环境空间轮廓估计制造技术

本文公开了一种用于基于光检测和测距(LiDAR)的技术来促进环境空间轮廓估计的系统和方法。在一种布置中，本公开促进了基于在一个维度上(例如沿着垂直方向)引导光来进行空间轮廓估计。在另一种布置中，通过进一步将在一个维度上引导的光在另一个维度进行引导，例如沿着水平方向引导，本公开基于将光在两个维度上进行引导促进了空间轮廓估计。

Environmental Spatial Contour Estimation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环境空间轮廓估计专利
本专利技术总体上涉及一种用于促进环境空间轮廓估计的系统和方法。更具体地，本专利技术涉及基于在至少一个维度上引导光来促进环境空间轮廓估计。专利技术背景空间轮廓绘制是指从期望的视场观察来绘制环境地图。视场中的每个点或像素都与距离相关联，以生成环境表示。空间轮廓可以用于识别环境中的物品和/或障碍物，从而有助于任务的自动化。空间轮廓绘制的一种技术涉及以特定方向将光发送到环境中，并检测例如由于环境中的反射面而从该方向反射回来的任何光。反射光携带着用于确定到反射表面的距离的相关信息。特定的方向和距离的组合在环境的表示中形成点或像素。可以对多个不同方向重复上述步骤，以形成表示的其他点或像素，从而促进对在期望视场内的环境空间轮廓的估计。说明书中对任何现有技术的引用不是且也不应该被认为是承认或是以任何形式暗示该现有技术在任何司法管辖区内构成了公知常识的一部分或者该现有技术可以被合理地期望会被本领域的技术人员理解、认为是与其他现有技术相关的和/或是与其他现有技术相组合的。专利技术概述根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于促进环境空间轮廓估计的系统，该系统包括：光源，其被配置为提供处于多个波长信道中的选定的一个或更多个波长信道上的光，所述光具有至少一个时变属性；光束定向器，其包括孔，并被配置为：在空间上将出射光通过该孔引导到该环境中，并接收由该环境反射的至少部分该出射光，该出射光：将被引导通过所述孔的第一部分而在多个方向中的第一方向上沿第一维度进入环境，所述第一方向对应于处于第一选定的波长信道上的出射光；和将被引导通过该孔的第二部分而在多个方向中的第二方向上沿该第一维度进入该环境，该第二方向对应于处于第二选定的波长信道上的出射光，该第二部分在空间上与该第一部分重叠，光检测器，其被配置为检测该反射光；和处理单元，其被配置为确定与该反射光的至少一个时变属性相关联的至少一个特征，以用于进行与该第一方向和该第二方向相关联的该环境空间轮廓估计。处于该第一选定的波长信道上的出射光可以包括与处于该第二选定的波长信道上的出射光基本相同的光束形状。该光束定向器可以被配置为通过该孔的第三部分接收处于第一选定的波长信道上的反射光，并且通过该孔的第四部分接收处于第二选定的波长信道上的反射光，该孔的第三部分在空间上与该孔的第四部分重叠。该孔的第一部分、第二部分、第三部分和第四部分在空间上相互重叠。在一个示例中，该孔的第一部分和第二部分可以对应于至少4毫米的光束腰尺寸。在一个示例中，该孔的第三部分和第四部分对应于至少4毫米的光束腰尺寸。该系统还可以包括光传输组件，该光传输组件被配置为将来自光源的出射光传输到光束定向器，并将来自该光束定向器的反射光传输到光检测器，该光传输组件包括：在所述光源和所述光束定向器之间的出射光学导向路线，以用于输送处于所述第一选定的波长信道和所述第二选定的波长信道上的出射光；和在所述光束定向器和所述光检测器之间的入射光学导向路线，以用于输送处于所述第一选定的波长信道和所述第二选定的波长信道上的反射光。该入射光学导向路线和该出射光学导向路线均可以从以下组中被选出：光纤路线和光回路路线。该出射光学导向路线可以与比入射光学导向路线的相关联的数值孔径小的相关联的数值孔径相关联。该出射光学导向路线在空间上可以与该入射光学导向路线分离。该光传输组件可以包括在该出射光学导向路线中的单模光纤和在该入射光学导向路线中的多模光纤。该出射光学导向路线在空间上可以与该入射光学导向路线重叠。该光传输组件可以包括在空间上重叠的该出射光学导向路线和该入射光学导向路线中的双包层光纤，该双包层光纤与用于该出射光学导向路线的第一数值孔径和用于该入射光学导向路线的比第一数值孔径大的第二数值孔径相关联。该光束定向器可以包括一个或更多个衍射光栅。该一个或更多个衍射光栅可以包括三个衍射光栅，该三个衍射光栅被布置成可以以顺时针或逆时针路径使光转向。该光束定向器包括一个或更多个光束补偿器。该一个或更多个光束补偿器中的至少一个光束补偿器可以位于该一个或更多个衍射光栅中的相邻对之间。该光束定向器可以是可旋转的，或者可以包括可旋转的折射或反射元件，以用于在基本上正交于该第一维度的第二维度上引导光。该光传输组件可以包括滑环组件，以用于将光与可旋转光束定向器耦合。该光束定向器包括用于在复合端口和N个交错端口中的一个交错端口之间转移(porting)光的光谱梳状滤波器(spectralcombfilter)，该复合端口被配置为接收或提供处于在该多个波长信道的每第N个连续波长信道中的任何一个上的光，该N个交错端口被配置为分别提供或分别接收处于N组波长信道中一组上的相对应的光。N个交错端口均可以相对于光轴偏移相应的量，以在第二维度上提供相对应的角度间隔。N可以是在2到16之间的且包括2和16任一整数。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于促进环境空间轮廓估计的系统，该系统包括：光源，其被配置为提供处于多个波长信道中的选定的一个或更多个波长信道上的光，所述光具有至少一个时变属性；光束定向器，其包括一个或更多个衍射光栅，并被配置成：在空间上将出射光通过所述一个或更多个衍射光栅引导到环境中，并接收由环境反射的至少部分出射光，所述出射光：将被引导通过所述一个或更多个衍射光栅而在多个方向中的第一方向上沿第一维度进入环境，所述第一方向对应于处于第一选定的波长信道上的所述出射光；和将被引导通过所述一个或更多个衍射光栅而在多个方向中的第二方向上沿着所述第一维度进入环境，所述第二方向对应于处于第二选定的波长信道上的所述出射光，所述一个或更多个衍射光栅中的任何一个或更多个衍射光栅是可调节倾斜的，以沿着基本上正交于所述第一维度的第二维度引导光；光检测器，其被配置为检测该反射光；和处理单元，其被配置为确定与该反射光的至少一个时变属性相关联的至少一个特征，以用于进行与该第一方向和该第二方向相关联的环境空间轮廓估计。根据通过示例的方式并参考附图给出的以下描述，本专利技术的其他方面以及前面段落中描述的方面的其他实施例变得明显。附图简述图1A、图1B和图1C均示出了促进环境空间轮廓估计的系统布置。图2A和图2B均示出了提供具有时变强度分布的出射光的光源的布置。图2C和图2D均示出了提供具有时变频率偏差的出射光的光源的布置。图3示出了促进环境空间轮廓估计的另一种系统布置。图4A示出了用于估计图4C、图4D、图4E、图4F和图4G中任何一个附图中的可倾斜衍射光栅的可倾斜角度的配置。图4B示出了零级光强和可倾斜角度之间关系的示例。图4C示出了角色散元件接收和引导处于不同波长信道上的光的另一个示例。图4D示出了角色散元件接收和引导处于不同波长信道上的光的另一个示例。图4E示出了角色散元件接收和引导处于不同波长信道上的光的另一个示例。图4F示出了角色散元件接收和引导处于不同波长信道上的光的另一个示例。图4G示出了角色散元件接收和引导处于不同波长信道上的光的另一个示例。图4H示出了可调节倾斜衍射光栅的透视图。图4I示出了光栅可倾斜角度和在第二维度上的光束方向之间的关系。图4J示出了光栅可倾斜角度和在第一维度上的光束方向之间的关系。图5示出了在图3中所示的接收和引导处于选定的波长信道上的光的角色散元件的布置。图6示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于促进对环境的空间轮廓的估计的系统，所述系统包括：光源，其被配置为提供处于多个波长信道中的选定的一个或更多个波长信道上的光，所述光具有至少一个时变属性；光束定向器，其包括孔并被配置为：在空间上将出射光通过所述孔引导到环境中，并接收由所述环境而反射的所述出射光的至少一部分，所述出射光：将被引导通过所述孔的第一部分而在多个方向中的第一方向上沿第一维度进入所述环境，所述第一方向对应于处于第一选定的波长信道上的所述出射光；和将被引导通过该孔的第二部分而在所述多个方向中的第二方向上沿所述第一维度进入所述环境，所述第二方向对应于处于第二选定的波长信道上的所述出射光，所述第二部分在空间上与所述第一部分重叠；光检测器，其被配置为检测所述反射光；和处理单元，其被配置为确定与所述反射光的至少一个时变属性相关联的至少一个特征，以用于进行与所述第一方向和所述第二方向相关联的所述环境的空间轮廓的估计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.16 AU 20169052281.一种用于促进对环境的空间轮廓的估计的系统，所述系统包括：光源，其被配置为提供处于多个波长信道中的选定的一个或更多个波长信道上的光，所述光具有至少一个时变属性；光束定向器，其包括孔并被配置为：在空间上将出射光通过所述孔引导到环境中，并接收由所述环境而反射的所述出射光的至少一部分，所述出射光：将被引导通过所述孔的第一部分而在多个方向中的第一方向上沿第一维度进入所述环境，所述第一方向对应于处于第一选定的波长信道上的所述出射光；和将被引导通过该孔的第二部分而在所述多个方向中的第二方向上沿所述第一维度进入所述环境，所述第二方向对应于处于第二选定的波长信道上的所述出射光，所述第二部分在空间上与所述第一部分重叠；光检测器，其被配置为检测所述反射光；和处理单元，其被配置为确定与所述反射光的至少一个时变属性相关联的至少一个特征，以用于进行与所述第一方向和所述第二方向相关联的所述环境的空间轮廓的估计。2.根据权利要求1所述的系统，其中，处于所述第一选定的波长信道上的所述出射光包括与处于所述第二选定的波长信道上的所述出射光基本上相同的光束形状。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光束定向器被配置为通过所述孔的第三部分接收处于所述第一选定的波长信道上的所述反射光，并且通过所述孔的第四部分接收处于所述第二选定的波长信道上的所述反射光，所述孔的第三部分在空间上与所述孔的第四部分重叠。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述孔的第一部分、第二部分、第三部分和第四部分在空间上相互重叠。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述孔的第一部分和第二部分对应于至少4毫米的光束腰尺寸。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述孔的第三部分和第四部分对应于至少4毫米的光束腰尺寸。7.根据权利要求1所述的系统，还包括光传输组件，所述光传输组件被配置为将来自所述光源的所述出射光传输到所述光束定向器，并将来自所述光束定向器的所述反射光传输到所述光检测器，所述光传输组件包括：在所述光源和所述光束定向器之间的出射光学导向路线，以用于输送处于所述第一选定的波长信道和所述第二选定的波长信道上的所述出射光；和在所述光束定向器和所述光检测器之间的入射光学导向路线，以用于输送处于所述第一选定的波长信道和所述第二选定的波长信道上的所述反射光。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述入射光学导向路线和所述出射光学导向路线均从以下组中被选出：光纤路线和光回路路线。9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述出射光学导向路线与比与所述入射光学导向路线相关联的数值孔径小的数值孔径相关联。10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述出射光学导向路线在空间上与所述入射光学导向路线分离。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述光传输组件包括在所述出射光学导向路线中的单模光纤和在所述入射光学导向路线中的多模光纤。12.根据权利要求7所述的系统，其中，所述出射光学导向路线在空间上与所述入...

【专利技术属性】
技术研发人员：丽贝卡·罗丁，西比·普利卡赛里尔，费德里科·科尔拉特邦迪，
申请(专利权)人：博莱佳私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU