使用多棱镜的LIDAR 3D设计制造技术

在一个实施方式中，自动驾驶车辆(ADV)的LIDAR装置包括发射多个光束的光发射器的阵列，以感测与目标有关的物理范围。LIDAR装置还包括棱柱形镜组件，所述棱柱形镜组件具有多个用作反射表面的联结面和底部基础面。可旋转平台配置成相对于与底部基础面垂直的竖直轴线旋转。光发射器配置成将光束投射到镜组件的反射表面上以朝向目标偏转。镜组件与可旋转平台一起旋转，同时光发射器的阵列保持稳定。LIDAR装置还包括一个或多个光检测器，以接收从目标反射的光束中的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
使用多棱镜的LIDAR3D设计
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光探测和测距(LIDAR)装置。
技术介绍
以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可以将乘员、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，车辆可以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。激光雷达技术已广泛用于军事、地理学、海洋学中，并且近十年来已广泛用于自动驾驶车辆中。除了其他因素之外，LIDAR在自动驾驶车辆中的应用因高成本而受到阻碍。LIDAR装置可以在扫描场景时对与对象的距离进行估计，以聚集表示对象的反射表面的点云。点云中的各个点可以通过发射激光脉冲并检测从对象反射的返回脉冲(如果有的话)来确定，并根据所发射的脉冲和接收到的被反射的脉冲之间的时间延迟来确定与对象的距离。可以在场景中快速且重复地扫描一个或多个激光器，以提供与到场景中的反射对象的距离有关的连续的实时信息。传统的LIDAR装置通常利用在两个方向上旋转或转动的镜，以涵盖整个360度环境。另外，传统的LIDAR装置需要光发射器和光检测器与所述镜一起旋转，这消耗更多电力来驱动电动机。
技术实现思路
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(LIDAR)装置，该LIDAR装置包括：光发射器的阵列，用于发射多个光束以感测与目标相关的物理范围；棱柱形镜组件，具有用作反射表面的多个联结面和底部基础面；可旋转平台，支承棱柱形镜组件的底部基础面，可旋转平台能够相对于与底部基础面垂直的竖直轴线旋转，其中，光发射器将光束投射到反射表面上，光束朝向目标偏转，并且其中，棱柱形镜组件与可旋转平台一起旋转，同时光发射器的阵列保持稳定；以及一个或多个光检测器，用于接收从目标反射的光束中的至少一部分。本公开的另一方面提供了一种自动驾驶车辆，其包括光探测和测距(LIDAR)装置和感知与规划系统，其中，LIDAR装置包括：光发射器的阵列，用于发射多个光束以感测与目标相关的物理范围；棱柱形镜组件，具有用作反射表面的多个联结面和底部基础面；可旋转平台，支承棱柱形镜组件的底部基础面，可旋转平台能够相对于与底部基础面垂直的竖直轴线旋转，其中，光发射器将光束投射到反射表面上，光束朝向目标偏转，并且其中，棱柱形镜组件与可旋转平台一起旋转，同时光发射器的阵列保持稳定；以及一个或多个光检测器，用于接收从目标反射的光束中的至少一部分；以及感知与规划系统联接至LIDAR装置，以基于由LIDAR装置提供的LIDAR传感器数据来感知自动驾驶车辆周围的驾驶环境，并控制自动驾驶车辆在驾驶环境中行驶。本公开的又一方面提供了一种用于操作自动驾驶车辆的LIDAR装置的计算机实施方法，该方法包括：使用光发射器的阵列发射多个光束以感测与目标相关的物理范围；设置具有用作反射表面的多个联结面和底部基础面的棱柱形镜组件；使支承棱柱形镜组件的底部基础面的可旋转平台旋转，可旋转平台能够相对于与底部基础面垂直的竖直轴线旋转，其中，棱柱形镜组件与可旋转平台一起旋转，同时光发射器的阵列保持稳定；将光束投射到棱柱形镜组件的反射表面上，其中，光束通过反射表面朝向目标偏转；以及使用一个或多个光检测器来接收从目标反射的光束中的至少一部分。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，附图中的相同参考数字指示相似元件。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示出了典型的LIDAR安装配置。图5是示出根据一个实施方式的示例性LIDAR子组件的图。图6是示出根据一个实施方式的扩大的扫描角度范围的图。图7A和图7B是示出根据实施方式的示例性LIDAR实施的图。图8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。下列描述和附图是对本公开的说明，而不应当解释为限制本公开。描述了许多特定细节以提供对本公开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”的引述意味着结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性可以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”在本说明书中各处的记载不必全部指同一实施方式。因此，在LIDAR装置中使用包括多个反射表面的近似棱柱形的镜组件(下文中简称为“棱柱形镜组件”)，其中，镜组件以单一方向旋转以覆盖水平扫描和竖直扫描，而光发射器和光检测器保持稳定。LIDAR结构更简单并且更高效，并且由于光发射器和光检测器保持稳定因而功耗更低。在一个实施方式中，棱柱形镜组件可以具有近似的三棱柱形状，并且底部基础面与可旋转平台邻接，并且三个联结面用作反射表面。反射表面可以根据任何传统技术利用反射材料进行涂布，以使得反射表面可以适当地反射入射光。任何两个反射表面之间的角度都可以是大约60度。三个反射表面可以不是全部都与底部基础面形成直角，并且可以相对于底部基础面成略微不同的角度。例如，三个反射表面与底部基础面之间的角度可以分别为89度、90度和91度。这些确切的角度不对本公开进行限制。例如，在一个实施方式中，第一反射表面可以与底部基础面形成处于80度至90度(不包括端值)的范围内的角度；第二反射表面可与底部基础面形成直角(90度)；并且第三反射表面可以与底部基础面形成处于90度至100度(不包括端值)的范围内的角度。根据一个方面，存在配置成发射多个光束的光发射器(TX)的阵列(例如，4个或更多个光发射器，诸如16个光发射器)。给定旋转的镜组件的反射表面的定向，光束可被散射至较大扫描角度范围。结果，在所有时间内都将显著增大整体的扫描区域。根据一个实施方式，自动驾驶车辆(ADV)的LIDAR装置包括发射多个光束的光发射器的阵列，以感测与目标有关的物理范围。LIDAR装置还包括由可旋转平台支承的棱柱形镜组件，镜组件的联结面相对于底部基础面形成不同的角度并用作反射表面。可旋转平台配置成相对于与镜组件的底部基础面垂直的竖直轴线旋转。光发射器配置成将光束投射到镜组件的反射表面上，所述光束朝向目标偏转。镜组件与可旋转平台一起旋转，同时光发射器的阵列保持稳定。LIDAR装置还包括一个或多个光检测器，以接收从目标反射的光束中的至少一部分。在一个实施方式中，棱柱形镜组件的底部基础面定位成与ADV行驶的地面平行，并且镜组件的反射表面根据预定的不同角度从底部基座面向上倾斜。光束投射到镜组件的反射表面上，并且基本上垂直于底部基础面。在一个实施方式中，光发射器的阵列包括相对大量的光发射器(例如，4个或更多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在自动驾驶车辆中使用的光探测和测距LIDAR装置，所述LIDAR装置包括：/n光发射器的阵列，用于发射多个光束以感测与目标相关的物理范围；/n棱柱形镜组件，具有用作反射表面的多个联结面和底部基础面；/n可旋转平台，支承所述棱柱形镜组件的底部基础面，所述可旋转平台能够相对于与所述底部基础面垂直的竖直轴线旋转，其中，所述光发射器将所述光束投射到所述反射表面上，所述光束朝向所述目标偏转，并且其中，所述棱柱形镜组件与所述可旋转平台一起旋转，同时所述光发射器的阵列保持稳定；以及/n一个或多个光检测器，用于接收从所述目标反射的光束中的至少一部分。/n

【技术特征摘要】
20181213 US 16/219,0781.在自动驾驶车辆中使用的光探测和测距LIDAR装置，所述LIDAR装置包括：
光发射器的阵列，用于发射多个光束以感测与目标相关的物理范围；
棱柱形镜组件，具有用作反射表面的多个联结面和底部基础面；
可旋转平台，支承所述棱柱形镜组件的底部基础面，所述可旋转平台能够相对于与所述底部基础面垂直的竖直轴线旋转，其中，所述光发射器将所述光束投射到所述反射表面上，所述光束朝向所述目标偏转，并且其中，所述棱柱形镜组件与所述可旋转平台一起旋转，同时所述光发射器的阵列保持稳定；以及
一个或多个光检测器，用于接收从所述目标反射的光束中的至少一部分。


2.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，所述棱柱形镜组件具有三棱柱的形状，其中，所述棱柱形镜组件的底部基础面定位成与所述自动驾驶车辆行驶的地面平行，以及其中，所述反射表面根据彼此不同的预定角度从所述底部基础面向上倾斜。


3.根据权利要求2所述的LIDAR装置，其中，所述反射表面中的第一反射表面与所述底部基础面形成处于80度至90度且不包括80度和90度的范围内的角度，
其中，所述反射表面的第二反射表面与所述底部基础面形成90度的角度，以及
其中，所述反射表面的第三反射表面与所述底部基础面形成处于90度至100度且不包括90度和100度的范围内的角度。


4.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，所述光发射器的阵列包括4个或更多个光发射器。


5.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，由所述光发射器发射的光束在到达所述棱柱形镜组件之前被镜偏转。


6.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，由所述光发射器发射的光束在到达所述棱柱形镜组件之前穿过镜中的孔，并且由所述目标反射的光束在到达所述光检测器之前被所述镜偏转。


7.根据权利要求6所述的LIDAR装置，其中，由所述光发射器发射的光束在到达所述孔之前穿过准直透镜。


8.自动驾驶车辆，包括：
光探测和测距LIDAR装置，其中，所述LIDAR装置包括：
光发射器的阵列，用于发射多个光束以感测与目标相关的物理范围；
棱柱形镜组件，具有用作反射表面的多个联结面和底部基础面；
可旋转平台，支承所述棱柱形镜组件的底部基础面，所述可旋转平台能够相对于与所述底部基础面垂直的竖直轴线旋转，其中，所述光发射器将所述光束投射到所述反射表面上，所述光束朝向所述目标偏转，并且其中，所述棱柱形镜组件与所述可旋转平台一起旋转，同时所述光发射器的阵列保持稳定；以及
一个或多个光检测器，用于接收从所述目标反射的光束中的至少一部分；以及
感知与规划系统，联接至所述LIDAR装置，以基于由所述LIDAR装置提供的LIDAR传感器数据来感知所述自动驾驶车辆周围的驾驶环境，并控制所述自动驾驶车辆在所述驾驶环境中行驶。


9.根据权利要求8所述的自动驾驶车辆，其中，所述棱柱形镜组件具有三棱柱的形状，其中，所述棱柱形镜组件的底部基础面定位成与所述自动驾驶车辆行驶的地面平行，以及其中，所述...

【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