改进的激光测距传感器制造技术

本说明书公开了一种用于获取车辆分类信息的脉冲飞行时间测距系统。传感器确定到在传感器的感测区内行进的车辆的各部分的距离范围。由具有反射表面的四面立方体组成的扫描机构用于朝着行进车辆对准和引导激光。处理系统处理各自距离范围数据和角度范围数据以便确定车辆的三维形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的激光测距传感器交叉引用本说明书依赖于2011年9月13日提交、专利技术名称为“改进的激光测距传感器”的美国临时专利申请第61/534,148号。在此通过引用全文并入上述说明书。
本说明书涉及一般涉及物体传感器，尤其涉及可用在精确和准确感测，检测和/或分类车辆中，同时也能够触发交通、进口、出口或其它监管执法摄像机的改进激光测距传感器。
技术介绍
传统光电传感器使用飞行时间型激光测距系统来测量从道路表面上方的固定点到道路表面的垂直距离，然后测量到从传感器下面通过或停止在传感器下面的车辆的距离。由于脉冲束的高重复速率，传统系统能够随着车辆在传感器下面移动使用多个相继范围测量值得出车辆的纵向轮廓。一些传统系统可能还能够确定车辆速率并使用这个信息得出车辆的轮廓。传统上，传感器接收从该区域或像车辆那样的位于该区域内的物体反射的能量的一部分。然后将返回的脉冲能量作为输入提供给接收器，以便确定可能由该区域内物体的存在引起的、发射和接收的脉冲的飞行时间变化。该传感器还具有可用在提供指示该区域中的一个或多个物体的速度、调查、尺寸或形状的输出中的各种特征。例如，典型的传感器配备了从飞行时间确定装置接收输入以及提供指示该物体是否满足多条分类准则之一(例如，该物体是汽车，卡车还是摩托车)的输出的组件。这样的传感器正跨越包括收费、流通流分析、桥梁/隧道净空验证，以及交通控制和监察的各式各样应用，用作跟踪和分析交通的非侵入性解决方案。这些应用具有需要高度准确传感器跟踪和检测能力的高度动态操作环境。传统系统仍然不能具有使车辆得到识别和分类的足够高扫描速率地精确测量和跟踪通过一个地点的高速交通流，尤其在恶劣天气期间。于是，需要一种在高扫描速率上具有提高的范围精度和分辨率的传感系统。还需要一种减少由不利天气状况引起的假测量值的传感器系统。
技术实现思路
本说明书公开了一种包含用于提供车辆分类信息的激光装置的脉冲飞行时间测距传感器。更具体地说，本说明书公开了一种包含在车辆在传感器的感测区内行进的情况下确定从传感器到车辆的各部分的距离范围的激光装置的脉冲飞行时间测距传感器。本说明书还公开了与每个距离范围数据输出的传感器角相对应的各自范围数据输出。另外，提供了让至少一条光束扫过车辆的扫描装置，在一个实施例中该扫描装置是用作扫描镜、具有反射表面的四面立方体。并且，还提供了处理各个距离范围数据和角度范围数据以便确定车辆的三维形状的处理装置。在一个实施例中，本说明书提供了一种确定车辆的三维形状的系统，该系统包含：包含激光发射器和光电检测器的距离传感器，用于生成多条激光束和检测多条反射束，所述反射束的每一条对应于多条生成激光束之一；相对于该距离传感器放置的扫描机构，用于对准跨过车辆的所述生成激光束的每一条，其中所述扫描机构包含每一个具有反射表面的四面立方体，其中相对于该距离传感器地放置所述四面立方体，以便适合反射所生成激光束，以及其中所述扫描机构进一步包含与所述距离传感器数据通信触发激光束的生成以便形成预定扫描角的扫描器控制电路；以及处理系统，用于当车辆在传感器的感测区内行进时，使用从所述生成激光束和反射束的定时中导出的飞行时间测量值确定从传感器到车辆的某些部分的距离范围，以及根据距离范围确定车辆的三维形状。并且，本说明书的系统还包含用于飞行时间测量的时间到数字转换器(TDC)，其中该TDC适用于接收来自单个激光脉冲的多达四个返回脉冲。在一个实施例中，该系统包含至少两个TDC。在一个实施例中，本说明书所述的四面立方体以恒定速度沿着一个方向连续旋转，使得每转一圈能够扫描四次。在一个实施例中，该系统生成多个激光覆盖区，以及其中所述激光覆盖区表现为端到端接触和提供连续检测线的条纹。在一个实施例中，本说明书公开了一种确定通过包含激光发射器和光电检测器的测距传感器的感测区的车辆的三维形状的方法，该方法包含：使用包含四面立方体的扫描机构让多条激光束扫过车辆，所述四面立方体具有用于沿着直线引导激光束跨过其视场的反射面，所述扫描机构进一步包含在预定扫描角上触发激光器的扫描器控制电路；使用飞行时间测量值确定从传感器到车辆的某些部分的距离范围；以及处理每个扫描角的距离范围数据以便确定车辆的三维形状。在一个实施例中，该四面立方体在扫描期间以恒定速度沿着一个方向连续旋转。在另一个实施例中，该扫描立方体适用于每转一圈扫描四次。在一个实施例中，本说明书的方法进一步将时间到数字转换器(TDC)用于飞行时间测量，其中该TDC适用于接收来自单个激光脉冲的多达四个返回脉冲。在另一个实施例中，该系统包含至少两个TDC。在一个实施例中，该系统在扫描期间生成多个激光覆盖区，以及其中所述激光覆盖区的每一个表现为端到端接触和提供连续检测线的条纹。在一个实施例中，该系统的距离范围分辨率是±1cm。在另一个实施例中，该距离范围测量值的极限是可定制的。在一个实施例中，该扫描器控制电路每度扫描角触发激光脉冲一次。在下面提供的附图和详细描述中将更深刻地描述本说明书的上述和其它实施例。附图说明本专利技术的这些和其它特征和优点将得到进一步认识，因为当结合附图来考虑时，通过参考如下详细描述可以更好地了解它们：图1示出了安装在道路上方的光电传感器系统的一个实施例的正视图；图2是描述在图1中、安装在高度“H”上和具有向前俯视角“A”的传感器的侧视图；图3示出了在一个实施例中传感器被安装在近似7米的高度上的激光覆盖区(footprint)；图4是提供传感器相对于交通方向成0°角时随传感器的安装高度而变的车道(lane)覆盖数据的表格；图5A是示出依照一个实施例的感测系统的多个性能参数的表格；图5B是描述依照本专利技术的一个实施例的多个激光输出参数的表格；图5C是示出依照本专利技术的一个实施例、传感器能够工作的多种环境因素和相关性能参数的表格；以及图6图示了依照本专利技术的一个实施例的旋转立方体扫描器。具体实施方式本说明书公开了一种包含提供车辆分类信息的激光装置的脉冲飞行时间测距传感器系统。更具体地说，本说明书公开了一种脉冲飞行时间测距传感器系统，其包含在车辆在传感器的感测区内行进的情况下确定从传感器到车辆的某些部分的距离范围的激光装置，以及与每个距离范围数据输出的传感器角相对应的数据输出的各自范围。另外，该感测系统包含让至少一条光束扫过车辆的扫描装置，在一个实施例中该扫描装置是用作扫描镜、具有反射表面的四面立方体。并且，还提供了处理各自距离范围数据和角度范围数据以便确定车辆的三维形状的处理装置。本说明书公开了多个实施例。提供如下公开是为了使本领域的普通技术人员能够实践本专利技术。用在本说明书中的语言不应该解释为否认任何一个特定实施例的一般性，或用于将权利要求限制成超过本文使用的术语的含义。本文界定的一般原理可以不偏离本专利技术的精神和范围地应用于其它实施例和应用。此外，使用的术语和短语用于描述示范性实施例的目的，不应该被认为是限制性的。因此，当前公开的专利技术应当与包含符合公开的原理和特征的许多替代例、修改例、和等效例的最宽范围一致。为了清楚起见，不详细描述与在本专利技术所涉及的
中已知的
技术实现思路
有关的细节，以免不必要地掩盖本专利技术。图1示出了安装在含有多种行车道115的道路110上方的感测系统的光电传感器105的正视图，该传感器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定车辆的三维形状的系统，该系统包含：包含激光发射器和光电检测器的距离传感器，用于生成多条激光束和检测多条反射束，所述反射束的每一条对应于多条生成激光束之一；相对于该距离传感器放置的扫描机构，用于对准跨过车辆的所述生成激光束的每一条，其中所述扫描机构包含每一个具有反射表面的四面立方体，其中相对于该距离传感器放置所述四面立方体，以便适合反射生成激光束，以及其中所述扫描机构进一步包含与所述距离传感器数据通信触发激光束的生成以便形成预定扫描角的扫描器控制电路；以及处理系统，用于当车辆在传感器的感测区内行进时，使用从所述生成激光束和反射束的定时导出的飞行时间测量，确定从传感器到车辆的各部分的距离范围，以及根据距离范围确定车辆的三维形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.13 US 61/534,1481.一种用于确定车辆的三维形状的系统，该系统包含：包含激光发射器和光电检测器的距离传感器，用于生成多条激光束和检测多条反射束，所述反射束的每一条对应于多条生成激光束之一；相对于该距离传感器放置的扫描机构，用于对准跨过车辆的所述生成激光束的每一条，其中所述扫描机构包含每一个具有反射表面的四面立方体，其中相对于该距离传感器放置所述四面立方体，以便适合反射生成激光束，以及其中所述扫描机构进一步包含与所述距离传感器数据通信触发激光束的生成以便形成预定扫描角的扫描器控制电路；以及处理系统，用于当车辆在传感器的感测区内行进时，使用从所述生成激光束和反射束的定时导出的飞行时间测量，确定从传感器到车辆的各部分的距离范围，以及根据距离范围确定车辆的三维形状。2.如权利要求1所述的系统，进一步包含用于飞行时间测量的时间到数字转换器。3.如权利要求2所述的系统，其中该时间到数字转换器适用于接收来自单个激光脉冲的多达四个返回脉冲。4.如权利要求2所述的系统，进一步包含至少两个时间到数字转换器。5.如权利要求1所述的系统，其中该四面立方体以恒定速度沿着一个方向连续旋转。6.如权利要求1所述的系统，其中该四面立方体能够每转一圈扫描四次。7.如权利要求1所述的系统，其中该系统生成多个激光覆盖区，以及其中所述激光覆盖区表现为端到端接触和提供连续检测线的条纹。8.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：K福勒，NM赖，
申请(专利权)人：OSI光电子公司，
类型：发明
国别省市：美国;US