[发明专利]噪声自适应固态LIDAR系统

说明书

光检测和测距(LIDAR)系统包括光发射器，该光发射器包括多个激光器，其中多个激光器中的每个激光器照射视场。发射器控制器被配置为使多个激光器中的期望激光器脉动，使得多个激光器在期望照射区域中产生光。光接收器包括多个检测器，该多个检测器被定位成检测期望照射区域上的光。该多个检测器产生电检测信号。飞行时间测量电路测量从多个激光器到多个检测器的光的飞行时间。光接收器根据飞行时间测量结果计算范围信息。接收器控制器电连接到发射器控制器，并且被配置为在实现期望的检测信号噪声水平的偏置点偏置多个检测器中的至少一些检测器。

本文使用的章节标题仅用于组织目的，不应当被解释为以任何方式限制本申请中描述的主题。

相关申请的交叉引用

本申请是于2017年11月15日提交的题为“Noise Adaptive Solid-State LIDARSystem”的美国临时专利申请号62/586,557的非临时申请。美国临时专利申请号62/586,557的全部内容通过引入并入本文。

背景技术

自主、自我驾驶和半自主汽车使用诸如雷达、图像识别相机和声纳之类的不同传感器和技术的组合来检测和定位周围物体。这些传感器使得能够在驾驶员安全方面进行大量改进，包括碰撞警告、自动紧急制动、车道偏离警告、车道保持辅助、自适应巡航控制和自动驾驶。在这些传感器技术当中，光检测和测距(LIDAR)系统起着至关重要的作用，它使得能够对周围环境进行实时、高分辨率的3D映射。为了解决日益复杂的一系列汽车应用需求，要求LIDAR系统具有足够快的响应时间来响应快速移动的物体。LIDAR系统还必须具有足够的信噪比，以使接收到的信号检测远处的物体。还期望LIDAR系统具有高可靠性，并具有最少的移动部件。

附图说明

在以下详细描述中，结合附图，更具体地描述了根据优选的和示例性实施例的本教导及其进一步的优点。本领域技术人员将理解的是，下面描述的附图仅用于说明目的。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明教导的原理上。附图不旨在以任何方式限制申请人的教导的范围。

图1图示了在车辆中实现的根据本教导的LIDAR系统的实施例。

图2图示了表示根据本教导的用于汽车周围环境的LIDAR感测系统的实施例的二维视场和范围要求的示意图。

图3图示了本教导的多模块LIDAR传感器系统的实施例。

图4A图示了已知的3D闪光LIDAR系统的示意图。

图4B图示了图4A的已知3D闪光LIDAR系统的系统视场的二维投射。

图5A图示了使用机械扫描方法的已知LIDAR系统。

图5B图示了图5A的LIDAR系统的系统视场的二维投射。

图6A图示了根据本教导的噪声自适应固态LIDAR系统的实施例。

图6B图示了图6A的噪声自适应固态LIDAR系统的系统视场的二维投射。

图6C图示了图6A的噪声自适应固态LIDAR系统的系统视场的二维投射，其突出显示了单个激光器和单个检测器。

图7A图示了根据本教导的噪声自适应固态LIDAR系统的实施例的框图。

图7B图示了图7A的噪声自适应固态LIDAR系统的实施例的接收和TOF计算电子器件的详细框图。

图8图示了已知的焦平面阵列(FPA)的框图。

图9图示了已知的硅光电倍增器、多像素光子计数器(MPPC)检测器的示意图。

图10A图示了根据本教导的用于噪声自适应固态LIDAR系统的使用盖革模式(Geiger-Mode)APD和淬灭电阻器的受控检测器阵列的实施例的示意图。