激光雷达系统和方法技术方案

系统和方法使用激光雷达技术。在一个实现中，激光雷达系统包括至少一个处理器，被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮视场；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，该反射信号指示从该视场中的物体反射的光；动态地分配多个检测元件的第一子集以构成第一像素；动态地分配多个检测元件的第二子集以构成第二像素；在处理第一像素和第二像素之后，动态地分配多个检测元件的第三子集以构成第三像素，第三子集与第一子集和第二子集中的至少一个重叠，并且不同于第一子集和第二子集中的每一个；以及在处理第一像素和第二像素之后，动态地分配多个检测元件的第四子集以构成第四像素，第四子集与第一子集、第二子集和第三子集中的至少一个重叠，并且不同于第一子集、第二子集和第三子集中的每一个。

System and Method of Lidar

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光雷达系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求以下美国临时专利申请的优先权权益：于2016年11月16日提交的美国临时专利申请No.62/422,602；于2016年11月22日提交的美国临时专利申请No.62/425,089；于2017年1月3日提交的美国临时专利申请No.62/441,574；于2017年1月3日提交的美国临时专利申请No.62/441,578；于2017年1月3日提交的美国临时专利申请No.62/441,581；于2017年1月3日提交的美国临时专利申请No.62/441,583；于2017年1月3日提交的美国临时专利申请No.62/441,606；于2017年1月3日提交的美国临时专利申请No.62/441,610；于2017年1月3日提交的美国临时专利申请No.62/441,611；于2017年2月7日提交的美国临时专利申请No.62/455,627；于2017年2月9日提交的美国临时专利申请No.62/456,691；于2017年2月22日提交的美国临时专利申请No.62/461,802；于2017年6月8日提交的美国临时专利申请No.62/516,694；于2017年6月18日提交的美国临时专利申请No.62/521,450；于2017年9月20日提交的美国临时专利申请No.62/560,985；于2017年9月26日提交的美国临时专利申请No.62/563,367；以及于2017年10月3日提交的美国临时专利申请No.62/567,692。所有上述申请通过引用整体并入本文。
本公开总体上涉及用于扫描周围环境的勘测技术，并且更具体地，涉及使用激光雷达(LIDAR)技术来检测周围环境中的物体的系统和方法。
技术介绍
随着驾驶员辅助系统和自主车辆的出现，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，包括识别可能会影响车辆导航的障碍物、危险、物体和其它物理参数。为此，已经提出了多种不同的技术，包括单独或以冗余方式操作的雷达、激光雷达、基于相机的系统。驾驶员辅助系统和自主车辆的一个考虑因素是系统在不同条件下(包括雨、雾、黑暗、强光和雪)确定周围环境的能力。光检测和测距系统(激光雷达(LIDAR)，也称为光雷达(LADAR))是可以在不同条件下很好地工作的技术的示例，该技术通过用光照亮物体并用传感器测量反射脉冲，来测量到物体的距离。激光是可以在激光雷达系统中使用的光源的一个示例。与任何传感系统一样，为了使基于激光雷达的感测系统完全被汽车行业采用，系统应当提供可靠的数据，以使得能够检测远处的物体。然而，目前激光雷达系统的最大照明功率受到使激光雷达系统对眼睛安全的需要的限制(即，使得它们将不会损伤人眼，这种损伤会在投射的光发射在眼睛的角膜和晶状体中吸收时发生，而对视网膜造成热损伤。)本公开的系统和方法针对在遵守眼睛安全规定的同时改进激光雷达系统的性能。
技术实现思路
与本公开一致的实施例提供了使用激光雷达技术来检测周围环境中的物体的系统和方法。与所公开的实施例一致，激光雷达系统包括至少一个处理器，该处理器被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮视场；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，该反射信号指示从视场中的物体反射的光；动态地分配多个检测元件的第一子集以构成第一像素；动态地分配多个检测元件的第二子集以构成第二像素；在处理第一像素和第二像素之后，动态地分配多个检测元件的第三子集以构成第三像素，第三子集与第一子集和第二子集中的至少一个重叠，并且不同于第一子集和第二子集中的每一个；以及在处理第一像素和第二像素之后，动态地分配多个检测元件的第四子集以构成第四像素，第四子集与第一子集、第二子集和第三子集中的至少一个重叠，并且不同于第一子集、第二子集和第三子集中的每一个。与所公开的实施例一致，车辆包括主体；以及主体内的至少一个处理器，该处理器被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮主体前方的视场；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，该反射信号指示从视场中的物体反射的光；动态地分配多个检测元件的第一子集以构成第一像素；动态地分配多个检测元件的第二子集以构成第二像素；在处理第一像素和第二像素之后，动态地分配多个检测元件的第三子集以构成第三像素，第三子集与第一子集和第二子集中的至少一个重叠，并且不同于第一子集和第二子集中的每一个；以及在处理第一像素和第二像素之后，动态地分配多个检测元件的第四子集以构成第四像素，第四子集与第一子集、第二子集和第三子集中的至少一个重叠，并且不同于第一子集、第二子集和第三子集中的每一个。与所公开的实施例一致，一种方法从激光雷达系统的传感器获得数据。该方法包括控制至少一个光源的激活以照亮视场；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，该反射信号指示从视场中的物体反射的光；动态地分配多个检测元件的第一子集以构成第一像素；动态地分配多个检测元件的第二子集以构成第二像素；在处理第一像素和第二像素之后，动态地分配多个检测元件的第三子集以构成第三像素，第三子集与第一子集和第二子集中的至少一个重叠，并且不同于第一子集和第二子集中的每一个；以及在处理第一像素和第二像素之后，动态地分配多个检测元件的第四子集以构成第四像素，第四子集与第一子集、第二子集和第三子集中的至少一个重叠，并且不同于第一子集、第二子集和第三子集中的每一个。与所公开的实施例一致，激光雷达系统包括至少一个处理器，该处理器被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮至少10平方度的视场(FOV)部分；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，该反射信号指示从FOV部分中的物体反射的光；动态地为多个检测元件应用第一分组方案，以提供包括第一数量的组的多个第一检测元件组；从至少一个传感器获得多个第一输出信号，第一输出信号中的每一个与另一个第一检测元件组对应；处理多个第一输出信号以提供遍及FOV部分具有第一点密度的第一点云，其中第一点云的每个点与另一个第一检测元件组对应；动态地为多个检测元件应用第二分组方案，以提供包括第二数量的组的多个第二检测元件组，其中第二数量大于第一数量；从至少一个传感器获得多个第二输出信号，第二输出信号中的每一个与另一个第二检测元件组对应；以及处理多个第二输出信号以提供遍及FOV部分具有第二点密度的第二点云，其中第二点云的每个点与另一个第二检测元件组对应；其中第二点密度至少是第一点密度的两倍密集。与所公开的实施例一致，激光雷达系统包括至少一个处理器，该处理器被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮视场；从至少一个传感器接收与视场中的物体相关联的反射信号，其中，光离开至少一个光源与反射照射在至少一个传感器上之间的时间流逝构成飞行时间；以及在飞行时间期间更改与至少一个传感器相关联的放大参数。与所公开的实施例一致，激光雷达方法包括控制至少一个光源的激活以照亮视场；从至少一个传感器接收与视场中的物体相关联的反射信号，其中，光离开至少一个光源与反射照射在至少一个传感器上之间的时间流逝构成飞行时间；以及在飞行时间期间更改与至少一个传感器相关联的放大参数。与所公开的实施例一致，车辆包括主体；位于主体内的至少一个处理器，并被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮主体前方的视场；从至少一个传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达系统，包括：至少一个处理器，被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮视场；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，所述反射信号指示从所述视场中的物体反射的光；动态地分配所述多个检测元件的第一子集以构成第一像素；动态地分配所述多个检测元件的第二子集以构成第二像素；在处理所述第一像素和所述第二像素之后，动态地分配所述多个检测元件的第三子集以构成第三像素，所述第三子集与所述第一子集和所述第二子集中的至少一个重叠，并且不同于所述第一子集和所述第二子集中的每一个；以及在处理所述第一像素和所述第二像素之后，动态地分配所述多个检测元件的第四子集以构成第四像素，所述第四子集与所述第一子集、所述第二子集和所述第三子集中的至少一个重叠，并且不同于所述第一子集、所述第二子集和所述第三子集中的每一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.16 US 62/422,602;2016.11.22 US 62/425,089;1.一种激光雷达系统，包括：至少一个处理器，被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮视场；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，所述反射信号指示从所述视场中的物体反射的光；动态地分配所述多个检测元件的第一子集以构成第一像素；动态地分配所述多个检测元件的第二子集以构成第二像素；在处理所述第一像素和所述第二像素之后，动态地分配所述多个检测元件的第三子集以构成第三像素，所述第三子集与所述第一子集和所述第二子集中的至少一个重叠，并且不同于所述第一子集和所述第二子集中的每一个；以及在处理所述第一像素和所述第二像素之后，动态地分配所述多个检测元件的第四子集以构成第四像素，所述第四子集与所述第一子集、所述第二子集和所述第三子集中的至少一个重叠，并且不同于所述第一子集、所述第二子集和所述第三子集中的每一个。2.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述多个检测元件包括单光子雪崩二极管(SPAD)的阵列。3.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述多个检测元件包括雪崩光电二极管(APD)的阵列。4.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个传感器包括多个PIN二极管。5.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述第一子集中的检测元件的数量大于所述第二子集中的检测元件的数量。6.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述第一子集和第二子集中的检测元件的数量是相同的。7.如权利要求6或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述第一子集和第二子集是第一分配配置的一部分，在该第一分配配置下，多个被分配像素中的每一个与相同数量的检测元件相关联。8.如权利要求7或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述第三子集和第四子集是第二分配配置的一部分，并且其中所述第一分配配置和第二分配配置与相同数量的被分配像素相关联。9.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述第一和第三子集中的检测元件的数量是相同的。10.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述第一子集中的检测元件的数量大于所述第三子集中的检测元件的数量。11.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中控制所述至少一个光源的激活包括修改由所述至少一个光源发送的光的束斑尺寸。12.如权利要求10或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中控制所述至少一个光源的激活包括修改照射在所述至少一个传感器上的反射光的聚焦区域。13.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述第三子集的纵横比大于所述第一子集的纵横比。14.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中，光离开所述至少一个光源与反射照射在所述至少一个传感器上之间的时间流逝构成飞行时间，并且所述至少一个处理器还被配置为在所述飞行时间期间动态地分配检测元件的子集。15.如权利要求1或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个处理器还被配置为基于主车辆的驾驶参数来分配所述第一子集和第二子集。16.一种车辆，包括：主体；至少一个处理器，位于所述主体内并且被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮所述主体前方的视场；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，所述反射信号指示从所述视场中的物体反射的光；动态地分配所述多个检测元件的第一子集以构成第一像素；动态地分配所述多个检测元件的第二子集以构成第二像素；在处理所述第一像素和所述第二像素之后，动态地分配所述多个检测元件的第三子集以构成第三像素，所述第三子集与所述第一子集和所述第二子集中的至少一个重叠，并且不同于所述第一子集和所述第二子集中的每一个；以及在处理所述第一像素和所述第二像素之后，动态地分配所述多个检测元件的第四子集以构成第四像素，所述第四子集与所述第一子集、所述第二子集和所述第三子集中的至少一个重叠，并且不同于所述第一子集、所述第二子集和所述第三子集中的每一个。17.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，其中所述至少一个处理器还被配置为在反射光开始照射在所述至少一个传感器上之后动态地分配检测元件的子集。18.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，其中所述至少一个处理器还被配置为处理所述第一像素和第二像素以识别与至少一个物体相关联的距离信息。19.如权利要求18或任何其它权利要求所述的车辆，其中所述至少一个处理器还被配置为处理所述第三像素和第四像素以识别关于所述视场中的至少一个物体的附加信息。20.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，其中所述至少一个处理器还被配置为基于对所述第一像素和所述第二像素的处理，确定所述视场的至少一部分中不存在物体；以及基于对所述第三像素和所述第四像素的处理，确定所述视场的所述至少一部分中至少一个物体的存在。21.如权利要求20或任何其它权利要求所述的车辆，其中所述至少一个处理器还被配置为在基于对所述第一像素和所述第二像素的处理而确定所述视场的至少一部分中不存在物体之后，动态地分配所述第三子集和第四子集。22.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，还包括多个开关，用于将检测元件动态地分配到不同的子集。23.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，还包括多个解码器，被配置为解码从所述多个检测元件接收的反射信号。24.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，其中在处理所述第一像素和所述第二像素之后，所述至少一个处理器还被配置为获得至少一个有缺陷的检测元件的标识，并且避免在所述第三子集中包括所述至少一个有缺陷的检测元件。25.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，其中，在处理所述第一像素和所述第二像素之后，所述至少一个处理器还被配置为获得至少一个有缺陷的检测元件的标识，并且降低所述至少一个有缺陷的检测元件的增益。26.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，其中所述至少一个处理器还被配置为控制至少一个光偏转器以偏转来自所述至少一个光源的光来扫描所述视场，以在第一扫描周期中动态地分配所述第一子集和第二子集，并且在后续的第二扫描周期中动态地分配所述第三子集和第四子集。27.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，其中所述至少一个处理器还被配置为控制至少一个光偏转器以偏转来自所述至少一个光源的光来扫描所述视场，并且在当前扫描周期中在所述至少一个光源照亮所述视场的第一部分时动态地分配所述第一子集和第二子集，并且在当前扫描周期中在所述至少一个光源照亮所述视场的第二部分时动态地分配所述第三子集和第四子集。28.如权利要求16或任何其它权利要求所述的车辆，其中所述至少一个处理器还被配置为控制至少一个光偏转器以偏转来自所述至少一个光源的光来沿着扫描模式扫描所述视场，并且基于所述扫描模式动态地分配所述多个检测元件的子集。29.一种用于从激光雷达系统的传感器获得数据的方法，该方法包括：控制至少一个光源的激活以照亮视场；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，所述反射信号指示从所述视场中的物体反射的光；动态地分配所述多个检测元件的第一子集以构成第一像素；动态地分配所述多个检测元件的第二子集以构成第二像素；在处理所述第一像素和所述第二像素之后，动态地分配所述多个检测元件的第三子集以构成第三像素，所述第三子集与所述第一子集和所述第二子集中的至少一个重叠，并且不同于所述第一子集和所述第二子集中的每一个；以及在处理所述第一像素和所述第二像素之后，动态地分配所述多个检测元件的第四子集以构成第四像素，所述第四子集与所述第一子集、所述第二子集和所述第三子集中的至少一个重叠，并且不同于所述第一子集、所述第二子集和所述第三子集中的每一个。30.一种激光雷达系统，包括：至少一个处理器，被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮至少10平方度的视场(FOV)部分；从具有多个检测元件的至少一个传感器接收反射信号，所述反射信号指示从所述FOV部分中的物体反射的光；动态地为所述多个检测元件应用第一分组方案，以提供包括第一数量的组的多个第一检测元件组；从所述至少一个传感器获得多个第一输出信号，每个第一输出信号与另一个第一检测元件组对应；处理所述多个第一输出信号以提供遍及所述FOV部分具有第一点密度的第一点云，其中所述第一点云的每个点与另一个第一检测元件组对应；动态地为所述多个检测元件应用第二分组方案，以提供包括第二数量的组的多个第二检测元件组，其中所述第二数量大于所述第一数量；从所述至少一个传感器获得多个第二输出信号，每个第二输出信号与另一个第二检测元件组对应；以及处理所述多个第二输出信号以提供遍及所述FOV部分具有第二点密度的第二点云，其中所述第二点云的每个点与另一个第二检测元件组对应；其中所述第二点密度至少是所述第一点密度的两倍密集。31.一种激光雷达系统，包括：至少一个处理器，被配置为：控制至少一个光源的激活以照亮视场；从至少一个传感器接收与所述视场中的物体相关联的反射信号，其中，光离开所述至少一个光源与反射照射在所述至少一个传感器上之间的时间流逝构成飞行时间；以及在所述飞行时间期间更改与所述至少一个传感器相关联的放大参数。32.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述放大参数包括以下中的至少一个：检测器增益、放大器增益、灵敏度和衰减。33.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个处理器还被配置为增加所述至少一个传感器的放大率，作为所述飞行时间的函数。34.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个传感器包括多个检测元件，并且其中所述至少一个处理器还被配置为更改与所述多个检测元件的子集相关联的至少一个放大参数。35.如权利要求34或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个处理器还被配置为动态地更改与所述多个检测元件的子集相关联的至少一个放大参数，使得在瞬时时间，所述多个检测元件中的至少一个是未操作的。36.如权利要求34或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个处理器还被配置为控制至少一个光偏转器以偏转来自所述至少一个光源的光来扫描所述视场，并且在单个扫描周期期间对不同的检测元件应用不同的放大方案。37.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中，相对于与所述飞行时间的第一部分相关联的放大参数的值，所述至少一个处理器被配置为增加与所述飞行时间的第二部分相关联的放大参数的值，所述飞行时间的第二部分在所述飞行时间的第一部分之后。38.如权利要求37或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中在所述飞行时间的第一部分期间，所述放大参数基本上等于零。39.如权利要求38或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述飞行时间的第一部分在离开所述至少一个光源的光已经从所述至少一个光源行进至少25米之后开始。40.如权利要求37或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述飞行时间的第二部分基本上在所述飞行时间的第一部分结束时开始。41.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个处理器还被配置为在至少300连续纳秒的时间段内逐渐增加所述放大参数。42.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述放大参数包括放大电平，并且所述至少一个处理器还被配置为在至少200连续纳秒内将所述放大电平增加至少31dB。43.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述放大参数包括放大电平，并且所述至少一个处理器还被配置为在至少300连续纳秒内将所述放大电平增加至少4dB。44.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个传感器包括多个检测元件，并且其中所述至少一个处理器还被配置为：控制至少一个光偏转器以偏转来自所述至少一个光源的光来扫描所述视场，其中所述视场的扫描模式包括至少两个扫描方向；以及基于当前扫描方向，动态地更改与所述多个检测元件中的至少一些检测元件相关联的放大参数。45.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个传感器包括多个检测元件，并且其中所述处理器还被配置为将不同组的检测元件指派给不同的像素，使得与位于距所述激光雷达系统第一距离处的第一物体相关联的第一像素被指派比与位于距所述激光雷达系统大于所述第一距离的第二距离处的第二物体相关联的第二像素更少的检测元件。46.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个处理器还被配置为基于与先前扫描周期相关联的反射信号来确定所述放大参数的值。47.如权利要求31或任何其它权利要求所述的激光雷达系统，其中所述至少一个处理器还被配置为基于在同一扫描周期期间接收到的、与另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：OD凯拉夫，O布斯基拉，R埃舍尔，Y安特曼，N奥西罗夫，A斯坦伯格，D埃洛兹，J弗莱科，S莱维，G佐哈，
申请(专利权)人：创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL