用于编码和译码LiDAR的方法和系统技术方案

本公开描述了一种用于对用于LiDAR扫描的光脉冲进行编码的系统和方法。该系统包括序列生成器、光源、调制器、光检测器、相关器和微处理器。序列生成器生成序列码，调制器将该序列码编码为来自光源的光脉冲。编码的光脉冲照射对象的表面，在其中检测来自编码的光脉冲的散射光。相关器将散射光与序列码相关，该序列码输出与接收光脉冲的时间相关联的峰值。微处理器配置成基于峰的幅度是否超过阈值来确定光脉冲的发射和接收之间的时间差。微处理器基于时间差计算到对象的表面的距离。

Methods and systems for coding and decoding lidar

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于编码和译码LiDAR的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2017年1月5日提交的标题为“METHODANDSYSTEMFORENCODINGANDDECODINGLiDAR”的美国临时专利申请No.62/442,758的优先权，其内容通过引用以其整体特此并入。
本公开总体上涉及光检测和测距（LiDAR），并且更具体地涉及用于编码和译码LiDAR系统的技术。
技术介绍
LiDAR系统可以用于测量对象和系统之间的距离。具体地，系统可以发射信号（例如，使用光源）、记录返回信号（例如，使用光检测器）并且通过计算返回信号和发射信号之间的延迟来确定距离。
技术实现思路
下文呈现一个或多个示例的简化
技术实现思路
以便提供对本公开的基本理解。本
技术实现思路
不是对所有设想示例的彻底的综述，并且不旨在确定所有示例的关键的或决定性元件或者描述任何或所有示例的范围。其目的是要以简化的形式呈现一个或多个示例的一些构思作为以下呈现的更具体的描述的开头。根据一些实施例，一种光检测和测距（LiDAR）扫描系统，其包括：光源，其中光源配置成发射光脉冲以照射对象的表面；调制器，其可操作以响应于来自序列生成器的信号而对光脉冲进行编码；光检测器，其配置成检测来自光脉冲的对象的表面的散射光；相关器，其电耦合到光检测器，其中相关器配置成将散射光与序列码相关并且输出与接收光脉冲的时间相关联的峰值，以及微处理器，其电耦合到光源和相关器，其中微处理器配置成：确定峰值的幅度是否超过阈值；根据峰的幅度超过阈值的确定：确定发射光脉冲的时间与接收光脉冲的时间之间的时间差；并且基于时间差计算到对象的表面的距离。根据一些实施例，一种用于光检测和测距（LiDAR）扫描检测的方法，该方法包括：利用序列码编码来自光源的光脉冲；发射光脉冲以照射对象的表面；在检测器处检测来自对象的照射表面的散射光；将检测的散射光与序列码相关，所述序列码输出与接收光脉冲的时间相关联的峰值；确定峰值的幅度是否超过阈值；根据峰的幅度超过阈值的确定：确定发射光脉冲的时间与接收光脉冲的时间之间的时间差；并且基于时间差计算到对象的表面的距离。根据一些实施例，一种计算机实现的方法包括：在具有光源和光检测器的光检测和测距（LiDAR）系统中：使用光源发射具有第一数量的脉冲信号的第一脉冲群信号和具有第二数量的脉冲信号的第二脉冲群信号，其中第一数量与第二数量不同；使用光检测器接收具有第三数量的脉冲信号的返回脉冲群信号；基于第三数量的脉冲信号确定返回脉冲群信号是对应于第一脉冲群信号还是第二脉冲群信号；根据返回脉冲群信号对应于第一脉冲群信号的确定，基于返回脉冲群信号和发射的第一脉冲群信号确定第一距离；并且根据返回脉冲群信号对应于第二脉冲群信号的确定，基于返回脉冲群信号和发射的第二脉冲群信号确定第二距离。根据一些实施例，一种光检测和测距（LiDAR）扫描系统包括：光源，其中光源配置成发射具有第一数量的脉冲信号的第一脉冲群信号和具有第二数量的脉冲信号的第二脉冲群信号，其中第一数量与第二数量不同；光检测器，其配置成检测具有第三数量的脉冲信号的返回脉冲群信号；微处理器，其电耦合到光源和光检测器，其中微处理器配置成基于第三数量的脉冲信号确定返回脉冲群信号是对应于第一脉冲群信号还是第二脉冲群信号；根据返回脉冲群信号对应于第一脉冲群信号的确定，基于返回脉冲群信号和发射的第一脉冲群信号确定第一距离；并且根据返回脉冲群信号对应于第二脉冲群信号的确定，基于返回脉冲群信号和发射的第二脉冲群信号确定第二距离。附图说明为了更好地理解各种所描述的方面，应当结合以下附图对下面的描述做出参考，其中贯穿附图，相同的参考标号指代对应的部分。图1图示了附连到车辆的多个LiDAR系统。图2图示了用于区分延迟的光脉冲的示例性LiDAR系统。图3图示了用于区分来自不同光源的光脉冲的示例性LiDAR系统。图4A图示了重叠区中的编码LiDAR系统的四个编码序列。图4B图示了用于在其它序列之间区分编码序列的相关性。图5A图示了具有噪声和变化的衰减的散射光的编码信号。图5B图示了具有噪声和变化的衰减的散射光的编码信号的相关性。图6图示了用于编码和译码LiDAR系统的示例性过程。图7A图示了根据本公开的一些实施例的用于将返回的散射光与发射的脉冲信号相关的示例性LiDAR系统。图7B图示了根据本公开的一些实施例的由LiDAR系统发射的脉冲信号的示例性集合。具体实施方式为了确定对象的范围，LiDAR系统利用光脉冲照射对象，并检测对应于光脉冲的散射光。将光脉冲与不对应于光脉冲的散射光相关联可能使得LiDAR系统解释对象的存在，即使那里不存在物理对象。例如，来自由相同LiDAR系统或由接近于LiDAR系统的第二LiDAR系统发射的另一个脉冲的散射光可能错误地与原始脉冲光配对，所述原始脉冲光可能被不正确地解释为对象。当前技术典型地通过比较捕获帧的相邻样本来后处理样本以校正“假”对象，其至多是近似。因此，挑战是要在光脉冲与来自光脉冲的对应的散射光的配对方面改进。以下结合附图阐述的具体实施方式旨在作为对各种配置的描述，而不旨在代表其中可实践本文中描述的构思的唯一配置。出于提供对各种构思的透彻的理解的目的，具体实施方式包括特定细节。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，这些构思可以在没有这些特定细节的情况下被实践。在一些实例中，以框图的形式示出熟知的结构和部件以免使这样的构思模糊不清。现在将参考装置和方法的各种元件来呈现LiDAR系统和过程的示例。这些装置和方法将在以下具体实施方式中描述，并通过各种框、部件、电路、步骤、过程、算法等（统称为“元件”）在附图中图示。这些元件可以使用电子硬件、计算机软件或其任意组合来实现。这样的元件是实现为硬件还是软件取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束。在以下对示例的描述中，对形成其部分的附图做出参考，并且在其中借助于图示来示出可以被实践的特定的示例。要理解的是，在不脱离所公开的示例的范围的情况下，可以使用其它的示例并做出结构上的改变。尽管以下描述使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但这些元件不应受术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个进行区分。例如，在不脱离各种所描述的实施例的范围的情况下，第一脉冲信号可以被称为第二脉冲信号，并且类似地，第二脉冲信号可以被称为第一脉冲信号。第一脉冲信号和第二脉冲信号两者都是脉冲信号，但它们可能不是相同的脉冲信号。在本文中各种描述的实施例的描述中使用的术语仅出于描述特定的实施例的目的，而不旨在限制。如在各种描述的实施例和所附权利要求的描述中使用的那样，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文以其它方式清楚地指示。也将理解的是，如本文中使用的术语“和/或”指代且涵盖一个或多个相关联的列出项目的任何和所有可能的组合。还将理解的是，当在此说明书中使用时，术语“包括”、“其包括”、“包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光检测和测距（LiDAR）扫描系统，包括：/n光源，其中光源配置成发射光脉冲以照射对象的表面；/n调制器，其可操作以响应于来自序列生成器的信号而利用序列码对所述光脉冲进行编码；/n光检测器，其配置成检测起源于所述光脉冲的来自所述对象的所述表面的散射光脉冲；/n相关器，其电耦合到所述光检测器，其中所述相关器配置成将所述散射光脉冲与所述序列码相关，并输出与接收所述散射光脉冲的时间相关联的峰值，以及/n微处理器，其电耦合到所述光源和所述相关器，其中所述微处理器配置成：/n确定所述峰值的幅度是否超过阈值；/n根据所述峰的所述幅度超过所述阈值的确定：/n确定发射光脉冲的时间和接收所述光脉冲的所述时间之间的时间差；以及/n基于所述时间差计算到所述对象的所述表面的距离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170105 US 62/4427581.一种光检测和测距（LiDAR）扫描系统，包括：
光源，其中光源配置成发射光脉冲以照射对象的表面；
调制器，其可操作以响应于来自序列生成器的信号而利用序列码对所述光脉冲进行编码；
光检测器，其配置成检测起源于所述光脉冲的来自所述对象的所述表面的散射光脉冲；
相关器，其电耦合到所述光检测器，其中所述相关器配置成将所述散射光脉冲与所述序列码相关，并输出与接收所述散射光脉冲的时间相关联的峰值，以及
微处理器，其电耦合到所述光源和所述相关器，其中所述微处理器配置成：
确定所述峰值的幅度是否超过阈值；
根据所述峰的所述幅度超过所述阈值的确定：
确定发射光脉冲的时间和接收所述光脉冲的所述时间之间的时间差；以及
基于所述时间差计算到所述对象的所述表面的距离。


2.根据权利要求1所述的LiDAR扫描系统，其中所述光源是激光二极管光源。


3.根据权利要求2所述的LiDAR扫描系统，其中所述调制器配置成根据通断键控调制到所述激光二极管的注入电流。


4.根据权利要求1所述的LiDAR扫描系统，其中调制器是位于所述光脉冲的光学路径中的光电调制器。


5.根据权利要求1所述的LiDAR扫描系统，其中调制器是位于所述光脉冲的光学路径中的马赫-曾德耳调制器。


6.根据权利要求1所述的LiDAR扫描系统，其中所述检测器是光电二极管。


7.根据权利要求1所述的LiDAR扫描系统，其中所述检测器是光电倍增管。


8.根据权利要求1所述的LiDAR扫描系统，其中所述检测器还包括模数转换器，所述模数转换器配置成将检测的散射光脉冲转换成电数字信号。


9.根据权利要求1所述的LiDAR扫描系统，其中所述相关器是嵌入在所述微处理器内的模块。


10.根据权利要求1所述的LiDAR扫描系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义民，鲍君威，张锐，
申请(专利权)人：图达通爱尔兰有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US