CN109476285B - 利用光学传感器感应车辆位置 - Google Patents

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Abstract

提供了利用光学传感器(240，405A，405B)感应车辆位置。光学传感器(240，405A，405B)可以包括用于发射光的发射器(170，210A，210B，210C，410A，410B，953，969，1010，1110)和用于接收从其他车辆(113，115，117)或物体(230，430)反射的光的一个或多个光学接收器(420A，420B，1020，1120)或传感器。一种装置可以包括第一光学角度传感器，第一光学角度传感器用于以物体和第一角度传感器之间的第一角度接收来自物体的第一反射光。该装置还可以包括第二光学角度传感器，第二光学角度传感器用于以物体和第二角度传感器之间的第二角度接收来自物体的第二反射光。第一反射光和第二反射光可以是从物体反射的发射的光。电路可以接收来自第一和第二光学角度传感器的第一和第二角度，并且可以处理测定的第一和第二角度以确定物体的位置。

Description

利用光学传感器感应车辆位置
优先权要求
本专利文件要求2017年12月5日提交的申请号为62/430,269、发明名称为“利用光学传感器感应车辆位置”的美国临时专利申请的优先权和权益，其全部公开内容通过引用并入本文件的一部分。
技术领域
本公开涉及光学地感应车辆和物体的位置。
背景技术
周围区域中一个或多个物体的定位是许多应用的一条重要信息，包括例如用于汽车或其他车辆驾驶员或操作员的、用于计算机辅助车辆控制的或用于自主或无人驾驶车辆的情景感知。这种情景感知需要关于附近车辆和物体的信息。即使最敏锐的驾驶人也可能无法在所有方向或所有时间发现碰撞威胁，所以需要关于在相同方向和不同方向上行驶的其他车辆的信息。理想情况下，车辆传感器会识别足够靠近以引起碰撞的所有车辆的位置。
发明内容
所公开的技术可以被实施以提供用于确定车辆或物***置的方法或装置。例如，与所公开的主题相一致的传感器可以安装在汽车上，以确定附近车辆或物体的位置和特征。所公开的主题可以用于提供覆盖的感兴趣车辆或点周围的光学感应，改进定位精度和相对低的成本。
一方面，所公开的技术可以被实施以构造一种光学传感器装置，该光学传感器装置可以包括：发射器，产生光并且基于预定模式调制该光；第一光学角度传感器，用于以物体和第一角度传感器之间的第一角度接收来自该物体的第一反射光；第二光学角度传感器，位于与第一角度传感器不同的位置，用于以该物体和第二角度传感器之间的第二角度接收来自该物体的第二反射光；以及电路，用于接收来自第一和第二光学角度传感器的第一和第二角度，并且用于处理第一和第二角度以确定该物体的位置。
另一方面，所公开的技术可以被实施以构造一种光学传感器装置，该光学传感器装置包括：发射器，产生用于光学感应的光并且基于预定模式调制该光；第一光学传感器，用于在从发射器发射的光的照射下，在第一时间从物体接收来自该物体的第一反射光；第二光学传感器，位于与第一光学传感器不同的位置，用于在从发射器发射的光的照射下，在第二时间接收来自该物体的第二反射光；以及电路，用于接收来自第一和第二光学传感器的第一和第二时间，并且用于基于第一时间和所述第二时间确定该物体的位置。
可以包括以下特征中的一个或多个特征，并且可以以各种组合对以下特征中的一个或多个特征进行组合。第一和第二光学角度传感器可以接收基于另一预定模式的另一已调制光，以及电路可以滤除来自另一已调制光的干扰。第一光学角度传感器可以在第一时间接收第一反射光，以及第二光学角度传感器可以在第二时间接收第二反射光。电路可以基于第一时间和第二时间进一步确定物体的位置。预定模式可以包括扫频调制。物体的位置可以根据所述光和第一或第二反射光之间的频率差来确定。预定图案可以包括伪噪声序列，该伪噪声序列用于减少或消除来自其他光源的干扰。第一光学角度传感器可以相干地检测第一反射光，以及第二光学角度传感器可以相干地检测第二反射光。光可以由激光器产生。第一光学角度传感器可以包括光电二极管的一维或二维阵列，以及第二光学角度传感器可以包括另一光电二极管的一维或二维阵列。第一光学角度传感器可以包括一维或二维的位置敏感探测器，以及第二光学角度传感器可以包括另一个一维或二维的位置敏感探测器。第一光学角度传感器可以包括照相机，以及第二光学角度传感器可以包括另一个照相机。
在附图、说明书和权利要求书中更详细地描述了所公开的技术的上述方面和其他方面及其实现方式。
附图说明
图1描绘了根据一些示例实施例的感兴趣车辆和附近车辆的示例。
图2描绘了根据一些示例实施例的其他车辆和物体对感兴趣车辆的干扰的源的示例。
图3描绘了根据一些示例实施例的基于由两个光学角度探测器确定的两个角度确定车辆位置的示例。
图4描绘了根据一些示例实施例的照射物体或车辆的两个光学探测器的示例。
图5描绘了根据一些示例实施例的光学探测器的侧视图、俯视图和两个端视图的示例。
图6描绘了根据一些示例实施例的发射的光学功率随时间变化的绘图的示例。
图7描绘了根据一些示例实施例的关于从光学发射器发射的光与作为从另一车辆或物体反射的发射光而接收的光的频率和时间的绘图的示例。
图8描绘了根据一些示例实施例的用于确定另一车辆或物***置的过程的示例。
图9A描绘了根据一些示例实施例的光学发射器和具有多个光学探测器的光学接收器的示例。
图9B描绘了根据一些示例实施例的光学发射器和具有多个光学探测器的光学接收器的另一示例。
图10描绘了根据一些示例实施例的光学收发器的示例。
图11描绘了根据一些示例实施例的光学收发器的另一示例。
在可能的情况下，附图中相同的附图标记编号指代相同或相似的特征。
具体实施方式
本专利文件中公开的技术可以基于光学感应测量周围区域中一个或多个物体的定位，并且可以用于以比一些其他传感器更低的成本构造具有期望的、感应能力的光学传感器，例如，某些电子传感器(诸如雷达传感器)、某些超声波传感器或某些使用脉冲激光来照射目标并测量反射的脉冲光的激光雷达传感器LIDAR。
所公开的技术可以应用于需要附近或周围物体的位置和运动的信息的各种应用中，包括例如用于汽车或其他车辆驾驶员或操作员的、用于计算机辅助车辆控制的、或用于自主或无人驾驶车辆的情景感知。具体地，基于所公开的光学感应技术的多个光学感应定位***可以部署在相同的地点，彼此独立地运行而不会造成干扰。以下部分描述了在车辆上使用所公开的光学感应技术以说明所公开的技术的各种特征的示例。所公开的光学感应技术可以用于车辆的定位感应之外，还可以用在的其他应用中。
在以下描述的具体示例中，将基于所公开的光学感应技术的一个或多个车辆传感器安装在感兴趣车辆上，以提供关于附近车辆和物体的信息，并且这种光学感应操作可以有助于安全驾驶和自主驾驶所需的情景感知。重要信息包括一段时间内其他车辆和物体的位置。根据时间和位置信息，可以确定周围车辆的速度、方向和加速度。本文公开了安装在感兴趣车辆上的用于确定车辆和物体的位置的光学位置传感器。光学位置传感器可以各自包括光学发射器和光学接收器。发射器可以在预定方向上发射光，例如，能使用一个或多个电机，以预定的扫描模式一维或二维地进行扫描的光源(诸如激光器)。例如，可以是二维的光栅模式扫描的激光。发射的光可以照射其他车辆和物体，造成来自那些车辆和物体的反射光。
在一些示例实施例中，光源可以根据预定模式来调制。例如，光源振幅可以使用开关键控、振幅调制、相位调制、调制光学偏振或根据诸如伪随机数(PN)序列的预定模式的任何其他调制方式来调制。具有发射器的其他车辆可以使用与感兴趣车辆使用的PN序列不同的PN序列来操作。感兴趣车辆的接收器可以滤除使用与感兴趣车辆的发射器不同的PN码发射的信号。在一些示例实施例中，光学接收器可以包括相干检测，以减少或消除来自其他车辆的激光的干扰。
从另一车辆或物体反射回至感兴趣车辆的光可以被一个或多个光学接收器检测。在一些示例实施例中，光学接收器可以包括光学角度探测器，用于确定从光学角度探测器到其他车辆和/或物体的角度。根据另一车辆或物体和两个或两个以上的光学角度探测器之间的角度，可以确定该另一物体或车辆的位置。另外的车辆或物体的位置可以以相同的方式确定。在一些示例实施例中，光学接收器可以包括飞行时间探测器，用于确定发射光的时间与在每个飞行时间探测器处接收反射光的时间之间的时间。根据两个或两个以上的飞行时间探测器在反射光到达时间上的差，可以确定另一物体或车辆的位置。另外的车辆或物体的位置可以以相同的方式确定。在一些示例实施例中，光学接收器可以包括相干检测，以减少或消除来自其他车辆的激光的干扰。在一些示例实施中，光学探测器可以执行角度感应和飞行时间感应。
图1描绘了在支持如箭头所示的双向交通的道路或高速公路上的感兴趣车辆111和其他车辆113和115，其中每个方向有一条或多条车道。在图1的示例中，另一车辆113正以与感兴趣车辆111相同的方向前进，以及车辆115正以相反的方向前进，就像在高速公路或洲际公路上常见的情况一样。感兴趣车辆111可以包括光学位置传感器。车辆113和115也可以包括光学位置传感器(图1的示例中未示出)。车辆111的发射器170可以以预定的扫描模式发射光，例如由一个或多个电机光栅扫描的激光。指向车辆115的发射的光120可以照射在110处，即，车辆115的前引擎盖区、保险杆区、后侧围板、车轮和/或其他区域。反射光122可以指回光学探测器145，以及反射光124可以指回光学探测器150。如果探测器145和150是光学角度探测器，可以确定来自每个探测器的角度，并且根据该角度，可以确定车辆115的位置。如果探测器145和150是飞行时间探测器，可以确定从光学发射器到每个探测器的飞行时间，并且根据飞行时间，可以确定车辆115的位置。
指向车辆113的发射的光130可以照射在140处，即，车辆113的车门板、后侧围板、窗户、车轮和/或其他区域。反射光132可以指回光学探测器155，以及反射光134可以指回光学探测器160。如果探测器155和160是光学角度探测器，可以确定来自每个探测器的角度，并且根据该角度，可以确定车辆113的位置。如果探测器155和160是飞行时间探测器，可以确定从光学发射器到每个探测器的飞行时间，并且根据飞行时间，可以确定车辆113的位置。在一些示例实施例中，光学探测器(例如探测器145，150，155和160)可以既是光学角度探测器又是飞行时间探测器。组合的探测器可以通过基于角度的位置信息平均飞行时间位置信息来提高定位精度。
图2描绘了来自附近车辆113，115和117以及物体230的对感兴趣车辆111的光学干扰的源的示例。图2的描述包括图1的特征。车辆115的发射器210A可以根据为车辆115预定的模式发射光。来自发射器210A的光220A的一部分光可能影响感兴趣车辆111的光学传感器240处的光学接收器。车辆117的发射器210B可以根据为车辆117预定的模式发射光。来自发射器210B的光220B的一部分光可能影响感兴趣车辆111的光学传感器240处的光学接收器。车辆113的发射器210C可以根据为车辆113预定的模式发射光。来自发射器210C的光220C的一部分光可能影响感兴趣车辆111的光学传感器240处的光学接收器。来自发射器210C的光224A的一部分光可以从物体230向224B反射并影响光学传感器240。来自发射器210C的光222A的一部分光可以从车辆117向222B反射并影响光学传感器240。220A，220B，220C，222B和224B处的光可以是对从光学传感器240中的发射器发射的光的光学干扰，该光学传感器240用于确定靠近感兴趣车辆111的车辆和物体。在一些示例实施例中，当发射器210A，210B和210C使用与用于调制来自光学传感器240的光的预定序列不同的预定序列(例如PN码)时，可以减少或消除由于来自220A，220B，220C，222B和/或224B的干扰光引起的干扰。在一些示例实施例中，光学传感器240中的光学接收器可以利用240中发射器中的光源的相干性来减少或消除来自其他光源的干扰。例如，光学传感器240中的光学接收器可以利用相干检测来减少由其他源(例如210A，210B和210C)造成的干扰。
图3描绘了根据由两个光学角度探测器(例如145和150)生成的两个角度确定另一车辆(例如110处的车辆115)位置的示例。图3的描述包括图1和图2的特征。在图3的示例中，光学角度探测器145可以确定探测器145和车辆115上110之间的角度φ330，以及光学角度探测器150可以确定探测器150和车辆115上110之间的角度θ320。光学角度探测器145和150之间的距离是长度A 340。利用前述参数，可以根据以下公式确定从光学角度探测器145到另一车辆115的位置110的距离，即，长度B 350，该公式为：
Figure GDA0001888382860000061
根据A、φ、θ和B，可以确定位置110。尽管前述示例包括图1的光学角度探测器145和150，但是可以以这种方式使用任何一对光学角度探测器来确定车辆或物体的位置。
在一些示例实施例中，例如光学探测器145和150的光学探测器可以是飞行时间探测器。飞行时间探测器可以确定光学发射器发送发射的光与在光学接收器接收到光之间的时间。该飞行时间可以对应于光从发射器传播到反射物体(例如110)并返回的往返时间。利用光速，可以根据飞行时间确定距离。基于反射点(例如110)和两个光学探测器(例如145和150)中的每一个光学探测器之间的距离，可以确定反射点110的位置。
图4描绘了照射物体或车辆(例如物体430)的两个光学发射器和返回至两个光学接收器的反射光。图4的描述包括图1至图3的特征。光学传感器405A包括发射器410A和接收器420A，以及光学传感器405B包括发射器410B和接收器420B。发射器410A和410B可以同时或几乎同时照射物体430。接收器420A和420B接收从物体430反射的光。光学传感器405A可以接收来自发射器410A的反射光，可以接收来自发射器410B的反射光，也可以接收来自其他源/反射的光。对于各个光学传感器405A或405B，通过其接收器420A或420B接收不是由其光学发射器发射的光可能会干扰正确的光学感应操作，所以所公开的技术提供了一种解决该问题的机制。利用了每个光学传感器独特的PN序列的光学调制是解决这个问题的途径之一。
发射器410A/410B可以包括光源412A/412B，光源412A/412B可以包括激光器(例如半导体激光器或其他激光器)、发光二极管(LED)或任何其他光源。发射器410A/410B包括可以调制光源412A/412B的调制器414A/414B。例如，调制器414A/414B可以使用开关键控或振幅调制、频率调制、相位调制或光学偏振调制来调制光源412A/412B。调制器414A/414B可以根据伪随机(PN)序列调制光源412A/412B。例如，调制器414A/414B可以根据PN序列使用开关键控来调制光源412A/412B。调制器414A可以根据与调制器414B使用的用于调制光源412B的PN序列不同的PN序列来调制光源412A。在另一个示例中，调制器414A/414B可以根据基于PN序列应用的二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)相位调制的100MHz正弦波，调制光源412A/412B。使用与光学传感器405B不同的PN序列的光学传感器405A将“签名”添加到发射的光，使光学接收器420A能够确定接收到的光是否与发射器410A的“签名”对应。同理，根据与410A不同的PN序列来调制发射器410B，使接收器420B能够识别发射器410B的“签名”。
除了提供对来自不同光学传感器的光的独特识别之外，所公开的光学感应技术还提供了如以下示例所示的允许各个光学传感器确定各个物体的定位的多种技术。
在一些实施方式中，接收器420A/420B可以包括光学角度探测器、飞行时间探测器或执行角度检测和飞行时间检测的混合探测器。接收器420A/420B可以包括探测器428A/428B，探测器428A/428B可以包括光电探测器阵列，例如光电二极管的一维或二维阵列，或者可以包括一维或二维的位置敏感设备。该探测器在图5中进一步详细描述。接收器420A/420B可以包括与探测器428A/428B连接的序列过滤器426A/426B，以减少或消除光学发射器对应的信号，该光学发射器不是与相同光学传感器中的接收器对应的光学发射器。在图4的示例中，选择序列过滤器426A以容许来自与发射器410A对应的探测器428A的信号，并且去除或消除来自与发射器410B对应的探测器428A的信号。同理，选择序列过滤器426B以容许来自与发射器410B对应的探测器428B的信号，并且去除或消除来自与发射器410A对应的探测器428B的信号。在一些示例实施例中，序列过滤器426A/426B可以是在一个或多个处理器上实施的数字过滤器。中央处理单元424A/424B可以包括一个或多个处理器、存储器和包括外部接口的外部设备。例如，CPU 424A/424B可以包括一个或多个无线接口，例如蓝牙、WiFi或任何其他数字接口或模拟接口。
图5在500处描述了光学探测器410(例如光学探测器145，150，155和/或160)的侧视图、俯视图和两个端视图的示例。图5的描述包括图1至图4的特征。在一些示例实施例中，光学探测器可以是光学角度探测器、飞行时间探测器或混合角度和飞行时间的探测器。
作为光学角度探测器，光学探测器510至少包括透镜521和光学探测器522。探测器522可以是光电探测器(例如光电二极管)的一维或二维阵列、一维或二维的位置敏感探测器(position sensitive detector，PSD)、照相机或其他光学探测器。透镜521的视场内的光，通过透镜521在探测器522处产生了光点525。探测器522上光点525的位置是由光学探测器510的轴518与源的方向(例如在位置110处)之间的角度512确定的。光学探测器510确定诸如图3中的角度320和/或角度512的角度。角度512与角度320和/或330可以通过几何关系相关联，例如，光学角度探测器510的轴518和垂直于轴518的轴514之间的关系。例如，根据θ+β＝90度，关联角度512和320/330。图1和图3中示出的角度也可以通过其他几何关系相关联。
包括透镜521和探测器522的光学探测器510可以用于以预定的检测角度感应光。例如，光学探测器510可以感应由平面514定义的并包括110的半球中的光。平面514或多个平面可以定义如图5所示的180度或任何其他角度(例如90度)的检测角度。在一些示例实施例中，与包括光学探测器145，150，155和160的主要车辆相关联的所有角度探测器组合时，可以在感兴趣车辆111周围的任何位置处提供光检测。透镜521可以包括一个或多个光学部件，例如光学透镜、针孔和/或任何其他光学部件。
光学探测器510可以包括在510A处示出的一系列光电探测器527，或在510B处示出的位置敏感光电探测器(PSD)530，或两者的结合，该PSD 530用于沿PSD 530的光学感应表面上的一个或两个方向测量光束点的位置。例如，光学探测器510可以包括光电探测器527的阵列。每个光电探测器527可以是光电二极管、光敏电阻器、光电晶体管或其他光学活性电子部件。在图5的示例中，510A处示出了七个光电探测器，但也可以使用任何其他数量的光电探测器。在一些示例实施例中，点525的位置可以根据响应于点525的光电探测器527来确定。例如，当光电探测器527是光电二极管时，在点525照射的探测器处可以产生电流。当点525照射一个光电探测器时，只有该光电探测器对光有响应。当点照射不只一个探测器527时，可以通过比较多个光电探测器的响应确定该点的位置。例如，当点照射两个光电探测器时，差值电流可以确定该点的位置，或者两个电流的比率可以确定该点的位置。
在另一示例中，光学探测器510可以包括位置敏感探测器(PDS)530。位置敏感探测器530可以产生用于确定点525的位置的一条或多条电流。例如，PSD 530可以是产生响应于点525的照射的两条电流的光电二极管。一条电流可以包括与第一电极的距离成反比的电流信号，以及另一条电流可以包括与点和第二电极之间的距离成反比的电流信号。两条电流也都可以包括补偿电流或误差电流。在一些示例实施例中，位置x可以与以下表达式成正比：
Figure GDA0001888382860000091
其中，位置x可以与PSD的中心有关，I1是与一个电极有关的电流，以及I2是与另一个电极有关的电流。在一些示例实施例中，530处可以包括不只一个PSD，例如端对端放置的两个PSD。
在图5中的示例中，探测器522被配置为一维阵列/PSD。在其他的实现方式中，也可以使用二维阵列/PSD来确定两个角度，例如角度512和正交轴中的另一个角度。
在一些示例实施例中，光学探测器510可以被配置为飞行时间探测器，或执行角度感应和飞行时间感应的混合探测器。以下描述了飞行时间探测器。混合探测器执行前述的角度感应和下述的飞行时间感应。
两个或两个以上的飞行时间探测器(例如光学探测器145和150)可以用于确定车辆115的位置110，和/或，光学探测器155和160可以确定车辆113的位置130。每个飞行时间探测器可以确定发射器(例如410A)在170处发射光与接收器(例如接收器420A)接收光之间的时间。同理，飞行时间探测器145可以确定发射器(例如410B)在170处发射光与接收器(例如接收器420B)接收光之间的时间。可以根据两个飞行时间探测器确定位置(例如位置110)。进一步的描述参见图1至图4。作为飞行时间探测器，光学探测器510可以确定接收到的多个光电探测器527或PSD530的功率之和的时间。在一些示例实施例中，飞行时间探测器145，150，155和160可以与光学角度探测器组合，使得角度测量结果和飞行时间信息都可以由处理器进行处理，以确定反射的位置(例如位置110)。可以有利地使用组合的角度信息和飞行时间信息，以实现反射的位置(例如110)的更高精度。
图6描绘了发射器(例如发射器410A)发射的光学功率随时间变化的绘图的示例。图6的描述包括图1至图5的特征。图6在600处示出了沿垂直轴的光学功率610和沿水平轴的时间620。在图6的示例中，光学发射器410A根据伪随机码产生光学功率。另一发射器(例如发射器410B)产生具有不同波形的光学功率，使得光学接收器420A可以分辨出来自发射器410A的光学功率，以及光学接收器420B可以分辨出来自发射器410B的光学功率。在该示例中，感兴趣车辆111的光学功率的预定模式在630A处在预定时间以预定功率启动。然后，该功率根据PN序列变化，并在640A处以另一预定时间和功率结束。之后，只要发射器正在发光，预定序列就在630B到640B，和630C到640C等等处一直重复。在图6的示例中，可以使用光学功率的振幅调制。在其他示例中，可以使用载波的相位调制或任何其他调制方式。在图6的示例中，示出了振幅调制的三个阶段，但也可以使用其他数量的阶段。
图7描绘了从光学发射器发射的光的频率和时间的绘图和接收的作为来自另一车辆或物体的反射光的光的绘图的示例。图7的描述包括图1至图6的特征。在一些示例实施例中，发射器(例如发射器410A)发射光，并且由光学接收器(例如接收器420A)接收反射功率。发射的光可以被正弦调制。发射的光的频率随时间的变化在图7中的724处示出，以及从另一车辆或物体接收的反射光的频率在726处示出。已调制光的频率可以在716处的T1到718处的T2时间内从714处的F1扫描到712处的F2，然后重复该过程。根据光传播到反射位置并返回至接收器所用的时间，接收到的光延迟于发射的光。到反射点的距离可以根据发射的光和接收到的光之间的时间差来确定，这类似于上述的飞行时间探测器，或者根据发射的光和接收到的光之间的频率差来确定。在一些示例实施例中，光的传播时间对应于由F1和F2之间扫频引起的频移。从光学发射器410A到光被反射的点(例如110)的距离可以根据发射的光和接收到的光之间的频率差728来确定。由于多普勒效应，接收的光还可以包括732处的频移。根据前述的频率和时间，可以在每个光学传感器(例如光学传感器405A)处确定到另一车辆或物体的距离和相对速度。在一些示例实施例中，除了上述的正弦调制之外，预定序列(例如PN序列)也可以调制发射的光。如上所述，基于预定序列的调制能够滤除来自其他发射器的光(或相应的信号)。在一些示例实施例中，除了使用上述的正弦调制之外，还可以使用振幅调制或任何其他调制方式将预定序列调制到发射的光上。
图8描绘了用于确定另一车辆或物***置的过程。图8的描述包括图1至图7的特征。810，感兴趣车辆111的光学发射器可以以预定的扫描模式(例如光栅模式)发射光。820，在感兴趣车辆111的第一光学探测器处接收光。830，在感兴趣车辆111的第二光学探测器处接收光。840，过滤电路可以滤除不是来自感兴趣车辆111的发射器的信号。850，另一车辆或物体的位置可以根据过滤后的信号来确定。
810，感兴趣车辆111的光学发射器可以以预定的扫描模式(例如光栅模式)发射光。发射的光可以根据预定序列来调制，例如上述的PN序列。用于感兴趣车辆111的预定序列不同于与其他车辆相关联的预定序列。例如，发射的光可以根据与111相关联的预定的PN序列来进行振幅调制。发射的光可以以如上图7中所描述的随着时间扫描的频率来进行频率调制。
820，在第一光学探测器处接收光。例如，在探测器(例如光学探测器145，420A中探测器中的一个探测器)处接收来自位置110处的另一车辆或物体230的第一反射光。在一些包括如上所述的光学角度探测器的示例实施例中，以物体和第一光学角度传感器之间的第一角度接收第一反射光。在一些包括如上所述的飞行时间探测器的示例实施例中，在表示第一飞行时间传感器和反射车辆/物体之间的距离的第一时间接收第一反射光。
830，在与第一光学探测器位于不同位置的第二探测器处接收光。例如，在例如光学探测器150(420A中的另一个探测器)的探测器处接收来自位置110处的其他车辆或物体230的第二反射光。在一些包括如上所述的光学角度探测器的示例实施例中，以物体和第二光学角度传感器之间的第二角度接收第二反射光。在一些包括如上所述的飞行时间探测器的示例实施例中，在表示第二飞行时间传感器和反射车辆/物体之间的距离的第二时间接收第二反射光。第一和第二光学探测器可以是如上所述的角度探测器、飞行时间探测器或混合探测器。
840，过滤电路可以过滤出表示根据与车辆111相关联的预定模式调制的第一反射光的第一信号，并去除根据不与感兴趣车辆111相关联的预定序列调制的其他信号。同理，电路可以过滤出表示根据用于车辆111的预定模式调制的第二反射光的第二信号，并去除根据不与感兴趣车辆111相关联的预定序列调制的其他信号。该过滤可以包括数字过滤，例如横向过滤，或任何类型的匹配滤波器，或由至少一个处理器执行的其它数字滤波器。该过滤也可以包括模拟过滤。
850，另一车辆或物体的位置是根据过滤后的第一和第二信号来确定的。例如，两个角度可以根据来自两个光学角度传感器的第一和第二信号来确定。根据两个角度，可以确定位置110或230。在另一个示例中，如图7所述，两个距离可以根据来自两个飞行时间探测器的第一和第二时间确定，或者根据频率差确定。根据两个距离，可以确定位置110或230。
图9A描绘了光学发射器(例如发射器410A)和具有多个光学探测器的光学接收器(例如光学接收器420A)。图9A的描述包括图1至图8的特征。在图9A的示例中，光学发射器953安装在车辆941的车顶上。光学探测器945可以安装在挡风玻璃的右上和左上边缘附近或车身底盘区域附近。光学探测器945可以检测撞在车辆941前部或941前侧区域上的光。在图9A的示例中，探测器949和951可以安装在车辆941两侧上或相同区域的车身上的后侧窗区域附近。探测器949和951可以检测从侧面撞在车辆941上的光。探测器947可以安装在车辆941两侧上或相同区域的车身上的后窗区域附近。探测器947可以检测从后面撞在车辆941上的光。虽然探测器945,947,949和951被示出为安装在车辆941上的特定位置，但是探测器中的一个或多个探测器可以安装在其他位置。探测器945,947,949和951可以是光学角度探测器、飞行时间探测器和/或混合探测器。当使用光学角度探测器时，每个角度探测器可以分别覆盖大约90度。
图9B描绘了光学发射器(例如发射器410A)和具有多个光学探测器的光学接收器(例如光学接收器420A)。图9B的描述包括图1至图8以及图9A的特征。图9B与图9A的不同在于，车辆960的前部、侧部和后部放置有单个探测器而不是两个探测器。在图9B的示例中，光学发射器969安装在车辆960的车顶上。光学探测器971可以安装在挡风玻璃的右上或左上边缘附近或车身底盘区域附近。光学探测器971可以检测撞在车辆960前部或960前侧区域上的光。在图9B的示例中，探测器975和977可以安装在车辆960两侧上或相同区域的车身上的后侧窗区域附近。探测器975和977可以检测从侧面撞在车辆960上的光。探测器973可以安装在车辆960两侧上或相同区域的车身上的后窗区域附近。探测器973可以检测从后面撞在车辆960上的光。虽然探测器971,973,975和977被示出为安装在车辆960上的特定位置，但是探测器中的一个或多个探测器可以安装在其他位置。探测器971,973,975和977可以是光学角度探测器、飞行时间探测器和/或混合的探测器。当使用光学角度探测器时，每个角度探测器可以分别覆盖大约180度。
图10描绘了包括光学发射器1010和光学接收器1020的光学收发器。光学发射器1010可以作为光学“本地振荡器”将来自光源的未调制光的一部分提供给接收器1020，以及将接收到的已调制光的一部分提供给接收器1020，以在光学接收器1020处启动相干检测。例如，分束器1063可以将来自激光器1061的光的一部分1093发送到光学接收器1020，并且光学器件1067可以将接收到的光的一部分1094发送到光学接收器1020。部分光1093和1094在接收器1020处启动相干检测。相干检测可以在接收器1020处提供比非相干检测改善的信噪比。在一些示例实施例中，发射器1010和接收器1020可以共同位于一个位置。图10的描述包括图1至图8，图9A和图9B的特征。
光学发射器1010可以包括激光器1061，分束器1063，调制器1065，光学器件1067和光束扫描器1069，以产生用于照射车辆和物体的发射光1071。分束器1063将来自激光器1061的光的一部分1091传递至调制器1065并将一部分1093传递至分束器1073。调制器1065可以根据预定序列将光开关键控至光学器件1067，和/或调制器1065可以根据正弦载波将光调制到光学器件1067。正弦载波可以使用相位调制、振幅调制、光学偏振调制或如图7所述的基于预定序列和/或频率扫描的任何其他调制方式被进一步调制。光学器件1067可以将来自调制器1065的光的一部分传递至光束扫描器1069。光束扫描器1069可以根据预定的扫描模式扫描光，例如矩形光栅模式或任何其他光栅模式。光学发射器1010在1071处发射光以照射物体和车辆。
光学接收器1020可以包括分束器1073和1083，分束器1073和1083用于将未调制的激光1093的一部分指向延迟线1075并将另一部分指向分束器1083。分束器1083可以将光的一部分指向延迟线1085并将另一部分指向1034处的下一通道。延迟线1075可以及时延迟来自分束器1073的光。时间延迟可以对应于激光器1061的一个或多个相干长度或者相干长度的一部分。激光器1061可以产生与预定时间(相干时间)或相应距离相干的光。超过激光器1061的相干长度，光可能不相干，并且可能不适用于相干检测。延迟线1075和1085将来自分束器1073和1083的光延迟，使得在1094处接收到的来自另一车辆或物体的光与出自延迟线1075和/或1085的光是相干的。由于到物体或车辆的往返距离/时间，所以在1094处接收到的光被延迟。可以选择延迟线1075/1085使得延迟线1075/1085中的至少一条延迟线或另一延迟线产生与在分束器1077/1087或另一分束器处接收到的光相干的光。由于每个激光器与在相干时间/长度内自身产生的光相干，但与来自另一激光器的光不相干，所以相干检测可以区分来自激光器1061的光和来自另一车辆的另一激光器(即使是相同型号的激光器)的光。相干检测可以提供与上述基于预定码的过滤相似的对来自其他车辆和源的光的过滤。在一些示例实施例中，探测器1079/1089可以是如上所述的光电探测器或位置敏感设备的一维或二维阵列。探测器1079/1089可以用作如上所述的飞行时间探测器。光电探测器1079/1089可以包括成像探测器(例如照相机)。相干检测可以产生能够由探测器1079/1089成像的干扰模式。处理器1081可以将数字过滤应用于干扰模式，以滤除来自其他源(例如其他车辆)的信号。包括处理器1081的接收器1020可以确定一个或多个车辆和/或物体的位置。
图11描绘了包括光学发射器1110和光学接收器1120的光学收发器。光学发射器1110可以将来自光源的已调制光的一部分以及接收到的光的一部分提供给接收机1120，以在光学接收器1120处启动相干检测。在一些示例实施例中，调制器1095可以根据如上所述的正弦扫频调制激光器1061。在一些示例实施例中，调制器1095可以根据如上所述的预定模式调制激光器1061。与图10相比，图11示出了在分束器1163之前***发射器1110中的调制器1095，而图10包括在调制器1095之前分束器1063。将调制器1095放置在分束器1163之前向接收器1120发送光，能够对正弦调制的光进行相干检测。例如，分束器1163可以将来自激光器1061的已调制光的一部分1193发送到光学接收器1120，并且光学器件1067可以将接收到的光的一部分1094发送到光学接收器1120。部分光1193和1094能够启动如图10中所述的相干检测。相干检测也可以在关于图7描述的扫频已调制光上执行。正弦已调制光的相干检测可以在接收器1120处提供比正弦已调制光的非相干检测改善的信噪比。在一些示例实施例中，发射器1110和接收器1120可以共同放置。
虽然本专利文件包含许多细节，但是不应将这些细节解释为对任何发明或可要求保护的范围的限制，而应解释为对可以特定于特定发明的特定实施例的特征的描述。本专利文件中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独实现或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管上文可以将特征描述为在某些组合起作用，并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。
类似地，尽管在附图中以特定顺序描述了操作，但这不应理解为要求这些操作以所示的特定顺序或以顺序次序执行，或者执行所有所示的操作以实现期望的结果。此外，在本专利文件中描述的实施例中的单独的各种***部件不应理解为在所有实施例中都需要这种分离。
仅描述了几个实现方式和示例，并且可以基于本专利文件中描述和示出的内容来做出其他实现方式、改进和变化。

Claims (33)

1.一种用于基于光学感应确定物***置的装置，包括：
发射器，产生光并且基于预定模式调制所述光；
第一光学传感器，用于在第一时间以物体和所述第一光学传感器之间的第一角度接收来自所述物体的第一反射光且相干地检测所述第一反射光，其中，所述预定模式与除所述物体之外的其他物体相关联的其他预定模式不同；
第二光学传感器，位于与所述第一光学传感器不同的位置，用于在第二时间以所述物体和所述第二光学传感器之间的第二角度接收来自所述物体的第二反射光且相干地检测所述第二反射光；以及
电路，用于对光信号进行过滤，以保留表示基于所述预定模式调制的所述第一反射光的第一信号和表示基于所述预定模式调制的所述第二反射光的第二信号，以及从所述第一信号和所述第二信号中去除对应于所述其他预定模式的其他信号，所述第一信号和所述第二信号用于确定所述第一角度和所述第二角度，并且用于处理所述第一角度、所述第二角度、所述第一时间和所述第二时间以确定所述物体的位置；
其中，所述发射器还用于将产生的未调制光的一部分和已调制光的一部分发送给所述第一光学传感器和所述第二光学传感器，所述第一光学传感器和所述第二光学传感器还用于相干地检测所述未调制光的一部分和所述已调制光的一部分。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一光学传感器和所述第二光学传感器接收基于所述其他预定模式的另一已调制光，以及所述电路滤除来自所述另一已调制光的干扰。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述预定模式包括扫频调制，所述物体的所述位置是根据所述光和所述第一反射光或所述第二反射光之间的频率差确定的。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述预定模式包括伪噪声序列，所述伪噪声序列用于减少或消除来自其他光源的干扰。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述光是由激光器产生的。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述第一光学传感器包括光电二极管的一维阵列或二维阵列，以及所述第二光学传感器包括另一光电二极管的一维阵列或二维阵列。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述第一光学传感器包括一维的位置敏感探测器或二维的位置敏感探测器，以及所述第二光学传感器包括另一个一维的位置敏感探测器或二维的位置敏感探测器。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述第一光学传感器包括照相机，以及所述第二光学传感器包括另一个照相机。
9.一种用于基于光学感应确定物***置的方法，包括：
发射基于预定模式调制的光；
在第一光学传感器处，在第一时间接收来自发射的光在物体处反射的第一反射光且相干地检测所述第一反射光，其中所述第一反射光以所述物体和所述第一光学传感器之间的第一角度被接收，其中，所述预定模式与除所述物体之外的其他物体相关联的其他预定模式不同；
在与第一光学传感器位于不同位置的第二光学传感器处，在第二时间以所述物体和所述第二光学传感器之间的第二角度接收来自所述发射的光在所述物体处反射的第二反射光且相干地检测所述第二反射光；以及
在电路处进行过滤，以保留表示根据所述预定模式调制的所述第一反射光的第一信号，并且保留表示基于所述预定模式调制的所述第二反射光的第二信号，以及从所述第一信号和所述第二信号中去除对应于所述其他预定模式的其他信号；
根据过滤后的所述第一信号和所述第二信号确定所述第一角度和第二角度；以及
根据所述第一角度、所述第二角度、所述第一时间和所述第二时间确定所述物体的位置；
其中，所述方法还包括：
将产生的未调制光的一部分和已调制光的一部分发送给所述第一光学传感器和所述第二光学传感器；
在所述第一光学传感器处和所述第二光学传感器处，相干地检测所述未调制光的一部分和所述已调制光的一部分。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一光学传感器和所述第二光学传感器接收基于所述其他预定模式的另一已调制光。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述预定模式包括扫频调制，所述物体的所述位置是根据所述光和所述第一反射光或第二反射光之间的频率差确定的。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述预定模式包括伪噪声序列，所述伪噪声序列用于减少或消除来自其他光源的干扰。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述光是由激光器产生的。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述第一光学传感器包括光电二极管的一维阵列或二维阵列，以及所述第二光学传感器包括另一光电二极管的一维阵列或二维阵列。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述第一光学传感器包括一维的位置敏感探测器或二维的位置敏感探测器，以及所述第二光学传感器包括另一个一维的位置敏感探测器或二维的位置敏感探测器。
16.如权利要求9所述的方法，其中所述第一光学传感器包括照相机，以及所述第二光学传感器包括另一个照相机。
17.一种用于基于光学感应确定物***置的装置，包括：
发射器，产生用于光学感应的光并且基于预定模式调制所述光；
第一光学传感器，用于在从所述发射器发射的所述光的照射下，在第一时间接收来自所述物体的第一反射光且相干地检测所述第一反射光，其中，所述预定模式与除所述物体之外的其他物体相关联的其他预定模式不同；
第二光学传感器，位于与所述第一光学传感器不同的位置，用于在从所述发射器发射的所述光的照射下，在第二时间接收来自所述物体的第二反射光且相干地检测所述第二反射光；以及
电路，用于对光信号进行过滤，以保留基于所述预定模式调制的所述第一反射光的第一信号和基于所述预定模式调制的所述第二反射光的第二信号，以及从所述第一信号和所述第二信号中去除对应于所述其他预定模式的其他信号，所述第一信号和所述第二信号用于确定所述第一时间和第二时间，并且用于基于所述第一时间和所述第二时间确定所述物体的位置；
其中，所述发射器还用于将产生的未调制光的一部分和已调制光的一部分发送给所述第一光学传感器和所述第二光学传感器，所述第一光学传感器和所述第二光学传感器还用于相干地检测所述未调制光的一部分和所述已调制光的一部分。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述第一光学传感器和所述第二光学传感器接收基于所述其他预定模式的另一已调制光，以及所述电路滤除来自所述另一已调制光的干扰。
19.如权利要求17所述的装置，其中所述预定模式包括扫频调制，所述物体的所述位置是根据所述光和所述第一反射光或第二反射光之间的频率差确定的。
20.如权利要求17所述的装置，其中所述预定模式包括伪噪声序列，所述伪噪声序列用于减少或消除来自其他光源的干扰。
21.如权利要求17所述的装置，其中所述光是由激光器产生的。
22.如权利要求17所述的装置，其中所述第一光学传感器包括光电二极管的一维阵列或二维阵列，以及所述第二光学传感器包括另一光电二极管的一维阵列或二维阵列。
23.如权利要求17所述的装置，其中所述第一光学传感器包括一维的位置敏感探测器或二维的位置敏感探测器，以及所述第二光学传感器包括另一个一维的位置敏感探测器或二维的位置敏感探测器。
24.如权利要求17所述的装置，其中所述第一光学传感器包括照相机，以及所述第二光学传感器包括另一个照相机。
25.一种用于基于光学感应确定物***置的方法，包括：
发射基于预定模式调制的光；
在第一光学传感器处，接收来自发射的光在物体处反射的第一反射光且相干地检测所述第一反射光，其中所述第一反射光在第一时间被接收，其中，所述预定模式与除所述物体之外的其他物体相关联的其他预定模式不同；
在与所述第一光学传感器位于不同位置的第二光学传感器处，在第二时间接收来自所述发射的光在所述物体处反射的第二反射光且相干地检测所述第二反射光；以及
在电路处进行过滤，以保留表示基于所述预定模式调制的所述第一反射光的第一信号，并且保留表示基于所述预定模式调制的所述第二反射光的第二信号，以及从所述第一信号和所述第二信号中去除基于所述其他预定模式的其他信号；
根据过滤后的所述第一信号和过滤后的所述第二信号确定所述第一时间和第二时间；
根据所述第一时间和第二时间确定所述物体的位置；
其中，所述方法还包括：
将产生的未调制光的一部分和已调制光的一部分发送给所述第一光学传感器和所述第二光学传感器；
在所述第一光学传感器处和所述第二光学传感器处，相干地检测所述未调制光的一部分和所述已调制光的一部分。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述第一光学传感器和所述第二光学传感器接收基于所述其他预定模式的另一已调制光。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述第一光学传感器以第一角度接收所述第一反射光，所述第二光学传感器以第二角度接收所述第二反射光，以及所述电路基于所述第一角度和所述第二角度进一步确定所述物体的所述位置。
28.如权利要求25所述的方法，其中所述预定模式包括扫频调制，所述物体的所述位置是根据所述光和所述第一反射光或第二反射光之间的频率差确定的。
29.如权利要求25所述的方法，其中所述预定模式包括伪噪声序列，所述伪噪声序列用于减少或消除来自其他光源的干扰。
30.如权利要求25所述的方法，其中所述光是由激光器产生的。
31.如权利要求25所述的方法，其中所述第一光学传感器包括光电二极管的一维阵列或二维阵列，以及所述第二光学传感器包括另一光电二极管的一维阵列或二维阵列。
32.如权利要求25所述的方法，其中所述第一光学传感器包括一维的位置敏感探测器或二维的位置敏感探测器，以及所述第二光学传感器包括另一个一维的位置敏感探测器或二维的位置敏感探测器。
33.如权利要求25所述的方法，其中所述第一光学传感器包括照相机，以及所述第二光学传感器包括另一个照相机。
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