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用以减轻激光雷达串扰的激光雷达系统设计的制作方法

文档序号:24892263发布日期:2021-04-30 13:19
用以减轻激光雷达串扰的激光雷达系统设计的制作方法

优先权主张

本申请案主张在2019年7月24日申请的序列号为16/520,799的美国申请案及在2019年7月24日申请的序列号为16/520,812的美国申请案的优先权权益,所述美国申请案中的每一者主张在2018年8月2日申请的第62/714,042号及在2018年8月2日申请的第62/714,043号美国临时申请案的优先权权益,所述美国申请案中的每一者的优先权权益特此在本文中主张,且所述申请案特此以其全文引用方式并入本文中。

本文中揭示的标的物涉及光检测及测距(激光雷达)系统。特定来说,实例实施例可涉及用以减轻激光雷达串扰的激光雷达系统设计。



背景技术:

激光雷达是使用激光创建周围环境的三维表示的似雷达系统。激光雷达单元包含与接收器成对以形成通道的至少一个发射器,但通道阵列可用于扩大激光雷达单元的视野。在操作期间,每一通道将光信号发射到环境中,所述光信号从周围环境反射回到接收器。单个通道提供单个测距信息点。共同地,通道经组合以创建对应于周围环境的三维表示的点云。激光雷达单元还包含测量飞行时间—即,从发射光信号到检测到传回信号经过的时间的电路系统。飞行时间用于确定激光雷达单元到检测到的物体的距离。

激光雷达越来越多地应用于例如部分或完全自主汽车的自主运载工具(av)中。使用激光雷达的av在使用激光雷达的另一av在范围内时可使其接收器通道饱和或在其点云中具有显著噪声。在其中存在使用激光雷达的大量av的环境中,此类型的串扰非常有问题,这是因为其可能导致使用激光雷达数据进行运载工具感知、预测、及运动规划的下游过程出现问题。

附图说明

附图中的各者仅仅说明本发明标的物的实例实施例且不应被认为是限制其范围。

图1是说明根据一些实施例的实例自主运载工具(av)系统的框图。

图2是说明根据一些实施例的可经包含作为图1中说明的av系统的部分的激光雷达系统的框图。

图3a是说明根据一些实施例的包含噪声源检测器的激光雷达系统的图。

图3b是说明根据一些实施例的包含多个噪声源检测器的激光雷达系统的图。

图4到7是说明根据一些实施例的在实行用于检测及跟踪噪声源的方法时av系统的实例操作的流程图。

图8是呈计算机系统的实例形式的机器的图解表示,在所述计算机系统内可实行用于致使机器实行本文中论述的方法论中的任一或多者的一组指令。

具体实施方式

现将详细参考用于实施发明标的物的特定实例实施例。在附图中说明这些特定实施例的实例,且在以下描述中陈述特定细节以便提供对标的物的透彻理解。应理解,这些实例不希翼将权利要求书的范围限于所说明的实施例。相反,这些实施例希翼正如可包含于本发明的范围内一样涵盖此类替代例、修改及等效物。

本发明的方面用用于检测、跟踪、及减轻由一或多个噪声源导致的激光雷达串扰效果的系统、方法、及装置解决了自主系统及其它系统中的前述激光雷达串扰的问题。

在一些实施例中,雷达激光系统经配置以包含检测可在激光雷达系统处接收的传回信号中产生噪声的噪声信号的一或多个噪声源检测器。噪声源检测器包括接收由噪声源产生的噪声信号的光传感器及提供指示噪声源相对于激光雷达系统被安装在其上的自主运载工具的方向的时序信号(例如时间戳)的时序电路。噪声源可为外部激光雷达系统(例如另一运载工具的激光雷达系统)或周围环境中正反射光信号(例如,由外部激光雷达系统发射)的表面。

光传感器可经调谐以接收具有与由噪声源检测器包含于其中的激光雷达系统的每一通道中的检测器接收的光信号相同的波长的光信号。在一些实施例中,光传感器还可经调谐以接收其它波长的光信号,例如可由其它制造商的激光雷达系统利用的波长。光传感器可具有比水平视野更宽的垂直视野以便减少假阳性噪声源检测。光传感器还测量接收到的噪声信号的强度,其可被下游过程用来将噪声源分类为外部激光雷达系统或可忽略的噪声源。

时序电路维持时钟信号且使用所述时钟信号产生对应于噪声信号被对应光传感器接收的时间的时间戳。时间戳指示在激光雷达系统的自旋循环内接收的噪声信号的位置且可与噪声源相对于自主运载工具的方向相关。举例来说,激光雷达系统可包含在自主运载工具的操作期间围绕激光雷达系统的中心轴线与光传感器一起连续旋转的通道阵列。激光雷达系统的“自旋循环”是指这些元件围绕激光雷达系统的中心轴线的整圈旋转。考虑到通道阵列及光传感器以固定速率(也称为“自旋速率”)围绕中心轴线旋转,每一自旋循环的持续时间是固定的。因此,可基于自旋循环的持续时间使噪声信号被光传感器接收的时间与光传感器在自旋循环内的位置相关。

激光雷达系统还包含测量飞行时间(tof)的电路系统,所述飞行时间用于确定激光雷达单元到检测到的物体的距离。此类型的电路通常需要高精度水平来确保检测到的物体的距离可被准确地计算出。另一方面,噪声信号检测器的时序电路系统不需要此精度,且因此,噪声信号检测器的时序电路系统可比用于测量tof的电路系统简单得多且占据更少的空间。换句话来说,噪声信号检测器的时序电路系统以比用于测量tof的电路系统更低的精度水平进行操作。

随着通道阵列围绕中心轴线旋转,每一通道将光信号发射到周围环境中且接收对应于所发射光信号从周围环境的反射的传回信号。通道阵列发射光信号的方向可称为激光雷达系统的“扫描方向”。在其中激光雷达系统包含单个噪声源检测器的实施例中,噪声源检测器还可围绕激光雷达系统的中心轴线旋转且可经定位成与激光雷达系统的扫描方向的中心成180度或约180度。

在其中激光雷达系统包含多个噪声源检测器的实施例中,噪声源检测器可围绕中心轴线均匀地间隔开且还可围绕中心轴线旋转。在这些实施例,每一噪声源检测器以与上文描述相同的方式操作,但扩大噪声源检测器的数目使激光雷达系统能检测由外部激光雷达系统进行的直接照明,即使是两个激光雷达系统都正以同步模式扫描。

在一些实施例中,用于控制运载工具的自主运载工具系统包括:激光雷达单元,其用以为运载工具提供测距信息;噪声源检测器,其用以检测在激光雷达单元处接收的一或多个传回信号中产生噪声的噪声信号;及运载工具计算系统。噪声源检测器检测由噪声源产生的噪声信号,且产生包括接收噪声信号的时间的时间戳。噪声源检测器将噪声数据传递到运载工具计算系统。噪声数据包括对应于噪声源的噪声信号的经测量强度及指示噪声源相对于av系统的方向的时间信号(例如时间戳)。

运载工具计算系统经配置以通过处理由噪声源检测器提供的噪声数据检测噪声源。噪声源的检测包含确定噪声源相对于运载工具的方向。运载工具计算系统基于由噪声源检测器产生的对应于接收噪声信号的时间的时间戳确定噪声源的方向。特定来说,运载工具计算系统通过基于激光雷达单元的自旋速率(例如,通道阵列完成自旋循环的速率)使时间戳与噪声源在激光雷达单元的自旋循环中的位置相关及基于运载工具相对于周围环境的位置及噪声源检测器相对于通道阵列的位置使噪声源检测器在自旋循环中的位置与噪声源相对于av系统的方向相关来确定噪声源相对于av系统的方向。

由运载工具计算系统实行的对噪声源的检测还包含基于噪声信号的强度确定噪声源的分类。噪声源可被分类为外部激光雷达系统(例如另一运载工具的激光雷达系统或周围环境中正反射由外部激光雷达系统发射的光信号的表面)或可忽略的噪声源。运载工具计算系统可通过比较噪声信号的强度与阈值确定噪声源的分类。举例来说,运载工具计算系统可基于噪声信号的强度超过阈值将噪声源分类为外部激光雷达系统。否则,运载工具计算系统可将噪声源分类为可忽略的噪声源。

运载工具计算系统进一步经配置以随着噪声源在周围环境内移动而跟踪噪声源。运载工具计算系统可通过基于基于第一噪声信号确定的噪声源的方向估计噪声源的初始位置及基于所述初始位置确定噪声源的预测位置来跟踪噪声源。在接收对应于在噪声源检测器处接收的第二噪声信号的噪声数据之后,运载工具计算系统就基于噪声源的预测位置使第二噪声信号与噪声源相关联且基于所述第二噪声信号更新噪声源的预测位置。运载工具计算机系统可继续基于预测位置使随后接收的噪声信号与噪声源相关联,且可继续基于所述随后接收的噪声信号更新噪声源的预测位置。

运载工具计算系统还产生用以描述噪声源的状态数据且基于所述状态数据控制运载工具的一或多个操作。状态数据可包括噪声源的分类、噪声源相对于运载工具的方向、噪声源的当前位置、及噪声源的预测位置。

在检测到噪声源之后,运载工具计算系统的感知系统可采取预防性动作来减轻噪声的影响。举例来说,作为来自自主运载工具系统的多个传感器的信息借以被融合在一起的传感器融合过程的部分,感知系统可强调从特定传感器接收的信息、剔除来自其它传感器的由于由噪声源引起的噪声而可能不太可靠的信息、及/或改变在传感器融合中使用的滤波类型。

参考图1,说明根据一些实施例的实例自主运载工具(av)系统100。为了避免用不必要的细节使发明标的物模糊,从图1省略了与传达对发明标的物的理解无关的各种功能组件。然而,技术人员将容易地认识到,可包含各种额外功能组件作为av系统100的部分以促成在本文中未明确描述的额外功能性。

av系统100负责控制运载工具。av系统100能够在无人类输入的情况下感测其环境及导航。av系统100可包含地基自主运载工具(例如汽车、卡车、公交车等)、空基自主运载工具(例如飞机、无人机、直升机、或其它航空器)、或其它类型的运载工具(例如水运工具)。

av系统100包含运载工具计算系统102、一或多个传感器104、及一或多个运载工具控制件116。运载工具计算系统102可帮助控制av系统100。特定来说,运载工具计算系统102可从一或多个传感器104接收传感器数据、试图通过对由传感器104收集的数据实行各种处理技术了解周围环境、及产生通过此周围环境的适当运动路径。运载工具计算系统102可控制一或多个运载工具控制件116根据所述运动路径操作av系统100。

如图1中说明,运载工具计算系统102可包含帮助控制av系统100的一或多个计算装置。运载工具计算系统102可包含合作以感知av系统100的动态周围环境及确定描述av系统100的经提议运动路径的轨迹的定位器系统106、感知系统108、预测系统110、运动规划系统112、及噪声处理系统120。运载工具计算系统102可另外包含经配置以控制一或多个运载工具控制件116(例如,控制气流(推进力)、转向、制动等的致动器)实行av系统100的运动以遵循所述轨迹的运载工具控制器114。

特定来说,在一些实施方案中,定位器系统106、感知系统108、预测系统110、运动规划系统112、或噪声处理系统120中的任一者可从耦合到av系统100或以其它方式包含于av系统100内的一或多个传感器104接收传感器数据。作为实例,一或多个传感器104可包含激光雷达系统118、无线电检测及测距(radar)系统、一或多个相机(例如可见光谱相机、红外相机等)、及/或其它传感器。传感器数据可包含描述物体在av系统100的周围环境内的位置的信息。

作为一个实例,针对激光雷达系统118,传感器数据可包含包括对应于已反射经发射光的物体的数个点的位置(例如,在三维空间中相对于激光雷达系统118)的点数据。举例来说,激光雷达系统118可通过测量短光脉冲从传感器104行进到物体且返回花费的tof,根据已知光速计算距离来测量距离。点数据进一步包含每一点的强度值,其可提供关于已反射经发射光的物体的反射率的信息。

另外,激光雷达系统118的传感器数据还包含由激光雷达系统118的一或多个噪声源检测器产生的噪声数据。噪声源检测器包含检测可在由激光雷达系统118输出的点数据中产生噪声的噪声源的传感器及电路系统。噪声源可例如为另一av的激光雷达系统或反射由另一av的外部激光雷达系统发射的信号的表面。由噪声源检测器产生的噪声数据可包含噪声源相对于av系统100的方向的指示以及由噪声源产生的一或多个噪声信号的强度。所述指示可包括在噪声源检测器处接收对应于接收由噪声源产生的噪声信号的时间的时间戳。如下文将更详细论述,可使时间戳与噪声源相对于av系统100的方向相关。

作为另一实例,针对radar系统,传感器数据可包含对应于已反射测距无线电波的物体的数个点的位置(例如,在三维空间中相对于radar系统)。举例来说,由radar系统传输的无线电波(例如,脉冲或连续)可从物体反射且传回到radar系统的接收器,从而给出关于物体的位置及速度的信息。因此,radar系统可提供关于物体的当前速度的有用信息。

作为又另一实例,针对相机,可实行各种处理技术(例如范围成像技术,例如(举例来说)运动中恢复结构、结构光、立体三角测量、及/或其它技术)以识别对应于在由相机捕获的影像中描绘的物体的数个点的位置(例如,在三维空间中相对于相机)。其它传感器系统同样可识别对应于物体的点的位置。

作为另一实例,一或多个传感器104可包含定位系统122。定位系统122可确定av系统100的当前位置。定位系统122可为用于分析av系统100的位置的任何装置或电路系统。举例来说,定位系统122可通过使用以下中的一或多者来确定位置:惯性传感器;卫星定位系统、基于因特网协议(ip)地址、通过使用到网络接入点或其它网络组件(例如蜂窝塔、wifi接入点等)的三角测量及/或接近度;及/或其它合适的技术。av系统100的位置可由运载工具计算系统102的各个系统使用。

因此,一或多个传感器104可用于收集包含描述对应于av系统100的周围环境内的物体的点的位置(例如,在三维空间中相对于av系统100)的信息的传感器数据。

除了传感器数据之外,感知系统108、预测系统110、运动规划系统112、及/或噪声处理系统120还可检索或以其它方式获得提供关于av系统100的周围环境的详细信息的地图数据124。地图数据124可提供关于以下各者的信息:不同行进道路(例如指定要行进的车行道、窄街、崎岖小路、及其它路径)、路段、建筑物、或其它物品或物体(例如灯柱、人行横道、路缘石等)的身份及位置;不同行进道路(例如车行道)、路段、建筑物、或其它物品或物体(例如灯柱、人行横道、路缘石等)的已知反射率(例如辐射率);行车道的位置及方向(例如,特定车行道或其它行进道路内的停车道、转向车道、自行车道、或其它车道的位置及方向);交通控制数据(例如,标志、交通灯、或其它交通控制装置的位置及指示);及/或提供帮助运载工具计算系统102了解及感知其周围环境及与其的关系的信息的任何其它地图数据。

另外,根据本发明的方面,地图数据124可包含描述通过世界的大量标称道路的信息。作为实例,在一些例子中,标称道路通常可对应于运载工具沿着一或多个车道(例如,车行道或其它行进道路上的车道)行进的常见模式。举例来说,通过车道的标称道路通常可对应于此车道的中心线。

噪声处理系统120从传感器104接收一些或全部传感器数据且处理所述传感器数据以检测及跟踪噪声源。更明确来说,噪声处理系统120从激光雷达系统118接收噪声数据且处理所述噪声数据以检测及跟踪噪声源。因此,噪声处理系统120可使用噪声数据确定噪声源相对于av系统100的方向。特定来说,激光雷达系统118可基于随着对应噪声源检测器围绕激光雷达系统118的中心轴线旋转噪声数据中的时间戳与对应噪声源检测器的位置之间的相关性确定噪声源的方向。

噪声处理系统120还使用噪声数据对噪声源进行分类(例如,分类为外部激光雷达系统或可忽略的噪声源)。噪声处理系统120可基于在噪声源检测器处接收的噪声信号的强度对噪声源进行分类。更明确来说,噪声处理系统120可通过比较由噪声源产生的噪声信号的强度与阈值强度来对噪声源进行分类。

噪声处理系统120可随着噪声源遍及周围环境移动从而继续产生被激光雷达系统118的噪声源检测器接收的噪声信号跟踪噪声源。举例来说,噪声处理系统120可通过使随后接收的噪声信号的源方向与检测到的噪声源的预测位置相关使随后接收的噪声信号与检测到的噪声源相关联。检测到的噪声源的预测位置可基于基于由噪声源产生的初始噪声信号确定的噪声源的初始方向确定。

定位器系统106接收地图数据124及来自传感器104的一些或全部传感器数据且为av系统100产生运载工具姿势。运载工具姿势描述运载工具的位置及姿态。av系统100的位置是三维空间中的点。在一些实例中,位置通过一组笛卡尔(cartesian)坐标值来描述,但可使用任何其它合适的坐标系。av系统100的姿态通常描述av系统100定向在其位置处的方式。在一些实例中,姿态通过围绕垂直轴线的偏航、围绕第一水平轴线的俯仰、及围绕第二水平轴线的滚转来描述。在一些实例中,定位器系统106周期性地(例如,每秒、每半秒等)产生运载工具姿态。定位器系统106将时间戳附加到运载工具姿态,其中姿势的时间戳指示通过姿势描述的时间点。定位器系统106通过比较传感器数据(例如远程传感器数据)与描述av系统100的周围环境的地图数据124产生运载工具姿势。

在一些实例中,定位器系统106包含一或多个定位器及姿势滤波器。定位器通过比较远程传感器数据(例如,激光雷达、radar等)与地图数据124产生姿势估计。姿势滤波器从一或多个定位器接收姿势估计以及其它传感器数据,例如(举例来说)来自imu、编码器、里程表、及类似物的运动传感器数据。在一些实例中,姿势滤波器实行卡尔曼(kalman)滤波器或其它机器学习算法以组合来自一或多个定位器的姿势估计与运动传感器数据以产生运载工具姿势。

感知系统108可基于从一或多个传感器104接收的传感器数据及/或地图数据124识别接近av系统100的一或多个物体。特定来说,在一些实施方案中,感知系统108可针对每一物体确定描述此物体的当前状态的状态数据。作为实例,每一物体的状态数据可描述物体的以下各者的估计:当前位置(也称为位置);当前速度(speed)(也称为速度(velocity));当前加速度;当前航向;当前定向;大小/占用面积(例如,如由例如外接多边形或多面体的边界形状表示);分类(例如,运载工具对行人对自行车对其它);偏航率;镜面反射率或漫反射率特性;及/或其它状态信息。

在一些实施方案中,感知系统108可通过数次迭代确定每一物体的状态数据。特定来说,感知系统108可在每次迭代时更新每一物体的状态数据。因此,感知系统108可检测及跟踪随着时间的推移接近av系统100的物体(例如运载工具)。

预测系统110可从感知系统108接收状态数据且基于此类状态数据预测每一物体的一或多个未来位置。举例来说,预测系统110可预测每一物体在下5秒、10秒、20秒等等内将定位的位置。作为一个实例,物体可经预测为根据其当前速度遵循其当前轨迹。作为另一实例,可使用其它、更复杂预测技术或建模。

运动规划系统112可至少部分基于由预测系统110提供的物体的一或多个未来位置及/或由感知系统108提供的物体的状态数据确定av系统100的运动规划。换句话来说,给定关于物体的当前位置及/或接近物体的预测未来位置的信息,运动规划系统112可确定相对于此类位置处的物体为av系统100最佳导航的av系统100的运动规划。

运动规划可从运动规划系统112提供到运载工具控制器114。在一些实施方案中,运载工具控制器114可为可能不具有与其它计算系统组件(例如感知系统108、预测系统110、运动规划系统112等)中可得到信息级别相同的关于希望移动路径周围的环境及障碍的信息的线性控制器。虽然如此,运载工具控制器114可用于使av系统100保持合理地接近运动规划。

更特定来说,运载工具控制器114可经配置以控制av系统100的运动以使其遵循运动规划。运载工具控制器114可控制av系统100的推进及制动中的一或多者以使其遵循运动规划。运载工具控制器114还可控制av系统100的转向以使其遵循运动规划。在一些实施方案中,运载工具控制器114可经配置以产生一或多个运载工具致动器命令且根据运载工具致动器命令进一步控制提供于运载工具控制件116内的一或多个运载工具致动器。运载工具控制件116内的运载工具致动器可包含例如转向致动器、制动致动器、及/或推进致动器。

定位器系统106、感知系统108、预测系统110、运动规划系统112、噪声处理系统120、及运载工具控制器114中的每一者可包含用于提供所希望功能性的计算机逻辑。在一些实施方案中,定位器系统106、感知系统108、预测系统110、运动规划系统112、噪声处理系统120、及运载工具控制器114中的每一者可经实施于控制通用处理器的硬件、固件、及/或App中。举例来说,在一些实施方案中,定位器系统106、感知系统108、预测系统110、运动规划系统112、噪声处理系统120及运载工具控制器114中的每一者包含存储在存储装置上、加载到存储器中且由一或多个处理器实行的程序文件。在其它实施方案中,定位器系统106、感知系统108、预测系统110、运动规划系统112、噪声处理系统120、及运载工具控制器114中的每一者包含存储于例如ram、硬盘、或光学或磁性媒体的有形计算机可读存储媒体中的一或多个计算机可实行指令集。

图2是说明根据一些实施例的可经包含作为av系统100的部分的激光雷达系统118的框图。为了避免用不必要的细节使发明标的物模糊,从图2省略了与传达对发明标的物的理解无关的各种功能组件。然而,技术人员将容易地认识到,可包含各种额外功能组件作为激光雷达系统118的部分以促成在本文中未明确描述的额外功能性。

如展示,激光雷达系统118包括通道200-0到200-n。通道200-0到200-n共同形成通道阵列201。个别地,通道200-0到200-n中的每一者输出提供单个测距信息点的点数据。共同地,由通道200-0到200-n中的每一者输出的点数据(即,点数据1-n)经组合以创建对应于周围环境的三维表示的点云。

通道200-0到200-n中的每一者包括与检测器204成对的发射器202。发射器202将从周围环境反射且返回传回到检测器204中的传感器206(例如光学检测器)的光信号(例如激光信号)发射到环境中。反射回到传感器206的信号称为“传回信号”。传感器206将传回信号提供到读出电路208,且读出电路208又基于所述传回信号输出点数据。点数据包括由读出电路208通过测量tof确定的激光雷达系统118距检测到的表面(例如公路)的距离,所述tof是发射器202发射光信号与检测器204检测到传回信号之间经过的时间。为此,读出电路208包含用以精确且准确地测量tof的时序电路系统。

在激光雷达118的操作期间,通道阵列201围绕激光雷达系统118的中心轴线旋转。随着通道阵列201围绕中心轴线旋转,通道200-0到200-n中的每一者将光信号发射到周围环境中且接收传回信号。通道阵列201发射光信号的方向可称为激光雷达系统118的“扫描方向”。

如展示,激光雷达系统118还包括噪声源检测器210-1到210-m。噪声源检测器210-1到210-m中的每一者能够检测可能正在由通道阵列201输出的点数据中产生噪声的噪声源。噪声源检测器210-1到210-m中的每一者包括光传感器212及时序电路214。如同通道阵列201,噪声源检测器210-1到210-m围绕激光雷达系统118的中心轴线旋转。通道阵列201及噪声源检测器210-1到210-m围绕激光雷达系统118的中心轴线的整圈旋转可称为“自旋循环”。通道阵列201及噪声源检测器210-1到210-m可以固定速率围绕中心轴线旋转,所述固定速率称为“自旋速率”。

光传感器212包括经调谐以接收具有与由通道200-0到200-n中的每一者的传感器206接收的光信号相同的波长的光信号的光传感器(例如光学检测器)。举例来说,光传感器212可经配置以利用用于通道200-0到200-n中的每一者的传感器206中的相同频率带滤波技术。在一些实施例中,光传感器212还可经调谐以接收其它波长的光信号,例如可由其它制造商的激光雷达系统利用的波长。光传感器212可经配置以具有比水平视野更宽的垂直视野以便减少假阳性噪声源检测,例如可能由通过通道阵列201的发射器202发射的光信号的反射引起的假阳性噪声源检测。光传感器212还测量接收到的噪声信号的强度(例如,振幅),其可被噪声处理系统120用来将噪声源分类为外部激光雷达系统或可忽略的噪声源。

时序电路214维持时钟信号且使用所述时钟信号产生对应于噪声信号被对应光传感器212接收的时间的时间戳。时间戳指示在激光雷达系统118的自旋循环内接收的噪声信号的位置且与噪声源相对于自主运载工具的方向相关。举例来说,考虑到通道阵列201及噪声源检测器210-1到210-m以固定自旋速率围绕中心轴线旋转,每一自旋循环的持续时间是固定的。因此,光传感器212接收到噪声信号的时间可基于自旋循环的持续时间与当光传感器212接收到噪声信号时光传感器212在激光雷达系统118内的位置相关。

如上所述,通道200-0到200-n中的每一者的检测器204包含用以测量信号的tof以确定激光雷达系统118到检测到的物体的距离的电路系统。此类型的电路通常需要高精度水平来确保检测到的物体的距离可被准确地计算出。另一方面,噪声源检测器210的时序电路214不需要此精度,且因此,噪声源检测器的时序电路214可比用于测量tof的电路系统简单得多且占据更少的空间。换句话来说,噪声源检测器210的时序电路214以比用于测量tof的电路系统更低的精度水平进行操作。

噪声源检测器210-1到210-m中的每一者输出包括时间戳及噪声信号强度测量的噪声数据。由噪声源检测器210-1到210-m输出的噪声数据可与由通道阵列201输出的点数据组合以产生输出数据216。激光雷达系统118将输出数据216输出到运载工具计算系统102以进行下游处理。

还应注意,尽管图2将激光雷达系统118说明为具有噪声源检测器210的多个例子,但在一些实施例中,激光雷达系统118可仅包含噪声源检测器210的单个例子。举例来说,图3a说明其中仅包含了噪声源检测器210的单个例子的激光雷达系统118的实例实施例。如展示,噪声源检测器210及通道阵列201围绕激光雷达系统118的中心轴线300旋转。噪声源检测器210经定位成与通道阵列201的扫描方向成约180度。举例来说,如说明,当接收噪声信号302时,噪声源检测器210在通道阵列201发射光信号304并接收传回信号306时与通道阵列201成约180度。如上所述,在接收到噪声信号302之后,噪声源检测器210测量噪声信号302的强度且产生对应于接收到噪声信号302的时间的时间戳。噪声源检测器210将所述强度及所述时间戳输出到运载工具计算系统102作为噪声数据。噪声处理系统120可使时间戳与噪声源检测器210在自旋循环中的位置相关,所述位置可用于确定噪声源相对于av系统100的方向。

图3b说明其中包含了噪声源检测器210的多个例子的激光雷达系统118的实例实施例。举例来说,如展示,激光雷达系统118包含噪声源检测器210-1到210-m。噪声源检测器210-1到210-m围绕中心轴线300彼此相距固定距离定位。类似于上文关于图3a论述的实施例,噪声源检测器210-1到210-m及通道阵列201围绕激光雷达系统118的中心轴线300旋转。噪声源检测器210-1到210-m中的每一者能够随着其围绕中心轴线300旋转检测噪声信号。如同上文论述的实施例,在接收到噪声信号302之后,噪声源检测器210-1到210-m中的接收者测量噪声信号的强度且产生对应于接收到噪声信号的时间的时间戳。通过利用噪声源检测器210的多个例子,激光雷达系统118可检测由外部激光雷达系统进行的直接照明,即使是激光雷达系统118及外部激光雷达系统正以同步模式扫描。

图4到7是说明根据一些实施例的在实行用于检测及跟踪噪声源的方法400时av系统100的实例操作的流程图。方法400可体现于计算机可读指令中以由硬件组件(例如处理器)实行使得方法400的操作可由av系统100的一或多个组件实行。因此,下文通过参考其的实例来描述方法400。然而,应了解,方法400可经部署在各种其它硬件配置上,且不希翼限于部署在运载工具计算系统102上。

在操作405,噪声源检测器210检测噪声信号。更明确来说,噪声源检测器210的光传感器212接收光信号。光传感器212可从不同于激光雷达系统118的扫描方向的方向接收光信号。

在操作410,噪声源检测器210产生用以描述噪声信号的噪声数据。噪声数据包括指示对应于噪声信号的噪声源的方向的时间信号(例如时间戳)及噪声信号的经测量强度。下文参考图5论述关于噪声数据的产生的另外细节。

在操作415,噪声处理系统120基于噪声数据检测对应于噪声信号的噪声源。如下文将更详细论述,噪声源的检测包括确定噪声源相对于av系统100的方向及确定噪声源的分类(例如外部激光雷达系统或可忽略的噪声源)。

在操作420,感知系统108产生用以描述噪声源的状态数据。状态数据包含噪声源相对于av系统100的方向及噪声源的分类。状态数据可进一步包含噪声源的当前位置及/或由预测系统110确定的噪声源的一或多个预测位置。

在操作425,噪声处理系统120结合感知系统108及预测系统110一起工作以随着噪声源移动通过周围环境跟踪噪声源。这些系统可一起工作以基于由激光雷达系统118的噪声源检测器210接收到的一或多个后续噪声信号跟踪噪声源。在跟踪噪声源时,可采用若干已知跟踪技术中的一者。举例来说,如下文将进一步论述,噪声处理系统120可通过基于噪声源的方向(作为操作415的部分被确定)估计噪声源的初始位置及基于所述初始位置确定噪声源的预测位置来跟踪噪声源。在接收对应于在噪声源检测器210处接收的后一噪声信号的噪声数据之后,噪声处理系统120就基于噪声源的预测位置使后一噪声信号与噪声源相关联且处理系统120基于所述后一噪声信号更新噪声源的预测位置。噪声处理系统120可继续基于预测位置使随后接收到的噪声信号与噪声源相关联,且可继续基于所述随后接收到的噪声信号更新噪声源的预测位置。

在操作430,感知系统108基于跟踪更新描述噪声源的状态数据。状态数据的更新可包含更新噪声源的当前或预测位置。

在操作435,运载工具控制器114基于描述噪声源的状态数据控制av系统100的一或多个操作。举例来说,如上文论述,运动规划系统112基于状态数据确定av系统100的运动规划,且运载工具控制器114基于所述运动规划控制av系统100的运动。

如图5中展示,在一些实施例中,方法400可包含操作411、412、413、416及417。与这些实施例一致,操作411、412、及413可作为使噪声源检测器210产生噪声数据的操作410的部分实行。

在操作411,时序电路214维持时钟信号。时钟信号可与激光雷达系统118的自旋速率同步或以其它方式相关。作为实例,时序电路214可在通道阵列201及噪声源检测器210-1到210-m开始围绕激光雷达系统118的中心轴线300自旋时在激光雷达系统118的操作开始时初始化时钟信号。作为另一实例,时钟信号可包括对应于单个自旋循环的持续时间的重复时间信号。

在操作412,时序电路214使用时钟信号产生对应于在光传感器212处接收到噪声信号的时间的时间戳。考虑到时钟信号与激光雷达系统118的自旋速率的关系,由时序电路214产生的每一时间戳对应于自旋循环内的位置。因此,在光传感器212处接收到噪声信号的时间可基于时钟信号与自旋速率的关系与当光传感器212处接收到噪声信号时光传感器212在激光雷达系统118的自旋循环内的位置相关。

在操作413,光传感器212测量噪声信号的强度。举例来说,光传感器212可测量噪声信号的振幅。

与这些实施例一致,操作416及417可作为操作415的部分实行,在操作415噪声处理系统120检测噪声源。在操作416,噪声处理系统120基于时间戳确定噪声源相对于av系统的方向。噪声处理系统120可基于当光传感器212接收到噪声信号时光传感器212在激光雷达系统118的自旋循环内的位置(其可根据时间戳确定)确定噪声源相对于av系统100的方向。下文参考图6论述关于噪声源相对于av系统的方向的确定的另外细节。

在操作417,噪声处理系统120基于噪声信号的强度确定噪声源的分类(例如,分类为外部激光雷达系统或可忽略的噪声源)。噪声处理系统120可基于噪声信号的强度与阈值强度的比较确定噪声源的分类。下文参考图6论述关于噪声源的分类的确定的另外细节。

如图6中展示,在一些实施例中,方法400可包含操作605、610、615、620及625。与这些实施例一致,操作605及610可作为操作416的部分实行,在操作416噪声处理系统120确定噪声源相对于av系统100的方向。

在操作605,噪声处理系统120使时间戳与光传感器212在激光雷达系统118的自旋循环内的位置相关。更明确来说,噪声处理系统120使时间戳与当光传感器212接收到噪声信号时光传感器212在激光雷达系统118的自旋循环内的位置相关。噪声处理系统120可使用激光雷达系统118的已知自旋速率计算激光雷达系统118的自旋循环的持续时间,及使用自旋循环的持续时间确定由光传感器212在噪声信号被接收时完成的旋转的分率。噪声处理系统120可使用由光传感器212在噪声信号被接收时完成的旋转的分率基于光传感器212在自旋循环内的起始位置确定光传感器212在自旋循环内的位置。

举例来说,假设1hz的自旋速率(例如,每秒1个完整循环)及0.5秒的时间戳值,噪声处理系统120可确定自旋循环的持续时间是1秒且因此,光传感器212在噪声信号被接收时完成了围绕激光雷达系统118的中心轴线的旋转的一半。噪声处理系统120可确定光传感器212与光传感器212在自旋循环中的起始位置成180度(即,一半旋转)。

在操作610,噪声处理系统120使光传感器212在自旋循环内的位置与噪声源相对于av系统100的方向相关。举例来说,激光雷达系统118可以特定定向被安装在av系统100上,且噪声处理系统120可利用激光雷达系统118的已知安装定向基于光传感器212在激光雷达系统118的自旋循环内的位置确定噪声源相对于ac系统100的方向。

与这些实施例一致,操作615、620及625可作为操作417的部分实行,在操作417噪声处理系统120基于噪声信号的强度确定噪声源的分类。在操作615,噪声处理系统120比较噪声信号的强度与阈值强度。

如果噪声处理系统120确定噪声源的强度大于阈值,那么在操作620噪声处理系统120将噪声源分类为外部激光雷达系统(例如另一av系统的外部激光雷达系统)。否则,在操作625噪声处理系统120将噪声源分类为可忽略的噪声源。举例来说,噪声源可为距av系统100太远而不能成为引起关注的原因的另一av的激光雷达系统。

如图7中展示,在一些实施例中,方法400可包含操作426、427、428及429。与这些实施例一致,操作426、427、428、及429可作为操作425的部分实行,在操作425噪声处理系统120、感知系统108、及预测系统110在一起工作以随着噪声源移动通过周围环境跟踪噪声源。

在操作426,感知系统108基于噪声源相对于av系统100的方向估计噪声源的初始位置。在估计噪声源的位置时,感知系统108可利用来自传感器104的传感器数据的至少部分。举例来说,感知系统108可使用来自激光雷达系统118的点数据估计噪声源距av系统100的距离,所述距离可与噪声源相对于av系统100的方向组合以估计噪声源的位置。感知系统108可使用卡尔曼滤波器以组合传感器数据内的传感器测量以改进初始位置估计的准确度。

在操作427,预测系统110基于噪声源的经估计初始位置确定噪声源的预测位置。在确定噪声源的预测位置时,预测系统110可估计噪声源的当前速度及噪声源的当前轨迹。预测系统110可使用假设噪声源将遵循当前速度及轨迹的动态模型确定噪声源的预测位置。预测系统110可基于以下各者中的一或多者估计噪声源的当前速度及当前轨迹:av系统100的当前速度;噪声源相对于av系统100的方向;噪声源相对于av系统100的距离;噪声源的分类;来自传感器104中的任一者的传感器数据;及地图数据124。

在操作428,噪声处理系统120基于噪声的预测位置使第二噪声信号与噪声源相关联。举例来说,在接收第二噪声信号(在操作405接收到噪声信号之后,在下文称为“第一噪声信号”)之后,激光雷达系统118将噪声数据提供到噪声处理系统120,所述噪声数据包含噪声处理系统120可以上文关于第一噪声信号论述的相同的方式根据其确定第二噪声信号的源相对于av系统100的方向的时间戳。如同第一噪声信号,感知系统108可使用第二噪声信号的源的方向确定第二噪声信号的源的位置。基于第二噪声信号的源的位置与对应于第一噪声信号的噪声源的预测位置近似相同,噪声处理系统120使第二噪声信号与对应于第一噪声信号的噪声源相关联。

在操作429,预测系统110基于第二噪声信号更新噪声源的预测位置。举例来说,如上文论述,感知系统108可组合传感器测量(例如使用卡尔曼滤波器)以确定第二噪声信号的源的位置,且考虑到第二噪声信号的源是对应于第一噪声信号的噪声源,第二噪声信号的源的位置是噪声源的当前位置。使用噪声源的当前位置,预测系统110可使用与上文关于操作427论述的相同的方法论更新噪声源的预测位置。预测系统110可随着后续噪声信号被接收继续更新噪声源的预测位置,且噪声处理系统120可基于由预测系统110确定的噪声源的预测位置继续使后续接收到的噪声信号与噪声源相关联。

图8说明呈计算机系统的形式的机器800的图解表示,在所述计算机系统内可实行一组指令以致使机器800实行本文中论述的方法论中的任一或多者。明确来说,图8展示呈计算机系统的实例形式的机器800的图解表示,在所述计算机系统内可实行用于致使机器800实行本文中论述的方法论的任一或多者的指令(例如App、程序、应用程序、小应用程序、应用、或其它可实行代码)。举例来说,指令816可致使机器800实行方法400。以此方式,指令816将通用未编程机器转变成经特殊配置以按此处描述的方式实施所描述及所说明功能的特定机器800,例如运载工具计算系统102。在替代性实施例中,机器800作为独立装置操作或可耦合(例如,联网)到其它机器。在联网部署中,机器800可作为主从式网络环境中的服务器机器或客户端机器、或作为对等(或分布式)网路环境中的对等机器而操作。机器800可包括(但不限于)服务器计算机、客户端计算机、个人计算机(pc)、平板计算机、膝上型计算机、上网本、智能电话、移动装置、网络路由器、网络交换机、网络桥接器、或能够循序地或以其它方式实行指定将由机器800采取的动作的指令816的任何机器。此外,虽然仅说明了单个机器800,但术语“机器”还应被视为包含个别或联合实行指令以实行本文中论述的方法论中的任一或多者的机器800的集合。

机器800可包含处理器810、存储器830、及输入/输出(i/o)组件850,其可经配置以例如经由总线802与彼此通信。在实例实施例中,处理器810(例如中央处理单元(cpu)、精简指令集计算(risc)处理器、复杂指令集计算(cisc)处理器、图形处理单元(gpu)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、射频集成电路(rfic)、另一处理器、或其任何合适组合)可包含例如可实行指令816的处理器812及处理器814。术语“处理器”希翼包含可包括可同时实行指令的两个或更多个独立处理器(有时称为“核心”)的多核处理器810。尽管图8展示多个处理器810,但机器800可包含具有单个核心的单个处理器、具有多个核心的单个处理器(例如多核处理器)、具有单个核心的多个处理器、具有多个核心的多个处理器、或其任何组合。

存储器830可包含主存储器832、静态存储器834、及存储单元836,其都可由处理器810例如经由总线802存取。主存储器832、静态存储器834、及存储单元836存储体现本文中描述的方法论或功能中的任一或多者的指令816。指令816在由机器800实行期间还可完全或部分驻存于主存储器832内、静态存储器834内、存储单元836内、处理器810中的至少一者内(例如,处理器的高速缓冲存储器内)、或其任何合适的组合。

i/o组件850可包含接收输入、提供输出、产生输出、传输信息、交换信息、捕获测量值等等的组件。包含于特定机器800中的特定i/o组件850将取决于机器的类型。举例来说,例如移动电话的便携式机器将很可能包含触摸输入装置或其它此类输入机构,而无头服务器机器将很可能不包含此触摸输入装置。应了解,i/o组件850可包含图8中未展示的许多其它组件。i/o组件850根据功能性进行分组仅仅是为了简化以下论述,且分组绝对不具限制性。在各个实例实施例中,i/o组件850可包含输出组件852及输入组件854。输出组件852可包含视觉组件(例如,显示器,例如等离子体显示器面板(pdp)、发光二极管(led)显示器、液晶显示器(lcd)、投影仪、或阴极射线管(crt))、听觉组件(例如扬声器)、其它信号发生器等等。输入组件854可包含字母数字输入组件(例如键盘、经配置以接收字母数字输入的触摸屏、光光学键盘、或其它字母数字输入组件)、基于点的输入组件(例如鼠标、触摸垫、跟踪球、控制杆、运动传感器、或另一定点设备)、触觉输入组件(例如物理按钮、提供触摸或触摸手势的位置及/或力的触摸屏、或其它触觉输入组件)、音频输入组件(例如麦克风)及类似物。

通信可使用多种多样的技术来实施。i/o组件850可包含可操作以分别经由耦合件882及耦合件872将机器800耦合到网络880或装置870的通信组件864。举例来说,通信组件864可包含网络接口组件或另一合适装置以与网络880介接。在另外实例中,通信组件864可包含有线通信组件、无线通信组件、蜂窝通信组件、及经由其它形态提供通信的其它通信组件。装置870可为另一机器或多种多样的外围装置中的任一者(例如经由通用串行总线(usb)耦合的外围装置)。

可实行指令及机器存储媒体

各种存储器(例如830、832、834、及/或处理器810的存储器)及/或存储单元836可存储体现本文中描述的方法论或功能中的任一或多者或由本文中描述的方法论或功能的任一或多者利用的一或多组指令816及数据结构(例如App)。这些指令在由处理器810实行时致使各种操作来实施所揭示实施例。

如本文中使用,术语“机器存储媒体”、“装置存储媒体”及“计算机存储媒体”表示相同事物且在本发明中可互换使用。所述术语是指存储可实行指令及/或数据的单个或多个存储装置及/或媒体(例如集中式或分布式数据库、及/或相关联高速缓存及服务器)。所述术语应相应地被理解为包含(但不限于)固态存储器、及光学及磁性媒体,其包含处理器内部或外部的存储器。机器存储媒体、计算机存储媒体、及/或装置存储媒体的特定实例包含:非易失性存储器,举例来说包含半导体存储器装置(例如可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、现场可编程门阵列(fpga)、及快闪存储器装置);磁盘,例如内部硬盘及可装卸磁盘;磁光盘;及cd-rom及dvd-rom磁盘。术语“机器存储媒体”、“计算机存储媒体”及“装置存储媒体”明确排除了载波、经调制数据信号、及其它此类媒体,其中至少一些包含在下文论述的术语“信号媒体”中。

传输媒体

在各个实例实施例中,网络880的一或多个部分可为自组网络、内部网、外部网、虚拟专用网络(vpn)、局域网(lan)、无线lan(wlan)、广域网(wan)、无线wan(wwan)、城域网(man)、因特网、因特网的一部分、公用交换电话网(pstn)、简易老式电话服务(pots)网、蜂窝电话网、无线网络、网络、另一类型的网络、或两个或更多个此类网络的组合。举例来说,网络880或网络880的一部分可包含无线或蜂窝网络,且耦合件882可为码分多址(cdma)连接、全球移动通信系统(gsm)连接、或另一类型的蜂窝或无线耦合件。在此实例中,耦合件882可实施多种类型的数据传送技术中的任一者,例如单载波无线电传输技术(1xrtt)、演进数据优化(evdo)技术、通用分组无线电业务(gprs)技术、gsm演进的增强数据速率(edge)技术、包含3g的第三代合作伙伴计划(3gpp)、第四代无线(4g)网络、通用移动电信系统(umts)、高速分组接入(hspa)、全球微波接入互操作性(wimax)、长期演进(lte)标准、由各种标准制定组织定义的其它标准、其它远程协议、或其它数据传送技术。

指令816可经由网络880使用传输媒体经由网络接口装置(例如包含于通信组件864中的网络接口组件)且利用数个众所周知的传送协议(例如超文本传送协议(http))中的任一者传输或接收。类似地,指令816可使用传输媒体经由到装置870的耦合件872(例如对等耦合件)传输或接收。术语“传输媒体”及“信号媒体”表示相同事物且在本发明中可互换使用。术语“传输媒体”及“信号媒体”应被视为包含能够存储、编码或载送由机器800实行的指令816的任何无形媒体,且包含促进此App的通信的数字或模拟通信信号或其它无形媒体。因此,术语“传输媒体”及“信号媒体”应被理解为包含任何形式的经调制数据信号、载波等等。术语“经调制数据信号”表示使其特性中的一或多者以此方式设置或改变以便将信息编码在信号中的信号。

计算机可读媒体

术语“机器可读媒体”、“计算机可读媒体”、及“装置可读媒体”表示相同事物且在本发明中可互换使用。术语经定义以包含机器存储媒体及传输媒体两者。因此,术语包含存储装置/媒体及载波/经调制数据信号两者。

本文中描述的实例方法的各个操作可至少部分由临时经配置(例如,由App)或永久经配置以实行相关操作的一或多个处理器实行。类似地,本文中描述的方法可至少部分为处理器实施的。举例来说,方法的至少一些操作可由一或多个处理器实行。某些操作的性能可分布于一或多个处理器之中,不仅驻存在单个机器内,而且遍及数个机器部署。在一些实例实施例中,一或多个处理器可定位于单个位置中(例如,在家庭环境、办公室环境、或服务器群内),而在其它实施例中,处理器可遍及数个位置分布。

尽管已参考特定实例实施例描述了本发明的实施例,但将明显的是,可对这些实施例作出各种修改或改变而不背离发明标的物的更广范围。因此,说明书及附图应被以说明性意义而非限制性意义来看待。形成标的物的一部分的附图通过说明且非限制展示标的物可在其中实践的特定实施例。足够详细地描述所说明的实施例以使所属领域的技术人员能够实践本文中揭示的教示。可使用其它实施例及从所说明的实施例导出其它实施例,使得可作出结构及逻辑替代及变化而不背离本发明的范围。因此,此具体实施方式不应被视为限制意义,且各个实施例的范围仅由所附权利要求书以及此类权利要求所授权的等效物的全范围而定义。

发明标的物的此类实施例可个别地及/或共同由术语“发明”来指代仅仅是为了方便起见且不希翼将本申请案的范围自动限于任何单个发明或发明概念(如果实际上揭示了多于一个发明或发明概念)。因此,尽管本文中已说明且描述了特定实施例,但应了解,经计算以实现相同目的的任何布置可替代展示的特定实施例。本发明希翼涵盖各个实施例的任何及所有调适或变化。所属领域的技术人员在审阅上文描述之后应明白上文实施例的组合及本文未明确描述的其它实施例。

在此文献中,如专利文献中常见,使用术语“一(a/an)”来包含一个或一个以上,其独立于“至少一个”或“一或多个”的任何其它例子或使用。在此文献中,术语“或”用于指代非排他性或使得“a或b”包含“a而非b”、“b而非a”及“a及b”,除非另外指示。在所附权利要求书中,术语“包含”及“其中(inwhich)”用作相应术语“包括”及“其中(wherein)”的简洁英语等效物。而且,在所附权利要求书中,术语“包含”及“包括”是开放式的,即,包含除了权利要求书中在此术语之后所列的元件之外的元件的系统、装置、物品或过程仍被认为落于所述权利要求的范围内。

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