ЛИДАРНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ЛИДАРНОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2024 года по МПК G01S17/08 

Описание патента на изобретение RU2829088C1

Область техники

[001] Настоящая технология относится к лидарным системам в целом и к способам калибровки лидарных систем - в частности.

Уровень техники

[002] В известных решениях предложены и реализованы компьютерные навигационные системы, способные оказывать помощь в навигации транспортных средств и/или в управлении ими. К ним относится целый ряд систем - от простых решений, основанных на определении местоположения по карте и использующих компьютерную систему для помощи водителю в навигации на маршруте от пункта отправления до пункта назначения, до более сложных решений, таких как компьютеризированные и/или автономные системы вождения.

[003] Некоторые из таких систем реализованы в виде широко известной системы круиз-контроля. В системах этого типа компьютерная система, установленная на транспортном средстве, поддерживает заданную пользователем скорость транспортного средства. Некоторые системы круиз-контроля реализуют систему интеллектуального контроля дистанции, в которой пользователь может задавать расстояние до движущегося впереди автомобиля (например, выбирать значение, выраженное в количестве транспортных средств), а компьютерная система регулирует скорость транспортного средства, по меньшей мере частично, при его приближении к движущемуся впереди транспортному средству на заданное расстояние. Некоторые из систем круиз-контроля дополнительно оснащены системой предотвращения столкновений, которая при обнаружении транспортного средства (или других препятствий) перед движущимся транспортным средством замедляет или останавливает его.

[004] Некоторые из наиболее передовых систем обеспечивают полностью автономное движение транспортного средства без непосредственного участия оператора (т.е. водителя) в управлении. Такие автономные транспортные средства содержат системы, способные ускорять, замедлять, останавливать, перестраивать в другой ряд и самостоятельно парковать транспортное средство.

[005] Одной из основных технических проблем при практической реализации упомянутых систем является способность обнаруживать объекты вокруг транспортного средства. Например, в таких системах может возникать необходимость в обнаружении перед транспортным средством с установленной системой другого транспортного средства, которое представляет опасность для данного транспортного средства и может потребовать принятия системой упреждающих мер, таких как торможение или иное изменение скорости, остановка или перестроение в другой ряд. Кроме того, в таких системах может возникать необходимость в обнаружении пешеходов или животных, переходящих дорогу перед транспортным средством или двигающихся иным образом в окружающем пространстве транспортного средства.

[006] Обнаружение объектов с использованием лидара, как правило, предполагает отправку световых лучей в интересующую область и обнаружение отраженных световых лучей, в частности, отраженных от объектов в этой области, для формирования представления интересующей области, содержащей какие-либо объекты. В качестве источника излучения (света) часто используются лазеры, излучающие импульсы света в узком диапазоне длин волн. Положение объекта и расстояние до него могут быть определены, среди прочего, путем расчета времени пролета излученного и обнаруженного световых лучей. Вычисление таких положений как «точек данных» позволяет сформировать многомерное цифровое представление окружающего пространства.

[007] Такое трехмерное представление частично создается за счет отраженных лучей, принимаемых лидаром, который формирует точки данных, представляющие объекты окружающего пространства. Эти точки образуют облака, характеризующие окружающее пространство и формирующие трехмерную карту. Каждая точка в таком облаке точек связана с координатами в пространстве координат. Кроме того, каждая точка может быть связана с некоторой дополнительной информацией, например, с расстоянием от самоуправляемого транспортного средства до объекта. С точками в облаке точек может быть связана и другая информация. Для увеличения объема и/или точности определения точек, формируемых лидарной системой, эту лидарную систему желательно калибровать.

[008] В патенте US10241198 описан способ калибровки приемника лидарной системы, предусматривающий период калибровки, в течение которого лидарная система не излучает свет.

Раскрытие изобретения

[009] Таким образом, существует потребность в системах и способах, позволяющих исключить, уменьшить или преодолеть недостатки известных технических решений.

[010] Лазерные системы обнаружения и измерения дальности - лидарные (LIDAR, Light Detection and Ranging) системы - широко применяются в беспилотных транспортных средствах для обнаружения объектов и для навигации в окружающем пространстве. Они фиксируют точки, соответствующие световым лучам, отраженным от объектов в окружающем пространстве, и формируют из них облако точек, которое служит трехмерной картой окружающего пространства.

[011] Лидарная система содержит, среди прочего, источник света, блок сканирования, блок обнаружения и корпус. В общем случае источник света формирует световые лучи, которые блок сканирования использует для сканирования, а блок обнаружения улавливает лучи, возвращающиеся из окружающего пространства. Корпус содержит окно, через которое световые лучи выходят из лидарной системы и входят в нее, и в общем случае служит укрытием, защищающим внутренние элементы лидарной системы от других источников света в окружающем пространстве.

[012] Когда световой луч возвращается из окружающего пространства к блоку обнаружения, блок обнаружения улавливает этот обратный луч света и формирует электрический ток. Электрический ток может использоваться как аналоговый сигнал, например, несущий информацию о расположении объектов в окружающем пространстве. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления блок обнаружения содержит фотодетектор, способный формировать аналоговый сигнал на основе принятого светового сигнала. Фотодетектор может содержать один или более фотодиодов для улавливания обратных световых лучей.

[013] В общем случае фотодиод представляет собой полупроводниковый прибор с p-n-переходом, преобразующий свет в электрический ток. Ток вырабатывается при поглощении фотонов в фотодиоде. Фотодиоды могут содержать оптические фильтры и могут различаться, например, по площади поверхности. В одних случаях фотодиоды имеют открытое исполнение, а в других - заключаются в корпус с волоконно-оптическим соединением, обеспечивающим попадание света на чувствительную часть прибора. Иногда для повышения быстродействия в качестве фотодиодов используются диоды не с p-n-переходом, а с p-i-n-переходом. Фотодиод рассчитан на работу с обратным смещением.

[014] Разработчики настоящей технологии учли, что фотодетектор действует, когда к нему приложено рабочее напряжение. Значение рабочего напряжения может варьироваться, среди прочего, в зависимости от варианта практической реализации настоящей технологии. С одной стороны, слишком низкое рабочее напряжение может приводить к уменьшению дальности обнаружения (расстояния до обнаруживаемых объектов). С другой стороны, при слишком высоком рабочем напряжении лидарная система может регистрировать «ложные точки».

[015] Разработчики настоящей технологии также учли, что рабочие параметры фотодетектора (такие как рабочее напряжение) при активном использовании лидарной системы могут ухудшаться и/или изменяться, в частности, в зависимости от влажности, температуры, перемещения, освещенности и т.д. Следовательно, для обеспечения требуемого качества данных, формируемых лидарной системой, желательно постоянно калибровать и/или регулировать один или более рабочих параметров фотодетектора.

[016] Разработчиками настоящей технологии были разработаны способы калибровки блока обнаружения (содержащего фотодетектор) лидарной системы. В контексте настоящей технологии значение напряжения, определяемое фотодетектором в процессе калибровки в ответ на прием особого обратного светового луча, сравнивается с базовым значением напряжения. В частности, блок сканирования в процессе калибровки способен перенаправлять поступающий световой луч к внутренней поверхности корпуса, не допуская его выхода из корпуса. В результате обратный световой луч отражается к фотодетектору от внутренней поверхности корпуса, а не поступает туда из окружающего пространства.

[017] Как указано выше, значение напряжения, определяемое в ответ на улавливание этого особого обратного светового луча, сравнивается с базовым значением напряжения. В общем случае базовое значение напряжения характеризует значение напряжения, которое определяется фотодетектором, находящимся в калиброванном состоянии (нормальном или основном рабочем состоянии), в ответ на улавливание особого обратного светового луча. Таким образом, калибровка фотодетектора выполняется по разности между этими двумя значениями напряжения. Например, рабочее напряжение фотодетектора может регулироваться таким образом, чтобы значения напряжения, соответствующие таким обратным световым лучам, были равны базовому значению напряжения.

[018] В по меньшей мере одном примере контроллер лидарной системы может регулировать рабочее напряжение фотодетектора на основе разности между этими двумя значениями напряжения. В другом примере контроллер лидарной системы может регулировать рабочее напряжение фотодетектора, когда разность между этими двумя значениями напряжения превышает заранее заданное пороговое значение. Разность между этими двумя значениями напряжения может выражаться разными способами. Например, эта разность может рассчитываться в виде среднеквадратичного отклонения MSD или ошибки другого вида (среднеквадратичного отклонения RMSD, среднеквадратичной ошибки MSE, среднеквадратичной ошибки RMSE и т.д.).

[019] Для некоторых вариантов осуществления настоящей технологии разработаны способы и лидарные системы, в которых калибровка фотодетектора осуществляется на «физическом уровне», т.е. в процессе калибровки регулируется рабочее напряжение, подаваемое непосредственно на фотодетектор на основе разности между двумя указанными значениями. Для других вариантов осуществления настоящей технологии разработаны способы и лидарные системы, в которых калибровка фотодетектора осуществляется на «уровне обработки», т.е. в процессе калибровки регулируется аналоговый сигнал, формируемый фотодетектором на основе разности между двумя указанными значениями.

[020] В контексте настоящей технологии был разработан блок сканирования, позволяющий проводить калибровку фотодетектора лидарной системой в ходе обычной работы лидарной системы. Иными словами, в процессе калибровки лидарная система продолжает работать. Желательно, чтобы работа лидарной системы не прерывалась во время калибровки. В по меньшей мере одном примере использования лидарной системы для управления беспилотным транспортным средством такая непрерывность работы означает, что беспилотное транспортное средство не нуждается в остановке для калибровки и поэтому может продолжать безопасную работу в соответствующей среде.

[021] Блок сканирования содержит первый отражающий элемент и второй отражающий элемент. В по меньшей мере одном варианте осуществления первый отражающий элемент может представлять собой поворотный отражающий элемент, например поворотное гальванометрическое зеркало, а второй отражающий элемент - вращающийся многогранный отражающий элемент, например многогранную отражающую призму. Блок сканирования может формировать особый обратный световой луч путем приведения в действие первого и/или второго отражающих элементов.

[022] Первый отражающий элемент может поворачиваться и/или совершать колебания относительно вертикальной оси и таким образом обеспечивать развертку светового луча в вертикальной плоскости. Второй отражающий элемент может поворачиваться и/или вращаться и таким образом обеспечивать развертку светового луча в горизонтальной плоскости. В сочетании первый и второй отражающие элементы обеспечивают блоку сканирования возможность реализовать схему сканирования в двумерной плоскости, включая вертикальное и горизонтальное направления.

[023] В соответствии с первым широким аспектом настоящей технологии реализован способ калибровки лидарной системы. Лидарная система устанавливается на действующем в окружающем пространстве беспилотном автомобиле (SDC, Self-Driving Car). Лидарная система содержит источник света, блок сканирования, блок обнаружения и корпус. Блок сканирования содержит первый отражающий элемент. Первый отражающий элемент предназначен для развертки светового луча от источника света вдоль первой оси. Блок сканирования и блок обнаружения расположены внутри корпуса. Корпус содержит окно в окружающее пространство и служит укрытием, защищающим блок сканирования и блок обнаружения от источников света в окружающем пространстве. Способ включает в себя перевод первого отражающего элемента в заданное положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса вместо окружающего пространства, во время функционирования лидарной системы. Способ включает в себя определение блоком обнаружения значения напряжения при улавливании обратного светового луча во время работы лидарной системы. При этом обратный световой луч представляет собой световой луч, отраженный внутренней поверхностью корпуса, а не поступивший из окружающего пространства. Способ включает в себя калибровку блока обнаружения на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения, во время работы лидарной системы. Базовое значение напряжения представляет собой значение напряжения, которое откалиброванный блок обнаружения определяет при возврате обратного светового луча, отраженного от внутренней поверхности корпуса.

[024] В некоторых вариантах осуществления способа блок сканирования дополнительно содержит второй отражающий элемент для развертки светового луча от первого отражающего элемента по второй оси. Перевод первого отражающего элемента в заданное положение включает в себя перевод первого отражающего элемента и/или второго отражающего элемента в положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса вместо окружающего пространства.

[025] В некоторых вариантах осуществления способа блок обнаружения при определении значения напряжения улавливает только обратный световой луч, поступающий от внутренней поверхности корпуса.

[026] В некоторых вариантах осуществления способа первым отражающим элементом является поворотный отражающий элемент. Перевод поворотного отражающего элемента в заданное положение включает в себя поворот в положение, в котором световой луч перенаправляется к внутренней поверхности корпуса, а не ко второму отражающему элементу.

[027] В некоторых вариантах осуществления способа вторым отражающим элементом является вращающийся многогранный отражающий элемент, осуществляющий развертку светового луча в поле обзора. Поле обзора содержит (1) первую часть, соответствующую окну в корпусе для сканирования окружающего пространства, и (2) вторую часть, находящуюся за пределами этого окна. Перевод вращающегося многогранного отражающего элемента в заданное положение включает в себя вращение, при котором световой луч перенаправляется во вторую часть поля обзора к внутренней поверхности корпуса вместо окна.

[028] В некоторых вариантах осуществления способа первую часть целесообразно использовать для обнаружения объекта в окружающем пространстве, а вторую часть - для калибровки блока обнаружения, а не для обнаружения объекта.

[029] В некоторых вариантах осуществления способа вторая часть поля обзора относится к корпусу с по меньшей мере одной стороны окна.

[030] В некоторых вариантах осуществления способа калибровка включает в себя подачу в блок обнаружения напряжения обратного смещения, значение которого основано на разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

[031] В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя формирование блоком обнаружения аналогового сигнала, представляющего обратный световой луч. Калибровка включает в себя изменение этого аналогового сигнала на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

[032] В некоторых вариантах осуществления способа первая ось ортогональна второй оси.

[033] В некоторых вариантах осуществления способа первый отражающий элемент осуществляет развертку световой луч по горизонтали, а второй отражающий элемент - по вертикали.

[034] В некоторых вариантах осуществления способа лидарная система функционирует во время работы беспилотного автомобиля.

[035] В некоторых вариантах осуществления способа блок обнаружения содержит один или более фотодиодов.

[036] В соответствии со вторым широким аспектом настоящей технологии реализована лидарная система, установленная на действующем в окружающем пространстве беспилотном автомобиле. Лидарная система содержит источник света, блок сканирования, блок обнаружения и корпус. Блок сканирования содержит первый отражающий элемент. Первый отражающий элемент предназначен для развертки светового луча от источника света вдоль первой оси. Блок сканирования и блок обнаружения расположены внутри корпуса. Корпус содержит окно в окружающее пространство и служит укрытием, защищающим блок сканирования и блок обнаружения от источников света в окружающем пространстве. Во время работы лидарная система способна переводить первый отражающий элемент в заданное положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса, а не в окружающее пространство. Во время работы лидарная система способна обеспечивать определение блоком обнаружения значения напряжения при улавливании обратного светового луча. При этом обратный световой луч представляет собой световой луч, отраженный внутренней поверхностью корпуса, а не поступивший из окружающего пространства. Во время работы лидарная система способна осуществлять калибровку блока обнаружения на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения. Базовое значение напряжения представляет собой значение напряжения, которое откалиброванный блок обнаружения определяет при возврате обратного светового луча, отраженного от внутренней поверхности корпуса.

[037] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы блок сканирования дополнительно содержит второй отражающий элемент для развертки светового луча от первого отражающего элемента по второй оси. При переводе первого отражающего элемента в заданное положение лидарная система способна переводить первый отражающий элемент и/или второй отражающий элемент в положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса, а не в окружающее пространство.

[038] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы блок обнаружения при определении значения напряжения улавливает только обратный световой луч, поступающий от внутренней поверхности корпуса.

[039] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы первым отражающим элементом является поворотный отражающий элемент. Для перевода в заданное положение лидарная система способна поворачивать поворотный отражающий элемент в положение, в котором световой луч перенаправляется к внутренней поверхности корпуса, а не ко второму отражающему элементу.

[040] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы вторым отражающим элементом является вращающийся многогранный отражающий элемент, осуществляющий развертку световой луч в поле обзора, которое содержит (1) первую часть, соответствующую окну в корпусе для сканирования окружающего пространства, и (2) вторую часть, находящуюся за пределами этого окна. Для перевода в заданное положение лидарная система способна поворачивать вращающийся многогранный отражающий элемент таким образом, чтобы световой луч перенаправлялся во вторую часть поля обзора к внутренней поверхности корпуса, а не в окно.

[041] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы первую часть целесообразно использовать для обнаружения объекта в окружающем пространстве, а вторую часть - для калибровки блока обнаружения, а не для обнаружения объекта.

[042] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы вторая часть поля обзора относится к корпусу с по меньшей мере одной стороны окна.

[043] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы для осуществления калибровки лидарная система способна подавать в блок обнаружения напряжение обратного смещения, значение которого основано на разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

[044] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы она способна обеспечивать формирование блоком обнаружения аналогового сигнала, представляющего обратный световой луч. При калибровке лидарная система способна изменять этот аналоговый сигнал на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

[045] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы первая ось ортогональна второй оси.

[046] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы первый отражающий элемент осуществляет развертку световой луч по горизонтали, а второй отражающий элемент - по вертикали.

[047] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы она функционирует во время работы беспилотного автомобиля.

[048] В некоторых вариантах осуществления лидарной системы блок обнаружения содержит один или более фотодиодов.

[049] В контексте данного описания термин «источник света» в широком смысле относится к любому устройству, способному испускать излучение, в частности, излучать сигнал в виде луча, например, среди прочего, светового луча с одной или несколькими длинами волн в спектре электромагнитного излучения. В одном примере осуществления источником света может быть лазерный источник. Таким образом, источник света может содержать лазер, например, твердотельный лазер, лазерный диод, лазер высокой мощности, или альтернативный источник света, например, источник света на основе светоизлучающих диодов. Некоторыми (не имеющими ограничительного характера) примерами лазерного источника являются лазерный диод Фабри-Перо, лазер на квантовых ямах, лазер с распределенным брэгговским отражателем (DBR, Distributed Bragg Reflector), лазер с распределенной обратной связью (DFB, Distributed FeedBack), волоконный лазер или поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором (VCSEL, Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). Кроме того, лазерный источник может излучать световые лучи в различных форматах, например, в виде световых импульсов, непрерывных колебаний, квазинепрерывных колебаний и т.д. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах лазерный источник может содержать лазерный диод, способный излучать свет с длиной волны в диапазоне приблизительно 650-1150 нм. В альтернативном варианте источник света может содержать лазерный диод, способный излучать свет с длиной волны в диапазоне приблизительно 800-1000 нм, приблизительно 850-950 нм, приблизительно 1300-1600 нм или в любом другом подходящем диапазоне. Если не указано иное, термин «приблизительно» применительно к числовому значению определяется как отклонение, не превышающее 10% от указанного значения.

[050] В контексте настоящего описания термин «выходной луч» может относиться к пучку излучения, например, к лучу света, формируемому источником излучения и направленному в сторону интересующей области. Выходной луч может характеризоваться одним или несколькими параметрами, такими как продолжительность излучения, угловая расходимость луча, длина волны, мгновенная мощность, плотность фотонов на разных расстояниях от источника света, средняя мощность, удельная мощность пучка, ширина луча, частота повторения импульсов излучения, последовательность излучаемых импульсов, скважность импульсов, длина волны, фаза и т.д. Выходной луч может быть неполяризованным или случайно поляризованным, может не иметь определенной или постоянной поляризации (например, поляризация может меняться со временем) или может иметь определенную поляризацию (например, линейную, эллиптическую или круговую поляризацию).

[051] В контексте настоящего описания «входной луч» представляет собой пучок излучения или луч света, попадающий в систему, как правило, после отражения от одного или нескольких объектов в интересующей области. «Входной луч» также может называться лучом излучения или световым лучом. Под термином «отраженный» подразумевается, что по меньшей мере часть выходного луча падает на один или более объектов в интересующей области и отражается от них. Входной луч может характеризоваться одним или несколькими параметрами, такими как время пролета (т.е. время от момента излучения до момента обнаружения), мгновенная мощность (например, сигнатура мощности), средняя мощность обратного импульса, распределение фотонов в сигнале по периоду обратного импульса и т.д. В зависимости от применения, часть излучения или света во входном луче может являться не отраженным выходным лучом, а излучением других источников. Например, по меньшей мере некоторая часть входного луча может представлять сбой световой шум из окружающего пространства (в том числе рассеянный солнечный свет) или от других источников света, внешних по отношению к данной системе.

[052] В контексте настоящего описания термин «окружающее пространство» или «окружающая среда» транспортного средства относится к области или объему вокруг этого транспортного средства, включая часть его текущей окружающей среды, доступную для сканирования с использованием одного или нескольких датчиков, установленных на этом транспортном средстве, например, для создания трехмерной карты окружающего пространства или для обнаружения в нем объектов.

[053] В контексте настоящего описания термин «интересующая область» в широком смысле может включать в себя часть наблюдаемого окружающего пространства лидарной системы, в которой могут быть обнаружены один или более объектов. Следует отметить, что на интересующую область лидарной системы могут влиять различные условия, такие как, среди прочего, ориентация лидарной системы (например, направление оптической оси лидарной системы), положение лидарной системы в окружающем пространстве (например, расстояние над поверхностью земли, а также рельеф местности и препятствия в непосредственной близи от системы), рабочие параметры лидарной системы (например, мощность излучения, вычислительные настройки, заданные углы работы) и т.д. Интересующая область лидарной системы может задаваться, например, плоским или телесным углом. В одном примере интересующая область также может быть задана диапазоном дальности (например, приблизительно до 200 м).

[054] В контексте настоящего описания «сервер» представляет собой компьютерную программу, выполняемую соответствующими аппаратными средствами и способную принимать по сети запросы (например, от электронных устройств), а также выполнять эти запросы или инициировать их выполнение. Такие аппаратные средства могут быть реализованы в виде одного физического компьютера или одной физической компьютерной системы, что не имеет существенного значения для настоящей технологии. В данном контексте при употреблении выражения «сервер» не подразумевается, что какая-либо конкретная задача или все задачи (например, принятые команды или запросы) принимаются, выполняются или запускаются на одном и том же сервере (т.е. одними и теми же программными и/или аппаратными средствами), а имеется в виду, что участвовать в приеме/передаче, выполнении или инициировании выполнения каких-либо задач или запросов либо результатов каких-либо задач или запросов может любое количество программных или аппаратных средств, и что все эти программные и аппаратные средства могут представлять собой один сервер или несколько серверов, причем выражение «по меньшей мере один сервер» охватывает оба этих случая.

[055] В контексте настоящего описания «электронное устройство» представляет собой любые компьютерные аппаратные средства, способные обеспечивать работу программного обеспечения, подходящего для выполнения поставленной задачи. В контексте настоящего описания термин «электронное устройство» подразумевает, что устройство может функционировать в качестве сервера для других электронных устройств, что не носит обязательного характера для настоящей технологии. Таким образом, примерами (не имеющими ограничительного характера) электронных устройств являются модуль автономного вождения, персональные компьютеры (настольные компьютеры, ноутбуки, нетбуки и т.п.), смартфоны и планшеты, а также сетевое оборудование, например, маршрутизаторы, коммутаторы и шлюзы. Следует понимать, что в данном контексте факт функционирования оборудования в качестве электронного устройства не означает, что оно не может функционировать в качестве сервера для других электронных устройств.

[056] В контексте данного описания выражение «информация» включает в себя информацию любого рода или вида, допускающую хранение в базе данных. Таким образом, информация включает в себя, среди прочего, визуальные произведения (например, карты), аудиовизуальные произведения (например, изображения, фильмы, звукозаписи, презентации и т.д.), данные (например, данные о местоположении, данные о погоде, данные о трафике, числовые данные и т.д.), текст (например, отзывы, комментарии, вопросы, сообщения и т.д.), документы, электронные таблицы и т.д.

[057] В контексте данного описания термин «база данных» означает любой структурированный набор данных, независимо от его конкретной структуры, программного обеспечения для управления базой данных и компьютерных аппаратных средств для хранения таких данных, их применения или обеспечения их использования иным способом. База данных может размещаться в тех же аппаратных средствах, где реализован процесс, обеспечивающий хранение или использование информации, хранящейся в базе данных, либо в отдельных аппаратных средствах, таких как специализированный сервер или группа серверов.

[058] В контексте настоящего описания числительные «первый», «второй», «третий» и т.д. служат лишь для указания на различие между существительными, к которым они относятся, а не для описания каких-либо определенных взаимосвязей между этими существительными. Кроме того, как встречается в настоящем описании в другом контексте, ссылки на «первый» элемент и «второй» элемент не исключают того, что эти два элемента в действительности могут быть одним и тем же элементом.

[059] Каждый вариант осуществления настоящей технологии относится к по меньшей мере одной из вышеупомянутых целей и/или к одному из вышеупомянутых аспектов, но не обязательно ко всем ним. Следует понимать, что некоторые аспекты настоящей технологии, связанные с попыткой достижения вышеупомянутой цели, могут не соответствовать этой цели и/или могут соответствовать другим целям, не упомянутым здесь явным образом.

[060] Дополнительные и/или альтернативные признаки, аспекты и преимущества вариантов осуществления настоящей технологии содержатся в дальнейшем описании, на приложенных чертежах и в формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

[061] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящей технологии рассмотрены в дальнейшем описании, в приложенной формуле изобретения и на следующих чертежах.

[062] На фиг. 1 схематически представлен пример компьютерной системы, пригодной для практической реализации некоторых не имеющих ограничительного характера вариантов осуществления настоящей технологии.

[063] На фиг. 2 схематически представлена сетевая компьютерная среда, пригодная для использования с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.

[064] На фиг. 3 схематически представлен пример лидарной системы, реализованной в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.

[065] На фиг. 4 схематически представлены оси сканирования для блока сканирования, показанного на фиг. 3, в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.

[066] На фиг. 5 схематически представлен другой пример лидарной системы, реализованной в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.

[067] На фиг. 6 схематически представлен еще один пример лидарной системы, реализованной в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.

[068] На фиг. 7 представлена блок-схема способа, реализованного в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.

Осуществление изобретения

[069] Представленные здесь примеры и условный язык предназначены для обеспечения лучшего понимания принципов настоящей технологии, а не для ограничения ее объема до таких специально приведенных примеров и условий. Следует понимать, что специалисты в данной области техники способны разработать различные способы и устройства, которые явно не описаны и не показаны, но реализуют принципы настоящей технологии в пределах ее существа и объема.

[070] Чтобы способствовать лучшему пониманию, последующее описание может содержать упрощенные варианты практической реализации настоящей технологии. Специалисты в данной области должны понимать, что различные варианты осуществления настоящей технологии могут быть значительно сложнее.

[071] В некоторых случаях приводятся предположительно полезные примеры модификаций настоящей технологии. Они призваны способствовать пониманию и также не определяют объема или границ настоящей технологии. Представленный перечень модификаций не является исчерпывающим и специалист в данной области может разработать другие модификации в пределах объема настоящей технологии. Кроме того, если в некоторых случаях модификации не описаны, это не означает, что они невозможны и/или что описание содержит единственно возможный вариант реализации того или иного элемента настоящей технологии.

[072] Описание принципов, аспектов и вариантов реализации настоящей технологии, а также их конкретные примеры предназначены для охвата их структурных и функциональных эквивалентов, независимо от того, известны они в настоящее время или будут разработаны в будущем. Например, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что все приведенные здесь блок-схемы соответствуют концептуальным представлениям иллюстративных принципиальных схем, реализующих принципы настоящей технологии. Также следует понимать, что все блок-схемы, схемы процессов, диаграммы изменения состояния, псевдокоды и т.п. соответствуют различным процессам, которые могут быть представлены на машиночитаемом физическом носителе информации и могут выполняться компьютером или процессором независимо от того, показан такой компьютер или процессор в явном виде или нет.

[073] Функции различных элементов, показанных на чертежах, включая все функциональные блоки, обозначенные как «процессор», могут быть реализованы с использованием специализированных аппаратных средств, а также аппаратных средств, способных обеспечивать работу соответствующего программного обеспечения. Если используется процессор, эти функции могут выполняться одним выделенным процессором, одним совместно используемым процессором или несколькими отдельными процессорами, некоторые из которых могут использоваться совместно. Кроме того, явное использование термина «процессор» или «контроллер» не должно трактоваться как указание исключительно на аппаратные средства, способные обеспечивать работу программного обеспечения, и может подразумевать, среди прочего, аппаратные средства цифрового сигнального процессора (DSP), сетевой процессор, специализированную интегральную схему (ASIC), программируемую вентильную матрицу (FPGA), ПЗУ для хранения программного обеспечения, ОЗУ и энергонезависимое ЗУ. Также могут подразумеваться другие аппаратные средства, общего назначения и/или заказные.

[074] Программные модули или просто модули, реализация которых предполагается на базе программных средств, могут быть представлены здесь в виде любого сочетания элементов блок-схемы или других элементов, указывающих на выполнение шагов процесса и/или содержащих текстовое описание. Такие модули могут реализовываться с помощью аппаратных средств, показанных явно или подразумеваемых.

[075] С учетом вышеизложенных принципов ниже рассмотрены некоторые не имеющие ограничительного характера примеры, иллюстрирующие различные варианты практической реализации аспектов настоящей технологии.

Компьютерная система

[076] На фиг. 1 представлена схема компьютерной системы 100, подходящей для использования в некоторых вариантах осуществления настоящей технологии. Компьютерная система 100 содержит различные аппаратные элементы, включая один или более одноядерных или многоядерных процессоров, совместно представленных процессором 110, твердотельный накопитель 120 и память 130, которая может быть памятью с произвольным доступом или памятью любого другого вида.

[077] Связь между элементами компьютерной системы 100 может осуществляться через одну или несколько внутренних и/или внешних шин (не показаны), таких как шина PCI, шина USB, шина FireWire стандарта IEEE 1394, шина SCSI, шина Serial-ATA и т.д., с которыми различные аппаратные элементы соединены электронными средствами. Согласно вариантам осуществления настоящей технологии, твердотельный накопитель 120 хранит программные команды, пригодные для загрузки в память 130 и исполнения процессором 110 с целью определения наличия объекта. Например, программные команды могут входить в состав управляющего приложения транспортного средства, выполняемого процессором 110. Следует отметить, что компьютерная система 100 может содержать дополнительные и/или необязательные элементы (не показаны), например, модули передачи данных по сети, модули определения местоположения и т.д.

Сетевая компьютерная среда

[078] На фиг. 2 представлена сетевая компьютерная среда 200, пригодная для использования с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии. Сетевая компьютерная среда 200 содержит электронное устройство 210, связанное с транспортным средством 220 и/или с пользователем (не показан), который связан с транспортным средством 220 (в частности, с оператором транспортного средства 220). Сетевая компьютерная среда 200 также содержит сервер 235, соединенный с электронным устройством 210 через сеть 240 связи (например, через сеть Интернет и т.п., как более подробно описано ниже).

[079] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии сетевая компьютерная среда 200 может содержать спутник системы GPS (не показан), передающий сигнал GPS электронному устройству 210 и/или принимающий сигнал GPS от него. Следует понимать, что настоящая технология не ограничивается применением системы GPS и может быть реализована на базе любой другой технологии определения местоположения. Следует отметить, что спутник GPS может вообще отсутствовать.

[080] Транспортное средство 220, с которым связано электронное устройство 210, может представлять собой любое транспортное средство для отдыха или иных целей, например, автомобиль для личного или коммерческого использования, грузовой автомобиль, мотоцикл и т.д. Несмотря на то, что транспортное средство 220 изображено как наземное транспортное средство, это не обязательно для каждого не имеющего ограничительного характера варианта осуществления настоящей технологии. В частности, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии транспортное средство 220 может быть водным транспортным средством, например, лодкой, или воздушным транспортным средством, например, летающим дроном.

[081] Транспортное средство 220 может управляться пользователем или представлять собой беспилотное транспортное средство. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии предполагается, что транспортное средство 220 может быть реализовано в виде беспилотного автомобиля. Следует отметить, что при этом не накладывается ограничений на конкретные параметры транспортного средства 220, к числу которых, например, относятся производитель транспортного средства, модель транспортного средства, год выпуска транспортного средства, масса транспортного средства, размеры транспортного средства, распределение массы транспортного средства, площадь поверхности транспортного средства, высота транспортного средства, вид трансмиссии (например, с приводом на два или на четыре колеса), вид шин, тормозная система, топливная система, пробег, идентификационный номер транспортного средства и рабочий объем двигателя.

[082] Согласно настоящей технологии, на реализацию электронного устройства 210 не накладывается особых ограничений. Например, электронное устройство 210 может быть реализовано в виде блока управления двигателем транспортного средства, центрального процессора транспортного средства, навигационного устройства транспортного средства (например, TomTom™, Garmin™), планшета, персонального компьютера, встроенного в транспортное средство 220, и т.д. Следует отметить, что электронное устройство 210 может быть связано или не связано с транспортным средством 220 постоянным образом. Дополнительно или в качестве альтернативы, электронное устройство 210 может быть реализовано в виде устройства беспроводной связи, такого как мобильный телефон (например, смартфон или радиотелефон). В некоторых вариантах осуществления изобретения электронное устройство 210 содержит дисплей 270.

[083] Электронное устройство 210 может содержать некоторые или все элементы компьютерной системы 100, представленной на фиг. 1, в зависимости от конкретного варианта осуществления. В некоторых вариантах осуществления электронное устройство 210 представляет собой бортовое компьютерное устройство и содержит процессор 110, твердотельный накопитель 120 и память 130. Иными словами, электронное устройство 210 содержит аппаратные средства и/или программное обеспечение и/или микропрограммное обеспечение либо их комбинацию для осуществления обработки данных, как более подробно описано ниже.

[084] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии сеть 240 связи представляет собой сеть Интернет. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии сеть 240 связи может быть реализована как любая подходящая локальная сеть (LAN, Local Area Network), глобальная сеть (WAN, Wide Area Network), частная сеть связи и т.п. Следует понимать, что варианты реализации сети 240 связи приведены лишь в иллюстративных целях. Между электронным устройством 210 и сетью 240 связи предусмотрена линия связи (отдельно не обозначена), реализация которой зависит, среди прочего, от реализации электронного устройства 210. Для примера можно отметить, что в тех не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии, где электронное устройство 210 реализовано в виде устройства беспроводной связи, такого как смартфон или навигационное устройство, линия связи может быть реализована в виде беспроводной линии связи, но не ограничивается этим. Примерами беспроводных линий связи могут служить, помимо прочего, канал сети связи 3G, канал сети связи 4G и т.п. В сети 240 связи также может использоваться беспроводное соединение с сервером 235.

[085] В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии сервер 235 реализован в виде компьютерного сервера и может содержать некоторые или все элементы компьютерной системы 100, представленной на фиг. 1. В одном не имеющем ограничительного характера примере сервер 235 реализован в виде сервера Dell™ PowerEdge™, работающего под управлением операционной системы Microsoft™ Windows Server™, однако он также может быть реализован на базе любых других подходящих видов аппаратных средств, программного обеспечения и/или микропрограммного обеспечения либо их сочетания. В представленных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии сервер 235 представляет собой одиночный сервер. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии функции сервера 235 могут быть распределены между несколькими серверами (не показаны).

[086] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии процессор 110 электронного устройства 210 может быть связан с сервером 235 для получения одного или нескольких обновлений. Такие обновления могут включать в себя, среди прочего, обновления программного обеспечения, обновления карт, обновления маршрутов, обновления погодных данных и т.п. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии процессор 110 также может отправлять на сервер 235 некоторые рабочие данные, например, информацию о пройденных маршрутах, данные о дорожной обстановке, эксплуатационные данные и т.п. Некоторые или все такие данные, передаваемые между транспортным средством 220 и сервером 235, могут быть зашифрованы и/или обезличены.

[087] Следует отметить, что электронное устройство 210 может использовать целый ряд датчиков и систем для сбора информации об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220. Как показано на фиг. 2, транспортное средство 220 может быть оборудовано множеством систем 280 датчиков. Следует отметить, что для сбора различных видов данных об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220 могут применяться различные системы датчиков из множества систем 280 датчиков.

[088] В одном примере множество систем 280 датчиков может содержать различные оптические системы, в том числе одну или несколько систем датчиков типа «камера», установленных на транспортном средстве 220 и связанных с процессором 110 электронного устройства 210. В целом, одна или несколько систем датчиков типа «камера» могут собирать данные изображения о разных частях окружающего пространства 250 транспортного средства 220. В некоторых случаях данные изображения, предоставленные одной или несколькими системами датчиков типа «камера», могут использоваться электронным устройством 210 для выполнения процедур обнаружения объектов. Например, электронное устройство 210 может передавать данные изображения, предоставленные одной или несколькими системами датчиков типа «камера», в нейронную сеть обнаружения объектов (ODNN, Object Detection Neural Network), обученную определению местоположения и классификации потенциальных объектов в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220.

[089] В другом примере множество систем 280 датчиков может содержать одну или несколько систем датчиков типа «радиолокатор», установленных на транспортном средстве 220 и связанных с процессором 110. В целом, одна или несколько систем датчиков типа «радиолокатор» могут использовать радиоволны для сбора данных о разных частях окружающего пространства 250 транспортного средства 220. Например, одна или несколько систем датчиков типа «радиолокатор» могут собирать радиолокационные данные о потенциальных объектах в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220 и такие данные могут относиться к расстоянию от системы датчиков типа «радиолокатор» до объектов, к ориентации объектов, к абсолютной и/или относительной скорости объектов и т.п.

[090] Следует отметить, что множество систем 280 датчиков может включать в себя системы датчиков других типов, помимо тех, что описаны выше неисчерпывающим образом, в рамках объема настоящей технологии.

Лидарная система

[091] В соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии, как показано на фиг. 2, транспортное средство 220 оборудовано по меньшей мере одной лидарной системой, например, лидарной системой 300, для сбора информации об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220. Несмотря на то что описание здесь приводится в контексте установки на транспортном средстве 220, также предполагается, что лидарная система 300 может работать автономно или с подключением к другой системе.

[092] В зависимости от варианта осуществления, транспортное средство 220 может содержать больше или меньше лидарных систем 300, чем показано на чертежах. В зависимости от конкретного варианта осуществления, выбор конкретных систем из множества систем 280 датчиков может зависеть от конкретного варианта осуществления лидарной системы 300. Лидарная система 300 может быть установлена на транспортном средстве 220 изначально или при его модернизации в разных местах и/или в разных конфигурациях.

[093] Например, в зависимости от исполнения транспортного средства 220 и лидарной системы 300, лидарная система 300 может быть установлена в верхней части лобового стекла транспортного средства 220 с внутренней стороны. При этом, как показано на фиг. 2, установка лидарной системы 300 в других местах, включая заднее окно, боковые окна, передний капот, крышу, переднюю решетку, передний бампер и боковину транспортного средства 220, также входит в объем настоящей технологии. В некоторых случаях лидарная система 300 может монтироваться в специальном корпусе, установленном сверху транспортного средства 220.

[094] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления изобретения, например, в показанном на фиг. 2, одна из множества лидарных систем 300 установлена на крыше транспортного средства 220 и способна вращаться. Например, лидарная система 300, установленная на транспортном средстве 220 и способная вращаться, может содержать по меньшей мере некоторые элементы, способные поворачиваться на 360 градусов вокруг оси вращения лидарной системы 300. Лидарная система 300, установленная с возможностью вращения, может собирать данные о большей части окружающего пространства 250 транспортного средства 220.

[095] В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии, таких как показанный на фиг. 2, лидарная система 300 установлена на боковой стороне или на передней решетке и не способна вращаться. В частности, лидарная система 300, установленная на транспортном средстве 220 без возможности вращения, может содержать по меньшей мере некоторые элементы, не способные поворачиваться на 360 градусов, но способные собирать данные о заданных частях окружающего пространства 250 транспортного средства 220.

[096] Независимо от конкретного места установки и/или конкретного варианта исполнения, лидарная система 300 способна собирать данные об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220, например, для построения многомерной карты объектов в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220. Ниже приводится описание устройства лидарных систем 300 с точки зрения сбора данных об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220.

[097] Следует отметить, что в приведенном здесь описании лидарная система 300 реализована как «времяпролетная» (ToF, Time of Flight) лидарная система и в связи этим содержит соответствующие элементы, свойственные такой реализации, но также возможны и другие варианты осуществления лидарной системы 300 без отклонения от существа и объема настоящей технологии. Например, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии лидарная система 300 может быть реализована как лидарная система с непрерывным частотно-модулированным сигналом (FMCW, Frequency-Modulated Continuous Wave) согласно одному или нескольким вариантам реализации и на базе соответствующих элементов, как изложено в патентной заявке RU2020117983 «Способы и системы обнаружения лидаров», поданной 1 июня 2020 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

[098] На фиг. 3 представлена схема конкретного варианта осуществления лидарной системы 300, реализованного в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.

[099] В общем случае лидарная система 300 содержит множество внутренних элементов, в том числе, среди прочего, (1) источник 302 света (также называемый «лазерным источником» или «источником излучения»), (2) светоделительный элемент 304, (3) блок 308 сканирования (также называемый «сканером» или «сканирующим узлом»), (4) блок 306 обнаружения (также называемый «системой обнаружения», «приемным узлом» или «детектором») и (5) контроллер 310. Предполагается, что в дополнение к элементам, перечисленным выше неисчерпывающим образом, лидарная система 300 может содержать множество датчиков (например, датчик температуры, датчик влажности и т.д.), которые для простоты не показаны на фиг. 3.

[0100] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии один или более внутренних элементов лидарной системы 300 размещены в общем корпусе 330, как показано на фиг. 3. В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может быть расположен вне общего корпуса 330 и связан с находящимися в нем элементами. Согласно приведенному ниже описанию, корпус 330 имеет окно 380 со стороны окружающего пространства транспортного средства 220, через которое световые лучи выходят из корпуса 330 и входят в него.

[0101] В общем случае лидарная система 300 работает следующим образом: источник 302 света лидарной системы 300 излучает импульсы света, формируя выходной луч 314, блок 308 сканирования сканирует выходным лучом 314 окружающее пространство 250 транспортного средства 220 через окно 380 для сбора данных о находящихся в нем заранее неизвестных объектах (таких как объект 320) и определения их местоположения, например, с целью создания многомерной карты окружающего пространства 250, объекты на которой (включая объект 320) представляются в виде одной или нескольких точек данных. Источник 302 света и блок 308 сканирования более подробно описаны ниже.

[0102] В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах объект 320 может представлять собой, полностью или частично, человека, транспортное средство, мотоцикл, грузовик, поезд, велосипед, инвалидную коляску, детскую коляску, пешехода, животное, дорожный знак, светофор, разметку полосы движения, разметку дорожного покрытия, парковочное пространство, пилон, ограждение, дорожный барьер, выбоину, железнодорожный переезд, препятствие на дороге или рядом с ней, бордюр, остановившееся транспортное средство на дороге или рядом с ней, электрический столб, дом, здание, мусорный бак, почтовый ящик, дерево, а также любой другой подходящий объект или любое подходящее сочетание двух и более объектов, полностью или частично.

[0103] Предположим, что объект 320 расположен на некотором расстоянии 318 от лидарной системы 300. Когда выходной луч 314 достигает объекта 320, по меньшей мере часть света выходного луча 314, как правило, отражается от объекта 320, и некоторые из отраженных световых лучей могут вернуться в лидарную систему 300 в виде входного луча 316. Под термином «отражение» подразумевается, что по меньшей мере часть света из выходного луча 314 отражается от объекта 320. При этом свет выходного луча 314 может частично поглощаться или рассеиваться объектом 320.

[0104] Соответственно, входной луч 316 улавливается и регистрируется лидарной системой 300 с помощью блока 306 обнаружения. При этом блок 306 обнаружения способен формировать один или нескольких сигналов, представляющих данные. Например, блок 306 обнаружения может формировать выходной электрический сигнал (не показан), представляющий входной луч 316. Кроме того, блок 306 обнаружения может передавать сформированный таким образом электрический сигнал в контроллер 310 для дальнейшей обработки. Наконец, измеряя время между моментом излучения выходного луча 314 и моментом приема входного луча 316, контроллер 310 вычисляет расстояние 318 до объекта 320.

[0105] Как более подробно описано ниже, светоделительный элемент 304 направляет выходной луч 314 от источника 302 света к блоку 308 сканирования, а входной луч 316 - от блока сканирования к блоку 306 обнаружения.

[0106] Применение и варианты практической реализации этих элементов лидарной системы 300 в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии описаны ниже.

Источник света

[0107] Источник 302 света связан с контроллером 310 и способен излучать свет с заданной рабочей длиной волны. Для этого в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник 302 света может содержать по меньшей мере один лазер, предназначенный для работы на заданной рабочей длине волны. Рабочая длина волны источника 302 света может находиться в инфракрасной, видимой или ультрафиолетовой части электромагнитного спектра. Например, источник 302 света может содержать по меньшей мере один лазер с рабочей длиной волны в диапазоне приблизительно 650-1150 нм. В другом варианте источник 302 света может содержать лазерный диод, способный излучать свет с длиной волны в диапазоне приблизительно 800-1000 нм, приблизительно 850-950 нм или приблизительно 1300-1600 нм. В некоторых других вариантах осуществления изобретения источник 302 света может содержать светоизлучающий диод.

[0108] В целом, источник 302 света лидарной системы 300 представляет собой безопасный для зрения лазер, иными словами, лидарная система 300 может быть классифицирована как безопасная для зрения лазерная система или безопасное для зрения лазерное изделие. В общем случае безопасными для зрения лазером, лазерной системой или лазерным изделием может считаться система с таким сочетанием характеристик, а именно длины волны излучения, средней мощности, пиковой мощности, пиковой интенсивности, энергии импульса, размера луча, расходимости луча, длительности облучения, или с таким сканирующим выходным лучом, при котором вероятность нарушения зрения человека из-за воздействия излучаемого этой системой света мала или равна нулю.

[0109] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, рабочая длина волны источника 302 света может находиться в области электромагнитного спектра, соответствующей свету, который излучает Солнце. Поэтому в некоторых случаях солнечный свет может действовать как фоновый шум, способный маскировать световой сигнал, обнаруживаемый лидарной системой 300. Этот солнечный фоновый шум может приводить к ложным обнаружениям и/или иным образом искажать результаты измерений, выполняемых лидарной системой 300. Несмотря на то, что в отдельных случаях целесообразно увеличивать отношение сигнал-шум (SNR, Signal-to-Noise Ratio) лидарной системы 300 за счет повышения уровня мощности выходного луча 314, в по меньшей мере некоторых обстоятельствах это может быть нежелательным. Например, в некоторых вариантах практической реализации может быть нежелательным повышать мощность выходного луча 314 до уровня, превышающего безопасное для зрения пороговое значение.

[0110] Источник 302 света содержит импульсный лазер, способный формировать, испускать или излучать импульсы света определенной длительности. Например, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник 302 света может излучать импульсы с длительностью (т.е. с шириной импульса) в диапазоне от 10 пс до 100 нс. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник 302 света может излучать импульсы с частотой повторения в диапазоне приблизительно от 100 кГц до 5 МГц или с периодом повторения (т.е. с временным интервалом между соседними импульсами) в диапазоне приблизительно от 200 нс до 10 мкс. При этом, в общем случае, источник 302 света может формировать выходной луч 314 с любой подходящей средней оптической мощностью, а выходной луч 314 может представлять собой оптические импульсы с любой энергией импульса или пиковой оптической мощностью, подходящей для данной области применения.

[0111] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник 302 света может содержать один или более лазерных диодов, в том числе, среди прочего, лазерный диод Фабри-Перо, лазер на квантовых ямах, лазер с распределенным брэгговским отражателем (DBR), лазер с распределенной обратной связью (DFB) и поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором (VCSEL). Для примера, лазерный диод в источнике 302 света может представлять собой лазерный диод на основе арсенида алюминия-галлия (AlGaAs), арсенида индия-галлия (InGaAs) или арсенид-фосфида индия-галлия (InGaAsP) или любой другой подходящий лазерный диод. Также предполагается, что источник 302 света может содержать один или более лазерных диодов с модуляцией током для формирования оптических импульсов.

[0112] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления изобретения источник 302 света, как правило, способен формировать выходной луч 314, являющийся коллимированным оптическим лучом, тем не менее, предполагается, что такой луч может иметь любую расходимость, подходящую для данной области применения. В общем случае расходимость выходного луча 314 является угловой мерой увеличения поперечного размера луча (например, радиуса или диаметра луча) по мере удаления выходного луча 314 от источника 302 света или от лидарной системы 300. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии выходной луч 314 может иметь по существу круглое поперечное сечение.

[0113] Также предполагается, что выходной луч 314, излучаемый источником 302 света, может быть неполяризованным или случайно поляризованным, может не иметь определенной или постоянной поляризации (например, его поляризация может изменяться со временем) или может иметь определенную поляризацию (например, выходной луч 314 может иметь линейную, эллиптическую или круговую поляризацию).

[0114] В по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии выходной луч 314 и входной луч 316 могут быть по существу коаксиальными. Иными словами, входной луч 316 и выходной луч 314 могут по меньшей мере частично перекрываться или иметь общее направление распространения с тем, проходя по существу по одному и тому же оптическому пути (но в противоположных направлениях). При этом в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии выходной луч 314 и входной луч 316 могут быть некоаксиальными или, иными словами, могут не перекрываться или не иметь общего направления распространения внутри лидарной системы 300 без отступления от существа и объема настоящей технологии.

[0115] Следует отметить, что в по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник 302 света может поворачиваться, например, на угол на 360 градусов или меньше, вокруг оси вращения (не показана) лидарной системы 300, если лидарная система 300 выполнена с возможностью вращения. В других вариантах осуществления источник 302 света может быть неподвижным, даже если лидарная система 300 реализована с возможностью вращения, без отступления от существа и объема настоящей технологии.

Светоделительный элемент

[0116] Как показано на фиг. 3, дополнительно реализован светоделительный элемент 304, расположенный в корпусе 330. Например, как упоминалось ранее, светоделительный элемент 304 способен направлять выходной луч 314 от источника 302 света к блоку 308 сканирования. Светоделительный элемент 304 также способен направлять входной луч 316, отраженный от объекта 320, к блоку 306 обнаружения для его дальнейшей обработки контроллером 310.

[0117] При этом в соответствии с другими не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии светоделительный элемент 304 может расщеплять выходной луч 314 на по меньшей мере две составляющие меньшей интенсивности, в том числе - на сканирующий луч (отдельно не показан) для сканирования окружающего пространства 250 лидарной системы 300 и на опорный луч (отдельно не показан), который далее направляется к блоку 306 обнаружения.

[0118] Иными словами, в таких вариантах осуществления светоделительный элемент 304 способен распределять интенсивность (оптическую мощность) выходного луча 314 между сканирующим лучом и опорным лучом. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии светоделительный элемент 304 может распределять интенсивность выходного луча 314 между сканирующим лучом и опорным лучом в равной мере. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии светоделительный элемент 304 может распределять интенсивность выходного луча 314 с любым заранее заданным коэффициентом расщепления. Например, светоделительный элемент 304 может использовать до 80% интенсивности выходного луча 314 для формирования сканирующего луча, а оставшуюся часть, составляющую до 20% интенсивности выходного луча 314, - для формирования опорного луча. В некоторых других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии светоделительный элемент 304 может изменять коэффициент расщепления для формирования сканирующего луча (например, в диапазоне от 1 до 95% интенсивности выходного луча 314).

[0119] Также следует отметить, что некоторая доля (например, до 10%) интенсивности выходного луча 314 может поглощаться материалом светоделительного элемента 304 в зависимости от конструкции последнего.

[0120] В зависимости от реализации лидарной системы 300, светоделительный элемент 304 может быть представлен в различных формах, в том числе, среди прочего, как светоделительный элемент на основе стеклянной призмы, светоделительный элемент на основе полупосеребренного зеркала, светоделительный элемент на основе дихроичной зеркальной призмы, волоконно-оптический светоделительный элемент и т.п.

[0121] Таким образом, в соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии, открытый перечень регулируемых параметров, связанных со светоделительным элементом 304, в зависимости от конкретной области его применения, может включать в себя, например, рабочий диапазон длин волн, который может варьироваться от конечного числа длин волн до более широкого светового спектра (например, от 1200 до 1600 нм), входной угол падения, наличие/отсутствие поляризации и т.п.

[0122] В конкретном не имеющем ограничительного характера примере светоделительный элемент 304 может быть реализован как волоконно-оптический светоделительный элемент, выпускаемый компанией OZ Optics Ltd., 219 Westbrook Rd Ottawa, Ontario K0A 1L0 Canada (Канада). Очевидно, что светоделительный элемент 304 может быть реализован на базе любого другого подходящего оборудования.

Внутренние пути распространения лучей

[0123] Как схематически показано на фиг. 3, лидарная система 300 формирует множество внутренних путей 312 распространения лучей, по которым распространяются выходной луч 314 (формируемый источником 302 света) и входной луч 316 (принимаемый из окружающего пространства 250). В частности, свет распространяется по внутренним путям 312 распространения лучей следующим образом: свет от источника 302 света проходит через светоделительный элемент 304 к блоку 308 сканирования, а блок 308 сканирования, в свою очередь, направляет выходной луч 314 наружу в окружающее пространство 250.

[0124] Входной луч 316 подобным образом проходит по множеству внутренних путей 312 распространения лучей к блоку 306 обнаружения. В частности, входной луч 316 направляется блоком 308 сканирования в лидарную систему 300 и через светоделительный элемент 304 попадает к блоку 306 обнаружения. В некоторых вариантах практической реализации в лидарной системе 300 могут быть предусмотрены пути распространения лучей для прохождения входного луча 316 из окружающего пространства 250 непосредственно к блоку 306 обнаружения (минуя блок 308 сканирования).

[0125] Следует отметить, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии множество внутренних путей 312 распространения лучей может содержать самые разные оптические элементы. Например, лидарная система 300 может содержать один или более оптических элементов, способных изменять параметры и форму, производить фильтрацию и модификацию, а также изменять или задавать направление выходного луча 314 и/или входного луча 316. Например, лидарная система 300 может содержать линзы, зеркала, фильтры (например, полосовые или режекторные), оптические волокна, циркуляторы, светоделители, поляризаторы, поляризационные светоделители, волновые (например, полуволновые или четвертьволновые) пластины, дифракционные элементы, микроэлектромеханические (MEM) элементы, коллиматорные элементы или голографические элементы в количестве одной или нескольких единиц.

[0126] Предполагается, что в по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии на тех или иных внутренних путях распространения лучей из множества внутренних путей 312 распространения лучей могут совместно использоваться по меньшей мере несколько общих оптических элементов, тем не менее, это не обязательно для всех вариантов осуществления настоящей технологии.

Блок сканирования

[0127] В общем случае блок 308 сканирования направляет выходной луч 314 в одном или нескольких направлениях в окружающее пространство 250. Блок 308 сканирования связан с контроллером 310. Соответственно, контроллер 310 способен управлять блоком 308 сканирования, направляя выходной луч 314 в нужном направлении и/или в соответствии с заданной схемой сканирования. В целом, в контексте настоящего описания под «схемой сканирования» подразумевается схема или траектория, по которой блок 308 сканирования направляет выходной луч 314 в ходе работы.

[0128] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 способен обеспечивать сканирование пространства выходным лучом 314 с помощью блока 308 сканирования в нескольких диапазонах горизонтальных и/или вертикальных углов, при этом полный сектор, в котором блок 308 сканирования осуществляет сканирование пространства выходным лучом 314, в некоторых случаях называется здесь полем обзора. Предполагается, что расположение элементов, ориентация и/или угловые диапазоны могут зависеть от конкретной реализации лидарной системы 300. Поле обзора, как правило, включает в себя несколько интересующих областей, которые определяются как части поля обзора, которые могут содержать, например, представляющие интерес объекты. В некоторых вариантах реализации блок 308 сканирования может дополнительно обследовать выбранную интересующую область 325. Интересующей областью 325 лидарной системы 300 может быть площадь, объем, область, угловой диапазон и/или часть (части) окружающего пространства 250, где лидарная система 300 способна осуществлять сканирование и/или сбор данных.

[0129] Следует отметить, что интересующая область 325 лидарной системы 300 может перекрывать, охватывать или вмещать, по меньшей мере частично, место расположения объекта 320 в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220.

[0130] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, блок 308 сканирования может осуществлять сканирование пространства выходным лучом 314 по горизонтали и/или по вертикали, а интересующая область 325 лидарной системы 300, соответственно, может быть ориентирована в горизонтальном и/или в вертикальном направлении. Например, интересующая область 325 может быть ограничена углом 45° в горизонтальном направлении и углом 45° в вертикальном направлении. В некоторых вариантах реализации оси сканирования могут иметь разную ориентацию.

[0131] Блок 308 сканирования содержит первый отражающий элемент 350 и второй отражающий элемент 360. Первый отражающий элемент 350 способен перенаправлять выходной луч 314 от светоделительного элемента ко второму отражающему элементу 350 при развертке выходного луча вдоль первой оси. Второй отражающий элемент 360 способен перенаправлять выходной луч 314 от первого отражающего элемента 350 в окружающее пространство 250 (через окно 380 корпуса 330) при развертке выходного луча по второй оси. Вторая ось может быть перпендикулярной (ортогональной) первой оси. Таким образом, перенаправление и развертка выходного луча 314 совместно первым отражающим элементом 350 и вторым отражающим элементом 360 позволяет сканировать окружающее пространство 250 транспортного средства 220 по меньшей мере по двум перпендикулярным (ортогональным) осям.

[0132] В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии лидарная система содержит корпус с окном. Окно может быть закрыто прозрачным экраном. Внутри корпуса лидарной системы содержатся источник света, светоделительный элемент и блок обнаружения.

[0133] Источник света создает световой луч, направляемый на поворотное гальванометрическое зеркало (как один из вариантов первого отражающего элемента), способное поворачиваться вокруг оси поворота. В зависимости от ориентации поворотного гальванометрического зеркала, в соответствующем положении относительно падающего светового луча обеспечивается развертка светового луча вдоль первой оси в направлении вращающейся отражающей призмы (как одного из вариантов второго отражающего элемента). Как более подробно описано ниже со ссылкой на вариант осуществления, показанный на фиг. 5, поворотное гальванометрическое зеркало может занимать одно или несколько крайних положений, в которых световой луч перенаправляется вдоль первой оси, но не в направлении вращающейся отражающей призмы. Действительно, в одном или нескольких крайних положениях поворотное гальванометрическое зеркало может перенаправлять световой луч вдоль первой оси к внутренней поверхности корпуса, а не к вращающейся отражающей призме.

[0134] Световые лучи, которые перенаправляются поворотным гальванометрическим зеркалом к вращающейся отражающей призме, падают на одну из отражающих сторон вращающейся отражающей призмы и перенаправляются вдоль второй оси к окну. В зависимости от угла между падающим световым лучом, поступающим от поворотного гальванометрического зеркала, и лучом, отраженным одной из отражающих сторон вращающейся отражающей призмы, в каждый конкретный момент времени (т.е. в соответствующем положении вращающейся отражающей призмы относительно ее оси вращения) обеспечивается развертка светового луча вдоль второй оси в направлении окна. Поворотное гальванометрическое зеркало и вращающаяся отражающая призма совместно способны сканировать пространство световыми лучами по двум разным осям, реализуя двумерную схему сканирования. Как более подробно описано ниже со ссылкой на вариант осуществления, показанный на фиг. 6, вращающаяся отражающая призма может располагаться относительно поворотного гальванометрического зеркала и/или окна таким образом, чтобы ее поле обзора было шире эффективного поля обзора, обусловленного размерами (например, шириной и/или высотой) окна. Иными словами, в некоторых положениях вращающейся отражающей призмы относительно ее оси вращения световой луч может перенаправляться вращающейся отражающей призмой к внутренней поверхности корпуса, а не через окно в окружающее пространство.

[0135] На фиг. 4 показано представление 500 двух осей, вдоль которых блок 308 сканирования (и/или блок 408 сканирования) может сканировать окружающее пространство. Например, первый отражающий элемент 350 может развертывать выходной луч 314 по оси 510, а второй отражающий элемент 360 - по оси 520. В одном из вариантов осуществления ось 510 может быть вертикальной осью, а ось 520 - горизонтальной осью. В другом варианте осуществления ось 510 может быть горизонтальной осью, а ось 520 - вертикальной осью.

[0136] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии блок сканирования может дополнительно содержать еще несколько оптических и/или механических элементов для обеспечения сканирования выходным лучом. Например, блок сканирования может содержать зеркала, призмы, линзы, микроэлектромеханические элементы, пьезоэлектрические элементы, оптические волокна, делители, дифракционные элементы, коллиматорные элементы и т.п. в количестве одной или нескольких единиц. Следует отметить, что блок сканирования также может содержать один или более дополнительных исполнительных механизмов (отдельно не показанных), приводящих в действие по меньшей мере некоторые другие оптические элементы, например, для их вращения, наклона, поворота или углового перемещения относительно одной или нескольких осей.

[0137] Таким образом, как показано на фиг. 3, лидарная система 300 может использовать заданную схему сканирования для формирования облака точек, по существу охватывающего интересующую область 325 лидарной системы 300. Это облако точек лидарной системы 300 также может использоваться при построении многомерной карты объектов в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220.

Блок обнаружения

[0138] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, блок 306 обнаружения связан с контроллером 310 и может быть реализован множеством способов. В соответствии с настоящей технологией, блок 306 обнаружения содержит фотодетектор, но может содержать и фотоприемник, оптический приемник, оптический датчик, детектор, оптический детектор, оптические волокна и т.п., не ограничиваясь ими. Как упомянуто выше, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии блок 306 обнаружения может принимать или обнаруживать по меньшей мере часть входного луча 316 и формировать электрический сигнал, соответствующий входному лучу 316. Например, если входной луч 316 включает в себя оптический импульс, блок 306 обнаружения может формировать импульс электрического тока или напряжения, соответствующий оптическому импульсу, обнаруженному блоком 306 обнаружения.

[0139] Предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии блок 306 обнаружения может быть реализован с использованием одного или нескольких лавинных фотодиодов (APD, Avalanche Photo Diode), одного или нескольких однофотонных лавинных диодов (SPAD, Single-Photon Avalanche Diode), одного или нескольких PN-фотодиодов (фотодиодной структуры, образованной полупроводником p-типа и полупроводником n-типа), одного или несколько PIN-фотодиодов (фотодиодной структуры, образованной нелегированной областью полупроводника с собственной проводимостью, расположенной между областями p-типа и n-типа) и т.п.

[0140] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления блок 306 обнаружения также может содержать электронные схемы, выполняющие усиление, дискретизацию, фильтрацию сигнала, преобразование формы сигнала, аналого-цифровое преобразование, время-цифровое преобразование, детектирование импульсов, пороговое детектирование, детектирование переднего фронта, детектирование заднего фронта и т.п. Например, блок 306 обнаружения может содержать электронные элементы, способные преобразовывать принятый фототок (например, ток, создаваемый лавинным фотодиодом под действием принимаемого оптического сигнала) в сигнал напряжения. Блок 306 обнаружения также может содержать дополнительные схемы для формирования аналогового или цифрового выходного сигнала, соответствующего одной или нескольким характеристикам (например, переднему фронту, заднему фронту, амплитуде, длительности и т.п.) принятого оптического импульса.

[0141] Разработчики настоящей технологии учли, что фотодетектор действует, когда к нему приложено рабочее напряжение (например, напряжение обратного смещения). Значение рабочего напряжения может варьироваться, среди прочего, в зависимости от варианта практической реализации настоящей технологии. Разработчики настоящей технологии также учли, что рабочие параметры фотодетектора (такие как рабочее напряжение) при активном использовании лидарной системы могут ухудшаться и/или изменяться, в частности, в зависимости от влажности, температуры, перемещения, освещенности и т.д. Следовательно, для обеспечения требуемого качества данных, формируемых лидарной системой, желательно постоянно калибровать и/или регулировать один или более рабочих параметров фотодетектора.

[0142] В контексте настоящей технологии значение напряжения, определяемое фотодетектором в процессе калибровки в ответ на прием особого обратного светового луча, сравнивается с базовым значением напряжения. В частности, в процессе калибровки блок 308 сканирования способен перенаправлять поступающий световой луч к внутренней поверхности корпуса 330, не допуская его выхода из корпуса 330. В результате обратный световой луч отражается к фотодетектору блока 306 обнаружения от внутренней поверхности корпуса 330, а не поступает из окружающего пространства.

[0143] Как указано выше, значение напряжения, определяемое в ответ на улавливание особого обратного светового луча, сравнивается с базовым значением напряжения. В общем случае базовое значение напряжения указывает на значение напряжения, которое определяется фотодетектором, находящимся в калиброванном состоянии (нормальном или основном рабочем состоянии), в ответ на улавливание особого обратного светового луча. Таким образом, калибровка фотодетектора выполняется по разности между этими двумя значениями напряжения.

[0144] Способность блока сканирования, предусмотренного в некоторых вариантах осуществления настоящей технологии, формировать особый обратный световой луч для калибровки блока обнаружения более подробно описана ниже со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 6.

Контроллер

[0145] В зависимости от реализации, контроллер 310 может содержать один или более процессоров, специализированную интегральную схему (ASIC, Application-Specific Integrated Circuit), программируемую вентильную матрицу (FPGA, Field-Programmable Gate Array) и/или другие подходящие схемы. Контроллер 310 также может содержать долговременную машиночитаемую память для хранения команд, исполняемых контроллером 310, а также данных, которые контроллер 310 может создавать на основе сигналов, полученных от других внутренних элементов лидарной системы 300, и/или сигналов, выдаваемых другим внутренним элементам лидарной системы 300. Память может содержать энергозависимые (например, ОЗУ) и/или энергонезависимые (например, флэш-память, жесткий диск) элементы. Контроллер 310 может формировать данные в ходе работы и сохранять их в памяти. Например, такие данные, формируемые контроллером 310, могут быть связаны с точками данных в облаке точек лидарной системы 300.

[0146] Предполагается, что в по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может быть реализован подобно электронному устройству 210 и/или компьютерной системе 100 без отступления от существа и объема настоящей технологии. В дополнение к сбору данных от блока 306 обнаружения, контроллер 310 также может выдавать управляющие сигналы для источника 302 света и блока 308 сканирования и, возможно, принимать от них данные диагностики.

[0147] Как указано выше, контроллер 310 связан с источником 302 света, блоком 308 сканирования и блоком 306 обнаружения. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может принимать электрические пусковые импульсы от источника 302 света, при этом каждый электрический пусковой импульс соответствует излучению оптического импульса источником 302 света. Контроллер 310 может дополнительно выдавать источнику 302 света команды, управляющий сигнал и/или пусковой сигнал, указывающие на то, когда источник 302 света должен формировать оптические импульсы, например, для выходного луча 314.

[0148] Лишь в качестве примера, контроллер 310 может выдавать электрический пусковой сигнал, содержащий электрические импульсы, с тем, чтобы источник 302 света излучал оптический импульс, представленный выходным лучом 314, в ответ на каждый импульс электрического пускового сигнала. Также предполагается, что контроллер 310 может обеспечивать изменение источником 302 света одной или нескольких характеристик выходного луча 314, создаваемого источником 302 света, таких как, среди прочего, частота, период, длительность, энергия импульса, пиковая мощность, средняя мощность и длина волны оптических импульсов.

[0149] В соответствии с настоящей технологией, контроллер 310 способен определять значение «времени пролета» оптического импульса для вычисления расстояния между лидарной системой 300 и одним или несколькими объектами в поле обзора, как описано ниже. Время пролета определяется на основе информации о времени, связанной (1) с первым моментом времени, когда оптический импульс (например, выходной луч 314) был излучен источником 302 света, и (2) со вторым моментом времени, когда часть этого оптического импульса (например, входного луча 316) была обнаружена или принята блоком 306 обнаружения. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии первый момент времени может соответствовать моменту передачи контроллером 310 электрического импульса, связанного с оптическим импульсом, а второй момент времени может соответствовать моменту приема контроллером 310 от блока 306 обнаружения электрического сигнала, сформированного в ответ на прием части оптического импульса входного луча 316.

[0150] В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии, в которых светоделительный элемент 304 способен расщеплять выходной луч 314 на сканирующий луч (не показан) и опорный луч (не показан), первый момент времени может представлять собой момент приема от блока 306 обнаружения первого электрического сигнала, сформированного в ответ на прием части опорного луча. Соответственно, в этих вариантах осуществления второй момент времени может быть определен как момент приема контроллером 310 от блока 306 обнаружения второго электрического сигнала, сформированного в ответ на прием другой части оптического импульса входного луча 316.

[0151] В соответствии с настоящей технологией, контроллер 310 способен определять на основе первого и второго моментов времени значение времени пролета и/или величину фазовой модуляции для излученного импульса выходного луча 314. Значение времени T пролета в некотором смысле представляет собой время прохождения излученного импульса «туда и обратно», т.е. от лидарной системы 300 до объекта 320 и обратно до лидарной системы 300. Таким образом, контроллер 310 в общем случае способен определять расстояние 318 по следующей формуле:

, (1)

где D - расстояние 318, T - время пролета, а c - скорость света (приблизительно 3,0×108 м/с).

[0152] Как упоминалось ранее, лидарная система 300 может использоваться для определения расстояния 318 до одного или нескольких других потенциальных объектов, расположенных в окружающем пространстве 250. Производя сканирование выходным лучом 314 интересующей области 325 лидарной системы 300 в соответствии с заданной схемой сканирования, контроллер 310 способен отображать расстояния (подобно расстоянию 318) до соответствующих точек данных в интересующей области 325 лидарной системы 300. Исходя из этого, контроллер 310, как правило, способен представлять эти поочередно получаемые точки данных (например, облака точек) в виде многомерной карты. В некоторых вариантах практической реализации данные, связанные с определенным временем пролета и/или с расстояниями до объектов, могут отображаться в различных информационных форматах.

[0153] Например, такая многомерная карта может использоваться электронным устройством 210 для обнаружения или иной идентификации объектов либо для определения формы потенциальных объектов в интересующей области 325 лидарной системы 300 или расстояния до них. Предполагается, что лидарная система 300 способна многократно или итеративно получать и/или формировать облака точек с любой скоростью, пригодной для данного применения.

[0154] Как указано выше, разработчиками настоящей технологии были разработаны способы и системы, обеспечивающие калибровку блока обнаружения лидарной системы за счет формирования особого обратного светового луча, определение значения напряжения для этого особого обратного светового луча, сравнения этого значения напряжения с базовым значением и проведения калибровки блока обнаружения по результатам этого сравнения. Ниже со ссылкой на фиг. 5 и 6 описаны различные варианты осуществления блока сканирования, способного формировать такой обратный световой луч.

Варианты осуществления блока сканирования

[0155] На фиг. 5 представлена схема лидарной системы 600 в соответствии с по меньшей мере некоторыми вариантами осуществления настоящей технологии. Лидарная система 600 содержит корпус 630 с окном 680. На чертежах также представлены источник 602 света, блок 606 обнаружения и блок 608 сканирования. Блок 608 сканирования и блок 606 обнаружения расположены внутри корпуса 630. Корпус 630 служит укрытием, защищающим блок 608 сканирования и блок 606 обнаружения от источников света в окружающем пространстве. Элементы лидарной системы 600 могут быть реализованы подобно элементам лидарной системы 300 без отступления от существа и объема настоящей технологии.

[0156] Блок 608 сканирования содержит поворотный отражающий элемент 650 и вращающийся отражающий элемент 660. В частности, поворотный отражающий элемент 650 показан в трех различных положениях, а именно в первом положении 651, втором положении 652 и третьем положении 653. Поворотный отражающий элемент 650 способен поворачиваться вокруг оси 655 поворота во множество положений, включая первое положение 651, второе положение 652 и третье положение 653.

[0157] Целью поворота поворотного отражающего элемента 650 является развертка выходных лучей вдоль первой оси сканирования. Когда световые лучи 671, 672 и 673, формируемые источником 602 света, попадают на поворотный отражающий элемент 650, они перенаправляются поворотным отражающим элементом 650 вдоль первой оси сканирования в зависимости от ориентации поворотного вращающего элемента 650.

[0158] Как показано на фиг. 5, поворотный отражающий элемент 650 способен перенаправлять световой луч 671 и световой луч 672 ко второму отражающему элементу 660 при нахождении в первом положении 651 и во втором положении 652, соответственно. Второй отражающий элемент 660, в свою очередь, способен перенаправлять световой луч 671 и световой луч 672 в окружающее пространство через окно 680. Кроме того, поворотный отражающий элемент 650 при нахождении в третьем положении 653 способен перенаправлять световой луч 673 к внутренней поверхности 631 корпуса 630, а не ко второму отражающему элементу 660.

[0159] Предполагается, что поворотный отражающий элемент 650 может поворачиваться во множество положений. Это множество положений может включать в себя (1) первое подмножество положений, в которых световой луч от источника 602 света перенаправляется ко второму отражающему элементу 660, и (2) второе подмножество положений, в которых световой луч от источника 602 света перенаправляется к внутренней поверхности 631, а не ко второму отражающему элементу 660. Можно утверждать, что дополнительно или в качестве альтернативы множество положений поворотного отражающего элемента 650 может включать в себя одно или несколько крайних положений, в которых световой луч перенаправляется к внутренней поверхности 631, а не ко второму отражающему элементу 660. Также можно утверждать, что в других вариантах осуществления поле обзора поворотного отражающего элемента включает в себя (1) первую часть, в которой световой луч перенаправляется ко второму отражающему элементу 660, и (2) вторую часть, в которой световой луч перенаправляется к внутренней поверхности 631.

[0160] На фиг. 6 представлена схема лидарной системы 700 в соответствии с по меньшей мере некоторыми вариантами осуществления настоящей технологии. Лидарная система 700 содержит корпус 730 с окном 780. На чертежах также представлены источник 702 света, блок 706 обнаружения и блок 708 сканирования. Блок 708 сканирования и блок 706 обнаружения расположены внутри корпуса 730.

[0161] Блок 708 сканирования содержит первый отражающий элемент 750 и вращающийся многогранный отражающий элемент 760. В частности, вращающийся многогранный отражающий элемент 760 имеет множество отражающих поверхностей, в том числе отражающие поверхности 761, 762, 763, 764, 766 и 767. Вращающийся многогранный отражающий элемент 760 способен вращаться вокруг оси 755 вращения.

[0162] Целью вращения вращающегося многогранного отражающего элемента 760 является развертка выходных лучей вдоль второй оси сканирования. Когда световые лучи 771, 772 и 773, создаваемые источником 702 света (и перенаправляемые первым отражающим элементом 750 к вращающемуся многогранному отражающему элементу 760), попадают на вращающийся многогранный отражающий элемент 760, они перенаправляются вращающимся многогранным отражающим элементом 760 вдоль второй оси сканирования в зависимости от ориентации вращающегося многогранного отражающего элемента 760. Действительно, в зависимости от положения вращающегося многогранного отражающего элемента 760 относительно оси 755 вращения в каждый конкретный момент времени, световой луч перенаправляется к той или иной из отражающих поверхностей 761, 762, 763, 764, 766 и 767 в поле 790 обзора вращающегося многогранного отражающего элемента 760.

[0163] В общем случае поле 790 обзора вращающегося многогранного отражающего элемента 760 представляет собой полный диапазон углов, в котором вращающийся многогранный отражающий элемент 760 осуществляет сканирование или развертку световых лучей. Следует отметить, что поле 790 обзора вращающегося многогранного отражающего элемента 760 ориентировано вдоль второй оси сканирования.

[0164] Также следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления настоящей технологии поле 790 обзора вращающегося многогранного отражающего элемента 760 может быть разбито на отдельные части, а именно на часть 791, предназначенную для обнаружения, и части 792 и 793, предназначенные для калибровки. С одной стороны, можно утверждать, что часть 791, предназначенная для обнаружения, является частью поля 790 обзора, соответствующей окну 780 корпуса 730. Часть 791, предназначенная для обнаружения, используется лидарной системой 700 для обнаружения объектов в окружающем пространстве путем передачи и приема световых лучей через окно 780. С другой стороны, можно утверждать, что части 792 и 793, предназначенные для калибровки, являются другой частью поля 790 обзора, находящейся за пределами окна 780. Части 792 и 793, предназначенные для калибровки, используются лидарной системой 700 не для обнаружения объектов, а для калибровки блока 706 обнаружения.

[0165] Как показано на фиг. 6, вращающийся многогранный отражающий элемент 760 может перенаправлять световой луч 771 и световой луч 772 в первую часть 791 поля 790 обзора к окну 780. Вращающийся многогранный отражающий элемент 760 может перенаправлять световой луч 773 в часть 792, предназначенную для калибровки, к внутренней поверхности 731 корпуса 730, а не к окну 780.

[0166] Предполагается, что в по меньшей мере некоторых вариантах осуществления настоящей технологии положение вращающегося многогранного отражающего элемента 760 относительно первого отражающего элемента 750 (и/или относительно окна 780) и/или размеры вращающегося многогранного отражающего элемента 760 могут варьироваться, среди прочего, в зависимости от поля обзора, которое требуется обеспечить в лидарной системе 700. Предполагается, что положение вращающегося многогранного отражающего элемента 760 относительно окна 780 может варьироваться, среди прочего, в зависимости от размеров окна 780. Чтобы обеспечить поле обзора для вращающегося многогранного отражающего элемента 760, которое по меньшей мере частично охватывает внутреннюю поверхность 731 корпуса 730 для использования в процессе калибровки блока 706 обнаружения, в контексте настоящей технологии может быть реализовано множество конфигураций, характеризующихся разными относительными положениями и/или размерами (1) первого отражающего элемента 750, (2) вращающегося многогранного отражающего элемента 760 и (3) окна 780.

[0167] В по меньшей мере некоторых вариантах осуществления настоящей технологии реализована лидарная система, которая, среди прочего, содержит корпус, блок сканирования и блок обнаружения. Блок сканирования содержит отражающий элемент для сканирования пространства световыми лучами, формируемыми лидарной системой. Отражающий элемент может переводиться во множество положений относительно оси привода. В одних случаях осью привода может быть ось вращения, а в других - ось поворота и/или ось колебаний. Множество положений включает в себя по меньшей мере два подмножества положений - первое подмножество используется для перенаправления световых лучей в окружающее пространство, а второе - для перенаправления световых лучей к внутренней поверхности корпуса лидарной системы. Первое подмножество положений отражающего элемента служит для формирования облака точек, которое является трехмерным представлением окружающего пространства. Второе подмножество положений отражающего элемента служит для калибровки блока обнаружения лидарной системы.

[0168] Предполагается, что во время работы лидарной системы отражающий элемент может находиться как в первом подмножестве положений, так и во втором подмножестве положений. Например, во время работы лидарной системы контроллер может переводить отражающий элемент в положение из первого подмножества положений, направляя световые лучи в окружающее пространство. Таким образом, в первом подмножестве обратные световые лучи улавливаются блоком обнаружения для формирования электрического сигнала, несущего информацию об объектах в окружающем пространстве. В том же примере во время работы лидарной системы контроллер может переводить отражающий элемент в положение из второго подмножества положений, направляя световые лучи к внутренней поверхности корпуса, а не в окружающее пространство. Таким образом, во втором подмножестве обратные световые лучи улавливаются блоком обнаружения для определения значения напряжения, которое подлежит сравнению с базовым значением напряжения в целях калибровки.

[0169] Предполагается, что в по меньшей мере некоторых вариантах осуществления в одном цикле сканирования лидарной системы отражающий элемент может находиться преимущественно в первом подмножестве положений, обеспечивая работу лидарной системы в нормальном режиме. При этом также предполагается, что в одном цикле сканирования лидарной системы отражающий элемент может один или более раз оказываться во втором подмножестве положений, обеспечивая калибровку блока обнаружения при сохранении непрерывности работы лидарной системы.

[0170] Кроме того, следует отметить, что отражающий элемент не обязательно должен по меньшей мере один раз оказываться во втором подмножестве положений в каждом цикле сканирования лидарной системы. Например, контроллер может по меньшей мере один раз переводить отражающий элемент во второе подмножество положений в каждых M циклах сканирования лидарной системы.

[0171] Дополнительно или в качестве альтернативы, контроллер может по меньшей мере один раз переводить отражающий элемент во второе подмножество положений в ответ на инициирующее событие. Например, в нормальном режиме работы лидарной системы датчик состояния окружающей среды может предоставлять контроллеру информацию об одном или нескольких параметрах окружающей среды, таких как влажность, температура, перемещение, освещенность и т.д. При изменении одного или нескольких параметров окружающей среды контроллер может инициировать процесс калибровки блока обнаружения и переводить отражающий элемент во второе подмножество положений.

[0172] В дополнительных вариантах осуществления блок сканирования может содержать несколько отражающих элементов. Предполагается, что в таких вариантах осуществления для нескольких отражающих элементов могут быть предусмотрены первое подмножество положений в нормальном режиме работы лидарной системы и второе подмножество положений в режиме калибровки. Предполагается, что в по меньшей мере одном варианте осуществления лидарная система может содержать первый отражающий элемент, реализованный подобно поворотному отражающему элементу 650 (см. фиг. 5), и второй отражающий элемент, реализованный подобно вращающемуся отражающему элементу 760 (см. фиг. 6).

[0173] В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии лидарная система способна реализовывать способ 800, блок-схема которого представлена на фиг. 7. Ниже приводится описание шагов способа 800.

Шаг 802: перевод первого отражающего элемента в положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса, а не в окружающее пространство.

[0174] Реализация способа 800 начинается с шага 802 - перевода лидарной системой отражающего элемента в положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса, а не в окружающее пространство.

[0175] Предполагается, что в некоторых вариантах осуществления настоящей технологии лидарная система содержит единственный отражающий элемент в блоке сканирования, который способен осуществлять развертку световых лучей по одной оси. Например, единственный отражающий элемент может быть реализован подобно отражающему элементу 650. В данном примере световые лучи могут перенаправляться (1) в окружающее пространство при нахождении единственного отражающего элемента в одном из положений из первого множества положений и (2) к внутренней поверхности корпуса 631 при нахождении единственного отражающего элемента в одном из положений из второго множества положений. Таким образом, можно утверждать, что в объем настоящей технологии включены лидарные системы с одной осью сканирования.

[0176] Дополнительно или в качестве альтернативы, единственный отражающий элемент в блоке сканирования может осуществлять развертку световых лучей по двум осям. Такая конструкция может быть реализована за счет использования микроэлектромеханического отражающего элемента с двумя степенями свободы, который обеспечивает развертку световых лучей вдоль первой оси в зависимости от своего положения вдоль первой степени свободы и по второй оси в зависимости от своего положения по второй степени свободы. В дополнительных вариантах осуществления для развертки световых лучей по двум осям блок сканирования может содержать микроэлектромеханический отражающий элемент с криволинейной поверхностью.

[0177] В тех вариантах осуществления настоящей технологии, в которых блок сканирования содержит первый и второй отражающие элементы, контроллер может переводить первый отражающий элемент и/или второй отражающий элемент в положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса, а не в окружающее пространство.

[0178] В некоторых вариантах осуществления первым отражающим элементом (например, таким как элемент 650) является поворотный отражающий элемент. В этом случае контроллер может поворачивать поворотный отражающий элемент в положение, в котором световой луч перенаправляется к внутренней поверхности корпуса, а не ко второму отражающему элементу.

[0179] В других вариантах осуществления вторым отражающим элементом (например, таким как элемент 760) может быть вращающийся многогранный отражающий элемент, осуществляющий развертку световой луч в поле обзора, которое содержит (1) первую часть, соответствующую окну в корпусе для сканирования окружающего пространства, и (2) вторую часть, находящуюся за пределами этого окна. В этом случае контроллер может поворачивать вращающийся многогранный отражающий элемент таким образом, чтобы световой луч перенаправлялся во вторую часть поля обзора к внутренней поверхности корпуса, а не в окно.

Шаг 804: определение значения напряжения при улавливании обратного светового луча.

[0180] Следующим шагом в способе 800 является шаг 804 - определение лидарной системой значения напряжения при улавливании обратного светового луча. Следует отметить, что обратный световой луч представляет собой световой луч, отраженный внутренней поверхностью корпуса, а не поступивший из окружающего пространства.

[0181] Также следует отметить, что при определении значения напряжения блок обнаружения лидарной системы улавливает только обратный световой луч, поступающий от внутренней поверхности корпуса.

Шаг 806: калибровка блока обнаружения на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

[0182] Следующим шагом в способе 800 является шаг 806 - калибровка лидарной системой блока обнаружения лидарной системы на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

[0183] В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии базовое значение напряжения может сохраняться перед началом работы лидарной системы. В общем случае базовое значение напряжения характеризует значение напряжения, которое определяется фотодетектором, находящимся в калиброванном состоянии (нормальном или основном рабочем состоянии), в ответ на улавливание особого обратного светового луча (вернувшегося к фотодетектору после перенаправления от внутренней поверхности).

[0184] Калибровка фотодетектора может выполняться по разности между этими двумя значениями напряжения. Например, рабочее напряжение фотодетектора может регулироваться таким образом, чтобы значения напряжения, соответствующие подобным обратным световым лучам, были равны базовому значению напряжения.

[0185] В некоторых вариантах осуществления контроллер может подавать в блок обнаружения напряжение обратного смещения (отрегулированное), значение которого основано на разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения. Можно утверждать, что в некоторых вариантах осуществления напряжение обратного смещения может регулироваться на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения таким образом, чтобы при отрегулированном значении напряжения смещения разность (В переводе выделенное слово добавлено по контексту.) между значением напряжения, соответствующим обратному световому лучу, и базовым значением напряжения была по существу равна нулю.

[0186] В дополнительных вариантах осуществления блок обнаружения может формировать аналоговый сигнал, представляющий особый обратный световой луч. В этом случае контроллер может изменять этот аналоговый сигнал на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

[0187] Для специалиста в данной области могут быть очевидными возможные изменения и усовершенствования описанных выше вариантов осуществления настоящей технологии. Предшествующее описание приведено лишь в иллюстративных целях, а не для ограничения объема изобретения. Объем охраны настоящей технологии определяется исключительно объемом приложенной формулы изобретения.

Похожие патенты RU2829088C1

название год авторы номер документа
ЛИДАРНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ 2020
  • Соломенцев Дмитрий Валентинович
  • Голиков Андрей Викторович
  • Орлов Николай Евгеньевич
  • Кузнецов Владимир Альбертович
RU2789827C2
Лидарные системы и способы 2020
  • Соломенцев Дмитрий Валентинович
  • Голиков Андрей Викторович
  • Орлов Николай Евгеньевич
  • Кузнецов Владимир Альбертович
RU2798364C2
Лидарные системы и способы 2020
  • Соломенцев Дмитрий Валентинович
  • Голиков Андрей Викторович
  • Орлов Николай Евгеньевич
  • Кузнецов Владимир Альбертович
RU2798363C2
МУЛЬТИСПЕКТРАЛЬНЫЕ ЛИДАРНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ 2020
  • Соломенцев Дмитрий Валентинович
  • Голиков Андрей Викторович
  • Орлов Николай Евгеньевич
  • Кузнецов Владимир Альбертович
RU2792948C2
ЛИДАРНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ С ВЫБОРОЧНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ 2020
  • Соломенцев Дмитрий Валентинович
  • Голиков Андрей Викторович
  • Орлов Николай Евгеньевич
  • Кузнецов Владимир Альбертович
RU2792951C2
Лидарная система и способ с когерентным детектированием 2020
  • Соломенцев Дмитрий Валентинович
  • Голиков Андрей Викторович
  • Орлов Николай Евгеньевич
  • Кузнецов Владимир Альбертович
RU2792949C2
ЛИДАРНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ 2021
  • Перьев Юрий Николаевич
RU2821361C1
ЛИДАРНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ 2021
  • Перьев Юрий Николаевич
RU2829187C1
ЛИДАРНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ 2021
  • Орлов Николай Евгеньевич
RU2824434C2
СКАНЕР ДЛЯ ЛИДАРНОЙ СИСТЕМЫ, ЛИДАРНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СКАНЕРА 2020
  • Сачков Андрей Владимирович
RU2781619C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 829 088 C1

Реферат патента 2024 года ЛИДАРНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ЛИДАРНОЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к навигационной технике, в частности к лидарным системам и способам калибровки лидарных систем. Технический результат - повышение точности навигации в окружающем пространстве. Результат достигается тем, что предложена лидарная система, содержащая источник света, блок сканирования, блок обнаружения и корпус, причем калибровка во время работы лидарной системы предусматривает перевод отражающего элемента в положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса вместо окружающего пространства, определение значения напряжения при улавливании обратного светового луча и калибровку блока обнаружения на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула изобретения RU 2 829 088 C1

1. Способ калибровки лидарной системы (LIDAR), установленной на функционирующем в окружающем пространстве беспилотном автомобиле (SDC) и содержащей источник света, блок сканирования, блок обнаружения и корпус, при этом

блок сканирования включает в себя первый отражающий элемент для развертки светового луча от источника света вдоль первой оси,

блок сканирования и блок обнаружения расположены внутри корпуса, а корпус содержит окно в окружающее пространство и обеспечивает укрытие, защищающее блок сканирования и блок обнаружения от источников света в окружающем пространстве,

при этом способ включает в себя во время работы лидарной системы:

- перевод первого отражающего элемента в заданное положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса вместо окружающего пространства;

- определение блоком обнаружения значения напряжения при улавливании обратного светового луча, который представляет собой световой луч, отраженный от внутренней поверхности корпуса; и

- калибровку блока обнаружения на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения, которое представляет собой значение напряжения, определяемое откалиброванным блоком обнаружения при возврате обратного светового луча, отраженного от внутренней поверхности корпуса.

2. Способ по п. 1, в котором блок сканирования дополнительно содержит второй отражающий элемент для развертки светового луча от первого отражающего элемента по второй оси, а перевод первого отражающего элемента в заданное положение включает в себя перевод первого отражающего элемента и/или второго отражающего элемента для перенаправления светового луча к внутренней поверхности корпуса вместо окружающего пространства.

3. Способ по п. 1, в котором блок обнаружения при определении значения напряжения улавливает только обратный световой луч, поступающий от внутренней поверхности корпуса.

4. Способ по п. 2, в котором первым отражающим элементом является поворотный отражающий элемент, а перевод в заданное положение включает в себя поворот поворотного отражающего элемента в положение, в котором световой луч перенаправляют к внутренней поверхности корпуса вместо второго отражающего элемента.

5. Способ по п. 2, в котором вторым отражающим элементом является вращающийся многогранный отражающий элемент, осуществляющий развертку светового луча на поле обзора, которое содержит первую часть, выровненную относительно окна в корпусе для сканирования окружающего пространства, и вторую часть, вне соответствия с этим окном, а перевод в заданное положение включает в себя вращение вращающегося многогранного отражающего элемента, при котором световой луч перенаправляется во вторую часть поля обзора к внутренней поверхности корпуса, вместо окна.

6. Способ по п. 5, в котором первая часть поля обзора используется для обнаружения объекта в окружающем пространстве, а вторая часть поля обзора используется для калибровки блока обнаружения.

7. Способ по п. 5, в котором вторая часть поля обзора выровнена относительно корпуса с по меньшей мере одной стороны окна.

8. Способ по п. 1, в котором калибровка включает в себя подачу в блок обнаружения напряжения обратного смещения, значение которого основано на разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

9. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя формирование блоком обнаружения аналогового сигнала, соответствующего обратному световому лучу, при этом калибровка включает в себя изменение этого аналогового сигнала на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

10. Способ по п. 2, в котором первая ось ортогональна второй оси.

11. Способ по п. 2, в котором первый отражающий элемент осуществляет развертку светового луча по горизонтали, а второй отражающий элемент осуществляет развертку светового луча по вертикали.

12. Способ по п. 1, в котором лидарная система действует во время работы беспилотного автомобиля.

13. Способ по п. 1, в котором блок обнаружения содержит один или более фотодиодов.

14. Лидарная система, установленная на действующем в окружающем пространстве беспилотном автомобиле и содержащая источник света, блок сканирования, блок обнаружения и корпус, в которой блок сканирования содержит первый отражающий элемент, предназначенный для развертки светового луча источника света вдоль первой оси, причем блок сканирования и блок обнаружения расположены внутри корпуса, а корпус содержит окно в окружающее пространство и служит укрытием, защищающим блок сканирования и блок обнаружения от источников света в окружающем пространстве, при этом лидарная система во время работы выполнена с возможностью:

- переводить первый отражающий элемент в заданное положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса вместо окружающего пространства;

- определять блоком обнаружения значение напряжения при улавливании обратного светового луча, который представляет собой световой луч, отраженный внутренней поверхностью корпуса; и

- калибровать блок обнаружения на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения, которое представляет собой значение напряжения, определяемое откалиброванным блоком обнаружения при возврате обратного светового луча, отраженного от внутренней поверхности корпуса.

15. Лидарная система по п. 14, в которой блок сканирования дополнительно содержит второй отражающий элемент для развертки светового луча от первого отражающего элемента вдоль второй оси, а перевод первого отражающего элемента в заданное положение содержит перевод лидарной системой первого отражающего элемента и/или второго отражающего элемента в положение, обеспечивающее перенаправление светового луча к внутренней поверхности корпуса вместо окружающего пространства.

16. Лидарная система по п. 14, в которой блок обнаружения при определении значения напряжения улавливает только обратный световой луч, поступающий от внутренней поверхности корпуса.

17. Лидарная система по п. 15, в которой первым отражающим элементом является поворотный отражающий элемент, а перевод в заданное положение включает в себя поворот лидарной системой поворотного отражающего элемента в положение, в котором световой луч перенаправляется к внутренней поверхности корпуса вместо второго отражающего элемента.

18. Лидарная система по п. 15, в которой вторым отражающим элементом является вращающийся многогранный отражающий элемент, осуществляющий развертку светового луча на поле обзора, которое содержит первую часть, выровненную относительно окна в корпусе для сканирования окружающего пространства, и вторую часть, вне пределов этого окна, а перевод в заданное положение включает в себя вращение лидарной системой вращающегося многогранного отражающего элемента, при котором световой луч перенаправляется во вторую часть поля обзора к внутренней поверхности корпуса вместо окна.

19. Лидарная система по п. 18, в которой первая часть используется для обнаружения объекта в окружающем пространстве, а вторая часть используется для калибровки блока обнаружения.

20. Лидарная система по п. 18, в которой вторая часть поля обзора выровнена относительно корпуса с по меньшей мере одной стороны окна.

21. Лидарная система по п. 14, в которой калибровка включает в себя подачу лидарной системой в блок обнаружения напряжения обратного смещения, значение которого основано на разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

22. Лидарная система по п. 14, дополнительно выполненная с возможностью формировать блоком обнаружения аналоговый сигнал, соответствующий обратному световому лучу, при этом калибровка включает в себя изменение лидарной системой аналогового сигнала на основе разности между определенным значением напряжения и базовым значением напряжения.

23. Лидарная система по п. 15, в которой первая ось ортогональна второй оси.

24. Лидарная система по п. 15, в которой первый отражающий элемент осуществляет развертку светового луча по горизонтали, а второй отражающий элемент осуществляет развертку светового луча по вертикали.

25. Лидарная система по п. 14, которая функционирует во время работы беспилотного автомобиля.

26. Лидарная система по п. 14, в которой блок обнаружения содержит один или более фотодиодов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2829088C1

WO 2019197894 A1, 17.10.2019
DE 102020103794 A1, 19.08.2021
СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ЛИДАРА (LIDAR) С РАСШИРЕННЫМ ПОЛЕМ ЗРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПАССИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 2019
  • Голиков Андрей Викторович
  • Орлов Николай Евгеньевич
  • Соломенцев Дмитрий Валентинович
RU2745882C1
СИСТЕМА СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ ЛИДАРА, ОСНОВАННОГО НА ОТРАЖАТЕЛЕ С МАГНИТНОЙ ПОДВЕСКОЙ 2017
  • Полонский Станислав Владимирович
  • Никишов Артем Юрьевич
RU2666224C1

RU 2 829 088 C1

Авторы

Орлов Николай Евгеньевич

Голиков Андрей Викторович

Даты

2024-10-23Публикация

2021-12-23Подача