[发明专利]飞行时间(ToF)激光雷达系统的增大的动态范围

说明书

本文档描述了用于增大飞行时间(ToF)激光雷达系统的动态范围的技术和系统。所描述的激光雷达系统基于第一返回脉冲的能量，针对对象像素的其他返回脉冲调整光电检测器的偏置电压。对于高反射或近程对象，可以将偏置电压调低。类似地，对于低反射率或远程对象，可以增大偏置电压。所描述的激光雷达系统针对每个对象像素调整光电检测器的偏置电压的能力增大了激光雷达系统的动态范围，而无需额外的硬件或复杂的读数。增大的动态范围允许所描述的激光雷达系统维持远程能力，同时准确地测量返回脉冲强度以用于检测近程对象或高反射对象。

背景技术

汽车激光雷达(lidar)系统使用激光信号来确定静止和移动对象(例如其他交通工具(vehicle)、行人、障碍物)的速度和距离(distance)。激光雷达系统将被发射的发射信号与被反射的返回信号进行比较以进行这些测量。对于远程应用，期望增大激光雷达系统的动态范围。具体地，更大的动态范围允许激光雷达系统增大其弱光检测能力，同时维持对近程对象的准确反射率测量。特别是对于飞行时间激光雷达系统，增大动态范围可能需要更复杂和昂贵的硬件和处理能力。

发明内容

本文档描述了用于增大飞行时间(ToF)激光雷达系统的动态范围的技术和系统。所描述的激光雷达系统基于第一返回脉冲的能量，针对对象像素的其他返回脉冲调整光电检测器的偏置电压。对于高反射或近程对象，可以将偏置电压调低。类似地，对于低反射率或远程对象，可以增大偏置电压。所描述的激光雷达系统针对每个对象像素调整光电检测器的偏置电压的能力增大了激光雷达系统的动态范围，而无需额外的硬件或复杂的读出(readout)。增大的动态范围允许所描述的激光雷达系统维持远程能力，同时准确地测量返回脉冲强度以用于检测近程对象或高反射对象。

例如，本文档描述了用于增大ToF激光雷达系统的动态范围的收发器功能。所描述的收发器针对激光雷达系统的视场内的每个对象像素发射至少两个脉冲。第一脉冲的能量低于每个对象像素中的至少两个脉冲中的其他脉冲的能量。系统接收至少两个返回脉冲。返回脉冲是所发射的脉冲的反射。基于第一返回脉冲的能量，收发器在接收对象像素的其他返回脉冲之前调整其光电检测器的偏置电压。收发器将光电检测器获得的返回脉冲输出到激光雷达系统的处理器。

本文档还描述了用于执行以上概述的系统的方法和在此阐述的其他方法的装置，以及由这些激光雷达系统执行的方法。

本发明内容介绍了ToF激光雷达系统的增大的动态范围的简化概念，以下在具体实施例和附图中进一步描述该概念。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，亦非旨在用于确定要求保护的主题的范围。

附图说明

在本文档中参考以下附图描述了增大ToF激光雷达系统的动态范围的一个或多个方面的细节。贯穿附图通常使用相同的数字来引用相似的特征和部件：

图1示出了示例环境，其中可以实现具有增大的动态范围的ToF激光雷达系统；

图2示出了作为交通工具的一部分的ToF激光雷达系统的示例实现；

图3-1示出了具有增大的动态范围的ToF激光雷达系统的示例操作；

图3-2示出了由ToF激光雷达系统在一帧期间扫描的对象像素；

图4示出了所描述的激光雷达系统的示例接收器、强度读出模块和处理器；

图5示出了所描述的激光雷达系统的接收器和强度读出模块在其内操作的示例环境；以及

图6示出了由具有增大的动态范围的ToF激光雷达系统执行的示例方法。

具体实施方式

概述