用于检测传感器外壳上的障碍物的方法和系统与流程

用于检测传感器外壳上的障碍物的方法和系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年3月14日提交的美国临时专利申请第62/818,707号的优先权。


背景技术：

3.有源传感器(诸如光检测和测距(lidar)传感器、无线电检测和测距(radar)传感器、声音导航和测距(sonar)传感器等)是可以通过朝向周围环境发射信号且检测发射信号的反射来扫描周围环境的传感器。
4.例如，lidar传感器可以在扫描通过场景以组装指示环境中反射表面的“点云”的同时确定到环境特征的距离。点云中的单独点可以例如通过发送激光脉冲且检测从环境中的目标反射的返回脉冲(如果存在)且然后根据脉冲的发送与反射脉冲的接收之间的时间延迟确定到目标的距离来被确定。因此，例如，指示反射特征在环境中的位置的点的三维地图可以被生成。


技术实现要素：

5.在一个示例中，提供了一种方法。方法涉及获得被安置在外壳内部的光检测和测距(lidar)设备的视场(fov)的多个扫描。获得多个扫描中的每一扫描包括：通过外壳的多个区部发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲；以及检测多个返回光脉冲，多个返回光脉冲包括被反射回到lidar设备的发送的多个光脉冲的反射部分。方法还涉及基于多个扫描来检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物。
6.在另一示例中，提供了一种光检测和测距(lidar)设备。lidar设备包括外壳和控制器。控制器被配置为使lidar设备执行操作。操作包括获得lidar设备的视场(fov)的多个扫描。操作还包括，针对多个扫描中的每一扫描，通过外壳发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲。操作还包括，针对多个扫描中的每一扫描，检测多个返回光脉冲，多个返回光脉冲包括发送的多个光脉冲的反射部分。操作还包括基于多个扫描来检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物。
7.在又另一示例中，提供了一种系统。系统包括外壳和安置在外壳内部的光检测和测距(lidar)设备。lidar设备被配置为通过外壳扫描视场(fov)。lidar设备被配置为针对fov的每一扫描，发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲。lidar设备被配置为针对fov的每一扫描接收多个返回光脉冲，多个返回光脉冲包括被反射回到lidar设备的发送的多个光脉冲的反射部分。lidar设备还包括一个或多个处理器和存储指令的数据存储装置，当由一个或多个处理器执行时，这些指令使系统执行操作。操作包括从lidar设备接收指示由lidar设备获得的fov的多个扫描的数据。操作还包括基于接收到的数据来检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物。
8.在又一示例中，一种系统包括用于获得被安置在外壳内部的光检测和测距(lidar)设备的视场(fov)的多个扫描的部件。获得多个扫描中的每一扫描包括：通过外壳发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲；以及检测多个返回光脉冲，多
个返回光脉冲包括被反射回到lidar设备的发送的多个光脉冲的反射部分。系统还包括用于基于多个扫描来检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物的部件。
9.通过在适当时参考附图阅读以下详细描述，对于本领域的普通技术人员而言，这些以及其他方面、优点和替代物将变得明显。
附图说明
10.图1a图示了根据示例实施例的车辆。
11.图1b是根据示例实施例的被定位于图1a中所示出的车辆的顶侧处的传感器单元的透视图。
12.图1c是根据示例实施例的被定位于图1a中所示出的车辆的前侧处的传感器单元的透视图。
13.图1d以俯视图图示了根据示例实施例的图1a中所示出的扫描周围环境的车辆。
14.图2是根据示例实施例的车辆的框图。
15.图3是根据示例实施例的系统的框图。
16.图4a图示了根据示例实施例的lidar设备。
17.图4b图示了图4a的lidar设备的横截面图。
18.图5是根据示例实施例的方法的流程图。
19.图6是根据示例实施例的另一方法的流程图。
具体实施方式
20.以下详细描述参考附图描述了所公开的系统、设备和方法的各种特征和功能。在附图中，除非上下文以其他方式规定，否则类似的符号标识类似的组件。本文中所描述的说明性系统、设备和方法实施例不意味着是限制性的。本领域的技术人员可以容易地理解，所公开的系统、设备和方法的某些方面可以以多种不同的配置进行布置和组合。
21.i.概述
22.在一些场景中，有源传感器的fov可能会被目标、障碍物、碎片、污垢、划痕、变形和/或其他类型的障碍物阻碍(至少部分地)。障碍物可以防止由有源传感器发送的一个或多个信号(或其部分)到达障碍物后面的环境的区域，和/或防止从环境传播的一个或多个信号(或其部分)被有源传感器接收到。一些类型的障碍物可以与有源传感器物理分离(例如不附接到有源传感器)。其他类型的障碍物可以被安置在有源传感器上或以其他方式附接到有源传感器(例如，堆积的污垢或安置在有源传感器上的其他碎片等)。
23.本文中的一些示例实施方式涉及至少部分阻碍传感器的fov的障碍物的检测。
24.本文中的一个示例系统包括被安置在外壳内部的lidar设备。lidar可以被配置为通过发射光脉冲且检测发射光脉冲的返回反射来扫描fov。为了促进这一点，外壳可以包括一个或多个光学组件(例如(多个)滤光器、(多个)光学窗口等)或可以由该一个或多个光学组件形成，该一个或多个光学组件至少部分地将发射的光脉冲发送到外壳外且将反射的光脉冲发送到外壳中。
25.系统可以被配置为获得lidar设备的fov的多个扫描。获得fov的每一扫描可能涉及：(i)发送从lidar设备在不同方向上朝向(和通过)外壳发射的多个光脉冲；以及(ii)检
测多个返回光脉冲，这些返回光脉冲包括发送的多个光脉冲的反射部分。通过示例，从lidar设备在第一方向上发射的第一光脉冲可以通过外壳的第一区部朝向fov传播，且在第二方向上发射的第二光脉冲可以通过外壳的第二区部传播。在一些示例中，第一区部和第二区部可以对应于外壳的物理分离的区部。替代地，在其他示例中，第一区部可以至少部分地与第二区部重叠。例如，第一光脉冲和第二光脉冲可以被配置为沿着至少部分地彼此相交的两个不同的发散光束路径远离lidar设备发散。
26.替代地，系统可以被配置为基于多个扫描来检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物。例如，在障碍物被安置在外壳上的情况下，系统可以基于在外壳处被反射回到lidar设备的检测到的光脉冲(例如“反馈返回”)的光强度和/或基于检测到的光脉冲是否包括从外壳外的目标返回的光脉冲(例如“世界返回”)来检测障碍物。
27.在一些示例中，系统可以被配置为确定障碍物是否被耦合到外壳。在第一示例中，该确定可以基于反馈返回的光强度、反馈返回的范围和/或从存在障碍物的外壳的给定区部接收到的世界返回的计数。在第二示例中，该确定可以基于比较与在第一扫描期间通过外壳的第一区部和在第二扫描期间通过外壳的第二区部扫描的目标相关联的世界返回。在第三示例中，该确定可以基于将使用lidar设备获得的目标的第一扫描与使用系统中的另一传感器(例如另一lidar设备)获得的目标的第二扫描进行比较。其他示例也是可能的。
28.取决于障碍物的类型，在一些示例中，lidar设备(或系统)可以决定如何响应于障碍物的检测。在第一示例中，在障碍物被确定为被安置在外壳上(例如污垢、灰尘、鸟粪等)的情况下，lidar设备或系统可以启动清洁机构(例如液体喷雾、高压气管、擦拭器等)以尝试去除阻碍物。在第二示例中，在阻碍物被确定为阻碍两个光学窗口(例如覆盖lidar设备的一部分的塑料袋等)的情况下，lidar设备可以决定等待给定的时间量(或外壳的给定旋转次数)以供去除阻碍物(例如阻碍塑料袋可能被风吹走)，或警告使用fov的部分被阻碍的lidar的系统，以及其他可能性。
29.ii.示例系统和设备
30.现在将更详细地描述示例系统和设备。一般来说，本文中所公开的实施例可以与包括扫描系统的环境的一个或多个传感器的任何系统一起被使用。本文中所描述的说明性实施例包括采用传感器(诸如lidar、radar、sonar、照相机等)的车辆。然而，示例系统也可以在其他设备中实施或采取其他设备的形式，诸如机器人设备、工业系统(例如装配线等)或移动通信系统或设备，以及其他可能性。
31.术语“车辆”在本文中被广义地解释为涵盖任何移动目标，包括例如飞行器、船只、航天器、汽车、卡车、货车、半挂车、摩托车、高尔夫球车、越野车辆、仓库运输车辆或农用车辆以及在轨道上行驶的载体，诸如过山车、无轨电车、有轨电车或火车车厢，以及其他示例。
32.图1a图示了根据示例实施例的车辆100。具体地，图1a示出了车辆100的右侧视图、前视图、后视图和俯视图。尽管车辆100在图1a中被图示为汽车，但如上所述，其他实施例是可能的。此外，在一些实施例中，车辆100可以被配置为以自主模式或半自主模式操作。然而，本文中所描述的实施例也适用于未被配置为自主操作的车辆。因此，示例车辆100不意味着是限制性的。如所示出，车辆100包括五个传感器单元102、104、106、108和110以及四个车轮，以车轮112为例。
33.在一些实施例中，传感器单元102至110中的每一个可以包括一个或多个光检测和
测距设备(lidar)，该一个或多个光检测和测距设备具有特定的配置特性以允许扫描车辆100周围的环境。附加地或替代地，在一些实施例中，传感器单元102至110可以包括不同类型的传感器，诸如全球定位系统传感器、惯性测量单元、无线电检测和测距(radar)单元、照相机、激光测距仪、lidar和/或声学传感器，以及其他可能性。
34.如所示出，传感器单元102被安装到车辆100的顶侧，该顶侧与车辆100的安装车轮112的底侧相对。此外，如所示出，传感器单元104至110各自被安装到车辆100的除顶侧之外的相应侧。例如，传感器单元104被定位于车辆100的前侧处，传感器106被定位于车辆100的后侧处，传感器单元108被定位于车辆100的右侧处，且传感器单元110被定位于车辆100的左侧处。
35.虽然传感器单元102至110被示出为被安装在车辆100上的特定位置中，但在一些实施例中，传感器单元102至110可以被安装在车辆100内部或外部的别处。例如，尽管图1a示出了被安装到车辆100的后视镜的传感器单元108，但传感器单元108可以替代地被定位在沿着车辆100的右侧的另一位置中。此外，虽然示出了五个传感器单元，但在一些实施例中，更多或更少的传感器单元可以被包括在车辆100中。然而，为了举例，传感器单元102至110如图1a中所示出地被定位。
36.在一些实施例中，传感器单元102至110中的一个或多个可以包括一个或多个可移动安装座，传感器可以可移动地被安装在该一个或多个可移动安装座上。可移动安装座可以包括例如旋转平台。被安装在旋转平台上的传感器可以被旋转，以使得传感器可以从车辆100周围的各个方向获取信息。例如，传感器单元102可以包括具有观察方向的lidar，该观察方向可以通过将旋转平台致动到不同方向等被调整。替代地或附加地，可移动安装座可以包括倾斜平台。被安装在倾斜平台上的传感器可以在给定的角度和/或方位角范围内倾斜，以使得传感器可以从各种角度获得信息。可移动安装座也可以采取其他形式。
37.此外，在一些实施例中，传感器单元102至110中的一个或多个可以包括致动器，该致动器被配置为通过移动传感器和/或可移动安装座来调整传感器单元中的传感器的位置和/或定向。示例致动器包括电机、气动致动器、液压活塞、继电器、螺线管、压电致动器，以及其他示例。
38.如所示出，车辆100包括一个或多个车轮，诸如车轮112，该一个或多个车轮被配置为旋转以使车辆沿着行驶表面行进。在一些实施例中，车轮112可以包括耦合到轮辋的至少一个轮胎。为此，车轮112可以包括金属与橡胶的任何组合或其他材料的组合。除了或代替所示出的组件外，车辆100还可以包括一个或多个其他组件。
39.图1b是被定位在图1a中所示出的车辆100的顶侧处的传感器单元102的透视图。如所示出，传感器单元102包括第一lidar 120、第二lidar 122、划分结构124和外壳126。如上所述，传感器单元102可以附加地或替代地包括除图1b中所示出的那些传感器外的其他传感器。然而，为了举例，传感器单元102包括图1b中所示出的组件。
40.在一些示例中，第一lidar 120可以被配置为通过绕轴(例如垂直轴等)旋转同时发射一个或多个光脉冲且检测光脉冲从车辆的环境中的目标的反射来扫描车辆100周围的环境。在一些实施例中，第一lidar 120可以被配置为绕轴重复旋转以能够以足够高的刷新率扫描环境以快速检测环境中的目标的运动。在一个实施例中，第一lidar 120可以具有10hz的刷新率(例如第一lidar 120的每秒十次完整旋转)，从而每秒十次扫描车辆周围的
360度视场(fov)。通过该过程，例如，周围环境的3d地图可以基于来自第一lidar 120的数据被确定。在一个实施例中，第一lidar 120可以包括发射具有905nm的波长的64个激光束的多个光源。在该实施例中，基于来自第一lidar 120的数据所确定的3d地图可以具有0.2
°
(水平)x0.3
°
(垂直)角分辨率，且第一lidar 120可以具有环境的360
°
(水平)x 20
°
(垂直)fov。例如，通过该配置，3d地图可以具有足够的分辨率来检测或标识与车辆100相距100米的(中等)范围内的目标。然而，其他配置(例如光源的数量、角分辨率、波长、范围等)也是可能的。
41.在一些实施例中，第二lidar 122可以被配置为扫描车辆100周围的环境的更窄fov。例如，第二lidar 122可以被配置为绕与第一lidar 120相同或类似(例如垂直)的轴旋转小于完整旋转。此外，在一些示例中，第二lidar 122可以具有比第一lidar 120更低的刷新率。例如，通过该布置，车辆100可以使用来自第二lidar 122的数据来确定环境的较窄fov的3d地图。在该情况下，3d地图可以具有比基于来自第一lidar 120的数据所确定的对应3d地图更高的角分辨率，且因此可以允许检测/标识与车辆相距相对较大距离的目标以及标识第一lidar 120的扫描范围内的较小目标。在一个实施例中，第二lidar 122可以具有8
°
(水平)x 15
°
(垂直)的fov、4hz的刷新率，且可以发射具有1550nm的波长的窄光束。此外，在该实施例中，基于来自第二lidar 122的数据所确定的3d地图可以具有0.1
°
(水平)x 0.03
°
(垂直)的角分辨率，从而允许检测/标识与车辆100相距300米的(长)范围内的目标。然而，其他配置(例如光源的数量、角分辨率、波长、范围等)也是可能的。
42.在一些示例中，车辆100可以被配置为调整第二lidar 122的观察方向。例如，第二lidar 122可以被安装到允许将第二lidar 122的观察方向调整到除图1b中所示出的方向外的方向的步进电机(未示出)。因此，在一些示例中，第二lidar 122可以是可转向的，以沿着从车辆100的各种观察方向扫描(窄)fov。
43.划分结构124可以由适用于支撑第一lidar 120和/或将第一lidar120与第二lidar 122光学隔离的任何固体材料形成。示例材料可以包括金属、塑料、泡沫以及其他可能性。
44.外壳126可以包括由对具有波长范围内的波长的光基本透明且对具有波长范围外的波长的光基本不透明的任何材料形成的滤光器。为了便于描述，应注意，术语“外壳126”和“滤光器126”在本文中可以互换使用以指代图1b中所示出的外壳126的相同物理结构。
45.在一些示例中，滤光器126可以允许具有由第一lidar 120发射的光的第一波长(例如905nm)和由第二lidar 122发射的光的第二波长(例如1550nm)的光传播通过滤光器126。如所示出，滤光器126被成形为包围第一lidar 120和第二lidar 122。此外，在一些示例中，滤光器126可以防止对第一lidar 120和第二lidar 122的环境损害，诸如灰尘积聚或与空气中的碎片的碰撞，以及其他可能性。在一些示例中，滤光器126可以被配置为减少传播通过滤光器126的可见光。继而，例如，滤光器126可以通过包围第一lidar 120和第二lidar 122来改善车辆100的美学外观，同时降低传感器单元102的组件从外部观察者的视角的可见性。在其他示例中，滤光器126可以被配置为允许可见光以及来自第一lidar 120和第二lidar 122的光通过。
46.在一些实施例中，滤光器126的部分可以被配置为允许不同的波长范围传播通过滤光器126。例如，滤光器126的上部部分(例如处于划分结构124上方)可以被配置为允许在
第一波长范围内的光的传播，该第一波长范围包括第一lidar 120的第一波长，且滤光器126的下部部分(例如处于划分结构124下方)可以被配置为允许在第二波长范围内的光的传播，该第二波长范围包括第二lidar 122的第二波长。在其他实施例中，与滤光器126相关联的波长范围可以包括第一lidar 120的第一波长和第二lidar 122的第二波长二者。
47.图1c是被定位在图1a中所示出的车辆100的前侧处的传感器单元104的透视图。在一些示例中，传感器单元106、108和110可以与图1c中所图示的传感器单元104类似地被配置。如所示出，传感器单元104包括第三lidar 130和外壳136。如上所述，传感器单元104可以附加地或替代地包括除图1c中所示出的那些传感器外的其他传感器。然而，为了举例，传感器单元104包括图1c中所示出的组件。
48.在一些示例中，第三lidar 130可以被配置为扫描车辆100周围的环境的fov，该fov远离第三lidar 130被定位的车辆100的给定侧(即前侧)延伸。在一个示例中，第三lidar 130可以被配置为跨比第二lidar 122更宽但小于第一lidar 120的360度fov的fov旋转(例如水平地)。在一个实施例中，第三lidar 130可以具有270
°
(水平)x 110
°
(垂直)的fov、4hz的刷新率，且可以发射具有905nm的波长的激光束。在该实施例中，基于来自第三lidar 130的数据所确定的3d地图可以具有1.2
°
(水平)x 0.2
°
(垂直)的角分辨率，从而允许检测/标识与车辆100相距30米的(短)范围内的目标。然而，其他配置(例如光源的数量、角分辨率、波长、范围等)也是可能的。
49.外壳136可以类似于图1b的外壳126。例如，外壳136可以包括被成形为包围第三lidar 130的滤光器。此外，例如，外壳136可以被配置为允许波长范围内的光传播通过外壳136，该波长范围包括由第三lidar 130发射的光的波长。
50.如上所述，车辆100的传感器单元102至110可以替代地或附加地包括不同类型的传感器(例如radar、照相机等)，且可以被安装在车辆100内部或外部的不同位置中。
51.图1d图示了在车辆100正在扫描周围环境的场景中车辆100的俯视图。与以上讨论一致，车辆100的各种传感器中的每一个可以根据其相应的刷新率、fov或任何其他因素而具有特定分辨率。进而，各种传感器可以适用于在距车辆100相应扫描距离范围内检测和/或标识目标。
52.如图1d中所示出，轮廓160和162图示了与车辆100的示例距离范围，其中，目标可以基于来自传感器单元102的第一lidar 120的数据被检测/标识。如所图示，例如，由于传感器单元102定位在车辆100的顶侧上，轮廓160内的接近的目标可能无法适当地被检测和/或标识。然而，例如，轮廓160外部和由轮廓162限定的中等距离范围(例如100米等)内的目标可以使用来自第一lidar 120的数据适当地被检测/标识。此外，如所示出，第一lidar 120的水平fov可以在车辆100周围的所有方向上跨越360
°
。
53.在所示出的场景中，轮廓164可以图示环境的区域，其中，目标可以使用来自传感器单元102的第二lidar 122的更高分辨率数据被检测和/或标识。如所示出，例如，轮廓164可以涵盖比轮廓162更远离车辆100、在更长距离范围(例如300米等)内的目标。尽管轮廓164指示第二lidar 122的较窄fov(水平)，但在一些示例中，车辆100可以被配置为将第二lidar122的观察方向调整到除图1d中所示出的方向外的任何其他方向。例如，车辆100可以使用来自第一lidar 120的数据(例如在轮廓162内)来检测目标，将第二lidar 122的观察方向调整为包括目标的fov，且然后使用来自第二lidar 122的更高分辨率数据来标识目
标。在一个实施例中，第二lidar 122的水平fov可以是8
°
。
54.此外，如图1d中所示出，轮廓166可以图示由传感器单元104的第三lidar 130扫描的环境的区域。如所示出，例如，由轮廓166图示的区域包括环境的可能不被第一lidar 120和/或第二lidar 122扫描的部分。此外，例如，来自第三lidar 130的数据可以具有足以检测和/或标识与车辆100的短距离(例如30米等)内的目标的分辨率。
55.应注意，上文所描述的扫描范围、分辨率和fov仅用于示例目的，且可以根据车辆100的各种配置而变化。此外，图1d中所示出的轮廓160至166不一定按比例绘制，而是为了便于描述而如所示出地被图示。
56.此外，如上所述，车辆100可以包括多种类型的传感器，诸如lidar、radar、声纳、超声传感器和/或照相机等。此外，例如，各种传感器可以适用于检测和/或标识相应传感器的相应fov内的目标。
57.为此，箭头182a和182b可以图示由沿着车辆100的一侧所安装的传感器(诸如图1a的传感器单元108中的传感器或任何其他传感器)的fov限定的环境的区域。例如，与箭头182a和182b相关联的传感器可以是radar传感器，其被配置为扫描环境的在箭头182a与箭头182b之间远离车辆100延伸的一部分。附加地或替代地，在一些示例中，与箭头182a和182b相关联的传感器可以包括任何其他类型的传感器(例如sonar、照相机等)。然而，为了举例，箭头182a和182b在本文中被描述为radar传感器的fov的范围。在该示例中，radar传感器可以被配置为检测具有至少阈值radar横截面的目标(在箭头182a与箭头182b之间的环境的区域内)。在一个实施例中，阈值radar横截面可以涉及摩托车、滑板车、汽车和/或任何其他车辆的尺寸(例如0.5平方米等)。其他示例阈值radar横截面值也是可能的。
58.类似地，箭头184a和184b可以图示在沿着车辆100的相对侧所安装的另一传感器(例如另一radar)(诸如例如图1a的传感器单元110中的传感器)的fov内的环境的区域。
59.应注意，图1d中所示出的箭头182a、182b和/或184a、184b之间的角度不按比例绘制且仅用于说明目的。因此，在一些示例中，传感器单元108和110中的传感器的水平fov也可以变化。
60.图2是根据示例实施例的车辆200的简化框图。例如，车辆200可以类似于车辆100。如所示出，车辆200包括推进系统202、传感器系统204、控制系统206、外围设备208和计算机系统210。在其他实施例中，车辆200可以包括更多、更少或不同的系统，且每个系统可以包括更多、更少或不同的组件。此外，所示出的系统和组件可以以多种方式被组合或划分。
61.推进系统202可以被配置为为车辆200提供动力运动。如所示出，推进系统202包括发动机/电机218、能量源220、变速器222和车轮/轮胎224。
62.发动机/电机218可以是或包括内燃发动机、电动机、蒸汽机或斯特林发动机，以及其他可能类型的电机和/或发动机。其他电机和发动机也是可能的。在一些实施例中，推进系统202可以包括多种类型的发动机和/或电机。例如，气电混合动力汽车可以包括汽油发动机和电动机。其他示例是可能的。
63.能量源220可以是完全或部分地为发动机/电机218提供动力的能量源。也就是说，发动机/电机218可以被配置为将能量源220转换成机械能。能量源220的示例包括汽油、柴油、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和其他电力源。(多个)能量源220可以附加地或替代地包括燃料箱、电池、电容器和/或飞轮的任何组合。在一些实施例
中，能量源220也可以为车辆200的其他系统提供能量。
64.变速器222可以被配置为将机械动力从发动机/电机218传输到车轮/轮胎224。为此，变速器222可以包括齿轮箱、离合器、差速器、驱动轴和/或其他元件。在变速器222包括驱动轴的实施例中，驱动轴可以包括一个或多个轴，这些轴被配置为被耦合到车轮/轮胎224。
65.车辆200的车轮/轮胎224可以以各种形式(包括独轮车、自行车/摩托车、三轮车或汽车/卡车四轮形式)被配置。其他车轮/轮胎形式也是可能的，诸如包括六个或更多个车轮的那些形式。在任何情况下，车轮/轮胎224可以被配置为相对于其他车轮/轮胎224有差别地旋转。在一些实施例中，车轮/轮胎224可以包括被固定地附接到变速器222的至少一个车轮和被耦合到车轮的轮辋的至少一个轮胎，该至少一个轮胎可以与行驶表面接触。车轮/轮胎224可以包括金属与橡胶的任何组合或其他材料的组合。推进系统202可以附加地或替代地包括除所示出的组件外的组件。
66.传感器系统204可以包括被配置为感测关于车辆200所处的环境的信息的多个传感器以及被配置为修改传感器的位置和/或定向的一个或多个致动器236。如所示出，传感器系统204的传感器包括环境传感器225、全球定位系统(gps)226、惯性测量单元(imu)228、radar单元230、激光测距仪和/或lidar单元232和照相机234。传感器系统204也可以包括附加的传感器，包括例如监测车辆200的内部系统的传感器(例如o2监测器、燃油表、发动机油温等)、范围传感器(例如声纳、超声波传感器等)，以及其他可能性。此外，传感器系统204可以包括多个lidar。在一些示例中，传感器系统204可以被实施为多个传感器单元，每个传感器单元在相应位置(例如顶侧、底侧、前侧、后侧、右侧、左侧等)中被安装到车辆。其他传感器也是可能的。
67.环境传感器225可以包括测量车辆200的环境的状况的任何类型的传感器(例如温度传感器、湿度传感器等)。例如，环境传感器225可以包括温度传感器，诸如热电偶、热敏电阻、恒温器、电阻温度检测器或被配置为提供车辆200的环境的温度的测量的任何其他类型的温度传感器。
68.gps 226可以是被配置为估计车辆200的地理位置的任何传感器(例如位置传感器)。为此，gps 226可以包括被配置为估计车辆200相对于地球的位置的收发器。gps 226也可以采取其他形式。
69.imu 228可以是被配置为基于惯性加速度感测车辆200的位置和定向改变的传感器的任何组合。在一些实施例中，传感器的组合可以包括例如加速度计和陀螺仪。传感器的其他组合也是可能的。
70.radar单元230可以是被配置为使用无线电信号感测车辆200所处的环境中的目标的任何传感器。在一些实施例中，除了感测目标之外，radar单元230可以附加地被配置为感测目标的速度和/或前进方向。
71.类似地，激光测距仪或lidar单元232可以是被配置为使用激光感测车辆200所处的环境中的目标的任何传感器。具体地，激光测距仪或lidar单元232可以包括被配置为发射激光的激光源和/或激光扫描仪和被配置为检测激光的反射的检测器。激光测距仪或lidar 232可以被配置为以相干(例如使用外差检测)或非相干检测模式操作。在一些示例中，lidar单元232可以包括多个lidar，每个lidar具有适用于扫描车辆200周围的环境的特
定区域的独特位置和/或配置。
72.照相机234可以是被配置为捕获车辆200所处的环境的图像的任何照相机(例如静态照相机、视频照相机等)。为此，照相机可以采取上文所描述的任何形式。传感器系统204可以附加地或替代地包括除所示出的组件外的组件。
73.控制系统206可以被配置为控制车辆200和其组件的操作。为此，控制系统206可以包括转向单元238、风门240、制动单元242、传感器融合算法244、计算机视觉系统246、导航或路径系统248和避障系统250。
74.转向单元238可以是被配置为调整车辆200的前进方向的机构的任何组合。风门240可以是被配置为控制发动机/电机218的操作速度以及进而控制车辆200的速度的机构的任何组合。制动单元242可以是被配置为使车辆200减速的机构的任何组合。例如，制动单元242可以使用摩擦来使车轮/轮胎224减速。作为另一示例，制动单元242可以将车轮/轮胎224的动能转换成电流。制动单元242也可以采取其他形式。
75.传感器融合算法244可以是被配置为接受来自传感器系统204的数据作为输入的算法(或存储算法的计算机程序产品)。数据可以包括例如表示在传感器系统204的传感器处感测到的信息的数据。传感器融合算法244可以包括例如卡尔曼滤波器、贝叶斯网络、针对本文中的方法的一些功能的算法或任何另一算法。传感器融合算法244还可以被配置为基于来自传感器系统204的数据提供各种评定，包括例如对车辆100所处的环境中的单独目标和/或特征的评估、特定情况的评估和/或基于特定情况的可能影响的评估。其他评定也是可能的。
76.计算机视觉系统246可以是被配置为处理和分析由照相机234捕获的图像以便标识车辆200所处的环境中的目标和/或特征(包括例如交通信号和障碍物)的任何系统。为此，计算机视觉系统246可以使用目标识别算法、运动结构(sfm)算法、视频追踪或其他计算机视觉技术。在一些实施例中，计算机视觉系统246可以附加地被配置为映射环境、追踪目标、估计目标的速度等。
77.导航和路径系统248可以是被配置为确定车辆200的驾驶路径的任何系统。导航和路径系统248可以附加地被配置为在车辆200处于操作中时动态地更新驾驶路径。在一些实施例中，导航和路径系统248可以被配置为合并来自传感器融合算法244、gps 226、lidar单元232和一个或多个预定地图的数据，以便确定车辆200的驾驶路径。
78.避障系统250可以是被配置为标识、评估和避开或以其他方式越过车辆200所处的环境中的障碍物的任何系统。控制系统206可以附加地或替代地包括除所示出的组件外的组件。
79.外围设备208可以被配置为允许车辆200与外部传感器、其他车辆、外部计算设备和/或用户交互。为此，外围设备208可以包括例如无线通信系统252、触摸屏254、麦克风256和/或扬声器258。
80.无线通信系统252可以是被配置为直接地或经由通信网络无线地耦合到一个或多个其他车辆、传感器或其他实体的任何系统。为此，无线通信系统252可以包括用于直接或经由通信网络与其他车辆、传感器、服务器或其他实体通信的天线和芯片组。芯片组或无线通信系统252通常可以被布置为根据一种或多种类型的无线通信(例如协议)(诸如蓝牙、ieee 802.11(包括任何ieee 802.11修订版)中所描述的通信协议、蜂窝技术(诸如gsm、
cdma、umts、ev
‑
do、wimax或lte)、zigbee、专用短程通信(dsrc)和射频标识(rfid)通信以及其他可能性)进行通信。无线通信系统252也可以采取其他形式。
81.触摸屏254可以由用户使用来向车辆200输入命令。为此，触摸屏254可以被配置为经由电容感测、电阻感测或表面声波过程以及其他可能性来感测用户的手指的位置和移动中的至少一个。触摸屏254可能能够感测在与触摸屏表面平行或成平面的方向上、在垂直于触摸屏表面的方向上或两者的手指移动，且还可能能够感测施加到触摸屏表面的压力水平。触摸屏254可以由一个或多个半透明或透明的绝缘层和一个或多个半透明或透明的导电层形成。触摸屏254也可以采取其他形式。
82.麦克风256可以被配置为从车辆200的用户接收音频(例如语音命令或其他音频输入)。类似地，扬声器258可以被配置为向车辆200的用户输出音频。外围设备208可以附加地或替代地包括除所示出的组件外的组件。
83.计算机系统210可以被配置为向推进系统202、传感器系统204、控制系统206和外围设备208中的一个或多个传输数据、从其中接收数据、与之交互和/或控制其中一个或多个。为此，计算机系统210可以通过系统总线、网络和/或其他连接机构(未示出)通信链接到推进系统202、传感器系统204、控制系统206和外围设备208中的一个或多个。
84.在一个示例中，计算机系统210可以被配置为控制变速器222的操作以提高燃料效率。作为另一示例，计算机系统210可以被配置为使照相机234捕获环境的图像。作为又另一示例，计算机系统210可以被配置为存储和执行对应于传感器融合算法244的指令。作为又一示例，计算机系统210可以被配置为存储和执行用于使用lidar单元232确定车辆200周围的环境的3d表示的指令。其他示例是可能的。
85.如所示出，计算机系统210包括处理器212和数据存储装置214。处理器212可以包括一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器。就处理器212包括多于一个处理器而言，这些处理器可以单独或组合工作。数据存储装置214进而可以包括一个或多个易失性和/或一个或多个非易失性存储组件，诸如光学存储装置、磁存储装置和/或有机存储装置，且数据存储装置214可以整体或部分地与处理器212集成。
86.在一些实施例中，数据存储装置214可以包含可由处理器212执行以执行各种车辆功能(例如图4中所图示和下文所描述的方法400)的指令216(例如程序逻辑)。数据存储装置214也可以包含附加的指令，包括向推进系统202、传感器系统204、控制系统206和/或外围设备208中的一个或多个传输数据、从其中接收数据、与之交互和/或控制其中一个或多个的指令。计算机系统210可以附加地或替代地包括除所示出的组件外的组件。
87.如所示出，车辆200还包括电源260，电源260可以被配置为向车辆200的一些或所有组件提供电力。为此，电源260可以包括例如可充电锂离子或铅酸电池。在一些实施例中，一个或多个电池组可以被配置为提供电力。其他电源材料和配置也是可能的。在一些实施例中，电源260和能量源220可以一起实施为一个组件，如在一些全电动汽车中。
88.在一些实施例中，除了所示出的元件之外或代替所示出的元件，车辆200可以包括一个或多个元件。例如，车辆200可以包括一个或多个附加接口和/或电源。其他附加组件也是可能的。在这些实施例中，数据存储装置214还可以包括可由处理器212执行以控制附加组件和/或与附加组件通信的指令。
89.此外，虽然图2示出了如集成在车辆200中的组件和系统，但在一些实施例中，一个
或多个组件或系统可以使用有线或无线连接可拆卸地安装在车辆200上或以其他方式(机械或电气地)连接到车辆200。在一个示例中，确定用于传感器系统204中的一个或多个传感器的操作指令的计算系统210的一部分可以被安置在车辆200外部(例如在远程服务器等中)，该部分经由无线通信接口(例如无线通信系统252等)与车辆200通信。车辆200也可以采取其他形式。
90.图3是根据示例实施例的系统300的简化框图。如所示出，系统300包括电源布置302、控制器304、旋转平台310、固定平台312、一个或多个致动器314、旋转链路316、发送器320、接收器330、一个或多个光学元件340、外壳350和一个或多个清洁装置360。在一些实施例中，系统300可以包括更多、更少或不同的组件。此外，所示出的组件可以以任何数量的方式被组合或划分。
91.电源布置302可以被配置为向系统300的各种组件供应、接收和/或分布电力。为此，电源布置302可以包括或以其他方式采取安置在系统300内且以任何可行的方式连接到系统300的各种组件的电源(例如电池单元等)的形式，以便为那些组件供电。附加地或替代地，电源布置302可以包括或以其他方式采取电源适配器的形式，该电源适配器被配置为从一个或多个外部电源(例如从安装系统300的车辆中所布置的电源)接收电力且向系统300的各种组件传输接收到的电力。
92.控制器304可以包括一个或多个电子组件和/或系统，该一个或多个电子组件和/或系统被布置为促进系统300的某些操作。控制器304可以以任何可行的方式安置在系统300内。在一个实施例中，控制器304可以至少部分地安置在旋转链路316的中心空腔区域内。
93.在一些示例中，控制器304可以包括或以其他方式耦合到布线，该布线用于向系统300的各种组件传送控制信号和/或用于将数据从系统300的各种组件传送到控制器304。例如，控制器304接收到的数据可以包括指示接收器330对信号的检测的传感器数据，以及其他可能性。而且，由控制器304发送的控制信号可以诸如通过控制由发送器320进行的信号发射、控制由接收器330进行的信号检测和/或控制(多个)致动器314以使旋转平台310旋转以及其他可能性来操作系统300的各种组件。
94.如所示出，控制器304可以包括一个或多个处理器306和数据存储装置108。在一些示例中，数据存储装置108可以存储可由(多个)处理器306执行以使系统300执行本文中所描述的各种操作的程序指令。为此，(多个)处理器306可以包括一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器。就控制器304包括多于一个处理器而言，这些处理器可以单独或组合工作。在一些示例中，数据存储装置108可以包括一个或多个易失性和/或一个或多个非易失性存储组件，诸如光学存储装置、磁存储装置和/或有机存储装置，且数据存储装置108可以任选地整体或部分地与(多个)处理器集成。
95.在一些示例中，控制器304可以与外部控制器等(例如被布置在安装系统300的车辆中的计算系统)通信，以便帮助促进控制信号和/或数据在外部控制器与系统300的各种组件之间的传送。附加地或替代地，在一些示例中，控制器304可以包括被布线以执行本文中所描述的操作中的一个或多个的电路系统。例如，控制器304可以包括一个或多个脉冲发生器电路，该一个或多个脉冲发生器电路提供脉冲定时信号以用于触发由发送器320发射脉冲或其他信号。附加地或替代地，在一些示例中，控制器304可以包括一个或多个专用处
理器、伺服系统或其他类型的控制器。例如，控制器304可以包括比例
‑
积分
‑
微分(pid)控制器或其他控制回路反馈机构，该比例
‑
积分
‑
微分(pid)控制器或其他控制回路反馈机构操作(多个)致动器314以使旋转平台以特定频率或相位旋转。其他示例也是可能的。
96.旋转平台310可以被配置为绕轴旋转。为此，旋转平台310可以由适用于支撑安装在其上的一个或多个组件的任何固体材料形成。例如，发送器320和接收器330可以被布置在旋转平台310上，以使得这些组件中的每一个基于旋转平台310的旋转而相对于环境移动。具体地，这些组件可以绕轴旋转，以使得系统300可以从各个方向获得信息。例如，在旋转轴是垂直轴的情况下，系统300的指向方向可以通过绕垂直轴致动旋转平台310来水平调整。
97.固定平台312可以采取任何形状或形式且可以被配置为耦合到各种结构，诸如耦合到车辆的顶部、机器人平台、装配线机器或例如采用系统300来扫描其周围环境的任何其他系统。此外，固定平台的耦合可以经由任何可行的连接器布置(例如螺栓、螺钉等)来实施。
98.(多个)致动器314可以包括电机、气动致动器、液压活塞和/或压电致动器和/或任何其他类型的致动器。在一个示例中，(多个)致动器314可以包括第一致动器，该第一致动器被配置为绕旋转平台310的旋转轴致动旋转平台310。在另一示例中，(多个)致动器314可以包括第二致动器，该第二致动器被配置为绕不同的旋转轴使系统300的一个或多个组件旋转。例如，第二致动器可以绕第二轴(例如水平轴等)使光学元件(例如反射镜等)旋转以(例如垂直地等)调整发射的光脉冲的方向。在又一示例中，(多个)致动器314可以包括第三致动器，该第三致动器被配置为倾斜(或以其他方式移动)系统300的一个或多个组件。例如，第三致动器可以被用于沿着发射的光脉冲的光学路径移动或替换滤波器或其他类型的光学元件340，或可以被用于倾斜旋转平台(例如以调整由系统300扫描的视场(fov)的范围等)，以及其他可能性。
99.旋转链路316直接或间接地将固定平台312耦合到旋转平台310。为此，旋转链路316可以采取任何形状、形式和材料，以提供旋转平台310相对于固定平台312绕轴的旋转。例如，旋转链路316可以采取轴等的形式，其基于来自(多个)致动器314的致动而旋转，从而将机械力从(多个)致动器314传送到旋转平台310。在一种实施方式中，旋转链路316可以具有中央空腔，系统300的一个或多个组件可以安置在该中央空腔中。在一些示例中，旋转链路316还可以提供用于在固定平台312与旋转平台310(和/或其上的组件，诸如发送器320与接收器330)之间传送数据和/或指令的通信链路。
100.发送器320可以被配置为朝向系统300的环境发送信号。如所示出，发送器320可以包括一个或多个发射器322。取决于系统300的配置，发射器322可以包括各种类型的发射器。
101.在第一示例中，其中，系统300被配置为lidar设备，发送器320可以包括一个或多个光发射器322，该一个或多个光发射器322发射具有波长范围内的波长的一个或多个光束和/或脉冲。波长范围可以在例如电磁波谱的紫外、可见和/或红外部分中。在一些示例中，波长范围可以是窄波长范围，诸如由激光提供的波长范围。示例光发射器322的非详尽列表包括激光二极管、二极管条、发光二极管(led)、垂直空腔表面发射激光(vcsel)、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管(pled)、发光聚合物(lep)、液晶显示器(lcd)、微机电系
统(mems)、光纤激光和/或被配置为选择性地发送、反射和/或发射光以提供多个发射光束和/或脉冲的任何其他设备。
102.在第二示例中，其中，系统300被配置为有源红外(ir)照相机，发送器320可以包括一个或多个发射器322，该一个或多个发射器322被配置为发射ir辐射以照亮场景。为此，发射器320可以包括被配置为提供ir辐射的任何类型的发射器(例如光源等)。
103.在一些实施方式中，系统300(和/或发送器320)可以被配置为在定义系统300的fov的相对空间布置中发射多个信号(例如光束、ir信号等)。例如，每个光束(或信号)可以被配置为朝向fov的一部分传播。在该示例中，在由系统300执行的扫描操作期间，多个相邻(和/或部分重叠)光束可以被引导以扫描fov的多个相应部分。其他示例也是可能的。
104.接收器330可以包括一个或多个检测器332，一个或多个检测器332被配置为检测由发送器320发射的信号的反射。
105.在第一示例中，其中，系统300被配置为有源ir照相机，接收器330可以包括一个或多个光检测器332(例如电荷耦合设备(ccd)等)，一个或多个光检测器332被配置为检测由发送器320发送且从场景朝向接收器330反射的ir光的源波长。
106.在第二示例中，其中，系统300被配置为lidar设备，接收器330可以包括一个或多个光检测器332，一个或多个光检测器332被布置为拦截和检测由发送器320发射的光脉冲或光束的反射，光脉冲或光束从环境返回到系统300。示例光检测器332可以包括光电二极管、雪崩光电二极管(apd)、硅光电倍增管(sipm)、单光子雪崩二极管(spad)、多像素光子计数器(mppc)、光电晶体管、照相机、有源像素传感器(aps)、电荷耦合设备(ccd)、低温检测器和/或任何其他光传感器。在一些情况下，接收器330可以被配置为检测具有与由发送器320发射的光相同波长范围内的波长的光。以此方式，例如，系统300可以将接收到的由系统300发出的光与由环境中的外部源发出的其他光区分开。
107.在一些实施方式中，接收器330可以包括检测器，检测器包括彼此连接的感测元件阵列。例如，在系统300被配置为lidar设备的情况下，多个光感测元件可以并联连接以提供具有更大光检测面积的光电检测器阵列(例如阵列中的单独检测器的感测表面的组合等)而不是单个感测元件的检测面积。光电检测器阵列可以以多种方式被布置。例如，阵列的单独检测器可以被安置在一个或多个衬底(例如印刷电路板(pcb)、柔性pcb等)上且被布置为检测沿着系统300的光学透镜(例如(多个)光学元件340)的光学路径行进的入射光。此外，这种光电检测器阵列可以包括以任何可行方式布置的任何可行数量的检测器。
108.在一些示例中，系统300可以通过改变系统300(和/或发送器320和接收器330)的旋转速率来选择或调整水平扫描分辨率。附加地或替代地，水平扫描分辨率可以通过调整由发送器320发射的信号的脉冲率来修改。在第一示例中，发送器320可以被配置为以每秒15,650个脉冲的脉冲速率发射脉冲，且在发射脉冲的同时以10hz旋转(即，每秒十次完整的360
°
旋转)。在该示例中，接收器330可以具有0.23
°
水平角分辨率(例如连续脉冲之间的水平角分隔)。在第二示例中，如果系统300替代地以20hz旋转，同时维持每秒15,650个脉冲的脉冲速率，那么水平角分辨率可能变为0.46
°
。在第三示例中，如果发送器320以每秒31,300个脉冲的速率发射脉冲，同时维持10hz的旋转速率，那么水平角分辨率可能变为0.115
°
。在一些示例中，系统300可以替代地被配置为在小于系统300的完整360
°
旋转内扫描特定观察范围。其他实施方式也是可能的。
109.应注意，上文所描述的脉冲率、角分辨率、旋转速率和观察范围仅是为了举例，且因此这些扫描特点中的每一个可以根据系统300的各种应用而变化。
110.光学元件340可以可选地被包括在发送器320、接收器330和/或外壳350中或以其他方式耦合到发送器320、接收器330和/或外壳350。在第一示例中，光学元件340可以包括一个或多个光学元件，一个或多个光学元件被布置为将由(多个)发射器322发射的光朝向场景(或其中的区域)引导。在第二示例中，光学元件340可以包括一个或多个光学元件，一个或多个光学元件被布置为将来自场景(或其中的区域)的光朝向(多个)检测器332聚焦。在第三示例中，光学元件340可以包括一个或多个光学元件(例如滤光器、光学窗口等)，一个或多个光学元件安置在外壳350处作为接口，用于通过外壳350从周围的环境选择性地传输光信号或将光信号选择性地传输到周围的环境。
111.如此，(多个)光学元件340可以包括光学元件(诸如滤波器、孔径、(多个)反射镜、(多个)波导、(多个)透镜或其他类型的光学元件)的任何可行组合，这些光学元件被布置为导引光通过物理空间的传播和/或调整光的特性。
112.在一些示例中，控制器304可以以各种方式操作致动器314以使旋转平台310旋转以便获得关于环境的信息。在一个示例中，旋转平台310可以在任一方向上被旋转。在另一示例中，旋转平台310可以实施完整的旋转，以使得系统300扫描环境的360
°
视图。而且，旋转平台310可以以各种频率旋转，以便使系统300以各种刷新率扫描环境。在一个实施例中，系统300可以被配置为具有10hz的刷新率(例如系统300每秒十次完整旋转)。其他刷新率是可能的。
113.替代地或附加地，系统300可以被配置为以各种方式调整发射信号(由发送器320发射)的指向方向。在一种实施方式中，发送器320的信号发射器(例如光源、天线、声换能器等)可以根据相控阵列配置或其他类型的波束转向配置被操作(例如波束图案内的具体位置可以归零等)。
114.在一个示例中，其中，系统300被配置为lidar设备，发送器320中的光源或发射器可以被耦合到控制由光源发射的光波的相位的相控阵列光学器件。例如，控制器304可以被配置为调整相控阵列光学器件(例如相控阵列光束转向)以改变由发送器320发射的光信号的有效指向方向(例如，即使旋转平台310没有旋转)。
115.外壳350可以采取任何形状、形式和材料，且可以被配置为容纳系统300的一个或多个组件。在一些示例中，发送器320、接收器330和系统300的可能的其他组件可以各自被安置在外壳350内。在一些示例中，外壳350可以是圆顶形外壳。在一些示例中，外壳可由滤光材料形成，滤光材料对由发送器320发送的光的波长至少部分透明。在其他示例中，外壳350的部分可以由对这些波长不透明的材料构成或可以包括该材料。在一些示例中，外壳350可以被配置为防止至少一些信号进入外壳350的内部空间，且从而帮助减轻环境信号对系统300的一个或多个组件的热和噪声影响。外壳350的其他组合也是可能的。
116.在一些示例中，外壳350可以被耦合到旋转平台310，以使得外壳350被配置为基于旋转平台310的旋转而旋转。以此方式，发送器320和接收器330可以在被安置在外壳350内的同时与外壳350一起旋转。在其他示例中，外壳350可以被耦合到固定平台312或其他结构，以使得外壳350不随着由旋转平台310旋转的其他组件而旋转。因此，例如，当旋转平台310绕其轴旋转时，从发送器320发射的光脉冲可以朝向外壳350的不同区部传播且在不同
方向上朝向环境传播。
117.(多个)清洁装置360可以可选地被包括在系统300中以促进清洁系统300的一个或多个组件(例如(多个)光学元件340等)。为此，清洁装置360可以包括一个或多个清洁机构。第一示例清洁装置360可以包括被配置为将液体淤积在系统300的一个或多个组件(例如(多个)光学元件340、外壳350等)上的液体喷雾器。例如，液体可以被施加以尝试溶解或机械去除安置在光学组件的表面上的阻碍物(例如污垢、灰尘等)。第二示例清洁装置360可以包括高压气泵，高压气泵被配置为将气体施加到光学组件的表面上的阻碍物上。第三示例清洁装置360可以包括擦拭器(例如类似于挡风玻璃擦拭器)，擦拭器被配置为尝试从系统300中的组件的表面去除阻碍物。其他示例是可能的。
118.应注意，系统300的该布置仅出于示例性目的而被描述且不意味着是限制性的。如上所述，在一些示例中，系统300可以替代地用比所示出的那些组件少的组件来实施。在一个示例中，系统300可以在没有旋转平台300的情况下实施。例如，发送器320可以被配置为发送在空间上布置以定义系统300的特定fov(例如水平地和垂直地)的多个信号，而不必旋转发送器320和接收器330。在另一示例中，从发送器320发射的光脉冲可以通过使用不同类型的光束转向光学布置(例如旋转反射镜等)在不同方向上被转向。其他示例也是可能的。
119.图4a图示了根据示例实施例的lidar设备400。如所示出，lidar 400包括透镜440和平台410。此外，由lidar 400发射的光束404从透镜440沿着第一lidar 400的观察方向朝向lidar 400的环境传播，且作为反射光406从环境中的一个或多个物体反射离开。
120.尽管未示出，但lidar 400还可以包括类似于图1b中所示出的外壳126、图1c中所示出的外壳136和/或系统300的外壳350的外壳。在一个示例中，lidar设备400可以类似于图1b中所示出的lidar设备120，且代替lidar设备120或除了lidar设备120之外，可以被安置在外壳126内部。其他示例也是可能的。
121.在一些示例中，lidar 400可以被配置为具有基本上圆柱形的形状且绕lidar 400的轴旋转。在一个实施例中，lidar 400具有大致十厘米的直径。在一些示例中，lidar 400的旋转轴基本上是垂直的。例如，通过使lidar400绕垂直轴旋转，lidar 400的360度水平视场(fov)的三维地图可以被确定。附加地或替代地，在一些示例中，lidar 400的旋转轴可以被倾斜以调整水平fov。
122.透镜440可以具有使发射光束404准直且将来自lidar 400的环境中的一个或多个目标的反射光406聚焦到lidar 400中的检测器上的光功率。通过使用相同的透镜440来执行这两种功能，而不是用于准直的发送透镜和用于聚焦的接收透镜，相对于大小、成本和/或复杂性的优点可以被提供。
123.在一些示例中，平台410可以被配置为绕轴旋转以扫描包围lidar 400的环境的360度视图。在其他示例中，平台410可以被配置为跨小于完整的360度范围的角度范围旋转。在一些示例中，平台410可以包括可移动平台，可移动平台可以在一个或多个方向上倾斜以调整lidar 400的旋转轴。
124.图4b是lidar 400的横截面图。如所示出，lidar 400包括发送器420、接收器430、共享空间450和透镜440。出于说明的目的，图4b示出了x
‑
y
‑
z轴，其中，z轴指向页面外。
125.发送器420包括多个光源422a
‑
c，这些光源422a
‑
c可以沿着由透镜440限定的弯曲焦面428布置。多个光源422a
‑
c可以被配置为分别发射具有在波长范围内的波长的多个光
束402a
‑
c。例如，多个光源422a
‑
c可以包括发射具有在波长范围内的波长的多个光束402a
‑
c的激光二极管。多个光束402a
‑
c被反射镜424通过出射孔径426反射进入共享空间450且朝向透镜440反射。
126.光源422a
‑
c可以包括激光二极管、发光二极管(led)、雷射条(例如二极管条)、垂直空腔表面发射激光(vcsel)、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管(pled)、发光聚合物(lep)、液晶显示器(lcd)、微机电系统(mems)和/或被配置为选择性地发送、反射和/或发射光以提供多个发射光束402a
‑
c的任何其他设备。在一些示例中，光源422a
‑
c可以被配置为发射波长范围内的发射光束402a
‑
c，该波长范围可以由在接收器430中所包括的检测器432a
‑
c检测到。波长范围可以在例如电磁波谱的紫外、可见和/或红外部分中。在一些示例中，波长范围可以是窄波长范围，诸如由激光器提供的波长范围。在一个实施例中，波长范围包括905nm的源波长。此外，光源422a
‑
c可以被配置为发射呈脉冲形式的发射光束402a
‑
c。在一些示例中，多个光源422a
‑
c可以安置在一个或多个衬底(例如印刷电路板(pcb)、柔性pcb等)上且被布置为朝向出射孔径426发射多个光束402a
‑
c。
127.尽管图4b示出了弯曲焦面428在水平平面(例如xy平面)中弯曲，但附加地或替代地，光源422a
‑
c可以沿着在垂直平面中弯曲的焦面被布置。例如，弯曲焦面428可以在垂直平面中具有曲率，且多个光源422a
‑
c可以包括沿着弯曲焦面428垂直布置且被配置为发射指向反射镜424且通过出射孔径426反射的光束的附加光源。在该示例中，检测器432a
‑
c还可以包括对应于光源422a
‑
c的附加光源的附加检测器。此外，在一些示例中，光源422a
‑
c可以包括沿着弯曲焦面428水平布置的附加光源。在一个实施例中，光源422a
‑
c可以包括发射具有905nm的波长的光的64个光源。例如，64个光源可以沿着弯曲焦面428被布置成四列，每一列包括16个光源。在该情况下，检测器432a
‑
c可以包括64个检测器，这些检测器沿着弯曲焦面438类似地被布置(例如4列，每列包括16个检测器等)。在其他实施例中，光源422a
‑
c和检测器432a
‑
c可以包括比图4b中所示出的那些光源和/或检测器附加的或更少的光源和/或检测器。
128.由于多个光源422a
‑
c沿着弯曲焦面428的布置，在一些示例中，多个光束402a
‑
c可以朝向出射孔径426会聚。因此，在这些示例中，出射孔径426可以被最小地设定大小，同时能够适应多个光束402a
‑
c的垂直和水平范围。此外，在一些示例中，弯曲焦面428可以由透镜440限定。例如，由于透镜440的形状和组成，弯曲焦面428可以对应于透镜440的焦面。在该示例中，多个光源422a
‑
c可以沿着由发送器处的透镜440限定的焦面被布置。
129.多个光束402a
‑
c在穿过发送器420、出射孔径426和共享空间450朝向透镜440延伸的传输路径中传播。透镜440可以准直多个光束402a
‑
c以将准直光束404a
‑
c提供到lidar设备400的环境中。准直光束404a
‑
c可以分别对应于多个光束402a
‑
c。在一些示例中，准直光束404a
‑
c作为反射光406从lidar 400的环境中的一个或多个目的反射离开。反射光406可以被透镜440聚焦到共享空间450中，如同沿着穿过共享空间450朝向接收器430延伸的接收路径行进的聚焦光408一样。例如，聚焦光408可以被反射表面442反射，如同朝向接收器430传播的聚焦光408a
‑
c一样。
130.因此，透镜440可能能够基于透镜440的形状和组成来准直多个光束402a
‑
c且聚焦反射光406两者。在一个实施例中，透镜440可以具有面向lidar 400外部的非球面440a和面向共享空间450的圆环面440b。通过使用相同的透镜440来执行这两种功能，而不是用于准
直的发送透镜和用于聚焦的接收透镜，相对于大小、成本和/或复杂性的优点可以被提供。
131.如所示出，出射孔径426被包括在将发送器420与共享空间450分开的壁部444中。在一些示例中，壁部444可由涂有反射材料442的透明材料(例如玻璃)形成。在该示例中，出射孔径426可以对应于壁部444的未被反射材料442涂布的部分。附加地或替代地，出射孔径426可以包括壁部444中的孔或切口。
132.聚焦光408被反射表面442反射且朝向接收器430的入口孔径434被引导。在一些示例中，入口孔径434可以包括滤波窗口(例如“滤光器”)，滤波窗口被配置为透射由多个光源422a
‑
c发射的多个光束402a
‑
c的波长范围内的波长(例如源波长)且衰减其他波长。在一些示例中，入口孔径434可以包括半反射镜，半反射镜被配置为反射聚焦光408a
‑
c的一部分且允许聚焦光408a
‑
c的另一部分朝向检测器432a
‑
c传播。因此，如所示出，聚焦光408a
‑
c的至少一部分朝向多个检测器432a
‑
c传播。
133.多个检测器432a
‑
c可以沿着接收器430的弯曲焦面438被布置。尽管图4b示出了弯曲焦面438沿着x
‑
y平面(水平平面)弯曲，但附加地或替代地，弯曲焦面438可以在垂直平面中弯曲。焦面438的曲率可以由透镜440定义。例如，弯曲焦面438可以对应于由透镜440沿着接收器430处的接收路径投射的光的焦面。
134.检测器432a
‑
c可以包括光电二极管、雪崩光电二极管、光电晶体管、照相机、有源像素传感器(aps)、电荷耦合设备(ccd)、低温检测器或被配置为接收具有在发射光束402a
‑
c的波长范围内的波长的聚焦光408a
‑
c的任何其他光传感器。
135.聚焦光408a
‑
c中的每一个可以分别对应于发射光束402a
‑
c的反射且分别朝向多个检测器432a
‑
c被引导。例如，检测器432a被配置和布置为接收聚焦光408a，聚焦光408a对应于从lidar 400的环境中的一个或多个目标反射离开的准直光束404a。在该示例中，准直光束404a对应于由光源422a发射的光束402a。因此，检测器432a接收由光源422a发射的光，检测器432b接收由光源422b发射的光，且检测器432c接收由光源422c发射的光。
136.通过将接收到的光408a
‑
c与发射光束402a
‑
c进行比较，lidar 400的环境中的一个或多个目标的至少一个方面可以被确定。例如，通过将多个光束402a
‑
c由多个光源422a
‑
c发射的时间与多个检测器432a
‑
c接收到聚焦光408a
‑
c的时间进行比较，lidar 400与lidar 400的环境中的一个或多个目标之间的距离可以被确定。在一些示例中，其他方面(诸如形状、颜色、材料等)还可以被确定。
137.在一些示例中，lidar 400可以绕轴旋转以确定lidar 400周围环境的三维地图。例如，lidar 400可以如由箭头490所图示地绕指向页面外的轴旋转。尽管箭头490示出了lidar 400在逆时针方向上被旋转，但附加地或替代地，lidar 400可以在顺时针方向上被旋转。在一些示例中，lidar400可以绕轴旋转360度。在其他示例中，lidar 400可以跨不同的角度范围来回旋转。例如，lidar 400可以被安装在平台上，该平台绕轴来回枢转而不进行完整的旋转。
138.因此，光源422a
‑
c和检测器432a
‑
c的布置可以允许lidar 400具有特定的垂直视场。在一种实施方式中，lidar 400的垂直fov是20
°
。此外，lidar 400的旋转可以允许lidar 400具有360
°
水平fov。此外，旋转速率可以允许设备具有特定的刷新率。在一种实施方式中，刷新率为10hz(例如每秒10次360度旋转。刷新率以及光源422a
‑
c和检测器432a
‑
c的布置还可以允许lidar 400具有特定角分辨率。在一个示例中，角分辨率是0.2
°
x 0.3
°
。然而，
上文所描述的各种参数(诸如刷新率和角分辨率)可以根据lidar 400的配置而变化。
139.应注意，lidar 400可以包括比图4a至4b中所示出的那些组件附加的、更少的或不同的组件。例如，尽管lidar 400被示出为包括用于准直透射光和聚焦接收光的单个透镜440，但lidar 400可以替代地使用用于准直透射光的发送透镜和用于聚焦接收到的光的单独的接收透镜来实施。其他示例是可能的。
140.iii.示例方法和计算机可读介质
141.应注意，针对lidar 400所描述的示例布置不意味着是限制性的。因此，本文中所描述的方法和过程可以与多种不同的lidar配置(包括lidar设备400以及其他lidar布置)一起使用。此外，本文中所描述的方法和过程可以与多种不同类型的有源传感器(诸如系统100的描述中的任何有源感测系统(例如sonar、radar、lidar等))一起使用。
142.图5是根据示例实施例的方法500的流程图。图5中所示出的方法500呈现了可以与例如车辆100、200、系统300和/或lidar设备400中的任一个一起使用的方法的实施例。方法500可以包括如框502至508中的一个或多个所图示的一个或多个操作、功能或动作。尽管框以连续顺序被图示，但在一些情况下这些框可以被并行和/或以与本文中所描述的那些顺序不同的顺序执行。此外，各种框可以被组合成更少的框、被划分成附加的框和/或基于所需的实施方式而被去除。
143.此外，针对方法500和本文中所公开的其他过程和方法，流程图示出了本实施例的一种可能的实施方式的功能性和操作。在这方面，每个框可以表示制造或操作过程的模块、段或一部分或程序代码的一部分，该程序代码包括一个或多个指令，一个或多个指令可由处理器执行用于实施过程中的具体逻辑功能或步骤。程序代码可以例如被存储在任何类型的计算机可读介质(诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备)上。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质，例如诸如在短时间段内存储数据的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器缓存和随机存取存储器(ram)。例如，计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，诸如二级或永久长期存储装置，如只读存储器(rom)、光盘或磁盘、光碟只读存储器(cd
‑
rom)。计算机可读介质还可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可以被视为例如计算机可读存储介质或有形存储设备。
144.此外，针对方法500和本文中所公开的其他过程和方法，流程图中的一个或多个框可以表示被布线以执行过程中的具体逻辑功能的电路系统。
145.在框502处，方法500涉及获得光检测和测距(lidar)设备的视场(fov)的多个扫描。例如，返回参考图4a，lidar 400的fov可以跨由lidar 400绕lidar 400的旋转轴进行旋转所定义的角度范围延伸。在该示例中，lidar 400可以被配置为通过将平台410绕轴从第一角位置(例如0度等)旋转到最终角位置(例如360度等)来执行fov的每一扫描，同时将不同方向上的光脉冲发射到fov中(且检测发射的光脉冲的返回反射)。附加地或替代地，例如返回参考图4b，fov可以由lidar 400的光发射器(422a、422b、422c等)的位置(和相对布置)定义和/或由lidar 400的光束转向光学元件(例如透镜440等)的配置定义。因此，例如，lidar 400的光学布置和配置可以使发射的光脉冲404a、404b和/或404c跨远离lidar400的角方向范围在空间上被分布(和/或控制每个相应发射光束或脉冲的发散程度)。其他示例是可能的。
146.在一些示例中，方法500涉及在连续扫描时间段期间获得fov的完整扫描序列；和
在框502处从完整扫描序列中选择获得的多个扫描。例如，返回参考图4a，lidar 400可以被配置为在扫描fov的同时绕旋转轴重复旋转(例如经由平台410)。在该示例中，lidar 400的每个完整旋转可以对应于完整扫描序列的单个完整扫描。此外，在该示例中，方法500的系统(例如系统300、车辆200等)可以基于各种因素从完整扫描序列中选择多个扫描。
147.在第一示例中，系统可以选择在lidar设备处于环境中的不同位置中时所收集的特定扫描。例如，在lidar设备被安装在车辆(例如车辆100、200等)上的情况下，如果在lidar设备处于与在前一扫描从序列中被选择时的位置相对不同的位置时执行序列的给定扫描，则系统可以选择序列的给定扫描。例如，为了促进这一点，系统可以使用一个或多个传感器(例如车辆200的gps 226等)在多个扫描期间确定lidar设备的各个位置，一个或多个传感器被配置为指示在其上安装lidar设备的系统的位置。
148.因此，在第一示例中，方法500可以涉及在完整扫描序列的第一扫描期间确定lidar设备在lidar设备的环境中的第一位置和在完整扫描序列的第二扫描期间lidar设备的第二位置。此外，在第一示例中，选择多个扫描可以包括基于第一位置和第二位置的比较来选择第一扫描和第二扫描。
149.在第二示例中，其中，lidar设备被安装到系统，系统可以选择在lidar设备在环境中具有不同姿态时(即，当系统在环境中处于不同定向时)所收集的特定扫描。例如，为了促进这一点，系统可以使用一个或多个传感器(例如车辆200的imu 228等)在多个扫描期间确定其姿态或定向，一个或多个传感器被配置为指示系统相对于环境的定向。
150.因此，在第二示例中，lidar设备被安装到系统，系统被配置为在环境中移动；且方法500涉及确定在完整扫描序列的第一扫描期间系统相对于环境的第一定向和在完整扫描序列的第二扫描期间系统的第二定向。此外，在第二示例中，选择多个扫描可以包括基于第一定向和第二定向的比较来选择第一扫描和第二扫描。
151.在一些示例中，方法500的系统可以被配置为通过使与在框502处获得的多个扫描相关联的lidar设备的姿态和位置多样化来更有效地检测安置在外壳的特定区部上的障碍物。例如，由于在收集第一扫描和第二扫描时lidar设备的位置和/或姿态的改变，在第一扫描期间通过特定区部所扫描的环境的第一区域可能不同于在第二扫描期间通过相同特定区部所扫描的第二区域。
152.在框504处，方法500涉及针对多个扫描中的每一扫描，发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲。因此，在一些示例中，lidar设备可以被安置在外壳内部且被配置为通过外壳扫描fov。
153.例如，返回参考图1b，lidar 120可以被配置为在lidar 120在外壳126内部旋转时在不同方向上发射光脉冲。在该示例中，每个发射的光脉冲可以传播通过外壳126的相应区部(且传播到fov中)。相应区部的形状、位置和大小可以取决于各种因素，诸如发射的光脉冲的光束发散度和发射的光脉冲由lidar 120发射的相应方向，以及其他可能的因素。
154.因此，在一些示例中，在框504处发送多个光脉冲包括从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射多个光脉冲；和/或通过外壳的多个区部发送多个光脉冲。
155.在第一示例中，从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射多个光脉冲包括在lidar设备发射多个光脉冲的同时使lidar设备绕轴旋转。例如，与以上讨论一致，绕轴的lidar设备可以包括相对于外壳使lidar设备旋转。此外，例如，使lidar设备绕轴旋转可以使lidar
设备的一个或多个光发射器相对于外壳移动。此外，在该示例中，一个或多个光发射器可以被配置为发射(框504的)发送的多个光脉冲。例如，返回参考图4b，光发射器422a、422b、422c中的每一个可以以特定的相对布置被安装在lidar设备400内部。因此，由箭头490指示的lidar 400的旋转可以使光发射器与lidar 400一起移动。此外，现在参考图1b，在lidar 400而不是lidar 120被安置在外壳126内部的实施方式中，lidar 400的光发射器因此可以响应于lidar 400的旋转而相对于外壳126移动。
156.在第二示例中，从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射多个光脉冲包括使lidar设备中的光发射器朝向lidar设备中的光束转向装置发射一系列光脉冲，光束转向装置包括一个或多个光学元件；以及经由一个或多个光学元件将一系列光脉冲中的每一光脉冲在不同的相应方向上朝向外壳转向。例如，返回参考图1c，lidar 130可以包括光发射器(未示出)，光发射器朝向旋转镜或(多个)光学元件类型(例如mems阵列、光学相位调制系统或任何其他光束转向设备)发射一系列光脉冲(例如周期性地等)。在该示例中，lidar 130可以使旋转镜旋转以将来自光发射器的发射系列中的每一光脉冲在不同的相应方向上朝向外壳136的不同区部引导。其他示例是可能的。
157.在一些示例中，在框504处发送多个光脉冲包括使lidar设备的第一光发射器发射第一发散光束且使lidar设备的第二光发射器发射第二发散光束；以及将第一发散光束发送通过外壳的第一区部，而将第二发散光束发送通过外壳的第二区部。例如，返回参考图4b，透镜440可以被配置为在第一方向引导发射光束404a作为第一发散光束且在第二方向引导发射光束404b作为第二发散光束。返回参考图1b，考虑lidar 120对应于lidar 400的示例。在该示例中，在第一方向上所发射的发散光束404a因此可以在外壳126的第一区部处与外壳126相交；且在第二方向上所发射的发散光束404b因此可以在外壳126的第二区部处与外壳126相交。
158.在一些示例中，外壳的第一区部至少部分地与外壳的第二区部重叠。继续上文示例，发散光束404a和404b的相应光束路径可以在外壳126之前或在外壳126处彼此相交，以使得由光束404a照明的外壳的第一区部的一部分也被包括在由光束404b照明的外壳的第二区部中。
159.在框506处，方法500涉及针对多个扫描中的每一扫描，检测多个返回光脉冲，多个返回光脉冲包括发送的多个光脉冲的反射部分。例如，返回参考图4b，lidar 400可以将从由发射的光脉冲照明的fov中的相应区域返回到lidar 400的发射的光脉冲404a、404b、404c的反射部分聚焦到相应的光检测器432a、432b、432c上，这些光检测器432a、432b、432c被对准以接收这些相应的聚焦反射光部分(例如聚焦光408a、408b、408c)。其他示例是可能的。
160.在框508处，方法500涉及检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物。在一些示例中，框508处的检测可以是基于框502处所获得的多个扫描的。
161.在一些场景中，lidar设备可能无法检测到特定发送光脉冲的反射(即使不存在阻碍物或障碍物)。在第一场景中，一些发送和/或反射的光脉冲可能由于环境因素(例如空气中的小颗粒、电磁噪声、天气条件等)而偏离预期的光学路径。在第二场景中，由于系统或lidar设备的特性(即，不是由于外部阻碍物)，可能无法检测到一些发送和/或反射的光脉冲，诸如由lidar设备的滤波器降级的脉冲、由lidar的孔径转向的脉冲、由于未对准误差转
向的脉冲或由于系统的其他固有特性(例如检测器的灵敏度、固有测量误差、外壳的厚度的变化等)而未检测到的脉冲。在第三场景中，一个或多个光脉冲可能会被fov中的目标暂时阻碍(例如仅在短时间段内阻碍lidar设备的飞纸、经过靠近安装lidar设备的系统的大型卡车等)。
162.因此，在一些示例中，方法500的系统可以被配置为确定障碍物被物理耦合到lidar设备(例如被附接到lidar设备或被附接到另一附近结构等)的可能性、fov的阻碍部分的范围、障碍物的材料类型和/或如果不采取响应行动(例如，不启动清洁装置等)，障碍物是否可能保持物理耦合到lidar设备。例如，系统可以通过评定诸如以下的各种因素来做出这些确定：返回光脉冲强度或数量、fov中反射返回光脉冲的目标的估计范围(即到目标的距离)、关于在lidar设备当前所处的环境的区域中某种类型的障碍物的普遍性的先验信息、lidar设备被安装的车辆的速度和/或来自其他传感器的确证数据，以及其他可能的因素。
163.在一些示例中，方法500可以涉及确定在框508处检测到的障碍物是否被耦合到lidar设备。因此，例如，方法500的系统可以将保持物理地附接在外壳处或附近而与系统在环境中的位置无关的障碍物与在系统(例如车辆100等)移动到环境中的不同位置的情况下可能变得不再存在的外部障碍物区分开。
164.在第一示例中，方法500可以涉及基于在框502处所获得的多个扫描来确定障碍物是否被耦合到lidar设备。例如，方法500的系统可以在框506处监测朝向fov发送的光脉冲的第一相应数量和由lidar设备检测到的相应反射光脉冲的第二相应数量。取决于多种因素，系统然后可以使用监测到的数字来决定fov(或其一部分)是否由被物理耦合在lidar设备处或附近的障碍物阻碍。例如，如果在多个扫描中的多个扫描期间反射光脉冲的第二相应数量保持低于阈值数量，那么系统可以确定阻碍lidar设备扫描fov的障碍物可能存在。替代地，例如，如果只有一个或几个扫描与小于检测到的光脉冲的阈值数量相关联，那么系统可以确定障碍物不太可能存在(和/或不太可能在物理上附接到外壳等)。用于使用多个扫描作为用于确定障碍物是否被耦合到lidar设备的基础的其他示例也是可能的。
165.在第二示例中，确定障碍物是否被耦合到lidar设备可以涉及确定障碍物是否响应于lidar设备在lidar设备的环境中从第一位置到第二位置的移动而保持在相对于lidar设备的偏移位置处。例如，在lidar设备被安装在车辆(例如车辆100、200等)上的情况下，车辆的计算系统(例如计算系统210)可以比较lidar设备与由第一扫描(当lidar设备处于第一位置处时被执行)和第二扫描(当lidar设备处于第二位置处时被执行)指示的障碍物之间的距离的测量值。如果比较指示障碍物保持在相对于lidar设备的特定偏移位置处，那么计算系统可以确定障碍物被物理耦合到lidar设备(例如被附接到外壳或被附接到车辆)。替代地或附加地，在该示例中，如果在车辆(和因此lidar设备)从第一位置移动到第二位置之后与障碍物的距离改变和/或不再存在，那么计算系统可以确定阻碍物未被耦合到lidar设备(例如，环境中的未被物理附接到lidar设备(或未被物理附接在其附近)等的附近目标)。
166.因此，在一些示例中，确定障碍物是否被耦合到lidar设备包括确定障碍物是否被物理地附接到外壳。此外，在一些示例中，lidar设备被安装到系统(例如车辆100、200等)，系统被配置为在环境中移动。在这些示例中，确定障碍物是否被耦合到lidar设备包括确定
障碍物是否被物理地附接到系统。
167.在一些示例中，方法500涉及确定障碍物不会阻碍lidar设备通过外壳的一个或多个区部扫描fov。
168.在第一示例中，方法500的系统可以标识从小于阈值距离被反射到lidar设备的多个返回光脉冲(在框506处被检测到)的第一子集作为反馈返回。例如，反馈返回可以对应于在外壳处或附近被反射的反射光脉冲。在一些实施方式中，阈值距离可以是基于多个发送的光脉冲的脉冲长度的。例如，如果发送的光脉冲是一米长，那么从与lidar相距一米或更小的距离反射的该光脉冲的任何反射都可以被视为反馈返回。在一个实施例中，阈值距离小于三米。其他阈值距离也是可能的。
169.继续第一示例，系统然后可以标识反馈返回中具有大于亮度阈值的光强度的亮光脉冲。例如，亮光脉冲可以对应于被障碍物反射的光脉冲(例如障碍物可以比外壳本身的材料更不透明和/或更具反射性)。在一些实施方式中，方法500可以涉及基于扫描的反馈返回的光强度来调整针对多个扫描中的每一扫描的亮度阈值。例如，来自每一扫描的返回光脉冲的相应亮度可能由于环境因素(例如，在夜晚时间期间的扫描与在白天时间期间的扫描等)而改变。因此，每一扫描的亮度阈值可以被调整以更准确和/或可靠地检测与外壳的受障碍区部相关联的反馈返回和与未受障碍区部相关联的反馈返回之间的亮度变化。
170.在一种实施方式中，特定扫描的亮度阈值可以基于特定扫描中的特定通道(例如光检测器中的一个)的光强度测量值被调整。例如，返回参考图4b，扫描的场景可以被表示为具有多个行(r)和多个列(c)的值表。每一行可以对应于由相应的lidar通道(例如光检测器432a、432b或432c)指示的测量值(例如光强度值、范围值等)。在一些实施例中，可以根据由该通道指示的测量值的百分位数(p)来计算每一通道的相应亮度阈值。在一个实施例中，亮度阈值可以被选择，以使得p＝25％。在该实施例中，覆盖多达1
–
p＝75％的视场的障碍物可以被检测到，这是因为它们大于亮度阈值。此外，在一些情况下，可以使用乘以百分比值的比例因子和/或通过添加常数来调整亮度阈值。例如，可以选择比最暗的25％的测量值亮五倍(例如比例因子)的示例更亮阈值。应注意，其他百分位值、比例因子值和/或常数也是可能的。
171.继续第一示例，如果亮光脉冲相对于光脉冲总数的比率小于第一阈值比率(例如小于95％或任何其他分数)，那么系统然后可以确定外壳的一个或多个区部不被障碍物阻碍。
172.因此，在第一示例中，方法500可以包括标识从小于阈值距离反射的多个返回光脉冲的第一子集作为反馈返回；基于亮光脉冲具有大于阈值亮度的光强度来标识反馈返回的亮光脉冲；以及基于亮光脉冲与反馈返回的总和的比率小于第一阈值比率来确定外壳的一个或多个区部未被障碍物阻碍。更一般地，在一些情况下，方法500可以涉及确定亮光脉冲的计数和基于所确定的计数来检测障碍物。
173.附加地或替代地，在第二示例中，方法500的系统可以标识从大于阈值距离被反射到lidar设备的多个返回光脉冲(在框506处被检测到)的第二子集作为世界返回。如果(框504的)所发送的多个光脉冲的数量相对于世界返回的数量的比率小于第二阈值比率(例如小于95％或任何其他分数)，那么系统然后可以确定外壳的一个或多个区部不被障碍物阻碍。第二阈值比率可以具有与第一阈值比率相同的值或可以具有不同的值。
174.因此，在第二示例中，方法500可以包括标识从大于阈值距离反射的多个返回光脉冲的第二子集作为反馈返回；以及基于世界返回的数量与发射的多个光脉冲的数量的比率小于第二阈值比率来确定外壳的一个或多个区部不被障碍物阻碍。
175.在第一示例和第二示例中，系统因此可以检测阻碍所有或大部分fov被lidar设备扫描的相对较大的障碍物(例如覆盖外壳的毯状物或其他目标等)。然而，在一些场景中，相对较小的障碍物可能会阻碍lidar设备通过外壳的特定区部来扫描fov的一部分(例如安置在特定区部上的灰尘、鸟粪、油等)。
176.在第三示例中，方法500的系统被配置为监测由lidar设备从外壳的相应多个区部接收到的反馈返回的相应子集的光强度。然后，系统可以通过将从外壳的特定区部接收到的第一反馈返回的第一光强度与从外壳的一个或多个区部接收到的第二反馈返回的第二光强度进行比较来确定一个或多个区部不被障碍物阻碍。例如，如果第一反馈返回包括比第二反馈返回更多的亮光脉冲，那么系统可以确定只有特定区部被障碍物阻碍。
177.因此，在一些示例中，方法500可以涉及标识介于lidar设备与障碍物之间的外壳的特定区部。此外，在一些示例中，方法500可以涉及：确定由lidar设备从外壳的特定区部接收到的第一返回光脉冲的第一光强度；确定由lidar设备从外壳的一个或多个区部接收到的其他返回光脉冲的第二光强度；以及基于第一光强度和第二光强度来标识外壳的特定区部。
178.在一些示例中，方法500涉及基于经由特定区部所扫描的目标的预定特性来确定外壳的特定区部是否被阻碍。在第一示例中，到场景中的特定目标的特定范围可以是预定的(例如使用另一传感器来扫描等)。在该示例中，基于来自外壳的特定区部的返回光脉冲所计算的范围值可以与特定范围进行比较以确定该特定区部是否被阻碍。在第二示例中，特定目标的特定光强度(例如亮度)可以是预定的(例如使用另一lidar或经由外壳的不同区部来扫描等)。在该示例中，特定光强度可以与通过外壳的特定区部接收到的返回光脉冲的光强度测量值进行比较以确定特定区部是否被阻碍。其他示例是可能的。
179.在一些示例中，方法500涉及基于外壳的特定区部的标识来操作清洁装置。例如，返回参考图3，系统300可以操作清洁装置360(例如喷雾器、气泵、擦拭器等)中的一个以尝试清洁外壳的所标识的特定区部。
180.在一些示例中，方法500涉及基于多次扫描来确定障碍物的类型；以及进一步基于对障碍物的类型的确定来操作清洁装置。
181.在第一示例中，方法500的系统可以确定障碍物对应于被安置在外壳上或附近以使得障碍物阻碍全部或大部分fov的目标。在该示例中，系统然后可以确定操作清洁装置可能不会去除障碍物。在一种实施方式中，系统可以警告(例如经由车辆200的外围设备208等)用户(例如车辆100、200等的用户)lidar设备受障碍。在另一实施方式中，例如，系统(例如车辆200)可以响应于确定而退出自主导航模式。
182.在第二示例中，如果与特定区部相关联的反馈返回包括亮光脉冲(例如具有大于亮度阈值的光强度)且与特定区部相关联的世界返回的数量小于阈值，那么系统可以确定障碍物对应于安置在外壳的特定区部上的鸟粪或其他固体目标。在该示例中，系统然后可以操作一个或多个清洁装置(例如喷雾器和擦拭器)以尝试从特定区部去除障碍物。
183.在第三示例中，如果与特定区部相关联的反馈返回包括亮光脉冲，且相关联的世
界返回是暗淡的(例如，光强度低于与外壳的其他区部相关联的其他世界返回)，那么系统可以确定障碍物对应于安置在外壳的特定区部上的泥浆或其他固体与液体目标的混合物。在该示例中，系统然后可以操作适当的清洁装置(例如擦拭器、气泵等)用于尝试去除该特定类型的障碍物。其他示例是可能的。
184.在一些示例中，方法500可以涉及至少基于来自lidar设备的数据生成用于在环境中导航车辆的导航指令；响应于检测到障碍物来调整导航指令。例如，返回参考图2，控制系统206可以使用来自lidar 232的数据来生成针对车辆200的导航指令(例如经由导航系统248)。因此，如果车辆200确定lidar 232至少部分被障碍物阻碍，那么车辆200然后可以调整导航指令(例如，停车、退出车辆的自主模式、尝试使用来自传感器系统204的其他传感器数据来导航车辆等)。
185.在一些示例中，方法500涉及标识由lidar设备在多个扫描中的第一扫描期间通过外壳的第一区部和在多个扫描中的第二扫描期间通过外壳的第二区部所扫描的目标；以及将第一扫描的与标识出的目标相关联的第一部分与第二扫描的与标识出的目标相关联的第二部分进行比较。在这些示例中，在框508处检测障碍物可以是基于比较的。通过示例，lidar设备可以被安装在于环境中移动的车辆上，同时lidar设备在框502处获得多个扫描。因此，在该示例中，当车辆处于环境中的第一位置或定向时，可以经由第一区部扫描环境中的特定目标；且当车辆处于环境中的第二位置或定向时经由第二区部扫描环境中的特定目标。因此，在该示例中，方法500的系统可以将第一扫描的第一部分与第二扫描的第二部分进行比较(例如，比较第一部分和第二部分中相应返回光脉冲的光强度等)以确定第一部分或第二部分是否对应于至少部分被障碍物阻碍的特定区部。
186.在一些示例中，方法500涉及标识由lidar设备在多个扫描中的第一扫描期间通过外壳的第一区部和在多个扫描中的第二扫描期间通过外壳的第二区部所扫描的环境的区域；以及将第一扫描的与标识出的区域相关联的第一部分与第二扫描的与标识出的区域相关联的第二部分进行比较。在这些示例中，在框508处检测障碍物可以是基于比较的。作为上述标识出的目标的示例的变体，系统可以比较与环境中的特定区域相关联的两个扫描的部分而不是与特定目标相关联的部分。
187.在一些示例中，lidar设备被安装到系统，且第二lidar设备被安装到同一系统。在这些示例中，方法500还可以涉及标识在多个扫描中的第一扫描期间由lidar设备扫描且在第二lidar设备对环境的第二扫描期间由第二lidar设备扫描的目标；以及将第一扫描的与标识出的目标相关联的第一部分与第二扫描的与标识出的目标相关联的第二部分进行比较。在这些示例中，在框508处检测障碍物可以是基于比较的。例如，返回参考图1d，由lidar 120扫描的fov(在轮廓160与轮廓162之间)可以部分地与由lidar 130扫描的fov(轮廓166)重叠。在该示例中，标识出的目标可以位于两个fov的重叠区域内。因此，车辆100可以比较由两个lidar进行的两个扫描的目标所处的部分，作为检测被安置在外壳126上的涵盖lidar120的障碍物的基础。
188.在一些示例中，lidar设备被安装到系统，且第二lidar设备被安装到同一系统。在这些示例中，方法500还可以涉及标识在多个扫描中的第一扫描期间由lidar设备扫描且在第二lidar设备对环境的第二扫描期间由第二lidar设备扫描的环境的区域；以及将第一扫描的与标识出的目标相关联的第一部分与第二扫描的与标识出的目标相关联的第二部分
进行比较。在这些示例中，在框508处检测障碍物可以是基于比较的。作为上述标识出的目标的示例的变体，系统可以比较与环境中的特定区域相关联的两个扫描的部分而不是与特定目标相关联的部分。
189.图6是根据示例实施例的方法600的流程图。图6中所示出的方法600呈现了可以与例如车辆100、200、系统300、lidar设备400和/或方法500中的任一个一起使用的方法的实施例。方法600可以包括如框602至604中的一个或多个所图示的一个或多个操作、功能或动作。尽管框以连续顺序被图示，但在一些情况下这些框可以被并行和/或以与本文中所描述的那些顺序不同的顺序执行。此外，各种框可以被组合成更少的框、被划分成附加的框和/或基于所需的实现而被去除。
190.在框602处，方法600涉及从被配置为通过外壳扫描fov的lidar设备接收指示fov的多个扫描的数据。例如，返回参考图2，计算机系统210可以从lidar 232接收数据，数据指示与方法500的框502处的讨论一致地收集到的多个扫描。在框604处，方法600涉及检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物。例如，框604可以类似于方法500的框508。
191.iv.结论
192.应该理解，本文中所描述的布置仅仅是出于示例的目的。如此，本领域的技术人员要了解，可以替代地使用其他布置和其他元件(例如机器、接口、功能、顺序和功能分组等)，且可以完全省略一些元件。此外，所描述的许多元件是可以被实施为离散或分布式组件或以任何合适的组合和位置结合其他组件实施的功能实体，或可以组合被描述为独立结构的其他结构元件。虽然本文中已经公开了各个方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域的技术人员来说将是明显的。本文中所公开的各个方面和实施例是出于图示的目的，而不旨在是限制性的，其中，真实的范围由以下权利要求连同这些权利要求有权得到的等效物的全部范围指示。还应理解，本文中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。
193.本说明书包括以下主题，以条款1至45的形式表达：1.一种方法，包括：获得光检测和测距(lidar)设备的视场(fov)的多个扫描，其中，lidar设备被安置在外壳内部，且其中，获得多个扫描中的每一扫描包括：通过外壳的多个区部发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲，以及检测多个返回光脉冲，多个返回光脉冲包括被反射回到lidar设备的发送的多个光脉冲的反射部分；基于多个扫描，检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物。2.根据条款1的方法，还包括基于多个扫描来确定障碍物是否被耦合到lidar设备。3.根据条款2的方法，其中，确定障碍物是否被耦合到lidar设备包括确定障碍物是否被物理地附接到外壳。4.根据条款2或3的方法，其中，lidar设备被安装到系统，系统被配置为在环境中移动，且其中，确定障碍物是否被耦合到lidar设备包括确定障碍物是否被物理地附接到系统。5.根据条款1至4中任一项的方法，还包括：确定障碍物不会阻碍lidar设备通过外壳的一个或多个区部扫描fov；以及标识外壳的介于lidar设备与障碍物之间的特定区部。6.根据条款1至5中任一项的方法，还包括：基于至少第一子集从距lidar设备小于阈值距离的位置被反射回到lidar设备，将多个返回光脉冲的第一子集选择为每一扫描的反馈返回，其中，检测障碍物是基于至少由lidar设备针对反馈返回指示的光强度测量。7.根据条款6的方法，其中，阈值距离是基于发送的多个光脉冲的脉冲长度。8.根
据条款6或7的方法，其中，阈值距离小于三米。9.根据条款6至8中任一项的方法，其中，检测障碍物包括：基于亮光脉冲具有大于亮度阈值的相应光强度来标识反馈返回中的亮光脉冲。10.根据条款9的方法，还包括：针对多个扫描中的每一扫描，基于扫描的反馈返回的光强度来调整亮度阈值。11.根据条款9或10的方法，还包括：确定亮光脉冲的计数，其中，检测障碍物是基于所确定的计数。12.根据条款6至11中任一项的方法，还包括：作为每一扫描的世界返回，基于至少多个返回光脉冲的第二子集从距lidar设备小于阈值距离的位置被反射回到lidar设备来选择第二子集，其中，检测障碍物进一步是基于世界返回的。13.根据条款12的方法，还包括：基于反馈返回和世界返回来确定障碍物的类型。14.根据条款1至13中任一项的方法，其中，发送多个光脉冲包括从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射多个光脉冲，且其中，从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射多个光脉冲包括在lidar设备发射多个光脉冲的同时使lidar设备绕轴旋转。15.根据条款14的方法，其中，使lidar设备绕轴旋转使lidar设备的一个或多个光发射器相对于外壳移动，且其中，发送的多个光脉冲是由一个或多个光发射器发射的。16.根据条款14或15的方法，其中，使lidar设备绕轴旋转包括使lidar设备相对于外壳旋转。17.根据条款1至16中任一项的方法，其中，发送多个光脉冲包括：使lidar设备的第一光发射器发射第一发散光束且使lidar设备的第二光发射器发射第二发散光束；以及将第一发散光束发送通过外壳的第一区部，而将第二发散光束发送通过外壳的第二区部。18.根据条款17的方法，其中，外壳的第一区部至少部分地与外壳的第二区部重叠。19.根据条款1至18中任一项的方法，还包括：至少基于来自lidar设备的数据生成用于在环境中导航车辆的导航指令，其中，lidar设备被安装到车辆；以及响应于检测到障碍物来调整导航指令。20.一种光检测和测距(lidar)设备，包括控制器，该控制器被配置为使lidar设备执行条款1至19中任一项的方法。21.一种系统，包括控制器，该控制器被配置为使lidar设备执行条款1至19中任一项的方法。22.根据条款21的系统，其中，系统包括车辆。23.一种方法，包括：获得光检测和测距(lidar)设备的视场(fov)的多个扫描，其中，lidar设备被安置在外壳内部，且其中，获得多个扫描中的每一扫描包括：通过外壳的多个区部发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲，以及检测多个返回光脉冲，多个返回光脉冲包括被反射回到lidar设备的发送的多个光脉冲的反射部分；基于多个扫描，检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物；确定障碍物不会阻碍lidar设备通过外壳的一个或多个区部扫描fov；以及标识外壳的介于lidar设备与障碍物之间的特定区部。24.根据条款23的方法，还包括基于多个扫描来确定障碍物是否被耦合到lidar设备。25.根据条款23或24的方法，还包括：基于外壳的特定区部的标识来操作清洁装置。26.根据条款25的方法，还包括：基于多个扫描来确定障碍物的类型，其中，操作清洁装置进一步是基于对障碍物的类型的确定。27.根据条款23至26中任一项的方法，还包括：确定由lidar设备从外壳的特定区部接收到的第一返回光脉冲的第一光强度；以及确定由lidar设备从外壳的一个或多个区部接收到的其他返回光脉冲的第二光强度，其中，标识外壳的特定区部是基于第一光强度和第二光强度。28.根据条款23至27中任一项的方法，还包括：标识由lidar设备在多个扫描中的第一扫描期间通过外壳的第一区部和在多个扫描中的第二扫描期间通过外壳的第二区部所扫描的目标；以及将第一扫描的与标识出的目标相关联的第一部分与第二扫描的与标识出的目标相关联的第二部分进行比较，其中，检测障碍物是基于比较的。29.根据条款23至28中任一项的方法，还包括：标识由lidar设备在多个
扫描中的第一扫描期间通过外壳的第一区部和在多个扫描中的第二扫描期间通过外壳的第二区部所扫描的环境的区域；以及将第一扫描的与标识出的区域相关联的第一部分与第二扫描的与标识出的区域相关联的第二部分进行比较，其中，检测障碍物是基于比较的。30.根据条款23至29中任一项的方法，其中，lidar设备被安装到系统，其中，第二lidar设备被安装到系统，方法还包括：标识在多个扫描中的第一扫描期间由lidar设备扫描且在第二lidar设备对环境的第二扫描期间由第二lidar设备扫描的目标；以及将第一扫描的与标识出的目标相关联的第一部分与第二扫描的与标识出的目标相关联的第二部分进行比较，其中，检测障碍物进一步是基于比较的。31.根据条款23至30中任一项的方法，其中，lidar设备被安装到系统，其中，第二lidar设备被安装到系统，方法还包括：标识在多个扫描中的第一扫描期间由lidar设备扫描且在第二lidar设备对环境的第二扫描期间由第二lidar设备扫描的环境的区域；以及将第一扫描的与标识出的区域相关联的第一部分与第二扫描的与标识出的区域相关联的第二部分进行比较，其中，检测障碍物进一步是基于比较的。32.根据条款23至31中任一项的方法，其中，获得多个扫描包括：在连续扫描时间段期间获得fov的完整扫描序列；以及从完整扫描序列中选择多个扫描。33.根据条款32的方法，还包括：在完整扫描序列的第一扫描期间确定lidar设备在lidar设备的环境中的第一位置和在完整扫描序列的第二扫描期间lidar设备的第二位置，其中，选择多个扫描包括基于第一位置和第二位置的比较来选择第一扫描和第二扫描。34.根据条款32或33的方法，其中，lidar设备被安装到系统，系统被配置为在系统的环境中移动，方法还包括：确定在完整扫描序列的第一扫描期间系统相对于环境的第一定向和在完整扫描序列的第二扫描期间系统的第二定向，其中，选择多个扫描包括基于第一定向和第二定向的比较来选择第一扫描和第二扫描。35.根据条款23至34中任一项的方法，还包括：基于至少第一子集从距lidar设备小于阈值距离的位置被反射回到lidar设备，将多个返回光脉冲的第一子集选择为每一扫描的反馈返回，其中，检测障碍物是基于至少由lidar设备针对反馈返回指示的光强度测量。36.根据条款23至35中任一项的方法，其中，发送多个光脉冲包括从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射多个光脉冲，且其中，从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射多个光脉冲包括在lidar设备发射多个光脉冲的同时使lidar设备绕轴旋转。37.根据条款36的方法，其中，使lidar设备绕轴旋转使lidar设备的一个或多个光发射器相对于外壳移动，且其中，发送的多个光脉冲是由一个或多个光发射器发射的。38.根据条款23至37中任一项的方法，其中，从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射多个光脉冲包括：使lidar设备中的光发射器朝向lidar设备中的光束转向装置发射一系列光脉冲，光束转向装置包括一个或多个光学元件；以及经由一个或多个光学元件将一系列光脉冲中的每一光脉冲在不同的相应方向上朝向外壳转向。39.根据条款23至38中任一项的方法，其中，发送多个光脉冲包括：使lidar设备的第一光发射器发射第一发散光束且使lidar设备的第二光发射器发射第二发散光束；以及将第一发散光束发送通过外壳的第一区部，而将第二发散光束发送通过外壳的第二区部。40.一种光检测和测距(lidar)设备，包括：外壳；控制器，被配置为使lidar设备执行包括以下各项的操作：获得lidar设备的视场(fov)的多个扫描；针对多个扫描中的每一扫描：通过外壳发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲，以及检测多个返回光脉冲，多个返回光脉冲包括发送的多个光脉冲的反射部分；基于多个扫描，检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物；确定障碍物不会阻碍lidar设备通过外壳的一
个或多个区部扫描fov；以及标识外壳的介于lidar设备与障碍物之间的特定区部。41.根据条款40的lidar设备，其中，外壳包括圆顶形滤光器。42.一种系统，包括：外壳；光检测和测距(lidar)设备，被安置在外壳内部，其中，lidar设备被配置为通过外壳扫描视场(fov)，其中，lidar设备被配置为针对fov的每一扫描，发送从lidar设备在不同方向上朝向外壳发射的多个光脉冲，以及其中，lidar设备被配置为针对fov的每一扫描接收多个返回光脉冲，多个返回光脉冲包括被反射回到lidar设备的发射的多个光脉冲的反射部分；一个或多个处理器；以及数据存储装置，存储指令，当由一个或多个处理器执行时，指令使系统执行包括以下各项的操作：从lidar设备接收指示fov的多个扫描的数据；基于接收到的数据，检测至少部分阻碍lidar设备通过外壳扫描fov的障碍物；确定障碍物不会阻碍lidar设备通过外壳的一个或多个区部扫描fov；以及标识外壳的介于lidar设备与障碍物之间的特定区部。43.一种光检测和测距(lidar)设备，包括控制器，该控制器被配置为使lidar设备执行条款23至39中任一项的方法。44.一种系统，包括控制器，该控制器被配置为使lidar设备执行条款23至39中任一项的方法。45.根据条款44的系统，其中，系统包括车辆。