[發明專利]具有LIDAR傳感器的阻擋檢測和天氣檢測系統

在審

• 申請號: 201980090786.1
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN113330329A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: N·特雷夫
• 申請（專利權）人: 大陸汽車系統公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/497;G01S17/89;G01S17/95
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉書航;呂傳奇

一種方法和裝置檢測LIDAR傳感器的窗戶上的異物，并確定惡劣天氣條件（霧、噴霧、雨）的存在。LIDAR傳感器具有：包括光源的照射部分；接收部分，具有用于接收從光源發送的光的至少一個光電檢測器，所述光從接收光學器件的視場中的對象反射；鄰近于照射部分的阻擋檢測部分；以及從照射部分延伸到阻擋檢測部分的窗戶部分。所述方法防止當異物在窗戶表面上時或當惡劣天氣條件存在時散射的來自光源的光傳入接收部分，并且準許這樣的散射光傳入阻擋檢測部分。散射光被聚集在部署在阻擋檢測部分中的光電二極管上。

技術領域

本發明涉及使用LIDAR（光檢測和測距）相機的高級駕駛員輔助系統或自主駕駛車輛，并且特別地涉及使用高分辨率閃光LIDAR（HFL）傳感器的系統，該高分辨率閃光LIDAR（HFL）傳感器檢測視場何時被引起性能劣化的異物阻擋。

背景技術

如相機、雷達和其他ADAS傳感器之類的LIDAR傳感器在傳感器的視場被任何異物阻擋時——即當污垢或其他異物沉積在傳感器通過其查看環境的傳感器窗戶上時，遭受顯著的性能劣化。在HFL傳感器的特定情況下，由于傳感器安裝在汽車之外，在那里它受到環境的直接影響，使得它易受阻擋影響，因此阻擋的影響將是顯著的。窗戶上的這些阻擋物質和結構包括但不限于水滴、雪、鹽、冰、冷凝物、飛濺物、噴霧、污垢、泥漿、灰塵、水垢、貼紙、碎片、劃痕等。

在阻擋的情況下，HFL傳感器的性能由于以下主要原因而劣化。首先，激光光源的功率被部分或完全阻擋，從而減小了最大可檢測距離。第二，阻擋物質通過降低分辨率、對比度、銳度和距離準確度而使圖像或點云的質量劣化。此外，阻擋物質阻礙了視場的部分或全部視圖。最后，大多數阻擋物質在對象周圍創建光暈，從而在對象周圍創建虛假的返回物（return）。

如圖1中所示，常規的HFL傳感器10具有包括激光器11的照射部分（I）和包括透鏡12和用于接收反射光的檢測器陣列14的接收部分（R）。檢測器陣列14包括布置在焦平面陣列（FPA）上的多個像素（未示出）。為了保護透鏡和漫射器在不利環境中免受損壞，并且為了美觀目的，通常在安裝在車輛外部的駕駛員輔助傳感器前面部署透明玻璃窗戶18。利用這樣的設計，發射器和接收器共享共用的玻璃，并且由于沒有通過傳感器10的窗戶18的隔板，所以如果諸如雨滴、泥漿、污垢、劃痕等之類的阻擋20在窗戶18上時，來自激光器11的部分光LL被引導通過窗戶18，并被接收部分R拾取。這對于傳感器10的正常運作是不希望的影響。物理上，當在玻璃窗戶18上反射或散射的光L被引導通過窗戶18并且由于在玻璃窗戶18上進一步的反射或散射而耦合到透鏡12時，該泄漏信號出現。

通常，如果窗戶18非常干凈，那么該光泄漏在接收部分R上引入可忽略的信號。然而，在窗戶18的表面上存在一些顆粒或物質20的情況下，泄漏信號的量顯著增加，從而使傳感器10針對近距離變得是盲的。玻璃窗戶18上的異物通過增加玻璃和阻擋界面之間的激光L的反射或散射來增加通過窗戶18的所引導的光。

為了解決上述問題，圖2中所示的另一常規HFL傳感器10'確保隔板16'將窗戶18分離成兩個窗戶部分18、18'，以防止光L從照射部分I到接收部分R的任何種類的直接泄漏。透鏡12因此僅接收從被感測對象（未示出）反射的光RL。可替代地，隔板16'可以穿過共用的窗戶18。

然而，在不損害傳感器的正常功能性（對象感測）的情況下，傳感器10或10'都不能可靠地檢測窗戶18上的阻擋或異物。

因此，需要隨時檢測LIDAR傳感器窗戶上的阻擋或異物以有助于在這樣的阻擋事件中采取適當的措施。

發明內容