[发明专利]用于测量激光雷达系统中的飞行时间的系统和方法

说明书

用于测量激光雷达系统中的飞行时间的系统和方法。激光雷达系统可以用于测量到目标区域中的一个或多个物体的距离，例如通过朝向目标发射光然后接收从目标反射或散射的光。接收的光可以作为电荷存储在诸如电容器的存储元件上，其中接收的光可以根据接收的光的到达时间存储在不同的存储元件上。通过提供一组或多组存储元件可以实现存储元件数量的减少，其中每组存储元件可以对应于飞行时间的数字，其中飞行时间可以是光束从激光雷达系统行进到目标区域然后回到激光雷达系统的往返行程时间。每组存储元件可以布置在十进树配置的二叉树中。另外，每个存储元件的激活时间可以随着飞行时间的增加而增加，例如随着飞行时间的增加来补偿接收光的强度降低。

技术领域

本公开涉及用于测量激光雷达系统中的飞行时间的系统和方法。

背景技术

某些激光雷达系统可以使用比例或顺序电容器存储，例如测量激光雷达脉冲的飞行时间。比例或顺序电容器存储可能需要高信噪比模数转换器或大量存储电容器。

发明内容

激光雷达系统可用于测量到目标区域中一个或多个物体的距离。激光雷达系统可以发出光脉冲，然后光脉冲可以被目标区域中的物体反射。可以通过光敏元件(例如光电二极管)接收反射。然后，激光雷达系统可以确定光脉冲前往目标区域并返回的时间。这个时间可以称为飞行时间。在某些系统中，存储元件可以用于存储从光敏元件接收的电荷，并且每个存储元件可以对应于时间间隔。通过增加这种系统中存储元件的数量，可以更准确地测量飞行时间。然而，增加的存储元件数量可能不合需要地消耗集成电路上的相当大的空间-例如，IC芯片面积的1/3，并且还可能遭受时序树平衡问题。当大量电容器可以分布在芯片的不同区域中时会发生定时树平衡问题，例如这会导致时钟信号路径或控制信号路径的大的变化。时钟信号路径或控制信号路径的大的变化可能导致平衡定时和路由的困难。除了别的以外，本发明人已经认识到需要一种可以使用减少数量的存储元件的激光雷达系统，同时保持所需的飞行时间分辨率。

在一方面，本公开可表征一种用于确定激光雷达系统中光束的往返行程时间的方法。该方法可包括激活第一组存储元件中的单独的存储元件。每个单独的存储元件可以在多个第一时间间隔期间被激活。多个第一时间间隔中的每个可具有第一持续时间。该方法可包括激活第二组存储元件中的单独的存储元件。每个单独的存储元件可以在多个第二时间间隔期间被激活。多个第二时间间隔中的每个可具有比所述第一持续时间更长的第二持续时间。该方法还可包括例如可以基于确定的单独的存储元件从对应于所述光束的接收部分的第一和第二组存储元件确定所述光束的往返行程时间。来自所述第一和第二组存储元件的每个确定的单独的存储元件可对应于所述往返行程时间的不同数字。所述第二持续时间可以至少是所述第一持续时间的两倍。该方法可包括例如可以从对应于所述光束的接收部分的多个第一时间间隔期间激活的第一组存储元件确定单独的存储元件。该方法可包括例如可以从对应于所述光束的接收部分的第二时间间隔之一期间激活的第二组存储元件确定单独的存储元件。该方法可包括确定对应于光束的接收部分的来自所述第一组的第n个元素和来自所述第二组的第m个元素，并例如通过将n与第一时间间隔的长度的乘积以及m与第二时间间隔的长度的乘积相加来确定往返行程时间。

在一方面，本公开可表征一种用于确定激光雷达系统中光束的往返行程时间的方法。该方法可包括在存储元件的连续组中激活单独的存储元件，其中组中的存储元件可以被激活的时间间隔比前一组中的存储元件长。该方法可包括例如基于从对应于光束的接收部分的存储元件的每个连续组确定的单独的存储元件来确定光束的往返行程时间。存储元件可以被激活一段时间间隔，该时间间隔至少是前一组中存储元件的激活时间间隔长度的两倍。该方法可包括在存储元件的连续组的第一组中重复激活单独的存储元件。存储元件的连续组的第二组中的存储元件可以被重复激活一段时间间隔，该时间间隔例如对应于存储元件的连续组的第一组中的每个单独存储元件的激活。该方法可包括在存储元件的连续组的至少一个中激活单独的存储元件一段可变的时间间隔。该方法可包括在存储元件的连续组中的至少一个中激活单独的存储元件持续指数变化的时间间隔。存储元件的每个连续组可包括比存储元件的前一组指数地更少数量的存储元件。