder auch Beispiele, bei denen lediglich jene gezeigten oder beschriebenen Elemente bereitgestellt sind. Zudem beabsichtigt der vorliegende Erfinder auch Beispiele, die eine beliebige Kombination oder Permutation jener gezeigten oder beschriebenen Elemente (oder eines oder mehrerer Aspekte davon) verwenden, entweder mit Bezug auf ein bestimmtes Beispiel (oder einen oder mehrere Aspekte davon) oder mit Bezug auf andere Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon), die vorliegend gezeigt oder beschrieben sind. In dem Fall inkonsistenter Verwendungen zwischen diesem Dokument und beliebigen anderen Dokumenten, die durch Bezugnahme aufgenommen sind, gilt die Verwendung in diesem Dokument.
In diesem Dokument werden die Ausdrücke „ein“, „eine“ oder „einer“ so verwendet, wie in Patentdokumenten üblich ist, ein/eine/einen oder mehrere als eine/einen aufweisend, unabhängig von beliebigen anderen Instanzen oder Verwendungen von „mindestens einem“ oder „einem oder mehreren“. In diesem Dokument wird der Ausdruck „oder“ verwendet, um auf ein nicht ausschließendes oder zu verweisen, so dass „A oder B“ „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A“ und „A und B“ einschließt, sofern nichts anderes angegeben ist. In diesem Dokument werden die Ausdrücke „einschließlich“ und „bei dem“ als die Äquivalente der jeweiligen Ausdrücke „aufweisend“ und „wobei“ in einfachem Deutsch verwendet. Außerdem sind die Ausdrücke „einschließlich“ und „aufweisend“ in den folgenden Ansprüchen offene Ausdrücke, das heißt, ein System, eine Einrichtung, ein Artikel, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Prozess, der/die/das Elemente zusätzlich zu jenen aufgelisteten nach einem solchen Begriff in einem Anspruch aufweist, wird immer noch als in den Schutzumfang dieses Anspruchs fallend erachtet. Zudem werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erster“, „zweiter“ und „dritter“ usw. lediglich als Bezeichnungen verwendet, und sollen keine numerischen Anforderungen hinsichtlich ihrer Objekte auferlegen.
Hierin beschriebene Verfahrensbeispiele können zumindest teilweise maschinen- oder computerimplementiert sein. Manche Beispiele können ein computerlesbares Medium oder ein maschinenlesbares Medium aufweisen, das mit Anweisungen codiert ist, die dazu funktionsfähig sind, eine elektronische Einrichtung zum Durchführen von Verfahren, wie in den obigen Beispielen beschrieben, zu konfigurieren. Eine Implementierung derartiger Verfahren kann Code, wie etwa Microcode, Assemblersprachencode, Code einer höheren Programmiersprache oder dergleichen aufweisen. Ein derartiger Code kann computerlesbare Anweisungen zum Durchführen verschiedener Verfahren aufweisen. Der Code kann Teile von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann der Code bei einem Beispiel greifbar auf einem oder mehreren unbeständigen, nichtflüchtigen oder beständigen greifbaren computerlesbaren Medien gespeichert werden, wie etwa während einer Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele für diese greifbaren computerlesbaren Medien können unter anderem Festplatten, entfernbare Magnetplatten, entfernbare optische Platten (z. B. Compact-Disks und Digital-Video-Disks), magnetische Kassetten, Speicherkarten oder -sticks, Direktzugriffsspeicher (RAMs), Nurlesespeicher (ROMs) und dergleichen aufweisen.
Die obige Beschreibung soll veranschaulichend und nicht beschränkend sein. Zum Beispiel können die oben beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können, wie etwa von einem Durchschnittsfachmann, bei der Durchsicht der obigen Beschreibung verwendet werden. Die Zusammenfassung ist so bereitgestellt, dass sie 37 C.F.R. §1.72(b) entspricht, um dem Leser zu ermöglichen, das Wesen der technischen Offenbarung schnell herauszufinden. Sie ist mit dem Verständnis vorgelegt, dass sie nicht verwendet wird, um den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu beschränken. Auch können bei der obigen Ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale zusammen gruppiert werden, um die Offenbarung zu straffen. Dies sollte nicht als die Absicht interpretiert werden, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für einen beliebigen Anspruch wesentlich ist. Vielmehr kann der Erfindungsgegenstand in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offenbarten Ausführungsform liegen. Dementsprechend sind die folgenden Ansprüche in die Ausführliche Beschreibung als Beispiele oder Ausführungsformen aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich alleine als eine getrennte Ausführungsform steht, und es ist beabsichtigt, dass solche Ausführungsformen miteinander in verschiedenen Kombinationen und Permutationen kombiniert werden können. Der Schutzumfang der Erfindung sollte unter Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche zusammen mit dem vollen Schutzumfang von Äquivalenten, zu welchen solche Ansprüche berechtigen, bestimmt werden.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Umlaufzeit eines Lichtstrahls in einem Lidar-System, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Aktivieren einzelner Speicherelemente in einer ersten Gruppe von Speicherelementen, wobei jedes einzelne Speicherelement während mehrerer erster Zeitintervalle aktiviert wird, die jeweils eine erste Dauer aufweisen; Aktivieren einzelner Speicherelemente in einer zweiten Gruppe von Speicherelementen, wobei jedes einzelne Speicherelement während eines mehrerer zweiter Zeitintervalle aktiviert wird, die jeweils eine zweite Dauer aufweisen, die länger als die erste Dauer ist; Bestimmen einer Umlaufzeit des Lichtstrahls basierend auf bestimmten einzelnen Speicherelementen aus der ersten und zweiten Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen; wobei jedes der bestimmten einzelnen Speicherelemente aus der ersten und zweiten Gruppe von Speicherelementen einer anderen Ziffer der Umlaufzeit entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Dauer mindestens zweimal die Länge der ersten Dauer beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, aufweisend Bestimmen eines einzelnen Speicherelements aus der ersten Gruppe von Speicherelementen, das während mehrerer erster Zeitintervalle aktiviert wird, welches dem empfangenen Teil des Lichtstrahls entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend Bestimmen eines einzelnen Speicherelements aus der zweiten Gruppe von Speicherelementen, das während eines der zweiten Zeitintervalle aktiviert wird, welches dem empfangenen Teil des Lichtstrahls entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das Bestimmen eines n-ten Elements aus der ersten Gruppe und eines m-ten Elements aus der zweiten Gruppe, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, und Bestimmen einer Umlaufzeit durch Aufsummieren eines Produkts von n und einer Länge des ersten Zeitintervalls und eines Produkts von m und einer Länge des zweiten Zeitintervalls, aufweist.
Verfahren zur Bestimmung einer Umlaufzeit eines Lichtstrahls in einem Lidar-System, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Aktivieren einzelner Speicherelemente in aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen, wobei ein Speicherelement in einer Gruppe für ein längeres Zeitintervall aktiviert wird als ein Speicherelement in einer vorhergehenden Gruppe; Bestimmen einer Umlaufzeit des Lichtstrahls basierend auf bestimmten einzelnen Speicherelementen aus jeder aufeinanderfolgenden Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Speicherelement für ein Zeitintervall von mindestens zweimal der Länge eines Zeitintervalls der Aktivierung von Speicherelementen in einer vorhergehenden Gruppe aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, das wiederholtes Aktivieren einzelner Speicherelemente in einer ersten der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen aufweist, und wobei ein Speicherelement in einer zweiten Gruppe der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen für ein Zeitintervall, das einer Aktivierung von jedem der einzelnen Speicherelemente in der ersten der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen entspricht, wiederholt aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, das Aktivieren einzelner Speicherelemente in mindestens einer der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen für ein variables Zeitintervall aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, das Aktivieren einzelner Speicherelemente in mindestens einer der aufeinanderfolgenden Gruppen von Speicherelementen für ein exponentiell variierendes Zeitintervall aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei jede aufeinanderfolgende Gruppe von Speicherelementen eine exponentiell kleinere Anzahl von Speicherelementen als eine vorhergehende Gruppe von Speicherelementen aufweist.
System zur Bestimmung einer Umlaufzeit eines Lichtimpulses in einem Lidar-System, wobei das System Folgendes aufweist: ein Lichtübertragungssystem, das dazu ausgebildet ist, einen Lichtimpuls zu einem Ziel hin zu emittieren; einen Empfänger, der dazu ausgebildet ist, einen Lichtstrahl vom Ziel zu empfangen; eine erste Gruppe von Speicherelementen; eine zweite Gruppe von Speicherelementen; und einen Steuerschaltkreis, der ausgebildet ist zum: Aktivieren einzelner Speicherelemente in der ersten Gruppe von Speicherelementen, wobei jedes einzelne Speicherelement während entsprechender mehrerer erster Zeitintervalle aktiviert wird, wobei jedes der entsprechenden ersten Zeitintervalle eine erste Dauer aufweist; Aktivieren einzelner Speicherelemente in der zweiten Gruppe von Speicherelementen, wobei jedes einzelne Speicherelement während eines mehrerer zweiter Zeitintervalle aktiviert wird, die jeweils eine zweite Dauer aufweisen, die länger als die erste Dauer ist; und Bestimmen einer Umlaufzeit des Lichtimpulses basierend auf den einzelnen Speicherelementen aus der ersten und zweiten Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtimpulses entsprechen; wobei die erste Gruppe von Speicherelementen einer ersten Stelle der Umlaufzeit entspricht und die zweite Gruppe von Speicherelementen einer zweiten Stelle der Umlaufzeit entspricht.
System nach Anspruch 12, wobei die erste Gruppe und zweite Gruppe von Speicherelementen in einer Dezimalbaum- oder Binärbaumkonfiguration angeordnet sind.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei der Steuerschaltkreis dazu ausgebildet ist, ein einzelnes Speicherelement aus der ersten Gruppe von Speicherelementen zu bestimmen, das während mehrerer erster Zeitintervalle aktiviert wird, das dem empfangenen Teil des Lichtstrahls entspricht.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Steuerschaltkreis dazu ausgebildet ist, ein einzelnes Speicherelement aus der zweiten Gruppe von Speicherelementen zu bestimmen, das während eines der zweiten Zeitintervalle aktiviert wird, das dem empfangenen Teil des Lichtstrahls entspricht.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Steuerschaltkreis dazu ausgebildet ist, ein n-tes Element aus der ersten Gruppe und ein m-tes Element aus der zweiten Gruppe, die einem empfangenen Teil des Lichtstrahls entsprechen, zu bestimmen und eine Umlaufzeit durch Aufsummieren eines Produkts von n und einer Länge des ersten Zeitintervalls und eines Produkts von m und einer Länge des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen.
System nach Anspruch 12, wobei eine Anzahl der ersten Gruppe von Speicherelementen exponentiell größer ist als eine Anzahl von Speicherelementen in der zweiten Gruppe von Speicherelementen.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, das ferner eine dritte Gruppe von Speicherelementen aufweist, wobei der Steuerschaltkreis ausgebildet ist zum: Aktivieren einzelner Speicherelemente in der dritten Gruppe von Speicherelementen, wobei jedes einzelne Speicherelement während eines mehrerer dritter Zeitintervalle aktiviert wird, die jeweils eine dritte Dauer aufweisen, die kürzer als die erste Dauer ist; und Bestimmen einer Umlaufzeit des Lichtimpulses basierend auf den einzelnen Speicherelementen aus der ersten, zweiten und dritten Gruppe von Speicherelementen, die einem empfangenen Teil des Lichtimpulses entsprechen.