[发明专利]用于高效多返回光检测器的系统和方法

说明书

本文中所描述的是可以高效地检测多返回光信号的系统和方法。诸如LIDAR系统之类的光检测和测距系统可以发射激光光束，所述激光光束可以在一条线上以不同距离击中多个物体，从而使得多返回光信号由系统接收。多返回检测器可以能够分析返回信号中的多个峰值的峰值幅度，并且确定多个峰值，诸如第一峰值、最后峰值以及最大峰值。检测多返回光信号的一个实施例可以是多返回递归匹配滤波器检测器。该检测器包括匹配滤波器、峰值检测器、质心计算以及归零功能。

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求在2017年12月7日提交的题为“用于高效多返回光检测器的系统和方法”（“SYSTEMS AND METHODS FOR EFFICIENT MULTI-RETURN LIGHT DETECTORS”）的共同拥有的美国专利申请号15/835,374（概要号20151-2159）的优先权，其列出K. K. 刚纳姆、K.高、N. S. 巴罗、A. 戈帕兰以及D. 霍尔为发明人，该专利文件以其整体并且为了所有目的通过引用合并在本文中。

技术领域

本公开一般涉及用于检测多返回光信号的系统和方法。更特别地，本公开可以涉及LIDAR（光检测和测距）系统。

背景技术

诸如LIDAR系统之类的光检测和测距系统可以采用光脉冲来基于每个光脉冲的飞行时间（TOF）而测量到物体的距离。从光检测和测距系统的光源发射的光脉冲与远端物体相互作用。光的一部分从物体反射并且返回到光检测和测距系统的检测器。基于光脉冲的发射和返回光脉冲的检测之间过去的时间，可以估计到物体的距离。在一些实施例中，可以由激光发射器生成光脉冲。光脉冲可以通过透镜或透镜组件来聚焦。光脉冲可以击中多个物体，每个具有与激光不同的距离，这导致多返回信号由光检测和测距系统检测器接收。多返回信号可以提供环境的更多信息以改进映射或重建。可能需要专用检测器来精确地识别具有其关联的时间延迟信息的每个返回。

一般而言，光检测和测距系统检测器基于峰值检测技术，并且可以仅检测和记录一个或最多两个返回。在一个实施例中，与峰值检测器相关联的匹配滤波器可以仅检测一个返回。这样的检测器方法可能限制映射或重建的准确性。

因此，所需要的是可以在光检测和测距系统（诸如LIDAR系统）中高效检测多返回光信号的系统和方法。

附图说明

将参考本发明的实施例，所述实施例的示例可以在附图中图示。这些附图意图是说明性的，而不是限制性的。尽管本发明一般在这些实施例的上下文中描述，但是应当理解，其不意图将本发明的范围限制到这些特定的实施例。附图中的项目没有按照比例。

图（“FIG.”）1描绘了根据本文件的实施例的光检测和测距系统的操作。

图2图示了根据本文件的实施例的光检测和测距系统以及多返回光信号的操作。

图3描绘了根据本文件的实施例的具有旋转镜的LIDAR系统。

图4A描绘了根据当前公开的实施例的峰值检测器。

图4B描绘了根据当前公开的实施例的基于操作噪声环境和目标错误率（误警报）的阈值检测。

图4C图形地图示了根据当前公开的实施例的用于峰值检测器的阈值推导。

图4D图形地图示了在“晴朗”噪声环境中设置阈值。

图4E图形地图示了在“雾”噪声环境中设置阈值。

图5描绘了根据本公开的实施例的匹配滤波器。

图6描绘了根据本公开的实施例的基于匹配滤波器和峰值检测器的光检测器。

图7描绘了根据本文件的实施例的多返回匹配滤波器检测器。