[发明专利]激光雷达测距的多脉冲融合分析

说明书

在一些实施例中，一种用于操作汽车中的光探测与测距(激光雷达)系统的方法通过组合多个根据信噪比进行加权处理的波形来提供更准确的距离估算。在第一时间段内，至少一个波形被发射并被物体反射。接收并处理反射波形，以改善信噪比(SNR)。该处理，例如通过处理卷积，可以产生大量输出波形。确定每个输出波形的信噪比。从每个所述输出峰形中，确定估算的到物体的距离。然后根据信噪比(SNR)对估算的距离进行加权组合，提供最终确定的到物体的距离。

本申请要求在2018年12月26日提交的题为“用于激光测距的多脉冲融合分析”、专利申请号为16/232,973(代理人案卷号：103343-1115950-001200US)的美国非临时专利申请，在2018年12月26日提交的题为“使用混合TDC和ADC接收器的三维光检测和测距系统”、专利申请号为16/232,977(代理人案卷号：103343-1115951-001300US)的美国非临时申请，以及在2018年12月26日提交的题为“使用多个信号进行测距操作的系统和方法”、专利申请号为16/232,979(代理人案卷号：103343-1115952-001400US)的美国非临时申请的优先权，所述申请全部内容通过引用合并于本申请。

背景技术

现代车辆通常配备环境检测传感器，旨在实时检测车辆周围的物体和环境特征，作为许多现有和新兴技术的基础，例如变道辅助、避免碰撞和自动驾驶功能。一些常用的传感系统包括光学传感器(例如，红外线、照相机等)、用于探测其他车辆或物体的存在、方向、距离和速度的射频检测测距仪(雷达)、磁力计(例如，如卡车、汽车或有轨电车等大型含铁物体的被动传感)，和光探测和测距仪(激光雷达)。

激光雷达通常使用脉冲光源和探测系统来估计与环境特征(例如车辆、结构物等)的距离。在某些系统中，激光或光束(脉冲)通过镜片组件发射和聚焦，接收器会收集来自物体的反射脉冲。脉冲的飞行时间(TOF)可以从发射时间到接收到反射的时间进行测量，表现为单个数据点。该过程可以在任何所需的范围内(在地面行驶的车辆的2D平面周围的360度和/或飞机的3D区域)快速地重复，以形成点的集合，这些点可以实时地动态和持续更新，形成一个“点云”。点云数据可用于估计，例如相对于激光雷达系统的物体的距离、尺寸和位置，通常具有很高的保真度(例如，在5厘米之内)。

尽管激光雷达和其他传感系统有望带动全自动交通的持续发展，但仍然存在着限制其广泛采用的挑战。激光雷达系统通常昂贵、大型和笨重。在某些情况下，可能需要多个发射器来精确地跟踪场景，特别是对于在大的测距范围和视野(FOV)内需要保证精度的系统。虽然在将自动驾驶汽车技术推向更大的商业应用方面取得了长足的进步，但仍需要更多的改进。

发明内容

在一些实施例中，用于操作汽车中的光探测与测距(激光雷达)系统的方法可以通过组合多个处理后的波形来提供更准确的到物体的距离估算，所述波形可以根据其信噪比进行加权。在第一时间段内，至少一个波形被发射并被物体反射。反射波形可以被接收和处理，用以改善信噪比(SNR)。所述处理产生大量输出波形，例如通过处理卷积。每个输出波形的信噪比被确定。从每个输出波形中确定到物体的估算距离。然后，将估算的距离根据其信噪比加权，并将其组合，提供最终确定的到物体的距离。

在一些实施例中，所述处理包括使用匹配滤波器将所接收的波形与所发射的波形的副本进行卷积。所述方法可以进一步包括发送多个波形的脉冲，诸如两个或三个波形。在一个实施例中，每个波形是形状和振幅相同的脉冲。可选地，形状和振幅可以变化。在另一替代实施例中，可以比较波形的形状而不是峰值的高度。

在一些实施例中，用于车辆的激光雷达系统可以包括一个或以上处理器；和一个或以上非暂时性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包含指令，所述指令被配置为使一个或以上处理器执行包括匹配过滤器处理、信噪比计算、通过匹配滤波器输出的信噪比加权以及融合加权结果的操作。所接收到的信号是以模拟信号的形式被检测，之后进行数字化处理，然后再提供给一个或以上处理器。

附图说明

详细描述参照附图进行。