扫描激光雷达中的地形自适应脉冲功率制造技术

本公开关于涉及光检测和测距(LIDAR或激光雷达)系统的系统和方法。即，示例方法包括使LIDAR系统的光源沿着发射矢量发射光。该方法还包括调整发射的光的发射矢量并确定发射矢量的仰角分量。该方法还包括基于所确定的仰角分量动态调整发射的光的每脉冲能量。示例系统包括载具和耦合到载具的光源。光源被配置成沿着发射矢量朝向载具的环境发射光。该系统还包括控制器，该控制器可操作以确定发射矢量的仰角分量，并基于所确定的仰角分量来动态调整发射的光的每脉冲能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扫描激光雷达中的地形自适应脉冲功率相关申请的交叉引用本申请要求2018年9月28日提交的美国专利申请第16/145，647号的权益，其内容通过引用结合于此。
技术介绍
除非本文中另有说明，否则本部分中描述的材料不是本申请中权利要求的现有技术，并且不会通过被包括在本部分中而被认为是现有技术。光探测和测距(LightDetectionandRanging，LIDAR或激光雷达)系统将光发射到环境中，以便基于从那些物体反射的发射光来确定关于物体的信息。LIDAR的范围和灵敏度从根本上受到发射到环境中的能量的量的限制。也就是说，增加每个光脉冲或连续光信号的能量的量通常使得能够在更长的距离上明确地检测物体。然而，激光发射本身受到限制可取得的激光发射的激光安全考虑以及限制其平均光脉冲功率的激光光源的操作参数的限制。传统的LIDAR系统可以在+/-7度(俯仰角)的标称垂直角度范围内扫描激光。在离LIDAR系统100米的距离处，这样的角度范围可以扫描大约24米高的垂直范围。在许多情况下，半自动或全自动载具不需要在如此大的垂直范围内检测物体。因此，希望更高效地将光能分配到LIDAR系统的环境中。
技术实现思路
本公开总体上涉及光检测和测距(LIDAR)系统，其可以被配置成获得关于环境的信息。这种LIDAR设备可以在载具中实施，诸如自动和半自动汽车、卡车、摩托车以及能够在它们各自的环境中移动的其他类型的载具。在第一方面，提供了一种系统。该系统包括载具和耦合到载具的光源。光源被配置成朝向载具的环境发射至少一个光脉冲。该系统还包括控制器，该控制器可操作来确定至少一个光脉冲的发射矢量，确定发射矢量的仰角分量，并基于所确定的仰角分量动态调整后续光脉冲的每脉冲能量(perpulseenergy)。在第二方面，提供了一种方法。该方法包括使光检测和测距(LIDAR)系统的光源沿着发射矢量发射光。该方法包括根据扫描模式(pattern)调整发射的光的发射矢量。该方法还包括确定发射矢量的仰角分量。该方法还包括基于所确定的仰角分量来动态调整发射的光的能量。通过阅读以下详细描述，并参考适当的附图，本领域普通技术人员将明白其他方面、实施例和实现方式。附图说明图1示出了根据示例实施例的系统。图2A示出了根据示例实施例的光发射场景。图2B示出了根据示例实施例的光发射场景。图3示出了根据示例实施例的载具。图4示出了根据示例实施例的感测系统。图5A示出了根据示例实施例的感测场景。图5B示出了根据示例实施例的感测场景。图5C示出了根据示例实施例的感测场景。图5D示出了根据示例实施例的感测场景。图6示出了根据示例实施例的方法。具体实施方式本文描述了示例方法、设备和系统。应当理解，词语“示例”和“示例性的”在本文用来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为优于或益于其他实施例或特征。可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变，而不脱离本文呈现的主题的范围。因此，本文描述的示例实施例并不意味着是限制性的。如本文一般描述并在附图中示出的，本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都是本文所预期的。此外，除非上下文另有暗示，每个图中示出的特征可以彼此结合使用。因此，在理解并非所有示出的特征对于每个实施例都是必要的情况下，附图通常应被视为一个或多个总体实施例的组成方面。I.概览在示例实施例中，LIDAR系统可以基于局部地形和/或发射矢量的仰角来动态调整发射的光的每脉冲能量。因此，LIDAR系统可以更有效和可控地向其环境发射激光功率。例如，这种LIDAR系统可以在以对应于路面处和路面上方几米的仰角扫描时提供更高能量的激光脉冲。此外，LIDAR系统可以以其他仰角或发射矢量(诸如预期朝向载具附近的物体(例如，地面或另一种类型的近距离物体)发射光的那些的)提供更低能量的激光脉冲。以这种方式，LIDAR系统可以在其环境中更有效地分配光能，同时在与激光分类和激光光源的操作限制相关的时间尺度上保持相同或相似的平均功率。本公开的一些实施例可以包括在仰角(俯仰角)和偏航角两者进行机械扫描的LIDAR系统。然而，应当理解，本文描述的系统和方法可以应用于具有动态可控扫描并且也可以基于激光发射功率的平均量进行激光安全分类的任何LIDAR系统。II.示例系统图1示出了根据示例实施例的系统100。系统100包括载具110和耦合到载具110的光源120。光源120被配置成沿着发射矢量130朝向载具110的环境160发射光。在一些实施例中，发射的光可以包括多个光脉冲。附加地或替代地，光源120可以发射作为连续光束的发射的光。在一些实施例中，光源120可以包括光纤激光器，该光纤激光器可操作以发射具有905纳米或1550纳米波长的光。应当理解，其他类型的光发射器设备和/或发射波长也是可能的，并且在本文也是可以预期的。在一些实施例中，系统100可以包括光检测和测距(LIDAR)系统。在这种情况下，光源120可以代表LIDAR系统的元件。在一些实施例中，系统100可以作为自动或半自动载具(诸如下面参考图3所示和描述的载具300)的感测系统的一部分而被结合。回到图1，如本文所述，发射矢量130可以表示从光源120发射的光的大小和方向。作为示例，从光源120发射的光的方向可以基于参考平面，该参考平面可以包括水平面和/或与地面的至少一部分相对应和/或平行的平面。在一些实施例中，发射矢量130可以包括仰角分量和偏航角分量。在这种情况下，仰角分量基于从光源120发射的光的方向和参考平面之间的角度差可以包括正或负角度值。此外，偏航角分量基于从光源120发射的光的方向和载具的前方或载具的行进方向中的至少一个之间的角度差可以包括例如正角度值或负角度值。光源120可以包括脉冲发生器电路122，脉冲发生器电路122可以被配置成提供电流脉冲，以便使光源120发射光脉冲。在示例实施例中，脉冲发生器电路122可以包括一个或多个场效应晶体管(FET)。例如，脉冲发生器电路122可包括多个GaNFET，其可操作来控制从光源120发射的光的一个或多个特性。例如，可控特性可以包括脉冲持续时间、脉冲功率等。附加地或替代地，光源120可以包括电源124。电源124可以为光源120提供适当的操作条件(例如，供应电压/电流)。在一些情况下，电源124可以操作来控制激光功率放大器和/或种子激光器的一个或多个特性。在一些实施例中，电源124可以操作来调整光源120发射的光的平均能量和/或波长。系统100还包括控制器150。控制器150可以包括车载计算机、外部计算机或移动计算平台，诸如智能电话、平板设备、个人计算机、可穿戴设备等。附加地或替代地，控制器150可以包括或连接到远程计算机系统，诸如云服务器网络。在示例实施例中，控制器150可以被配置成执行本文本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括:/n载具；/n耦合到载具的光源，其中，所述光源被配置成朝向所述载具的环境发射至少一个光脉冲；和/n控制器，可操作以:/n确定所述至少一个光脉冲的发射矢量；/n确定发射矢量的仰角分量；和/n基于所确定的仰角分量动态调整至少一个后续光脉冲的每脉冲能量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 US 16/145,6471.一种系统，包括:
载具；
耦合到载具的光源，其中，所述光源被配置成朝向所述载具的环境发射至少一个光脉冲；和
控制器，可操作以:
确定所述至少一个光脉冲的发射矢量；
确定发射矢量的仰角分量；和
基于所确定的仰角分量动态调整至少一个后续光脉冲的每脉冲能量。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源被配置成以扫描模式发射光。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还可操作以根据所述扫描模式调整所述至少一个后续光脉冲的发射矢量。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器可操作以还基于以下至少一个来动态调整所述至少一个后续光脉冲的每脉冲能量:点云数据、地图数据、图像数据、物体数据、回射器位置数据、一天中的时间、环境光状况、太阳位置、载具的姿态、载具的航向或载具的操作状况。


5.根据权利要求1所述的系统，还包括光检测和测距LIDAR系统，其中，所述光源是LIDAR系统的元件。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个后续光脉冲包括多个光脉冲。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述多个光脉冲中的至少一个光脉冲的脉冲长度在10皮秒至10纳秒之间。


8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器可操作以动态调整所述多个光脉冲中的至少一个光脉冲的每脉冲能量，其中，所述至少一个光脉冲的脉冲能量在10纳焦耳和10微焦耳之间。


9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述多个光脉冲的至少一部分的脉冲重复率在50千赫和1兆赫之间。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源包括光纤激光器，所述光纤激光器可操作以发射波长为905纳米或1550纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA尚德，
申请(专利权)人：伟摩有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US