用于减轻光测距和检测系统中的光学串扰的系统和方法

摘要

本文描述的是用于改进多返回光信号的检测的系统和方法，并且更特别地涉及光检测和测距（LIDAR）系统中光学串扰的减轻。该方法可以包括循环被动状态和主动状态，在被动状态下，LIDAR系统接收来自其他光源的返回，在主动状态下，LIDAR系统接收来自其激光发出和来自其他光源的返回。通过比较来自被动状态和主动状态的返回，可以移除来自其他光源的串扰。其他方法可以包括（1）相位锁定内部LIDAR系统，以在彼此不同的方向上发出它们的激光；以及（2）当两个之间LIDAR系统在视场阈值内向彼此发出激光束时，每个之间LIDAR系统可以忽略来自另一个之间LIDAR系统的信号返回。

说明书

对（多个）相关申请的交叉引用

本专利申请要求来自2018年8月24日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS FORMITIGATING OPTICAL CROSSTALK IN A LIGHT RANGING AND DETECTION SYSTEM”的美国专利申请序列号16/112,273的优先权，该美国专利申请的主题通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及用于改进多返回光信号的检测的系统和方法，并且更特别地涉及光检测和测距（LIDAR）系统中光学串扰的减轻。

背景技术

LIDAR系统使用光脉冲来测量距离，通常基于飞行时间（TOF），即，光传输到对象的时间和返回反射的时间。通过收集这些测量结果，LIDAR系统可以确定它们的二维或三维环境。除了相机和其他雷达系统之外，LIDAR系统被用作自主驾驶汽车的传感器系统之一。

移动脉冲扫描LIDAR系统是能够自主行驶的智能车辆的基本部件。自主车辆的障碍检测功能要求非常低的故障率。随着日益增长数量的自主车辆配备有扫描LIDAR系统来检测和避开障碍物并安全地导航通过环境，相互干涉和光学串扰的概率可能成为一个重要问题。简单地说，当LIDAR系统检测并处理另一个LIDAR系统发送的激光束时，可能发生光学串扰。随着自主车辆配置有多个LIDAR系统，干涉的机会可能显著增加。在每个LIDAR系统处接收外来激光脉冲可导致诸如重影目标或降低信噪比之类的问题。

因此，需要的是能够减轻LIDAR系统中光学串扰的系统和方法。

附图说明

将对本发明的实施例进行参考，本发明的示例可以在附图中图示。这些图意图是说明性的而非限制性的。尽管本发明通常是在这些实施例的上下文中描述的，但是应当理解，这不意图将本发明的范围限制于这些特定的实施例。各图中项不按比例。

图（“FIG.”）1描绘了根据本文档的实施例的光检测和测距系统的操作。

图2图示了根据本文档的实施例的光检测和测距系统以及多个返回光信号的操作。

图3A描绘了根据本文档的实施例的具有旋转镜的LIDAR系统。

图3B描绘了根据本文档的实施例的在包括转子和轴的转子-轴结构中具有旋转电子器件的LIDAR系统。

图3C描绘了根据本发明的实施例的具有多个源的串扰模型。

图4A和图4B描绘了根据本文档的实施例的两个车辆的实施例400，每个车辆具有多个LIDAR系统。

图5A是根据本文档的实施例的由于两个LIDAR系统的振荡器频率和速度的差异所致的干涉图案的图形图示。

图5B描绘了根据本文档的实施例的两个LIDAR系统的定时图案。

图5C描绘了根据本公开的实施例在传感器A和传感器B处观察到的激光信号。

图6A描绘了根据本文档的实施例的LIDAR系统的激光发出（firing）在被动状态到主动状态之间循环的定时图案。

图6B是根据本文档的实施例的被动和主动返回的图形图示。

图7A、7B和7C描绘了根据本文档的实施例的控制器、被动检测器和主动检测器的框图。

图8A描绘了根据本文档的实施例的减轻LIDAR系统中串扰的方法的流程图。

图8B描绘了根据本文档的实施例的基于被动和主动状态减轻LIDAR系统中串扰的方法的流程图。

图9描绘了根据本文档的实施例的计算设备/信息处理系统的简化框图。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节，以便提供对本发明的理解。然而，对于本领域的技术人员来说将显然的是，在没有这些细节的情况下可以实践本发明。此外，本领域技术人员将认识到，下面描述的本发明的实施例可以以各种方式实现，诸如过程、装置、系统、设备或有形计算机可读介质上的方法。

图解中所示的部件或模块说明本发明的示例性实施例，并且意在避免模糊本发明。还应当理解，贯穿该讨论，部件可以被描述为单独的功能单元，其可以包括子单元，但是本领域技术人员将认识到，各种部件或其部分可以被划分成单独的部件或者可以被集成在一起，包括集成在单个系统或部件内。应当注意，本文中讨论的功能或操作可以作为部件来实现。部件可以用软件、硬件或其组合来实现。

此外，在各图内部件或系统之间的连接不意图限于直接连接。相反，在这些部件之间的数据可以被中间部件修改、重新格式化或以其他方式改变。而且，可以使用附加的或更少的连接。还应当注意，术语“耦合”、“连接”或“通信耦合”应当理解为包括直接连接、通过一个或多个中间设备的间接连接以及无线连接。

说明书中对“一个实施例”、“优选实施例”、“实施例”或“多个实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定特征、结构、特性或功能包括在本发明的至少一个实施例中，并且可以在多于一个实施例中。而且，在说明书中各种地方的上述短语的出现不一定都指代相同的一个或多个实施例。

在说明书中各种地方的某些术语的使用是为了说明，并且不应被解释为限制。服务、功能或资源不限于单个服务、功能或资源；这些术语的使用可以指代相关服务、功能或资源的分组，它们可以是分布式的或聚合的。

术语“包括”、“包括着”、“包含”和“包含着”应被理解为开放式术语，并且下面的任何列表都是示例且不意限于所列出的项。本文中使用的任何标题仅用于组织目的，并且不应当用于限制本描述或权利要求的范围。该专利文件中提到的每个参考文献都通过引用以其整体并入本文中。

此外，本领域技术人员应当认识到：（1）可以选择性地执行某些步骤；（2）步骤可能不限于本文中阐述的特定次序；（3）某些步骤可以不同的次序执行；以及（4）某些步骤可以同时进行。

A.

诸如LIDAR系统的光检测和测距系统可以采用光脉冲来基于每个光脉冲的飞行时间（TOF）测量到对象的距离。从光检测和测距系统的光源发射的光脉冲与远端对象相互作用。一部分光从对象反射并返回到光检测和测距系统的检测器。基于在光脉冲的发射和返回光脉冲的检测之间消逝的时间，可以估计到对象的距离。在一些实施例中，光脉冲可以由激光发射器生成。光脉冲可以通过透镜或透镜组装件聚焦。光脉冲可以击中多个对象，每个对象具有离激光器的不同距离，从而导致多返回信号将被光检测和测距系统检测器接收。多返回信号可以提供更多的环境信息，以改进测绘或重建。可能需要专用检测器来精确标识每个返回及其相关联的时间延迟信息。

因此，诸如LIDAR系统的光检测和测距系统可以是用于测量系统周围环境的形状和轮廓的工具。LIDAR系统可以应用于许多应用，包括自主导航和表面的航空测绘二者。LIDAR系统发射光脉冲，该光脉冲随后反射离开其中系统进行操作的环境内的对象。可以测量每个脉冲从被发射到被接收行驶的时间（即，飞行时间“TOF”），用于确定对象和LIDAR系统之间的距离。该科学基于光和光学的物理学。

在LIDAR系统中，光可以从快速发出的激光器发射。激光通过介质行驶，并反射离开环境中事物的点，所述事物比如建筑物、树枝和车辆。反射的光能返回到LIDAR接收器（检测器），其在那里被记录并用于为环境绘图。

图1描绘了根据本文档的实施例的光检测和测距系统的操作100。包括的是根据本文档的实施例的光检测和测距部件102以及数据分析和解释109。光检测和测距部件102可以包括发送发射光信号110的发送器104、包括检测器的接收器106以及系统控制和数据采集108。发射光信号110通过介质传播并反射离开对象112。返回光信号114通过介质传播，并被接收器106接收。系统控制和数据采集108可以控制发送器104的光发射，并且数据采集可以记录由接收器106检测到的返回光信号114。数据分析和解释109可以经由连接116从系统控制和数据采集108接收输出，并执行数据分析功能。连接116可以用无线或非接触通信方法来实现。发送器104和接收器106可以包括光学透镜和反射镜（未示出）。发送器104可以发射具有按特定序列的多个脉冲的激光束。在一些实施例中，光检测和测距部件102以及数据分析和解释109包括LIDAR系统。

图2图示了根据本文档的实施例的光检测和测距系统202的操作200，该光检测和测距系统202包括多个返回光信号：（1）返回信号203和（2）返回信号205。光检测和测距系统202可以是LIDAR系统。由于激光的光束发散性，因此单个激光发出经常击中多个对象，从而产生多个返回。光检测和测距系统202可以分析多个返回，并且可以报告最强返回、最后一个返回或者这两个返回。根据图2，光检测和测距系统202在近壁204和远壁208的方向上发射激光。如图示的，大部分光束在区域206击中近壁204，从而产生返回信号203，并且另一部分光束在区域210击中远壁208，从而产生返回信号205。与返回信号205相比，返回信号203可以具有更短的TOF和更强的接收信号强度。仅在两个对象之间的距离大于最小距离时，光检测和测距系统202才可以记录这两个返回。在单个和多个返回LIDAR系统两者中，重要的是返回信号与发送的光信号准确关联，以便计算准确的TOF。

LIDAR系统的一些实施例可以以2-D（即，单平面）点云方式捕获距离数据。这些LIDAR系统可能经常用在工业应用中，并且可能经常重新打算以用于调查、测绘、自主导航和其他用途。这些设备的一些实施例依赖于使用单个激光发射器/检测器对结合某种类型的移动反射镜来实现跨至少一个平面的扫描。该反射镜不仅反射来自二极管的发射的光，而且还可以将返回光反射到检测器。在该应用中使用旋转镜可以意指实现90 - 180 - 360度的方位角视图，同时简化系统设计和可制造性二者。

图3A描绘了根据本文档的实施例的具有旋转镜的LIDAR系统300。LIDAR系统300采用单个激光发射器/检测器结合旋转镜来有效地跨平面扫描。由这样的系统执行的距离测量实际上是二维（即，平面）的，并且捕获的距离点被渲染为2-D（即，单平面）点云。在一些实施例中，但没有限制，旋转镜以非常快的速度旋转，例如每分钟数千转。旋转镜也可以称为急转（spin）镜。

LIDAR系统300包括激光电子设备302，其包括单个光发射器和光检测器。发射的激光信号301可以被引导至固定反射镜304，所述固定反射镜304将发射的激光信号301反射到旋转镜306。当旋转镜306“旋转”时，发射的激光信号301可以在其传播路径上反射离开对象308。反射信号303可以经由旋转镜306和固定镜304耦合到激光电子设备302中的检测器。

图3B描绘了根据本文档的实施例的在转子-轴结构中具有旋转电子器件的LIDAR系统350，该转子-轴结构包括转子351和轴361。转子351可以具有圆柱形形状，并且在转子351的中心包括圆柱形孔。轴361可以定位在圆柱形孔内。如图示的，转子351围绕轴361旋转。这些部件可以包括在LIDAR系统中。转子351可以包括转子部件352，并且轴361可以包括轴部件366。转子部件352中包括的是顶部PCB，并且轴部件366中包括的是底部PCB。在一些实施例中，转子部件352可以包括光检测和测距部件102，并且轴部件366可以包括图1的数据分析和解释109。

经由连接件354耦合到转子部件352的是环356和环358。环356和环358是位于转子351内表面上的圆形带，并为气隙电容器的一侧提供电极板功能。经由连接件364耦合到轴部件366的是环360和环362。环360和环362是位于轴361外表面上的圆形带，并为气隙电容器的另一侧提供电极板功能。可以基于环356和环360之间的空间来创建电容器C1。可以基于环358和环362之间的空间来创建另一个电容器C2。前述电容器的电容可以部分由气隙368限定。

环356和环360是电容器C1的电极板部件，并且环358和环362是电容器C2的电极板部件。环356和环358之间的垂直间隙370可能影响电容器C1和电容器C2之间的电容链路的性能，因为垂直间隙370的值可能确定两个电容器之间的干涉水平。本领域技术人员将认识到，转子351和轴361可以各自包括可以支持N个电容链路的N个环。

如先前指出的，飞行时间或TOF是LIDAR系统用于为环境绘图的方法，并提供了一种用于检测目标对象的可行和经过验证的技术。同时，在激光发出时，LIDAR系统内的固件可能正在分析和测量接收到的数据。LIDAR系统内的光学接收透镜像收集从环境返回的光子碎片的望远镜那样起作用。系统中采用的激光越多，可以收集的关于环境的信息就越多。与具有多个激光器的系统相比，单个激光器LIDAR系统可能处于不利地位，因为可以取回的光子更少，因此可以获取的信息就更少。LIDAR系统的一些实施例（但没有限制）已经用8、16、32和64个激光器实现。而且，一些LIDAR实施例（但没有限制）可以具有30-40°的垂直视场（FOV），其中激光束间隔如0.3°一样紧密，并且可以具有每秒5-20转的旋转速度。

旋转镜功能也可以用诸如MEMS的固态技术来实现。

B. 用于

随着LIDAR系统在自主驾驶方面的发展，光学串扰或简称串扰可能成为一个重要问题。串扰也可以称为相互干涉。图3C描绘了根据本发明的实施例的具有多个源的串扰模型380。如图示的，公路上存在四辆车，车辆A，车辆B，车辆C，车辆D。实线指示由车辆A生成并反射离开车辆B的激光信号。虚线指示从车辆C朝向与车辆A相反方向的视线串扰（LOS-C）。虚线指示从车辆D朝向与车辆A相同方向的反射串扰（R-C）。串扰模型380中未示出的是共同位于相同车辆上的两个LIDAR系统之间的串扰。

图4A和图4B描绘了根据本文档的实施例的两个车辆，每个车辆具有多个LIDAR系统。在图4A中，车辆内部402包括五个LIDAR系统，L1、L2、L3、L4和L5。从L1、L2、L3、L4和L5的圆圈中伸出的箭头指示激光发出的方向。接近车辆内部402的是车辆间404，其也包括五个LIDAR系统。如串扰模型380指示，车辆内部402和车辆间404可能生成多种形式的串扰。如本文中讨论的，可以存在多种方法来最小化串扰。所述方法可以包括但不限于LIDAR系统之间的激光发出相位锁定（PV）、LIDAR系统的振荡器之间的差异分析、两个车辆之间的速度差异分析、忽视或忽略两个LIDAR系统之间的特定视场（FOV）中的返回信号以及被动/主动接收比较。

1.

相位锁定（PV）方法或相位锁定可以相对于图4A和图4B来描述。相位锁定可以由车辆上的计算机控制。利用指令，计算机将LIDAR系统的激光发出引导或重新对准在彼此不同的方向，以减轻车量内部干涉。也就是说，在车辆内部402上，尽最大可能将LIDAR系统L1、L2、L3、L4和L5的发出指向得彼此远离，以最小化内部干涉。否则，激光束可能彼此反弹开。当内部LIDAR系统旋转时，可能合期望的是将LIDAR系统指向特定的编码位置。根据图4A和图4B，车辆内部402的五个激光系统中的四个各自引导到不同的方向。在车辆内部402上，L1、L2、L3和L4以90度或180度的分离角度引导到不同的方向进行发出。相位锁定可以在其他分离角度实现。当两个LIDAR系统的发出方向的分离角度增加时，两个LIDAR系统的串扰的减轻增加。也就是说，更大的分离角度可能导致更大的内部串扰减轻。该方法可以相当多地减轻L1、L2、L3和L4之间的内部串扰。L5引导到与L4相同的方向，但是L4和L5在车辆内部402上具有物理分离，这可以减少L4和L5之间的串扰。相位锁定的目的是使车辆内部402上的五个LIDAR系统以相位锁定旋转，使得维持激光发出的分离角度。相位锁定可以将内部串扰减少50-60%。

由于LIDAR系统L6、L7、L8、L9和L10可能与LIDAR系统L1、L2、L3、L4和L5不同步或不处于相位锁定，因此车辆间404上的LIDAR系统可能或可能不能够实现与车辆内部402上的LIDAR系统的相位锁定。

2.

可以通过管理具有特定视场（FOV）的返回信号来减轻不同车辆（诸如车辆内部402和车辆间404）上的LIDAR系统之间的串扰。该方法可以基于当不同车辆上的两个LIDAR系统向彼此发出激光束并且它们各自具有小于阈值的视场时，忽略接收或不发送激光。在一个实施例中，当每个LIDAR系统在特定视场或角度范围、即视场阈值内向另一个LIDAR系统发出激光时，两个LIDAR系统可以忽视、即忽略从彼此接收的信号。在另一个实施例中，当接收的激光信号被感测到在特定视场内时，LIDAR系统可以不发送、即或者可以停止或抑制激光发出。例如，参考图4A和图4B，L4和L6用视场FOV1和FOV2指向彼此。FOV1和FOV2各自小于指定的视场或视场阈值。当该状态被确定时，L4和/或L6可以忽略，即，不处理来自另一个LIDAR系统的激光信号的接收。该方法可以减轻L4和/或L6二者的之间串扰。替代地，当L4感测到L6的视场FOV2小于视场阈值时，L4可以停止发送激光，并且反之亦然。在一些实施例中，视场阈值可以是±15度。该视场方法可以与本文中描述的其他方法分离地实现。例如，FOV干涉减少可以独立于被动/主动干涉减少和相位锁定干涉减少来实现。

3.

与LIDAR系统的振荡器频率差异和LIDAR系统的速度差异相关的观察可以进一步减轻串扰。振荡器可以是但不限于晶体振荡器。振荡器可以或可以不与诸如GPS、地下室或Wi-Fi之类的外部时间源同步。

图4A可以图示车辆内部402中的每个LIDAR系统的振荡器频率与车辆间404中的每个LIDAR系统的振荡器频率相比较的差异。例如，分析可以包括在L1与L9相比较的振荡器频率之间的比较等。利用对车辆内部402和车辆间404中的相应LIDAR系统的适当调整，可以允许在这些LIDAR系统之间的同步，并且可以允许实现相位锁定方法来减轻串扰。该调整可以基于例如L5观察L10并调整其振荡器频率以与L10的晶体频率对准。L5和L10之间可能没有任何正式的协调。

振荡器频率的分析差异可以包括观察第二LIDAR系统相对于第一LIDAR系统的激光发出定时。当第一和第二LIDAR系统同时发出时，第一和第二LIDAR系统可以被认为是入射事件和特定的“闪烁”率。随着时间推移，第一LIDAR系统可以从第二LIDAR系统观察到更快的“闪烁”率，其指示第二LIDAR系统具有与第一LIDAR系统不同的振荡器频率。在第一个和第二LIDAR系统之间，没有与振荡器频率相关的协调或协商。基于这些观察，第一LIDAR系统可以基于其对“闪烁”率的了解来改进其干涉。相对于图5C进一步讨论闪烁率。

第二 LIDAR系统的振荡器频率对于第一LIDAR系统是未知的。目标是“看到”基于未知振荡器速度差异的干涉图案。

图5A是根据本文档的实施例的由于两个LIDAR系统的振荡器频率差异或速度差异所致的干涉图案500的图形图示。干涉图案500可以图示干涉或干涉簇的移动。干涉图案500的一些方面包括以下：干涉簇看起来朝向和远离传感器移动。干涉簇可能从传感器中心形成一个弧（等半径）。干涉簇的方位角和多个图案因选择旋转RPM而异。

可以经由两个传感器的振荡器频率的x-y映射来分析振荡器频率的增量，以生成干涉图案500。图5A指示干涉簇可能远离一个传感器并且向另一个传感器移动，这取决于

图5B描绘了根据本文档的实施例的包括传感器A和传感器B的两个LIDAR系统的定时图案510。传感器A具有

图5B上也指示的是（1）传感器A的激光发出在传感器B的定时图上出现为返回（517），以及（2）传感器B的激光发出在传感器A的定时图上出现为返回（518）。定时差异、即振荡器频率的增量可以在传感器A和传感器B之间生成串扰。

图5C描绘了根据本公开的实施例在传感器A和传感器B处的观察到的激光信号。在传感器A处，信号511和信号512是传感器A的已知信号。通过观察，信号513是来自传感器B的串扰信号。信号511、信号512和信号513的闪烁率可能与传感器A的已知信令模式不匹配。类似地，在传感器B处，信号514和信号516是传感器A的已知信号。通过观察，信号514是来自传感器B的串扰信号。信号514、信号515和信号516的闪烁率与传感器B的已知信令模式不匹配。根据这些观察，传感器A可以从其信号模式删除信号513，并且传感器B可以从其信号模式删除信号515。

作为类似，传感器A和传感器B可能是灯塔。当位于传感器A时，可以观察到来自传感器B的闪烁。根据该观察，可以忽略从传感器B查看到但在传感器A中没有查看到的闪烁。

4.

允许在利用PV方法减轻串扰中的改进的附加考虑可以包括对车辆内部402的每个LIDAR系统和车辆间的每个LIDAR系统之间的速度增量的分析。根据图4A和图4B，车辆内部402和车辆间404可以分别具有V1和V2的速度。这些速度的差异可能对车辆内部402和车辆间404的串扰有贡献。反映车辆内部402和车辆间404之间的移动的V1和V2的差异可能导致干涉图案520的变化。基于V1和V2的差异中的差异的适当调整可以减轻串扰。

5.

一种用于利用被动和主动状态来减轻串扰的方法可以基于比较以下各项的信号返回的原理：1）被动状态，其中LIDAR系统接收返回，但不发出其激光，和2）主动状态，其中LIDAR系统接收返回并发出其激光。在主动返回中，LIDAR系统在正常操作期间接收正常返回。LIDAR系统发出并在其后立即捕获返回。在被动返回中，LIDAR系统在没有LIDAR系统的激光刺激的情况下以LPOS周期捕获返回。被动状态下的捕获返回来自其他光源。这些源可能是其他LIDAR系统。因此，在被动返回中，LIDAR系统接收到干涉。在主动返回中，接收到干涉和基于LIDAR系统激光发出的“真实”返回信号。在主动返回中，可以基于被动返回和主动返回之间的比较来移除干涉。实际上，在被动状态期间，定义了一个模子，LIDAR系统可以利用该模子过滤掉在主动状态中接收到的干涉。用于主动状态的时间段可以称为主动周期。用于被动状态的时间段可以称为被动周期。

图6A描绘了根据本文档的实施例的LIDAR系统的激光发出在被动状态到主动状态之间循环的定时模式600。当处于被动状态（或周期）时，LIDAR系统的激光发出被抑制。在主动状态（或周期）期间，LIDAR系统的激光发出是“主动的”。这包括抑制激光功率控制反馈，使得被动周期不影响主动周期的激光功率设置。根据定时模式600，激光功率仅可以针对主动周期进行计算和调整。

图6B是根据本文档的实施例的被动和主动返回620的图形图示。被动返回由被动LPOS 622指示。被动LPOS 622图示了第一LIDAR系统对被动返回峰值623——即从第二LIDAR系统的返回——的检测。主动返回由主动LPOS 624指示，其中LPOS是激光位置发出时间。主动LPOS 624图示了来自第一LIDAR系统的激光发出625、基于第一LIDAR系统的激光发出625的真实主动返回626、以及基于来自第二LIDAR系统的被动返回峰值623的主动返回峰值627（伪像）的移除。

在一个实施例中，陷波滤波器操作，第一LIDAR系统可以偶尔对被动返回采样。第一LIDAR系统可以用固件中的选择性陷波滤波器来实现，以对可能位于与接收到的被动返回或检测到的被动返回相同半径上的任何返回进行滤波。可以从下一个主动捕获移除伪像。陷波滤波器操作必须检测和预测下一次干涉返回，即，下一个干涉簇脉冲。

在另一个实施例中，在基于消费者的过程操作中，LIDAR系统交替地采样和传递每个发出周期的返回与主动返回。也就是说，LIDAR系统重复被动状态和主动状态执行的循环，以进一步减轻串扰。被动返回可能暗示干涉簇在主动返回捕获时可能出现的位置。消费者过程可以对所选择的主动返回进行识别、滤波、跟踪和忽略。消费者是指客户系统处置处理。

在先前讨论的一些实施例中，干涉、例如被动返回峰值623可以在被动周期期间被检测到，并且可以在主动周期期间被移除，例如，从接收到的返回信号、主动LPOS 624移除。在一些其他实施例中，如以下配置中所述，可以直接从主动返回中删除干涉：

采集中–在收集数据时，LIDAR系统可以选择性地直接从返回移除干涉。

采集后或存储后–收集大量返回并存储包括位置的数据。例如，返回1在x1，返回2在x2，并且x1在y1；如果可以关联x1和y1，则可以选择x2。

返回后–在返回时，给定x1或x2；给定y1；如果可以关联x1和y1，则移除x2。在这种情况下，x2的数据丢失。

另一个实施例可以在系统内部之间应用随机和变化的时隙偏移。该随机偏移可能创建固体干涉簇的外观，从而在后处理中分开并减少相关性。

C.

图7A、7B和7C分别描绘了根据本文档的实施例的控制器702、被动检测器720和主动检测器730的框图700。控制器702可以控制主动状态704和被动状态706的功能，主动状态704和被动状态706耦合到定时器710。主动状态704和被动状态706的输出耦合到干涉滤波器708，干涉滤波器708进而生成用于其他LIDAR系统功能的输出。

被动检测器720可以包括接收器Rx 721和峰值检测器722。接收器Rx 721接收被动返回723，并且在处理之后，将接收器Rx 721的输出耦合到峰值检测器722。峰值检测器722生成检测到的被动返回724，其可以包括干涉信号和峰值。检测到的被动返回724的示例可以是图6B的被动LPOS 622。

主动检测器730可以包括接收器Rx 731、峰值检测器732、干涉消除736、多路复用器 738、干涉消除740和发送器Tx 734。至接收器Rx 731的输入包括接收的被动返回733和传输的激光束735，该激光束735是来自发送器Tx 734的输出，其包括LIDAR激光发出。在一种操作模式中，接收器Rx 721的输出可以耦合到峰值检测器732，峰值检测器732进而耦合到干涉消除736，干涉消除736进而经由多路复用器738生成输出、检测到的主动返回737。可以在检测到的主动返回737中移除来自接收到的被动返回733的干涉。检测到的主动返回737的示例可以是来自接收到的被动返回733的干涉的主动LPOS 624。替代地，接收器Rx721的输出可以耦合到干涉消除740。干涉消除740包括模板和动态放置。干涉消除740的输出经多路复用器 738生成检测到的主动返回737。

主动检测器730可以可操作用于在主动状态下生成主动返回，该主动返回包括基于LIDAR系统的传输激光束735的返回信号和干涉信号。干涉信号随后被移除。

包括两个或更多个LIDAR系统的车辆可以包括计算机，以指导和协调两个或更多个LIDAR系统的操作。在一个示例中，但没有限制，实现相位锁定的LIDAR系统内部的协调可以由计算机管理。

D. 用于减轻LIDAR系统中光学串扰的方法

图8A描绘了根据本文档的实施例的减轻LIDAR系统中的光学串扰的方法的流程图800。该方法可以包括以下步骤：

相位锁定——将位于相同车辆上的LIDAR系统的激光发出的方向相位锁定在不同方向上。不同方向越大，内部串扰的减少就越大。作为示例，但没有限制，不同的方向可以是90度或180度。相位锁定可以由车辆上或远程位点的计算机控制。因此，计算机可以通过相位锁定车辆上的两个或更多个LIDAR系统来减轻车辆内部串扰，以使得它们的激光用彼此不同的分离角度发出。随着分离角度增加，串扰的减少可能增加（步骤802）。

视场——当两个LIDAR系统激光器相互指向并且它们具有小于视场阈值的FOV时，可以通过忽略（或忽视）返回来导致视场串扰减少。替代地，当两个LIDAR系统激光器指向彼此并且它们具有±15度的FOV时，停止激光发出。在一个实施例中，视场阈值可以是±15度（步骤804）。

振荡器频率的差异——当观察到两个LIDAR系统之间的振荡器频率的差异时，可能导致主动返回中串扰的减少。可以在干涉图案上观察到差异。该减少可以基于在干涉图案观察的基础上选择性地移除干涉峰（步骤806）。

速度差异——当观察到两个LIDAR系统之间的速度差异时，可能导致主动返回中的串扰的减少。可以在干涉图案上观察到差异。该减少可以基于在干涉图案观察的基础上选择性地移除干涉峰（步骤808）。

被动/主动状态——在被动状态下操作LIDAR系统，其中在被动状态下，LIDAR系统不发送激光信号，而接收来自其他光源、例如其他LIDAR系统的返回信号。随后，在主动状态下操作LIDAR系统，其中，在主动状态下，LIDAR系统具有激光发出并接收返回信号，该返回信号包括基于LIDAR系统的激光发出并来自其他光源的返回。将被动返回与主动返回进行比较，以确定主动返回中的干涉元素。基于所述比较，从主动返回移除来自包括干涉元素的其他LIDAR系统的一个或多个返回（步骤810）。

图8B描绘了根据本文档的实施例的基于被动和主动状态减轻LIDAR系统中的串扰的方法的流程图820。该方法包括以下步骤：

发起被动状态，包括无LIDAR系统的激光发出（步骤822）。

接收包括来自其他光源（干涉）的信号的被动返回（步骤824）。

发起包括由LIDAR系统的激光发出的主动状态（步骤826）。

接收主动返回，该主动返回包括基于LIDAR系统的激光发出的返回信号和来自其他光源的信号（步骤828）。

比较被动返回和主动返回（步骤830）。

从主动返回移除干涉（步骤830）。

在基于消费者的过程模式的情况下，重复被动状态和主动状态执行的循环，以进一步减轻串扰。在陷波滤波器模式下，在执行主动返回之前偶尔对被动返回进行采样（步骤832）。

总之，一种用于减轻包括车辆内部LIDAR系统和车辆间LIDAR系统的LIDAR网络的网络中的串扰的方法包括：相位锁定车辆内部LIDAR系统，对车辆间LIDAR系统对执行视场减小；为每个LIDAR系统执行一系列被动状态和主动状态。

相位锁定车辆内部LIDAR系统包括引导每个车辆内部LIDAR系统的激光器在与其他车辆内部系统不同的方向上发出。也就是说，计算机可以通过相位锁定车辆上的两个LIDAR系统从而使得它们的激光器在彼此不同的方向上发出来减轻车辆内部串扰。当一对车辆间LIDAR系统在视场阈值内向彼此发出它们的激光束时，该对车辆间LIDAR系统相互忽略相应的返回信号。

对于车辆内部LIDAR系统和车辆间LIDAR系统中的每一个：1）在被动状态期间，由每个LIDAR系统接收被动返回，该被动返回包括来自其他光源的一个或多个返回。被动状态包括LIDAR系统对激光发出的抑制；2）在主动状态期间，由每个LIDAR系统接收主动返回，该主动返回包括由每个LIDAR系统的激光发出引起的返回和来自其他光源的一个或多个返回；3）通过每个LIDAR系统比较被动返回和主动返回；以及4）由每个LIDAR系统从主动返回移除包括在被动返回中的来自其他光源的一个或多个返回，以减轻串扰。

E.

应当注意，这些实验和结果是通过说明的方式提供的，并且是在特定条件下使用一个或多个特定实施例执行的；因此，这些实验及其结果都不应当用于限制当前专利文档的公开范围。

从实验的观察可能表明以下：对于基于消费者的过程模式，实现显示出较低水平的复杂性，并且实现起来相对简单。基于消费者的过程模式可能不得不牺牲许多主动LPOS捕获，以便提供有用的被动数据。此外，基于消费者的模式可能将干涉簇变成阴影。

对于陷波滤波器模式，从LPOS到LPOS可能产生干涉簇跟踪。这意味着LIDAR系统可以作为来自ADC的第一级过滤掉干涉。可以能够跟踪多个干涉簇。替代地，LIDAR系统可以移除与干涉簇重叠的有效返回。陷波滤波器模式可能将干涉簇变成阴影。此外，陷波滤波器模式可能需要跟踪和预测跨LPOS样本的干涉簇移动。

F.

在实施例中，本专利文档的方面可以涉及信息处理系统/计算系统或在其上实现。出于本公开的目的，计算系统可以包括可操作来计算、运算、确定、分类、处理、发送、接收、检索、引起、路由、切换、存储、显示、通信、表明、检测、记录、再现、处理或利用任何形式的信息、情报或数据以用于商业、科学、控制或其他目的的任何手段或手段的集合。例如，计算系统可以是个人计算机（例如，膝上型计算机）、平板计算机、平板手机、个人数字助理（PDA）、智能电话、智能手表、智能包、服务器（例如，刀锋服务器或机架式服务器）、网络存储设备或任何其他合适的设备，并且可以在尺寸、形状、性能、功能和价格方面有所不同。计算系统可以包括随机存取存储器（RAM）、一个或多个处理资源，诸如中央处理器（CPU）或硬件或软件控制逻辑、ROM和/或其他类型的存储器。计算系统的附加部件可以包括一个或多个磁盘驱动器、用于与外部设备通信的一个或多个网络端口以及各种输入和输出（I/O）设备，诸如键盘、鼠标、触摸屏和/或视频显示器。计算系统还可以包括可操作用于在各种硬件部件之间传输通信的一个或多个总线。

图9描绘了根据本公开的实施例的计算设备/信息处置系统（或计算系统）的简化框图。将理解，为系统900示出的功能可以操作来支持信息处置系统的各种实施例——尽管应当理解，信息处置系统可以被不同地配置并且包括不同的部件。

图9描绘了根据本文档的实施例的计算设备/信息处置系统（或计算系统）的简化框图。将理解，为系统900示出的功能可以操作来支持信息处置系统的各种实施例——尽管应当理解，信息处置系统可以被不同地配置并且包括不同的部件。

如图9中图示的，系统900包括提供计算资源并控制计算机的一个或多个中央处理单元（CPU）901。CPU 901可以用微处理器等来实现，并且还可以包括一个或多个图形处理单元（GPU）917和/或用于数学计算的浮点协处理器。系统900还可以包括系统存储器902，其可以是随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）或两者的形式。

也可以提供多个控制器和外围设备，如图9中所示。输入控制器903表示至（一个或多个）各种输入设备904的接口，诸如键盘、鼠标或触笔。还可以存在与无线设备906通信的无线控制器905。系统900还可以包括用于与一个或多个存储设备908对接的存储控制器907，每个存储设备908包括诸如闪存的存储介质或者光学介质，其可以用于记录操作系统、实用程序和应用程序的指令程序，所述指令程序可以包括实现本发明的各个方面的程序的实施例。（一个或多个）存储设备908也可以用于存储根据本发明处理的数据或待处理数据。系统900还可以包括显示控制器909，用于向显示设备911提供接口。计算系统900还可以包括用于与汽车系统913通信的汽车信号控制器912。通信控制器914可以与一个或多个通信设备915对接，这使得系统900能够通过包括汽车网络、因特网、云资源（例如，以太网云、以太网光纤通道（FCoE）/数据中心桥接（DCB）云等）、局域网（LAN）、广域网（WAN）、存储区域网（SAN）的各种网络中的任一个、或通过包括红外信号的任何合适的电磁载波信号连接到远程设备。

在图示的系统中，所有主要系统部件可以连接到总线916，总线916可以表示多于一个的物理总线。然而，各种系统部件可以或可以不在物理上彼此接近。例如，输入数据和/或输出数据可以从一个物理位置远程传输到另一个物理位置。此外，可以从远程位置（例如，服务器）通过网络访问实现本发明各个方面的程序。这样的数据和/或程序可以通过各种机器可读介质中的任一个来传送，所述机器可读介质包括但不限于：诸如硬盘、软盘和磁带的磁介质；诸如CD-ROM和全息设备之类的光学介质；磁光介质；以及专门配置来存储或存储且执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、闪存设备以及ROM和RAM设备。

本发明的实施例可以用用于一个或多个处理器或处理单元的指令编码在一个或多个非暂时性计算机可读介质上，以使得执行步骤。应当注意，一个或多个非暂时性计算机可读介质应当包括易失性和非易失性存储器。应当注意，替代实现是可能的，包括硬件实现或软件/硬件实现。硬件实现的功能可以使用（一个或多个）ASIC、可编程阵列、数字信号处理电路等来实现。因此，任何权利要求中的“装置”术语意图涵盖软件和硬件实现二者。类似地，如本文中使用的术语“一个或多个计算机可读介质”包括具有其上体现的指令程序的软件和/或硬件，或者它们的组合。考虑到这些实现替换方案，将理解的是，各图和伴随的描述提供了本领域技术人员将要求来编写程序代码（即，软件）和/或制造电路（即，硬件）以执行所需处理的功能信息。

应当注意，本发明的实施例可以进一步涉及具有非暂时性有形计算机可读介质的计算机产品，该非暂时性有形计算机可读介质上具有用于执行各种计算机实现的操作的计算机代码。介质和计算机代码可以是为本发明的目的而专门设计和构造的那些，或者它们可以属于相关领域的技术人员已知或可获得的类型。有形计算机可读介质的示例包括但不限于：磁介质，诸如硬盘、软盘和磁带；诸如CD-ROM和全息设备之类的光学介质；磁光介质；以及专门配置来存储或存储且执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、闪存设备以及ROM和RAM设备。计算机代码的示例包括机器代码，诸如由编译器产生的代码，以及包含由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件。本发明的实施例可以全部或部分实现为机器可执行指令，其可以在由处理设备执行的程序模块中。程序模块的示例包括库、程序、例程、对象、部件和数据结构。在分布式计算环境中，程序模块可以物理地位于本地、远程或两者的环境中。

本领域技术人员将认识到，没有计算系统或编程语言对本发明的实践是至关重要的。本领域技术人员还将认识到，上述多个元件可以在物理上和/或功能上分离成子模块或组合在一起。

本领域技术人员将领会，前面的示例和实施例是示例性的，并且不限于本公开的范围。旨在本领域技术人员在阅读说明书和研究附图时，对于其而言显然的所有置换、增强、等同、组合和改进都包含在本公开的真实精神和范围内。还应当注意，任何权利要求的元素可以被不同地布置，包括具有多个从属性、配置和组合。