激光雷达系统及其控制方法
阅读：471发布：2020-05-08
专利汇可以提供激光雷达系统及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 题为“ 激光雷达 系统及其控制方法”。提供了一种 传感器 系统，所述 传感器系统 包括发射器，所述发射器被配置为发射具有可变发射速率的 信号 。所述传感器还包括 致动器 ，所述致动器被配置为周期性地 修改 所述信号的方向。所述致动器具有在一段时间内变化的扫描速率。所述传感器另外包括被配置为接收返回信号的检测器。所述传感器还包括与所述发射器、所述致动器和所述检测器通信的 控制器 。所述控制器被配置为控制所述发射器以发射 输出信号 ，并且响应于所述扫描速率的变化而改变所述输出信号的发射速率。，下面是激光雷达系统及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种自动车辆，所述自动车辆包括：
车身，所述车身具有前端、后端、从所述前端延伸到所述后端的中心线、左舷侧和右舷侧；
第一传感器，所述第一传感器联接到所述主体，所述第一传感器被配置为周期性地扫描第一视场，所述第一传感器的第一扫描速率在给定时间段内变化，所述第一视场以所述中心线的左舷为中心；
第二传感器，所述第二传感器联接到所述主体，所述第二传感器被配置为周期性地扫描第二视场，所述第二传感器的第二扫描速率在给定时间段内变化，所述第二视场以所述中心线的右舷为中心，其中所述第一视场与所述第二视场重叠以限定重叠区域，所述重叠区域大致沿所述中心线延伸；和
控制器，所述控制器与所述第一传感器和所述第二传感器通信，所述控制器被配置为控制所述第一传感器以发射第一输出信号，并且响应于所述第一扫描速率的变化而改变所述第一输出信号的发射速率和发射功率，并且被配置为控制所述第二传感器以发射第二输出信号，并且响应于所述第二扫描速率的变化而改变所述第二输出信号的发射速率和发射功率。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述控制器被进一步配置为控制所述第一传感器，以响应于所述第一扫描速率的变化而改变所述第一输出信号的功率。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中所述第一传感器包括被配置为接收返回信号的第一检测器，并且其中控制器被进一步配置为控制所述第一检测器以响应于所述第一扫描速率的变化而改变灵敏度。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中所述第一传感器包括第一致动器，所述第一致动器被配置为周期性地修改所述第一输出信号的方向，所述第一致动器包括微机电系统反射镜。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述第一输出信号包括光束。
6.根据权利要求1所述的车辆，还包括联接到所述主体的第三传感器，所述第三传感器被配置为周期性地扫描第三视场，所述第三视场以所述中心线的右舷为中心，其中所述第三视场与所述第二视场重叠以限定第二重叠区域，所述第二重叠区域大致正交于所述中心线延伸。
激光雷达系统及其控制方法
背景技术
[0001] 本公开一般涉及车辆感知系统，并且更具体地涉及用于自动车辆的感知系统。
[0002] 现代车辆的操作变得更加自动化，即能够在越来越少的驾驶员干预下提供驾驶控制。随着车辆变得更加自动化，可以提供附加传感器诸如LiDAR以有利于车辆的自主行为。可以被理解为指代光雷达或光检测和测距的LiDAR一般是指在目标处发射光并接收和处理所产生的反射。
发明内容
发明内容
[0003] 根据本公开的传感器系统包括发射器，该发射器被配置为发射具有可变发射速率的信号。该传感器还包括致动器，该致动器被配置为周期性地修改信号的方向。该致动器具有在一段时间内变化的扫描速率。该传感器另外包括被配置为接收返回信号的检测器。该传感器还包括与发射器、致动器和检测器通信的控制器。该控制器被配置为控制发射器以发射输出信号，并且响应于扫描速率的变化而改变输出信号的发射速率。
[0004] 在示例性实施方案中，控制器被进一步配置为控制发射器以响应于扫描速率的变化而改变输出信号的功率。
[0005] 在示例性实施方案中，控制器被进一步配置为控制检测器以响应于扫描速率的变化而改变曝光时间。
[0006] 在示例性实施方案中，致动器包括微机电系统反射镜。
[0007] 在示例性实施方案中，信号包括光束。
[0008] 根据本公开的自动车辆包括车身，该车身具有前端、后端、从前端延伸到后端的中心线、左舷侧和右舷侧。该车辆还包括联接到主体的第一传感器。该第一传感器被配置为周期性地扫描第一视场。该第一传感器的第一扫描速率在给定时间段内变化。第一视场以中心线的左舷为中心。该车辆另外包括联接到主体的第二传感器。该第二传感器被配置为周期性地扫描第二视场。该第二传感器的第二扫描速率在给定时间段内变化。该第二视场以中心线的右舷为中心。第一视场与第二视场重叠以限定大致沿中心线延伸的重叠区域。该车辆还包括与第一传感器和第二传感器通信的控制器。该控制器被配置为控制第一传感器以发射第一输出信号并且响应于第一扫描速率的变化而改变第一输出信号的发射速率和发射功率，并且被配置为控制第二传感器以发射第二输出信号并且响应于第二扫描速率的变化而改变第二输出信号的发射速率和发射功率。
[0009] 在示例性实施方案中，该控制器被进一步配置为控制发射器以响应于扫描速率的变化而改变输出信号的功率。
[0010] 在示例性实施方案中，控制器被进一步配置为控制检测器以响应于扫描速率的变化而改变灵敏度。
[0011] 在示例性实施方案中，致动器包括微机电系统反射镜。
[0012] 在示例性实施方案中，信号包括光束。
[0013] 在示例性实施方案中，车辆另外包括联接到主体的第三传感器。该第三传感器被配置为周期性地扫描第三视场。该第三视场以中心线的右舷为中心。该第三视场与第二视场重叠以定义第二重叠区域。该第二重叠区域大致正交于中心线延伸。
[0014] 根据本公开的控制传感器系统的方法包括提供传感器，该传感器带有被配置为发射信号的发射器、被配置为修改信号方向的致动器、被配置为接收返回信号的检测器，以及与发射器、致动器和检测器通信的控制器。该方法还包括经由控制器控制发射器以发射具有发射速率的输出信号。该方法另外包括经由控制器控制致动器，以根据扫描速率周期性地修改输出信号的方向。扫描速率在一段时间内变化。该方法还包括经由控制器控制发射器，以响应于扫描速率的变化而改变输出信号的发射速率。
[0015] 在示例性实施方案中，该方法另外包括经由控制器控制发射器，以响应于扫描速率的变化而改变输出信号的功率。在此类实施方案中，控制发射器以改变输出信号的功率可包括控制发射器以响应于扫描速率的降低而增大输出信号的功率。
[0016] 在示例性实施方案中，该方法另外包括经由控制器控制检测器，以响应于扫描速率的变化而改变灵敏度。
[0017] 根据本公开的实施方案提供了许多优点。例如，本公开提供了用于控制传感器来提供节能、增加的范围或其组合而不牺牲分辨率的系统和方法。
附图说明
[0019] 图1是根据本公开的实施方案的包括自主控制车辆的通信系统的示意图；
[0020] 图2是根据本公开的实施方案的用于车辆的自动驾驶系统(ADS)的示意性框图。
[0021] 图3是根据本公开的实施方案的传感器的示意性框图。
[0022] 图4A和图4B是可以在本公开的实施方案中实施的扫描图案的例示；
[0023] 图5是可以在本公开的实施方案中实施的重叠扫描图案的例示；
[0024] 图6是根据本公开的实施方案的控制传感器的方法的流程图表示；以及
[0025] 图7是根据本公开的实施方案的传感器被控制的车辆的例示。
具体实施方式
[0026] 本文中对本公开的实施方案进行了描述。然而，应当理解，所公开的实施方案仅为示例，并且其他实施方案可采用各种以及替代形式。附图未必按比例绘制；一些特征部可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是代表性的。参考任何一个附图示出和描述的各种特征部可以与一个或多个其他附图中示出的特征部组合，以产生未明确示出或描述的实施方案。所示特征部的组合提供了典型应用的代表性实施方案。然而，对于特定应用或具体实施，可能需要符合本公开的教导内容的特征部的各种组合和修改。
[0027] 图1示意性地示出了包括用于机动车辆12的移动车辆通信和控制系统10的操作环境。用于车辆12的通信和控制系统10通常包括一个或多个无线载波系统60、陆地通信网络62、计算机64、移动设备57诸如智能电话，和远程访问中心78。
[0028] 在图1中示意性地示出的车辆12在所示实施方案中被描绘为客车，但应当理解，还可以使用任何其他车辆，包括摩托车、卡车、运动型多功能车(SUV)、休闲车(RV)、船舶、飞机等。车辆12包括推进系统13，该推进系统在各种实施方案中可包括内燃机、电机诸如牵引马达，以及/或者燃料电池推进系统。
[0029] 车辆12还包括变速器14，该变速器被配置为根据可选择的速比将动力从推进系统13传递到多个车轮15。根据各种实施方案，变速器14可包括步进比自动变速器、无级变速器或其他适当的变速器。车辆12另外包括车轮制动器17，该车轮制动器被配置为向车轮15提供制动扭矩。在各种实施方案中，车轮制动器17可包括摩擦制动器、再生制动系统诸如电机，以及/或者其他适当的制动系统。
[0030] 车辆12另外包括转向系统16。虽然被描绘为包括用于说明目的的方向盘，但是在本公开的范围内设想的一些实施方案中，转向系统16可以不包括方向盘。
[0031] 车辆12包括无线通信系统28，该无线通信系统被配置为与其他车辆(“V2V”)和/或基础设施(“V2I”)无线通信。在示例性实施方案中，无线通信系统28被配置为经由专用短程通信(DSRC)信道进行通信。DSRC信道是指专为汽车应用而设计的单向或双向短程到中程无线通信信道以及对应的一组协议和标准。然而，被配置为经由附加的或另选的无线通信标准诸如IEEE 802.11和蜂窝数据通信进行通信的无线通信系统也被认为在本公开的范围内。
[0032] 推进系统13、变速器14、转向系统16和车轮制动器17与至少一个控制器22通信或受其控制。虽然为了说明的目的而被描绘为单个单元，但是控制器22可以另外包括一个或多个其他控制器，统称为“控制器”。控制器22可包括与各种类型的计算机可读存储设备或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储设备或介质可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是持久性或非易失性存储器，可用于在CPU断电时存储各种操作变量。计算机可读存储设备或介质可以使用许多已知存储器设备中的任何一种来实施，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存存储器或能够存储数据的任何其他电、磁、光或组合存储器设备，其中一些表示可执行指令，由控制器22用于控制车辆。
[0033] 控制器22包括自动驾驶系统(ADS)24，用于自动控制车辆中的各种致动器。在示例性实施方案中，ADS 24是所谓的三级自动化系统。三级系统指示“有条件的自动化”，指的是自动驾驶系统在动态驾驶任务的所有方面的驾驶模式特定性能，期望人类驾驶员对干预请求作出适当的响应。
[0034] 根据本公开的其他实施方案可以结合所谓的一级或二级自动化系统来实施。一级系统指示“驾驶员辅助”，指的是驾驶员辅助系统使用关于驾驶环境的信息进行转向或加速的驾驶模式特定执行，并且期望人类驾驶员执行动态驾驶任务的所有剩余方面。二级系统指示“部分自动化”，指的是一个或多个驾驶员辅助系统使用关于驾驶环境的信息进行转向和加速的驾驶模式特定执行，并且期望人类驾驶员执行动态驾驶任务的所有剩余方面。
[0035] 根据本公开的其他实施方案还可以结合所谓的四级或五级自动化系统来实施。四级系统指示“高度自动化”，指的是自动驾驶系统在动态驾驶任务的所有方面的驾驶模式特定性能，即使人类驾驶员不对干预请求做出适当的响应。五级系统表示“完全自动化”，指的是自动驾驶系统在可以由人类驾驶员管理的所有道路和环境条件下的动态驾驶任务的所有方面的全时性能。
[0036] 在示例性实施方案中，ADS 24被配置为响应于来自多个传感器26的输入分别控制推进系统13、变速器14、转向系统16和车轮制动器17以控制车辆加速、转向和制动，而无需经由多个致动器30进行人工干预，其中所述多个传感器可以包括GPS、雷达、激光雷达、光学相机、热像仪、超声波传感器和/或适当的附加传感器。
[0037] 图1示出了可以与车辆12的无线通信系统28通信的若干联网设备。可以经由无线通信系统28与车辆12通信的联网设备之一是移动设备57。移动设备57可以包括计算机处理能力、能够使用短程无线协议传送信号58的收发器，以及可视智能电话显示器59。该计算机处理能力包括可编程设备形式的微处理器，该微处理器包括一个或多个指令，所述一个或多个指令存储在内部存储器结构中，并且应用于接收二进制输入以创建二进制输出。在一些实施方案中，移动设备57包括GPS模块，其能够接收来自GPS卫星68的信号并基于这些信号生成GPS坐标。在其他实施方案中，移动设备57包括蜂窝通信功能，使得移动设备57使用一个或多个蜂窝通信协议通过无线载波系统60执行语音和/或数据通信，如本文所讨论的。可视智能电话显示器59还可以包括触摸屏图形用户界面。
[0038] 无线载波系统60优选地为蜂窝电话系统，其包括多个小区塔70(仅示出了一个)、一个或多个移动交换中心(MSC)72，以及将无线载波系统60与陆地通信网络62连接所需的任何其他联网部件。每个小区塔70包括发送和接收天线以及基站，其中来自不同小区塔的基站直接地或经由中间设备诸如基站控制器连接到MSC 72。无线载波系统60可以实施任何合适的通信技术，包括例如模拟技术诸如AMPS，或数字技术诸如CDMA(例如，CDMA2000)或GSM/GPRS。其他小区塔/基站/MSC布置是可能的，并且可以与无线载波系统60一起使用。例如，基站和小区塔可以位于相同的站点，或者可以彼此远程定位，每个基站可以负责单个小区塔，或者单个基站可以服务于各个小区塔，或者各个基站可以耦合到单个MSC，但这些仅是所举的几个可能的布置。
[0039] 除了使用无线载波系统60之外，还可以使用卫星通信形式的第二无线载波系统来提供与车辆12的单向或双向通信。这可以使用一个或多个通信卫星66和上行链路发射站67来完成。单向通信可以包括例如卫星无线电服务，其中节目内容(新闻、音乐等)由发射站67接收，进行打包以便上载，然后被发送至卫星66，由该卫星将节目广播给订阅者。双向通信可以包括例如使用卫星66来中继车辆12和站67之间的电话通信的卫星电话服务。除了无线载波系统60之外或代替无线载波系统，可以利用卫星电话。
[0040] 陆地网络62可以是连接到一个或多个陆线电话并且将无线载波系统60连接到远程访问中心78的常规陆基电信网络。例如，陆地网络62可以包括公共交换电话网络网(PSTN)，诸如用于提供硬连线电话、分组交换数据通信和互联网基础结构的网络。陆地网络62的一个或多个段可以通过使用标准有线网络、光纤或其他光网络、有线网络、电力线、其他无线网络诸如无线局域网(WLAN)或提供宽带无线接入(BWA)的网络，或它们的任何组合来实施。此外，远程访问中心78无需经由陆地网络62连接，而是可以包括无线电话设备，使得它可以直接与无线网络，诸如无线载波系统60通信。
[0041] 虽然在图1中被示出为单个设备，但是计算机64可以包括可经由私有或公共网络诸如互联网访问的多台计算机。每台计算机64可用于一个或多个目的。在示例性实施方案中，计算机64可以被配置为车辆12经由无线通信系统28和无线载波60可访问的web服务器。其他计算机64可以包括，例如：服务中心计算机，其中可以经由无线通信系统28从车辆上载诊断信息和其他车辆数据；或者第三方存储库，其中通过与车辆12、远程访问中心78、移动设备57，或这些的某种组合进行通信，将车辆数据或其他信息提供给该第三方存储库，或由该第三方存储库提供车辆数据或其他信息。计算机64可以维护可搜索的数据库和数据库管理系统，该系统允许输入、移除和修改数据，以及接收在数据库内定位数据的请求。计算机
64还可以用于提供互联网连接诸如DNS服务，或用作使用DHCP或其他合适的协议来将IP地址分配给车辆12的网络地址服务器。除了车辆64之外，计算机12还可以与至少一个补充车辆通信。车辆12和任何补充车辆可以被统称为车队。
64还可以用于提供互联网连接诸如DNS服务，或用作使用DHCP或其他合适的协议来将IP地址分配给车辆12的网络地址服务器。除了车辆64之外，计算机12还可以与至少一个补充车辆通信。车辆12和任何补充车辆可以被统称为车队。
[0042] 如图2所示，ADS 24包括多个不同的系统，至少包括用于确定车辆附近的检测到的特征部或对象的存在、位置、分类和路径的感知系统32。感知系统32被配置为接收来自各种传感器诸如图1中所示的传感器26的输入，并且合成和处理这些传感器输入以生成用作ADS 24的其他控制算法的输入的参数。
[0043] 感知系统32包括传感器融合和预处理模块34，该模块处理和合成来自传感器26的各种传感器数据27。传感器融合和预处理模块34执行传感器数据27的校准，包括但不限于激光雷达至激光雷达校准、相机至激光雷达校准、激光雷达至底盘校准，以及激光雷达光束强度校准。传感器融合和预处理模块34输出经预处理的传感器输出35。
[0044] 分类和分割模块36接收经预处理的传感器输出35，并且执行对象分类、图像分类、交通灯分类、对象分割、地面分割，以及对象跟踪过程。对象分类包括但不限于识别和分类周围环境中的对象，包括识别和分类交通信号和标志，雷达融合和跟踪以便考虑传感器的放置和视场(FOV)，以及经由激光雷达融合进行的误报拒绝，用于消除城市环境中存在的许多误报，诸如例如井盖、桥梁、架空树木或灯杆，以及具有高雷达横截面但不影响车辆沿其路径行进的能力的其他障碍物。由分类和分割模型36执行的附加对象分类和跟踪过程包括但不限于自由空间检测以及融合来自雷达轨道的数据的高级跟踪、激光雷达分割、激光雷达分类、图像分类、物体形状拟合模型、语义信息、运动预测、栅格图、静态障碍物地图，以及产生高质量对象轨道的其他源。分类和分割模块36另外使用车道关联和交通控制设备行为模型来执行交通控制设备分类和交通控制设备融合。分类和分割模块36生成包括对象识别信息的对象分类和分割输出37。
[0045] 定位和标测模块40使用对象分类和分割输出37来计算参数，包括但不限于在典型和具有挑战性的驾驶场景中车辆12的位置和取向的估计。这些具有挑战性的驾驶场景包括但不限于具有许多汽车(例如密集交通)的动态环境、具有大规模障碍物(例如，道路工程或建筑工地)的环境、丘陵、多车道道路、单车道道路、各种道路标记和建筑物或其缺乏(例如住宅区与商业区)，以及(在车辆的当前路段上方和下方的)桥梁和立交桥。
[0046] 定位和标测模块40还并入了由于在操作期间由车辆12执行的板载标测功能获得的扩展地图区域而收集的新数据，以及经由无线通信系统12“推送”到车辆28的标测数据。定位和标测模块40用新信息(例如，新的车道标记、新的建筑结构、建筑区域的添加或移除等)更新先前的地图数据，同时保持未受影响的地图区域不被修改。可以生成或更新的地图数据的示例包括但不限于让行道路分类、车道边界生成、车道连接、对次要道路和主要道路的分类、左转弯和右转弯的分类，以及交叉车道创建。定位和标测模块40生成定位和标测输出41，其包括车辆12相对于所检测到的障碍物和道路特征部的位置和取向。
[0047] 车辆测距模块46接收来自车辆传感器26的数据27并且生成车辆测距输出47，其包括例如车辆航向和速度信息。绝对定位模块42接收定位和标测输出41和车辆测距信息47，并且生成车辆位置输出43，该车辆位置输出用于如下所述的单独计算中。
[0048] 对象预测模块38使用对象分类和分割输出37来生成参数，包括但不限于所检测到的障碍物相对于车辆的位置、所检测到的障碍物相对于车辆的预测路径，以及交通车道相对于车辆的位置和取向。关于对象(包括行人、周围车辆和其他运动对象)的预测路径的数据被输出作为对象预测输出39，并且用于如下所述的单独计算中。
[0049] ADS 24还包括观察模块44和判读模块48。观察模块44生成由判读模块48接收的观察输出45。观察模块44和判读模块48允许远程访问中心78进行访问。判读模块48生成判读输出49，该判读输出包括由远程访问中心78提供的附加输入(如果有的话)。
[0050] 路径规划模块50处理和合成从在线数据库或远程访问中心78接收的对象预测输出39、判读输出49和附加路由信息79，以确定要遵循的车辆路径，以便在遵守交通规则并避开任何检测到的障碍物的情况下将车辆保持在期望的路线上。路径规划模块50采用被配置为避开车辆附近的任何检测到的障碍物，将车辆保持在当前交通车道中并且将车辆保持在期望路线上的算法。路径规划模块50将车辆路径信息输出为路径规划输出51。路径规划输出51包括基于车辆路线、车辆相对于路线的位置、交通车道的位置和取向，以及任何检测到的障碍物的存在和路径的命令车辆路径。
[0052] 车辆控制模块54接收第一控制输出53以及从车辆里程计46接收的速度和航向信息47，并且生成车辆控制输出55。车辆控制输出55包括一组致动器命令以实现来自车辆控制模块54的命令路径，包括但不限于转向命令、换档命令、节流阀命令和制动命令。
[0053] 车辆控制输出55被传送至致动器30。在示例性实施方案中，致动器30包括转向控制、换档器控制、节流阀控制和制动控制。转向控制可以例如控制转向系统16，如图1所示。换档器控制可以例如控制变速器14，如图1所示。节流阀控制可以例如控制推进系统13，如图1所示。制动控制可以例如控制车轮制动器17，如图1所示。
[0054] 现在参见图3，传感器26中的至少一个是LiDAR传感器，其包括发射器80、接收器82和可由至少一个致动器86移动的扫描镜84，例如微机电系统(MEMS)反射镜、检流计或其他激光扫描仪设备。在各种实施方案中，LiDAR传感器可以是脉冲LiDAR或连续波LiDAR。发射器80、接收器82和致动器86与控制器88通信或由该控制器控制。控制器88可以体现在控制器22、与控制器22通信的单独的控制器，或任何其他合适的布置中。发射器80被配置为朝向扫描镜84发射光脉冲(以脉冲LiDAR配置)或线性调频信号(以连续波LiDAR配置)90。致动器86被配置为在控制器88的控制下使扫描镜84相对于发射器80在多个取向之间移动，从而使光脉冲或线性调频信号90扫过整个区域。返回光90'由接收器82接收并且由控制器88处理以测量与接收器82的视场内的对象的距离。
[0055] 现在参见图4A，示出了LiDAR传感器的示例性谐振/准静态扫描图案。在谐振/准静态扫描图案中，扫描镜沿一个轴线的移动是谐振的，而沿另一个轴线的移动是准静态的。在图4A的示例性扫描图案中，扫描镜在水平方向上的移动是谐振的，而扫描镜在竖直方向上的移动是准静态的。在谐振运动的方向上，扫描镜的速度也是周期性的，即在扫描图案的中心处较高，而在扫描图案的边缘处较低。由于发射器被配置为以恒定速率发射光脉冲或线性调频信号，因此在谐振方向上在扫描图案的边缘处扫描点的密度较高，例如在92所示的区域。
[0056] 现在参见图4B，示出了LiDAR传感器的示例性谐振/谐振扫描图案。在谐振/谐振扫描图案中，扫描镜沿两个轴线的移动是谐振的。由于如上所述的类似原因，这种图案导致在两个方向上扫描图案边缘处的扫描点密度较高，例如在94处指示的区域。
[0057] 现在参见图5，示出了来自多个LiDAR组件的复合扫描图案。在该例示性示例中，提供了四个LiDAR组件，每一者具有由相应扫描图案96A至96D覆盖的相应视场。LiDAR组件被布置成使得重叠区域98A至98C形成在相邻扫描图案96的边界处。在此类重叠区域98中，由于被多个相应的扫描图案96覆盖，相对高密度的扫描点进一步增加。
[0058] 在已知的LiDAR设备中，没有有效地利用此类较高点密度的区域。相反，如将在下文进一步详细讨论的，在根据本公开的LiDAR设备中，可以控制发射器和/或接收器以在此类区域中提供增强的功能。
[0059] 现在参见图6，以流程图的形式示出了根据本公开的实施方案的控制LiDAR设备的方法。算法在框100处开始。
[0060] 在框102处初始化例如通常如图3所示布置的LiDAR传感器。在示例性实施方案中，这包括控制发射器80以第一频率f1和第一功率P1发射光脉冲或线性调频信号。在示例性实施方案中，f1是发射器能够发射脉冲或线性调频信号的最大速率，其可为大约每秒500,000个脉冲。P1可以基于各种考虑因素来确定，包括脉冲速率、扫描速率和眼睛安全规则。一般来讲，此类眼睛安全规则规定了基于功率的允许曝光时间。在脉冲LiDAR配置中，P1可为每脉冲大约100W，并且在连续波LiDAR配置中，P1可为大约100mW。
[0061] 确定反射镜的当前扫描速率vt，例如反射镜的瞬时角速度是否超过第一预定阈值v1，如操作104所示。在示例性实施方案中，选择阈值v1，使得反射镜的扫描速率超过重叠区域98外部的阈值v1，并且小于重叠区域98内的阈值v1。
[0062] 响应于操作104的确定是肯定的，控制发射器以在第一频率f1发射光脉冲或线性调频信号，如框106所示。在一些实施方案中，激光脉冲或线性调频信号的功率被控制为P1，检测器曝光可被设置为默认灵敏度，或两者均进行。控制然后返回至操作104。
[0063] 响应于操作104的确定为否定，确定反射镜的当前扫描速率vt是否大于第二预定义阈值v2并且小于第一预定义阈值v1，如操作108所示。第二预定义阈值v2大于零并且小于第一预定义阈值v1，并且可以是例如v1的大约1/2。
[0064] 响应于操作108的确定是肯定的，控制发射器以在第二频率f2发射光脉冲或线性调频信号，如框110所示。第二频率f2小于第一频率f1，并且可以为例如f1的大约1/2。可选地，激光脉冲或线性调频信号的功率可以被修改为P2，其中P2不同于P1。在示例性实施方案中，P2的大小基于眼睛安全规则，并且可以基于f2处的眼睛曝光持续时间的预期变化相对于P1进行修改。在脉冲LiDAR实施方案中，P2可以大于P1，而在连续波LiDAR实施方案中，P2可以小于P1。此外，可以根据功率的变化来修改检测器曝光灵敏度。控制然后返回至操作104。
[0065] 响应于操作108的确定为否定，控制发射器以在第三频率f3发射光脉冲或线性调频信号，如框112所示。第三频率f3小于第二频率f2，并且可以为例如f2的大约1/2。可选地，光脉冲的功率可以被修改为P3，其中P3不同于P2和P1。在示例性实施方案中，P3的大小基于眼睛安全规则，并且可以基于f3处的眼睛曝光持续时间的预期变化相对于P2进行修改。在脉冲LiDAR实施方案中，P3可以大于P2，而在连续波LiDAR实施方案中，P3可以小于P2。此外，可以根据功率的变化来修改检测器曝光灵敏度。控制然后返回至操作104。
[0066] 如图所示，如上所述并在图6的示例性实施方案中示出的控制方法降低了高点密度区域中的光脉冲的频率，从而降低了能量消耗。在一些实施方案中，修改此类区域中的光脉冲的功率。在此类实施方案中，可以减少能量消耗降低以换取增加的范围，同时还符合眼睛安全规定。
[0067] 现在参见图7，其示出了根据本公开的LiDAR传感器的例示性布置。在该配置中，车辆12设置有LiDAR传感器26A、26B、26C和26D。LiDAR传感器26A具有视场96A。视场96A不是以车辆前方为中心，而是朝向车辆左侧大约45°取向。同样地，LiDAR传感器26B具有朝向车辆右侧大约45°取向的视场96B。重叠区域98A在视场96A和视场96B的边界处形成。由此，重叠区域98A朝向车辆的前方取向。有利地，利用视场96A、96B的边缘处的增大的范围在车辆行进方向上获得增加的感测范围和分辨率。同样地，LiDAR传感器26C具有视场96C，并且视场96B、96C之间的重叠区域98B大致朝向车辆的乘客侧取向。此外，LiDAR传感器26D具有视场
96D，并且视场96C、96D之间的重叠区域98C大致朝向车辆的后方取向，而视场96D、96A之间的重叠区域98D大致朝向车辆的左侧取向。
96D，并且视场96C、96D之间的重叠区域98C大致朝向车辆的后方取向，而视场96D、96A之间的重叠区域98D大致朝向车辆的左侧取向。
[0068] 以上实施方案仅为示例性的，并且在本公开的范围内可以设想其变型。例如，光脉冲的频率和功率可以基于扫描速率的变化以比图6中所示的更精细或更粗糙的方式进行控制。又如，可以利用比图7中所示更多或更少数量的LiDAR传感器。
[0069] 如图所示，本公开提供了用于控制传感器来提供节能、增加的范围或其组合而不牺牲分辨率的系统和方法。
[0070] 虽然上文描述了示例性实施方案，但并不意味着这些实施方案描述了权利要求所包含的所有可能的形式。本说明书中使用的词语是描述而非限制的词语，并且应当理解，在不脱离本公开的实质和范围的情况下可作出各种改变。如前所述，各种实施方案的特征部可以组合以形成本公开的可能未明确描述或示出的另外的示例性方面。虽然可以将各种实施方案描述为相对于一个或多个期望的特征提供优于其他实施方案或现有技术具体实施的优点或比它们优选，但本领域的普通技术人员认识到，可损害一个或多个特征部或特性以实现期望的总体系统属性，这取决于具体应用和具体实施。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、组装便利性等。这样，相对于一种或多种特性描述为不如其他实施方案或现有技术实现更期望的实施方案不在本公开的范围之外，并且对于特定应用可能是期望的。
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