[发明专利]具有LIDAR传感器的阻挡检测和天气检测系统

说明书

一种方法和装置检测LIDAR传感器的窗户上的异物，并确定恶劣天气条件（雾、喷雾、雨）的存在。LIDAR传感器具有：包括光源的照射部分；接收部分，具有用于接收从光源发送的光的至少一个光电检测器，所述光从接收光学器件的视场中的对象反射；邻近于照射部分的阻挡检测部分；以及从照射部分延伸到阻挡检测部分的窗户部分。所述方法防止当异物在窗户表面上时或当恶劣天气条件存在时散射的来自光源的光传入接收部分，并且准许这样的散射光传入阻挡检测部分。散射光被聚集在部署在阻挡检测部分中的光电二极管上。

技术领域

本发明涉及使用LIDAR（光检测和测距）相机的高级驾驶员辅助系统或自主驾驶车辆，并且特别地涉及使用高分辨率闪光LIDAR（HFL）传感器的系统，该高分辨率闪光LIDAR（HFL）传感器检测视场何时被引起性能劣化的异物阻挡。

背景技术

如相机、雷达和其他ADAS传感器之类的LIDAR传感器在传感器的视场被任何异物阻挡时——即当污垢或其他异物沉积在传感器通过其查看环境的传感器窗户上时，遭受显著的性能劣化。在HFL传感器的特定情况下，由于传感器安装在汽车之外，在那里它受到环境的直接影响，使得它易受阻挡影响，因此阻挡的影响将是显著的。窗户上的这些阻挡物质和结构包括但不限于水滴、雪、盐、冰、冷凝物、飞溅物、喷雾、污垢、泥浆、灰尘、水垢、贴纸、碎片、划痕等。

在阻挡的情况下，HFL传感器的性能由于以下主要原因而劣化。首先，激光光源的功率被部分或完全阻挡，从而减小了最大可检测距离。第二，阻挡物质通过降低分辨率、对比度、锐度和距离准确度而使图像或点云的质量劣化。此外，阻挡物质阻碍了视场的部分或全部视图。最后，大多数阻挡物质在对象周围创建光晕，从而在对象周围创建虚假的返回物（return）。

如图1中所示，常规的HFL传感器10具有包括激光器11的照射部分（I）和包括透镜12和用于接收反射光的检测器阵列14的接收部分（R）。检测器阵列14包括布置在焦平面阵列（FPA）上的多个像素（未示出）。为了保护透镜和漫射器在不利环境中免受损坏，并且为了美观目的，通常在安装在车辆外部的驾驶员辅助传感器前面部署透明玻璃窗户18。利用这样的设计，发射器和接收器共享共用的玻璃，并且由于没有通过传感器10的窗户18的隔板，所以如果诸如雨滴、泥浆、污垢、划痕等之类的阻挡20在窗户18上时，来自激光器11的部分光LL被引导通过窗户18，并被接收部分R拾取。这对于传感器10的正常运作是不希望的影响。物理上，当在玻璃窗户18上反射或散射的光L被引导通过窗户18并且由于在玻璃窗户18上进一步的反射或散射而耦合到透镜12时，该泄漏信号出现。

通常，如果窗户18非常干净，那么该光泄漏在接收部分R上引入可忽略的信号。然而，在窗户18的表面上存在一些颗粒或物质20的情况下，泄漏信号的量显著增加，从而使传感器10针对近距离变得是盲的。玻璃窗户18上的异物通过增加玻璃和阻挡界面之间的激光L的反射或散射来增加通过窗户18的所引导的光。

为了解决上述问题，图2中所示的另一常规HFL传感器10'确保隔板16'将窗户18分离成两个窗户部分18、18'，以防止光L从照射部分I到接收部分R的任何种类的直接泄漏。透镜12因此仅接收从被感测对象（未示出）反射的光RL。可替代地，隔板16'可以穿过共用的窗户18。

然而，在不损害传感器的正常功能性（对象感测）的情况下，传感器10或10'都不能可靠地检测窗户18上的阻挡或异物。

因此，需要随时检测LIDAR传感器窗户上的阻挡或异物以有助于在这样的阻挡事件中采取适当的措施。

发明内容