[发明专利]用于激光雷达系统的自适应编码

说明书

提供了激光雷达系统(100)。激光雷达系统(100)包括：光源(500)，其被配置为发射多脉冲序列(210)，以测量激光雷达系统(100)与三维环境中的位置之间的距离，多脉冲序列(210)包括具有时序配置的多个脉冲(211)；光敏探测器(51)，其被配置为检测来自三维环境的光脉冲；以及一个或多个处理器，其被配置为：确定包括时序配置的编码方案，其中基于包括环境状态、激光雷达系统(100)的状态或信号环境状态的一个或多个实时状态来动态地确定编码方案；并基于检测到的光脉冲序列的飞行时间来计算距离，其中，通过确定检测到的光脉冲序列与时序配置之间的匹配来确定飞行时间。

交叉引用

本申请要求于2018年6月27日提交的中国申请第CN201810678690.4号的优先权，其各自通过引用整体并入本文。

背景技术

激光雷达(光检测和测距)技术可用于通过测量到物体的距离来获取环境的三维信息。激光雷达系统可以至少包括用于发射光脉冲的光源和配置为接收返回的光脉冲的探测器。返回的光脉冲或光束可以称为回波光束。基于光脉冲的发射与检测到返回的光脉冲之间的经过时间(即飞行时间)，可以获得距离。光脉冲可以由激光发射器产生，然后通过透镜或透镜组件聚焦。返回的光脉冲可由位于激光发射器附近的探测器接收。返回的光脉冲可以是来自物体表面的散射光。

在某些情况下，返回脉冲之间可能会出现混淆，这可能会导致距离测量不正确。例如，来自同一激光雷达系统或邻近激光雷达系统的第二激光雷达系统发射的另一个脉冲的散射光可能会错误地与原始脉冲光配对，这可能导致错误的测量。此外，激光雷达系统的测距能力和准确性可能受到环境噪声、多个激光雷达传感器之间的串扰以及检测到的信号中的仪器噪声的限制。将光脉冲与不对应于该光脉冲的散射回波相关联，即使那里没有物理物体，会使得激光雷达系统探测到该物体存在。

发明内容

对于用于三维测量的改进的激光雷达系统存在需求。还需要一种具有编码信号或编码光束脉冲的激光雷达系统，以避免跨不同通道的串扰和/或不同激光雷达系统之间的干扰。所提供的激光雷达系统可以通过采用自适应编码方案或编码机制来满足上述需求。提供的激光雷达可具有更好的抗环境噪声能力。特别地，编码方案可以根据实时状态动态地改变。可以基于环境状态、信号状态和各种其他状态来选择不同的编码方案，以使得预期之外的信号的影响最小化或更好地与预期之外的信号区分开。另外，可以选择不同的编码方案以提高能量效率。所提供的激光雷达系统可以实现三维成像，提高了精度且性能。

在一些方面，提供了采用自适应编码方案的激光雷达系统。该激光雷达系统可以包括：至少一个光源，被配置为发射多脉冲序列以测量激光雷达系统与三维环境中的位置之间的距离，并且多脉冲序列包括具有时序配置的多个脉冲；至少一个光敏探测器，被配置为检测来自三维环境的光脉冲；以及电耦合至光源和光敏探测器的一个或多个处理器，并且一个或多个处理器被配置为：确定包括时序配置的编码方案，其中，基于一个或多个实时状态动态地确定编码方案，实时状态包括环境状态、激光雷达系统的状态或信号环境状态；并基于检测到的光脉冲序列的飞行时间计算距离，其中，通过确定检测到的光脉冲序列与时序配置之间的匹配来确定飞行时间。

在一些实施例中，编码方案还包括关于由光源发射的连续信号的信息。例如，该信息可以指示连续信号是具有不同时序配置的多脉冲序列，或者该连续信号是单个脉冲。在一些实施例中，在持续时长不超过100ns的时间窗口内发射多个脉冲。

在一些实施例中，环境状态包括天气、激光雷达系统的地理位置或环境中目标物体的稀疏程度。在一些实施例中，关于激光雷达系统的状态包括激光雷达系统的功耗或温度。在一些实施例中，信号环境状态包括关于噪声、外部信号或信道状态的信息。在某些情况下，信号环境状态是通过处理从检测到的光脉冲中选择的信号获得的。在一些实施例中，从与激光雷达系统通信的一个或多个数据源或传感器数据获得一个或多个实时状态。