补偿LIDAR系统中的相位损伤的技术技术方案

一种用于补偿光检测和测距(LIDAR)系统中的相位损伤的方法，包括：朝向目标发送第一光束；从目标接收第二光束以产生接收光束；以及使用本地振荡器(LO)束、第一光检测器和接收光束来生成数字采样目标信号。该方法还包括使用被发送通过光纤延迟装置和第二光检测器的参考束来生成数字采样参考信号，以及使用数字采样参考信号来估计LIDAR系统中的一个或多于一个相位损伤以产生一个或多于一个估计相位损伤。该方法还包括对由LO束引入到数字采样目标信号中的第一相位损伤进行第一校正；对由接收光束引入到数字采样目标信号中的第二相位损伤进行第二校正。伤进行第二校正。伤进行第二校正。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】补偿LIDAR系统中的相位损伤的技术
[0001]相关应用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119(e)要求2021年4月19日提交的美国专利申请16/994,325的权益，该美国专利申请要求2020年10月5日提交的美国临时申请63/087,432的优先权和权益，这些申请的全部内容通过引用全部并入本文。


[0003]本公开涉及光检测和测距(LIDAR)系统。

技术介绍

[0004]传统的调频连续波(FMCW)LIDAR系统包括若干可能的相位损伤，诸如激光相位噪声、电路相位噪声、驱动电子器件在激光上注入的闪烁噪声、随温度/天气的漂移、以及啁啾率(chirp rate)偏移。这些损伤导致检测概率损失，增加了假警报和范围/速度偏差，并且增加了所估计目标范围/速度的误差。

技术实现思路

[0005]本公开描述了LIDAR系统和以下方法的各种实施例等，该方法将参考通道添加到系统以仿真预定距离处的目标，基于参考通道估计相位损伤，并且基于估计的相位损伤来校正信号。本专利技术的实施例包括用于估计相位损伤并补偿回波信号中的相位损伤的功能。这种损伤包括基于例如激光相位噪声、电路相位噪声、闪烁噪声、随温度或天气的漂移、啁啾率偏移的这些损伤或其他类型的损伤，这些损伤可能导致检测概率的损失、增加假警报，并导致可能引起范围/速度偏差和范围/速度误差增加的范围或速度的误估计。
[0006]根据一个方面，本公开涉及一种用于校正LIDAR(光检测和测距)系统中的相位损伤的方法。所述方法包括：朝向目标发送第一光束；从所述目标接收第二光束以产生接收光束；使用LO(本地振荡器)束、第一光检测器和所述接收光束来生成数字采样目标信号；以及使用被发送通过光纤延迟装置和第二光检测器的参考束来生成数字采样参考信号。所述方法还包括：使用所述数字采样参考信号来估计所述LIDAR系统中的一个或多于一个相位损伤，以产生一个或多于一个估计相位损。所述方法还包括：使用所述一个或多于一个估计相位损伤来对来自所述数字采样目标信号中的所述一个或多于一个相位损伤的第一相位损伤进行第一校正，其中，所述第一相位损伤是由所述LO束引入到所述数字采样目标信号中的。所述方法还包括：使用所述一个或多于一个估计相位损伤来对来自所述数字采样目标信号中的所述一个或多于一个相位损伤的第二相位损伤进行第二校正，其中，所述第二相位损伤是由所述接收光束引入到所述数字采样目标信号中的。所述方法还包括：处理所述第一校正和所述第二校正以产生校正后的目标信号以供发送到点云。在一个实施例中，估计所述一个或多于一个相位损伤包括：使用迫零估计器、MMSE估计器、最大似然估计器和MAP估计器其中至少之一。在一个实施例中，进行所述第一校正包括：使用至少部分地基于所述第一相位损伤的估计而成形的一个或多于一个滤波器。在一个实施例中，进行所述第
二校正包括：使用平滑延迟校正滤波器，其中所述平滑延迟校正滤波器用于通过多个数字延迟来对所述接收光束进行延迟并且选择最佳延迟。在一个实施例中，选择所述最佳延迟包括：进行数字延迟的FFT(快速傅立叶变换)，并且选择具有最高峰的延迟。在一个实施例中，进行所述第二校正包括：使用迭代延迟校正滤波器，其中所述迭代延迟校正滤波器用于通过不同的数字延迟来重复地对反射光束进行延迟直到达到峰收敛为止。在一个实施例中，进行所述第二校正包括：使用去偏斜补偿校正滤波器。在一个实施例中，所述方法还包括：使用被发送通过不同的多个光纤延迟装置的参考束来生成多个数字采样参考信号，并且各个光纤延迟装置与相应的光检测器连接。
[0007]根据另一方面，本公开涉及一种LIDAR(光检测和测距)系统。所述系统包括：光束源，用于向目标发送第一光束；第一检测器，用于接收LO(本地振荡器)束和来自所述目标的接收光束，并且生成数字采样目标信号；光纤延迟装置，其具有已知长度并且耦合到所述光束源；第二检测器，其耦合到所述光纤延迟装置，以使用被发送通过所述光纤延迟装置的参考束来生成数字采样参考信号；相位损伤估计器，用于使用所述数字采样参考信号来估计所述LIDAR系统中的一个或多于一个相位损伤，以产生一个或多于一个估计相位损伤；第一相位损伤校正器，用于校正由所述LO束引入到所述数字采样目标信号中的第一相位损伤；以及第二相位损伤校正器，用于校正由所述接收光束引入到所述数字采样目标信号中的第二相位损伤。在一个实施例中，所述系统还包括用于估计所述一个或多于一个相位损伤的迫零估计器、MMSE估计器、最大似然估计器或MAP估计器。在一个实施例中，所述第一相位损伤校正器包括至少部分地基于所述第一相位损伤的估计而成形的一个或多于一个滤波器。在一个实施例中，所述第二相位损伤校正器包括平滑延迟校正滤波器，所述平滑延迟校正滤波器用于通过多个数字延迟来对所述接收光束进行延迟并且选择最佳延迟。在一个实施例中，选择所述最佳延迟包括：进行数字延迟的FFT(快速傅立叶变换)，并且选择具有最高峰的延迟。在一个实施例中，所述第二相位损伤校正器包括迭代延迟校正滤波器，所述迭代延迟校正滤波器用于通过不同的数字延迟来重复地对反射光束进行延迟直到达到峰收敛为止。在一个实施例中，所述第二相位损伤校正器包括去偏斜补偿校正滤波器。在一个实施例中，所述光纤延迟装置生成与所述接收光束的频率成比例的延迟，使得来自更大距离处的目标的反射被延迟得更多，并且来自更短距离处的目标的反射被延迟得更少。在一个实施例中，所述系统还包括：不同的多个光纤延迟装置和光检测器，用于生成多个数字采样参考信号。
[0008]根据另一方面，本公开涉及一种用于校正LIDAR(光检测和测距系统)系统中的相位损伤的方法。所述方法包括：使用LO束即本地振荡器束、第一光检测器和从目标反射的接收光束来生成数字采样目标信号；使用被发送通过光纤延迟装置和第二光检测器的参考束来生成数字采样参考信号；估计由所述LO束引入到所述数字采样目标信号中的第一相位损伤；估计由所述接收光束引入到所述数字采样目标信号中的第二相位损伤；进行第一校正以校正所述第一相位损伤；以及进行第二校正以校正所述第二相位损伤。在一个实施例中，估计所述第二相位损伤包括：使用迫零估计器、MMSE估计器、最大似然估计器和MAP估计器其中至少之一。在一个实施例中，进行所述第二校正包括：使用平滑延迟校正滤波器，其中所述平滑延迟校正滤波器用于通过多个数字延迟来对所述接收光束进行延迟并且选择最佳延迟；使用迭代延迟校正滤波器，其中所述迭代延迟校正滤波器用于通过不同的数字延
迟来重复地对反射光束进行延迟直到达到峰收敛为止；或者使用去偏斜补偿校正滤波器。
附图说明
[0009]为了更全面地理解各种示例，现在参考下面结合附图进行的详细描述，在附图中，相同的附图标记对应于相同的要素。
[0010]图1例示根据本公开的实施例的示例LIDAR系统。
[0011]图2是例示根据本公开的实施例如何检测和处理LIDAR波形的时频图。
[0012]图3例示可以由本公开的实施例检测的各种相位快速变化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于校正LIDAR系统中的相位损伤的方法，其中LIDAR即光检测和测距，所述方法包括：朝向目标发送第一光束；从所述目标接收第二光束以产生接收光束；使用LO束即本地振荡器束、第一光检测器和所述接收光束来生成数字采样目标信号；使用被发送通过光纤延迟装置和第二光检测器的参考束来生成数字采样参考信号；使用所述数字采样参考信号来估计所述LIDAR系统中的一个或多于一个相位损伤，以产生一个或多于一个估计相位损伤；使用所述一个或多于一个估计相位损伤来对来自所述数字采样目标信号中的所述一个或多于一个相位损伤的第一相位损伤进行第一校正，其中，所述第一相位损伤是由所述LO束引入到所述数字采样目标信号中的；使用所述一个或多于一个估计相位损伤来对来自所述数字采样目标信号中的所述一个或多于一个相位损伤的第二相位损伤进行第二校正，其中，所述第二相位损伤是由所述接收光束引入到所述数字采样目标信号中的；以及处理所述第一校正和所述第二校正以产生校正后的目标信号以供发送到点云。2.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述一个或多于一个相位损伤包括：使用迫零估计器、MMSE估计器、最大似然估计器和MAP估计器其中至少之一。3.根据权利要求1所述的方法，其中，进行所述第一校正包括：使用至少部分地基于所述第一相位损伤的估计而成形的一个或多于一个滤波器。4.根据权利要求1所述的方法，其中，进行所述第二校正包括：使用平滑延迟校正滤波器，其中所述平滑延迟校正滤波器用于通过多个数字延迟来对所述接收光束进行延迟并且选择最佳延迟。5.根据权利要求4所述的方法，其中，选择所述最佳延迟包括：进行所述多个数字延迟的FFT即快速傅立叶变换，并且选择具有最高峰的延迟。6.根据权利要求1所述的方法，其中，进行所述第二校正包括：使用迭代延迟校正滤波器，其中所述迭代延迟校正滤波器用于通过不同的数字延迟来重复地对反射光束进行延迟、直到达到峰收敛为止。7.根据权利要求1所述的方法，其中，进行所述第二校正包括：使用去偏斜补偿校正滤波器。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用被发送通过不同的多个光纤延迟装置的参考束来生成多个数字采样参考信号，其中，各个光纤延迟装置与相应的光检测器连接。9.一种LIDAR系统，即光检测和测距系统，包括：光束源，用于向目标发送第一光束；第一检测器，用于接收LO束即本地振荡器束和来自所述目标的接收光束，并且生成数字采样目标信号；光纤延迟装置，其具有已知长度并且耦合到所述光束源；第二检测器，其耦合到所述光纤延迟装置，以使用被发送通过所述光纤延迟装置的参考束来生成数字采样参考信号；
相位损伤估计器，用于使用所述数字采样参考信号来估计所述LIDAR系统中的一个或多于一个相...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：艾娃有限公司，
类型：发明
国别省市：