[发明专利]利用脉冲编码降低距离模糊度的激光雷达发射器和探测器系统

说明书

一种激光雷达系统包括：发射器，用不同脉冲特性对连续发射脉冲进行编码；和接收器，探测每个接收(散射或反射)脉冲的脉冲特性并基于探测到的脉冲特性区分接收的脉冲。因此，激光雷达系统通过将相同或不同扫描周期中的扫描位置的脉冲编码为具有不同的脉冲特性(例如不同的脉冲宽度或不同的脉冲包络形状)来解决距离模糊。接收器包括：脉冲解码器，配置成探测所接收脉冲的相关脉冲特性；和解析器，确定所接收脉冲的脉冲特性是与当前扫描位置的脉冲特性匹配还是与先前扫描位置的脉冲特性匹配。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月28日提交的申请号为62/477,900的美国临时申请和于2018年3月10日提交的申请号为15/917,628的美国申请的优先权，其内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及激光雷达系统，以及更特别地，涉及利用脉冲编码降低距离模糊度的激光雷达发射器和探测器系统。

背景技术

本文提供的背景描述是为了总体上呈现本公开的背景。当前署名的发明人的工作(就背景技术部分所描述的范围)，以及在提交时说明书中不必认为是现有技术的各方面描述，既不明确也不隐含地被公认为针对本公开的现有技术。

光探测和测距(激光雷达)是一种可用于测量到远程目标的距离的技术。通常，激光雷达系统包括光源和光学接收器。光源可以是，例如，发射具有特定工作波长的光的激光器。激光雷达系统的工作波长可能位于，例如，电磁波谱的红外线、可见光或紫外线部分。光源向目标发射光，然后目标散射光。一些被散射的光被接收器接收回来。系统基于与返回的光相关联的一个或多个特性，确定到目标的距离。例如，系统可以基于返回的光脉冲的飞行时间，确定到目标的距离。

发明内容

通常，扫描激光雷达系统具有最大探测距离，该最大探测距离被确定为目标可以与发射器相距的最大距离，该最大距离使得所发射的脉冲可以行进到目标，从目标散射或反射，并且在探测器仍然指向所发射的脉冲的方向时(即，在系统的特定扫描位置或扫描位置时间期间)返回到探测器。然而，当发射器在前一扫描位置时间(不同于当前扫描的当前扫描位置时间)发射的脉冲(例如在前一扫描中以相同方向发送的脉冲或者在当前扫描期间在前一扫描位置时间发送的脉冲)从位于最大探测距离之外的高度协作目标反射并在系统当前扫描周期的当前扫描位置时间期间返回到探测器时，可能发生距离模糊，因为系统仅期望来自当前扫描周期的当前扫描位置时间期间产生的脉冲的反射。在这种情况下，先前的脉冲被探测到，并且在系统看来，该脉冲是由于在当前扫描的当前扫描位置时间期间发送的当前脉冲而从目标反射的脉冲，接收器将其解析为在系统的探测距离内。这种现象导致距离模糊，因为接收器不能确定探测到的脉冲是当前扫描位置时间的当前脉冲从探测距离内的目标反射的结果，还是探测到的脉冲是先前扫描位置时间的先前脉冲从系统的探测距离之外的目标反射的结果。

激光雷达系统包括发射器和接收器，发射器用不同脉冲特性对连续发射脉冲进行编码，接收器探测每个接收(散射或反射)的脉冲的脉冲特性并基于探测到的脉冲特性区分接收的脉冲，从而减少或消除距离模糊。该激光雷达系统可以区分连续脉冲，使得先前脉冲不会与当前脉冲混淆。更特别地，激光雷达系统通过将连续扫描位置和/或扫描周期的脉冲编码为具有不同的脉冲特性，例如不同的脉冲宽度或不同的脉冲包络(振幅)形状(例如，单峰脉冲或双峰脉冲)来解决距离模糊。接收器包括：脉冲解码器，配置成探测接收的脉冲的相关脉冲特性；和解析器，确定接收的脉冲的脉冲特性是与当前扫描周期的当前扫描位置的脉冲特性匹配还是与先前扫描位置或扫描周期的脉冲特性匹配。然后，接收器可以忽略具有先前扫描位置或扫描周期的脉冲特性的探测到的脉冲，从而减少由超出系统最大探测距离的高度协作目标引起的距离模糊。