【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及用于扫描周围环境的勘测(surveying)技术，并且更具体地，涉及使用lidar技术来检测周围环境中的对象(object)的系统和方法。
技术介绍
1、随着驾驶员辅助系统和自动驾驶车辆的出现，汽车需要配备有能够可靠地感测和解释其周围环境的系统，包括识别障碍物、危险、对象和可能影响车辆导航的其他物理参数。为此，已经提出了许多不同的技术，包括雷达、lidar、基于相机的系统，其单独操作或以冗余方式操作。
2、驾驶员辅助系统和自主车辆的一个考虑因素是系统跨不同条件(包括雨、雾、黑暗、亮光和雪)确定周围环境的能力。光检测和测距系统(lidar，也称为ladar)是可以通过用光照射对象来测量到对象的距离并用传感器测量反射脉冲而在不同条件下很好地工作的技术的示例。激光器是可以在lidar系统中使用的光源的一个示例。与任何感测系统一样，为了使基于lidar的感测系统被汽车工业完全采用，该系统应该提供能够检测远处对象的可靠数据。
3、lidar系统的感测单元可以包括多个像素。像素可以包括多个子像素，每个子像素可以包括一个或多个感测元件，诸如但不限于光电二极管。
4、每个子像素可以感测噪声。一些子像素也可以是感测信号。至少一些其它子像素不感测任何信号(且仅感测噪声)。
5、噪声可以是红外噪声——但是子像素可以感测到其他噪声。
6、可以对所有子像素的输出求和以提供像素输出信号。
7、当所有子像素的输出相加时，由于仅感测噪声的子像素，像素输出信号的信噪比(snr
8、增加像素的snr的需求日益增长。
9、本公开的系统和方法涉及改善像素的snr。
技术实现思路
1、根据本公开的一些广泛方面，可以提供一种具有改善的snr的lidar系统。
2、根据一个广泛方面，本公开提供了一种lidar系统，其包括被配置用于扫描所选择的场景的至少一个光源、包括至少一个像素的感测单元，所述至少一个像素被配置为生成指示由所述至少一个像素收集的光强度的输出数据；所述处理单元被配置并操作用于基于从感测单元接收的输出数据周期性地确定关于对准度量的数据，并且用于改变ifov参数、从所选择的场景反射的所收集的光的对准和感测单元的所述至少一个像素的读出中的至少一个，以改善所述系统的信噪比(snr)。
3、通常，输出数据可以涉及传感器输出。这种输出数据可以是由一个或多个光电检测器在光检测时产生的电信号的形式。在一些实施例中，输出数据可以是指示所选择的数量的子像素的总和或平均输出的模拟信号。在一些附加实施例中，输出数据可以是数字信号。输出数据可以由信号阵列形成，每个信号指示射入(impinging)在所选择的子像素上的光强度。至少一个像素优选地被放置用于收集从场景反射的光，以提供指示从场景反射的光的输出数据。
4、根据一些实施例，lidar系统还包括扫描单元，该扫描单元包括至少一个光偏转器，该至少一个光偏转器被定位用于接收从所选择的场景中的一个或多个对象反射的所收集的光并将所收集的光引导到感测单元。
5、根据一些实施例，lidar系统还包括对准单元，该对准单元被配置用于对准所收集的光的路径以射入在所述至少一个像素的ifov上，其中所述对准单元连接到扫描单元，该扫描单元包括至少一个光偏转器，以通过偏转所述至少一个光偏转器来对准所收集的光的路径。
6、根据一些实施例，lidar系统还包括对准单元，该对准单元被配置用于对准所收集的光的路径以射入在所述至少一个像素的ifov上。
7、根据一些实施例，对准单元连接到所述感测单元，以通过改变所述至少一个像素的位置来对准所收集的光的路径。
8、根据一些实施例，lidar系统还包括位于所收集或传输的光的路径中的至少一个光学元件，并且其中，所述对准单元连接到所述至少一个光学元件，以通过所述至少一个光学元件的取向(orientation)的变化来对准所收集的光的路径。
9、根据一些实施例，至少一个像素包括多个子像素和读出电路，并且被配置为生成关于由所述多个子像素中的所选择的数量的子像素收集的光强度的输出数据，并且其中，所述处理单元生成用于选择生成用于改变ifov参数和对准中的所述至少一个的所述输出数据的子像素的布置和数量的操作指令。
10、根据一些实施例，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：基于与从场景中的一个或多个对象反射的所收集的光相关联的一个或多个信号之间的关系来确定场景的一个或多个扫描内的平均snr。通常，lidar系统可以被配置为在正常操作期间周期性地确定对准度量，以改善snr并对准ifov和光收集，这是由于可能由热变化、振动或光收集路径中的任何其他变化引起的变化。
11、根据一些实施例，至少一个像素包括至少第一读出区域和第二读出区域，该至少第一读出区域和第二读出区域提供关于射入在至少一个像素的至少第一区域和第二区域上的光的读出数据，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定从所述至少第一读出区域和第二读出区域的读出之间的关系。
12、根据一些实施例，至少一个像素被配置为提供顶部区域读出和底部区域读出，该顶部区域读出和底部区域读出指示射入在所述至少一个像素的区(area)的顶部区域和底部区域或右侧区域和左侧区域中的至少一个上的光。
13、根据一些实施例，至少一个像素由用于检测照明光斑的至少第一部分和第二部分的至少第一像素位置和第二像素位置形成，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定从所述至少两个第一像素和第二像素的读出之间的关系。
14、根据一些实施例，至少一个像素包括一个或多个附加光检测器，并且其中，所述感测单元被对准以引导所收集的光射入到所述至少一个像素上并且部分地射入一个或多个附加光检测器，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定射入在所述一个或多个附加检测器上的光部分的强度分布。
15、根据一些实施例，所述至少一个像素包括多个子像素传感器的布置，并且其中，所述感测单元被配置为提供所述多个子像素传感器的读出，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：处理所述多个子像素的读出分布，并且根据指示关于所收集的光的数据的子像素空间集群(cluster)读出来确定信号数据。
16、根据一些实施例，处理单元被配置用于接收指示所述多个子像素的单独读出的输入数据，并且用于处理所述输入数据以确定信号收集；所述处理包括：确定指示关于所收集的光的数据的子像素空间集群读出，并且根据所述子像素空间集群的布置来确定对象的一个或多个参数。
17、根据一些实施例，对象的一个或多个参数包括对象质心位置、沿至少一个轴的对象尺寸(dimension)和对象反射率。
18、根据一些实施例，处理单元被配置并可操作用于在典型的正在进行的操作期间周期性地确定关于对准度量的数据。
19、根据一个其他广泛方面，本公开提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LIDAR系统，所述LIDAR系统包括被配置用于扫描所选择的场景的至少一个光源、包括至少一个像素的感测单元、以及处理单元，所述至少一个像素被配置为生成指示由所述至少一个像素收集的光强度的输出数据；所述处理单元被配置并操作用于基于从所述感测单元接收的输出数据周期性地确定关于对准度量的数据，并且用于改变IFOV参数、从所选择的场景反射的所收集的光的对准和所述感测单元的所述至少一个像素的读出中的至少一个，以改善所述系统的信噪比(SNR)。
2.根据权利要求1所述的LIDAR系统，还包括扫描单元，所述扫描单元包括至少一个光偏转器，所述至少一个光偏转器被定位用于接收从所选择的场景中的一个或多个对象反射的所收集的光，并将所收集的光引导到所述感测单元。
3.根据权利要求2所述的LIDAR系统，还包括对准单元，所述对准单元被配置用于对准所收集的光的路径以射入在所述至少一个像素的IFOV上，其中所述对准单元连接到扫描单元，所述扫描单元包括至少一个光偏转器，以通过偏转所述至少一个光偏转器来对准所收集的光的路径。
4.根据权利要求1所述的LIDAR系统，还包
5.根据权利要求4所述的LIDAR系统，其中，所述对准单元连接到所述感测单元，以通过改变所述至少一个像素的位置来对准所收集的光的路径。
6.根据权利要求4所述的LIDAR系统，还包括位于所收集或传输的光的路径中的至少一个光学元件，并且其中，所述对准单元连接到所述至少一个光学元件，以通过所述至少一个光学元件的取向的变化来对准所收集的光的路径。
7.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述至少一个像素包括多个子像素和读出电路，并且被配置为生成关于由所述多个子像素中的所选择的数量的子像素收集的光强度的输出数据，并且其中，所述处理单元生成用于选择生成用于改变IFOV参数和对准中的所述至少一个的所述输出数据的子像素的布置和数量的操作指令。
8.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：基于与从场景中的一个或多个对象反射的所收集的光相关联的一个或多个信号之间的关系来确定所述场景的一个或多个扫描内的平均SNR。
9.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述至少一个像素包括至少第一读出区域和第二读出区域，所述至少第一读出区域和第二读出区域提供关于射入在所述至少一个像素的至少第一区域和第二区域上的光的读出数据，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定从所述至少第一读出区域和第二读出区域的读出之间的关系。
10.根据权利要求9所述的LIDAR系统，其中，所述至少一个像素被配置为提供顶部区域读出和底部区域读出，所述顶部区域读出和底部区域读出指示射入在所述至少一个像素的区的顶部区域和底部区域或右侧区域和左侧区域中的至少一个上的光。
11.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述至少一个像素由用于检测照明光斑的至少第一部分和第二部分的至少第一像素和第二像素位置形成，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定来自所述至少两个第一像素和第二像素的读出之间的关系。
12.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述至少一个像素包括一个或多个附加光检测器，并且其中，所述感测单元被对准以引导所收集的光射入在所述至少一个像素上并且部分地射入所述一个或多个附加光检测器，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定射入在所述一个或多个附加检测器上的光部分的强度分布。
13.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述至少一个像素包括多个子像素传感器的布置，并且其中，所述感测单元被配置为提供所述多个子像素传感器的读出，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：处理所述多个子像素的读出分布并根据指示关于所收集的光的数据的子像素的空间集群读出来确定信号数据。
14.根据权利要求13所述的LIDAR系统，其中，所述处理单元被配置用于接收指示所述多个子像素的单独读出的输入数据，并且用于处理所述输入数据以确定信号收集；所述处理包括确定指示关于所收集的光的数据的子像素空间集群读出，并且根据所述子像素空间集群的布置来确定对象的一个或多个参数。
15.根据权利要求14所述的LIDAR系统，其中，对象的所述一个或多个参数包括对象质心位置、沿至少一个轴的对象尺寸和对象反射率。
16.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述处理单元被配置并操作用于在典型的正在进行的操作期间周期性地确定关于对准度量的数据。<...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种lidar系统，所述lidar系统包括被配置用于扫描所选择的场景的至少一个光源、包括至少一个像素的感测单元、以及处理单元，所述至少一个像素被配置为生成指示由所述至少一个像素收集的光强度的输出数据；所述处理单元被配置并操作用于基于从所述感测单元接收的输出数据周期性地确定关于对准度量的数据，并且用于改变ifov参数、从所选择的场景反射的所收集的光的对准和所述感测单元的所述至少一个像素的读出中的至少一个，以改善所述系统的信噪比(snr)。
2.根据权利要求1所述的lidar系统，还包括扫描单元，所述扫描单元包括至少一个光偏转器，所述至少一个光偏转器被定位用于接收从所选择的场景中的一个或多个对象反射的所收集的光，并将所收集的光引导到所述感测单元。
3.根据权利要求2所述的lidar系统，还包括对准单元，所述对准单元被配置用于对准所收集的光的路径以射入在所述至少一个像素的ifov上，其中所述对准单元连接到扫描单元，所述扫描单元包括至少一个光偏转器，以通过偏转所述至少一个光偏转器来对准所收集的光的路径。
4.根据权利要求1所述的lidar系统，还包括对准单元，所述对准单元被配置用于对准所收集的光的路径以射入在所述至少一个像素的ifov上。
5.根据权利要求4所述的lidar系统，其中，所述对准单元连接到所述感测单元，以通过改变所述至少一个像素的位置来对准所收集的光的路径。
6.根据权利要求4所述的lidar系统，还包括位于所收集或传输的光的路径中的至少一个光学元件，并且其中，所述对准单元连接到所述至少一个光学元件，以通过所述至少一个光学元件的取向的变化来对准所收集的光的路径。
7.根据权利要求1所述的lidar系统，其中，所述至少一个像素包括多个子像素和读出电路，并且被配置为生成关于由所述多个子像素中的所选择的数量的子像素收集的光强度的输出数据，并且其中，所述处理单元生成用于选择生成用于改变ifov参数和对准中的所述至少一个的所述输出数据的子像素的布置和数量的操作指令。
8.根据权利要求1所述的lidar系统，其中，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：基于与从场景中的一个或多个对象反射的所收集的光相关联的一个或多个信号之间的关系来确定所述场景的一个或多个扫描内的平均snr。
9.根据权利要求1所述的lidar系统，其中，所述至少一个像素包括至少第一读出区域和第二读出区域，所述至少第一读出区域和第二读出区域提供关于射入在所述至少一个像素的至少第一区域和第二区域上的光的读出数据，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定从所述至少第一读出区域和第二读出区域的读出之间的关系。
10.根据权利要求9所述的lidar系统，其中，所述至少一个像素被配置为提供顶部区域读出和底部区域读出，所述顶部区域读出和底部区域读出指示射入在所述至少一个像素的区的顶部区域和底部区域或右侧区域和左侧区域中的至少一个上的光。
11.根据权利要求1所述的lidar系统，其中，所述至少一个像素由用于检测照明光斑的至少第一部分和第二部分的至少第一像素和第二像素位置形成，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定来自所述至少两个第一像素和第二像素的读出之间的关系。
12.根据权利要求1所述的lidar系统，其中，所述至少一个像素包括一个或多个附加光检测器，并且其中，所述感测单元被对准以引导所收集的光射入在所述至少一个像素上并且部分地射入所述一个或多个附加光检测器，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：确定射入在所述一个或多个附加检测器上的光部分的强度分布。
13.根据权利要求1所述的lidar系统，其中，所述至少一个像素包括多个子像素传感器的布置，并且其中，所述感测单元被配置为提供所述多个子像素传感器的读出，所述周期性地确定关于对准度量的数据包括：处理所述多个子像素的读出分布并根据指示关于所收集的光的数据的子像素的空间集群读出来确定信号数据。
14.根据权利要求13所述的lidar系统，其中，所述处理单元被配置用于接收指示所述多个子像素的单独读出的输入数据，并且用于处理所述输入数据以确定信号收集；所述处理包括确定指示关于所收集的光的数据的子像素空间集群读出，并且根据所述子像素空间集群的布置来确定对象的一个或多个参数。
15.根据权利要求14所述的lidar系统，其中，对象的所述一个或多个参数包括对象质心位置、沿至少一个轴的对象尺寸和对象反射率。
16.根据权利要求1所述的lidar系统，其中，所述处理单元被配置并操作用于在典型的正在进行的操作期间周期性地确定关于对准度量的数据。
17.一种用于在lidar系统的操作中使用的方法，所述方法包括：从至少一个像素接收输出数据，所述输出数据指示从所选择的场景反射并射入在所述至少一个像素上的光，基于来自所述至少一个像素的所述输出数据确定关于对准度量的数据，以及校准由所述至少一个像素的光收集，所述校准光收集包括改变ifov参数、从所选择的场景反射的所收集的光的对准和所述感测单元的所述至少一个像素的读出中的至少一个，以改善...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·埃谢尔，I·巴基施，S·利维，E·沙皮拉，
申请(专利权)人：应诺维思科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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