[发明专利]通过多个假设的光探测和测距(LIDAR)设备范围混叠弹性

说明书

计算系统可以操作LIDAR设备根据包括时变抖动的时间序列发射光脉冲。然后，系统可以确定LIDAR在两个或更多个发射光脉冲中的每一个的对应探测时段期间探测到返回光脉冲。作为响应，系统可以确定探测到的返回光脉冲具有(i)指示范围的第一集合的、相对于多个第一发射光脉冲的对应发射时间的探测时间，以及(ii)指示范围的第二集合的、相对于多个第二发射光脉冲的对应发射时间的探测时间。鉴于此，系统可以在使用范围的第一集合作为物体探测的基础和使用范围的第二集合作为物体探测的基础之间进行选择，并且然后可以相应地参与物体探测。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月30日提交的美国专利申请第15/638，607号的优先权，该申请题目为“通过多个假设的光探测和测距(Light Detection and Ranging，LIDAR)设备范围(range)混叠(aliasing)弹性”，该申请通过引用整体并入于此。

背景技术

车辆可以被配置为在自主模式下操作，在该自主模式下，车辆在很少或没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过环境。这种自主车辆可以包括一个或多个传感器，这些传感器被配置为探测关于车辆在其中操作的环境的信息。一种这样的传感器是光探测和测距(LIDAR)设备。

LIDAR设备可以在扫描场景以组装(assemble)指示环境中反射表面的“点云(point cloud)”的同时估计到环境特征的距离。可以通过发射激光脉冲并探测从环境中的物体反射的返回脉冲(如果有的话)，并且根据发射的脉冲和接收到反射的脉冲之间的时间延迟确定到该物体的距离，来确定点云中的各个点。

LIDAR设备因此可以包括一个激光器或一组激光器，并且可以快速且重复地扫描整个场景，以提供关于到场景中反射物体的距离的连续实时信息。在测量每个距离的同时，组合测量的距离和(多个)激光器的方向允许将三维定位与每个返回脉冲相关联。这样，可以为整个扫描区域生成指示环境中反射特征的位置的点的三维地图。

使用LIDAR的一个挑战是范围混叠。范围混叠与模糊回波的出现有关，诸如当系统不能基于生成的数据，在从一个特定范围散射的信号和从其他范围散射的信号之间进行区分时。例如，在LIDAR的上下文中，范围混叠可以指来自LIDAR的最大明确范围之外的返回信号被解释为在LIDAR最大明确范围内。

发明内容

本公开总体上涉及传感器，并且具体涉及为传感器提供范围混叠弹性的系统和方法。

示例实施方式可以涉及在LIDAR设备的操作期间生成多个范围假设。一旦生成，多个范围假设可由计算系统(例如机载或远范围计算系统)使用，以区分在监听/探测时段期间接收的多个返回信号，将返回信号的每个或其子集与更有可能表示环境的物理状态的范围相关联，和/或探测位于LIDAR设备的标称(nominal)明确探测范围之外的物体。例如，计算系统可以使用替代范围假设(例如，除默认范围假设之外的范围假设)来探测位于LIDAR设备的最大明确探测范围之外的物体。

作为另一示例，考虑这样的场景，其中LIDAR设备发射第一脉冲、在第一探测时段期间监听返回信号、发射第二脉冲、以及在第二探测时段期间监听返回信号。在一种假设下，在探测时段期间探测到的任何返回信号都与紧接在该探测时段之前发射的脉冲相关联。例如，在第一探测时段期间探测到的任何返回信号与第一脉冲相关联，并且在第二探测时段期间探测到的任何返回信号与第二脉冲相关联。因此，在这种假设下(本文可以将这种假设称为默认范围假设)，探测到的返回信号与最近发射的脉冲相关联，并且发射最近发射的脉冲的时间和探测到返回信号的时间之间的差被用于计算脉冲行进的距离。该距离与反射脉冲的物体的范围和方位相关联。

在替代假设下，探测到的返回信号不是来自最近发射的脉冲。例如，在第二探测时段期间探测到的返回信号的子集可以与第一脉冲而不是第二脉冲相关联，并且基于发射第一脉冲的时间和探测到返回信号的时间之间的差来计算脉冲行进的距离。