CN113272676A - 用于映射回射器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种示例方法包括光检测和测距(LIDAR)设备聚焦来自场景中的目标区域的光，以供检测器接收。该方法还包括发射主光脉冲。该方法还包括经由一个或多个光学元件将主光脉冲导向目标区域。主光脉冲根据主光脉冲的主光强度照射目标区域。该方法还包括发射次光脉冲。次光脉冲的至少一部分根据次光脉冲的次光强度照射目标区域。次光强度小于主光强度。

Description

用于映射回射器的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年2月11日提交的第16/272,258号美国专利申请和2018年11月2日提交的第62/755,289号美国临时申请的优先权，这两个申请通过引用整体结合于此。
背景技术
主动式传感器，如光检测和测距(LIDAR)传感器、无线电检测和测距(RADAR)传感器、声音导航和测距(SONAR)传感器等，是能够通过向周围环境发射信号并检测发射的信号的反射来扫描周围环境的传感器。
例如，LIDAR传感器可以在扫描场景时确定到环境特征的距离，以组合指示环境中的反射表面的“点云”。例如，可以通过发送激光脉冲并检测从环境中的物体反射的返回脉冲(如果有的话)，然后根据脉冲的发送和反射脉冲的接收之间的时间延迟确定到物体的距离，来确定点云中的各个点。结果，例如，可以生成指示环境中的反射特征的位置的点的三维地图。
发明内容
在一个示例中，提供了一种方法。该方法包括通过光检测和测距(LIDAR)设备聚焦来自场景中的目标区域的光，以供检测器接收。该方法还包括向场景发送多个光脉冲。发送多个光脉冲包括发送主光脉冲，并经由一个或多个光学元件将主光脉冲导向目标区域。主光脉冲根据主光脉冲的主光强度照射目标区域。发送多个光脉冲还包括发送次光脉冲。次光脉冲的至少一部分根据次光脉冲的次光强度照射目标区域。次光强度小于主光强度。
在另一个示例中，提供了光检测和测距(LIDAR)设备。该LIDAR设备包括检测器，该检测器被布置成截取由LIDAR设备聚焦的来自场景中的目标区域的光。该LIDAR设备还包括主发射器，该主发射器被配置为发射主光脉冲。LIDAR设备还包括一个或多个光学元件，该一个或多个光学元件被布置成将主光脉冲导向目标区域。主光脉冲根据主光脉冲的主光强度照射目标区域。该LIDAR设备还包括次发射器，该次发射器被配置为发射次光脉冲。次光脉冲的至少一部分根据次光脉冲的次光强度照射目标区域。次光强度小于主光强度。
在又一示例中，提供了一种光检测和测距(LIDAR)设备。该LIDAR设备包括接收器，该接收器被布置成截取来自场景中的目标区域的光。该LIDAR设备还包括发送器，该发送器被配置为向目标区域发送光脉冲序列。光脉冲的序列包括一个或多个主光脉冲和一个或多个次光脉冲。一个或多个主光脉冲的各自光强大于主阈值。一个或多个次光脉冲的各自光强小于次阈值。主阈值大于次阈值。
在又一示例中，提供了一种系统。该系统包括用于通过光检测和测距(LIDAR)设备聚焦来自场景中的目标区域的光以供检测器接收的装置。该系统还包括用于向场景发送多个光脉冲的装置。发送多个光脉冲包括发射主光脉冲，并经由一个或多个光学元件将主光脉冲导向目标区域。主光脉冲根据主光脉冲的主光强度照射目标区域。发送多个光脉冲还包括发射次光脉冲。次光脉冲的至少一部分根据次光脉冲的次光强度照射目标区域。次光强度小于主光强度。
在另一个示例中，提供了一种方法。该方法包括通过光检测和测距(LIDAR)设备向场景发送多个光脉冲。多个光脉冲包括多个主光脉冲以及次光脉冲。LIDAR设备包括：(i)多个主发射器，其中每个主发射器被配置为发射照射场景的相应区域的主光脉冲；(ii)次发射器，被配置为发射次光脉冲，其中每个次光脉冲照射场景的多个区域；以及(iii)多个检测器，其中每个检测器被配置为检测来自场景的相应区域的光。该方法还包括基于多个检测器中的至少一个检测器检测与次光脉冲的反射的部分相对应的光来检测场景中的回射器，并且响应于检测到场景中的回射器，控制多个主发射器中的至少一个主发射器避免照射回射器。
在又一示例中，提供了一种光检测和测距(LIDAR)设备。LIDAR设备包括：(i)多个主发射器，其中每个主发射器被配置为发射照射场景的相应区域的主光脉冲；(ii)次发射器，被配置为发射次光脉冲，其中每个次光脉冲照射场景的多个区域；(iii)多个检测器，其中每个检测器被配置为检测来自场景的相应区域的光；以及(iv)控制器。控制器被配置为基于多个检测器中的至少一个检测器检测与次光脉冲的反射的部分相对应的光来检测场景中的回射器，并且响应于检测到场景中的回射器，控制多个主发射器中的至少一个主发射器避免照射回射器。
通过参考附图阅读以下详细描述，这些以及其他方面、优点和替代对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。此外，应当理解，在本概述部分和本文件的其他地方提供的描述旨在通过示例而非限制来说明所要求保护的主题。
附图说明
图1是根据示例实施例的系统的简化框图。
图2A示出了根据示例实施例的第一LIDAR设备。
图2B示出了由第一LIDAR设备发射的光的横截面视图。
图3A示出了根据示例实施例的第二LIDAR设备。
图3B示出了由第二LIDAR设备发射的光的横截面视图。
图4A示出了根据示例实施例的第三LIDAR设备。
图4B示出了第三LIDAR设备的部分透视图。
图4C示出了第三LIDAR设备的部分横截面视图。
图4D示出了第三LIDAR设备的另一部分横截面视图。
图5示出了根据示例实施例的第四LIDAR设备的部分横截面视图。
图6是根据示例实施例的方法的流程图。
图7示出了根据示例实施例的FOV第一扫描的概念性时序图。
图8是根据示例实施例的另一种方法的流程图。
图9A示出了根据示例实施例的多通道主动式传感器的扫描序列中的第一扫描的概念性时序图。
图9B示出了根据示例实施例的扫描序列中的第二扫描的概念性时序图。
图10示出了根据示例实施例的扫描序列中的第二扫描的第一替代实施方式的概念性时序图。
图11示出了根据示例实施例的扫描序列中的第二扫描的第二替代实施方式的概念性时序图。
图12A示出了根据示例实施例的另一多通道主动式传感器的另一扫描序列中的第一扫描的概念性时序图。
图12B示出了根据示例实施例的另一扫描序列中的第二扫描的概念性时序图。
图13是根据示例实施例的又一方法的流程图。
图14示出了根据示例实施例的由发射信号的序列的主动式传感器对目标区域的第一扫描的概念性时序图。
图15示出了根据示例实施例的由发射信号的序列的主动式传感器进行的第二扫描的概念性时序图。
图16示出了根据示例实施例的由发射信号的序列的主动式传感器进行的第三扫描的概念性时序图。
图17是根据示例实施例的又一方法的流程图。
具体实施方式
本文描述了示例性实施方式。应当理解，这里使用的词语“示例性”是指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式或特征不一定被解释为比其他实施方式或特征更优选或更有利。在附图中，相似的符号通常标识相似的组件，除非上下文另有规定。本文描述的示例实施方式并不意味着是限制性的。很容易理解的是，本公开的方面，如在此一般描述的和在附图中示出的，可以以多种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计。
I.概述
在示例中，主动式感测系统(例如，LIDAR等)可以向场景发送多个信号，并且截取从场景返回的发送的信号的反射的部分。
在一个示例中，LIDAR设备可以通过向场景发射光脉冲并检测从场景返回的发射的光脉冲的反射来扫描场景。例如，场景中的反射表面可以反射、吸收和/或散射入射到其上的发射的光脉冲。LIDAR设备然后可以检测从反射表面返回到LIDAR设备的反射光脉冲的至少一部分。
在一些情景中，反射表面可以将发射的光脉冲(或其一部分)反射为远离反射表面传播的发散反射光束。由于反射光束的发散，最终到达LIDAR设备的检测器的反射光束的一部分中的能量的量(例如，光子的数量等)会随着LIDAR设备和反射表面之间的距离的增加而减少。
在一些示例中，LIDAR设备可以被配置为在光脉冲的发射之后开始的检测时段期间测量发射的光脉冲的反射的部分(使用检测器)。检测时段可以被选择为预定的时间量，在该预定的时间量中，反射光脉冲(由在到LIDAR设备的阈值距离内的典型反射表面反射的)预期具有足够量的能量，用于由检测器进行可靠的检测。例如，阈值距离(与检测时段相关联)可以对应于LIDAR设备的扫描范围，从该扫描范围，发射的光脉冲的反射的部分被预期具有足够量的能量(例如，在从反射表面发散之后)，以将检测到的信号与背景噪声区分开来，等等。
然而，与从典型反射表面反射的预期能量相比，一些类型的反射表面，如回射器(retroreflector)(例如，交通标志等)和/或例如在LIDAR设备的环境中存在的其他类型的高反射表面，可以将来自发射的光脉冲的相对较大量的能量反射回LIDAR设备。例如，回射器可以比典型的反射表面反射更大部分的入射能量，并且将反射的能量以比典型的反射表面相对窄的锥形发送回来。
此外，在某些情形下，来自回射器(或其他高反射材料)的反射可能会在LIDAR数据的收集和/或解释中导致各种错误。例如，考虑一个情形，其中LIDAR设备被配置为执行场景的一系列扫描。在第一扫描期间，LIDAR设备可以发射第一光脉冲，然后在第一检测时段期间监听第一光脉冲的反射。在第一检测时段结束之后，LIDAR设备然后可以发射第二光脉冲，接着是第二检测时段。在这种情形下，如果第一扫描的第一光脉冲从远处的回射器反射(例如，位于LIDAR设备的预期扫描范围之外)，然后在第二扫描的第二检测时段(而不是在第一扫描的第一检测时段期间)返回到LIDAR设备(作为具有足够被LIDAR设备检测到的能量的反射光脉冲)，则可能发生示例误差(例如，回射器混叠(retroreflector aliasing)等)。例如，反射光脉冲(即，第一光脉冲的反射)可能被错误地识别为第二光脉冲的反射。
与回射器相关联的其他类型的LIDAR扫描误差(例如，通道串扰、饱和、光晕(blooming)等)也是可能的。例如，LIDAR设备可以包括多个发送/接收通道，这些通道通过向视场(FOV)发射多个空间相邻的光脉冲来扫描FOV的相邻部分。在该示例中，由第一通道扫描的FOV的第一部分中的回射器可以反射足够强的信号，该信号可能在一个或多个其他通道中被虚假地检测到(例如，相邻通道之间的串扰)。例如，在该场景的表示中(例如，LIDAR数据点云等)，这些虚假检测可以与回射器的尺寸的明显增加(例如，光晕)相对应。
因此，本文的一些示例实施方式可以包括回射器的检测和/或与回射器相关联的LIDAR扫描误差的管理。
在第一示例中，LIDAR设备包括主(primary)发射器，该主发射器发射主光脉冲以照射场景中的目标区域。LIDAR设备还包括次(secondary)发射器(例如，外部发射器、辅助发射器等)，该次发射器向场景发射相对较弱的次光脉冲(与主光脉冲相比)。因此，次光脉冲(或其一部分)可以根据小于主光脉冲的主光强度的次光强度照射目标区域。例如，次发射器可以被配置为宽场照明器，其发射宽光束以(例如，根据较低的次光强度)照射比由主光脉冲(例如，更窄的光束)照射的部分更大的场景部分。LIDAR设备还可以包括检测器，该检测器被布置成检测来自主光脉冲所照射的目标区域的光(由LIDAR设备聚焦的)。
在该示例中，LIDAR设备可以被配置为在发射主(较强)光脉冲之前发射次(较弱)光脉冲。例如，在发射次光脉冲之后，LIDAR设备然后可以监测由检测器从目标区域截取的聚焦的光(例如，在次检测时段期间)，以确定检测器是否截取了次光脉冲的任何反射。如果检测器检测到次光脉冲的反射(在次检测时段期间)，则LIDAR可以被配置为检测目标区域中存在回射器。例如，次光脉冲可以具有足够低的强度，使得次光脉冲的反射没有足够被检测到(在检测器处)的能量，除非该反射来自回射器或其他高反射表面。
在替代示例中，LIDAR设备可以被配置为在次光脉冲之前发射主光脉冲。
响应于回射器的检测，LIDAR设备可以避免或延迟向目标区域中的回射器发射主光脉冲。这样，次光脉冲可以用作探索(exploratory)信号，以避免使用(较强的)主光脉冲照射回射器。利用这种布置，通过避免或延迟(高强度)光脉冲向回射器的发射，可以预先消除与来自回射器的反射相关联的误差。
可选地，在第二示例中，LIDAR设备可以被配置为允许主发射器发射主光脉冲，然后将主光脉冲的返回反射标记为潜在的回射器误差(例如，用于稍后从LIDAR数据滤除等)。
在第三个示例中，作为第一个示例的变型，LIDAR设备可以被配置为发射光脉冲的编码序列(即，不监测次光脉冲的反射)。例如，编码序列(例如，次-次-主，等)可以包括采用预定相对顺序的一个或多个主光脉冲和一个或多个次光脉冲的组合。然后，LIDAR设备可以将发射的光脉冲的编码序列(例如，发射时间、顺序等)与在聚焦到目标区域的光中(在发射光脉冲序列之后开始的检测时段期间)检测到(例如，经由检测器)的一个或多个光脉冲进行比较。基于该比较，LIDAR设备然后可以确定检测到的光脉冲是否与以下物体相关联：LIDAR扫描范围之外的回射器、LIDAR扫描范围内的回射器、和/或LIDAR设备扫描范围内不是反射器的物体等。
在第四示例中，作为第一示例的变型，LIDAR设备可以使用单个发射器向目标区域发射主光脉冲和次光脉冲。例如，由单个发射器发射的光可以被调制成在主光脉冲发射期间具有高强度而在次光脉冲的发射期间具有低强度。
II.示例传感器系统和设备
本文可以使用的示例传感器的非穷举列表包括LIDAR传感器、主动式(active)IR相机和微波相机等。为此，本文的一些示例传感器可以包括发射信号(例如，可见光信号、不可见光信号、射频信号、微波信号、声音信号等)，然后检测来自周围环境的发射的信号的反射的主动式传感器。
图1是根据示例实施例的系统100的简化框图。如图所示，系统100包括电力提供装置102、控制器104、旋转平台110、固定平台112、一个或多个致动器114、旋转连杆116、发送器120、接收器130、一个或多个光学元件140和外壳150。在一些实施例中，系统100可以包括更多、更少或不同的组件。此外，所示的组件可以以多种方式组合或分开。
电力提供装置102可以被配置为向系统100的各种组件提供、接收和/或分配电力。为此，电力提供装置102可以包括或以其他方式采取设置在系统100内并以任何可行的方式连接到系统100的各种组件的电力源(例如，电池等)的形式，以便向这些组件供电。附加地或替代地，电力提供装置102可以包括或以其他方式采取电力适配器的形式，该电力适配器被配置为从一个或多个外部电力源(例如，从安装有系统100的车辆中布置的电力源)接收电力，并将接收的电力发送到系统100的各种组件。
控制器104可以包括一个或多个电子组件和/或系统，其被布置成便于系统100的某些操作。控制器104可以以任何可行的方式设置在系统100内。在一个实施例中，控制器104可以至少部分地设置在旋转连杆116的中心空腔区域内。
在一些示例中，控制器104可以包括或以其他方式耦合到用于将控制信号传输到系统100的各种组件和/或用于将数据从系统100的各种组件传输到控制器104的布线。例如，控制器104接收的数据可以包括指示接收器130对信号的检测的传感器数据等。此外，由控制器104发送的控制信号可以操作系统100的各种组件，如通过控制发送器120的信号的发射、控制接收器130的信号检测、和/或控制(一个或多个)致动器114旋转旋转平台110等。
如图所示，控制器104可以包括一个或多个处理器106和数据存储器108。在一些示例中，数据存储器108可以存储可由(一个或多个)处理器106执行的程序指令，以使系统100执行本文描述的各种操作。为此，(一个或多个)处理器106可以包括一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器。就控制器104包括不止一个处理器而言，这样的处理器可以单独或组合工作。在一些示例中，数据存储器108可以包括一个或多个易失性和/或一个或多个非易失性存储组件，如光学、磁性和/或有机存储器，并且数据存储器108可以可选地整体或部分地与(一个或多个)处理器集成。
在一些示例中，控制器104可以与外部控制器等(例如，布置在安装有系统100的车辆中的计算系统)通信，以便有助于在外部控制器和系统100的各种组件之间传输控制信号和/或数据。附加地或替代地，在一些示例中，控制器104可以包括有线电路，以执行本文描述的一个或多个操作。例如，控制器104可以包括一个或多个脉冲发生器电路，该脉冲发生器电路提供用于触发发送器120的脉冲或其他信号的发射的脉冲定时信号。附加地或替代地，在一些示例中，控制器104可以包括一个或多个专用处理器、伺服系统或其他类型的控制器。例如，控制器104可以包括比例-积分-微分(proportional-integral-derivative，PID)控制器或其他控制回路反馈机制，其操作(一个或多个)致动器114以使旋转平台以特定的频率或相位旋转。其他示例也是可能的。
旋转平台110可以被配置为围绕轴旋转。为此，旋转平台110可以由适于支撑安装在其上的一个或多个组件的任何固体材料形成。例如，发送器120和接收器130可以布置在旋转平台110上，使得这些组件中的每一个基于旋转平台110的旋转相对于环境移动。具体而言，这些组件可以围绕轴旋转，使得系统100可以从各个方向获得信息。例如，在旋转的轴是垂直轴的情况下，系统100的指向可以通过绕垂直轴致动旋转平台110来水平调整。
固定平台112可以采取任何形状或形式，并且可以被配置为耦合到各种结构，如耦合到车辆顶部、机器人平台、装配线机器或采用系统100扫描其周围环境的任何其他系统。此外，固定平台的耦合可以经由任何可行的连接器布置(例如，螺栓、螺钉等)来实现。
(一个或多个)致动器114可以包括马达(motor)、气动致动器、液压活塞和/或压电致动器和/或任何其他类型的致动器。在一个示例中，(一个或多个)致动器114可以包括第一致动器，该第一致动器被配置为围绕旋转平台110的旋转轴致动旋转平台110。在另一个示例中，(一个或多个)致动器114可以包括第二致动器，该第二致动器被配置为绕不同的旋转轴旋转系统100的一个或多个组件。例如，第二致动器可以围绕第二轴(例如，水平轴等)旋转光学元件(例如，反射镜(mirror)等)，以(例如，垂直地)调整发射的光脉冲的方向。在又一示例中，(一个或多个)致动器114可以包括第三致动器，该第三致动器被配置为倾斜(或以其他方式移动)系统100的一个或多个组件。例如，第三致动器可以用于沿着发射的光脉冲的光路移动或替换滤光器或其他类型的光学元件140，或者可以用于倾斜旋转平台(例如，以调整由系统100扫描的视场(FOV)的范围等)等。
旋转连杆116直接或间接地将固定平台112耦接到旋转平台110。为此，旋转连杆116可采用使旋转平台110相对于固定平台112绕轴旋转的任何形状、形式和材料。例如，旋转连杆116可以采取基于来自(一个或多个)致动器114的致动而旋转的轴等的形式，从而将机械力从致动器114传递到旋转平台110。在一个实施方式中，旋转连杆116可以具有中心空腔，系统100的一个或多个组件可以设置在该空腔中。在一些示例中，旋转链杆116还可以提供用于在固定平台112和旋转平台110(和/或其上的组件，如发送器120和接收器130)之间传输数据和/或指令的通信链路。
发送器120可以被配置为向系统100的环境发送信号。如图所示，发送器120可以包括一个或多个发射器122。根据系统100的配置，发射器122可以包括各种类型的发射器。
在第一示例中，其中系统100被配置为LIDAR设备，发送器120可以包括一个或多个光发射器122，其发射具有波长在波长范围内的一个或多个光束和/或脉冲。波长范围可以是例如电磁波谱中的紫外、可见和/或红外部分。在一些示例中，波长范围可以是窄的波长范围，如由激光提供的波长范围。示例光发射器122的非穷举列表包括激光二极管、二极管条、发光二极管(LED)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)、发光聚合物(LEP)、液晶显示器(LCD)、微机电系统(MEMS)、光纤激光器和/或被配置为选择性地发送、反射和/或发射光以提供多个发射的光束和/或脉冲的任何其他设备。
在第二个示例中，其中系统100被配置为主动式红外(IR)相机，发送器120可以包括一个或多个发射器122，其被配置为发射IR辐射以照射场景。为此，发送器120可以包括被配置为提供IR辐射的任何类型的发射器(例如，光源等)。
在一些实施方式中，系统100(和/或发送器120)可以被配置为在限定系统100的FOV的相对空间布置中发射多个信号(例如，光束、IR信号等)。例如，每个波束(或信号)可以被配置为向FOV的一部分传播。在该示例中，在由系统100执行的扫描操作期间，多个相邻(和/或部分重叠)的波束可以被引导来扫描FOV的多个相应部分。其他示例也是可能的。
接收器130可以包括一个或多个检测器132，一个或多个检测器132被配置为检测由发送器120发射的信号的反射。
在第一示例中，其中系统100被配置为主动式IR相机，接收器130可以包括一个或多个光检测器132(例如，电荷耦合器件(CCD)等)，一个或多个光检测器132被配置为检测由发送器120发送并从场景向接收器130反射的IR光的源波长。
在第二个示例中，其中系统100被配置为LIDAR设备，接收器130可以包括一个或多个光检测器132，一个或多个光检测器132被布置成截取和检测由发送器120发射的从环境返回到系统100的光脉冲或光束的反射。示例光检测器132可以包括光电二极管、雪崩光电二极管(APD)、硅光电倍增器(SiPM)、单光子雪崩二极管(SPAD)、多像素光子计数器(MPPC)、光电晶体管、相机、主动式像素传感器(APS)、电荷耦合器件(CCD)、低温检测器和/或任何其他光传感器。在一些情况下，接收器130可以被配置为检测具有波长与发送器120发射的光的波长范围相同的光。以这种方式，例如，系统100可以将接收的源自系统100的光与源自环境中的外部源的其他光区分开来。
在一些实施方式中，接收器130可以包括检测器，该检测器包括彼此连接的感测元件阵列。例如，在系统100被配置为LIDAR设备的情况下，多个光感测元件可以并联连接，以提供具有比单个感测元件的检测区域更大的光检测区域(例如，阵列中各个检测器的感测表面的组合等)的光电检测器阵列。光电检测器阵列可以以多种方式布置。例如，阵列的各个检测器可以设置在一个或多个基板(例如，印刷电路板(PCB)、柔性PCB等)上，并且被布置成检测沿着系统100的光学透镜(例如，(一个或多个)光学元件140)的光路行进的入射光。此外，这种光电检测器阵列可以包括以任何可行方式布置的任何可行数量的检测器。
在一些示例中，系统100可以通过改变系统100(和/或发送器120和接收器130)的旋转速率来选择或调整水平扫描分辨率。附加地或替代地，水平扫描分辨率可以通过调整由发送器120发射的信号的脉冲速率来修改。在第一示例中，发送器120可以被配置为以每秒15,650个脉冲的脉冲速率发射脉冲，并且在发射脉冲的同时以10Hz旋转(即，每秒10次完整的360°旋转)。在这个示例中，接收器130可以具有0.23°水平角度分辨率(例如，连续脉冲之间的水平角度间隔)。在第二个示例中，如果系统100改为以20Hz旋转，同时保持每秒15,650个脉冲的脉冲速率，则水平角度分辨率可以变成0.46°。在第三个示例中，如果发送器120以每秒31,300个脉冲的速率发射脉冲，同时保持10Hz的旋转速率，则水平角度分辨率可以变成0.115°。在一些示例中，系统100可替代地被配置为在系统100小于完整的360°旋转内扫描特定范围的视图。其他实施方式也是可能的。
注意，上述脉冲速率、角度分辨率、旋转速率和观察范围仅仅是为了举例，因此这些扫描特性中的每一个都可以根据系统100的各种应用而变化。
(一个或多个)光学元件140可以可选地包括在发送器120和/或接收器130中或者以其他方式耦合到发送器120和/或接收器130。在一个示例中，(一个或多个)光学元件140可以被布置成将(一个或多个)发射器122发射的光导向场景(或其中的区域)。在另一个示例中，(一个或多个)光学元件140可以被布置成将来自场景(或其中的区域)的光聚焦到(一个或多个)检测器132。这样，(一个或多个)光学元件140可以包括光学元件的任何可行的组合，如滤光器、(一个或多个)孔(aperture)、(一个或多个)反射镜、(一个或多个)波导、(一个或多个)透镜或其他类型的光学组件，其被布置成引导光通过物理空间的传播和/或调整光的特性。
在一些示例中，控制器104可以操作致动器114以各种方式旋转旋转平台110，从而获得关于环境的信息。在一个示例中，旋转平台110可以在任一方向上旋转。在另一个示例中，旋转平台110可以进行完整的旋转，使得系统100扫描环境的360°视图。此外，旋转平台110可以以各种频率旋转，以使系统100以各种刷新率扫描环境。在一个实施例中，系统100可以被配置为具有10Hz的刷新率(例如，系统100每秒十次完整旋转)。其他刷新率也是可能的。
替代地或附加地，系统100可以被配置为以各种方式调整发射的信号(由发送器120发射)的指向。在一个实施方式中，发送器120的信号发射器(例如，光源、天线、声换能器等)可以根据相控阵列配置或其他类型的波束转向(steering)配置(例如，波束图案内的特定位置可以为空(null)等)来操作。
在一个示例中，在系统100被配置为LIDAR设备的情况下，发送器120中的光源或发射器可以耦合到相控阵列光学器件，该相控阵列光学器件控制由光源发射的光波的相位。例如，控制器104可以被配置为调整相控阵列光学器件(例如，相控阵列波束转向)，以改变由发送器120发射的光信号的有效指向方向(例如，即使旋转平台110没有在旋转)。
外壳150可以采用任何形状、形式和材料，并且可以被配置为容纳系统100的一个或多个组件。在一个示例中，外壳150可以是圆顶形外壳。此外，在一些示例中，外壳150可由至少部分不透明的材料组成或可包括该材料，这可允许阻挡至少一些信号进入外壳150的内部空间，从而有助于减轻周围信号对系统100的一个或多个组件的热和噪声影响。外壳150的其他配置也是可能的。
在一些示例中，外壳150可以耦合到旋转平台110，使得外壳150被配置为基于旋转平台110的旋转而旋转。在这些示例中，发送器120、接收器130以及系统100的可能的其他组件可以各自设置在外壳150内。以这种方式，发送器120和接收器130可以在被布置在壳体150内的同时与壳体150一起旋转。在其他示例中，外壳150可以耦合到固定平台112或其他结构，使得外壳150不会随着由旋转平台110旋转的其他组件而旋转。
注意，系统100的这种布置仅出于示例性目的而被描述，并且不意味着是限制性的。如上所述，在一些示例中，系统100可以替代地用比所示更少的组件来实现。在一个示例中，系统100可以在没有旋转平台100的情况下实现。例如，发送器120可以被配置为发送多个信号，这些信号在空间上被布置成限定系统100的特定FOV(例如，水平地和垂直地)，而不必旋转发送器120和接收器130。其他示例也是可能的。
图2A示出了根据示例实施例的第一LIDAR设备200。在一些示例中，LIDAR 200可以类似于系统100。例如，如图所示，LIDAR设备200包括旋转平台210、固定平台212、透镜240和外壳250，它们分别类似于旋转平台110、固定平台112、光学元件140和外壳150。在所示的情形中，由LIDAR设备200发射的光束260可以从透镜240沿着LIDAR 200的查看(或指向)方向朝向LIDAR 200的FOV(例如，朝向场景等)传播，然后可以从场景中的一个或多个物体反射为反射光270。
在一些示例中，外壳250可以被配置为具有基本上圆柱形的形状，并且围绕LIDAR设备200的轴旋转。在一个示例中，外壳250可以具有大约10厘米的直径。其他示例也是可能的。在一些示例中，LIDAR设备200的旋转轴基本上是垂直的。例如，LIDAR 200可以被配置为通过围绕垂直轴旋转外壳250来扫描环境的360度视图。附加地或替代地，在一些示例中，LIDAR设备200可以被配置为倾斜外壳250的旋转轴，以控制LIDAR设备200的视场。因此，在一些示例中，旋转平台210可以包括可移动平台，该可移动平台可以在一个或多个方向上倾斜，以改变LIDAR设备200的旋转轴。
在一些示例中，透镜240可以具有光焦度(optical power)，以将发射的光束260准直(和/或引导)向设备200的环境，并将来自LIDAR设备200的环境中的一个或多个物体的反射光270聚焦到LIDAR设备200中的检测器上。在一个示例中，透镜240具有大约120mm的焦距。其他示例也是可能的。通过使用同一透镜240来执行这两种功能，代替用于准直的发送透镜和用于聚焦的接收透镜，可以提供关于尺寸、成本和/或复杂性的优点。
在其他示例中，代替如图2A所示的单透镜240配置，LIDAR 200可以替代地实现为包括发送透镜(用于操纵发射的光260)和单独的接收透镜(用于聚焦反射光270)。
图2B示出了图2A的发射的光260的横截面视图。如图所示，发射的光260可以包括多个光束，以光束261-266为例，这些光束在空间上被布置成覆盖由LIDAR 200扫描的FOV的相应部分。例如，在图2B所示的情形中，由LIDAR 200发射的光束(例如，261-266)可以传播通过页面。
在一些示例中，LIDAR 200可以以相对空间布置(如图2B所示的布置)发送多个光束261-266等。例如，光束261可以照射场景中的第一目标区域，光束262可以照射场景中的第二(相邻)目标区域，等等。为此，光束261可以在空间布置中具有第一(仰角和方位角)角位置，光束262可以在空间布置中具有第二角位置，等等。相应光束的角位置可以由一个或多个光学元件(例如，光学元件108)(如透镜、反射镜、波导等的任意组合)限定。
虽然未示出，但是在一些示例中，LIDAR 200可以包括多个检测器(未示出)，该多个检测器被配置为检测来自由光束261-266等照射的场景的相应目标区域的反射的信号(例如，光)。返回参考图2A，例如，透镜240可以被配置为聚焦接收的光270，以由外壳250内的多个检测器(例如，系统100的检测器132)接收。此外，第一检测器可以被布置成接收包括光束261的反射的聚焦的光的第一部分，第二检测器可以被布置成接收包括光束262的反射的聚焦的光的第二部分，等等。因此，例如，LIDAR 200可以通过将来自目标区域的返回光聚焦到相应检测器上来扫描由相应光束照射的每个目标区域。
虽然未示出，但是LIDAR 200可以包括发射图2B所示的多个光束的一个或多个发射器(例如，发射器122)。
在第一实施方式中，LIDAR 200可以包括单个发射器，其被配置为发射包括在所有发送的光束261-266等中的光。例如，LIDAR 200可以包括一个或多个光学元件(例如，光学元件140)，如分束器、反射镜、波导等，其被布置为将单个发射器发射的光分成多个分离的光束。
在第二实施方式中，LIDAR 200可以包括多个发射器。例如，第一发射器可以发射用于照射LIDAR 200的FOV的第一部分的信号，并且第二发射器可以发射用于照射FOV的第二部分的光。在一个示例中，第一发射器可以耦合到光学元件(例如，(一个或多个)波导、(一个或多个)孔、(一个或多个)透镜等)，这些光学元件将其发射的光引导到发射的光束的空间布置中的波束261的角位置。类似地，在这个示例中，由第二发射器发射的信号可以指向262的角位置，等等。替代地，在另一个示例中，来自每个发射器的光可以被分成多个光束。例如，来自第一发射器的光可以被分成包括光束261、262、263、264的一行光束。类似地，例如，可以分离来自第二发射器的信号以提供第二行光束(例如，包括光束265和266)，等等。
附加地，在一些示例中，LIDAR 200可以被配置为获得场景的扫描序列。例如，LIDAR 200可以通过在第一扫描的第一发射时段时段期间以所示的空间布置发送第一多个光脉冲，然后在第一发射时段之后开始的第一检测时段期间监测被照明场景中第一多个光脉冲的反射，来获得第一扫描。LIDAR 200然后可以通过在第二扫描的第二发射时段期间发送第二多个光束(在相同的空间布置中)来获得第二扫描，等等。因此，LIDAR 200可以被配置为重复扫描场景，同时在每次扫描期间提供传感器数据的多个发送/接收通道(例如，通过在每次扫描期间分别测量场景中的多个(相邻)目标区域)。
注意，图2B中所示的多个发射的光束的布置、形状和/或数量可以变化，并且仅为了描述方便而示出。例如，发射的光260可以包括比图2B所示更多或更少的光束。作为另一个示例，可以以不同于图2B所示的空间布置的空间布置(例如，圆形布置、线性布置、网格布置等)来布置光束。
图3A示出了根据示例实施例的第二LIDAR设备300。LIDAR 300可以类似于LIDAR200。例如，LIDAR 300可以向场景发射光360并检测从场景返回到LIDAR 300的发射的光的反射的部分(即，反射光370)。如图所示，LIDAR 300包括旋转平台310、固定平台312、透镜340和外壳350，它们分别类似于旋转平台210、固定平台212、透镜240和外壳250。如图所示，LIDAR 300还包括设置在外壳350外部的次发射器324。发射器324可以包括类似于针对系统100的(一个或多个)发射器122描述的任何光源的光源(例如，LED等)。次发射器324可以被配置为照射场景中的一个或多个目标区域，这些目标区域也被来自外壳350内的(一个或多个)主发射器(未示出)的光照射。因此，例如，发射的光360可包括沿第一光路(例如，通过透镜340)向场景发送的一个或多个主光脉冲、以及沿第二光路(例如，经由发射器324)向场景发送的一个或多个次光脉冲。
图3B示出了发射的光360的横截面视图。图3B所示的发射的光360的横截面视图可以类似于图2B所示的发射的光260的横截面视图。例如，光束361、362、363、364、365、366、367中的每一个可以朝着场景中的一个或多个物体传播出页面。
由光束361-366举例说明的较窄的光束(例如，图3B的图示中较小的圆)可以分别类似于图2B所示的光束261-266等。例如，较窄的光束361-366等可以对应于由设置在外壳350内部的(一个或多个)主发射器(未示出)发射并且通过透镜340透射以照射场景中的多个目标区域的光360的部分。
此外，较宽的光束367(例如，图3B的图示中的较大的圆)可以对应于由外部/次发射器324向由较窄的光束261-266照射的相同场景发射的次光束，等等。这样，例如，次光束367的第一部分可以照射也由主光束361照射的第一目标区域，次光束367的第二部分可以照射也由主光束362照射的第二目标区域，等等。
图4A示出了根据示例实施例的第三LIDAR设备400。如图所示，LIDAR 400包括旋转平台410、固定平台412和外壳450，它们分别类似于系统100的旋转平台110、固定平台112和外壳350。
类似于LIDAR 200和300，LIDAR 400可以被配置为通过向环境发射光460并检测从环境返回到LIDAR 400的发射的光的反射部分(例如，反射的光470)来扫描环境。此外，为了调整由LIDAR 400扫描的FOV(即，被发射的光460照射的区域)，旋转平台410可以被配置为围绕旋转平台410的旋转轴旋转外壳450(和包括在其中的一个或多个组件)。例如，在平台410的旋转轴是垂直轴的情况下，旋转平台410可以水平调整发射的光460的方向以限定LIDAR 400的FOV的水平范围。
如图所示，LIDAR 400还包括光学窗口448，通过该光学窗口448，发射的光460被发送出外壳450，并且反射光470通过该光学窗口448进入外壳450。因此，外壳450可以限定光学腔，其中设置在外壳内部的一个或多个组件(例如，发送器、接收器等)与环境中的外部光光学隔离，除了通过一个或多个光学窗口(例如，窗口448)传播到外壳中的光(例如，光360、光370等)。例如，利用这种布置，LIDAR 400可以减少外部光(例如，噪声等)对LIDAR 400发送和/或接收的信号的干扰。
为此，在一些实施例中，光学窗口448可以包括对发射的光470的波长和/或一个或多个其他波长透明的材料。例如，光学窗口448可由玻璃基板(例如，光学玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯等)或塑料基板(例如，光学塑料或通过注射成型等形成的塑料)等形成。另外，在一些示例中，光学窗口448可以包括或者可以耦合到滤光器，该滤光器选择性地透射发射的光460的波长，同时减少其他波长通过光学窗口448的透射。光学窗口448可以具有各种厚度。在一个实施例中，光学窗口448可以具有1毫米和2毫米之间的厚度。然而，其他厚度也是可能的。
图4B示出了LIDAR 400的部分横截面视图。注意，为了描述方便，从图4B的图示中省略了LIDAR 400的一些组件(例如，平台412、外壳450和光学窗口448)。
如图4B所示，LIDAR设备400还包括致动器414和418，它们可以类似于系统100的致动器114。另外，如图所示，LIDAR 400包括发送器420和接收器430，它们分别类似于系统100的发送器120和接收器130。此外，如图所示，LIDAR 400包括一个或多个光学元件(即，发送透镜440、接收透镜442和反射镜444)，其可以类似于系统100的光学元件140。
致动器414和418可以包括步进马达、电马达、燃烧马达、扁平马达、压电致动器或任何其他类型的致动器，如针对系统100的致动器114所描述的那些。
如图所示，致动器414可以被配置为绕第一轴415旋转反射镜444，并且致动器418可以被配置为绕第二轴419旋转旋转平台410。在一些实施例中，轴415可以对应于LIDAR400的水平轴，并且轴419可以对应于LIDAR 400的垂直轴(例如，轴415和419可以基本上彼此垂直)。
在示例操作中，LIDAR发送器420可以发射光(经由发送透镜440)，该光从反射镜444反射以传播离开LIDAR 400(例如，作为图4A所示的发射的光460)。此外，来自LIDAR 400的环境的接收的光(包括图4A所示的光470)可以从反射镜444反射向LIDAR接收器430(经由透镜442)。因此，例如，LIDAR 400的垂直扫描方向可以通过旋转反射镜444(例如，围绕水平轴415)来控制，并且LIDAR 400的水平扫描方向可以通过使用旋转平台410围绕垂直轴(例如，轴419)旋转LIDAR 400来控制。
在这个示例中，当发送器420向反射镜发射一系列光脉冲时，反射镜444可以旋转。因此，取决于反射镜围绕轴415的旋转位置，每个光脉冲因此可以被(例如，垂直地)转向。因此，LIDAR 400可以扫描由反射镜444提供的(垂直)转向方向范围(例如，基于反射镜444围绕轴415的角位置范围)限定的垂直FOV。在一些示例中，LIDAR 400可以被配置为将反射镜444旋转一个或多个完整旋转以对从发送器420发射的光(垂直)进行转向。在其他示例中，LIDAR设备400可以被配置为在给定角度的范围内旋转反射镜444以在特定的方向的范围上(垂直地)对发射的光进行转向。因此，LIDAR400可以通过调整反射镜444的旋转来扫描各种垂直FOV。在一个实施例中，LIDAR 400的垂直FOV为95°(例如，偏航角范围为+21°至-74°)。其他垂直FOV也是可能的。
继续该示例，平台410可以被配置为围绕垂直轴(例如轴419)旋转支撑在其上的组件(例如，反射镜444、马达414、透镜430和432、发送器420和接收器430)的布置。因此，LIDAR400可以旋转平台410以水平地(例如，围绕平台410的旋转轴419)对(来自发送器420的)发射的光进行转向。此外，可以控制平台410(围绕轴419)的旋转位置范围以限定LIDAR 400的水平FOV。在一个实施例中，平台410可以在限定的角度范围(例如，270°等)内旋转以提供小于360°的水平FOV。然而，其他旋转的量也是可能的(例如，360°、8°等等)，以扫描任何水平FOV。
图4C示出了LIDAR设备400的部分横截面视图。注意，为了描述方便，在图4C的图示中省略了LIDAR 400的一些组件。在图4C的横截面视图中，轴415可以垂直于页面(并且可以延伸穿过页面)。
如图4C所示，LIDAR 400还包括与光学窗口448相对的第二光学窗口449。光学窗口449可以类似于光学窗口448，并且可以被配置为(例如，选择性地)将光发送到由外壳450限定的光学腔中和/或从该光学腔中发送出去(并且穿过外壳450的相对侧)，与上面的讨论一致。
如图4C所示，发送器420包括发射器422，发射器422可以包括例如针对(一个或多个)发射器122描述的任何光源。在替代实施例中，发送器420可以包括一个以上的光源。发射器422可以被配置为发射一个或多个光脉冲460(例如，激光束等)。发送透镜440可以被配置为将来自发射器422的发射的光引导(和/或准直)朝向反射镜444。例如，发送透镜440可以准直来自发射器的光，以限定从LIDAR 400发送出的光束460的光束宽度(例如，虚线460a和460b之间的光束发散角)。
如图4C所示，反射镜444可以包括具有三个反射表面444a、444b、444c的三角形反射镜。然而，在其他示例中，反射镜444可以替代地包括附加的或更少的反射表面。在所示的示例中，通过发送透镜440发送的发射的光然后可以在箭头460所示的方向上从反射表面444a向LIDAR 400的环境反射。因此，在该示例中，随着反射镜444旋转(例如，围绕轴415)，发射的光460可以被转向到具有与箭头460所示的方向不同的方向。例如，可以基于三角形反射镜444的旋转位置来调整发射的光的方向460。
另外，在一些示例中，根据反射镜444绕轴415的旋转位置，发射的光460可以通过光学窗口448或通过光学窗口449被转向出外壳450。因此，在一些示例中，LIDAR 400可以被配置为将发射的光束460在宽的方向范围内(例如，垂直地)转向和/或转向出外壳450的任一侧(例如，光学窗口448和449所在的侧)。
图4D示出了LIDAR设备400的另一部分横截面视图。注意，为了描述方便，在图4D的图示中省略了LIDAR 400的一些组件。如图所示，接收器430包括一个或多个光检测器432，其可以类似于系统100的(一个或多个)检测器112。此外，如图所示，接收器430在接收透镜442和(一个或多个)检测器432之间包括光阑(diaphragm)446。
光阑446可以包括一个或多个光学元件(例如，孔径光阑(aperture stop)、滤光器等)，其被配置为选择由接收透镜442聚焦的光的部分，用于向(一个或多个)检测器432传输。
例如，接收透镜442可以被配置为将从由LIDAR 400扫描的场景接收的光(例如，进入窗口448或窗口449并被反射镜444反射的来自场景的光)聚焦到光阑446。根据上面的讨论，(一个或多个)检测器432可以被布置(或对准)以截取包括来自发送器420所照射的目标区域的光的聚焦的光的部分。为了促进这一点，例如，光阑446可以包括孔径，该孔径的位置和/或尺寸被设置成将与目标区域相关联的聚焦的光的部分通过该孔径透射为发散光(例如，包括反射光470)，以供(一个或多个)检测器432检测。
注意，LIDAR 400的各种组件的各种位置、形状和尺寸以及由LIDAR 400发射(或接收)的光束可以变化，并且不一定按比例，但是为了描述方便，如图4A-如4D所示。
图5示出了根据示例实施例的第四LIDAR设备500的部分横截面视图。LIDAR 500可以类似于LIDAR 400，并且图5所示的LIDAR 500的横截面视图可以类似于图4C所示的LIDAR400的横截面视图。例如，类似于图4C所示的轴415，图5所示的轴515可以延伸穿过页面(并且可以垂直于页面)。
如图所示，LIDAR500包括旋转平台510、发送器520、主发射器522、发送透镜540、反射镜544、光学窗口548和549以及外壳550，它们分别类似于LIDAR 400的旋转平台410、发送器420、发射器422、发送透镜440、反射镜444、光学窗口448和449以及外壳450。此外，注意，LIDAR 500可以包括一个或多个附加组件(例如，致动器、接收器、固定平台等)，类似于系统100和/或LIDAR 200-400中描述的一个或多个组件。
如图所示，LIDAR 500还包括次发射器524和526，它们中的每一个都类似于LIDAR300的次发射器324。例如，如图所示，与使用主发射器522发射的(较窄的)主光束560(例如，类似于发射的光束460)所照射的场景的部分相比，次发射器524可以被配置为发射宽光束580以照射场景的相对较大的部分(由LIDAR 500扫描的)。例如，如图所示，发射的光束580a可以在虚线580a和580b之间的较大角度范围内(与虚线560a和560b之间的较小角度范围相比)发散。此外，如图所示，次光束580的至少一部分可以照射LIDAR 500的环境中也由主光束560照射的目标区域。
因此，在一些示例中，次发射器524可以被配置为宽场照明器，其照射与多个目标区域重叠的场景的大部分，这些目标区域可以通过光学窗口548被主光束560照射(即，对于反射镜544围绕轴515的各种旋转位置)。
类似地，在一些示例中，次发射器526也可以发射次光束(未示出)来照射场景的部分，当反射镜544将主光束560转向出光学窗口549(而不是光学窗口548)时，该部分也将被主光束560照射。
在所示的示例中，次发射器524和526设置在由外壳550(以及由光学窗口548-549)限定的光学腔的外部。例如，利用这种布置，可以减少与次发射的光580相关联的噪声信号。
在替代示例中，次发射器524和/或526可以替代地设置在外壳550内部。在第一个示例中，次发射器524(和/或526)可以可选地邻近或靠近发送透镜540定位，使得光束580被反射镜544反射向场景(类似于光束560)。在第二个示例中，次发射器524(和/或526)可替换地位于发送器520内部，并被配置为向发射器522发射光束580。在这个示例中，发射的光束580的一部分然后可以：从发射器522向透镜540反射，从发送器520向反射镜544传播(通过透镜540)，并从反射镜544向LIDAR 500的FOV反射。因此，在该示例中，光束580(或其一部分)可以由LIDAR 500沿着与光束560的光路相似的光路发送。在第三个示例中，次发射器524(和/或526)可以被布置成将光束580发射出外壳550(例如，通过光学窗口548和/或549)，而不在反射镜544处反射光束580。例如，发射器524可以被布置成将宽场光束580引导出窗口548(即，不首先将光束580从反射镜544反射出去)。其他示例也是可能的。
在所示的示例中，次发射器524和526可以设置在外壳550的外表面上。例如，利用这种布置，当旋转平台510旋转外壳550时(例如，围绕垂直于轴515的垂直轴等)，次发射器424和526可以与外壳550一起旋转。在替代示例中，次发射器524-526可以替代地安装到设备500的固定组件(未示出)(例如，类似于LIDAR 400的固定平台412等)，使得次发射器524-526不随着平台510的旋转而旋转。
在一些实施例中，LIDAR 500可以包括单个次发射器，而不是两个次发射器524和526。例如，单个宽场发射器可以被配置为发送远离外壳550的两侧(光学窗口548和549所在的位置)延伸的宽场光束。例如，单个发射器可以安装在外壳550的底侧(即，在图5所示的发射器524和526的位置之间)。
III.示例方法和时序图
注意，针对LIDAR 200-500所描述的布置并不意在限制，而是出于示例的目的而提供的。因此，这里描述的方法和过程可以与各种不同的LIDAR配置一起使用，包括LIDAR设备200-500以及其他类型的LIDAR。此外，除了LIDAR之外或代替LIDAR，本文描述的方法和过程可以与各种不同类型的主动式传感器一起使用，例如系统100的描述中的任何主动式感测系统。
图6是根据示例实施例的方法600的流程图。方法600呈现了例如可以与系统100和/或设备200-500中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法600可以包括由一个或多个框602-606所示的一个或多个操作、功能或动作。虽然这些框以相继次序被示出，但是这些框在一些情况下可以并行，和/或按与这里描述的不同的次序被执行。各种框可基于期望的实施方式被组合成更少的框、分割成额外的框、和/或被移除。
此外，对于方法600和本文公开的其他过程和方法，流程图显示了本实施例的一个可能实施方式的功能和操作。就这一点而言，每个框可以表示模块、段、制造或操作过程的一部分或程序代码的一部分，其包括可由处理器执行的用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个指令。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质上，如包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质，例如，如像寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)的短时间存储数据的计算机可读介质。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，如二次或永久长期存储器，例如像只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可以被认为是例如计算机可读存储介质、或有形存储设备。
此外，对于方法600和本文公开的其他过程和方法，图6中的每个框可以表示被布线以执行过程中的特定逻辑功能的电路。
在框602，方法600包括向场景发送多个信号。例如，发送器120可以被配置为向场景中的一个或多个目标区域发射(和/或引导、准直、聚焦等)一个或多个脉冲(例如，光、声音、无线电波等)。
在一些示例中，多个发送的信号(例如，脉冲、波束等)可以包括一个或多个主信号和一个或多个次信号。每个主信号可以根据大于主阈值的信号强度(或功率密度)照射场景中的目标区域。每个次信号(或其一部分)可以根据小于次阈值的信号强度(或功率密度)照射目标区域。各种主阈值和次阈值是可能的。在一个实施例中，主阈值至少是次阈值的两倍。在另一个实施例中，主阈值至少是次阈值的一百倍(即，[主阈值]>100*[次阈值])。在又一实施例中，主阈值至少是次阈值的一千倍(即，[主阈值]>1000*[次阈值])。其他主阈值和/或次阈值也是可能的。
例如，主阈值可以基于与目标区域对准的检测器可检测的最小强度，以及从目标区域返回到检测器的主信号的反射的部分(例如，从方法600的系统的扫描范围内的典型反射表面反射)的预期强度。例如，返回参考图4D，检测器432可以具有适合于具有至少最小强度的截取的光的可靠检测的灵敏度特性。此外，检测器432位置处的光470的强度可以取决于LIDAR 400和场景中向LIDAR 400反射光470的物体之间的距离。此外，光470的强度可以被窗口448、反射镜444、透镜442、光阑446和/或沿着光470的光路的任何其他光学元件(例如，滤光器、外部物体等)进一步衰减。因此，可以选择主阈值，使得主信号460(如图4C所示)具有足够量的能量或强度，使得主信号的反射的部分470的预期信号强度(例如，假设主信号被LIDAR 400的预定扫描范围比如200米内的典型反射表面反射)。
另一方面，例如，可以选择次阈值，使得每个次信号的能量或强度不足以使其反射的部分被检测器432检测到(当被典型的反射表面(即，不是回射器)反射时)，同时如果反射的部分被回射器(或其他类型的强反射器)反射，则仍然足以被检测到。因此，在一些示例中，次信号可以用于扫描场景中的回射器。
例如，方法600的系统可以被配置为基于检测到的次信号的反射(而不是使用检测到的主信号从明亮物体的反射)来估计场景中明亮物体(例如，回射器)的范围(和/或强度)。在这种情况下，检测到的主信号从这种明亮物体的反射可能导致LIDAR的接收器的测量误差(例如，饱和误差)。这样，系统可以通过使用与次信号的反射相对应的检测信号而不是与主信号从明亮物体的反射相对应的检测信号，来更精确地估计明亮物体的范围(和/或强度)。
在一些示例中，方法600可以包括根据一个或多个次阈值发射次信号。例如，方法600的系统可以被配置为发射：具有小于第一次阈值的第一强度(或功率)的第一次信号；和具有小于第二(相对较低)次阈值的第二强度(或功率)的第二次信号。以这种方式，例如，系统可以进一步区分与主信号的反射的接收的信号和与次信号的反射相对应的接收的信号。
在第一示例中，发射次信号可以包括基于方法600的LIDAR设备的动态范围(例如，距离范围，来自该距离范围的返回的信号可以用于可靠/准确地估计目标范围和/或信号强度)来选择次阈值。由于各种原因，如LIDAR的接收器的饱和和/或LIDAR的环境的改变(例如，背景噪声、阳光、温度等)等，动态范围可能在操作期间变化(至少暂时变化)。这样，在第一示例中，LIDAR可以选择适合于扫描动态范围之外的场景的(一个或多个)部分的次信号强度(例如，代替使用主信号扫描这些部分或除了使用主信号扫描这些部分之外)。
在第二个示例中，发射次信号可以包括响应于在场景的先前扫描中的通道间串扰误差的检测来调整次阈值。例如，返回参考图3B，考虑其中LIDAR 300检测发送主波束361的第一通道和发送主波束362的第二通道之间的串扰误差(例如，干扰等)的情形。在这种情形中，在FOV 360的后续扫描期间，LIDAR 300可以发射次波束(例如，类似于波束367)，用于扫描与这些通道相关联的FOV 360的(一个或多个)部分(例如，代替向这些部分发射主波束或除了向这些部分发射主波束之外)。另外，LIDAR 300可以可选地调整第二扫描的次波束的强度(例如，调整后的强度是：足够高，以可靠地检测次波束在第一和/或第二通道处的返回反射)；和/或足够低，以避免或减少使LIDAR的接收器饱和的可能性)。
在一些示例中，同一发射器可以用于发送主信号和次信号。例如，返回参考图2B，LIDAR 200可以使用特定发射器发射主信号，来以高强度(或功率)照射与波束261相关联的目标区域，并且使用同一特定发射器发射次信号(以较低强度或功率)，以照射与波束261相关联的相同目标区域。
在其他示例中，主发射器可以用于发射主信号，而物理上分离的次发射器可以用于发射次信号。返回参考图3A-3B，例如，外壳350内的主发射器(如图3A所示)可用于发射主信号361(如图3B所示)，物理上分离的次发射器324(如图3A所示)可用于发射次信号367(如图3B所示)。在这个示例中，如图3B所示，次信号367的一部分可以照射由主信号361照射的同一目标区域。
在框604，方法600包括使用与目标区域对准的检测器从场景中的目标区域接收信号。返回参考图4C-图4D，例如，检测器432(如图4D所示)可以与发射器422(如图4C所示)对准，以截取来自场景的光的部分，该光的部分包括来自由发射器422照射的目标区域的光。例如，光阑446(在图4D中示出)可以包括孔径，该孔径被定位成将由接收透镜442聚焦的光的部分向检测器432透射。例如，透射的部分(通过孔径)可以包括来自发射器422所照射的目标区域的光(例如，反射光470)。
在框606，方法600包括基于发送的多个信号的一个或多个特性来过滤接收的信号。
在第一示例中，在框606过滤接收的信号可以包括将目标区域中的物体识别为回射器。例如，给定信号可以被识别为发送的信号的次信号的反射的部分。因此，在这种情况下，反射了次信号的物体可以被识别为回射器，因为预计不同类型的反射器将不会反射次信号的足以被检测器检测到的部分。
在第二个示例中，在框606对接收的信号进行滤波可以包括识别无效信号或与距方法600的系统给定距离内的物体对发送的信号的反射无关的其他误差信号。例如，给定距离可以是系统的预定扫描范围(例如，200米等)。例如，该系统可以被配置为在发送的脉冲的发射之后开始的检测时段期间监听发送的脉冲的反射。例如，为了通过LIDAR实现150米的扫描范围，检测时段可以被选择为大约1,000纳秒(即，光从LIDAR传播150米然后150米回到LIDAR的大约时间量)。
在一种情形中，无效信号可以对应于从预定扫描范围之外的物体或源检测到的光脉冲(例如，被远处的回射器反射等)。例如，在LIDAR的扫描范围为150米的情况下，LIDAR可以向目标区域发送第一信号；然后在1,000纳秒的第一检测时段期间监测目标区域中的第一信号的反射；然后向目标区域发送第二信号；然后在1,000纳秒的第二检测时段内监测目标区域。如果回射器在200米之外，无效信号可以对应于在第二检测时段(而不是第一检测时段)期间接收的第一信号从回射器的反射。
在另一种情形中，无效信号可以对应于由预定扫描范围内的另一个光源发送的虚假信号(例如，来自附近的主动式传感器的干扰等)。
为了便于识别无效信号，在一些实施方式中，在框606过滤接收的信号可以包括将多个发送的信号的发射时间和/或强度与接收的信号的接收时间和/或强度进行比较。在一个示例情形中，LIDAR设备可以在t＝0纳秒发射次信号，并且在t＝50纳秒发射主信号，然后在t＝1,000纳秒和t＝1,100纳秒接收两个信号。在该示例中，基于两个接收时间之间的延迟(1100-1000＝100纳秒)不同于两个发射时间之间的延迟(50-0＝50纳秒)，可以将所接收的信号中的一个或二者识别为潜在无效信号。
图7示出了根据示例实施例的FOV的第一扫描700的概念性时序图。具体而言，图7示出了与这里的示例设备或系统(例如，系统100、设备200-300等)的多个通道(标记为CH1、CH2、CH3、CH4)相关联的发送/接收信号的时序图。每个通道可以被配置为扫描场景的相应部分。例如，返回参考图3B，CH1的发送信号761可以指示在t＝500纳秒(ns)处主脉冲或波束361的发射，CH2的发送信号762可以指示在t＝375ns处波束362的发射，CH3的发送信号763可以指示在t＝250ns处波束363的发射，并且CH4的发送信号764可以在t＝500ns处波束364的发射。
在一些示例中，每个通道还可以发送具有比主信号更低的强度的次信号(例如，使用发射了相应主信号的同一相应发射器)。例如，如图所示，CH1可以在t＝250ns处发送次信号781，CH2可以在t＝125ns处发送次信号782，CH3可以在t＝0ns处发送次信号783，并且CH4可以在t＝250ns处发送次信号784。
因此，在一些示例中，这里的系统可以使用发送/接收通道的空间布置来扫描场景的各个部分，发送/接收通道在第一扫描700的发射时间段内以变化的(例如，抖动的(dither)，等)时间发射主信号。在所示的情形中，第一扫描700的发射时间段(500ns)可以具有t＝0ns的开始时间和t＝500ns的结束时间。
可选地，在其他示例中，替代地，主信号761-764的发射时间可以彼此基本相同(例如，信号761-764可以都具有相同的发射时间t＝500ns，等等)。
如图所示，第一扫描700的检测时间时段(2000ns)在发射时段结束后开始(t＝500ns)。在检测时间段期间(例如，从t＝500ns到t＝2500ns)，每个通道可以监听其各自发送的信号的返回反射。例如，在所示的情形中，CH1可以在t＝1500ns处检测接收信号771a，并且在t＝1250ns处检测接收信号791。因此，这里的示例系统或设备可以将到反射了被特定通道检测到的特定接收信号的物体的距离“d”确定为：
d＝c*(channel_detection_time-channel_emission_time)/2；
其中c是光速(和/或其他信号类型的发送信号602，如声音等)。因此，对于该情形中的CH1(假设接收信号771a与主信号761的反射相关联)，d＝c*(1500ns–500ns)/2≈150米。反过来，执行第一扫描700的示例系统可以确定在距离系统150米处通过CH1扫描的FOV的部分中存在物体。类似地，系统可以基于相应的通道发射时间(channel emission time)(例如，主信号762、763、764的通道发射时间)和相应的通道检测时间(channel detectiontime)来确定到通过CH2、CH3、CH4扫描的相应目标区域中存在的物体的距离。
然而，在一些情形中，第一通道的主信号的反射的部分可能被第二通道误检测到。例如，在回射器(或其他强反射器)被第一通道扫描到的情形下，来自回射器的反射信号的部分也可能具有足够的能量被第二通道检测到(例如，由于扫描的目标区域的物理上接近等)。
例如，考虑主信号761被回射器反射并在CH1处被检测为(相对强的)接收信号771a的情形。在这种情形下，来自回射器的反射信号的部分也可能分别在CH2和CH3处被误检测到，分别为(相对较弱的)接收信号771b和771c。在一些示例中，(虚假)接收信号771b和771c可能干扰(和/或阻止)在CH2和CH3中也在t＝1500ns到达的非虚假接收信号(未示出)的检测。此外，虚假信号771b和771c可能会分别与主信号762和763的真实反射混淆。例如，可能不清楚接收信号771c是CH1中与回射器相关联的虚假信号还是CH3的主信号763的反射(从不是回射器的物体的反射)。
因此，在一些示例中，这里的系统可以通过发射次信号781-784来识别与回射器相关联的无效信号。例如，在所示的情形中，与接收信号771a相关联的物体可以被识别为回射器，因为在CH1处也检测到次信号781的反射的部分。这里的示例系统可以确认接收信号791与次信号781的反射相关联，例如，通过将发送信号761和781的发射时间之间的延迟(即，500ns-250ns＝250ns)与信号771a和791的接收时间之间的延迟(即，1500ns-1250ns＝250ns)进行比较。然而，例如，系统可以确定与CH4的接收信号774相关联的物体不是回射器，因为在CH4中没有检测到次信号784的反射。
附加地或替代地，示例系统可以确定接收信号771b可能是无效信号，因为信号772和771b的接收时间之间的延迟(1500-1125＝375ns)不同于信号762和782的发射时间之间的延迟(375-125＝250ns)。
然而，注意，两个延迟之间的差异不一定指示接收信号771b是无效信号。例如，由于发送信号762从位于由CH2扫描的FOV区域中两个不同范围(或距离)的两个实际目标反射，所以延迟可能不同。因此，在这种情况下，两个接收信号772和771b可以对应于来自两个目标的两个分离的(非虚假)返回信号。
因此，在一些示例中，系统还可以基于一个或多个其他信号检测来确定接收信号771b是否是无效信号。在一个示例中，系统还可以基于确定一个或多个信号(例如，信号771a、771c等)也在与信号771b基本相同的时间(例如，t＝1500ns)在(一个或多个)其他通道中被检测到，来确认信号771b是否是无效信号。在另一个示例中，系统可以分析使用LIDAR设备生成的点云表示中的临近点(neighboring point)，以确定用于指示回射器存在的其他扫描误差，如饱和误差(例如，相同的回射器似乎存在于远离LIDAR的多个范围或距离处)、和/或光晕误差(例如，在点云中回射器似乎被放大了)等。
在一些示例中，在将由CH1扫描的物体识别为回射器时，系统还可以将CH2的接收信号771b和CH3的接收信号771c(具有与信号771a相同的接收时间)识别为潜在无效信号。
图8是根据示例实施例的另一方法800的流程图。方法800呈现了例如可以与系统100、设备200-500和/或方法600中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法800可以包括由一个或多个框802-808所示的一个或多个操作、功能或动作。虽然这些框以相继次序被示出，但是这些框在一些情况下可以并行，和/或按与这里描述的不同的次序被执行。各种框可基于期望的实施方式被组合成更少的框、分割成额外的框、和/或被移除。
在框802，方法800包括聚焦来自场景中的目标区域的光，以供检测器接收。例如，如图4D所示，接收透镜442可以聚焦来自场景的光，并且包括来自目标区域的光的聚焦的光的部分可以被透射(例如，经由光阑446选择)以被发射器432接收。
在框804，方法800包括发射主光脉冲。在一些示例中，主光脉冲可以类似于结合方法600的框602描述的(一个或多个)主信号。在第一个示例中，如图2B所示，LIDAR 200可以发射主光脉冲261来照射由主光脉冲261的波束宽度限定的目标区域。在第二个示例中，如图4C所示，LIDAR 400可以发射主光脉冲460来照射箭头460a和460b之间的场景的目标区域。例如，发送器420(图4C中所示)和接收器430(图4D中所示)可以以特定的相对物理布置来设置，使得聚焦的光部分470(被接收器430的检测器432截取)包括来自发射的光460(由发送器420的发射器422发射)所照射的目标区域的光。
在框806，方法800包括将主光脉冲导向目标区域。主光脉冲可以根据主光强度照射目标区域。例如，如图4C所示，LIDAR 400包括一个或多个光学元件(即，发送透镜440、反射镜444和光学窗口448)，它们一起将发射的光460(由发射器422发射)导向460a和460b之间的场景的目标区域。在一些示例中，在框806引导主光脉冲可以类似于在方法600的框602描述的主信号的发送。例如，主光强度可以大于在框602描述的主阈值。
在框808，方法800包括发射次光脉冲。次光脉冲的至少一部分可以根据次光强度照射目标区域。在一些示例中，次光脉冲可以类似于方法600的框602处描述的次信号。例如，次光强度可以小于在框602描述的次阈值。
附加地或替代地，在一些示例中，次光脉冲和主光脉冲的一个或多个调制特性可以以不同的方式变化。在第一示例中，方法800的系统可以不同于次光脉冲的脉冲长度来调制主光脉冲的脉冲长度。在一个实施例中，次光脉冲可以具有两倍于主光脉冲的脉冲长度。其他脉冲长度和/或调制特性也是可能的。
在一些示例中，方法800可以包括基于检测器指示检测到聚焦的光中的主光脉冲的反射的部分来检测场景中的物体。例如，返回参考图7，方法800的系统可以基于与CH1的信号771a相关联的主脉冲的反射的部分(例如，信号771a)的检测，确定在CH1扫描的目标区域(例如，由图2B所示的波束261照射的目标区域等)中150米的距离处存在物体。
在一些示例中，方法800可以包括基于检测器指示检测到聚焦的光中的次光脉冲的反射的部分将检测到的物体识别为回射器。继续图7的示例，与接收信号771a相关联的物体可以基于检测到次脉冲(例如，与次信号781相关联)的反射(例如，接收信号791)被识别为回射器。
更一般地，在一些示例中，方法800可以包括基于从物体反射的次光脉冲的反射是否被检测器检测到的确定来识别被检测物体的反射率特性。例如，反射率特性可以涉及物体是强反射器(例如，反射镜)、回射器还是其他类型的材料。例如，继续图7的示例，可以分析接收的信号791和771a的强度(相对于发射的信号781和761的强度)，以确定物体的反射率特性。
在一些示例中，方法800可以包括将主光脉冲作为具有第一光束发散度的第一光束向目标区域发送，并将次光脉冲作为具有大于第一光束发散度的第二光束发散度的第二光束向场景发送。返回参考图5，例如，主光束560的第一光束发散度(即，箭头560a之间的角度)可以大于次光束580的第二光束发散度(即，箭头580a和580b之间的角度)。因此，例如，虽然次光束580可以具有足以与主光束560照射的目标区域重叠的光束宽度，但是次光束580照射目标区域的部分的强度可以较低(例如，由于次光束的能量与主光束相比在更宽的角度范围上分布)。
在这些示例中，方法800可以可选地包括对主光脉冲进行准直以提供具有第一光束发散度的第一光束。继续图5的示例，例如，发送透镜540可以将主光脉冲560(由发射器522发射)准直成相对较窄的第一光束(在箭头560a和560b之间延伸)。
在一些示例中，在框804发射主光脉冲可以包括使用主发射器发射主光脉冲；并且在框808发射次光脉冲可以包括使用次发射器发射次光脉冲。例如，如图5所示，使用主发射器522发射主光脉冲560；并且使用次发射器524发射次光脉冲580。
在一些示例中，方法800包括沿着包括一个或多个光学元件的第一光路发送主光脉冲，以及沿着不包括光学元件的第二光路发送次光脉冲。例如，如图5所示，主光脉冲560沿着包括发送透镜540、反射镜544和光学窗口548的第一光路发射；而次光脉冲580通过第二光路(不包括发送透镜540、反射镜544或光学窗口548)发送。
在一些示例中，方法800包括在发射主光脉冲之前发射次光脉冲。例如，返回参考图7，在与信号761相关联的主光脉冲的发射(例如，在t＝500ns)之前，发射(例如，在t＝250ns)与发送信号781相关联的次光脉冲。
在这些示例中，方法800可以可选地包括基于检测器在次光脉冲的发射之后的阈值时间段内没有检测到次光脉冲的反射，在框804发射主光脉冲。
例如，这里的系统或设备可以发射次光脉冲，然后在第一检测时段(即，阈值时间段)期间监听次光脉冲从多个目标区域的反射。在该示例中，系统或设备然后可以将回射器位置映射到特定目标区域，从该特定目标区域已检测到次光脉冲的反射(在第一检测时段期间)。然后，该系统或设备可以基于该映射，延迟或避免向特定目标区域发射主光脉冲和/或向不太可能包括回射器的其他目标区域发射主脉冲。
图9A示出了根据示例实施例的多通道主动式传感器的扫描序列中的第一扫描900的概念性时序图。
在图9A的情形中，多通道传感器(例如LIDAR 200、300等)可以执行场景的扫描序列，其中每个扫描具有500ns的发射时段，随后是2000ns的检测时段。例如，如图所示，第一扫描900可以包括从t＝0ns开始的第一发射时段，随后是在t＝500ns和t＝2500ns之间的检测时段。在图9A中，标记为“SE”的时序图可以指示使用传感器的次发射器发送次脉冲的时间；并且标记为“CH1”、“CH2”、“CH3”和“CH4”的时序图可以各自指示从场景中的相应目标区域发送/接收的相应信号。
例如，返回参考图3B，“SE”图可以表示由次发射器324发射次脉冲367的时间，并且“CH1”图可以表示从由光束361照射的目标区域发送/接收信号的时间。类似地，CH2、CH3和CH4可以涉及分别与由光束362、363和364照射的目标区域相关联的目标区域。
在所示的情形中，在第一扫描900期间，次发射器在第一发射时段的t＝500ns发射次脉冲981(例如，图3B的脉冲367)；并且与CH1-CH4相关联的(一个或多个)主发射器在第一发射时段期间不发送任何主信号。此外，在这种情形下，CH1的检测器可以在t＝1500ns处检测发射的次信号981的反射(显示为接收信号991)。因此，在这种情形下，LIDAR 300(或被配置为从LIDAR 300接收数据的控制器，如系统100的控制器104)可以确定在与CH1相关联的目标区域中存在回射器(例如，150米远)，并且在与CH2、CH3、CH4相关联的目标区域中不存在回射器。
图9B示出了扫描序列中的第二扫描950的概念性时序图。例如，如图所示，第二扫描950具有在第一扫描900的第一检测时段结束之后(即，在t＝2500ns之后)开始(在t＝5000ns)的第二发射时段，以及在第二发射时段之后的第二检测时段(在t＝5500ns和t＝7500ns之间)。
如在图7的描述中所指出的，在一些情形下，由于在由CH1照射的目标区域中(例如，在CH1向回射器发送主信号的地方，等等)存在回射器，在CH2和CH3处可能检测到虚假信号(例如，771b和771c)。
例如，在图9B的情形中，CH1、CH2、CH3、CH4可以在第二扫描950的第二发射时段(即，在t＝5000ns和t＝5500ns之间)期间分别发射主信号961、962、963、964。举例来说，如图所示，主信号961、962、963、964可以在t＝5500ns时发射。
在所示情形中的第二扫描950的第二检测时间段期间(在t＝5500ns和t＝7500ns之间)，CH1接收(相对强的)信号971(在t＝6500ns处)，其对应于主信号961离开回射器的反射；CH2接收信号972(在t＝6500ns)；CH3接收信号973(在t＝6250ns)和信号974(在t＝6500ns)；并且CH4接收信号975(在t＝7125ns)。
与图7的讨论一致，处理第二扫描的计算系统可以确定接收的信号971可能与在与CH1相关联的环境的区域中回射器的存在相关联，并且接收信号973和975可能与分别与CH3和CH4相关联的区域中的相应物体(例如，不是回射器)的存在相关联。此外，计算系统可以将接收的信号972和974(例如，基于信号971、972和974的基本相同的接收时间)识别为CH3和CH4的潜在误检测(例如，由CH1的回射器引起的)。然而，与以上的讨论一致，接收信号972和/或974也可以指示在由CH2和CH3扫描的对应区域中存在物体。
因此，在替代实施方式中，这里的设备或系统可以被配置为响应于检测到(例如，基于图9A中描述的映射过程)在与CH1相关联的目标区域中可能存在回射器，在第二扫描950期间延迟或避免或减弱对与CH1相关联的目标区域的照射。通过这样做，例如，示例设备或系统可以减少或消除由于在CH1的目标区域中的回射器的存在而在其他通道(例如，CH2和CH3)中检测到虚假信号的可能性。
图10示出了根据示例实施例的扫描序列中的第二扫描1050的第一替代实施方式的概念性时序图。在图10的场景中，例如，可以执行第二扫描1050(例如，通过执行第一扫描900的传感器)而不是第二扫描950。
在图10的情形中(为了防止或减少图9B中描述的CH2和CH3的虚假信号检测)，CH1在第二扫描1050的第二发射时段(即，在t＝5000ns和t＝5500ns之间)期间不发射主信号，而CH2、CH3和CH4在第二发射时段(在t＝5500ns)期间分别发射主信号1062、1063和1064，以扫描它们各自的目标区域。
继续图10的情形，CH2、CH3和CH4然后可以在第二扫描1050的第二检测时段(即，在t＝5500ns和t＝7500ns之间)期间分别检测接收信号1072、1073、1075。接收信号1072、1073、1075可以分别指示与发送信号1062、1063、1064相关联的脉冲从由CH2、CH3、CH4照射的相应目标区域(例如，从图3B所示的由光束362、363、364照射的区域)中的物体的反射的检测。计算系统(例如，系统100的控制器104)然后可以确定在与CH2、CH3、CH4相关联的目标区域中可能存在物体(不是回射器)。
因此，在一些示例中，这里的系统或设备可以发射次光脉冲(在发射一个或多个主光脉冲之前)，以映射场景中的回射器的位置，然后基于映射的回射器的位置来防止或延迟(在对场景的后续扫描期间)回射器的照射。
图11示出了根据示例实施例的扫描序列中的第二扫描1150的第二替代实施方式的概念性时序图。在图11的场景中，例如，可以执行第二扫描1150(例如，通过执行第一扫描900的传感器)而不是第二扫描950和/或1050。
在图11的情形中(为了防止或减少图9B中描述的CH2和CH3的虚假信号检测)，次发射器在第二扫描1150的第二发射时段(即，在t＝5000ns和t＝5500ns之间)期间发射(在t＝5500ns处)另一个次信号，而CH2、CH3和CH4在第二发射时段(在t＝5500ns处)期间分别发射主信号1062、1063和1064，以扫描它们各自的目标区域。
因此，在这种情形下，CH1可以接收返回信号1171(来自回射器)，其类似于第一扫描900的返回信号991；并且CH2、CH3、CH4可以分别接收信号1172、1173、1175，这些信号分别类似于第二扫描1050的信号1072、1073、1075。
以这种方式，由CH1、CH2、CH3、CH4收集的传感器数据可以在每次扫描期间同步获得(例如，可以相对于第二扫描1150的t＝5500ns的相同发射时间等为所有通道计算接收的信号)，即使一个或多个通道(例如，CH1)被识别为与(一个或多个)回射器的存在相关联。例如，次信号1182可以以足够低的强度发射，使得信号1161的反射的部分具有足够量的能量用于在CH1处的检测(例如，作为信号1171)，但是没有足够量的能量在其他通道(例如，CH2和CH3)处引起(一个或多个)误检测。
在一个实施例中，主信号1162、1163和1164的相应强度(或功率密度)可以是次信号1161的强度(或功率密度)的至少八倍。在另一个实施例中，主信号的相应强度(或功率密度)可以是次信号的强度(或功率密度)的至少100倍。在又一实施例中，主信号的相应强度(或功率密度)可以是次信号的强度(或功率密度)的至少1000倍。其他信号强度(或功率密度)也是可能的。
因此，在一些示例中，这里的系统或设备可以发射次光脉冲(在发射一个或多个主光脉冲之前)，以映射场景中的回射器的位置。基于该映射，在场景的后续扫描期间，系统或设备然后可以发射相对较强(例如，主)的光脉冲，用于扫描不包括回射器的场景的区域；和相对较弱(例如次)的光脉冲，用于扫描包括回射器的场景的其他区域。
图12A示出了根据示例实施例的另一多通道主动式传感器的另一扫描序列中的第一扫描1200的概念性时序图。举例来说，第一扫描1200可以使用传感器来执行以映射场景中回射器的位置，该传感器不使用用于发射次信号的次发射器和用于发射主信号的物理上分离的(一个或多个)主发射器(例如，LIDAR 200等)。为此，图12A中所示的CH1、CH2、CH3、CH4可以类似于图9A中所示的CH1、CH2、CH3、CH4，并且第一扫描1200可以具有类似于针对图9A的第一扫描900描述的第一发射时段和第二发射时段的第一发射时段和第一检测时段。
在图12A的情形中，CH1、CH2、CH3、CH4在第一扫描1200的第一发射时段期间分别发射次信号1281、1282、1283、1284(在t＝500ns)，类似于结合图9A的第一扫描900描述的次发射器的次信号981的发射。为此，在CH1处检测到的信号1291可以类似于图9A中描述的信号991，并且可以类似地指示在第一扫描1200期间由CH1扫描的场景的区域中回射器的存在。
图12B是根据示例实施例的另一扫描序列中的第二扫描1250的概念性时序图。第二扫描1250可以类似于图11的第二扫描1150。
举例来说，这里的示例系统可以执行第一扫描1200，以确定在由CH1扫描的场景区域中可能存在回射器。在这种情形下，示例系统然后可以在第二扫描1260期间操作CH1向回射器发射次(相对较弱的)信号1282(在t＝5500ns)；并且操作CH2、CH3、CH4发射主(相对较强)信号1262、1263、1264(在t＝5500ns)以扫描与那些通道相关联的场景的其他区域。
为此，检测的信号1271、1272、1273和1275可以分别类似于第二扫描1150的检测信号1171、1172、1173和1175。例如，第二扫描1250的系统可以通过(使用(较弱的)次信号1282(与其他通道的较强主信号1262、1263、1264相比)照射(CH1的)回射器来防止CH2和CH3中的误检测(或降低CH2和CH3中的误检测的可能性)。
图13是根据示例实施例的又一方法1300的流程图。方法1300呈现了例如可以与系统100、设备200-500、方法600和/或方法800中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法1300可以包括由一个或多个框1302-1308所示的一个或多个操作、功能或动作。虽然这些框以相继次序被示出，但是这些框在一些情况下可以并行，和/或按与这里描述的不同的次序被执行。各种框可基于期望的实施方式被组合成更少的框、分割成额外的框、和/或被移除。
在框1302，方法1300包括聚焦来自场景中的多个目标区域的光，以供多个检测器接收。例如，返回参考图3A，发送透镜340可以将来自场景的光聚焦到外壳350内的多个检测器(未示出)。例如，如图3B所示，每个检测器可以被设置成截取聚焦的光的相应部分，该聚焦的光的相应部分包括来自由由主光束361-366举例说明的、相应发射的主光束(例如，图3B中的小圆圈)照射的相应目标区域的光。为此，在一些示例中，框1302可以类似于方法600的框604和方法800的框802。
在框1304，方法1300包括向多个目标区域发送一个或多个次光脉冲。在一些示例中，框1304的(一个或多个)次光脉冲可以类似于方法800的框808处描述的次光脉冲和/或框602处描述的次信号。
在第一示例中，在框1304处发送(一个或多个)次光脉冲可以包括在方法600的框602处描述的发送次光脉冲，所述次光脉冲根据小于次阈值的次光强度发送照射所有多个目标区域(例如，次光强度可能对于检测器检测场景中的回射器来说足够高，而对于检测器检测不到场景中的其他类型的反射表面来说足够低，等等)。例如，在LIDAR 300(图3A所示)的示例中，框1304处的次光脉冲可以由设置在外壳350外部的次发射器发射，并且次光脉冲的相应部分(例如，图3B所示的光脉冲367)可以与多个目标区域的相应目标区域(例如，图3B中由圆圈361-366例示的小圆圈)重叠。
因此，在一些实施方式中，次光脉冲(例如，图3B的脉冲367)照射多个目标区域(例如，与光束361-366相关联的目标区域等)，方法1300的LIDAR设备(例如，LIDAR 300等)包括多个检测器(例如，系统100的检测器132等)，并且多个检测器中的每个检测器被布置成截取来自多个目标区域的相应目标区域的光(例如，第一检测器被布置成截取来自图3B的光束361所照射的第一目标区域的光，第二检测器被布置成截取来自光束362所照射的第二目标区域的光，等等)。此外，在这些实施方式中，方法1300可以包括经由多个检测器获得在次光脉冲的发射之后开始的第一检测时段期间由多个检测器接收的光的测量。返回参考图9A，例如，与CH1、CH2、CH3和CH4相关联的四个检测器可以各自在第一检测时段期间(例如，在t＝500ns和t＝2500ns之间)从它们各自的目标区域获得光的测量。
在第二示例中，在框1304处发送(一个或多个)次光脉冲可以包括发送多个次光脉冲，其中每个光脉冲根据小于次阈值的(相对较低的)光强度照射多个目标区域中的相应目标区域。例如，返回参考图7，CH1-CH4中的每一个可以发送单独的次光脉冲(例如，信号781-784)，该次光脉冲与CH1-CH4发送的主光脉冲(例如，信号761-764)相比具有更低的强度/功率。
在框1306，方法1300包括基于一个或多个发送的次光脉冲识别多个目标区域中的一个或多个目标区域。例如，返回参考图9A，由CH1扫描的目标区域可以被识别为可能存在回射器的目标区域；并且由CH2、CH3和CH4扫描的目标区域可以被识别为回射器不可能存在的目标区域。
在框1308，方法1300包括向除了识别的一个或多个目标区域之外的多个目标区域中的给定目标区域发送多个主光脉冲。在一些示例中，在框1308发送主光脉冲可以类似于在方法800的框804处描述的发射主光脉冲和/或在方法600的框602处描述的发送主信号。例如，每个主光脉冲可以朝着与多个检测器中的相应检测器对准的相应目标区域发射。
返回参考图10，例如，由CH2、CH3和CH4扫描的给定目标区域可以被主光脉冲(例如，具有至少主光强度等)照射，该主光脉冲在第二扫描1050期间(例如，在其中CH1已被识别为与包括回射器等的目标区域相关联的第一扫描900之后)由发送信号1062、1063和1064触发。返回参考图3B，例如，LIDAR 300(例如，在第二扫描1050期间)可以被配置为在针对光束362-366等所示的方向上发送多个主光束(例如，由小圆圈表示)，而不在针对光束361所示的方向上发射主光束(例如，在可能存在回射器的情况下)。
在一些示例中，方法1300包括在框1304的发送一个或多个次光脉冲之后，向框1306的识别的一个或多个目标区域发送一个或多个附加次光脉冲。
在一个示例中，次光脉冲可以由次发射器发射，以照射所有一个或多个识别的目标区域(例如，图11的信号1182)。在另一个示例中，一个或多个次光脉冲(例如，图12B的次光脉冲1282)可以由被设置成照射一个或多个识别的目标区域的相应发射器发射。
在一些实施方式中，这里的设备或系统可以被配置为发射包括采用预定相对顺序的一个或多个主信号和一个或多个次信号的信号序列，以照射目标区域。在这些实施方式中，在发射信号序列之后，设备或系统然后可以从目标区域接收一个或多个信号，并且基于发射的信号序列和接收的一个或多个信号的比较来确定关于目标区域的信息。
图14示出了根据示例实施例的由发射信号序列的主动式传感器对目标区域的第一扫描1400的概念性时序图。例如，扫描1400可以由系统100和/或LIDAR 200-500中的任何一个来执行。
在一些示例中，这里的设备或系统可以被配置为周期性地或间歇地获得场景的扫描序列，其中每个扫描包括发射时段，随后是检测时段。例如，在所示的情形中，序列的每个扫描可以包括500ns的发射时段，随后是2000ns的检测时段。
在一些示例中，设备或系统可以以预定的相对顺序发射一个或多个主脉冲和一个或多个次脉冲的序列(例如，用来照射场景中的目标区域)。例如，在所示的情形中，设备或系统可以在t＝0ns处发送第一次脉冲1481，在t＝250ns处发送第二次脉冲，在t＝500ns处发送主脉冲1461。
在一些示例中，次脉冲1481和1482可以类似于图7中描述的次脉冲781-784和/或图9A中描述的次脉冲981中的任何一个。例如，次脉冲1481和1482可以根据小于主脉冲1461的第一强度的次强度照射目标区域。在第一示例中，类似于次脉冲981，次脉冲1481和1482可以由不同于发射主脉冲1461的主发射器的次发射器(例如，图3A所示的次发射器324、图5所示的次发射器524和/或526等)发射。在第二个示例中，类似于次脉冲781-784，次脉冲1481和1482可以由发射主脉冲1461的同一发射器发射(但是具有相对较低的强度)。
在所示的情形中，执行扫描1400的设备或系统可以检测来自发送的脉冲1481、1482、1461所照射的目标区域的光脉冲1471(在t＝1000ns)、1472(在t＝1250ns)和1173(在t＝1500ns)。
在这种情形下，设备或系统可以确定在由信号序列1481、1482、1461照射的目标区域中存在物体，并且该物体在到LIDAR设备的阈值距离内。例如，阈值距离可以是与扫描1400的检测时段相关联的最大扫描范围(例如，300米)。
此外，该设备或系统可以基于发射的光脉冲的发射时间和检测到的光脉冲的检测时间，将检测到的光脉冲1471-1473中的每一个与发射的序列的对应发射的光脉冲相匹配。例如，在所示的情形中，发射三个光脉冲(1481、1482和1461)，并且检测到三个光脉冲(1471、1472、1473)。此外，脉冲1481和1482的发射时间之间的差是250ns，并且发射时间脉冲1482和1461之间的差是250ns。同样，脉冲1471和1472的检测时间的差为250ns，并且脉冲1472和1473的检测时间的差为250ns。
因此，在这种情形下，这里的示例设备或系统也可以确定物体是距离设备或系统大约(d≈c/2*(1500–500)＝150米)的回射器。例如，在该距离(例如，150米)处的回射器可以被预期反射足够量的功率用于示例设备或系统的检测(例如，检测到的光脉冲1471、1472可以具有至少由LIDAR可检测的阈值强度等)。
因此，在一些示例中，例如，通过发射次和主光脉冲的编码的序列，这里的系统或设备可以检测目标区域中的物体，并将该物体分类为回射器。
然而，在一些情形下，来自不是回射器的物体的次光脉冲的反射的部分(例如，检测到的脉冲1471、1472)仍然可以被LIDAR检测到。例如，附近的物体(例如，距离LIDAR 10-20米等)可以反射来自次光脉冲1481、1482的足够量的功率，以供LIDAR检测。类似地，在一些情形下，来自远处的回射器(例如，300米远)的次光脉冲的反射的部分可能是不可检测的，即使来自回射器的主光脉冲的反射的部分是可检测的。因此，在一些示例中，本文的示例设备或系统可以被配置为至少部分地基于检测到的光脉冲的相应强度和/或接收时间，来区分检测到的发射的主光脉冲的反射和检测到的发射的次光脉冲的反射。
为此，在一些实施方式中，本文的方法可以可选地包括至少基于具体的检测到的光脉冲的强度和/或接收时间，来确定具体的检测到的光脉冲(例如，脉冲1471、1472等)是否对应于发射的次光脉冲的反射(和/或发射的主光脉冲的反射)。
在一个实施方式中，本文的示例设备或系统可以被配置为将具体的检测到的光脉冲的强度(或功率密度)与一个或多个可变阈值进行比较，该一个或多个可变阈值与到设备或系统的一个或多个距离范围(和/或扫描的检测时段内的脉冲检测时间的一个或多个范围)相关联。例如，示例系统或设备可以通过将具体的检测到的光脉冲的检测强度(或功率密度)与以下内容进行比较来确定具体的检测到的光脉冲是主光脉冲的反射(例如，被远处的回射器反射)还是次光脉冲的反射(例如，被附近的物体反射)：如果在t＝500ns和t＝600ns之间接收到具体的检测到的光脉冲，则为第一(相对较高的)阈值；或者如果在t＝600ns和t＝700ns之间接收到具体的检测到的光脉冲，则为第二(相对较低的)阈值等等。或者，例如，系统或设备可以被配置为计算根据反射物体和LIDAR之间的距离而变化的可变阈值(例如，基于检测到的光脉冲的接收时间的可变阈值，等等)；然后将具体的检测到的光脉冲的强度与计算的可变阈值进行比较。其他实施方式也是可能的。
因此，在一些示例中，本文的方法可以包括将检测到的光脉冲识别为由LIDAR设备发射的主光脉冲的反射(或次光脉冲的反射)，将一个或多个检测到的光脉冲与距离LIDAR设备特定距离处的物体的存在相关联，和/或确定该物体是否是回射器。另外，在这些示例中，识别、关联和/或确定可以基于：检测到的光脉冲的检测时间、发射的光脉冲的发射时间、和/或测量的检测到的光脉冲的强度(或功率密度)以及其他可能的因素。
图15示出了根据示例实施例的由发射信号序列的主动式传感器进行的第二扫描1500的概念性时序图。扫描1500可以类似于扫描1400。例如，发射的脉冲/信号1581、1582和1561的序列可以类似于发射的脉冲/信号1481、1482和1461的序列。此外，例如，检测到的脉冲1573可以类似于检测到的脉冲1473。
在图15的情形中，在检测时段中只能检测到单个光脉冲1573。因此，例如在这种情形下，这里的示例系统或设备可以确定单个检测信号1573指示来自目标区域的主发射脉冲1561的反射的接收，并且反射了检测到的光脉冲的物体不是回射器(因为没有检测到发射的次脉冲1581和1582的反射)。
图16示出了根据示例实施例的由发射信号序列的主动式传感器进行的第三扫描1600的概念性时序图。扫描1600可以类似于扫描1400。例如，发射脉冲/信号1681(次脉冲)、1682(次脉冲)和1661(主脉冲)的序列可以类似于发射脉冲/信号1481、1482和1461的序列。
在图16的情形中，在光脉冲序列1681、1682、1661的发射之后，检测到两个光脉冲1672和1673。因此，例如在这种情形下，这里的示例系统或设备可以至少基于发射脉冲1681、1682和1661的数量(和/或发射时间)与检测脉冲1672和1673的数量(和/或检测时间)之间的不匹配来确定检测到的光脉冲中的一个或二者是无效信号。
然而，与图7描述中的讨论一致，数量和/或发射/接收时间之间的不匹配不一定指示检测到的光脉冲中的一个或多个是无效信号。例如，不匹配可能是由场景中多个物体对同一发送信号1661的多个反射造成的。因此，在一些示例中，系统可以被配置为还基于与回射器的存在相关联的扫描误差的一个或多个其他指示(例如，饱和、光晕等)来确认检测到的光脉冲中的一个或二者是否是无效信号。
图17是根据示例实施例的又一方法1700的流程图。方法1700呈现了例如可以与系统100、设备200-500和/或方法600、800、1300中的任何一个一起使用的方法的实施例。方法1700可以包括由框1702-1706中的一个或多个所示的一个或多个操作、功能或动作。虽然这些框以相继次序被示出，但是这些框在一些情况下可以并行，和/或按与这里描述的不同的次序被执行。各种框可基于期望的实施方式被组合成更少的框、分割成额外的框、和/或被移除。
在框1702，方法1700包括聚焦来自场景中的目标区域的光，以供检测器接收。例如，框1702可以类似于方法800的框802。
在框1704，方法1700包括向场景发射光脉冲序列。光脉冲序列包括预定顺序的一个或多个主光脉冲和一个或多个次光脉冲。例如，返回参考图14，发射的光脉冲序列可以包括两个次光脉冲1481、1482，随后是一个主光脉冲1461。
在替代示例中，主和/或次光脉冲的不同组合和/或数量是可能的。在第一示例中，方法1700的系统可以在发射主光脉冲之后发射一个或多个次光脉冲。例如，返回参考图14，次光脉冲1481可以在t＝500ns处交替发射；并且主光脉冲1461可以在t＝0ns(和/或t＝250ns)处交替发射。在第二个示例中，光脉冲序列可以包括不同数量的(一个或多个)主脉冲和/或不同数量的(一个或多个)次脉冲(例如，一个主脉冲和三个次脉冲；两个主脉冲和一个次脉冲；等等)。在第三个示例中，(一个或多个)主和/或次光脉冲可以以不同的顺序发射(例如，主、次、次；次、主、次；等等)。在第四个示例中，两个或多个光脉冲的发射之间的时间偏移可以变化。例如，返回参考图14，次光脉冲1482可以在t＝400ns处交替发射(即，在主脉冲1461的发射之前，500–400＝100ns，以及在次脉冲1481的发射之后，400–0＝400ns)。其他示例也是可能的。
在一些示例中，框1704处的(一个或多个)主光脉冲可以类似于方法800的框804处描述的主光脉冲。例如，发射的序列中的每个主光脉冲可以至少根据主光强度(例如，大于方法600的框602处描述的主阈值，等等)照射目标区域(例如，图5所示的箭头560a和560b之间的区域)。此外，在一些示例中，发射的序列中的每个次光脉冲的至少部分(例如，图5的次光脉冲580的部分)可以根据小于主光强度的次光强度照射相同的目标区域。
在框1706，方法1700包括将一个或多个主光脉冲导向目标区域。例如，框1706可以类似于方法800的框806。例如，返回参考图5，(一个或多个)主脉冲可以经由发送透镜540和反射镜544在箭头560所示的方向上被引导(例如，并且可以各自具有在箭头560a和560b之间延伸的光束发散度，等等)。
在一些示例中，方法1700可以包括经由检测器检测来自目标区域的聚焦的光中的一个或多个检测到的光脉冲。在这些示例中，方法1700还可以可选地包括至少基于发射的光脉冲序列的发射时间和一个或多个检测到的光脉冲的检测时间来确定目标区域中在到LIDAR设备的阈值距离内存在物体。
例如，返回参考图14，方法1700的系统或设备可以将发射的脉冲序列1481、1482、1461的发射时间与检测到的光脉冲1471、1472、1473的检测时间进行比较，以确定物体在阈值距离内(例如，与2000纳秒的检测时段相关联的300米的扫描范围等)。
在一些示例中，方法1700可以包括基于一个或多个检测到的光脉冲包括一个或多个次光脉冲的反射的部分将物体识别为回射器。例如，返回参考图14，这里的示例系统或设备可以确定检测到的脉冲1471和1472表示发射的次脉冲1481和1482的反射，并且因此可以确定由发射的脉冲序列照射的目标区域中的物体是回射器。
在一些示例中，方法1700可以包括至少基于预定的相对顺序来估计方法1700的LIDAR设备和目标区域中的物体之间的距离。例如，返回参考图15，由于在检测信号1573之前没有其他检测信号，检测到的脉冲1573可以被识别为主脉冲1561的反射。此外，基于发射脉冲1581、1582、1561的顺序，可以基于主脉冲1561的发射时间和检测脉冲1573的检测时间之间的差(例如，150米)来计算物体和LIDAR设备之间的距离。
在一些示例中，方法1700还可以包括确定一个或多个检测到的光脉冲中的特定光脉冲不对应于发射的光脉冲序列中的至少之一的反射的部分。返回参考图16，例如，由于(三个)发射的信号1681、1682、1661和(两个)检测到的信号1672和1673之间的不匹配，检测到的脉冲1672和/或1673可以被确定为对应于无效信号。作为另一个示例，返回参考图7，这里的示例设备或系统可以确定(CH2的)检测到的信号771b和772中的一个或二者是无效信号，这是由于发射的信号序列782、762的发射时间和检测到的信号772、771b的检测时间之间不匹配。
在一些示例中，在框1704发射的光脉冲序列是第一光脉冲序列。在这些示例中，方法1700还可以可选地包括在发射第一光脉冲序列之后(和/或在检测到一个或多个检测到的光脉冲之后)发射第二光脉冲序列。例如，第一光脉冲序列可以在第一扫描的第一发射时段(例如，在t＝0ns和t＝500ns之间等)期间发射；并且第二光脉冲序列可以在第二后续扫描的第二发射时段(例如，在t＝5000ns和t＝5500ns之间等)期间发射。
在这些示例中，方法1700可以可选地包括根据发射的第二光脉冲序列之间的(一个或多个)第二时间偏移发射第二光脉冲序列，该第二时间偏移不同于发射的第一光脉冲序列之间的第一时间偏移。回到图14，例如，在第一扫描期间，LIDAR可以按照图14所示的顺序和时间发射光脉冲1481、1482和1461。在该示例中，在第一扫描之后的第二扫描期间，LIDAR可以发射两个次脉冲(例如，类似于脉冲1481和1482)，随后是主脉冲(例如，类似于脉冲1461)。然而，在第二扫描期间，与第一光脉冲序列之间使用的第一时间偏移相比，LIDAR可以调整第二光脉冲序列之间的第二时间偏移(例如，第一序列发射时间：t＝0ns，t＝250ns，t＝500ns；并且第二序列发射时间：t＝0ns，t＝100ns，t＝500ns等等)。这样，例如，在第二扫描的第二检测时段期间由LIDAR检测到的来自远处目标(例如，回射器等)的第一光脉冲序列的反射可以与在第二检测时段期间检测到的第二光脉冲序列的反射相区别(例如，基于第一时间偏移和第二时间偏移之间的差异)。附加地或替代地，例如，(从第一扫描的第一时间偏移)改变第二扫描的第二时间偏移可以有助于消除以下二者之间的歧义：(i)检测到的从场景中的单个目标物体反射的光脉冲，以及(ii)检测到的从两个或更多个分离的目标物体反射的光脉冲，这两个或更多个分离的目标物体恰好分开与第一时间偏移相匹配的距离。
替代地或附加地，在一些示例中，方法1700可以可选地包括根据不同于第一光脉冲序列的第一相对顺序的第二相对顺序发射第二光脉冲序列。例如，继续图14的情形，第一光脉冲序列可以以所示的第一相对顺序发射(即，次脉冲1481，然后次脉冲1482，然后主脉冲1461)；并且第二光脉冲序列可以以第二(不同的)相对顺序发射(例如，次光脉冲，然后主光脉冲，然后次光脉冲；等等)。其他示例也是可能的。
注意，在图7、图9A-图9B、图10-图11、图12A-图12B和图14-图16的概念性图示中的发射时段(例如，500ns)和检测时段(例如，2000ns)仅是示例性的。其他发射时段(例如100ns、200ns等)和/或检测时段(例如1000ns、3000ns、5000ns等)也是可能的。
另外，应当注意，图7、图9A-图9B、图10-图11、图12A-图12B和图14-图16的概念性图示仅出于示例的目的，示出了在时间上与相应(后续)检测时段分离的相应发射时段。替代地或附加地，在一些示例中，本公开的系统或设备可以被配置为在至少部分地与相关联的检测时段重叠的发射时段期间发射光脉冲。作为示例，返回参考图16，执行扫描1600的LIDAR可替代地具有从t＝0ns到t＝750ns的发射时段(并且检测时段从t＝500ns到t＝2500ns)。此外，在该示例中，LIDAR可以在t＝500ns和t＝750ns之间发射一个或多个光脉冲(例如，主和/或次)(即，同时监听光脉冲1681、1682和/或1661的反射)。可选地，在另一个示例中，特定扫描的整个发射时段可以在时间上与特定扫描的检测时段重叠(例如，图16的扫描1600的发射时段和检测时段可以可选地在t＝0ns开始)。
因此，在一些示例中，方法1700可选地包括在检测时间段期间检测一个或多个检测到的光脉冲(例如，对应于在框1704发射的光脉冲序列的一个或多个的反射)；以及在至少部分与检测时间段重叠的发射时间段期间，在框1704发射光脉冲序列。
IV.结论
附图中所示的特定布置不应被视为限制性的。应当理解，其他实施方式可以包括给定图中所示的或多或少的每个元件。此外，一些示出的元件可以被组合或省略。此外，示例性实施方式可以包括附图中未示出的元件。此外，虽然这里已经公开了各种方面和实施方式，但是其他方面和实施方式对于本领域技术人员来说是显而易见的。这里公开的各种方面和实施方式是为了说明的目的，而不是为了限制，并且真正的范围和精神由所附权利要求指示。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变。容易理解的是，如在此一般性描述的和在附图中示出的，本公开的方面可以以多种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计。

Claims (28)

1.一种方法，包括：
由光检测和测距(LIDAR)设备聚焦来自场景中的目标区域的光，以供检测器接收；和
向所述场景发送多个光脉冲，其中发送多个光脉冲包括：
发射主光脉冲，
经由一个或多个光学元件将所述主光脉冲导向所述目标区域，其中所述主光脉冲根据所述主光脉冲的主光强度照射所述目标区域，以及
发射次光脉冲，其中所述次光脉冲的至少一部分根据所述次光脉冲的次光强度照射所述目标区域，并且其中所述次光强度小于所述主光强度。
2.根据权利要求1的方法，还包括：
基于所述检测器指示聚焦的光中的主光脉冲的反射的部分的检测来检测所述场景中的物体。
3.根据权利要求2的方法，还包括：
基于所述检测器指示聚焦的光中的次光脉冲的反射的部分的检测，将所述物体识别为回射器。
4.根据权利要求2的方法，还包括：
基于检测器是否检测到从所述物体反射的次光脉冲的反射的确定，识别所述物体的反射率特性。
5.根据权利要求1所述的方法，其中发送所述多个光脉冲包括：
将所述主光脉冲作为具有第一光束发散度的第一光束向所述目标区域发送；和
将所述次光脉冲作为具有大于所述第一光束发散度的第二光束发散度的第二光束向所述场景发送。
6.根据权利要求5的方法，还包括：
经由所述一个或多个光学元件对所述主光脉冲进行准直，以提供具有所述第一光束发散度的第一光束。
7.根据权利要求1所述的方法，其中发射所述主光脉冲包括使用主发射器发射所述主光脉冲，并且
其中发射所述次光脉冲包括使用次发射器发射所述次光脉冲。
8.根据权利要求1的方法，还包括：
沿着包括所述一个或多个光学元件的第一光路发送所述主光脉冲；和
沿着不包括所述一个或多个光学元件的第二光路发送所述次光脉冲。
9.根据权利要求1所述的方法，其中发送所述多个光脉冲包括在发射所述主光脉冲之前发射所述次光脉冲。
10.根据权利要求9所述的方法，其中发射所述主光脉冲是基于所述检测器在所述次光脉冲的发射之后的阈值时间段内没有检测到所述次光脉冲的反射。
11.根据权利要求1所述的方法，其中发送所述多个光脉冲包括：
以预定的相对顺序发射包括一个或多个主光脉冲和一个或多个次光脉冲的光脉冲序列，
其中每个主光脉冲至少根据主光强度照射所述目标区域，并且
其中每个次光脉冲的至少部分至多根据所述次光强度照射所述目标区域。
12.根据权利要求11的方法，还包括：
经由所述检测器检测来自所述目标区域的聚焦的光中的一个或多个检测到的光脉冲；和
至少基于发射的光脉冲序列的发射时间和所述一个或多个检测到的光脉冲的检测时间，确定所述目标区域中在到所述LIDAR设备的阈值距离内存在物体。
13.根据权利要求12的方法，还包括：
至少基于所述预定的相对顺序，估计所述LIDAR设备和所述目标区域中的物体之间的距离。
14.根据权利要求12的方法，还包括：
基于一个或多个检测到的光脉冲包括所述一个或多个次光脉冲的反射的部分，将所述物体识别为回射器。
15.根据权利要求12的方法，还包括：
基于所述发射时间和所述检测时间，确定所述一个或多个检测到的光脉冲中的特定光脉冲不对应于发射的光脉冲序列的反射的部分。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述次光脉冲照射所述场景中的多个目标区域，其中所述LIDAR设备包括多个检测器，其中所述多个检测器中的每个检测器被布置成截取来自所述多个目标区域中的相应目标区域的光，并且其中发送所述多个光脉冲包括：
经由所述多个检测器获得在第一检测时段期间由所述多个检测器接收的光的测量，所述第一检测时段在所述次光脉冲的发射之后开始；
基于获得的测量，识别包括一个或多个回射器的多个目标区域中的一个或多个目标区域；和
在所述第一检测时段之后开始的发射时段期间，向除了识别的一个或多个目标区域之外的多个目标区域中的给定目标区域发射多个主光脉冲。
17.一种光检测和测距(LIDAR)设备，包括：
检测器，被布置成截取由LIDAR设备聚焦的来自场景中的目标区域的光；
主发射器，被配置为发射主光脉冲；
一个或多个光学元件，被布置为将所述主光脉冲导向所述目标区域，其中所述主光脉冲根据所述主光脉冲的主光强度照射所述目标区域；和
次发射器，被配置为发射次光脉冲，其中所述次光脉冲的至少部分根据所述次光脉冲的次光强度照射所述目标区域，并且其中所述次光强度小于所述主光强度。
18.根据权利要求17所述的LIDAR设备，其中所述主发射器和所述一个或多个光学元件设置在外壳内部，并且其中所述次发射器设置在外壳外部。
19.一种光检测和测距(LIDAR)设备，包括：
接收器，被布置为截取来自场景中的目标区域的光；和
发送器，被配置为向所述目标区域发送光脉冲序列，其中所述光脉冲序列包括一个或多个主光脉冲和一个或多个次光脉冲，其中所述一个或多个主光脉冲的相应光强度大于主阈值，其中所述一个或多个次光脉冲的相应光强度小于次阈值，并且其中所述主阈值大于所述次阈值。
20.根据权利要求19所述的LIDAR设备，其中所述主阈值至少是所述次阈值的两倍。
21.一种方法，包括：
由光检测和测距(LIDAR)设备向场景发送多个光脉冲，其中所述LIDAR设备包括(i)多个主发射器，其中每个主发射器被配置为发射照射所述场景的相应区域的主光脉冲，(ii)次发射器，被配置为发射次光脉冲，其中每个次光脉冲照射所述场景的多个区域，以及(iii)多个检测器，其中每个检测器被配置为检测来自所述场景的相应区域的光，其中所述多个光脉冲包括多个主光脉冲和次光脉冲；
基于所述多个检测器中的至少一个检测器检测与所述次光脉冲的反射的部分相对应的光，检测所述场景中的回射器；和
响应于检测到所述场景中的回射器，控制所述多个主发射器中的至少一个主发射器避免照射所述回射器。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述次光脉冲在第一发射时段期间发射，并且其中控制所述多个主发射器中的至少一个主发射器避免照射所述回射器包括：
使用除所述至少一个主发射器之外的主发射器在所述第一发射时段之后的第二发射时段期间发射主光脉冲。
23.根据权利要求22的方法，还包括：
在第一检测时段期间，由所述至少一个检测器检测与所述次光脉冲的反射的部分相对应的光，其中所述第一检测时段发生在所述第一发射时段之后并且发生在所述第二发射时段之前。
24.根据权利要求21的方法，还包括：
基于所述至少一个检测器被配置为检测来自所述场景的特定区域的光，确定所述回射器在所述场景的特定区域中。
25.根据权利要求24的方法，还包括：
基于所述至少一个主发射器被配置为向所述场景的特定区域发射主光脉冲来识别所述至少一个主发射器。
26.根据权利要求21所述的方法，其中每个主光脉冲具有主光强度，并且每个次光脉冲具有次光强度，其中所述次光强度小于所述主光强度。
27.根据权利要求21所述的方法，其中所述LIDAR设备包括多个发送/接收通道，其中每个发送/接收通道被配置为使用所述多个主发射器中的相应主发射器和所述多个检测器中的相应检测器来扫描所述LIDAR设备的视场(FOV)的相应部分。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述次发射器被配置为发射次光脉冲，所述次光脉冲具有包围所述LIDAR设备的FOV的光束宽度。
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