激光雷达系统和操作方法技术方案

一种激光雷达系统，优选地包括以下中的一个或更多个：光发射器、光检测器、光束导向器、和/或处理模块。一种激光雷达系统的操作方法，优选地包括：确定信号，输出信号，接收一个或更多个回波信号，和/或分析回波信号。和/或分析回波信号。和/或分析回波信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光雷达系统和操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年10月13日提交的序列号为63/091,055的美国临时申请的权益，该美国临时申请通过该引用以其全部内容并入本文。


[0003]本专利技术总体上涉及目标检测(object detection)和/或成像领域，并且更具体地，涉及目标检测和/或成像领域中的新的且有用的激光雷达系统(lidar system)和操作方法。
[0004]背景
[0005]典型的激光雷达系统和方法依赖于光的脉冲来表征其周围的目标。此外，由于在发射下一个光脉冲之前需要等待每个光脉冲返回，因此它们(例如在侦测范围(range)、分辨率、精度等方面的)性能通常受到显著限制。因此，在目标检测领域需要创建新的和有用的激光雷达系统和操作方法。
[0006]附图简述
[0007]图1A至图1B分别是方法的实施例和该实施例的示例的流程图表示。
[0008]图2A是系统的实施例的示意表示。
[0009]图2B是使用中的系统的实施例的示意表示。
[0010]图3A
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图3B是确定信号的示例的示意表示。
[0011]图4A
‑
图4B分别是一组相位有界低互相关码(phase
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bounded low cross
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correlation codes)的第一示例的互相关和自相关的表示。
[0012]图4C是一组相位有界低互相关码的第二示例的互相关的表示。
[0013]图5A
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图5B是分析回波信号(return signal)的示例的示意表示。
[0014]图6A
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图6B分别是在时域中应用匹配滤波器的第一示例和第二示例的示意表示。
[0015]图7是分析回波信号的具体示例的示意表示。
[0016]优选实施例的描述
[0017]对本专利技术优选实施例的以下描述并不旨在将本专利技术限于这些优选实施例，而是旨在使本领域的任何技术人员能够制作和使用本专利技术。
[0018]1.概述。
[0019]激光雷达系统操作的方法100优选地包括：确定信号S110；输出信号S120；接收回波信号S130；和/或分析回波信号S140(例如，如图1A
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图1B所示)。然而，方法100可以另外或可替代地包括以任何合适的方式执行的任何其他合适的要素。方法100优选地使用激光雷达系统200执行，但可以另外或可替代地使用任何其他合适的系统执行。
[0020]许多激光雷达系统和方法基于(例如，与由系统发射的光的脉冲相关联的)时间延迟来表征到其周围目标的距离。相比而言，本文描述的方法100和/或激光雷达系统200的实施例使用(例如，诸如下面更详细描述的，由激光雷达系统200发射的编码光信号(诸如周期信号)的)相位延迟来表征到它们周围目标的距离(和/或与目标相关联的其他信息)。由于
这些相位延迟与距离有关(例如，并且被用于表征潜在未知的和/或不断变化的目标布置)，所使用的编码通常是异步的。因此，本文描述了符合本申请的一种新型编码。
[0021]2.系统。
[0022]激光雷达系统200优选地包括一个或更多个以下元件：光发射器210；光检测器220；光束导向器230；和/或处理模块240(例如，如图2A
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图2B所示)。
[0023]光发射器210优选地用于(例如，可操作以)发射一个或更多个光信号。光信号优选地为光束状的(例如，激光束)，但可以另外或可替代地具有任何其他合适的光学特性。
[0024]光发射器优选地包括一个或更多个激光器(例如，二极管激光器)。激光器可以包括例如边发射激光器、面发射激光器(例如，VCSEL)、光纤耦合激光器和/或任何其他合适类型的激光器。激光器优选地为连续波激光器(例如，可操作以和/或被配置为发射基本上连续的波辐射)，但可以另外或可替代地包括脉冲激光器(例如，可操作以和/或被配置为发射辐射的脉冲)和/或任何其他合适的激光器。在一个具体示例中，激光器中的一个或更多个发射波长大致为900nm(例如，890nm
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910nm、875nm
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925nm等)的光。在第二具体示例中，激光器中的一个或更多个发射波长大致为1550nm(例如，1540nm
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1560nm、1525nm
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1575nm等)的光。在第三具体示例中，激光器中的一个或更多个发射波长大致为835nm(例如，820nm
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850nm、800
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870nm等)的光。激光器发射的光强度优选地低于或等于监管标准规定的限度(例如，激光器可以符合IEC
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60825、IEC
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62471等)，但可以可替代地更高。信号功率可以在监管限度内(例如，小于阈值功率，诸如5W、2W、l W、500mW、200mW、100mW、50mW、20mW、10mW、5mW、2mW、1mW、0.5mW、0.2mW或0.1mW等)，优选地小于1mW，但可以可替代地更高或更低。然而，激光器可以另外或可替代地包括任何其他合适的激光器。
[0025]每个光发射器210优选地包括一个或更多个调制器。每个调制器优选地可操作以调制由发射器发射的光的一个或更多个方面(例如，相位、强度、波长等)。然而，系统200可以另外或可替代地包括任何其他合适的光发射器。
[0026]光检测器220优选地用于(例如，可操作以)响应于光学检测而生成电信号(例如，电流、电压等)(例如，代表检测到的光信号)，但可以另外或可替代地响应于光信号检测而生成任何其他合适的信号(例如，代表检测到的光信号)。例如，光检测器可以包括一个或更多个光电二极管(例如，雪崩光电二极管)。光检测器220可以任选地包括(和/或辅以)一个或更多个解调器(例如，数字解调器，诸如计算实现的解调器；模拟解调器电路；等等)，诸如与调制器互补的解调器(例如，被配置为将编码信号转换回原始序列)。然而，系统200可以另外或可替代地包括任何其他合适的光检测器。
[0027]光束导向器230优选地用于在系统200的各个方面和外部环境之间引导光信号。例如，光束导向器230可以将从光发射器210发射的光信号(例如，光束)引导到外部位置30(在外部环境内)，其中光信号从外部位置30(和/或其他外部位置)反射。光信号优选地被反射回光束导向器230，其将反射信号引导到光检测器220。然而，光信号可以另外或可替代地反射到另一个光束导向器230(例如，其将信号引导到光检测器220)、反射到光检测器220，和/或反射到系统200的任何其他合适的元件。每个光束导向器230可以引导一个或更多个发射信号和一个或更多个反射信号，并且可以在一个或更多个光发射器210、外部位置30和/或光检测器220之间引导信号(例如，如图2B所示)。在一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于环境映射的方法，包括：选择一组相位有界低互相关码(PB
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LCC)，所述一组PB
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LCC包括第一PB
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LCC和第二PB
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LCC，其中，所述一组PB
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LCC定义相位界限；生成代表第一输出信号的第一光输出，包括基于所述第一PB
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LCC调制第一基本连续波的载波信号；生成代表第二输出信号的第二光输出，包括基于所述第二PB
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LCC调制第二基本连续波的载波信号；在整个时间段内，将所述第一光输出和所述第二光输出同时传输到环境中；在光学传感器处，接收回波信号，所述回波信号包括：所述第一光输出的来自所述环境内的第一目标的第一反射；以及所述第二光输出的来自所述环境内的第二目标的第二反射；通过选择所述回波信号的连续时间窗口，来确定样本；生成第一经滤波样本，包括基于所述第一PB
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LCC对所述样本进行滤波；确定与所述第一经滤波样本相关联的第一相位延迟，其中，所述第一相位延迟在所述相位界限内；基于所述第一相位延迟，确定所述第一目标的相对位置；生成第二经滤波样本，包括基于所述第二PB
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LCC对所述样本进行滤波；确定与所述第二经滤波样本相关联的第二延迟时间；以及基于所述第二延迟时间，确定所述第二目标的相对位置。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：生成代表第三输出信号的第三光输出，包括基于所述一组PB
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LCC中的第三PB
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LCC调制第三基本连续波的载波信号；在整个所述时间段内，与将所述第一光输出和所述第二光输出传输到所述环境中同时地，将所述第三光输出传输到所述环境中；生成第三经滤波样本，包括基于所述第三PB
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LCC对所述样本进行滤波；确定与所述第三经滤波样本相关联的第三延迟时间；以及基于所述第三延迟时间，确定第三目标在所述环境内的相对位置；其中，所述回波信号还包括所述第三光输出的来自所述第三目标的第三反射。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：生成代表第四输出信号的第四光输出，包括基于所述一组PB
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LCC中的第四PB
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LCC调制第四基本连续波的载波信号；在整个所述时间段内，与将所述第一光输出、所述第二光输出和所述第三光输出传输到所述环境中同时地，将所述第四光输出传输到所述环境中；生成第四经滤波样本，包括基于所述第四PB
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LCC对所述样本进行滤波；确定与所述第四经滤波样本相关联的第四延迟时间；以及基于所述第四延迟时间，确定第四目标在所述环境内的相对位置；其中，所述回波信号还包括所述第四光输出的来自所述第四目标的第四反射。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述一组PB
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LCC定义一组成对互相关，所述方法还包括：
基于所述一组成对互相关以及所述第二经滤波样本、所述第三经滤波样本和所述第四经滤波样本，针对与所述第二反射、所述第三反射和所述第四反射相关联的干扰校正所述第一经滤波样本；基于所述一组成对互相关以及所述第一经滤波样本、所述第三经滤波样本和所述第四经滤波样本，针对与所述第一反射、所述第三反射和所述第四反射相关联的干扰校正所述第二经滤波样本；基于所述一组成对互相关以及所述第一经滤波样本、所述第二经滤波样本和所述第四经滤波样本，针对与所述第一反射、所述第二反射和所述第四反射相关联的干扰校正所述第三经滤波样本；以及基于所述一组成对互相关以及所述第一经滤波样本、所述第二经滤波样本和所述第三经滤波样本，针对与所述第一反射、所述第二反射和所述第三反射相关联的干扰校正所述第四经滤波样本。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一PB
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LCC和所述第二PB
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LCC定义互相关，所述方法还包括：基于所述互相关和所述第二经滤波样本，针对与所述第二反射相关联的干扰校正所述第一经滤波样本；以及基于所述互相关和所述第一经滤波样本，针对与所述第一反射相关联的干扰校正所述第二经滤波样本。6.根据权利要求5所述的方法，还包括：基于所述互相关和所校正的第二经滤波样本，针对与所述第二反射相关联的干扰进一步校正所校正的第一经滤波样本；以及基于所述互相关和所校正的第一经滤波样本，针对与所述第一反射相关联的干扰进一步校正所校正的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布，
申请(专利权)人：红色领袖科技公司，
类型：发明
国别省市：