Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2792951C2 - Lidar systems and methods with selective scanning - Google Patents

Lidar systems and methods with selective scanning Download PDF

Info

Publication number
RU2792951C2
RU2792951C2 RU2020133320A RU2020133320A RU2792951C2 RU 2792951 C2 RU2792951 C2 RU 2792951C2 RU 2020133320 A RU2020133320 A RU 2020133320A RU 2020133320 A RU2020133320 A RU 2020133320A RU 2792951 C2 RU2792951 C2 RU 2792951C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
controller
axis
optical element
interest
optical
Prior art date
Application number
RU2020133320A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020133320A (en
Inventor
Дмитрий Валентинович Соломенцев
Андрей Викторович Голиков
Николай Евгеньевич Орлов
Владимир Альбертович Кузнецов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «Яндекс Беспилотные Технологии»
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Яндекс Беспилотные Технологии» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Яндекс Беспилотные Технологии»
Priority to RU2020133320A priority Critical patent/RU2792951C2/en
Priority to US17/481,273 priority patent/US20220113385A1/en
Priority to EP21199980.0A priority patent/EP3982156A1/en
Publication of RU2020133320A publication Critical patent/RU2020133320A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2792951C2 publication Critical patent/RU2792951C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: laser detection and ranging systems - lidars (LiDAR, Light Detection and Ranging).
SUBSTANCE: invention relates to methods and systems for selective scanning of objects in areas of interest in space. The method includes issuing a command by the controller to the light source to emit light for scanning in the first direction by the first optical element of the optical system, which rotates around the first axis perpendicular to the first direction, partially determining the field of view of the optical system, detection by at least one sensor connected with a controller, of a light signal reflected from surrounding objects in the field of view of the optical system, selecting by the controller an area of interest in the field of view based on at least partially reflected signal, and issuing by the controller a command to the second optical element to selectively rotate around a second axis parallel to the first axis, to change scanning frequency in the region of interest.
EFFECT: effective use of computing resources of the lidar system to create a better and more reliable resulting three-dimensional point map of the surrounding space and/or the current vehicle trajectory while improving the safety of the vehicle.
20 cl, 8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

[01] Настоящая технология относится к лазерным системам обнаружения и измерения дальности - лидарам (LiDAR, Light Detection and Ranging) в целом и, в частности, к способам и системам выборочного сканирования объектов в интересующих областях пространства.[01] The present technology relates to laser detection and ranging systems - lidars (LiDAR, Light Detection and Ranging) in general and, in particular, to methods and systems for selective scanning of objects in areas of interest in space.

Уровень техникиState of the art

[02] В известных решениях предложены и реализованы компьютерные навигационные системы, обеспечивающие помощь в навигации и/или в управлении транспортными средствами. Известны различные системы такого рода - от простых решений, основанных на определении местоположения на 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.[02] In the known solutions proposed and implemented computer navigation systems that provide assistance in navigation and/or driving. Various systems of this kind are known, ranging from simple map-based location solutions using a computer system to assist the driver in navigating a route from origin to destination, to more complex solutions such as computerized and/or autonomous driving systems.

[03] Некоторые из этих систем реализованы в виде широко известной системы круиз-контроля. В этом случае компьютерная система, установленная на транспортном средстве, поддерживает заданную пользователем скорость движения транспортного средства. Некоторые системы круиз-контроля реализуют систему интеллектуального управления дистанцией, позволяя пользователю задавать расстояние до идущего впереди автомобиля (например, выбирать значение, выраженное в количестве транспортных средств). В дальнейшем компьютерная система регулирует скорость транспортного средства, по меньшей мере частично, в зависимости от его приближения к впереди идущему транспортному средству на заранее заданное расстояние. Некоторые из систем круиз-контроля дополнительно оснащены системами предупреждения столкновений, которые при обнаружении транспортного средства (или другого препятствия) перед движущимся транспортным средством замедляют или останавливают его.[03] Some of these systems are implemented in the well-known cruise control system. In this case, the computer system installed on the vehicle maintains the vehicle speed set by the user. Some cruise control systems implement an intelligent distance control system, allowing the user to set the distance to the vehicle in front (for example, select a value expressed in terms of the number of vehicles). The computer system then controls the speed of the vehicle, at least in part, depending on its approach to the vehicle ahead by a predetermined distance. Some of the cruise control systems are additionally equipped with collision avoidance systems that, when a vehicle (or other obstacle) is detected in front of a moving vehicle, will slow or stop it.

[04] Некоторые из наиболее передовых систем обеспечивают 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.[04] Some of the most advanced systems allow the autonomous movement of the vehicle without the direct participation of the operator (ie driver) in control. Such autonomous vehicles contain systems capable of accelerating, decelerating, stopping, changing lanes, and self-parking the vehicle.

[05] Одна из основных технических проблем, возникающих при реализации вышеуказанных систем, заключается в способности обнаруживать объекты вокруг транспортного средства. Например, этим системам может требоваться способность обнаруживать другое транспортное средство впереди транспортного средства с установленной системой, которое может представлять опасность для данного транспортного средства и требовать принятия системой упреждающих мер, таких как торможение или иное изменение скорости, остановка или перестроение в другой ряд.[05] One of the main technical problems encountered in the implementation of the above systems is the ability to detect objects around the vehicle. For example, these systems may need to be able to detect another vehicle ahead of the system-installed vehicle that could pose a risk to that vehicle and require the system to take proactive action, such as braking or otherwise changing speed, stopping, or changing lanes.

[06] В системах на основе лидаров (также называемых здесь лидарными системами) объекты вокруг транспортного средства могут быть обнаружены путем испускания лучей света в окружающее пространство транспортного средства и обнаружения отраженных световых лучей. В качестве источника света часто используются лазеры, излучающие импульсы света в узком диапазоне длин волн. При этом положение объекта и расстояние до него могут быть определены путем вычисления времени пролета излученных и обнаруженных световых лучей. Вычисляя такие положения как «точки данных», можно сформировать многомерный цифровой образ (например, трехмерную точечную карту) окружающего пространства. Кроме того, вычисление динамических характеристик точек данных с признаками наличия объектов в окружающем пространстве транспортного средства может использоваться для формирования текущей траектории транспортного средства в каждый момент времени.[06] In lidar-based systems (also referred to herein as lidar systems), objects around a vehicle can be detected by emitting light rays into the vehicle's surroundings and detecting reflected light rays. As a light source, lasers are often used, emitting light pulses in a narrow wavelength range. In this case, the position of the object and the distance to it can be determined by calculating the time of flight of the emitted and detected light rays. By calculating positions such as "data points", a multi-dimensional digital image (eg, a three-dimensional dot map) of the surrounding space can be generated. In addition, the calculation of the dynamic characteristics of data points with signs of the presence of objects in the surrounding space of the vehicle can be used to form the current trajectory of the vehicle at each moment in time.

[07] Должно быть понятно, что разрешающая способность сканирования окружающего пространства транспортного средства может определяться полем обзора лидарной системы, т.е. способностью лидарной системы излучать свет в окружающее пространство транспортного средства - как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Кроме того, в некоторых реализациях лидарная система в заданном фиксированном положении может сканировать заданную часть поля обзора - так называемую интересующую область. Соответственно, формируя точки данных с заранее определенной частотой в каждой интересующей области поля обзора, лидарная система способна формировать трехмерную точечную карту окружающего пространства транспортного средства и/или его текущую траекторию.[07] It should be understood that the resolution of scanning the surrounding space of the vehicle may be determined by the field of view of the lidar system, i.e. the ability of the lidar system to emit light into the surrounding space of the vehicle - both horizontally and vertically. In addition, in some implementations, the lidar system at a given fixed position can scan a given part of the field of view - the so-called region of interest. Accordingly, by generating data points at a predetermined frequency in each area of interest in the field of view, the lidar system is able to generate a three-dimensional dot map of the vehicle's surroundings and/or its current trajectory.

[08] При этом одинаковое сканирование всех интересующих областей поля обзора лидарной системы с одной и той же частотой может не обеспечивать формирования надежных цифровых представлений расположенных в ней объектов. Поэтому результирующая трехмерная точечная карта и/или текущая траектория транспортного средства, сформированная на ее основе, может иметь ограниченную точность, что в конечном счете может влиять на безопасность работы транспортного средства.[08] In this case, the same scanning of all areas of interest in the field of view of the lidar system with the same frequency may not provide the formation of reliable digital representations of objects located in it. Therefore, the resulting 3D point map and/or the current vehicle trajectory generated from it may have limited accuracy, which may ultimately affect the safety of the vehicle.

[09] В некоторых известных технических решениях были предложены определенные подходы для решения указанной выше технической проблемы повышения качества цифрового представления объектов, формируемого системами на основе лидаров.[09] In some well-known technical solutions, certain approaches have been proposed to solve the above technical problem of improving the quality of the digital representation of objects generated by lidar-based systems.

[010] В патентной заявке US 2018284276 A1 «Dynamically Scanning a Field of Regard Using a Limited Number of Output Beams» («Динамическое сканирование поля обзора с использованием ограниченного количества выходных лучей», Luminar Technologies Inc., опубликована 4 октября 2018 г.) раскрыта лидарная система, содержащая источник света, способный испускать лучи света, в том числе последовательности импульсов, сканер, способный сканировать с использованием последовательности импульсов поле обзора лидарной системы по горизонтали и вертикали в соответствии с первой характеристикой сканирования, приемник, способный обнаруживать свет по меньшей мере некоторых из этих импульсов, рассеянных одной или несколькими удаленными целями, для формирования массива пикселей на основе последовательности импульсов этого луча света. Эта лидарная система дополнительно может изменять первую характеристику сканирования с учетом результата обработки сформированного массива пикселей для создания второй характеристики сканирования и для сканирования поля обзора с использованием последовательности импульсов по горизонтали и вертикали в соответствии со второй характеристикой сканирования.[010] US Patent Application 2018284276 A1 "Dynamically Scanning a Field of Regard Using a Limited Number of Output Beams", Luminar Technologies Inc., published October 4, 2018) disclosed is a lidar system comprising a light source capable of emitting beams of light, including pulse trains, a scanner capable of scanning, using the pulse train, the horizontal and vertical field of view of the lidar system in accordance with a first scanning characteristic, a receiver capable of detecting light at least some of these pulses, scattered by one or more distant targets, to form an array of pixels based on the pulse train of that beam of light. This lidar system can further modify the first scan characteristic based on the result of processing the generated pixel array to create the second scan characteristic and to scan the field of view using the horizontal and vertical pulse train in accordance with the second scan characteristic.

[011] В патентной заявке US 2020025881 A1 «Lidar Detection Systems and Methods that Use Multi-Plane Mirrors» («Лидарные системы и способы обнаружения с многоплоскостными зеркалами», Innovusion Ireland Ltd., опубликована 23 января 2020 г.) раскрыта лазерная система обнаружения и измерения дальности (лидарная система) для транспортного средства, содержащая корпус, выполненный с возможностью установки на лобовое стекло транспортного средства и содержащий модуль приемопередатчика, способный передавать и принимать световую энергию, многоугольную конструкцию, определяющую боковой угол поля обзора лидарной системы, и подвижное зеркало, расположение которого обеспечивает перенаправление световой энергии между модулем приемопередатчика и многоугольной конструкцией, при этом подвижное зеркало способно управлять углом выхода света, перенаправляемого многоугольной конструкцией, а выходной угол соответствует определенному углу в вертикальном поле обзора лидарной системы.[011] US Patent Application 2020025881 A1 "Lidar Detection Systems and Methods that Use Multi-Plane Mirrors", Innovusion Ireland Ltd., published January 23, 2020, discloses a laser detection system and distance measurement (lidar system) for a vehicle, comprising a housing configured to be mounted on the windshield of a vehicle and containing a transceiver module capable of transmitting and receiving light energy, a polygonal structure that determines the side angle of the lidar system field of view, and a movable mirror, the location of which ensures the redirection of light energy between the transceiver module and the polygonal structure, while the movable mirror is able to control the angle of light output redirected by the polygonal structure, and the output angle corresponds to a certain angle in the vertical field of view of the lidar system.

[012] В патентной заявке CN109471126A «A Kind of Vibration for Linear Array Laser Radar Turns to Combine Circumferential Scanning Device» («Вид колебаний для поворота лидара с линейной антенной решеткой в объединенном устройстве кругового сканирования», опубликована 15 марта 2019 г.) раскрыто устройство кругового сканирования, содержащее лазерный излучатель и приемник, двухосные механические гальванометры, цепи управления двухосными гальванометрами, зеркала, поворачивающиеся на 45°, цепи управления зеркалами, поворачивающимися на 45°, последовательную цепь управления, схему обработки сигналов дальности, модуль сбора данных угол-дальность, цепь интерфейса связи. В изобретении предлагается вид колебаний для лидара с линейной антенной решеткой с поворотом деталей перспективной конструкции на 360°. В этом изобретении реализуется локальное двумерное сканирование с помощью двухосных гальванометров, а круговое сканирование в диапазоне 360° лазерным дальномером с линейной решеткой обеспечивается путем повторного поворота отражающих зеркал на 45° в сочетании с данными обратной связи по углу синхронных двухосных гальванометров и наклоном зеркал, поворачивающихся на 45°, чтобы получить в диапазоне 360° данные облака точек лидара с круговым сканированием и устранить ограничения кругового поля обзора при сканировании одиночным двухосным вибрационным зеркалом.[012] Patent Application CN109471126A "A Kind of Vibration for Linear Array Laser Radar Turns to Combine Circumferential Scanning Device" published March 15, 2019) disclosed circular scanning device containing a laser emitter and receiver, biaxial mechanical galvanometers, control circuits for biaxial galvanometers, mirrors rotating by 45°, control circuits for mirrors rotating by 45°, serial control circuit, range signal processing circuit, angle-range data acquisition module , communication interface circuit. The invention proposes a type of oscillation for a lidar with a linear antenna array with a 360° rotation of parts of a promising design. This invention implements local 2D scanning with biaxial galvanometers and 360° circular scanning with a linear array laser rangefinder by re-rotating reflective mirrors 45° in combination with angle feedback data from synchronous biaxial galvanometers and tilting mirrors rotated by 45°. 45° to acquire 360° 360° circular scanning lidar point cloud data and eliminate the limitations of the circular field of view when scanning with a single biaxial vibrating mirror.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

[013] Таким образом, существует потребность в системах и способах, позволяющих исключить, уменьшить или преодолеть ограничения известных технических решений. [013] Thus, there is a need for systems and methods to eliminate, reduce or overcome the limitations of known technical solutions.

[014] Разработчики настоящей технологии установили, что качество и надежность результирующей трехмерной точечной карты и/или текущей траектории транспортного средства могут быть улучшены, если сканирование интересующих областей лидарной системы выполняется с разной частотой, например, в зависимости от видов расположенных в них объектов. Например, некоторые объекты, которые сами по себе не связаны с повышенным риском дорожно-транспортного происшествия, такие как здания, деревья, уличные фонари и т.п., можно сканировать с постоянной частотой, определяемой на основе заданного уровня точности цифрового представления таких объектов. В некоторых вариантах осуществления изобретения вместо этого может представлять интерес более подробное или более частое сканирование статических объектов, например, светофоров. В таком случае эти объекты могут быть включены в исследуемые области, сканируемые с большей частотой. [014] The developers of the present technology have found that the quality and reliability of the resulting 3D point map and/or the current vehicle trajectory can be improved if the lidar system regions of interest are scanned at different frequencies, for example, depending on the types of objects located in them. For example, some objects that are not in themselves associated with an increased risk of a traffic accident, such as buildings, trees, street lights, etc., can be scanned at a constant frequency, determined based on a given level of accuracy of the digital representation of such objects. In some embodiments of the invention, it may be of interest to scan more detailed or more frequent scans of static objects, such as traffic lights, instead. In this case, these objects can be included in the study areas, scanned at a higher frequency.

[015] В другом примере объекты, которые могут быть связаны с повышенным риском дорожно-транспортного происшествия для транспортного средства и/или для других участников дорожного движения (пешеходы, животные, другие транспортные средства, пешеходные переходы, дорожные знаки, припаркованные автомобили и т.п.), можно сканировать с повышенной частотой для формирования большего количества точек данных для них, благодаря чему лидар способен формировать более точные цифровые представления в каждый момент времени. [015] In another example, objects that may be associated with an increased risk of a traffic accident for the vehicle and / or for other road users (pedestrians, animals, other vehicles, pedestrian crossings, road signs, parked cars, etc.) can be scanned at higher rates to generate more data points for them, allowing the lidar to generate more accurate digital representations at any given time.

[016] Такой подход способствует более эффективному предотвращению дорожно-транспортных происшествий, связанных с транспортным средством, а также более эффективному использованию вычислительных ресурсов лидарной системы.[016] This approach contributes to more effective prevention of vehicle-related accidents, as well as more efficient use of the computing resources of the lidar system.

[017] Соответственно, для реализации такого подхода к сканированию окружающего пространства транспортного средства разработана оптическая система, в которой горизонтальные и вертикальные элементы поля обзора определяются первым оптическим элементом и вторым оптическим элементом, соответственно. В частности, такая оптическая система содержит источник света, способный излучать свет. Кроме того, используя первый оптический элемент, вращающийся с постоянной скоростью вокруг первой оси вращения, оптическая система обеспечивает сканирование излучаемого луча света по заданной интересующей области в горизонтальной плоскости с заданной частотой сканирования, а используя второй оптический элемент, вращающийся вокруг третьей оси вращения, перпендикулярной первой оси вращения, оптическая система обеспечивает модуляцию угла падения излучаемого луча света на первый оптический элемент вдоль первой оси вращения, сканируя его по заданной интересующей области в вертикальной плоскости. [017] Accordingly, in order to implement such an approach to scanning the surrounding space of a vehicle, an optical system has been developed in which the horizontal and vertical elements of the field of view are determined by the first optical element and the second optical element, respectively. In particular, such an optical system comprises a light source capable of emitting light. In addition, using the first optical element rotating at a constant speed around the first axis of rotation, the optical system provides scanning of the emitted light beam over a given region of interest in a horizontal plane with a given scanning frequency, and using a second optical element rotating around a third axis of rotation perpendicular to the first axis of rotation, the optical system modulates the angle of incidence of the emitted light beam on the first optical element along the first axis of rotation, scanning it over a given area of interest in the vertical plane.

[018] Кроме того, второй оптический элемент может вращаться вокруг второй оси вращения, параллельной первой оси вращения, что позволяет изменять частоту сканирования излучаемого луча света интересующей области. Это дополнительно позволяет выборочно изменять частоту сканирования данной интересующей области в зависимости от обнаруженных в ней объектов, используя только второй оптический элемент и не меняя постоянную скорость вращения первого оптического элемента. В частности, если объект в интересующей области идентифицирован как представляющий более серьезную угрозу безопасности, второй оптический элемент начинает вращаться вокруг третьей оси вращения, увеличивая частоту сканирования данной интересующей области. С другой стороны, если объект идентифицирован как не представляющий серьезной угрозы безопасности, второй оптический элемент либо перестает вращаться вокруг третьей оси вращения, либо (если он не вращался в момент идентификации объекта) остается в состоянии покоя, уменьшая или по меньшей мере не изменяя частоту сканирования данной интересующей области.[018] In addition, the second optical element can rotate about the second axis of rotation parallel to the first axis of rotation, which allows you to change the scanning frequency of the emitted light beam of the region of interest. This additionally allows to selectively change the scanning frequency of a given area of interest depending on the objects detected in it, using only the second optical element and without changing the constant rotation speed of the first optical element. In particular, if an object in the region of interest is identified as representing a more serious security risk, the second optical element begins to rotate around the third axis of rotation, increasing the frequency of scanning the region of interest. On the other hand, if the object is identified as not presenting a serious safety hazard, the second optical element either stops rotating around the third axis of rotation, or (if it did not rotate at the time the object was identified) remains at rest, reducing or at least not changing the scan rate. this area of interest.

[019] В частности, в соответствии с первым широким аспектом настоящей технологии, реализована оптическая система. Оптическая система содержит источник света, сканирующий элемент, способный направлять свет от источника света наружу от оптической системы, приемный элемент, способный принимать в оптическую систему свет, отраженный от окружающих объектов, и содержащий по меньшей мере один датчик, и контроллер, соединенный с по меньшей мере одним датчиком, со сканирующим элементом и с приемным элементом. Сканирующий элемент содержит первый оптический элемент, способный вращаться вокруг первой оси и за счет этого частично определять поле обзора оптической системы, и второй оптический элемент, соединенный с контроллером, с источником света и с первым оптическим элементом. При этом второй оптический элемент способен принимать свет от первого оптического элемента и выборочно поворачиваться вокруг второй оси, параллельной первой оси, а контроллер способен управлять перемещением второго оптического элемента в зависимости от информации, полученной от по меньшей мере одного датчика.[019] In particular, in accordance with the first broad aspect of the present technology, an optical system is implemented. The optical system comprises a light source, a scanning element capable of directing light from the light source outward from the optical system, a receiving element capable of receiving light reflected from surrounding objects into the optical system, and containing at least one sensor, and a controller connected to at least at least one sensor, with a scanning element and with a receiving element. The scanning element contains the first optical element capable of rotating around the first axis and thereby partially determining the field of view of the optical system, and the second optical element connected to the controller, to the light source and to the first optical element. In this case, the second optical element is able to receive light from the first optical element and selectively rotate around the second axis parallel to the first axis, and the controller is able to control the movement of the second optical element depending on the information received from at least one sensor.

[020] В некоторых вариантах осуществления оптической системы второй оптический элемент способен вращаться вокруг третьей оси, перпендикулярной второй оси.[020] In some embodiments of the optical system, the second optical element is capable of rotating about a third axis perpendicular to the second axis.

[021] В некоторых вариантах осуществления оптической системы второй оптический элемент способен одновременно вращаться вокруг второй оси и вокруг третьей оси.[021] In some embodiments of the optical system, the second optical element is capable of simultaneously rotating about a second axis and about a third axis.

[022] В некоторых вариантах осуществления оптической системы второй оптический элемент представляет собой зеркало.[022] In some embodiments of the optical system, the second optical element is a mirror.

[023] В некоторых вариантах осуществления оптической системы второй оптический элемент представляет собой призму Рисли.[023] In some embodiments of the optical system, the second optical element is a Risley prism.

[024] В некоторых вариантах осуществления оптической системы первый оптический элемент способен вращаться вокруг первой оси с постоянной скоростью.[024] In some embodiments of the optical system, the first optical element is capable of rotating about the first axis at a constant speed.

[025] В некоторых вариантах осуществления оптической системы первый оптический элемент представляет собой призму.[025] In some embodiments of the optical system, the first optical element is a prism.

[026] В некоторых вариантах осуществления оптической системы призма содержит множество граней и вращающийся сердечник, вытянутый вдоль первой оси, а каждая из множества граней является отражающей поверхностью, расположенной вокруг вращающегося сердечника.[026] In some embodiments of the optical system, the prism comprises a plurality of facets and a rotating core extended along a first axis, and each of the plurality of faces is a reflective surface located around the rotating core.

[027] В некоторых вариантах осуществления оптической системы каждая из множества граней расположена под соответствующим заранее заданным углом к первой оси.[027] In some embodiments of the optical system, each of the plurality of faces is located at a respective predetermined angle to the first axis.

[028] В некоторых вариантах осуществления оптической системы каждая из множества граней параллельна первой оси.[028] In some embodiments of the optical system, each of the plurality of faces is parallel to the first axis.

[029] В некоторых вариантах осуществления оптической системы контроллер способен управлять движением второго оптического элемента на основе информации, полученной от по меньшей мере одного датчика, для изменения частоты сканирования по меньшей мере одной из множества заранее заданных интересующих областей в поле обзора оптической системы.[029] In some embodiments of the optical system, the controller is configured to control the movement of the second optical element based on information received from at least one sensor to change the scanning rate of at least one of a plurality of predefined regions of interest in the field of view of the optical system.

[030] В некоторых вариантах осуществления оптической системы контроллер дополнительно способен управлять движением второго оптического элемента с помощью по меньшей мере одного соединенного с ним гальванометра.[030] In some embodiments of the optical system, the controller is further capable of controlling the movement of the second optical element using at least one galvanometer connected to it.

[031] В некоторых вариантах осуществления оптической системы источник света, второй оптический элемент и первый оптический элемент расположены последовательно вдоль оптической оси.[031] In some embodiments of the optical system, the light source, the second optical element, and the first optical element are arranged in series along the optical axis.

[032] В соответствии со вторым широким аспектом настоящей технологии реализован способ управления оптической системой, выполняемый контроллером оптической системы. Способ включает в себя выдачу контроллером команды источнику света на излучение света для сканирования в первом направлении первым оптическим элементом оптической системы, вращающимся вокруг первой оси, перпендикулярной первому направлению, частично определяющему поле обзора оптической системы, обнаружение по меньшей мере одним датчиком, соединенным с контроллером, светового сигнала, отраженного от окружающих объектов в поле обзора оптической системы, выбор контроллером интересующей области поля обзора, в зависимости от по меньшей мере частично отраженного сигнала и выдачу контроллером команды второму оптическому элементу на выборочный поворот вокруг второй оси, параллельной первой оси, с изменением частоты сканирования в интересующей области.[032] In accordance with the second broad aspect of the present technology, an optical system control method performed by an optical system controller is implemented. The method includes issuing by the controller a command to the light source to emit light for scanning in the first direction by the first optical element of the optical system rotating around the first axis perpendicular to the first direction, partially determining the field of view of the optical system, detection by at least one sensor connected to the controller, of a light signal reflected from surrounding objects in the field of view of the optical system, selecting by the controller the region of interest in the field of view, depending on at least partially reflected signal, and issuing by the controller a command to the second optical element to selectively rotate around a second axis parallel to the first axis, with a change in frequency scanning in the area of interest.

[033] В некоторых вариантах осуществления способа такое изменение включает в себя увеличение частоты сканирования интересующей области при обнаружении контроллером на основе отраженного сигнала по меньшей мере одного объекта первого класса в интересующей области.[033] In some embodiments of the method, such a change includes increasing the scanning rate of the area of interest when the controller detects at least one first class object in the area of interest based on the reflected signal.

[034] В некоторых вариантах осуществления способа такое изменение включает в себя уменьшение частоты сканирования интересующей области при обнаружении контроллером на основе отраженного сигнала по меньшей мере одного объекта второго класса в интересующей области без обнаружения объекта первого класса.[034] In some embodiments of the method, such a change includes reducing the scan rate of the region of interest when the controller detects at least one second class object in the region of interest based on the reflected signal without detecting a first class object.

[035] В некоторых вариантах осуществления способа объект первого класса является динамическим объектом, а объект второго класса является статическим объектом.[035] In some embodiments of the method, the first class object is a dynamic object and the second class object is a static object.

[036] В некоторых вариантах осуществления способа он дополнительно включает в себя определение контроллером интересующей области на основе заранее заданного правила выбора интересующей области для сканирования.[036] In some embodiments of the method, it further includes determining by the controller an area of interest based on a predetermined rule for selecting an area of interest for scanning.

[037] В некоторых вариантах осуществления способа он дополнительно включает в себя выдачу контроллером команды второму оптическому элементу на поворот вокруг третьей оси, перпендикулярной второй оси.[037] In some embodiments of the method, it further includes issuing by the controller a command to the second optical element to rotate about a third axis perpendicular to the second axis.

[038] В некоторых вариантах осуществления способа он дополнительно включает в себя выдачу контроллером команды второму оптическому элементу на одновременный поворот вокруг второй оси и вокруг третьей оси.[038] In some embodiments of the method, it further includes issuing by the controller a command to the second optical element to simultaneously rotate about the second axis and about the third axis.

[039] В контексте данного описания термин «источник света» в широком смысле относится к любому устройству, способному излучать, в частности, передавать сигнал в виде луча, включая, например, источник света с одной или несколькими длинами волн в спектре электромагнитного излучения. В одном примере осуществления изобретения 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. Некоторые (не имеющие ограничительного характера) примеры лазерного источника включают в себя 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). Лазерный источник может излучать световые лучи в различных форматах, например, световые импульсы, непрерывные колебания, квазинепрерывные колебания 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.[039] In the context of this description, the term "light source" in a broad sense refers to any device capable of emitting, in particular, transmitting a signal in the form of a beam, including, for example, a light source with one or more wavelengths in the electromagnetic radiation spectrum. In one embodiment of the invention, the light source may be a laser source. Thus, the light source may comprise a laser, such as a solid state laser, a laser diode, a high power laser, or an alternative light source, such as a light emitting diode light source. Some (non-limiting) examples of a laser source include a Fabry-Perot laser diode, a quantum well laser, a Distributed Bragg Reflector (DBR) laser, a Distributed FeedBack (DFB) laser, a fiber laser or vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). The laser source can emit light beams in various formats, such as light pulses, continuous oscillations, quasi-continuous oscillations, etc. In some non-limiting examples, the laser source may comprise a laser diode capable of emitting light at a wavelength in the range of approximately 650-1150 nm. Alternatively, the light source may comprise a laser diode capable of emitting light in the wavelength range of about 800-1000 nm, about 850-950 nm, about 1300-1600 nm, or any other suitable range. Unless otherwise indicated, the term "approximately" in relation to a numerical value is defined as a deviation not exceeding 10% from the specified value.

[040] В контексте данного описания термин «выходной луч» может также относиться к испускаемому лучу, 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 пучка, длина волны, мгновенная мощность, плотность фотонов на разных расстояниях от источника света, средняя мощность, удельная мощность пучка, ширина пучка, 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 поляризацию, эллиптическую поляризацию или круговую поляризацию).[040] In the context of this description, the term "output beam" can also refer to an emitted beam, for example, a beam of light generated by a radiation source and directed towards a region of interest. The output beam can be characterized by one or more parameters, such as radiation duration, beam angular divergence, wavelength, instantaneous power, photon density at different distances from the light source, average power, beam power density, beam width, radiation pulse repetition rate, sequence of emitted pulses, duty cycle, wavelength, phase, etc. The output beam may be unpolarized or randomly polarized, may have no defined or permanent polarization (eg, the polarization may change over time), or may have a defined polarization (eg, linear polarization, elliptical polarization, or circular polarization).

[041] В контексте данного описания термин «входной луч» означает излучение или свет, попадающий в систему, обычно после отражения от одного или нескольких объектов в интересующей области. Входной луч также может называться лучом излучения или световым лучом. Термин «отраженный» означает по меньшей мере часть выходного луча, падающего на один или несколько объектов в интересующей области, отраженного от одного или нескольких объектов. 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 или сигнала по периоду обратного импульса и т.д. В зависимости от конкретного использования, некоторая часть излучения или света во входном луче может исходить не от отраженного выходного луча, а от 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.[041] In the context of this description, the term "input beam" means radiation or light entering the system, usually after reflection from one or more objects in the region of interest. The input beam may also be referred to as a radiation beam or a light beam. The term "reflected" means at least part of the output beam incident on one or more objects in the region of interest, reflected from one or more objects. The input beam may be characterized by one or more parameters such as time of flight (i.e., time from emission to detection), instantaneous power (i.e., power signature), mean return pulse power, photon or signal distribution over the return pulse period, and etc. Depending on the particular use, some of the radiation or light in the input beam may come from sources other than the reflected output beam. For example, at least some portion of the input beam may represent luminous noise from ambient space (including scattered sunlight) or from other light sources external to the system.

[042] В контексте данного описания термин «окружающее пространство транспортного средства» относится к области или объему вокруг данного транспортного средства, включая часть его текущего окружающего пространства, доступную для сканирования с использованием одного или нескольких датчиков, установленных на этом транспортном средстве, например, для создания трехмерной карты такого окружающего пространства или для обнаружения в нем объектов.[042] In the context of this description, the term "vehicle environment" refers to the area or volume around a given vehicle, including the portion of its current environment available for scanning using one or more sensors installed on that vehicle, for example, for creating a three-dimensional map of such surrounding space or to detect objects in it.

[043] В контексте данного описания термин «интересующая область» может в широком смысле содержать часть наблюдаемого окружающего пространства лидарной системы, в которой могут быть обнаружены один или несколько объектов. Следует отметить, что на интересующую область лидарной системы могут влиять различные условия, среди прочего, такие как 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 быть определена, например, плоским или телесным углом. В качестве примера, интересующая область также может быть определена диапазоном дальности (например, до дальности 200 м).[043] In the context of this description, the term "region of interest" can broadly include a portion of the observed surrounding space of the lidar system in which one or more objects can be detected. It should be noted that the area of interest of the lidar system can be affected by various conditions, such as the orientation of the lidar system (e.g., the direction of the optical axis of the lidar system), the position of the lidar system in the surrounding space (e.g., distance above the ground, and also the terrain). and obstacles in the immediate vicinity of the system), operating parameters of the lidar system (e.g., radiation power, computational settings, target operating angles), etc. The region of interest of the lidar system can be defined, for example, by a flat or solid angle. As an example, the area of interest can also be defined by a range (eg, up to a range of 200 m).

[044] В контексте данного описания термин «сервер» означает компьютерную программу, выполняемую соответствующими аппаратными средствами и способную принимать запросы (например, от электронных устройств) через сеть и выполнять эти запросы или инициировать их выполнение. Такие аппаратные средства могут быть реализованы в виде одного компьютера или одной компьютерной системы, что не существенно для настоящей технологии. В данном контексте выражение «сервер» не означает, что каждая задача (например, принятая команда или запрос) или некоторая конкретная задача принимается, выполняется или запускается одним и тем же сервером (т.е. одними и теми же программными и/или аппаратными средствами). Это выражение означает, что любое количество программных средств или аппаратных средств может принимать, отправлять, выполнять или запускать выполнение любой задачи или запроса либо результатов любых задач или запросов. Все эти программные и аппаратные средства могут представлять собой один сервер или несколько серверов, причем оба эти случая подразумеваются в выражении «по меньшей мере один сервер».[044] In the context of this description, the term "server" means a computer program executed by appropriate hardware and capable of receiving requests (for example, from electronic devices) via a network and fulfill these requests or initiate their execution. Such hardware may be implemented as a single computer or a single computer system, which is not essential to the present technology. In this context, the expression "server" does not mean that every task (e.g. received command or request) or some particular task is received, executed or started by the same server (i.e. the same software and/or hardware ). This expression means that any number of software or hardware can receive, send, execute or start the execution of any task or request or the results of any tasks or requests. All of these software and hardware may be a single server or multiple servers, both of which are meant by the expression "at least one server".

[045] В контексте данного описания термин «электронное устройство» означает любое компьютерное оборудование, способное выполнять программное обеспечение, подходящее для поставленной задачи. В контексте данного описания термин «электронное устройство» подразумевает, что такое устройство может функционировать в качестве сервера для других электронных устройств, тем не менее, это не обязательно для настоящей технологии. Таким образом, некоторые (не имеющие ограничительного характера) примеры электронных устройств включают в себя блок автономного вождения, персональные компьютеры (настольные компьютеры, ноутбуки, нетбуки и т.д.), смартфоны и планшеты, а также сетевое оборудование, такое как маршрутизаторы, коммутаторы и шлюзы. Должно быть понятно, 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.[045] In the context of this description, the term "electronic device" means any computer equipment capable of executing software suitable for the task. In the context of this description, the term "electronic device" implies that such a device can function as a server for other electronic devices, however, this is not necessary for the present technology. Thus, some (non-limiting) examples of electronic devices include autonomous driving unit, personal computers (desktops, laptops, netbooks, etc.), smartphones and tablets, and network equipment such as routers, switches and gateways. It should be understood that in this context, the fact that equipment functions as an electronic device does not mean that it cannot function as a server for other electronic devices.

[046] 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 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, мнения, комментарии, вопросы, сообщения и т.д.), документы, электронные таблицы и т.д., но не ограничивается ими.[046] In the context of this description, the expression "information" includes information of any kind or type that can be stored in a database. Thus, information includes visual works (for example, maps), audiovisual works (for example, images, films, sound recordings, presentations, etc.), data (for example, location data, weather data, traffic data, numerical data, etc.), text (such as but not limited to opinions, comments, questions, messages, etc.), documents, spreadsheets, etc.

[047] В контексте данного описания термин «база данных» означает любой структурированный набор данных, независимо от его конкретной структуры, программного обеспечения для управления базой данных или компьютерных аппаратных средств для хранения этих данных, их применения или обеспечения их использования иным способом. База данных может располагаться в тех же аппаратных средствах, где реализован процесс, обеспечивающий хранение или использование информации, хранящейся в базе данных, либо база данных может располагаться в отдельных аппаратных средствах, таких как специализированный сервер или множество серверов.[047] In the context of this description, the term "database" means any structured set of data, regardless of its specific structure, database management software, or computer hardware for storing this data, using it, or otherwise providing its use. The database may reside on the same hardware as the process for storing or using the information stored in the database, or the database may reside on separate hardware such as a specialized server or multiple servers.

[048] В контексте данного описания числительные «первый» «второй», «третий» и т.д. используются лишь для указания различия между существительными, к которым они относятся, но не для описания каких-либо определенных взаимосвязей между этими существительными. Как встречается в данном описании в другом контексте, ссылка на «первый» элемент и «второй» элемент не исключает того, что эти два элемента в действительности могут быть одним и тем же элементом. [048] In the context of this description, the numerals "first", "second", "third", etc. are used only to indicate the difference between the nouns they refer to, but not to describe any specific relationship between these nouns. As encountered herein in another context, reference to a "first" element and a "second" element does not preclude that the two elements may in fact be the same element.

[049] Каждый вариант осуществления настоящей технологии относится по меньшей мере к одной из вышеупомянутых целей и/или аспектов, но не обязательно ко всем ним. Должно быть понятно, что некоторые аспекты настоящей технологии, связанные с попыткой достижения вышеупомянутой цели, могут не соответствовать этой цели и/или могут соответствовать другим целям, явным образом здесь не упомянутым.[049] Each embodiment of the present technology relates to at least one of the above goals and/or aspects, but not necessarily all of them. It should be understood that some aspects of the present technology, associated with an attempt to achieve the above goal, may not meet this goal and/or may meet other goals not explicitly mentioned here.

[050] Дополнительные и/или альтернативные признаки, аспекты и преимущества вариантов осуществления настоящей технологии содержатся в дальнейшем описании, в приложенных чертежах и в формуле изобретения.[050] Additional and/or alternative features, aspects, and advantages of embodiments of the present technology are contained in the following description, in the accompanying drawings, and in the claims.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[051] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящей технологии содержатся в дальнейшем описании, в приложенной формуле изобретения и на следующих чертежах.[051] These and other features, aspects, and advantages of the present technology are contained in the following description, in the appended claims, and in the following drawings.

[052] На фиг. 1 схематически представлен пример компьютерной системы, способной реализовывать некоторые не имеющие ограничительного характера варианты осуществления настоящей технологии.[052] In FIG. 1 is a schematic representation of an example computer system capable of implementing certain non-limiting embodiments of the present technology.

[053] На фиг. 2 схематически представлена сетевая компьютерная среда, пригодная для использования с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.[053] In FIG. 2 is a schematic representation of a networked computing environment suitable for use with certain non-limiting embodiments of the present technology.

[054] На фиг. 3 схематически представлен пример лидарной системы, реализованной в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.[054] In FIG. 3 is a schematic representation of an example of a lidar system implemented in accordance with some non-limiting embodiments of the present technology.

[055] На фиг. 4 схематически представлено поле обзора лидарной системы, показанной на фиг. 3, определенное на основе заданной характеристики сканирования в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.[055] In FIG. 4 is a schematic representation of the field of view of the lidar system shown in FIG. 3 determined based on a given scan characteristic in accordance with some non-limiting embodiments of the present technology.

[056] На фиг. 5 представлены отдельные элементы лидарной системы, показанной на фиг. 3, используемые в некоторых вариантах ее реализации, в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии. [056] In FIG. 5 shows the individual elements of the lidar system shown in FIG. 3 used in some of its implementations, in accordance with some non-limiting embodiments of the present technology.

[057] На фиг. 6 схематически представлен пример конфигурации одного из элементов лидарной системы, показанной на фиг. 5, в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.[057] FIG. 6 is a schematic representation of an example configuration of one of the elements of the lidar system shown in FIG. 5 in accordance with certain non-limiting embodiments of the present technology.

[058] На фиг. 7 схематически представлена работа лидарной системы, показанной на фиг. 3 и содержащей элементы, показанные на фиг. 5, при сканировании одной или нескольких интересующих областей в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.[058] In FIG. 7 is a schematic representation of the operation of the lidar system shown in FIG. 3 and containing the elements shown in FIG. 5 when scanning one or more regions of interest in accordance with certain non-limiting embodiments of the present technology.

[059] На фиг. 8 представлена блок-схема способа управления лидарной системой, показанной на фиг. 3 и содержащей элементы, показанные на фиг. 5, при сканировании одной или нескольких интересующих областей в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии.[059] FIG. 8 is a flowchart of the control method for the lidar system shown in FIG. 3 and containing the elements shown in FIG. 5 when scanning one or more regions of interest in accordance with certain non-limiting embodiments of the present technology.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

[060] Представленные в данном описании 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. Должно быть понятно, 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.[060] The examples and conventions provided herein are intended to provide a better understanding of the principles of the present technology, and not to limit its scope to such specifically given examples and terms. It should be understood that those skilled in the art are capable of developing various methods and devices that are not explicitly described or shown, but that implement the principles of the present technology within its spirit and scope.

[061] Кроме того, чтобы способствовать лучшему пониманию, последующее описание может содержать упрощенные варианты реализации настоящей технологии. Специалистам в данной области должно быть понятно, что другие варианты осуществления настоящей технологии могут быть значительно сложнее.[061] In addition, to facilitate a better understanding, the following description may contain simplified implementations of the present technology. Those skilled in the art will appreciate that other embodiments of the present technology may be significantly more complex.

[062] В некоторых случаях приводятся полезные примеры модификаций настоящей технологии. Они способствуют пониманию, но 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.[062] In some cases, useful examples of modifications to the present technology are provided. They contribute to understanding, but also do not define the scope or boundaries of the present technology. The presented list of modifications is not exhaustive and the person skilled in the art can develop other modifications within the scope of this technology. In addition, if modifications are not described in some cases, this does not mean that they are impossible and / or that the description contains the only possible implementation of one or another element of the present technology.

[063] 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 любые описанные здесь структурные схемы соответствуют концептуальным представлениям иллюстративных принципиальных схем, реализующих принципы настоящей технологии. Также должно быть понятно, что любые 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 явно или нет.[063] The description of principles, aspects, and embodiments of the present technology, as well as specific examples thereof, are intended to cover their structural and functional equivalents, whether they are currently known or will be developed in the future. For example, those skilled in the art will appreciate that any block diagrams described herein correspond to conceptual representations of illustrative circuit diagrams embodying the principles of the present technology. It should also be understood that any flowcharts, process diagrams, state transition diagrams, pseudocodes, and the like. correspond to various processes that may be represented on a computer-readable physical storage medium and may be performed by a computer or processor, whether such computer or processor is explicitly shown or not.

[064] Функции различных элементов, показанных на чертежах, включая любой функциональный блок, обозначенный как «процессор», могут быть реализованы с использованием специализированных аппаратных средств, а также аппаратных средств, способных выполнять соответствующее программное обеспечение. Если используется процессор, эти функции могут выполняться одним выделенным процессором, одним совместно используемым процессором или множеством отдельных процессоров, некоторые из которых могут использоваться совместно. Кроме того, явное использование термина «процессор» или «контроллер» не должно трактоваться как указание исключительно на аппаратные средства, способные выполнять программное обеспечение, и может подразумевать, помимо 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. [064] The functions of the various elements shown in the drawings, including any functional block designated as "processor", can be implemented using dedicated hardware, as well as hardware capable of executing the corresponding software. If a processor is used, these functions may be performed by a single dedicated processor, a single shared processor, or multiple individual processors, some of which may be shared. In addition, explicit use of the term "processor" or "controller" should not be construed as referring solely to the hardware capable of executing the software and may refer to, but is not limited to, digital signal processor (DSP) hardware, network processor, ASIC (ASIC), Field Programmable Gate Array (FPGA), Software ROM, RAM and NVRAM. Other general purpose and/or custom hardware may also be contemplated.

[065] Программные модули или просто модули, реализация которых предполагается в виде 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 выполняться аппаратными средствами, показанными явно или подразумеваемыми.[065] Software modules, or simply modules that are intended to be implemented in software, may be represented here as any combination of flowchart elements or other elements that indicate the steps of a process and/or contain a textual description. Such modules may be implemented in hardware, as shown or implied.

[066] Далее с учетом вышеизложенных принципов рассмотрены некоторые не имеющие ограничительного характера примеры, иллюстрирующие различные варианты реализации аспектов настоящей технологии. [066] In the following, in light of the foregoing principles, some non-limiting examples are provided to illustrate various embodiments of aspects of the present technology.

Компьютерная системаcomputer system

[067] На фиг. 1 схематически представлена компьютерная система 100, пригодная для использования с некоторыми вариантами осуществления настоящей технологии и содержащая различные элементы аппаратных средств, включая один или несколько одно- или многоядерных процессоров, совместно представленных процессором 110, твердотельный накопитель 120, память 130, которая может представлять собой ОЗУ или память любого другого вида. [067] In FIG. 1 is a schematic representation of a computer system 100 suitable for use with some embodiments of the present technology and comprising various hardware elements including one or more single or multi-core processors collectively represented by processor 110, a solid state drive 120, memory 130, which may be RAM or memory of any other kind.

[068] Связь между элементами компьютерной системы 100 может осуществляться через одну или несколько внутренних и/или внешних шин (не показаны), таких как шина PCI, универсальная последовательная 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 выполнения 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 не обязательные элементы (не показаны), такие как модули передачи данных по сети, модули определения местоположения и т.д. [068] Communication between elements of computer system 100 may be via one or more internal and/or external buses (not shown), such as PCI bus, Universal Serial Bus (USB), IEEE 1394 FireWire bus, SCSI bus, Serial- ATA, etc., to which various hardware elements are connected electronically. In accordance with embodiments of the present technology, the solid state drive 120 stores program instructions suitable for loading into memory 130 and execution by processor 110 to determine the presence of an object. For example, software instructions may be part of a vehicle control application executed by processor 110. It should be noted that computer system 100 may include additional and/or optional elements (not shown), such as network communication modules, location modules, and etc.

Сетевая компьютерная средаnetworked computing environment

[069] 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 (например, 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). [069] FIG. 2 depicts a networked computing environment 200 suitable for use with certain non-limiting embodiments of the present technology. Networked computing environment 200 includes an electronic device 210 associated with vehicle 220 and/or a user (not shown) that is associated with vehicle 220 (eg, an operator of vehicle 220). The networked computing environment 200 also includes a server 235 connected to the electronic device 210 via a communication network 240 (eg, via the Internet, etc., as described in more detail below).

[070] 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. Должно быть понятно, что настоящая технология не ограничивается системой GPS и может использовать технологию определения местоположения, отличную от системы GPS. Следует отметить, что спутник GPS может вовсе отсутствовать. [070] In some non-limiting embodiments of the present technology, the networked computing environment 200 may include a GPS satellite (not shown) transmitting a GPS signal to and/or receiving a GPS signal from the electronic device 210. It should be understood that the present technology is not limited to the GPS system and may use a location technology other than the GPS system. It should be noted that the GPS satellite may not be available at all.

[071] 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 в каждом не имеющем ограничительного характера варианте осуществления настоящей технологии. Например, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии транспортное средство 220 может быть водным транспортным средством, таким как лодка, или летательным аппаратом, таким как летающий дрон. [071] The vehicle 220 with which the electronic device 210 is associated can be any vehicle for recreation or other purposes, such as a car for personal or commercial use, a truck, a motorcycle, and so on. While vehicle 220 is depicted as a ground vehicle, this is not necessarily the case in every non-limiting embodiment of the present technology. For example, in some non-limiting embodiments of the present technology, vehicle 220 may be a waterborne vehicle, such as a boat, or an aircraft, such as a flying drone.

[072] Транспортное средство 220 может управляться пользователем или представлять собой самоуправляемое транспортное средство. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии предполагается, что транспортное средство 220 может быть реализовано как самоуправляемый автомобиль (SDC, Self-Driving Car). Следует отметить, что при этом не накладывается каких-либо ограничений на конкретные параметры транспортного средства 200, например, такие как 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, привод на два или четыре колеса), вид шин, тормозная система, топливная система, пробег, идентификационный номер транспортного средства и рабочий объем двигателя. [072] Vehicle 220 may be driven by a user or be a self-driving vehicle. In some non-limiting embodiments of the present technology, it is contemplated that vehicle 220 may be implemented as a Self-Driving Car (SDC). It should be noted that this does not impose any restrictions on the specific parameters of the vehicle 200, such as vehicle manufacturer, vehicle model, vehicle year, vehicle weight, vehicle dimensions, vehicle weight distribution, area vehicle surface, vehicle height, transmission type (for example, two or four wheel drive), tire type, brake system, fuel system, mileage, vehicle identification number and engine displacement.

[073] Согласно настоящей технологии, на реализацию электронного устройства 210 также не накладывается каких-либо 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 альтернативны, электронное устройство 210 может быть реализовано в устройстве беспроводной связи, таком как мобильный телефон (например, смартфон или радиотелефон). В некоторых вариантах осуществления изобретения электронное устройство 210 содержит дисплей 270. [073] According to the present technology, the implementation of the electronic device 210 is also not subject to any particular restrictions. For example, the electronic device 210 may be implemented as a vehicle engine control unit, a vehicle central processing unit, a vehicle navigation device (eg, TomTom™, Garmin™), a tablet, a personal computer built into the vehicle 220, etc. . It should be noted that the electronic device 210 may or may not be associated with the vehicle 220 in a permanent manner. Additionally or alternatively, the electronic device 210 may be implemented in a wireless communication device such as a mobile phone (eg, smartphone or radiotelephone). In some embodiments, the electronic device 210 includes a display 270.

[074] Электронное устройство 210 может содержать некоторые или все элементы компьютерной системы 100, представленной на фиг. 1, в зависимости от конкретного варианта осуществления изобретения. В некоторых вариантах осуществления изобретения 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 или их комбинацию для обработки данных, как более подробно описано ниже. [074] Electronic device 210 may include some or all of the elements of computer system 100 shown in FIG. 1, depending on the specific embodiment of the invention. In some embodiments, the electronic device 210 is an on-board computing device and includes a processor 110, a solid state drive 120, and a memory 130. In other words, the electronic device 210 includes hardware and/or software and/or firmware, or a combination thereof, for processing data. , as described in more detail below.

[075] 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. Должно быть понятно, что варианты осуществления 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. Только в качестве примера, а не ограничения, 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. Примеры беспроводных линий связи могут включать в себя канал сети связи 3G, канал сети связи 4G и т.п. В сети 240 связи также может использоваться беспроводное соединение с сервером 235. [075] In some non-limiting embodiments of the present technology, communication network 240 is the Internet. In other non-limiting embodiments of the present technology, communications network 240 may be implemented as any suitable local area network (LAN, Local Area Network), wide area network (WAN, Wide Area Network), private communications network, and the like. It should be understood that the embodiments of the communications network 240 are for illustrative purposes only. Between the electronic device 210 and the communication network 240, a communication link (not specifically indicated) is provided, the implementation of which depends, among other things, on the implementation of the electronic device 210. By way of example only, and not limitation, in those non-limiting embodiments of the present technology, where the electronic device 210 is implemented as a wireless communication device such as a smartphone or navigation device, the communication link may be implemented as a wireless communication link. Examples of wireless links may include a 3G network link, a 4G network link, and the like. Communication network 240 may also use a wireless connection to server 235.

[076] В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии сервер 235 реализован как компьютерный сервер и может содержать некоторые или все элементы компьютерной системы 100, показанной на фиг. 1. В одном не имеющем ограничительного характера примере сервер 215 реализован в виде сервера Dell™ PowerEdge™, работающего под управлением операционной системы Microsoft™ Windows Server™, но он также может быть реализован с использованием любых других подходящих аппаратных средств, прикладного программного обеспечения и/или встроенного программного 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). [076] In some embodiments of the present technology, the server 235 is implemented as a computer server and may contain some or all of the elements of the computer system 100 shown in FIG. 1. In one non-limiting example, server 215 is implemented as a Dell™ PowerEdge™ server running the Microsoft™ Windows Server™ operating system, but it may also be implemented using any other suitable hardware, application software, and/ or firmware, or a combination thereof. In the present non-limiting embodiments of the present technology, the server 235 is a single server. In other non-limiting embodiments of the present technology, the functions of the server 235 may be distributed among multiple servers (not shown).

[077] 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 содержать, 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 серверу 235 некоторые рабочие данные, такие как пройденные маршруты, данные о дорожном движении, рабочие характеристики и т.п. Некоторые или все данные, передаваемые между транспортным средством 220 и сервером 235, могут быть зашифрованы и/или обезличены. [077] In some non-limiting embodiments of the present technology, the processor 110 of the electronic device 210 may be associated with the server 235 to receive one or more updates. Such updates may include, but are not limited to, software updates, map updates, route updates, weather data updates, and the like. In some non-limiting embodiments of the present technology, processor 110 may also send some operational data, such as routes travelled, traffic data, performance data, and the like, to server 235. Some or all of the data transmitted between vehicle 220 and server 235 may be encrypted and/or anonymized.

[078] Следует отметить, что электронное устройство 210 может использовать множество 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 данных различных типов об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220 могут использоваться различные системы датчиков из множества систем 280 датчиков.[078] It should be noted that the electronic device 210 may use a variety of sensors and systems to collect information about the environment 250 of the vehicle 220. As shown in FIG. 2, vehicle 220 may be equipped with a plurality of sensor systems 280. It should be noted that various sensor systems from the plurality of sensor systems 280 may be used to collect various types of data about the environment 250 of the vehicle 220.

[079] В одном примере множество систем 280 датчиков может содержать различные оптические системы, в том числе, среди прочего, одну или несколько систем датчиков типа «камера», установленных на транспортном средстве 220 и подключенных к процессору 110 электронного устройства 210. В широком смысле, одна или несколько систем датчиков типа «камера» могут собирать данные изображения о различных 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 объекта. 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 обнаружению и классификации потенциальных объектов в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220.[079] In one example, the plurality of sensor systems 280 may comprise various optical systems, including but not limited to one or more camera-type sensor systems mounted on vehicle 220 and coupled to processor 110 of electronic device 210. Broadly, , one or more camera sensor systems may collect image data about various parts of the environment 250 of vehicle 220. In some cases, image data provided by one or more camera sensor systems may be used by electronic device 210 to perform detection procedures. object. For example, the electronic device 210 may transmit image data provided by one or more camera sensor systems to an Object Detection Neural Network (ODNN) trained to detect and classify potential objects in the environment 250 of the vehicle 220.

[080] В другом примере множество систем 280 датчиков может содержать одну или несколько систем датчиков типа «радиолокатор», установленных на транспортном средстве 220 и подключенных к процессору 110. В целом, одна или несколько систем датчиков типа «радиолокатор» может использовать радиоволны для сбора данных о различных частях окружающего пространства 250 транспортного средства 220. Например, одна или несколько систем датчиков типа «радиолокатор» может собирать радиолокационные данные о потенциальных объектах в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220 и такие данные могут указывать на расстояние от системы датчиков типа «радиолокатор» до объектов, на ориентацию этих объектов, относительную и/или на абсолютную скорость этих объектов и т.п.[080] In another example, the plurality of sensor systems 280 may include one or more radar sensor systems mounted on vehicle 220 and coupled to processor 110. In general, one or more radar sensor systems may use radio waves to collect data about various parts of the environment 250 of the vehicle 220. For example, one or more radar sensor systems may collect radar data about potential objects in the environment 250 of the vehicle 220 and such data may indicate the distance from the radar sensor system. to objects, the orientation of these objects, the relative and/or absolute speed of these objects, etc.

[081] Следует отметить, что множество систем 280 датчиков может содержать другие типы систем датчиков в дополнение к неисчерпывающим образом описанным выше и без отклонения от объема настоящей технологии.[081] It should be noted that the plurality of sensor systems 280 may include other types of sensor systems in addition to the non-exhaustive manner described above and without departing from the scope of the present technology.

Лидарная системаLidar system

[082] В соответствии с настоящей технологией, как показано на фиг. 2, транспортное средство 220 оборудовано по меньшей мере одной лазерной системой обнаружения и измерения дальности (лидаром), такой как лидарная система 300, для сбора информации об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220. Несмотря на то, что лидарная система 300 описана здесь лишь как установленная на транспортном средстве 220, также предполагается, что она может работать автономно или с подключением к другой системе.[082] In accordance with the present technology, as shown in FIG. 2, vehicle 220 is equipped with at least one laser sensing and ranging system (lidar), such as lidar system 300, to collect information about the environment 250 of vehicle 220. Although lidar system 300 is described here only as installed on vehicle 220, it is also contemplated that it may operate autonomously or connected to another system.

[083] В зависимости от варианта осуществления изобретения, транспортное средство 220 может содержать большее или меньшее количество лидарных систем 300, чем показано на чертежах. В зависимости от конкретного варианта осуществления изобретения, решение о включении в него конкретных систем 280 датчиков из множества таких систем может зависеть от конкретной реализации лидарной системы 300. Лидарная система 300 может быть смонтирована изначально или установлена при модернизации на транспортном средстве 220 в различных его местах и/или в различных вариантах исполнения. [083] Depending on the embodiment of the invention, the vehicle 220 may contain more or less lidar systems 300 than shown in the drawings. Depending on the particular embodiment of the invention, the decision to include specific sensor systems 280 from a variety of such systems may depend on the specific implementation of the lidar system 300. The lidar system 300 may be factory-mounted or retrofitted to the vehicle 220 at various locations and /or in various versions.

[084] Например, в зависимости от реализации транспортного средства 220 и лидарной системы 300, лидарная система 300 может быть установлена на внутренней верхней части лобового стекла транспортного средства 220. 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 или боковую сторону транспортного средства 220, не является отклонением от существа и объема настоящего изобретения. В некоторых случаях лидарная система 300 может быть смонтирована в специальном корпусе, установленном сверху на транспортном средстве 220. [084] For example, depending on the implementation of the vehicle 220 and the lidar system 300, the lidar system 300 may be mounted on the inner top of the windshield of the vehicle 220. Here, as shown in FIG. 2, installation of the lidar system 300 in other locations, including the rear window, side windows, front hood, roof, front grille, front bumper, or side of the vehicle 220, does not depart from the spirit and scope of the present invention. In some cases, the lidar system 300 may be mounted in a special case mounted on top of the vehicle 220.

[085] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления изобретения, таких как показанный на фиг. 2, одна лидарная система 300 из множества таких систем установлена на крыше транспортного средства 220 и выполнена с возможностью вращения. Например, вращающаяся лидарная система 300, установленная на транспортном средстве 220, может содержать по меньшей мере некоторые элементы, способные поворачиваться на 360 градусов вокруг оси вращения данной лидарной системы 300. При установке с возможностью вращения лидарная система 300 может собирать данные о большей части окружающего пространства 250 транспортного средства 220.[085] In some non-limiting embodiments of the invention, such as shown in FIG. 2, one lidar system 300 of a plurality of such systems is mounted on the roof of vehicle 220 and is rotatable. For example, a rotating lidar system 300 mounted on a vehicle 220 may include at least some elements capable of rotating 360 degrees about the axis of rotation of that lidar system 300. 250 vehicle 220.

[086] В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии, например, в показанном на фиг. 2, лидарная система 300 (одиночная или одна из нескольких лидарных систем) может быть установлена на боковой стороне или на передней решетке и выполнена, например, без возможности вращения. В частности, лидарная система 300, установленная на транспортном средстве 220 и выполненная 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.[086] In other non-limiting embodiments of the present technology, such as the one shown in FIG. 2, the lidar system 300 (single or one of several lidar systems) can be mounted on the side or on the front array and is, for example, non-rotatable. In particular, the lidar system 300, mounted on the vehicle 220 and made without the possibility of rotation, may contain at least some elements that are not capable of rotating through 360 degrees, but capable of collecting data on specified parts of the environment 250 of the vehicle 220.

[087] Независимо от конкретного местоположения и/или конкретного варианта исполнения, лидарная система 300 способна осуществлять сбор данных об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220, например, для построения многомерной карты объектов в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220. Ниже описано, как лидарная система 300 осуществляет сбор данных об окружающем пространстве 250 транспортного средства 220.[087] Regardless of the particular location and/or particular implementation, the lidar system 300 is capable of collecting data about the environment 250 of the vehicle 220, for example, to build a multidimensional map of objects in the environment 250 of the vehicle 220. The following describes how the lidar system 300 collects data about the environment 250 of the vehicle 220.

[088] Следует отметить, что, несмотря на то, что в приведенном здесь описании лидарная система 300 реализована как «времяпролетная» (Time of Flight) лидарная система и, как таковая, содержит соответствующие элементы, свойственные такой реализации, также возможны другие варианты реализации 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 также может быть реализована как лидарная система с непрерывным частотно-модулированным сигналом (FMCW, Frequency-Modulated Continuous Wave) согласно одному или нескольким вариантам реализации и на основе их соответствующих элементов, как изложено в заявке на патент «LiDAR detection methods and systems» («Лидарные системы и способы обнаружения») этого же заявителя с номером дела патентного поверенного 102691-023 (эта заявка на патент США еще не опубликована), содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. [088] It should be noted that while the description herein lidar system 300 is implemented as a Time of Flight lidar system and as such contains the appropriate elements inherent in such an implementation, other implementations are also possible. lidar system 300 without deviating from the essence and scope of the present technology. For example, in some non-limiting embodiments of the present technology, lidar system 300 may also be implemented as a Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW) lidar system according to one or more embodiments and based on their respective elements, as set out in the patent application "LiDAR detection methods and systems" ("Lidar systems and detection methods") of the same applicant with the case number of patent attorney 102691-023 (this application for US patent has not yet been published), the contents of which are fully incorporated herein document through a link.

[089] На фиг. 3 представлена схема одного конкретного варианта осуществления лидарной системы 300, реализованного в соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии. [089] FIG. 3 is a diagram of one particular embodiment of lidar system 300 implemented in accordance with non-limiting embodiments of the present technology.

[090] В общем случае лидарная система 300 содержит множество внутренних элементов, включая, среди прочего (а) источник света 302 (также называемый «излучающим элементом»), (б) светорасщепляющий элемент 304, (в) сканирующий элемент 308 (также называемый «сканирующим узлом»), (г) приемный элемент 306 (также называемый «системой обнаружения», «приемным узлом» или «детектором») и (д) контроллер 310. Предполагается, что в дополнение к внутренним элементам, неисчерпывающим образом перечисленным выше, лидарная система 300 может содержать множество датчиков (таких как, например, датчик температуры, датчик влажности и т.д.), которые для упрощения не показаны на фиг. 3.[090] In general, the lidar system 300 comprises a plurality of internal elements, including but not limited to (a) a light source 302 (also referred to as a "radiating element"), (b) a light splitting element 304, (c) a scanning element 308 (also referred to as " scanning node"), (d) receiving element 306 (also referred to as "detection system", "receiving node", or "detector"), and (e) controller 310. In addition to the internal elements non-exhaustively listed above, the lidar system 300 may include a plurality of sensors (such as, for example, a temperature sensor, a humidity sensor, etc.) that are not shown in FIG. 3.

[091] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии один или несколько внутренних элементов лидарной системы 300 могут быть 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 этом корпусе элементами. [091] In some non-limiting embodiments of the present technology, one or more internal elements of the lidar system 300 may be housed in a common housing 330 as shown in FIG. 3. In some embodiments of the present technology, the controller 310 may be located outside the common housing 330 and associated with the elements located in this housing.

[092] В общем случае лидарная система 300 работает следующим образом: источник света 302 лидарной системы 300 излучает импульсы света, формируя выходной луч 314, сканирующий элемент 308 сканирует выходным лучом 314 окружающее пространство 250 транспортного средства 220 для обнаружения/захвата данных о находящихся в нем заранее неизвестных объектах (таких как объект 320), например, для создания многомерной карты окружающего пространства 250, где объекты (включая объект 320) представлены в виде одной или нескольких точек данных. Источник света 302 и сканирующий элемент 308 более подробно описаны ниже.[092] In general, the lidar system 300 operates as follows: the light source 302 of the lidar system 300 emits pulses of light to form an output beam 314, the scanning element 308 scans the surrounding space 250 of the vehicle 220 with the output beam 314 to detect/capture data about those in it. previously unknown objects (such as object 320), for example, to create a multidimensional map of the surrounding space 250, where objects (including object 320) are represented as one or more data points. Light source 302 and scanning element 308 are described in more detail below.

[093] В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах объект 320 может включать в себя, полностью или частично, человека, транспортное средство, мотоцикл, грузовик, поезд, велосипед, инвалидную коляску, прогулочную коляску, пешехода, животное, дорожный знак, светофор, разметку полосы движения, разметку дорожного покрытия, парковочное место, пилон, ограждение, дорожный барьер, выбоину, железнодорожный переезд, препятствие на дороге или рядом с ней, бордюр, остановившееся транспортное средство на дороге или рядом с ней, столб, дом, здание, мусорный бак, почтовый ящик, дерево, любой другой подходящий объект или любое подходящее сочетание двух и более объектов, полностью или частично.[093] In some non-limiting examples, object 320 may include, in whole or in part, a person, vehicle, motorcycle, truck, train, bicycle, wheelchair, stroller, pedestrian, animal, road sign, traffic light, marking lanes, pavement markings, parking space, pylon, guardrail, road barrier, pothole, railroad crossing, obstacle on or near road, curb, stopped vehicle on or near road, pole, house, building, trash can , mailbox, tree, any other suitable object, or any suitable combination of two or more objects, in whole or in part.

[094] Далее можно предположить, что объект 320 расположен на некотором расстоянии 318 от лидарной системы 300. Когда выходной луч 314 достигает объекта 320, то в общем случае свет выходного луча 314 может отражаться, по меньшей мере частично, от объекта 320, при этом некоторые из отраженных световых лучей могут возвращаться к лидарной системе 300 в виде входного луча 316. Термин «отражается» означает, что по меньшей мере часть света выходного луча 314 отражается от объекта 320. Часть света выходного луча 314 может поглощаться или рассеиваться объектом 320. [094] Further, it can be assumed that the object 320 is located at some distance 318 from the lidar system 300. When the output beam 314 reaches the object 320, then in the general case, the light of the output beam 314 can be reflected, at least partially, from the object 320, while some of the reflected light beams may return to lidar system 300 as input beam 316. The term "reflected" means that at least a portion of the light from output beam 314 is reflected from object 320. Some of the light from output beam 314 may be absorbed or scattered by object 320.

[095] Входной луч 316 улавливается и обнаруживается лидарной системой 300 с помощью приемного элемента 306. В ответ приемный элемент 306 формирует один или несколько сигналов репрезентативных данных. Например, приемный элемент 306 может формировать выходной электрический сигнал (не показан), который представляет входной луч 316. Затем приемный элемент 306 может передать сформированный таким образом электрический сигнал контроллеру 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. [095] The input beam 316 is captured and detected by the lidar system 300 using the receiver element 306. In response, the receiver element 306 generates one or more representative data signals. For example, receiver element 306 may generate an output electrical signal (not shown) that represents input beam 316. The receiver element 306 may then transmit the electrical signal thus generated to controller 310 for further processing. Finally, by measuring the time between the moment the output beam 314 is emitted and the moment the input beam 316 is received, the controller 310 calculates the distance 318 to the object 320.

[096] Как более подробно описано ниже, светорасщепляющий элемент 304 направляет выходной луч 314 от источника света 302 к сканирующему элементу 308 и входной луч 316 от сканирующего элемента к приемному элементу 306. [096] As described in more detail below, the light splitting element 304 directs the output beam 314 from the light source 302 to the scanning element 308 and the input beam 316 from the scanning element to the receiving element 306.

[097] Использование и варианты реализации этих элементов лидарной системы 300 в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии описаны ниже. [097] The use and implementation of these elements of the lidar system 300 in accordance with some non-limiting embodiments of the present technology are described below.

Источник света Light source

[098] Источник света 302 связан с контроллером 310 и способен излучать свет с заданной рабочей длиной волны. С этой целью в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник света 302 может содержать по меньшей мере один лазер, предварительно настроенный для работы на данной рабочей длине волны. Рабочая длина волны источника света 302 может находиться в инфракрасной, видимой и/или ультрафиолетовой части спектра электромагнитно излучения. Например, источник света 302 может содержать по меньшей мере один лазер с рабочей длиной волны в диапазоне приблизительно 650-1150 нм. В альтернативном варианте источник света 302 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 света 302 может содержать светоизлучающий диод. [098] The light source 302 is connected to the controller 310 and is capable of emitting light with a given operating wavelength. To this end, in some non-limiting embodiments of the present technology, light source 302 may comprise at least one laser pre-configured to operate at a given operating wavelength. The operating wavelength of the light source 302 may be in the infrared, visible, and/or ultraviolet portion of the electromagnetic spectrum. For example, the light source 302 may include at least one laser with an operating wavelength in the range of approximately 650-1150 nm. Alternatively, the light source 302 may comprise a laser diode capable of emitting light in the wavelength range of about 800-1000 nm, about 850-950 nm, or about 1300-1600 nm. In some other embodiments of the invention, the light source 302 may include a light emitting diode.

[099] Источник света 302 лидарной системы 300 в общем случае представляет собой безопасный для зрения лазер, иными словами, лидарная система 300 может быть классифицирована как безопасная для зрения лазерная система или лазерное изделие. В широком смысле, безопасный для зрения лазер, лазерная система или лазерное изделие может быть системой со всеми или с некоторыми из следующих характеристик: длина волны излучения, средняя мощность, пиковая мощность, пиковая интенсивность, энергия импульса, размер луча, расходимость луча, время экспозиции и характеристика сканирования выходным лучом, при которых риск нарушения зрения человека при воздействии излучаемого этой системой света мал или отсутствует. [099] The light source 302 of the lidar system 300 is generally an eye-safe laser, in other words, the lidar system 300 can be classified as an eye-safe laser system or laser product. Broadly speaking, an eye-safe laser, laser system or laser product can be a system with all or some of the following characteristics: emission wavelength, average power, peak power, peak intensity, pulse energy, beam size, beam divergence, exposure time and an output beam scanning characteristic, in which there is little or no risk of human visual impairment when exposed to the light emitted by the system.

[0100] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, рабочая длина волны источника света 302 может находиться в тех частях электромагнитного спектра, которые соответствуют свету, излучаемому Солнцем. Следовательно, в некоторых случаях солнечный свет может действовать как фоновый шум, который может маскировать световой сигнал, обнаруживаемый лидарной системой 300. Этот солнечный фоновый шум может приводить к ложноположительным обнаружениям и/или иным образом искажать измерения лидарной системы 300. Несмотря на то, что в некоторых случаях может оказаться целесообразным увеличение отношения сигнал-шум (SNR, Signal-to-Noise Ratio) лидарной системы 300 за счет увеличения уровня мощности выходного луча 314, в по меньшей мере некоторых ситуациях это может быть нежелательным. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения может быть нежелательно увеличивать уровень мощности выходного луча 314 до величины, превышающей безопасное для зрения пороговое значение.[0100] According to some non-limiting embodiments of the present technology, the operating wavelength of the light source 302 may be in those parts of the electromagnetic spectrum that correspond to the light emitted by the Sun. Therefore, in some cases, sunlight may act as background noise that may mask the light signal detected by the lidar system 300. This solar background noise may lead to false positive detections and/or otherwise distort the measurements of the lidar system 300. Although, in In some cases, it may be desirable to increase the signal-to-noise ratio (SNR, Signal-to-Noise Ratio) of the lidar system 300 by increasing the power level of the output beam 314, in at least some situations this may not be desirable. For example, in some embodiments of the invention, it may be undesirable to increase the power level of the output beam 314 to a value exceeding the eye-safe threshold.

[0101] Источник света 302 может содержать импульсный лазер, способный создавать или излучать импульсы света определенной длительности. Например, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник света 302 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 света 302 может излучать импульсы с частотой повторения в диапазоне приблизительно от 100 кГц до 5 МГц или с периодом повторения импульсов (т.е. с временным интервалом между соседними импульсами) в диапазоне приблизительно от 200 нс до 10 мкс. В общем случае источник света 302 может формировать выходной луч 314 с любой подходящей средней оптической мощностью, а выходной луч 314 может содержать оптические импульсы с любой подходящей энергией импульса или пиковой оптической мощностью для данного применения. [0101] The light source 302 may include a pulsed laser capable of creating or emitting light pulses of a certain duration. For example, in some non-limiting embodiments of the present technology, light source 302 may emit pulses with a duration (ie, pulse width) in the range of 10 ps to 100 ns. In other non-limiting embodiments of the present technology, the light source 302 may emit pulses with a repetition rate in the range of approximately 100 kHz to 5 MHz, or with a pulse period (i.e., with a time interval between adjacent pulses) in the range of approximately 200 ns to 10 µs. In general, light source 302 may generate output beam 314 with any suitable average optical power, and output beam 314 may comprise optical pulses with any suitable pulse energy or peak optical power for a given application.

[0102] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник света 302 может содержать один или несколько лазерных диодов, включая, помимо прочего, лазерный диод Фабри-Перо, лазер на квантовых ямах, лазер с распределенным брэгговским отражателем (DBR), лазер с распределенной обратной связью (DFB) или поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором (VCSEL). Лишь в качестве примера, лазерный диод в источнике света 302 может представлять собой лазерный диод на арсениде алюминия-галлия (AlGaAs), лазерный диод на арсениде индия-галлия (InGaAs), лазерный диод на арсенид-фосфиде индия-галлия (InGaAsP) или любой другой подходящий лазерный диод. Также предполагается, что источник света 302 может содержать один или несколько лазерных диодов, модулируемых током для формирования оптических импульсов.[0102] In some non-limiting embodiments of the present technology, the light source 302 may comprise one or more laser diodes, including, but not limited to, a Fabry-Perot laser diode, a quantum well laser, a distributed Bragg reflector (DBR) laser, a laser distributed feedback (DFB) or vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). By way of example only, the laser diode in light source 302 may be an aluminum gallium arsenide (AlGaAs) laser diode, an indium gallium arsenide (InGaAs) laser diode, an indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP) laser diode, or any other suitable laser diode. It is also contemplated that the light source 302 may include one or more laser diodes modulated by current to generate optical pulses.

[0103] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления изобретения источник света 302 обычно способен излучать выходной луч 314, который является коллимированным оптическим лучом, но предполагается, что полученный луч может иметь любую расходимость, подходящую для данного применения. В целом, расходимость выходного луча 314 является угловой мерой увеличения размера луча (например, радиуса или диаметра луча) по мере удаления выходного луча 314 от источника света 302 или лидарной системы 300. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии выходной луч 314 может иметь практически круглое поперечное сечение.[0103] In some non-limiting embodiments of the invention, the light source 302 is typically capable of emitting an output beam 314 that is a collimated optical beam, but it is contemplated that the resulting beam may have any divergence suitable for a given application. In general, the divergence of output beam 314 is an angular measure of the increase in beam size (eg, beam radius or diameter) as output beam 314 moves away from light source 302 or lidar system 300. In some non-limiting embodiments of the present technology, output beam 314 may have an almost circular cross section.

[0104] Также предполагается, что выходной луч 314, излучаемый источником света 302, может быть неполяризованным или случайно поляризованным, может не иметь определенной или постоянной поляризации (например, поляризация может изменяться со временем) или может иметь определенную поляризацию (например, выходной луч 314 может быть с линейной, эллиптической или круговой поляризацией). [0104] It is also contemplated that the output beam 314 emitted by the light source 302 may be unpolarized or randomly polarized, may not have a specific or constant polarization (eg, the polarization may change over time), or may have a specific polarization (eg, the output beam 314 may be linear, elliptical or circularly polarized).

[0105] В по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии выходной луч 314 и входной луч 316 могут быть практически коаксиальными. Иными словами, выходной луч 314 и входной луч 316 могут по меньшей мере частично перекрываться или иметь общую ось распространения, при этом входной луч 316 и выходной луч 314 проходят практически по одному и тому же оптическому пути (хотя и в противоположных направлениях). В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии выходной луч 314 и входной луч 316 могут не быть коаксиальными или, иными словами, могут не перекрываться или не иметь общей оси распространения внутри лидарной системы 300 без отступления от существа и объема настоящей технологии.[0105] In at least some non-limiting embodiments of the present technology, output beam 314 and input beam 316 may be substantially coaxial. In other words, output beam 314 and input beam 316 may at least partially overlap or have a common propagation axis, with input beam 316 and output beam 314 following substantially the same optical path (albeit in opposite directions). In other non-limiting embodiments of the present technology, output beam 314 and input beam 316 may not be coaxial or, in other words, may not overlap or share a common propagation axis within lidar system 300 without departing from the spirit and scope of the present technology.

[0106] Следует отметить, что в по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии источник света 302 может поворачиваться, например, на угол на 360 градусов или меньше вокруг оси вращения (не показана) лидарной системы 300, когда лидарная система 300 реализована с возможностью вращения. Тем не менее, в других вариантах осуществления изобретения источник света 302 может быть стационарным, даже когда лидарная система 300 реализована с возможностью вращения, без отступления от существа и объема настоящей технологии.[0106] It should be noted that in at least some non-limiting embodiments of the present technology, the light source 302 can rotate, for example, 360 degrees or less about a rotation axis (not shown) of the lidar system 300 when the lidar system 300 implemented with the possibility of rotation. However, in other embodiments of the invention, the light source 302 may be stationary, even when the lidar system 300 is implemented in a rotatable manner, without departing from the spirit and scope of the present technology.

Светорасщепляющий элемент light splitting element

[0107] Как показано на фиг. 3, дополнительно предусмотрен светорасщепляющий элемент 304, расположенный в корпусе 330. Например, как упоминалось ранее, светорасщепляющий элемент 304 способен направлять выходной луч 314 от источника света 302 к сканирующему элементу 308. Светорасщепляющий элемент 304 также выполнен с возможностью направления входного луча 316, отраженного от объекта 320, к приемному элементу 306 для дальнейшей обработки контроллером 310. [0107] As shown in FIG. 3, a light splitter element 304 is further provided located in the housing 330. For example, as mentioned earlier, the light splitter element 304 is capable of directing an output beam 314 from the light source 302 to the scanning element 308. The light splitter element 304 is also configured to direct the input beam 316 reflected from object 320 to the receiving element 306 for further processing by the controller 310.

[0108] Тем не менее, в соответствии с другими не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии, светорасщепляющий элемент 304 может расщеплять выходной луч 314 на по меньшей мере две составляющие меньшей интенсивности, включая сканирующий луч (отдельно не показан) для сканирования окружающего пространства 250 лидарной системы 300 и опорный луч (отдельно не показан), который далее направляется к приемному элементу 306. [0108] However, in accordance with other non-limiting embodiments of the present technology, the light splitting element 304 can split the output beam 314 into at least two components of lower intensity, including a scanning beam (not shown separately) to scan the surrounding space 250 lidar system 300 and a reference beam (not shown separately), which is then directed to the receiving element 306.

[0109] Иными словами, можно сказать, что в этих вариантах осуществления изобретения светорасщепляющий элемент 304 способен разделять интенсивность (оптическую мощность) выходного луча 314 между сканирующим лучом и опорным лучом. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии светорасщепляющий элемент 304 может делить интенсивность выходного луча 314 между сканирующим лучом и опорным лучом поровну. Тем не менее, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии светорасщепляющий элемент 304 может делить интенсивность выходного луча 314 между сканирующим лучом и опорным лучом с любым заданным коэффициентом деления. Например, светорасщепляющий элемент 304 может использовать до 80% интенсивности выходного луча 314 для формирования сканирующего луча, а оставшуюся часть до 20% интенсивности выходного луча 314 - для формирования опорного луча. Тем не менее, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии светорасщепляющий элемент 304 может изменять коэффициент деления для формирования сканирующего луча (например, от 1% до 95% интенсивности выходного луча 314). [0109] In other words, it can be said that in these embodiments, the light splitting element 304 is able to share the intensity (optical power) of the output beam 314 between the scanning beam and the reference beam. In some non-limiting embodiments of the present technology, the light splitter element 304 may divide the intensity of the output beam 314 equally between the scanning beam and the reference beam. However, in other non-limiting embodiments of the present technology, the light splitter element 304 may divide the intensity of the output beam 314 between the scanning beam and the reference beam at any given split ratio. For example, the light splitter 304 may use up to 80% of the intensity of the output beam 314 to form the scanning beam, and the remainder up to 20% of the intensity of the output beam 314 to form the reference beam. However, in other non-limiting embodiments of the present technology, the light splitting element 304 may change the division factor to form the scanning beam (eg, from 1% to 95% of the intensity of the output beam 314).

[0110] Кроме того, следует отметить, что некоторая часть (например, до 10%) интенсивности выходного луча 314 может поглощаться материалом светорасщепляющего элемента 304, что зависит от его конкретной конструкции. [0110] In addition, it should be noted that some (for example, up to 10%) of the intensity of the output beam 314 may be absorbed by the material of the light splitting element 304, depending on its specific design.

[0111] В зависимости от реализации лидарной системы 300, светорасщепляющий элемент 304 может быть представлен в различной форме, включая, среди прочего, светорасщепляющий элемент на основе стеклянной призмы, светорасщепляющий элемент на основе полупосеребренного зеркала, светорасщепляющий элемент на основе дихроичной зеркальной призмы, волоконно-оптический светорасщепляющий элемент и т.п. [0111] Depending on the implementation of the lidar system 300, the light splitting element 304 can be provided in various forms, including, but not limited to, a glass prism light splitting element, a semi-silvered mirror light splitting element, a dichroic mirror prism based light splitting element, a fiber optical light splitting element; and the like.

[0112] Таким образом, в соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии, открытый перечень регулируемых параметров, связанных со светорасщепляющим элементом 304, в зависимости от его конкретного применения, может включать в себя, например, рабочий диапазон длин волн, который может варьироваться от конечного числа длин волн до расширенного светового спектра (например, от 1200 до 1600 нм), входной угол падения, поляризацию или отсутствие поляризации и т.п.[0112] Thus, in accordance with non-limiting embodiments of the present technology, an open list of adjustable parameters associated with the light splitting element 304, depending on its specific application, may include, for example, an operating wavelength range that can vary from a finite number of wavelengths to an extended light spectrum (eg, 1200 to 1600 nm), input angle of incidence, polarization or no polarization, and the like.

[0113] В конкретном не имеющем ограничительного характера примере светорасщепляющий элемент 304 может быть реализован как волоконно-оптический светорасщепляющий элемент, выпускаемый компанией OZ Optics Ltd., 219 Westbrook Rd Ottawa, Ontario K0A 1L0 Canada (Канада). Должно быть понятно, что светорасщепляющий элемент 304 может быть реализован в виде любого другого подходящего оборудования. [0113] In a specific non-limiting example, the light splitter element 304 may be implemented as a fiber optic light splitter element manufactured by OZ Optics Ltd., 219 Westbrook Rd Ottawa, Ontario K0A 1L0 Canada (Canada). It should be understood that the light splitting element 304 may be implemented as any other suitable equipment.

Внутренние пути прохождения лучаInternal beam paths

[0114] Как схематически показано на фиг. 3, лидарная система 300 имеет множество внутренних путей 312 луча, по которым проходит выходной луч 314 (формируемый источником 302 света) и входной луч 316 (принимаемый из окружающего пространства 250). В частности, свет распространяется по внутренним путям 312 луча следующим образом: свет от источника света 302 проходит через светорасщепляющий элемент 304 к сканирующему элементу 308, а сканирующий элемент 308, в свою очередь, направляет выходной луч 314 наружу в окружающее пространство 250.[0114] As shown schematically in FIG. 3, lidar system 300 has a plurality of internal beam paths 312 that carry output beam 314 (produced by light source 302) and input beam 316 (received from ambient space 250). In particular, the light propagates along the internal beam paths 312 as follows: light from the light source 302 passes through the light splitting element 304 to the scanning element 308, and the scanning element 308 in turn directs the output beam 314 outward into the surrounding space 250.

[0115] Аналогично, входной луч 316 следует по множеству внутренних путей 312 луча к приемному элементу 306. В частности, входной луч 316 направляется сканирующим элементом 308 в лидарной системе 300 через светорасщепляющий элемент 304 к приемному элементу 306. В некоторых вариантах реализации в лидарной системе 300 могут быть предусмотрены пути прохождения луча, которые направляют входной луч 316 прямо из окружающего пространства 250 в приемный элемент 306 (без прохождения входного луча 316 через сканирующий элемент 308).[0115] Similarly, input beam 316 follows a plurality of internal beam paths 312 to receiver element 306. In particular, input beam 316 is directed by scanning element 308 in lidar system 300 through light splitter element 304 to receiver element 306. In some embodiments, in a lidar system 300, beam paths may be provided that direct input beam 316 directly from ambient space 250 to receiver element 306 (without passing input beam 316 through scanning element 308).

[0116] Следует отметить, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии множество внутренних путей 312 луча может содержать различные оптические элементы. Например, лидарная система 300 может содержать один или несколько оптических элементов, способных нормировать, корректировать форму, фильтровать, модифицировать, изменять направление выходного луча 314 и/или входного луча 316. Например, лидарная система 300 может содержать одно или несколько из линз, зеркал, фильтров (например, полосовых или интерференционных фильтров), оптоволоконных линий, циркуляторов, светорасщепителей, поляризаторов, поляризационных светорасщепителей, волновых пластин (например, полуволновых или четвертьволновых пластин), дифракционных элементов, микроэлектромеханических элементов, коллимирующих элементов или голографических элементов. [0116] It should be noted that in various non-limiting embodiments of the present technology, the plurality of internal beam paths 312 may comprise various optical elements. For example, lidar system 300 may include one or more optical elements capable of normalizing, shaping, filtering, modifying, redirecting output beam 314 and/or input beam 316. For example, lidar system 300 may include one or more of lenses, mirrors, filters (eg, bandpass or interference filters), fiber optic lines, circulators, light splitters, polarizers, polarizing light splitters, wave plates (eg, half-wave or quarter-wave plates), diffractive elements, MEMS, collimating elements, or holographic elements.

[0117] Предполагается, что в по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии данный и какой-либо другой внутренние пути прохождения луча из множества внутренних путей 312 луча могут совместно использовать по меньшей мере некоторые общие оптические элементы, но это не является обязательным для всех вариантов осуществления настоящей технологии.[0117] It is contemplated that in at least some non-limiting embodiments of the present technology, this and some other internal beam paths of the plurality of internal beam paths 312 may share at least some common optical elements, but this is not mandatory for all embodiments of the present technology.

Сканирующий элементScanning element

[0118] В общем случае, сканирующий элемент 308 направляет выходной луч 314 в окружающее пространство 250 по одному или нескольким направлениям. Сканирующий элемент 308 связан с контроллером 310. Таким образом, контроллер 310 способен управлять сканирующим элементом 308, чтобы направлять выходной луч 314 в нужном направлении от источника и/или в соответствии с заданной характеристикой сканирования. В целом, в контексте данного описания «характеристикой сканирования» может быть схема или путь, по которому сканирующий элемент 308 направляет выходной луч 314 во время работы.[0118] In general, scanning element 308 directs output beam 314 into ambient space 250 in one or more directions. The scanning element 308 is coupled to the controller 310. Thus, the controller 310 is able to control the scanning element 308 to direct the output beam 314 in the desired direction from the source and/or in accordance with a given scanning characteristic. In general, in the context of this description, a "scan characteristic" may be the pattern or path along which the scanning element 308 directs the output beam 314 during operation.

[0119] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может выдавать команды сканирующему элементу 308 на сканирование выходным лучом 314 во множестве горизонтальных и/или вертикальных угловых диапазонов. Угловой диапазон, в котором сканирующий элемент 308 направляет выходной луч 314, здесь называется полем обзора. Предполагается, что конкретное устройство, ориентация и/или угловые диапазоны могут зависеть от конкретной реализации лидарной системы 300. Поле обзора обычно включает в себя множество интересующих областей, определяемых в качестве частей поля обзора, которые могут содержать, например, представляющие интерес объекты. В некоторых вариантах реализации сканирующий элемент 308 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, в которой лидарная система 300 может выполнять сканирование и/или способна собирать данные. [0119] In some non-limiting embodiments of the present technology, controller 310 may instruct scanning element 308 to scan output beam 314 in multiple horizontal and/or vertical angular ranges. The angular range over which scanning element 308 directs output beam 314 is referred to herein as the field of view. It is contemplated that the particular device, orientation, and/or angular ranges may depend on the particular implementation of the lidar system 300. The field of view typically includes a plurality of regions of interest, defined as portions of the field of view, which may contain, for example, objects of interest. In some embodiments, the scanning element 308 may further scan a selected region of interest 325. The region of interest 325 of the lidar system 300 may be an area, volume, region, angular range, and/or portion(s) of the surrounding space 250 in which the lidar system 300 may scan. and/or capable of collecting data.

[0120] Следует отметить, что местоположение объекта 320 в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220 может перекрываться с интересующей областью, охватываться интересующей областью или охватывать, по меньшей мере частично, интересующую область 325 лидарной системы 300. [0120] It should be noted that the location of the object 320 in the environment 250 of the vehicle 220 may overlap with the region of interest, be covered by the region of interest, or encompass at least partially the region of interest 325 of the lidar system 300.

[0121] Следует отметить, что в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии, сканирующий элемент 308 может сканировать выходным лучом 314 по горизонтали и/или по вертикали и, соответственно, интересующая область 325 лидарной системы 300 может быть ориентирована в горизонтальном направлении и в вертикальном направлении. Например, интересующая область 325 может быть определена угловым сектором величиной 45° в горизонтальном направлении и 45° в вертикальном направлении. В некоторых вариантах реализации разные оси сканирования могут иметь разную ориентацию.[0121] It should be noted that in accordance with some non-limiting embodiments of the present technology, the scanning element 308 can scan the output beam 314 horizontally and/or vertically and, accordingly, the region of interest 325 of the lidar system 300 can be oriented in a horizontal direction and in the vertical direction. For example, the region of interest 325 may be defined by an angular sector of 45° in the horizontal direction and 45° in the vertical direction. In some embodiments, different scan axes may have different orientations.

[0122] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии сканирующий элемент 308 может содержать множество оптических элементов и/или механических элементов для выполнения сканирования выходным лучом 314. Например, сканирующий элемент 308 может содержать одно или несколько зеркал, призм, линз, микроэлектромеханических элементов, пьезоэлектрических элементов, оптических волокон, расщепителей, дифракционных элементов, коллимирующих элементов и т.п. Следует отметить, что сканирующий элемент 308 может также содержать один или несколько дополнительных исполнительных элементов (отдельно не показаны), приводящих в движение по меньшей мере некоторые другие оптические элементы, например, для их вращения, наклона, поворота или углового перемещения вокруг одной или нескольких осей.[0122] In some non-limiting embodiments of the present technology, scanning element 308 may include a plurality of optical elements and/or mechanical elements for performing scanning with output beam 314. For example, scanning element 308 may include one or more mirrors, prisms, lenses, microelectromechanical elements, piezoelectric elements, optical fibers, splitters, diffractive elements, collimating elements, and the like. It should be noted that the scanning element 308 may also include one or more additional actuators (not shown separately) that drive at least some other optical elements, for example, for their rotation, tilt, rotation or angular movement around one or more axes. .

[0123] Варианты реализации сканирующего элемента 308 в соответствии с настоящей технологией, а также его элементный состав и функциональные возможности описаны ниже со ссылкой на фиг. 5-7.[0123] Embodiments of the scanning element 308 in accordance with the present technology, as well as its elemental composition and functionality, are described below with reference to FIG. 5-7.

[0124] Таким образом, лидарная система 300 может использовать заранее заданную характеристику сканирования для формирования облака точек, практически покрывающего интересующую область 325 лидарной системы 300. Как более подробно описано ниже, это облако точек лидарной системы 300 может использоваться для визуализации многомерной карты объектов в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220. [0124] Thus, the lidar system 300 may use a predetermined scan characteristic to generate a point cloud substantially covering the region of interest 325 of the lidar system 300. As described in more detail below, this point cloud of the lidar system 300 may be used to render a multidimensional map of objects in the surroundings. space 250 of the vehicle 220.

[0125] Из приведенного ниже описания должно быть ясно, что в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии заданная характеристика сканирования интересующей области 325 может быть связана с соответствующей частотой сканирования. [0125] From the description below, it should be clear that in some non-limiting embodiments of the present technology, a given scan characteristic of an area of interest 325 may be associated with a corresponding scan rate.

Приемный элементreceiving element

[0126] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, приемный элемент 306 связан с контроллером 310 и может быть реализован множеством способов. В соответствии с настоящей технологией, приемный элемент 306 содержит фотодетектор, но может содержать (помимо прочего) фотоприемник, оптический приемник, оптический датчик, детектор, оптический детектор, оптические волокна и т.п. Как указано выше, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии приемный элемент 306 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, приемный элемент 306 может формировать импульс электрического тока или напряжения, соответствующий оптическому импульсу, обнаруженному приемным элементом 306. [0126] According to some non-limiting embodiments of the present technology, the receiving element 306 is associated with the controller 310 and can be implemented in a variety of ways. In accordance with the present technology, the receiving element 306 includes a photodetector, but may include (among other things) a photodetector, an optical receiver, an optical sensor, a detector, an optical detector, optical fibers, and the like. As noted above, in some non-limiting embodiments of the present technology, receiver element 306 may receive or detect at least a portion of input beam 316 and generate an electrical signal corresponding to input beam 316. For example, if input beam 316 includes an optical pulse, receiving element 306 may generate an electrical current or voltage pulse corresponding to an optical pulse detected by receiving element 306.

[0127] Предполагается, что в различных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии приемный элемент 306 может быть реализован с использованием одного или нескольких лавинных фотодиодов (APD, Avalanche PhotoDiode), одного или нескольких однофотонных лавинных диодов (SPAD, Single-Photon Avalanche Diode), одного или нескольких PN-фотодиодов (например, фотодиодной структуры, образованной полупроводником p-типа и полупроводником n-типа), одного или несколько PIN-фотодиодов (например, фотодиодной структуры, образованной нелегированной областью полупроводника с собственной проводимостью, расположенной между областями p-типа и n-типа) и т.п.[0127] It is contemplated that in various non-limiting embodiments of the present technology, the receiving element 306 may be implemented using one or more Avalanche PhotoDiodes (APDs), one or more Single-Photon Avalanche Diodes (SPADs). ), one or more PN photodiodes (for example, a photodiode structure formed by a p-type semiconductor and an n-type semiconductor), one or more PIN photodiodes (for example, a photodiode structure formed by an undoped region of an intrinsic semiconductor located between the regions p -type and n-type), etc.

[0128] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления изобретения приемный элемент 306 также может содержать схемотехнические элементы, выполняющие усиление сигнала, дискретизацию, фильтрацию, преобразование формы сигнала, аналого-цифровое преобразование, преобразование времени в цифровой сигнал, обнаружение импульсов, пороговое обнаружение, обнаружение нарастающего фронта, обнаружение спадающего фронта и т.п. Например, приемный элемент 306 может содержать электронные элементы, способные преобразовывать принятый фототок (например, ток, создаваемый APD-диодом при приеме оптического сигнала) в сигнал напряжения. Приемный элемент 306 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.[0128] In some non-limiting embodiments of the invention, the receiver element 306 may also include circuitry elements that perform signal amplification, sampling, filtering, waveform conversion, analog-to-digital conversion, time-to-digital conversion, pulse detection, threshold detection, rising edge detection, falling edge detection, etc. For example, receiver element 306 may include electronics capable of converting a received photocurrent (eg, the current produced by an APD diode when receiving an optical signal) into a voltage signal. Receiver element 306 may also include additional circuitry for generating an analog or digital output signal corresponding to one or more characteristics (eg, leading edge, trailing edge, amplitude, duration, etc.) of the received optical pulse.

Контроллер Controller

[0129] В зависимости от реализации, контроллер 310 может содержать один или несколько процессоров, специализированную интегральную схему (ASIC, Application-Specific Integrated Circuit), программируемую пользователем логическую матрицу (FPGA, Field-Programmable Gate Array) и/или другие подходящие схемотехнические элементы. Контроллер 310 также может содержать долговременную машиночитаемую память для хранения команд, выполняемых контроллером 310, а также данных, которые контроллер 310 может формировать из сигналов, полученных от других внутренних элементов лидарной системы 300, и/или для сигналов, выдаваемых другим внутренним элементам лидарной системы 300. Память может содержать энергозависимые элементы (например, ОЗУ) и/или энергонезависимые элементы (например, флэш-память, жесткий диск). Контроллер 310 может формировать данные во время работы и сохранять их в памяти. Например, данные, формируемые контроллером 310, могут быть связаны с точками данных в облаке точек лидарной системы 300.[0129] Depending on the implementation, the controller 310 may include one or more processors, an Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), a Field-Programmable Gate Array (FPGA), and/or other suitable circuitry elements. . The controller 310 may also include non-volatile computer-readable memory for storing instructions executed by the controller 310 as well as data that the controller 310 may generate from signals received from other internal elements of the lidar system 300 and/or for signals issued to other internal elements of the lidar system 300. The memory may contain volatile elements (eg, RAM) and/or non-volatile elements (eg, flash memory, hard drive). The controller 310 may generate data during operation and store it in memory. For example, the data generated by the controller 310 may be associated with data points in the point cloud of the lidar system 300.

[0130] Предполагается, что в по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может быть реализован аналогично электронному устройству 210 и/или компьютерной системе 100 без отступления от существа и объема настоящей технологии. В дополнение к сбору данных от приемного элемента 306, контроллер 310 также может выдавать управляющие сигналы источнику света 302 и сканирующему элементу 308 и принимать от них диагностические данные.[0130] It is contemplated that in at least some non-limiting embodiments of the present technology, controller 310 may be implemented similarly to electronic device 210 and/or computer system 100 without departing from the spirit and scope of the present technology. In addition to collecting data from the receiving element 306, the controller 310 can also provide control signals to the light source 302 and the scanning element 308 and receive diagnostic data from them.

[0131] Как указано ранее, контроллер 310 связан с источником света 302, со сканирующим элементом 308 и с приемным элементом 306. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может принимать электрические запускающие импульсы от источника света 302, где каждый электрический запускающий импульс соответствует излучению оптического импульса источником света 302. Контроллер 310 может дополнительно выдавать источнику света 302 команды, управляющий сигнал и/или сигнал запуска, указывающие на то, когда источник света 302 должен формировать оптические импульсы, например, выходного луча 314. [0131] As previously noted, controller 310 is associated with light source 302, with scanning element 308, and with receiving element 306. In some non-limiting embodiments of the present technology, controller 310 may receive electrical trigger pulses from light source 302, where each electrical the trigger pulse corresponds to the emission of an optical pulse by the light source 302. The controller 310 may additionally provide the light source 302 with commands, a control signal and/or a trigger signal indicating when the light source 302 should generate optical pulses, for example, the output beam 314.

[0132] Лишь в качестве примера, контроллер 310 может выдавать электрический сигнал запуска, включающий в себя электрические импульсы, при этом источник света 302 излучает оптический импульс, представленный оптическим лучом 314, в ответ на каждый электрический импульс электрического сигнала запуска. Также предполагается, что контроллер 310 может оказывать воздействие на источник света 302 для регулирования одной или нескольких характеристик выходного луча 314, создаваемого источником света 302, таких как частота, период, длительность, энергия импульса, пиковая мощность, средняя мощность и длина волны оптических импульсов, не ограничиваясь ими.[0132] By way of example only, the controller 310 may output an electrical trigger signal including electrical pulses, with the light source 302 emitting an optical pulse represented by optical beam 314 in response to each electrical pulse of the electrical trigger signal. It is also contemplated that the controller 310 may influence the light source 302 to adjust one or more characteristics of the output beam 314 produced by the light source 302, such as frequency, period, duration, pulse energy, peak power, average power, and optical pulse wavelength, not limited to them.

[0133] Согласно настоящей технологии, контроллер 310 способен определять значение «времени пролета» оптического импульса для определения расстояния между лидарной системой 300 и одним или несколькими объектами в поле обзора, как описано ниже. Время пролета основано на информации о времени, связанной (а) с первым моментом времени, когда оптический импульс (например, выходной луч 314) был излучен источником света 302, и (б) со вторым моментом времени, когда часть этого оптического импульса (например, входной луч 316) была обнаружена или принята приемным элементом 306. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии первый момент времени может соответствовать моменту формирования контроллером 310 электрического импульса, связанного с оптическим импульсом, а второй момент времени может соответствовать моменту приема контроллером 310 от приемного элемента 306 электрического сигнала, формируемого в ответ на прием части этого оптического импульса из входного луча 316.[0133] According to the present technology, the controller 310 is able to determine the "time of flight" value of the optical pulse to determine the distance between the lidar system 300 and one or more objects in the field of view, as described below. The time of flight is based on time information associated with (a) a first time when an optical pulse (e.g., output beam 314) was emitted by light source 302, and (b) a second time when a portion of that optical pulse (e.g., input beam 316) has been detected or received by receiver 306. In some non-limiting embodiments of the present technology, the first time may correspond to the time controller 310 generates an electrical pulse associated with the optical pulse, and the second time may correspond to the time controller 310 receives from receiving element 306 of an electrical signal generated in response to receiving a portion of this optical pulse from input beam 316.

[0134] В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии, где светорасщепляющий элемент 304 способен расщеплять выходной луч 314 на сканирующий луч (не показан) и опорный луч (не показан), первый момент времени может быть моментом приема от приемного элемента 306 первого электрического сигнала, формируемого в ответ на прием опорного луча. Соответственно, в этих вариантах осуществления изобретения второй момент времени может быть определен как момент приема контроллером 310 от приемного элемента 306 второго электрического сигнала, формируемого в ответ на прием другой части этого оптического импульса из входного луча 316. [0134] In other non-limiting embodiments of the present technology, where the light splitter element 304 is capable of splitting the output beam 314 into a scanning beam (not shown) and a reference beam (not shown), the first time point may be the moment of reception from the receiving element 306 of the first an electrical signal generated in response to the reception of the reference beam. Accordingly, in these embodiments of the invention, the second time point can be defined as the moment when the controller 310 receives from the receiving element 306 a second electrical signal generated in response to receiving another part of this optical pulse from the input beam 316.

[0135] В соответствии с настоящей технологией контроллер 310 может определять на основе первого и второго моментов времени значение времени пролета и/или величину фазового сдвига для излучаемого импульса выходного луча 314. Значение времени пролета T, в определенном смысле, является временем прохождения «туда и обратно» излучаемого импульса от лидарной системы 300 до объекта 320 и назад до лидарной системы 300. Таким образом, ориентировочно контроллер 310 способен определять расстояние 318 по следующей формуле:[0135] In accordance with the present technology, the controller 310 may determine, based on the first and second points in time, a time-of-flight value and/or a phase shift value for the radiated pulse of the output beam 314. The time-of-flight value T is, in a certain sense, the time of travel "there and back" of the radiated pulse from lidar system 300 to object 320 and back to lidar system 300. Thus, approximately controller 310 is able to determine distance 318 by the following formula:

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (1)

где D – расстояние 318, T – время пролета, c – скорость света (приблизительно 3,0×108 м/с).where D is the distance 318, T is the time of flight, c is the speed of light (approximately 3.0×10 8 m/s).

[0136] Как было указано ранее, лидарная система 300 может использоваться для определения расстояния 318 до одного или нескольких других потенциальных объектов, расположенных в окружающем пространстве 250. Выполняя сканирование выходным лучом 314 интересующей области 325 лидарной системы 300 в соответствии с заданной характеристикой сканирования, контроллер 310 способен отображать расстояние (подобно расстоянию 318) до соответствующих точек данных в интересующей области 325 лидарной системы 300. Исходя из этого, контроллер 310 в целом способен визуализировать эти поочередно получаемые точки данных (например, облако точек), в виде многомерной карты. В некоторых вариантах реализации данные, связанные с определенным временем пролета и/или с расстоянием до объекта, могут отображаться в разном информационном формате. [0136] As previously stated, the lidar system 300 may be used to determine the distance 318 to one or more other potential objects located in the surrounding space 250. By scanning the output beam 314 of the area of interest 325 of the lidar system 300 in accordance with a given scan characteristic, the controller 310 is able to display the distance (similar to distance 318) to the respective data points in the area of interest 325 of the lidar system 300. Based on this, the controller 310 is generally able to visualize these sequentially received data points (eg, a point cloud) in the form of a multidimensional map. In some implementations, data associated with a particular time-of-flight and/or distance to an object may be displayed in a different information format.

[0137] Например, эта многомерная карта может использоваться электронным устройством 210 для обнаружения или иной идентификации объектов или для определения формы либо расстояния до потенциальных объектов в интересующей области 325 лидарной системы 300. Предполагается, что лидарная система 300 может многократно/итеративно получать и/или формировать облака точек с любой скоростью, пригодной для данного применения.[0137] For example, this multi-dimensional map may be used by the electronic device 210 to detect or otherwise identify objects, or to determine the shape or distance of potential objects in the region of interest 325 of the lidar system 300. It is contemplated that the lidar system 300 can repeatedly/iteratively acquire and/or generate point clouds at any rate suitable for the application.

[0138] Сканирующий элемент 308 для различных вариантов реализации лидарной системы 300 описан более подробно со ссылкой на фиг. 4–7. [0138] Scanning element 308 for various embodiments of lidar system 300 is described in more detail with reference to FIG. 4–7.

Определение поля обзораField of view definition

[0139] На фиг. 4 представлена схема сканирующего элемента 308, выполняющего сканирование выходным лучом 314 окружающего пространства 250 транспортного средства 220 в поле обзора 402, связанном со сканирующим элементом 308, в соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии. [0139] FIG. 4 is a diagram of a scanning element 308 that scans the output beam 314 of the surrounding space 250 of the vehicle 220 in the field of view 402 associated with the scanning element 308, in accordance with non-limiting embodiments of the present technology.

[0140] В соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии, поле обзора 402 определяется контроллером 310, выдающим сканирующему элементу 308 команду на сканирование выходным лучом 314 в соответствии с заданной характеристикой 404 в координатной системе 400, связанной с лидарной системой 300. Таким образом, как показано на фиг. 4, во-первых, контроллер 310 выполнен с возможностью подачи команды сканирующему элементу 308 на сканирование выходным лучом 314 с заданным максимальным значением координаты X (не показано) вдоль оси X координатной системы 400, тем самым определяя горизонтальную составляющую 406 (FOVH) поля обзора 402. Во-вторых, постепенно опуская выходной луч 314 вдоль оси Y координатной системы 400 после каждой итерации сканирования по горизонтальной составляющей 406 до заданного максимального значения координаты Y (не показано), контроллер 310 способен определять вертикальную составляющую 408 (FOVV) поля обзора 402. [0140] In accordance with non-limiting embodiments of the present technology, field of view 402 is determined by controller 310 instructing scanning element 308 to scan output beam 314 in accordance with a predetermined characteristic 404 in coordinate system 400 associated with lidar system 300. Thus in a manner as shown in FIG. 4, first, the controller 310 is configured to command the scanning element 308 to scan the output beam 314 with a predetermined maximum X coordinate value (not shown) along the X axis of the coordinate system 400, thereby determining the horizontal component 406 (FOV H ) of the field of view. 402. Second, by gradually lowering the output beam 314 along the Y axis of the coordinate system 400 after each scan iteration along the horizontal component 406 to a predetermined maximum value of the Y coordinate (not shown), the controller 310 is able to determine the vertical component 408 (FOV V ) of the field of view 402 .

[0141] Следует отметить, что несмотря на то, что в вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 4, заданная характеристика 404 определяет горизонтальный зигзагообразный путь выходного луча 314 в поле обзора 402, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии заданная характеристика 404 может определять другой путь выходного луча 314. Например, контроллер 310 может определять заданную характеристику 404 и подавать команды сканирующему элементу 308 сначала на сканирование выходным лучом 314 по оси Y, постепенно смещая его по оси X координатной системы 400. В другом примере контроллер 310 может определять заданную характеристику 404 путем изменения направления сканирования выходным лучом 314 по оси X после каждого опускания выходного луча 314 по оси Y. [0141] It should be noted that although in the embodiments of the invention shown in FIG. 4, setpoint 404 defines a horizontal zigzag path for output beam 314 in field of view 402, in other non-limiting embodiments of the present technology, setpoint 404 may define a different path for output beam 314. For example, controller 310 may determine setpoint 404 and issue commands scanning element 308 first to scan the output beam 314 along the Y axis, gradually shifting it along the X axis of the coordinate system 400. In another example, the controller 310 may determine the desired characteristic 404 by changing the scanning direction of the output beam 314 along the X axis after each lowering of the output beam 314 along Y axis.

[0142] Кроме того, как было указано выше, в соответствии с настоящей технологией поле обзора 402 сканирующего элемента 308 может содержать множество интересующих областей 410. Например, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии каждая из множества интересующих областей 410 может соответствовать фиксированному пространственному положению сканирующего элемента 308 относительно лидарной системы 300. [0142] In addition, as noted above, in accordance with the present technology, the field of view 402 of the scanning element 308 may contain a plurality of regions of interest 410. For example, in some non-limiting embodiments of the present technology, each of the multiple regions of interest 410 may correspond to a fixed the spatial position of the scanning element 308 relative to the lidar system 300.

[0143] Таким образом, в соответствии с настоящей технологией, контроллер 310 способен дополнительно обследовать одну из множества интересующих областей 410, определенных в поле обзора 402, например, интересующую область 325. С этой целью контроллер 310 может сканировать выходным лучом 314 интересующую область 325 для формирования точек данных, соответствующих расположенному в ней объекту 320 (не показан на фиг. 4). Из приведенного ниже описания должно быть понятно, что в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии горизонтальное и вертикальное направления сканирования интересующей области 325 могут также определяться координатной системой 400, т.е. осями X и Y, соответственно. [0143] Thus, in accordance with the present technology, the controller 310 is able to further examine one of the many regions of interest 410 defined in the field of view 402, for example, region of interest 325. To this end, the controller 310 may scan the output beam 314 of the region of interest 325 for generating data points corresponding to the object 320 located therein (not shown in FIG. 4). From the description below, it should be understood that in some non-limiting embodiments of the present technology, the horizontal and vertical scanning directions of the region of interest 325 may also be determined by the coordinate system 400, i. the X and Y axes, respectively.

Особые элементы системыSpecial elements of the system

[0144] На фиг. 5 представлена схема сканирующего элемента 308, реализованного в соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии. [0144] FIG. 5 is a diagram of a scanning element 308 implemented in accordance with non-limiting embodiments of the present technology.

[0145] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, сканирующий элемент 308 содержит дополнительные элементы для сканирования выходным лучом 314 интересующей области 325. В частности, сканирующий элемент 308 содержит первый оптический элемент 502 и второй оптический элемент 504. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии светорасщепляющий элемент 304 (и, следовательно, источник света 302, не показанный на фиг. 5), второй оптический элемент 504 и первый оптический элемент 502 могут размещаться последовательно на общей оптической оси (отдельно не обозначена), как показано на фиг. 5. [0145] According to some non-limiting embodiments of the present technology, the scanning element 308 includes additional elements for scanning the output beam 314 of the area of interest 325. In particular, the scanning element 308 includes a first optical element 502 and a second optical element 504. In some not having restrictive embodiments of the present technology, the light splitting element 304 (and hence the light source 302, not shown in FIG. 5), the second optical element 504, and the first optical element 502 may be placed in series on a common optical axis (not separately indicated) as shown in fig. 5.

[0146] В соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии, первый оптический элемент 502 может быть призмой, пример которой схематически показан на фиг. 6. Как показано на фиг. 6, первый оптический элемент 502 содержит вращающийся сердечник 602, выполненный с возможностью вращения вокруг первой оси 508 вращения, и множество отражающих граней 612, расположенных вокруг вращающегося сердечника 602. [0146] In accordance with some non-limiting embodiments of the present technology, the first optical element 502 may be a prism, an example of which is shown schematically in FIG. 6. As shown in FIG. 6, the first optical element 502 includes a rotating core 602 rotatable about a first axis of rotation 508 and a plurality of reflective facets 612 arranged around the rotating core 602.

[0147] В соответствии с настоящей технологией, первый оптический элемент 502 связан с контроллером 310 для управления его вращением вокруг первой оси 508 вращения. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии первая ось 508 вращения определяется как одна из осей симметрии первого оптического элемента 502. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может управлять вращением первого оптического элемента 502 вокруг первой оси 508 вращения с постоянной скоростью вращения (например, 400 об/мин) в течение заранее заданного интервала времени работы лидарной системы 300. [0147] In accordance with the present technology, the first optical element 502 is associated with the controller 310 to control its rotation about the first axis 508 of rotation. In some non-limiting embodiments of the present technology, the first rotation axis 508 is defined as one of the axes of symmetry of the first optical element 502. In some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 may control the rotation of the first optical element 502 about the first rotation axis 508 with a constant rotation speed (for example, 400 rpm) for a predetermined time interval of operation of the lidar system 300.

[0148] Таким образом, управляя вращением первого оптического элемента 502 вокруг первой оси 508 вращения, контроллер 310 способен выполнять сканирование выходным лучом 314 заданной интересующей области (например, интересующей области 325) по горизонтали в направлении, перпендикулярном первой оси 508 вращения, с частотой сканирования, соответствующей скорости вращения первого оптического элемента 502, как более подробно описано ниже со ссылкой на фиг. 7. [0148] Thus, by controlling the rotation of the first optical element 502 about the first rotation axis 508, the controller 310 is able to scan the output beam 314 of a given region of interest (e.g., region of interest 325) horizontally in a direction perpendicular to the first rotation axis 508 at a scanning rate corresponding to the rotation speed of the first optical element 502, as described in more detail below with reference to FIG. 7.

[0149] Как показано на фиг. 6, множество отражающих граней 612 включает в себя 6 (шесть) отражающих поверхностей, расположенных вокруг вращающегося сердечника 602. Тем не менее, множество отражающих граней 612 может содержать другое количество отражающих граней, например, 4, 8, 10 и более без отступления от существа и объема настоящей технологии. Кроме того, несмотря на то, что на фиг. 6 каждая отражающая поверхность из множества отражающих граней 612 имеет прямоугольную форму, также возможны другие варианты формы, например, треугольная, многоугольная и даже круглая. [0149] As shown in FIG. 6, the plurality of reflective faces 612 includes 6 (six) reflective surfaces disposed around the rotating core 602. However, the plurality of reflective faces 612 may include other numbers of reflective faces, such as 4, 8, 10, or more, without departing from the spirit. and scope of the present technology. Moreover, although in FIG. 6, each reflective surface of the plurality of reflective facets 612 has a rectangular shape, and other shapes such as triangular, polygonal, and even circular are also possible.

[0150] Кроме того, как показано на фиг. 6, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии каждая из множества отражающих граней 612 расположена вокруг вращающегося сердечника 602 параллельно первой оси 508 вращения. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии каждая из множества отражающих граней на одном из своих вертикальных ребер может быть наклонена под заданным углом, например, 5, 10 или 20 градусов, к первой оси 508 вращения. [0150] In addition, as shown in FIG. 6, in some non-limiting embodiments of the present technology, each of the plurality of reflective facets 612 is located around the rotating core 602 parallel to the first axis 508 of rotation. In other non-limiting embodiments of the present technology, each of the plurality of reflective faces on one of its vertical edges may be inclined at a predetermined angle, such as 5, 10, or 20 degrees, to the first axis 508 of rotation.

[0151] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, поверхность одной из множества отражающих граней 612 обеспечивает зеркальное отражение падающего на нее света (например, выходного луча 314, излучаемого источником света 302) и, таким образом, может содержать плоское зеркало. Тем не менее, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии поверхность отражающей грани первого оптического элемента 502 может быть зеркалом с заданной кривизной поверхности, например, вогнутым зеркалом, выпуклым зеркалом или зеркалом с переменной кривизной, обеспечивающим диффузное отражение падающего на него выходного луча 314, но не ограничиваясь ими. [0151] According to some non-limiting embodiments of the present technology, the surface of one of the plurality of reflective facets 612 provides a specular reflection of the light incident on it (for example, the output beam 314 emitted by the light source 302) and, thus, may contain a plane mirror. However, in other non-limiting embodiments of the present technology, the surface of the reflecting edge of the first optical element 502 may be a mirror with a given surface curvature, such as a concave mirror, a convex mirror, or a mirror with variable curvature, providing a diffuse reflection of the output beam incident on it. 314, but not limited to.

[0152] Наконец, следует отметить, что в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии одна из множества отражающих граней 612 обеспечивает зеркальное отражение выходного луча 314 в заданном диапазоне длин волн, например, в диапазоне приблизительно 400–700 нм (видимая область электромагнитного спектра), приблизительно 10–400 нм (ближняя ультрафиолетовая область электромагнитного спектра), приблизительно 700–1050 нм (ближняя инфракрасная область электромагнитного спектра) и т.п., но не ограничиваясь этим. Помимо этого, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии длина волны (или диапазон длин волн), на которой способна работать одна из множества отражающих поверхностей, может быть связана с рабочей длиной волны источника света 302. [0152] Finally, it should be noted that in some non-limiting embodiments of the present technology, one of the plurality of reflective faces 612 provides a specular reflection of the output beam 314 in a given wavelength range, for example, in the range of approximately 400-700 nm (the visible region of the electromagnetic spectrum), approximately 10-400 nm (near ultraviolet region of the electromagnetic spectrum), approximately 700-1050 nm (near infrared region of the electromagnetic spectrum), etc., but not limited to this. In addition, in some non-limiting embodiments of the present technology, the wavelength (or wavelength range) at which one of the plurality of reflective surfaces is capable of operating can be related to the operating wavelength of the light source 302.

[0153] Кроме того, для специалиста в данной области должно быть понятно, что на фиг. 6 показан вращающийся сердечник 602, имеющий практически цилиндрическую форму, лишь для пояснения принципа работы первого оптического элемента 502 и что в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии вращающийся сердечник 602 может иметь другую форму и/или содержать дополнительные элементы для его крепления/монтажа в первом оптическом элементе 502. [0153] In addition, one of ordinary skill in the art will appreciate that FIG. 6 shows a rotating core 602 having a substantially cylindrical shape only to illustrate the principle of operation of the first optical element 502 and that in some non-limiting embodiments of the present technology, the rotating core 602 may have a different shape and/or contain additional elements for its fastening/mounting. in the first optical element 502.

[0154] В конкретном не имеющем ограничительного характера примере в качестве первого оптического элемента 502 может быть применен многоугольный лазерный многолинейный сканер, выпускаемый компанией Mirada Technologies Inc., 1485 Bayshore Blvd., San Francisco, California, 94124, USA (США). Должно быть понятно, что первый оптический элемент 502 может быть реализован в виде любого другого подходящего оборудования. [0154] In a specific non-limiting example, the first optical element 502 may be a multi-angle laser multi-line scanner manufactured by Mirada Technologies Inc., 1485 Bayshore Blvd., San Francisco, California, 94124, USA. It should be understood that the first optical element 502 may be implemented in any other suitable equipment.

[0155] Как показано на фиг. 5, согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, второй оптический элемент 504 является зеркалом. Подобно описанному выше множеству отражающих граней 612, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии второй оптический элемент 504 может, помимо прочего, представлять собой плоское зеркало, вогнутое зеркало, выпуклое зеркало или зеркало переменной кривизны. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии второй оптический элемент 504 может быть призмой Рисли. [0155] As shown in FIG. 5, according to some non-limiting embodiments of the present technology, the second optical element 504 is a mirror. Like the plurality of reflective facets 612 described above, in some non-limiting embodiments of the present technology, the second optical element 504 may be a flat mirror, a concave mirror, a convex mirror, or a variable curvature mirror, among other things. In other non-limiting embodiments of the present technology, the second optical element 504 may be a Risley prism.

[0156] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии второй оптический элемент 504 выполнен с возможностью вращения. Для этого второй оптический элемент 504 соединен с гальванометром 506, дополнительно связанным с контроллером 310. Таким образом, контроллер 310 может управлять вращением второго оптического элемента 504 для направления выходного луча 314, падающего на него от светорасщепляющего элемента 304 к первому оптическому элементу 502. [0156] In some non-limiting embodiments of the present technology, the second optical element 504 is rotatable. To do this, the second optical element 504 is connected to a galvanometer 506, further associated with the controller 310. Thus, the controller 310 can control the rotation of the second optical element 504 to direct the output beam 314 incident on it from the light splitting element 304 to the first optical element 502.

[0157] В конкретном не имеющем ограничительного характера примере в качестве гальванометра 506 может применяться прибор, выпускаемый компанией Sino-Galvo (Jiangsu) Technology Co., Ltd: 33, Area D, No. 99 Jing 15th Road, New District, Zhenjiang City, Jiangsu Province, China (Китай). Должно быть понятно, что гальванометр 506 может быть реализован в виде любого другого подходящего оборудования. [0157] In a specific, non-limiting example, the galvanometer 506 may be an instrument manufactured by Sino-Galvo (Jiangsu) Technology Co., Ltd: 33, Area D, No. 99 Jing 15th Road, New District, Zhenjiang City, Jiangsu Province, China. It should be understood that the galvanometer 506 may be implemented as any other suitable equipment.

[0158] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии второй оптический элемент 504 выполнен с возможностью поворота вокруг проходящей через него второй оси 510 вращения. Например, помимо прочего, вторая ось 510 вращения может быть определена как одна из осей симметрии второго оптического элемента 504, которая может быть параллельна первой оси 508 вращения, связанной с первым оптическим элементом 502. [0158] In some non-limiting embodiments of the present technology, the second optical element 504 is rotatable about a second rotation axis 510 passing through it. For example, but not limited to, the second axis of rotation 510 may be defined as one of the axes of symmetry of the second optical element 504, which may be parallel to the first axis of rotation 508 associated with the first optical element 502.

[0159] Таким образом, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии, управляя поворотом второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения, контроллер 310 может управлять вторым оптическим элементом 504 и направлять выходной луч 314 к первому оптическому элементу 502 под несколькими углами падения в одном цикле сканирования первого оптического элемента 502, тем самым увеличивая частоту сканирования выходным лучом 314 в горизонтальном направлении интересующей области 325. В частности, частота сканирования выходным лучом 314 в горизонтальном направлении интересующей области 325 увеличивается в результате движения второго оптического элемента 504 назад относительно поворота первого оптического элемента 502 вокруг первой оси 508 вращения. Соответственно, изменяя частоту вращения второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения, контроллер 310 может регулировать частоту сканирования выходным лучом 314 интересующей области 325 до заданного значения, как более подробно описано ниже со ссылкой на фиг. 7. [0159] Thus, in some non-limiting embodiments of the present technology, by controlling the rotation of the second optical element 504 about the second axis of rotation 510, the controller 310 can control the second optical element 504 and direct the output beam 314 to the first optical element 502 at several angles. incidence in one scan cycle of the first optical element 502, thereby increasing the scanning frequency of the output beam 314 in the horizontal direction of the region of interest 325. the first optical element 502 around the first axis 508 of rotation. Accordingly, by varying the rotational speed of the second optical element 504 about the second rotational axis 510, the controller 310 can adjust the scan rate of the output beam 314 of the region of interest 325 to a predetermined value, as described in more detail below with reference to FIG. 7.

[0160] Кроме того, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии второй оптический элемент 504 выполнен с возможностью вращения вокруг третьей оси 512 вращения, перпендикулярной второй оси 510 вращения. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии, третья ось 512 вращения может быть другой осью симметрии второго оптического элемента 504.[0160] In addition, in some non-limiting embodiments of the present technology, the second optical element 504 is rotatable about a third rotation axis 512 perpendicular to the second rotation axis 510. In some non-limiting embodiments of the present technology, the third axis of rotation 512 may be a different axis of symmetry of the second optical element 504.

[0161] Таким образом, согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, управляя вращением второго оптического элемента 504 вокруг третьей оси 512 вращения, контроллер 310 управляет сканированием выходного луча 314 в направлении, параллельном направлению первой оси 508 вращения, т.е. в вертикальном направлении интересующей области 325. Иными словами, при вращении вокруг третьей оси 512 вращения второй оптический элемент 504 способен непрерывно изменять угол падения на него выходного луча 314, направляя его к первому оптическому элементу 502 вдоль первой оси 508 вращения и выполняя сканирование интересующей области 325 в вертикальном направлении, как более подробно описано ниже со ссылкой на фиг. 7.[0161] Thus, according to some non-limiting embodiments of the present technology, by controlling the rotation of the second optical element 504 about the third rotation axis 512, the controller 310 controls the scanning of the output beam 314 in a direction parallel to the direction of the first rotation axis 508, i. in the vertical direction of the region of interest 325. In other words, while rotating about the third axis of rotation 512 of rotation, the second optical element 504 is able to continuously change the angle of incidence of the output beam 314 on it, directing it to the first optical element 502 along the first axis of rotation 508 and scanning the region of interest 325 in the vertical direction, as described in more detail below with reference to FIG. 7.

[0162] В соответствии с настоящей технологией, в нужный момент времени контроллер 310 через гальванометр 506 может вызывать вращение второго оптического элемента 504 в различных режимах. Например, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии в этот момент времени можно вызвать вращение второго оптического элемента 504 только вокруг второй оси 510 вращения. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии в этот момент времени можно вызвать вращение второго оптического элемента 504 только вокруг третьей оси 512 вращения. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии в этот момент времени контроллер 310 способен вызывать одновременное вращение второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения и третьей оси 512 вращения.[0162] In accordance with the present technology, at the right time, the controller 310 through the galvanometer 506 can cause the rotation of the second optical element 504 in various modes. For example, in some non-limiting embodiments of the present technology, the second optical element 504 can be caused to rotate only about the second axis 510 of rotation at this point in time. In other non-limiting embodiments of the present technology, the second optical element 504 can be caused to rotate only around the third axis 512 of rotation at this point in time. In other non-limiting embodiments of the present technology, at this point in time, the controller 310 is able to cause the second optical element 504 to simultaneously rotate about the second rotation axis 510 and the third rotation axis 512.

[0163] В конкретном не имеющем ограничительного характера примере второй оптический элемент 504 может быть реализован как двухосное резонансное зеркало, выпускаемое компанией Optotune Switzerland AG, Bernstrasse, 388, CH-8953, Dietikon, Switzerland (Швейцария). Должно быть понятно, что второй оптический элемент 504 может быть реализован в виде любого другого подходящего оборудования. [0163] In a specific non-limiting example, the second optical element 504 can be implemented as a biaxial resonant mirror manufactured by Optotune Switzerland AG, Bernstrasse, 388, CH-8953, Dietikon, Switzerland (Switzerland). It should be understood that the second optical element 504 may be implemented in any other suitable equipment.

[0164] На фиг. 7 представлена схема сканирования интересующей области 325 с использованием сканирующего элемента 308, содержащего первый оптический элемент 502 и второй оптический элемент 504 (показанные на фиг. 5), в соответствии с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии. [0164] FIG. 7 is a diagram of scanning a region of interest 325 using a scanning element 308 comprising a first optical element 502 and a second optical element 504 (shown in FIG. 5), in accordance with certain non-limiting embodiments of the present technology.

[0165] Как было указано ранее, для формирования множества точек данных, соответствующих объектам, расположенным в окружающем пространстве 250 транспортного средства 220, контроллер 310 способен (1) формировать с помощью источника света 302 (показанного на фиг. 3) выходной луч 314, (2) сканировать с использованием сканирующего элемента 308 выходным лучом 314 поле обзора 402 и (3) принимать с помощью приемного элемента 306 входной луч 316 (оба показаны на фиг. 3), отраженный от объектов, расположенных в окружающем пространстве 250. Должно быть понятно, что плотность точек данных во множестве точек данных зависит от частоты сканирования выходным лучом 314 поля обзора 402 лидарной системы 300.[0165] As previously stated, in order to generate a plurality of data points corresponding to objects located in the environment 250 of the vehicle 220, the controller 310 is able to (1) generate, with the light source 302 (shown in FIG. 3), an output beam 314, ( 2) scan using scanning element 308 output beam 314 field of view 402 and (3) receive using receiver element 306 input beam 316 (both shown in Fig. 3), reflected from objects located in the surrounding space 250. It should be clear, that the density of data points in a plurality of data points depends on the frequency of scanning by the output beam 314 of the field of view 402 of the lidar system 300.

[0166] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, контроллер 310 может управлять сканирующим элементом 308 с целью изменения частоты сканирования при сканировании различных интересующих областей в зависимости от определенных условий. [0166] According to some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 can control the scanning element 308 to change the scanning rate when scanning different areas of interest depending on certain conditions.

[0167] Предположим, что заданная характеристика 404 определяет путь выходного луча 314 в поле обзора 402 в направлении оси X координатной системы 400. Тогда контроллер 310 может поочередно сканировать предыдущую интересующую область 725 и текущую интересующую область 325. [0167] Assume that a predetermined characteristic 404 determines the path of the output beam 314 in the field of view 402 in the direction of the x-axis of the coordinate system 400. The controller 310 may then alternately scan the previous region of interest 725 and the current region of interest 325.

[0168] Как показано на фиг. 5 и фиг. 7, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может (1) вызывать вращение первого оптического элемента 502 вокруг первой оси 508 вращения с постоянной скоростью вращения, сканируя предыдущую интересующую область 725 по горизонтали вдоль оси X координатной системы 400 с заданной частотой сканирования, (2) вызывать вращение второго оптического элемента 504 вокруг третьей оси 512 вращения, сканируя предыдущую интересующую область 725 по вертикали вдоль оси Y координатной системы 400. Кроме того, за счет обработки входного луча 316 (не показан на фиг. 7), возникающего в ответ на каждый случай сканирования выходным лучом 314, контроллер 310 способен формировать первое множество точек данных 702. Далее, анализируя первое множество точек данных 702, контроллер 310 способен обнаруживать по меньшей мере часть объекта 320, расположенного в части окружающего пространства 250, связанной с предыдущей интересующей областью 725. [0168] As shown in FIG. 5 and FIG. 7, in some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 may (1) cause the first optical element 502 to rotate about the first rotation axis 508 at a constant rotation rate, scanning the previous region of interest 725 horizontally along the x-axis of the coordinate system 400 at a predetermined frequency. scan, (2) cause rotation of the second optical element 504 about the third axis of rotation 512, scanning the previous area of interest 725 vertically along the Y axis of the coordinate system 400. In addition, due to the processing of the input beam 316 (not shown in Fig. 7), resulting in response to each occurrence of scanning by the output beam 314, the controller 310 is able to generate a first set of data points 702. Further, by analyzing the first set of data points 702, the controller 310 is able to detect at least a portion of an object 320 located in a portion of the surrounding space 250 associated with the previous region of interest 725.

[0169] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, контроллер 310 способен идентифицировать вид объекта 320. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии вид объекта 320 может представлять собой первый вид или второй вид. В общем случае, на определение первого и второго видов не накладывается ограничений, тем не менее, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии первый вид и второй вид объекта 320 могут быть определены на основе некоторых присущих объекту характеристик. В частности, объекты первого вида в этих вариантах осуществления изобретения могут представлять собой динамические объекты, такие как другие транспортные средства, пешеходы и животные, а объекты второго вида могут представлять собой статические объекты, такие как уличные фонари, защитные ограждения, деревья и т.п. [0169] According to some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 is able to identify the view of the object 320. In some non-limiting embodiments of the present technology, the view of the object 320 may be a first view or a second view. In general, there is no restriction on the definition of the first and second views, however, in some non-limiting embodiments of the present technology, the first view and the second view of the object 320 may be determined based on some inherent characteristics of the object. In particular, objects of the first kind in these embodiments of the invention may be dynamic objects such as other vehicles, pedestrians, and animals, and objects of the second kind may be static objects, such as street lights, guardrails, trees, and the like. .

[0170] Тем не менее, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии первый и второй виды объекта 320 могут быть определены, например, на основе заданного класса безопасности или, иными словами, текущего риска связанного с ними дорожно-транспортного происшествия. Таким образом, в этих вариантах осуществления изобретения объекты первого вида могут представлять собой объекты повышенного интереса, которые могут быть связаны, например, с повышенным риском дорожно-транспортного происшествия, в частности, пешеходные переходы, дорожные знаки, строительные площадки, припаркованные автомобили, и т.п., но не ограничиваясь ими. В этом отношении можно сказать, что объекты первого вида связаны с неожиданным появлением людей и/или с определенными правилами дорожного движения, создающими повышенный риск дорожно-транспортного происшествия, по меньшей мере, для транспортного средства 220. Напротив, объекты второго вида в этих вариантах осуществления изобретения могут представлять собой объекты обычного интереса, т.е., например, не связанные с повышенным риском дорожно-транспортного происшествия, в частности, здания, растения, небо и т.п., но не ограничиваясь ими.[0170] However, in other non-limiting embodiments of the present technology, the first and second types of object 320 may be determined, for example, based on a given safety class or, in other words, the current risk of an associated traffic accident. Thus, in these embodiments of the invention, objects of the first kind may be objects of high interest, which may be associated, for example, with an increased risk of a traffic accident, in particular, pedestrian crossings, road signs, construction sites, parked cars, etc. .p., but not limited to. In this regard, it can be said that objects of the first kind are associated with the unexpected appearance of people and/or with certain traffic rules that create an increased risk of a traffic accident, at least for the vehicle 220. In contrast, objects of the second kind in these embodiments inventions may be objects of ordinary interest, ie, for example, not associated with an increased risk of a traffic accident, in particular, buildings, plants, sky, etc., but not limited to them.

[0171] Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, контроллер 310 способен на основе вида объекта 320 изменять частоту сканирования выходным лучом следующей интересующей области, т.е. интересующей области 325, как показано на фиг. 7, после интересующей области 725. Таким образом, контроллер 310 может предварительно выбирать интересующую область для дополнительной проверки в поле обзора 402 сканирующего элемента 308. [0171] According to some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 is able, based on the appearance of the object 320, to change the scan rate of the output beam of the next region of interest, i. region of interest 325 as shown in FIG. 7, after area of interest 725. Thus, controller 310 may preselect an area of interest for further inspection in field of view 402 of scanning element 308.

[0172] Поэтому в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии в ответ на идентификацию на основе первого множества точек данных 702 объекта 320 как объекта первого вида, контроллер 310 может инициировать дополнительный поворот второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения, тем самым увеличивая заданную частоту сканирования интересующей области 325. При этом контроллер 310 может формировать второе множество точек 704 данных с более высокой плотностью точек данных, чем в первом множестве точек 702 данных.[0172] Therefore, in some non-limiting embodiments of the present technology, in response to identifying an object 320 as a first view object based on the first set of data points 702, the controller 310 may cause the second optical element 504 to further rotate about the second rotation axis 510, thereby increasing the predetermined scan rate of the area of interest 325. Here, the controller 310 may generate a second data point set 704 with a higher data point density than the first data point set 702.

[0173] Следует отметить, что увеличение частоты сканирования за счет поворота второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения, а не за счет увеличения скорости вращения первого оптического элемента 502 вокруг первой оси 508 вращения, может быть связано с увеличенной скоростью отклика сканирующего элемента 308. Поскольку первый оптический элемент 502 с относительно большой массой обладает определенной инерцией и не может немедленно изменить скорость своего вращения, сканирующий элемент 308 может пройти интересующую область 325, не имея времени на настройку частоты сканирования. Напротив, изменение заданной частоты сканирования с использованием второго оптического элемента 504 не требует изменения скорости вращения первого оптического элемента 502, обеспечивая более высокую скорость реагирования сканирующего элемента 308. [0173] It should be noted that increasing the scan rate by rotating the second optical element 504 around the second rotation axis 510, rather than by increasing the speed of rotation of the first optical element 502 around the first rotation axis 508, may be associated with increased response speed of the scanning element 308 Since the first optical element 502 with a relatively large mass has a certain inertia and cannot immediately change its rotational speed, the scanning element 308 can pass the area of interest 325 without having time to adjust the scanning frequency. In contrast, changing the set scan rate using the second optical element 504 does not require changing the rotation speed of the first optical element 502, providing a faster response speed of the scanning element 308.

[0174] Должно быть понятно, что при более высокой плотности точек данных во втором множестве точек данных 704 контроллер 310 способен формировать более точное цифровое представление объекта 320, что дополнительно позволяет повысить безопасность дорожного движения при формировании на основе цифрового представления объекта 320 трехмерной точечной карты окружающего пространства 250 или текущей траектории транспортного средства 220 на ней. [0174] It should be understood that with a higher density of data points in the second set of data points 704, the controller 310 is able to generate a more accurate digital representation of the object 320, which further improves traffic safety when generating a three-dimensional point map of the surroundings based on the digital representation of the object 320 space 250 or the current trajectory of the vehicle 220 on it.

[0175] Кроме того, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии (не показаны), в ответ на идентификацию объекта 320 на основе первого множества точек данных 702 как объекта второго вида, контроллер 310 может продолжить сканирование выходным лучом 314 интересующей области 325 с той же частотой сканирования, что и предыдущей интересующей области 725. [0175] In addition, in other non-limiting embodiments of the present technology (not shown), in response to identifying the object 320 based on the first set of data points 702 as a second kind object, the controller 310 may continue scanning the output beam 314 of the area of interest 325 at the same scan rate as the previous region of interest 725.

[0176] Наконец, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии (не показаны), в случае, когда контроллер 310 просканировал выходным лучом 314 предыдущую интересующую область 725 с повышенной частотой сканирования, в ответ на идентификацию объекта 320 на основе первого множества точек данных 702 как объекта второго вида, контроллер 310 может остановить вращение второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения, уменьшая частоту сканирования выходным лучом 314 интересующей области 325. [0176] Finally, in other non-limiting embodiments of the present technology (not shown), in the case where the controller 310 has scanned the previous area of interest 725 with the output beam 314 at an increased scan rate, in response to identifying the object 320 based on the first set of points data 702 as an object of the second kind, the controller 310 can stop the rotation of the second optical element 504 about the second axis of rotation 510, reducing the frequency of scanning the output beam 314 of the area of interest 325.

СпособWay

[0177] С учетом описанной выше архитектуры и приведенных примеров возможна реализация способа работы оптической системы (например, сканирующего элемента 308). На фиг. 8 представлена блок-схема способа 800 в соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии. Способ 800 может выполняться контроллером 310. [0177] In view of the architecture described above and the examples given, it is possible to implement the method of operation of the optical system (for example, the scanning element 308). In FIG. 8 is a flow diagram of a method 800 in accordance with non-limiting embodiments of the present technology. Method 800 may be performed by controller 310.

Шаг 802: выдача контроллером команды источнику света на излучение света для сканирования в первом направлении первым оптическим элементом оптической системы, вращающимся вокруг первой оси, перпендикулярной первому направлению, частично определяющему поле обзора оптической системы. Step 802: The controller instructs the light source to emit light to scan in a first direction by the first optical element of the optical system rotating about the first axis perpendicular to the first direction partially defining the field of view of the optical system.

[0178] Способ 800 начинается на шаге 802, где контроллер 310 выдает команду источнику света 302 на излучение выходного луча 314. В дополнение к описанному выше со ссылкой на фиг. 3, выходной луч 314 направляется на светорасщепляющий элемент 304, который далее направляет его на сканирующий элемент 308. Таким образом, сканирующий элемент 308 может выполнять сканирование выходным лучом 314 в пределах поля обзора 402 окружающего пространства 250 транспортного средства 220. [0178] Method 800 begins at step 802, where controller 310 instructs light source 302 to emit output beam 314. In addition to that described above with reference to FIG. 3, the output beam 314 is directed to the light splitting element 304, which further directs it to the scanning element 308. Thus, the scanning element 308 can scan the output beam 314 within the field of view 402 of the surrounding space 250 of the vehicle 220.

[0179] В частности, как описано выше со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 7, сканирующий элемент 308 содержит первый оптический элемент 502, который по команде контроллера 310 вращается вокруг первой оси 508 вращения и сканирует выходным лучом 314 поле обзора 402 в горизонтальном направлении, перпендикулярном первой оси 508 вращения, вдоль оси X координатной системы 400. Соответственно, скорость вращения первого оптического элемента 502 вокруг первой оси 508 вращения определяет частоту сканирования выходным лучом 314 поля обзора 402. [0179] Specifically, as described above with reference to FIG. 5 and FIG. 7, the scanning element 308 includes a first optical element 502 which, at the command of the controller 310, rotates about the first rotation axis 508 and scans the field of view 402 with the output beam 314 in a horizontal direction perpendicular to the first rotation axis 508 along the X-axis of the coordinate system 400. Accordingly, the speed rotation of the first optical element 502 around the first axis 508 of rotation determines the scanning frequency of the output beam 314 of the field of view 402.

[0180] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии сканирующий элемент 308 может дополнительно содержать второй оптический элемент 504, способный вращаться вокруг третьей оси 512 вращения, которая может быть перпендикулярна первой оси 508 вращения. В связи с этим сканирующий элемент 308 может сканировать поле обзора 402 в вертикальном направлении, перпендикулярном горизонтальному направлению, вдоль оси Y координатной системы 400. [0180] In some non-limiting embodiments of the present technology, the scanning element 308 may further comprise a second optical element 504 rotatable about a third rotation axis 512, which may be perpendicular to the first rotation axis 508. In this regard, the scanning element 308 may scan the field of view 402 in a vertical direction, perpendicular to the horizontal direction, along the Y-axis of the coordinate system 400.

[0181] Затем способ продолжается на шаге 804. [0181] The method then continues to step 804.

Шаг 804: обнаружение по меньшей мере одним датчиком, связанным с контроллером, светового сигнала, отраженного от окружающих объектов в поле обзора оптической системы.Step 804: At least one sensor associated with the controller detects a light signal reflected from surrounding objects in the field of view of the optical system.

[0182] На шаге 804, как описано выше со ссылкой на фиг. 3, выходной луч 314, отраженный от одного из объектов в окружающем пространстве 250 (например, от объекта 320), может формировать входной луч 316. Затем входной луч 316 принимается приемным элементом 306, который дополнительно может формировать соответствующий электрический сигнал для передачи контроллеру 310. Соответственно, контроллер 310 на основе принятого электрического сигнала может формировать множество точек данных, соответствующих объекту 320. [0182] At step 804, as described above with reference to FIG. 3, an output beam 314 reflected from one of the objects in the environment 250 (e.g., an object 320) may form an input beam 316. The input beam 316 is then received by a receiving element 306, which may further generate an appropriate electrical signal for transmission to the controller 310. Accordingly, the controller 310 can generate a plurality of data points corresponding to the object 320 based on the received electrical signal.

[0183] Например, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может формировать первое множество точек данных 702 на основе входного луча 316, полученного из предыдущей интересующей области 725 поля обзора 402.[0183] For example, in some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 may generate the first set of data points 702 based on the input beam 316 obtained from the previous region of interest 725 of the field of view 402.

[0184] Затем способ продолжается на шаге 806.[0184] The method then continues to step 806.

Шаг 806: выбор контроллером интересующей области поля обзора на основании по меньшей мере частично отраженного сигнала.Step 806: Controller selection of a field of view area of interest based on at least a partially reflected signal.

[0185] На шаге 806, согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, контроллер 310 может определять в поле обзора 402 следующую область для дальнейшего обследования.[0185] In step 806, according to some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 may determine the next area in the field of view 402 for further examination.

[0186] Например, контроллер 310 может выбирать интересующую область 325 после предыдущей интересующей области 725 на основе заданной характеристики 404 выходного луча 314 в поле обзора 402. В частности, контроллер 310 может выбирать интересующую область 325 в зависимости от пути выходного луча 314, определяемого заданной характеристикой 404, как описано выше со ссылкой на фиг. 4.[0186] For example, controller 310 may select an area of interest 325 after a previous area of interest 725 based on a given characteristic 404 of output beam 314 in field of view 402. In particular, controller 310 may select area of interest 325 depending on the path of output beam 314 determined by a given characteristic 404 as described above with reference to FIG. 4.

[0187] В другом примере, описанном выше со ссылкой на фиг. 7, в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии контроллер 310 может выбирать интересующую область 325 на основе первого множества точек данных 702, сформированного в результате сканирования выходным лучом 314 предыдущей интересующей области 725. В частности, согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, контроллер 310 способен на основе первого множества точек данных 702 определять вид объекта 320 и в зависимости от вида объекта 320 выбирать интересующую область 325 для углубленной проверки.[0187] In another example, described above with reference to FIG. 7, in some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 may select an area of interest 325 based on a first set of data points 702 generated as a result of output beam 314 scanning the previous area of interest 725. In particular, according to some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 is able to determine the type of object 320 based on the first set of data points 702 and, depending on the type of object 320, select an area of interest 325 for in-depth inspection.

[0188] Как было указано ранее, объект 320 может быть первого или второго вида. Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, объекты первого вида могут представлять собой динамические объекты, а объекты второго вида – статические объекты. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии объекты первого вида могут представлять собой объекты повышенного интереса, а объекты второго вида могут представлять собой объекты обычного интереса, как описано выше со ссылкой на фиг. 7.[0188] As previously stated, the object 320 may be of the first or second kind. According to some non-limiting embodiments of the present technology, objects of the first kind may be dynamic objects and objects of the second kind may be static objects. In other non-limiting embodiments of the present technology, objects of the first kind may be objects of high interest, and objects of the second kind may be objects of general interest, as described above with reference to FIG. 7.

[0189] Затем способ продолжается на шаге 808.[0189] The method then continues to step 808.

Шаг 808: выдача контроллером команды второму оптическому элементу на выборочный поворот вокруг второй оси, параллельной первой оси, для изменения частоты сканирования в интересующей области.Step 808: Commanding the controller to selectively rotate the second optical element about a second axis parallel to the first axis to change the scan rate in the region of interest.

[0190] На шаге 808, согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, контроллер 310 способен в зависимости от вида объекта 320, определенного на основе первого множества точек данных 702, изменять заданную частоту сканирования выходным лучом 314 интересующей области 325. Согласно некоторым не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии, контроллер 310 может изменять заданную частоту сканирования выходным лучом 314, вызывая дополнительный поворот второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения, которая может быть параллельна первой оси 508 вращения.[0190] In step 808, according to some non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 is able, depending on the type of object 320 determined based on the first set of data points 702, to change the set scanning frequency of the output beam 314 of the region of interest 325. According to some In non-limiting embodiments of the present technology, the controller 310 may change the set scan rate of the output beam 314, causing the second optical element 504 to additionally rotate about a second rotation axis 510, which may be parallel to the first rotation axis 508.

[0191] Поэтому в некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии в ответ на идентификацию на основе первого множества точек данных 702 объекта 320 как объекта первого вида, контроллер 310 способен инициировать дополнительный поворот второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения, увеличивая заданную частоту сканирования интересующей области 325. При этом контроллер 310 может формировать второе множество точек данных 704 с более высокой плотностью точек данных, чем в первом множестве точек данных 702, как показано на фиг. 7.[0191] Therefore, in some non-limiting embodiments of the present technology, in response to the identification based on the first set of data points 702 of the object 320 as a first kind object, the controller 310 is able to initiate an additional rotation of the second optical element 504 around the second axis 510 of rotation, increasing the given region of interest scan rate 325. Here, the controller 310 may generate a second data point set 704 with a higher data point density than the first data point set 702, as shown in FIG. 7.

[0192] Кроме того, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии (не показаны на фиг. 7) в ответ на идентификацию объекта 320 на основе первого множества точек данных 702 как объекта второго вида, контроллер 310 способен продолжать сканирование выходным лучом 314 интересующей области 325 с той же частотой сканирования, что и предыдущей интересующей области 725.[0192] In addition, in other non-limiting embodiments of the present technology (not shown in FIG. 7), in response to identifying an object 320 based on the first set of data points 702 as a second kind object, the controller 310 is able to continue scanning with the output beam 314 region of interest 325 at the same scan rate as the previous region of interest 725.

[0193] Наконец, в других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления настоящей технологии (не показаны на фиг. 7), если контроллер 310 просканировал выходным лучом 314 предыдущую интересующую область 725 с повышенной частотой сканирования, то в ответ на идентификацию объекта 320 на основе первого множества точек данных 702 как объекта второго вида контроллер 310 может остановить поворот второго оптического элемента 504 вокруг второй оси 510 вращения, уменьшая частоту сканирования выходным лучом 314 интересующей области 325. [0193] Finally, in other non-limiting embodiments of the present technology (not shown in FIG. 7), if the controller 310 scanned the previous area of interest 725 with the output beam 314 at an increased scan rate, then in response to identifying the object 320 based on the first set of data points 702 as an object of the second kind, the controller 310 can stop the rotation of the second optical element 504 about the second axis of rotation 510, reducing the frequency of scanning the output beam 314 of the region of interest 325.

[0194] Таким образом, некоторые варианты осуществления способа 800 позволяют выборочно сканировать исследуемые области, формируя точки данных различной плотности в зависимости от вида расположенных в них объектов. В частности, эти варианты осуществления способа 800 направлены на создание более плотного множества точек данных в пределах интересующей области, включая объекты повышенного интереса, такие как пешеходные переходы, дорожные знаки, припаркованные автомобили и т.п. При этом способ 800 направлен на создание лидарной системой 300 трехмерной точечной карты окружающего пространства 250 с более эффективным использованием вычислительных ресурсов лидарной системы 300, одновременно позволяя повысить безопасность работы транспортного средства 220.[0194] Thus, some embodiments of the method 800 allow selective scanning of regions of interest, generating data points of different densities depending on the type of objects located in them. In particular, these embodiments of method 800 are directed to generating a denser set of data points within an area of interest, including objects of high interest such as pedestrian crossings, road signs, parked cars, and the like. In doing so, the method 800 is directed to the creation by the lidar system 300 of a three-dimensional point map of the surrounding space 250 with a more efficient use of the computing resources of the lidar system 300, while at the same time allowing to increase the safety of the vehicle 220.

[0195] На этом выполнение способа 800 завершается. [0195] This completes the method 800.

[0196] 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.[0196] For a person skilled in the art, possible changes and improvements to the above-described embodiments of the present technology may be obvious. The foregoing description is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the invention. The scope of protection of this technology is determined solely by the scope of the appended claims.

[0197] Несмотря на то, что выше описаны варианты реализации изобретения с указанием конкретных шагов, выполняемых в определенном порядке, должно быть понятно, что эти шаги могут быть объединены, разделены на части или переупорядочены без отступления от существа и объема настоящей технологии. Соответственно, порядок выполнения и группирование этих шагов не являются ограничением настоящей технологии.[0197] While embodiments of the invention have been described above with specific steps performed in a specific order, it should be understood that these steps can be combined, subdivided, or reordered without departing from the spirit and scope of the present technology. Accordingly, the order of execution and grouping of these steps is not a limitation of the present technology.

Claims (29)

1. Лазерная система обнаружения и измерения дальности, содержащая:1. A laser detection and ranging system, comprising: - источник света;- Light source; - сканирующий элемент, выполненный с возможностью направления света от источника света наружу из оптической системы;- a scanning element configured to direct light from the light source outward from the optical system; - приемный элемент, выполненный с возможностью приема света, отраженного от окружающих объектов, в оптическую систему и содержащий по меньшей мере один датчик; и- a receiving element configured to receive light reflected from surrounding objects into the optical system and containing at least one sensor; And - контроллер, соединенный с по меньшей мере с одним датчиком, со сканирующим элементом и с приемным элементом,- a controller connected to at least one sensor, a scanning element and a receiving element, при этом сканирующий элемент содержит первый оптический элемент, выполненный с возможностью вращения вокруг первой оси, за счет этого частично определяя поле обзора оптической системы, и второй оптический элемент, соединенный с контроллером, с источником света и с первым оптическим элементом, и выполненный с возможностью приема света от первого оптического элемента и выборочного поворота вокруг второй оси, параллельной первой оси, а контроллер способен управлять движением второго оптического элемента в зависимости от информации, полученной от по меньшей мере одного датчика.wherein the scanning element contains the first optical element, made with the possibility of rotation around the first axis, thereby partially defining the field of view of the optical system, and the second optical element connected to the controller, to the light source and to the first optical element, and made with the possibility of receiving light from the first optical element and selective rotation around a second axis parallel to the first axis, and the controller is able to control the movement of the second optical element depending on information received from at least one sensor. 2. Система по п.1, в которой второй оптический элемент дополнительно выполнен с возможностью вращения вокруг третьей оси, перпендикулярной второй оси.2. The system of claim 1, wherein the second optical element is further rotatable about a third axis perpendicular to the second axis. 3. Система по п.2, в которой второй оптический элемент выполнен с возможностью одновременного вращения вокруг второй оси и вокруг третьей оси.3. The system of claim 2, wherein the second optical element is rotatable about the second axis and about the third axis simultaneously. 4. Система по п.2, в которой второй оптический элемент представляет собой зеркало.4. The system of claim 2, wherein the second optical element is a mirror. 5. Система по п.2, в которой второй оптический элемент представляет собой призму Рисли.5. The system of claim 2, wherein the second optical element is a Risley prism. 6. Система по п.1, в которой первый оптический элемент выполнен с возможностью вращения вокруг первой оси с постоянной скоростью.6. The system of claim 1, wherein the first optical element is rotatable about the first axis at a constant speed. 7. Система по п.6, в которой первый оптический элемент представляет собой призму.7. The system of claim 6 wherein the first optical element is a prism. 8. Система по п.7, в которой призма содержит множество граней и вращающийся сердечник, расположенный вдоль первой оси, а каждая из множества граней является отражающей поверхностью, расположенной вокруг вращающегося сердечника.8. The system of claim 7, wherein the prism comprises a plurality of facets and a rotating core disposed along the first axis, and each of the plurality of facets is a reflective surface disposed around the rotating core. 9. Система по п.8, в которой каждая из множества граней расположена под соответствующим заданным углом к первой оси.9. The system of claim 8, wherein each of the plurality of faces is located at a respective predetermined angle to the first axis. 10. Система по п.8, в которой каждая грань из множества граней параллельна первой оси.10. The system of claim 8, wherein each face of the plurality of faces is parallel to the first axis. 11. Система по п.1, в которой контроллер выполнен с возможностью управления движением второго оптического элемента в зависимости от информации, полученной от по меньшей мере одного датчика, для изменения частоты сканирования по меньшей мере одной из множества заранее заданных интересующих областей в поле обзора оптической системы.11. The system according to claim 1, in which the controller is configured to control the movement of the second optical element depending on information received from at least one sensor, to change the scanning frequency of at least one of a plurality of predetermined regions of interest in the field of view of the optical systems. 12. Система по п.11, в которой контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления движением второго оптического элемента с помощью по меньшей мере одного соединенного с ним гальванометра.12. The system of claim 11, wherein the controller is further configured to control the movement of the second optical element with at least one galvanometer connected thereto. 13. Система по п.1, в которой источник света, второй оптический элемент и первый оптический элемент расположены последовательно вдоль оптической оси.13. The system of claim 1, wherein the light source, the second optical element, and the first optical element are arranged in series along the optical axis. 14. Способ управления лазерной системой обнаружения и измерения дальности, выполняемый контроллером оптической системы и включающий в себя:14. A method for controlling a laser detection and ranging system, performed by an optical system controller and including: - выдачу контроллером команды источнику света на излучение света для сканирования в первом направлении первым оптическим элементом оптической системы, вращающимся вокруг первой оси, перпендикулярной первому направлению, частично определяющему поле обзора оптической системы;- issuance by the controller of the command to the light source to emit light to scan in the first direction by the first optical element of the optical system, rotating around the first axis perpendicular to the first direction, partially defining the field of view of the optical system; - обнаружение по меньшей мере одним датчиком, соединенным с контроллером, светового сигнала, отраженного от окружающих объектов в поле обзора оптической системы;- detection by at least one sensor connected to the controller of a light signal reflected from surrounding objects in the field of view of the optical system; - выбор контроллером интересующей области поля обзора на основании по меньшей мере частично отраженного сигнала; и- selection by the controller of the region of interest of the field of view based on at least partially reflected signal; And - выдачу контроллером команды второму оптическому элементу на выборочный поворот вокруг второй оси, параллельной первой оси, с изменением частоты сканирования в интересующей области.- issuance by the controller of a command to the second optical element for selective rotation around the second axis, parallel to the first axis, with a change in the scanning frequency in the region of interest. 15. Способ по п.14, в котором изменение включает в себя увеличение частоты сканирования интересующей области при обнаружении контроллером на основе отраженного сигнала по меньшей мере одного объекта первого класса в интересующей области.15. The method of claim 14, wherein the change includes increasing the scanning rate of the area of interest when the controller detects at least one first class object in the area of interest based on the reflected signal. 16. Способ по п.14, в котором изменение включает в себя уменьшение частоты сканирования интересующей области при обнаружении контроллером на основе отраженного сигнала по меньшей мере одного объекта второго класса в интересующей области без обнаружения объекта первого класса.16. The method of claim 14, wherein the change includes decreasing the scan rate of the region of interest when the controller detects at least one second class object in the region of interest based on the reflected signal without detecting a first class object. 17. Способ по п.16, в котором объект первого класса является динамическим объектом, а объект второго класса является статическим объектом.17. The method of claim 16, wherein the first class object is a dynamic object and the second class object is a static object. 18. Способ по п.14, в котором контроллер дополнительно способен определять интересующую область на основе заранее заданного правила выбора интересующей области для сканирования.18. The method of claim 14, wherein the controller is further capable of determining an area of interest based on a predetermined rule for selecting an area of interest for scanning. 19. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя выдачу контроллером команды второму оптическому элементу на поворот вокруг третьей оси, перпендикулярной второй оси.19. The method of claim 14, further comprising instructing the controller to rotate the second optical element about a third axis perpendicular to the second axis. 20. Способ по п.19, дополнительно включающий в себя выдачу контроллером команды второму оптическому элементу на одновременный поворот вокруг второй оси и вокруг третьей оси.20. The method of claim 19, further comprising commanding the controller to the second optical element to simultaneously rotate about the second axis and about the third axis.
RU2020133320A 2020-10-09 2020-10-09 Lidar systems and methods with selective scanning RU2792951C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133320A RU2792951C2 (en) 2020-10-09 Lidar systems and methods with selective scanning
US17/481,273 US20220113385A1 (en) 2020-10-09 2021-09-21 Lidar systems and methods with selective scanning
EP21199980.0A EP3982156A1 (en) 2020-10-09 2021-09-29 Lidar systems and methods with selective scanning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133320A RU2792951C2 (en) 2020-10-09 Lidar systems and methods with selective scanning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020133320A RU2020133320A (en) 2022-04-11
RU2792951C2 true RU2792951C2 (en) 2023-03-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6830184B2 (en) * 1999-06-07 2004-12-14 Metrologic Instruments, Inc. Method of and apparatus for automatically compensating for viewing-angle distortion in digital linear images of object surfaces moving past a planar laser illumination and imaging (pliim) based camera system at skewed viewing angles
US20110228249A1 (en) * 2010-03-16 2011-09-22 Raytheon Company Laser imaging system with uniform line illumination and method for generating images
RU2679923C1 (en) * 2017-10-05 2019-02-14 Акционерное общество "Лазерные системы" (АО "Лазерные системы") Method for obtaining spatial model of environment in real time on basis of laser location and device for implementation thereof
US20190101628A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Infineon Technologies Ag Apparatuses and method for light detection and ranging
US10281582B2 (en) * 2016-09-20 2019-05-07 Innoviz Technologies Ltd. Adaptive lidar illumination techniques based on intermediate detection results

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6830184B2 (en) * 1999-06-07 2004-12-14 Metrologic Instruments, Inc. Method of and apparatus for automatically compensating for viewing-angle distortion in digital linear images of object surfaces moving past a planar laser illumination and imaging (pliim) based camera system at skewed viewing angles
US20110228249A1 (en) * 2010-03-16 2011-09-22 Raytheon Company Laser imaging system with uniform line illumination and method for generating images
US10281582B2 (en) * 2016-09-20 2019-05-07 Innoviz Technologies Ltd. Adaptive lidar illumination techniques based on intermediate detection results
US20190101628A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Infineon Technologies Ag Apparatuses and method for light detection and ranging
RU2679923C1 (en) * 2017-10-05 2019-02-14 Акционерное общество "Лазерные системы" (АО "Лазерные системы") Method for obtaining spatial model of environment in real time on basis of laser location and device for implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4202486A1 (en) Lidar system and a method of calibrating the lidar system
EP3982156A1 (en) Lidar systems and methods with selective scanning
US20220113385A1 (en) Lidar systems and methods with selective scanning
US20220196809A1 (en) Scanner for a lidar system and lidar systems and methods including a scanner
US20220113428A1 (en) Lidar systems and methods
EP4202485A1 (en) Lidar system and a method of calibrating the lidar system
EP3982155A2 (en) Lidar systems and methods
RU2752016C2 (en) Lidar methods and systems with scanning with selective density based on mems
US20220113429A1 (en) Lidar systems and methods
US20220206163A1 (en) Lidar systems and methods
RU2792951C2 (en) Lidar systems and methods with selective scanning
RU2762744C2 (en) METHODS AND SYSTEMS FOR DETECTING USING LIDAR (LiDAR) WITH FIBER-OPTICAL MATRIX
RU2745882C1 (en) Methods and systems based on lidar with extended field of view based on passive elements
EP3982149A1 (en) Multispectral lidar systems and methods
RU2762618C2 (en) LIDAR (LiDAR) SYSTEM FOR DETECTING OBJECTS IN REGION OF INTEREST AND METHOD BASED ON IT
RU2798364C2 (en) Lidar systems and methods
RU2798363C2 (en) Lidar systems and methods
RU2829088C1 (en) Lidar system and method of calibrating lidar system
RU2829904C1 (en) Lidar system and method of calibrating lidar system
RU2792948C2 (en) Multispectral lidar systems and methods
RU2778383C2 (en) Lidar systems and detection methods
RU2781619C2 (en) Scanner for lidar system, lidar systems, and methods using scanner
RU2824434C2 (en) Lidar systems and methods
RU2789827C2 (en) Lidar systems and methods
RU2829187C1 (en) Lidar systems and methods