[发明专利]用于脉冲波LIDAR的系统和方法

说明书

在一些实施方式中，光检测和测距(LIDAR)系统包括激光源，其被配置成以第一信号功率提供光信号；放大器，其具有多个增益级别；以及一个或多个处理器。放大器被配置成接收光信号并且基于多个增益配置中的增益配置来放大光信号。一个或多个处理器被配置成跨多个增益配置中的两个或多个增益配置调整放大器的增益配置以使放大器以第二信号功率生成脉冲包络信号。第二信号功率比第一信号功率大了至少与光信号的占空比的倒数相对应的量。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年6月30日提交的美国专利申请No.16/917,297的权益和优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

使用经常通过助记符LIDAR引用的激光器进行光检测和测距，有时还称作RADAR，的光学距离探测被用于从高度测量到成像再到碰撞避免的各种应用。与诸如无线电波探测和测距(RADAR)的常规微波测距系统比，LIDAR利用更小的光束尺寸提供更精细尺度的距离分辨率。光学距离探测能够利用包括下列的若干不同技术来实现：基于光脉冲到对象的往返行进时间的直接测距、基于发射的啁啾光信号与从对象散射的返回信号之间的频率差的啁啾探测、以及基于可与自然信号区分的单频相位变化序列的相位编码探测。

发明内容

本公开的各方面通常涉及光学领域中的光检测和测距(LIDAR)，并且更具体地，涉及脉冲波LIDAR支持车辆操作的系统和方法。

这里公开的一个实施方式涉及一种LIDAR系统。该LIDAR系统包括激光源，该激光源被配置成提供光信号。在一些实施方式中，该LIDAR系统包括放大器(例如，掺铒光纤放大器(EDFA)或半导体光放大器(SOA))，该放大器具有多个增益配置，其中，该放大器被配置成接收光信号，并且基于多个增益配置中的增益配置来放大光信号。在一些实施方式中，该LIDAR系统包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置成跨多个增益配置中的两个或更多个增益配置调整放大器的增益配置，以使放大器生成与脉冲包络(envelope)信号相对应的经放大的信号。

在另一方面中，本公开涉及一种LIDAR系统。该LIDAR系统包括激光源，该激光源被配置成提供光信号。在一些实施方式中，该LIDAR系统包括光开关，该光开关具有第一端子、第二端子和开关模式。在一些实施方式中，光开关被配置成在第一端子处接收光信号，响应于光开关被配置在第一模式下，允许将光信号从第一端子发射到第二端子，响应于光开关被配置在第二模式下，阻止将光信号发射到第二端子。在一些实施方式中，该LIDAR系统包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置成在第一模式与第二模式之间改变光开关模式以使光开关生成脉冲包络信号。

在另一方面中，本公开涉及一种LIDAR系统。该LIDAR系统包括激光源，该激光源被配置成提供光信号。在一些实施方式中，该LIDAR系统包括脉冲包络生成器，该脉冲包络生成器被配置成通过确定与光信号相关联的第一光信号和与光信号相关联的第二光信号之间的相对相位差来生成脉冲包络信号，或者使用电场对光信号进行调制。在一些实施方式中，该LIDAR系统包括放大器，该放大器被配置成放大脉冲包络信号并且经由一个或多个光元件发射经放大的脉冲包络信号。

在另一方面中，本公开涉及一种脉冲波LIDAR支持车辆操作的方法。在一些实施方式中，该方法包括对光信号进行调制以生成调制光信号。在一些实施方式中，该方法包括从调制光信号中选择多个脉冲以生成脉冲包络信号。在一些实施方式中，该方法包括经由一个或多个光元件发射脉冲包络信号。在一些实施方式中，该方法包括接收响应于发射脉冲包络信号的反射信号。在一些实施方式中，该方法包括基于与反射信号相关联的电信号来确定到对象的距离。