用于自动驾驶车辆的光探测和测距装置制造方法及图纸

在一个实施方式中，ADV的LIDAR装置包括用于朝向目标发射光束的光发射器，其中，光束的至少一部分从目标反射。LIDAR装置还包括光学感测单元，光学感测单元包括第一光检测器和第二光检测器。第一光检测器是与第二光检测器不同类型的光检测器，其中，光学感测单元用于接收从目标反射的光束的部分。当光学感测单元接收到光束的部分时，第一光检测器生成第一光学传感器输出信号，以及第二光检测器生成第二光学传感器输出信号。LIDAR装置还包括第一电路部分，以响应于第一光学传感器输出信号生成指示所接收的光束的部分的强度的强度信号。LIDAR装置还包括第二电路部分，以响应于第二光学传感器输出信号生成指示所发射的光束的飞行时间(ToF)的ToF信号。

Light detection and ranging device for autonomous vehicles

【技术实现步骤摘要】
用于自动驾驶车辆的光探测和测距装置
本公开的实施方式总体涉及操作自动驾驶车辆。更具体地，本公开的实施方式涉及在自动驾驶车辆中使用的LIDAR装置。
技术介绍
以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自动驾驶模式运行时，车辆可使用车载传感器导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的一些情况下行驶。LIDAR技术已广泛应用于军事、地理学、海洋学，并且最近十年广泛运用于自动驾驶车辆。除了其它之外，LIDAR在自动驾驶车辆上的应用受到高成本的阻碍。LIDAR装置可在扫描场景时估计到对象的距离，以将表示对象的反射表面的点云聚集起来。点云中的各个点可通过以下来确定：发射激光脉冲并检测从对象反射的返回脉冲(如果有的话)，以及根据发射的脉冲与接收的反射脉冲之间的时间延迟确定到对象的距离。可快速地和反复地扫描在场景中的一个或多个激光器，以提供关于到场景中的反射对象的距离的连续实时信息。传统的LIDAR装置通常使用单光子雪崩二极管(SPAD)传感器或雪崩光电二极管(APD)传感器。SPAD传感器用于检测所接收的从目标反射的光的时序通常是合乎需要的。然而，SPAD传感器不能充分地指示接收到的光的强度。另一方面，APD传感器用于检测接收到的光的强度是合乎需要的，但用于检测接收到的光的时序不合适。为了使基于APD的LIDAR装置检测这种时序，必须使用昂贵的高速模数转换器(ADC)。用于基于SPAD和基于APD的LIDAR装置的常规读出电路分别在图5A和图5B中示出。
技术实现思路
根据本公开的一方面，提供了一种在自动驾驶车辆中使用的光探测和测距装置，包括：光发射器，用于朝向目标发射光束，其中，所述光束的至少一部分从所述目标反射；光学感测单元，包括第一光检测器和第二光检测器，所述第一光检测器是与所述第二光检测器不同类型的光检测器，其中，所述光学感测单元用于接收从所述目标反射的所述光束的部分，其中，当所述光学感测单元接收到所述光束的部分时，所述第一光检测器生成第一光学传感器输出信号，以及所述第二光检测器生成第二光学传感器输出信号；第一电路部分，用于响应于所述第一光学传感器输出信号生成指示所接收的所述光束的部分的强度的强度信号；以及第二电路部分，用于响应于所述第二光学传感器输出信号生成指示所发射的光束的飞行时间的飞行时间信号。根据本公开的一方面，提供了一种自动驾驶车辆，包括：光探测和测距装置，其中，所述光探测和测距装置包括：光发射器，用于朝向目标发射光束，其中，所述光束的至少一部分从所述目标反射；光学感测单元，包括第一光检测器和第二光检测器，所述第一光检测器是与所述第二光检测器不同类型的光检测器，其中，所述光学感测单元用于接收从所述目标反射的所述光束的部分，其中，当所述光学感测单元接收到所述光束的部分时，所述第一光检测器生成第一光学传感器输出信号，以及所述第二光检测器生成第二光学传感器输出信号；第一电路部分，用于响应于所述第一光学传感器输出信号生成指示所接收的光束的部分的强度的强度信号；以及第二电路部分，用于响应于所述第二光学传感器输出信号生成指示所发射的光束的飞行时间的飞行时间信号。根据本公开的又一方面，提供了一种用于操作自动驾驶车辆的光探测和测距装置的方法，所述方法包括：使用光发射器发射光束，以感测目标的物理范围；使用光学感测单元接收从所述目标反射的光束的至少一部分；响应于所接收的所述光束的部分，通过所述光学感测单元生成第一光学传感器输出信号和第二光学传感器输出信号；基于所述第一光学传感器输出信号，产生指示所接收的光束的部分的强度的强度信号；以及基于所述第二光学传感器输出信号，产生指示所发射的光束的飞行时间的飞行时间信号。附图说明本公开的实施方式在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同参考标记指示相似元件。图1是示出根据一个实施方式的网络化系统的框图。图2是示出根据一个实施方式的自动驾驶车辆的示例的框图。图3是示出根据一个实施方式的与自动驾驶车辆一起使用的感知与规划系统的示例的框图。图4示出常规的LIDAR安装配置。图5A至图5B是分别示出用于基于SPAD和基于APD的LIDAR装置的传统读出电路的电路图。图6A至图6C是示出根据本公开的LIDAR光学感测单元的实施方式的图示。图7是示出根据一个实施方式的LIDAR装置的框图。图8示意性地示出根据一个实施方式的不同信号之间的关系。图9A是示出根据另一实施方式的LIDAR装置的框图。图9B是示出根据又一实施方式的LIDAR装置的框图。图10是示出根据一个实施方式的操作LIDAR装置的过程的流程图。具体实施方式将参考以下所讨论的细节来描述本公开的各种实施方式和方面，附图将示出所述各种实施方式。下列描述和附图是本公开的说明，而不应当解释为对本公开进行限制。描述了许多特定细节以提供对本公开的各种实施方式的全面理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节，以提供对本公开的实施方式的简洁讨论。本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性可包括在本公开的至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在本说明书中各个地方的出现不必全部指同一实施方式。根据一个方面，自动驾驶车辆(ADV)的LIDAR装置包括用于朝向目标发射光束的光发射器，其中，该光束的至少一部分从目标反射。LIDAR装置还包括光学感测单元，该光学感测单元包括第一光检测器和第二光检测器。第一光检测器是与第二光检测器不同类型的光检测器，其中，光学感测单元用于接收从目标反射的光束的部分。当光学感测单元接收到光束的部分时，第一光检测器生成第一光学传感器输出信号，以及第二光检测器生成第二光学传感器输出信号。LIDAR装置还包括第一电路部分，该第一电路部分用于响应于第一光学传感器输出信号生成指示所接收的光束的部分的强度的强度信号。LIDAR装置还包括第二电路部分，该第二电路部分用于响应于第二光学传感器输出信号生成指示所发射的光束的飞行时间(ToF)的飞行时间(ToF)信号。根据另一方面，公开了一种自动驾驶车辆。该自动驾驶车辆包括LIDAR装置。LIDAR装置包括用于朝向目标发射光束的光发射器，其中，该光束的至少一部分从目标反射。LIDAR装置还包括光学感测单元，该光学感测单元包括第一光检测器和第二光检测器。第一光检测器是与第二光检测器不同类型的光检测器，其中，光学感测单元用于接收从目标反射的光束的部分。当光学感测单元接收到光束的部分时，第一光检测器生成第一光学传感器输出信号，以及第二光检测器生成第二光学传感器输出信号。LIDAR装置还包括第一电路部分，该第一电路部分用于响应于第一光学传感器输出信号生成指示所接收的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在自动驾驶车辆中使用的光探测和测距装置，包括：/n光发射器，用于朝向目标发射光束，其中，所述光束的至少一部分从所述目标反射；/n光学感测单元，包括第一光检测器和第二光检测器，所述第一光检测器是与所述第二光检测器不同类型的光检测器，其中，所述光学感测单元用于接收从所述目标反射的所述光束的部分，其中，当所述光学感测单元接收到所述光束的部分时，所述第一光检测器生成第一光学传感器输出信号，以及所述第二光检测器生成第二光学传感器输出信号；/n第一电路部分，用于响应于所述第一光学传感器输出信号生成指示所接收的所述光束的部分的强度的强度信号；以及/n第二电路部分，用于响应于所述第二光学传感器输出信号生成指示所发射的光束的飞行时间的飞行时间信号。/n

【技术特征摘要】
20181210 US 16/215,1751.一种在自动驾驶车辆中使用的光探测和测距装置，包括：
光发射器，用于朝向目标发射光束，其中，所述光束的至少一部分从所述目标反射；
光学感测单元，包括第一光检测器和第二光检测器，所述第一光检测器是与所述第二光检测器不同类型的光检测器，其中，所述光学感测单元用于接收从所述目标反射的所述光束的部分，其中，当所述光学感测单元接收到所述光束的部分时，所述第一光检测器生成第一光学传感器输出信号，以及所述第二光检测器生成第二光学传感器输出信号；
第一电路部分，用于响应于所述第一光学传感器输出信号生成指示所接收的所述光束的部分的强度的强度信号；以及
第二电路部分，用于响应于所述第二光学传感器输出信号生成指示所发射的光束的飞行时间的飞行时间信号。


2.根据权利要求1所述的光探测和测距装置，其中，所述第一光检测器是雪崩光电二极管，以及所述第二光检测器是单光子雪崩二极管。


3.根据权利要求1所述的光探测和测距装置，其中，所述第二电路部分包括：
时间数字转换器，用于基于所述第二光学传感器输出信号和光发射器触发信号生成所述飞行时间信号。


4.根据权利要求3所述的光探测和测距装置，其中，所述第一电路部分包括：
积分器，用于基于所述飞行时间信号和激活信号对所述第一光学传感器输出信号进行积分，以产生积分器输出信号，以及
模数转换器，用于采样速率对所述积分器输出信号进行采样以产生所述强度信号。


5.根据权利要求4所述的光探测和测距装置，还包括逻辑块，所述逻辑块用于生成触发所述光发射器发射所述光束的所述光发射器触发信号以及激活所述积分器的所述激活信号。


6.根据权利要求4所述的光探测和测距装置，其中，所述强度信号的幅度与所接收的光束的部分的强度成正比。


7.根据权利要求1所述的光探测和测距装置，其中，所述光探测和测距装置与所述目标之间的距离基于所发射的光束的飞行时间确定。


8.一种自动驾驶车辆，包括：
光探测和测距装置，其中，所述光探测和测距装置包括：
光发射器，用于朝向目标发射光束，其中，所述光束的至少一部分从所述目标反射；
光学感测单元，包括第一光检测器和第二光检测器，所述第一光检测器是与所述第二光检测器不同类型的光检测器，其中，所述光学感测单元用于接收从所述目标反射的所述光束的部分，其中，当所述光学感测单元接收到所述光束的部分时，所述第一光检测器生成第一光学传感器输出信号，以及所述第二光检测器生成第二光学传感器输出信号；
第一电路部分，用于响应于所述第一光学传感器输出信号生成指示所接收的光束的部分的强度的强度信号；以及
第二电路部分，用于响应于所述第二光学传感器输出信号生成指示所发射的光束的飞行时间的飞行时间信号。


9.根据权利要求8所述的自动驾驶车辆，其中，所述第一光检测器是雪崩光电二极管，以及所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天佳，申耀明，周翔飞，韩阳，
申请(专利权)人：百度美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US