[发明专利]调频连续波（FMCW）激光雷达系统中解析像素间的返回信号

说明书

本文档描述了用于在激光雷达系统中解析像素间的返回信号的技术和系统。所描述的激光雷达系统针对连续像素发射具有不同波形的信号，以将返回信号与其对应的像素相关联。在检测窗口期间，激光雷达系统接收返回信号并将在频域中该返回信号与至少两个模板信号进行比较。模板信号分别包括两个连续像素中的初始像素和后续像素的波形。激光雷达系统随后基于与模板信号的比较，确定返回信号所对应的像素并确定反射返回信号的对象的特性。通过这种方式，激光雷达系统可以自信地解析检测，以减少像素之间的时间。这种改进允许所描述的激光雷达系统以更快的扫描速度操作，并为汽车应用实现更快的反应时间。

背景技术

汽车激光雷达(lidar)系统使用激光信号来确定静止的对象和移动的对象(例如其他交通工具(vehicle)、行人、障碍物)的速度和距离(distance)。调频连续波(FMCW)激光雷达是用于下一代自主驾驶传感器的一项很有前途的技术，因为它具有很强的信噪比(SNR)、对环境光的免疫、以及对附近对象的距离和距离变化率(range-rate)信息的同时测量。

FMCW激光雷达系统通过比较被反射的返回信号与其对应的射出的激光信号来测量距离和距离变化率信息。一些FMCW激光雷达系统包括不同像素的发射信号之间的额外时间。虽然这个额外的时间在时间上将返回信号彼此分开并使FMCW激光雷达系统能够正确地将每个返回信号与其对应的像素相关联，但发射之间的额外时间增加了扫描时间，并且因此降低了FMCW激光雷达系统的帧速率。因此，降低的帧速率可减少FMCW激光雷达系统的反应时间，并降低FMCW激光雷达系统在许多汽车应用中的可行性。

发明内容

本文档描述了在FMCW激光雷达系统中解析像素间的返回信号的技术和系统。所描述的FMCW激光雷达系统针对连续像素发射具有不同波形的信号，以将返回信号与其对应的像素相关联。在检测窗口期间，激光雷达系统接收返回信号并在频域中将该返回信号与至少两个模板信号进行比较。模板信号分别包括两个连续像素中的初始像素和后续像素的波形。激光雷达系统随后基于与模板信号的比较，确定返回信号所对应的像素并确定反射返回信号的对象的特性。通过这种方式，激光雷达系统可以自信地解析检测(该检测包括同一检测窗口内的多个返回信号)，以减少发射信号之间的时间。这种改进允许所描述的FMCW激光雷达系统以更快的帧速率操作，并为汽车应用实现更快的反应时间。

例如，本文档描述了一种在FMCW激光雷达系统中解析像素间的返回信号的方法。所描述的方法针对连续像素发射具有不同振幅调制的信号以将返回信号与其对应像素相关联。应用于初始像素的振幅调制与应用于两个连续像素中的后续像素的振幅调制不同。在检测窗口期间，所描述的方法接收返回信号并在频域中将该返回信号与至少两个模板信号进行比较。模板信号分别具有连续像素的振幅调制。该方法随后基于与模板信号的比较，确定返回信号所对应的像素并标识反射返回信号的对象的特性。

本文档还描述了用于执行上文总结的方法和本文阐述的其他方法的激光雷达系统。

本发明内容介绍了用于在FMCW激光雷达系统中解析像素间的返回信号的简化概念，下面将在具体实施方式和附图中进一步描述该简化概念。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

本文档中参考以下附图描述了在FMCW激光雷达系统中解析像素间的返回信号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示出了一个示例环境，在该示例环境中可以实现解析像素间的返回信号的FMCW激光雷达系统。

图2示出了作为交通工具的一部分的所描述的FMCW激光雷达系统的示例实现。

图3-1示出了所描述的FMCW激光雷达系统的示例操作，该FMCW激光雷达系统解析像素间的返回信号。

图3-2示出了针对FMCW激光雷达系统的多个像素的发射信号和返回信号的频率-时间图。

图4示出了所描述的FMCW激光雷达系统的示例收发器和处理器。