[发明专利]空间估计系统中的零差接收架构

说明书

描述了一种检测从环境反射的传输光的方法、一种用于空间估计的光学系统以及相关联的部件。出射光被提供以用于空间估计，该出射光可以包括由光束定向器导向的波长信道。本地振荡器信号用于检测波长信道的反射光。划分器用于将接收到的光划分成多个光信号，这些光信号与本地振荡器信号组合，其可以拥有在光信号上的不同的时间相位，以提供多个信号供光检测器检测，以用于处理成远程环境的空间估计。

相关申请

本申请的公开内容涉及2017年4月6日公布为WO 2017/054036 A1的PCT申请号PCT/AU2016/050899、2018年5月24日公布为WO 2018/090085 A1的PCT申请号PCT/AU2017/051255、2019年3月14日公布为WO 2019/046895 A1的PCT申请号PCT/AU2018/050961以及2019年5月9日公布为WO 2019/084610 A1的PCT申请号PCT/AU2018/051175。这些出版物中的每一个的全部公开内容通过引用并入本文。

本公开的领域

本公开一般涉及光信号收集和检测领域。公开的实施例涉及用于空间估计系统中的反射信号收集的系统和方法。

背景

空间剖析(spatial profiling)是指如从期望的原点观察到的环境的映射。视场中的每个点或像素与形成环境的表示的距离相关联。空间分布在识别环境中的对象和/或障碍物时可能是有用的，从而促进任务的自动化。

空间剖析的一种技术包括在特定方向上将光发送到环境中，并检测从该方向反射回来(例如由环境中的反射表面反射回来)的任何光。反射光携带用于确定到反射表面的距离的相关信息。特定方向和距离的组合形成在环境的表示中的点或像素。可以针对多个不同方向重复上述步骤，以形成表示的其他点或像素，从而有助于估计期望视场内的环境的空间分布。

作为光信号收集和检测方法的一个示例，可以在接收器侧处使用雪崩光电二极管(APD)采用直接检测(DD)方法。顾名思义，所收集的光信号(包括频率为f_c的预期光信号)由APD直接检测，并被转换成电信号，以用于进一步的信号处理。

可替代地，零差检测可以用作光学检测方法，其中收集的信号与本地振荡器信号组合。组合的光信号随后可以由PIN光电二极管(PIN PD)检测，并被转换成电信号以用于进一步的信号处理。当本地振荡器的光频率(f_LO)与f_c相同(即f_LO＝f_c)时，检测方法被认为是零差检测(HD)。当本地振荡器的光频率不同于f_c(即f_LO≠f_c)时，检测方法被认为是外差检测。

本公开的概述

描述了用于通过光接收器检测光的方法和装置。该方法和装置可以例如用于空间估计系统中，在这种情况下，被接收和检测的光可以是被环境中的对象反射的光。

举例来说，该方法可以包括接收多模光，并且例如通过光子灯将多模光分离成多个单模光信号。然后，光电检测器能够检测多个单模光信号中的每一个，并提供指示所检测的光的输出。处理器可以被配置成处理来自光电检测器的输出，以提供指示所检测的多模光的进一步输出。

该方法可以包括通过将信号与具有第一时间相位的本地振荡器信号组合来检测单模光信号中的一个，以及通过将信号与具有第二时间相位的本地振荡器信号组合来检测单模光信号中的另一个。不同的第一时间相位和第二时间相位可以源自时间相位噪声，时间相位噪声可以源自空间估计系统的出射光的光源。

该方法可以包括使得通过产生非偏振光信号并将其传输到环境中来接收多模光，其中接收到的多模光包括从环境反射回来的非偏振光信号。