[发明专利]具有反射信号强度测量的LIDAR系统

说明书

本发明提供一种实例LIDAR系统，其包含检测器、放大器、时间/数字转换器TDC、积分器、模/数转换器ADC和处理器。所述检测器被配置以接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来。所述放大器耦合到所述检测器以响应于所述反射光脉冲产生模拟信号。所述TDC耦合到所述放大器以响应于所述模拟信号产生第一时间数据及第二时间数据。所述积分器耦合到所述放大器以积分所述模拟信号。所述ADC耦合到所述积分器以取样所述积分器的输出并产生数字样本。所述处理器被配置以处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量。

相关申请案的交叉参考

本专利申请要求2015年9月29日提交的标题是“具有反射信号强度测量的LIDAR系统(LIDAR SYSTEM WITH REFLECTED SIGNAL STRENGTH MEASUREMENT)”第62/234,328号美国临时申请的权益，所述美国临时申请让渡给本受让人且明确地以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及光检测与测距(LIDAR)系统。

背景技术

对于LIDAR和/或LADAR(即雷射检测与测距)系统，能够提取关于反射信号的强度/能量的信息(以及时序信息)可为有利的。这个信息可以允许经由提供关于散射的位置及反射光的强度的信息而增强LIDAR/LADAR数据的后处理分析。举例来说，由于实际LIDAR/LADAR系统通常在强噪声信号(来自太阳、汽车远光灯等)的存在下运作，此噪声将泄漏到系统的接收路径中，且此噪声可影响物体检测的精确性及可靠度。所接收的信号强度的相关性使得LIDAR系统能够在检测具有更强反射信号的物体时执行可靠度度量，LIDAR系统可向其指派较高可信度值，且因此启用更高效的数据后处理。

在一个LIDAR系统中，高效能速度及精确性模/数转换器(ADC)用于直接将LIDAR信号迹线数字化。使用此类高效能ADC的优点为其允许直接测量所接收的信号强度以及多个反射之间的良好清晰度。但是，这些ADC的要求为极高的。可满足这些要求的ADC往往昂贵且消耗大量功率。

其它LIDAR系统可利用多信道时间/距离(在本文中也被称作时间/数字)转换器(TDC)。TDC为比ADC明显更简单的解决方案，相对便宜，且并不需要大量操作功率。但是，尽管TDC可直接测量反射信号的时序信息，但TDC在估计反射光的功率上可能非常不精确。

发明内容

本发明的方面包含用于辅助或以其它方式执行LIDAR系统中的反射信号强度测量的方法、设备、LIDAR系统和计算机可读媒体。

举例来说，根据一个方面，实例LIDAR系统包含检测器、放大器、时间/数字转换器(TDC)、积分器、模/数转换器(ADC)和处理器。所述检测器被配置以接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来。所述放大器耦合到所述检测器以响应于所述反射光脉冲产生模拟信号。所述TDC耦合到所述放大器以响应于所述模拟信号产生至少第一时间数据及第二时间数据。所述积分器耦合到所述放大器以积分所述模拟信号。所述ADC耦合到所述积分器以取样所述积分器的输出并产生数字样本。所述处理器被配置以处理所述第一时间数据、所述第二时间数据和数字样本以估计所述反射光脉冲的总反射能量。

根据另一方面，与LIDAR系统一起使用的实例方法包含在LIDAR系统的检测器处接收反射光脉冲，其中所述反射光脉冲从物体反射出来。方法进一步包含响应于反射光脉冲产生模拟信号(其中所述模拟信号表示反射光脉冲)，及响应于所述模拟信号使用时间/数字转换器(TDC)产生至少第一时间数据和第二时间数据。方法还包含使用积分器积分模拟信号，以及使用模/数转换器(ADC)在一或多个取样时间对积分器的输出进行取样以产生表示积分器的输出的数字样本。接着处理第一时间数据、第二时间数据以及数字样本以估计反射光脉冲的总反射能量。