具有反射信号强度测量的LIDAR系统技术方案

本发明专利技术提供一种实例LIDAR系统，其包含检测器、放大器、时间/数字转换器TDC、积分器、模/数转换器ADC和处理器。所述检测器被配置以接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来。所述放大器耦合到所述检测器以响应于所述反射光脉冲产生模拟信号。所述TDC耦合到所述放大器以响应于所述模拟信号产生第一时间数据及第二时间数据。所述积分器耦合到所述放大器以积分所述模拟信号。所述ADC耦合到所述积分器以取样所述积分器的输出并产生数字样本。所述处理器被配置以处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有反射信号强度测量的LIDAR系统相关申请案的交叉参考本专利申请要求2015年9月29日提交的标题是“具有反射信号强度测量的LIDAR系统(LIDARSYSTEMWITHREFLECTEDSIGNALSTRENGTHMEASUREMENT)”第62/234,328号美国临时申请的权益，所述美国临时申请让渡给本受让人且明确地以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及光检测与测距(LIDAR)系统。
技术介绍
对于LIDAR和/或LADAR(即雷射检测与测距)系统，能够提取关于反射信号的强度/能量的信息(以及时序信息)可为有利的。这个信息可以允许经由提供关于散射的位置及反射光的强度的信息而增强LIDAR/LADAR数据的后处理分析。举例来说，由于实际LIDAR/LADAR系统通常在强噪声信号(来自太阳、汽车远光灯等)的存在下运作，此噪声将泄漏到系统的接收路径中，且此噪声可影响物体检测的精确性及可靠度。所接收的信号强度的相关性使得LIDAR系统能够在检测具有更强反射信号的物体时执行可靠度度量，LIDAR系统可向其指派较高可信度值，且因此启用更高效的数据后处理。在一个LIDAR系统中，高效能速度及精确性模/数转换器(ADC)用于直接将LIDAR信号迹线数字化。使用此类高效能ADC的优点为其允许直接测量所接收的信号强度以及多个反射之间的良好清晰度。但是，这些ADC的要求为极高的。可满足这些要求的ADC往往昂贵且消耗大量功率。其它LIDAR系统可利用多信道时间/距离(在本文中也被称作时间/数字)转换器(TDC)。TDC为比ADC明显更简单的解决方案，相对便宜，且并不需要大量操作功率。但是，尽管TDC可直接测量反射信号的时序信息，但TDC在估计反射光的功率上可能非常不精确。
技术实现思路
本专利技术的方面包含用于辅助或以其它方式执行LIDAR系统中的反射信号强度测量的方法、设备、LIDAR系统和计算机可读媒体。举例来说，根据一个方面，实例LIDAR系统包含检测器、放大器、时间/数字转换器(TDC)、积分器、模/数转换器(ADC)和处理器。所述检测器被配置以接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来。所述放大器耦合到所述检测器以响应于所述反射光脉冲产生模拟信号。所述TDC耦合到所述放大器以响应于所述模拟信号产生至少第一时间数据及第二时间数据。所述积分器耦合到所述放大器以积分所述模拟信号。所述ADC耦合到所述积分器以取样所述积分器的输出并产生数字样本。所述处理器被配置以处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量。根据另一方面，与LIDAR系统一起使用的实例方法包含在LIDAR系统的检测器处接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来。方法进一步包含响应于反射光脉冲产生模拟信号(其中所述模拟信号表示反射光脉冲)，及响应于所述模拟信号使用时间/数字转换器(TDC)产生至少第一时间数据和第二时间数据。方法还包含使用积分器积分模拟信号，以及使用模/数转换器(ADC)在一或多个取样时间对积分器的输出进行取样以产生表示积分器的输出的数字样本。接着处理第一时间数据、第二时间数据以及数字样本以估计反射光脉冲的总反射能量。在又一方面中，实例LIDAR系统包含存储器和耦合到存储器的处理器。存储器适用于存储程序代码且处理器被配置以存取及执行包含于程序代码中的指令以引导LIDAR系统：(i)在所述LIDAR系统的检测器处接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来；(ii)响应于所述反射光脉冲产生模拟信号，其中所述模拟信号表示所述反射光脉冲；(iii)响应于所述模拟信号使用时间/数字转换器(TDC)产生至少第一时间数据和第二时间数据；(iv)使用积分器积分所述模拟信号；(v)使用模/数转换器(ADC)在一或多个取样时间对所述积分器的输出进行取样以产生表示所述积分器的所述输出的数字样本；以及(vi)处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和所述数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量。在另一方面，LIDAR系统包含：(i)用于在所述LIDAR系统的检测器处接收反射光脉冲的装置，其中所述反射光脉冲从物体反射出来；(ii)用于响应于所述反射光脉冲产生模拟信号的装置，其中所述模拟信号表示所述反射光脉冲；(iii)用于响应于所述模拟信号产生至少第一时间数据和第二时间数据的装置；(iv)用于积分所述模拟信号的装置；(v)用于在一或多个取样时间对用于积分的所述装置的输出进行取样以产生表示用于积分的所述装置的所述输出的数字样本的装置；以及(vi)用于处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和所述数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量的装置。附图说明呈现随附图式以辅助描述本专利技术的实施例，且提供所述图式仅用于说明实施例而非对实施例加以限制。图1是说明实例LIDAR系统的框图。图2是说明实例LIDAR系统的框图。图3是说明LIDAR系统的实例检测器的框图。图4A到4D是说明LIDAR系统的多信道TDC的操作的时序图。图5是说明LIDAR系统的积分器的操作的时序图。图6是说明执行LIDAR系统中的反射信号强度测量的实例过程的流程图。图7是可在LIDAR系统中使用且经配置以支持如在本文中教示的执行反射信号强度测量的组件的若干样本方面的简化框图。具体实施方式在针对于具体实施例的以下描述和相关图式中公开本专利技术的方面。可在不脱离本专利技术的范围的情况下设计替代性实施例。另外，将不会详细描述或将省略本专利技术的众所周知的元件以免混淆本专利技术的相关细节。词语“示范性”在本文中用于意指“充当实例、例子或说明”。在本文中被描述为“示范性”的任何实施例未必被理解为比其它实施例优选或有利。类似地，术语“本专利技术的实施例”并不要求本专利技术的所有实施例包含所论述特征、优点或操作模式。本文中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，且并不意图限制本专利技术的实施例。如本文中所使用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”既定还包含复数形式。应进一步理解，术语“包括(comprises、comprising)”和/或“包含(includes、including)”在本文中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。另外，许多实施例是依据待由(例如)计算装置的元件执行的动作序列来描述。将认识到，本文中所描述的各种动作可由特定电路(例如专用集成电路(ASIC))、由正由一个或多个处理器执行的程序指令或由所述两个的组合来执行。另外，可以认为本文中所描述的这些动作序列完全实施于任何形式的计算机可读存储媒体内，所述计算机可读存储媒体已经在其中存储相对应的计算机指令的集合，所述指令在被执行时将使得相关联的处理器执行本文中所描述的功能性。因此，本专利技术的各种方面可以数个不同形式来体现，预期所有形式属于所主张的标的物的范围内。图1是说明在环境100中操作的实例LIDAR系统102的框图。如图1中所展示，LIDAR系统102经配置以测量从LIDAR系统102到物体110的距离116。在一个方面中，LIDAR系统102利用飞行时间方法(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与光检测与测距LIDAR系统一起使用的方法，所述方法包括：在所述LIDAR系统的检测器处接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来；响应于所述反射光脉冲产生模拟信号，其中所述模拟信号表示所述反射光脉冲；响应于所述模拟信号使用时间/数字转换器TDC产生至少第一时间数据和第二时间数据；使用积分器积分所述模拟信号；使用模/数转换器ADC在一或多个取样时间对所述积分器的输出进行取样以产生表示所述积分器的所述输出的数字样本；以及处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和所述数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 US 62/234,328;2016.08.08 US 15/230,9111.一种用于与光检测与测距LIDAR系统一起使用的方法，所述方法包括：在所述LIDAR系统的检测器处接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来；响应于所述反射光脉冲产生模拟信号，其中所述模拟信号表示所述反射光脉冲；响应于所述模拟信号使用时间/数字转换器TDC产生至少第一时间数据和第二时间数据；使用积分器积分所述模拟信号；使用模/数转换器ADC在一或多个取样时间对所述积分器的输出进行取样以产生表示所述积分器的所述输出的数字样本；以及处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和所述数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一时间数据包括对应于所述模拟信号达到第一阈值的第一时戳且其中所述第二时间数据包括对应于所述模拟信号达到第二阈值的第二时戳。3.根据权利要求1所述的方法，其中积分所述模拟信号包括在所述LIDAR系统的扫描间隔内积分所述模拟信号。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述扫描间隔对应于所述LIDAR系统的操作范围。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述模拟信号追踪所述检测器的光敏元件的瞬时输出。6.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和所述数字样本以估计所述反射光脉冲的所述总反射能量进一步包括基于所述第一时间数据、所述第二时间数据和所述数字样本来估计所述物体的反射率。7.一种光检测与测距LIDAR系统，其包括：检测器，其被配置以接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来；放大器，其耦合到所述检测器以响应于所述反射光脉冲产生模拟信号，其中所述模拟信号表示所述反射光脉冲；时间/数字转换器TDC，其耦合到所述放大器以响应于所述模拟信号产生至少第一时间数据和第二时间数据；积分器，其耦合到所述放大器以积分所述模拟信号；模/数转换器ADC，其经耦合以在一或多个取样时间对所述积分器的输出取样以产生表示所述积分器的所述输出的数字样本；以及处理器，其耦合到所述TDC和所述ADC以处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和所述数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量。8.根据权利要求7所述的LIDAR系统，其中所述第一时间数据包括对应于所述模拟信号达到第一阈值的第一时戳且其中所述第二时间数据包括对应于所述模拟信号达到第二阈值的第二时戳。9.根据权利要求7所述的LIDAR系统，其中所述积分器被进一步配置以在所述LIDAR系统的扫描间隔内积分所述模拟信号。10.根据权利要求9所述的LIDAR系统，其中所述扫描间隔对应于所述LIDAR系统的操作范围。11.根据权利要求7所述的LIDAR系统，其中所述放大器被配置以产生所述模拟信号使得所述模拟信号追踪所述检测器的光敏元件的瞬时输出。12.根据权利要求11所述的LIDAR系统，其中所述光敏元件包括雪崩光电二极管APD。13.根据权利要求7所述的LIDAR系统，其中所述处理器被进一步配置以基于所述第一时间数据、所述第二时间数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·斯洛博佳纽克，M·拉伊纳，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US