利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作制造技术

一种用于光检测和测距(LIDAR)操作的信号处理系统包括放大器和耦合到该放大器的分路器。该放大器被配置为接收分别与多个相位相关联的多个光信号，并使用该多个光信号生成多个放大的光信号。该分路器被配置为接收多个放大的光信号，并根据多个相位组合多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号。号以跨多个输出生成光信号。号以跨多个输出生成光信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作
[0001]对于相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年3月5日提交的美国临时专利申请No.62/985724、2020年3月23日提交的美国临时专利申请No.62/993436和2021年1月6日提交的美国非临时专利申请No.17/142,868的权益和优先权，这些申请的每一个的全部公开内容通过引用并入本文中。

技术介绍

[0003]通常由助记符LIDAR引用的使用激光的距离的光学检测以用于光检测和测距，有时也称为激光RADAR，被用于从测高到成像、到避免碰撞的各种应用。与诸如无线电波探测和测距(RADAR)的传统微波测距系统相比，LIDAR使用更小的光束尺寸提供更精细规模的距离分辨率。能够利用几种不同的技术来完成距离的光学检测，该技术包括基于光脉冲到物体的往返行程时间的直接测距，以及基于发射的啁啾光信号和从物体散射的返回信号之间的频率差的啁啾检测，以及基于可与自然信号区分开的单频相位变化序列的相位编码检测。

技术实现思路

[0004]本公开的各方面总体上涉及光学领域中的光检测和测距(LIDAR)，更具体地，涉及用于利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作以支持车辆的操作的系统和方法。
[0005]在一个方面，本公开涉及一种用于光检测和测距(LIDAR)操作的信号处理系统。在一些实施方式中，该信号处理系统包括放大器，该放大器被配置为接收分别与多个相位相关联的多个光信号，并使用该多个光信号生成多个放大的光信号。在一些实施方式中，信号处理系统包括分路器，该分路器被耦合到放大器，并且被配置为接收多个放大的光信号，并且根据多个相位组合该多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号。
[0006]在另一方面，本公开涉及一种包括信号处理系统的LIDAR系统。在一些实施方式中，该信号处理系统包括移相器，该移相器被配置为接收多个光信号并生成分别与多个相位相关联的多个移相的光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括放大器，该放大器被配置为接收多个移相的光信号，并使用该多个移相的光信号生成多个放大的光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括分路器，该分路器被耦合到放大器，并且被配置为接收多个放大的光信号，并且根据多个相位组合多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号。
[0007]在又一方面，本公开涉及一种自动驾驶车辆控制系统，包括用于LIDAR操作的信号处理系统。在一些实施方式中，该信号处理系统包括移相器，该移相器被配置为接收多个光信号并生成分别与多个相位相关联的多个移相的光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括放大器，该放大器被配置为接收多个移相的光信号，并使用多个移相的光信号生成多个放大的光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括分路器，该分路器被耦合到放大器，并且被配置为接收多个放大的光信号，并且根据多个相位组合多个放大的光信号
以跨多个输出生成光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括一个或多个处理器，该处理器被配置为使用光信号控制自动驾驶车辆的操作。
[0008]仅通过说明许多特定的实施方式和实施方式，包括预期用于实施本公开的最佳模式，从下面的详细描述中，其他方面、特征和优点是显而易见的。其他实施方式也能够具有其他不同的特征和优点，并且能够在各种明显的方面对其若干细节进行修改，所有这些均不背离本公开的精神和范围。因此，附图和描述本质上应被认为是说明性的，而不是限制性的。
附图说明
[0009]在附图的图中以示例而非限制的方式图示了实施方式，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且在附图中：
[0010]图1是图示根据一些实施方式的用于自动驾驶车辆的系统环境的示例的框图；
[0011]图2A是描绘根据一些实施方式的用于车辆的操作的示例准连续波LIDAR系统的框图；
[0012]图2B是描绘根据一些实施方式的用于车辆操作的示例准连续波LIDAR系统的框图；
[0013]图3是描绘根据一些实施方式的用于利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作的相干信号发生器架构的示例环境的框图；
[0014]图4是描绘根据说明性实施方式的在图3中的相干信号发生器的输出通道312a
‑
312d处测量的准连续波形的基于时间的图；
[0015]图5是描绘根据说明性实施方式的来自图3中的相干信号发生器的SOA 308a
‑
308d的输出功率的总和的基于时间的图；
[0016]图6是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图；
[0017]图7是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图；
[0018]图8是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图；
[0019]图9是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图；以及
[0020]图10是描绘根据一些实施方式的用于使用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作的相干信号发生器架构的示例环境的框图。
具体实施方式
[0021]LIDAR系统可以包括用于提供光信号(有时称为“光束”)的激光源、用于使用连续波(CW)调制或准CW调制来调制光信号的相位和/或频率的一个或多个调制器、用于放大调制信号以将信号发送到特定范围的放大器和/或用于将放大的信号引导到给定视场内的环境的光学器件(例如，镜面扫描仪)。
[0022]在使用CW调制的LIDAR系统中，调制器连续地调制激光。例如，如果调制周期为10
秒，则输入信号在整个10秒内被调制。相反，在使用准CW调制的LIDAR系统中，调制器将激光调制为具有活动部分和非活动部分。例如，对于10秒的周期，调制器仅调制激光达8秒(有时称为“活动部分”)，但不调制激光达2秒(有时称为“非活动部分”)。通过这样做，LIDAR系统可以能够降低功耗达2秒，因为调制器不必提供连续信号。
[0023]在用于汽车应用的调频连续波(FMCW)LIDAR中，使用准CW调制操作LIDAR系统可以是有益的，其中，使用了FMCW测量和信号处理方法，但光信号不总是在打开状态(例如，启用、通电、传输等)。在一些实施方式中，准CW调制能够具有等于或大于1％且高达50％的占空比。如果在关闭状态(例如，禁用、断电等)的能量能够在实际测量时间期间被消耗，则可以提高信噪比(SNR)和/或降低信号处理要求以在更长的时间尺度内相干地整合所有能量。
[0024]在一些实施方式中，掺铒光纤放大器(EDFA)可以被用于实现相干信号发生器(例如，在图2A中的相干信号发生器206、图2B中的相干信号发生器206)。通过将EDFA用于相干光束发生器，对于实现准CW调制的系统，能够存储光学增益和/或能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于光探测和测距(LIDAR)操作的信号处理系统，包括：放大器，所述放大器被配置为：接收分别与多个相位相关联的多个光信号，以及使用所述多个光信号生成多个放大的光信号；以及耦合到所述放大器的分路器，其中，所述分路器被配置为：接收所述多个放大的光信号，以及根据所述多个相位组合所述多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号。2.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述多个相位中的第一相位不同于所述多个相位中的第二相位。3.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述多个放大的光信号分别与共同或基本上共同的幅度相关联。4.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述放大器包括多个子放大器，所述子放大器分别被配置为：接收所述多个光信号中的相应一个。5.根据权利要求4所述的信号处理系统，其中，所述分路器包括分别耦合到所述多个子放大器中的相应一个的多个分路器部件，其中，所述多个分路器部件分别被配置为：接收所述多个放大的光信号中的相应一个。6.根据权利要求4所述的信号处理系统，其中，所述多个输出的计数对应于所述多个子放大器的计数。7.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述多个光信号分别对应于准连续波信号，其中，所述分路器还被配置为：使用所述多个放大的光信号在所述多个输出的一个输出处生成组合光信号。8.根据权利要求7所述的信号处理系统，其中，所述分路器还被配置为：组合异相信号的第一集合以生成第一信号；组合异相信号的第二集合以生成第二信号；以及将所述第一信号与所述第二信号组合以生成所述组合光信号。9.根据权利要求7所述的信号处理系统，其中，所述分路器还被配置为：响应于在所述多个输出的所述一个输出处生成组合信号，从所述多个输出的其他输出中去除多个信号。10.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述光信号的幅度对应于所述多个放大的光信号的组合幅度。11.一种光检测和测距(LIDAR)系统，包括：信号处理系统，包括：移相器，所述移相器被配置为：接收多个光信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：泽布，
申请(专利权)人：欧若拉运营公司，
类型：发明
国别省市：