[发明专利]具有减少的错误目标检测的带有激光雷达的工作机器

说明书

本发明公开了一种工作机器、光检测和测距(激光雷达)系统以及减少错误目标检测的方法。工作机器可以包括框架、动力单元、机车装置以及激光雷达系统。激光雷达系统可以包括至少一个激光器、至少一个传感器、托架以及配置为执行目标检测程序的控制单元。激光雷达系统配置为通过托架的设计和/或控制单元的软件方法从其目标检测程序中排除朝向工作机器发射的多个光束。该方法可以包括存储排除的坐标的数据库，以及使用该数据库从目标检测程序中过滤掉不期望的数据样本。

技术领域

本发明总体上涉及深度映射方法，并且更具体地，涉及结合工作机器采用的光检测和测距(激光雷达)技术。

背景技术

光检测和测距技术(通常称为激光雷达)是在许多应用中采用的深度映射方法，包括地形建模、车辆目标检测、农业分析等。激光雷达系统通常通过在视场角(FOV)上发射多个激光光束，随后测量每个发射光束反射离开相对表面(或未能反射)并且返回到激光雷达传感器的飞行时间(ToF)来操作。激光雷达可以使用ToF和光速以计算每个光束行进的距离，并且导出关于其周围环境的空间数据。例如，所得到的ToF数据可以用于生成深度映射(示出从视点(激光雷达)到FOV内的每个坐标行进的距离的图像)，和/或该数据可以用于生成点云(表示3D形状或特征的点的集合)。

可以在自动或半自动车辆的目标检测程序中采用由激光雷达生成的深度映射或点云。例如，激光雷达技术可以安装在工作机器(例如在农业、建筑或运土应用中使用的工作机器)上，以检测局部地形，并且避免潜在的危险和遮挡。然而，在工作机器上实施的现有的激光雷达系统可以无意中与相关联的机器主体相互作用，尤其是在机器包括反射表面的情况下。特别地，遇到反射表面(例如舱室的玻璃窗或镜子)的激光光束可以撞击反射表面，并且从其原始轨迹偏转。然后，偏转的光束可以反射离开目标，并且返回到激光雷达传感器。在这种情况下，激光雷达可以错误地将目标解释为位于光束的原始轨迹上而不是偏转轨迹上，从而产生错误的目标读取。在相关的情况下，第二个激光光束可以直接瞄准目标，反射离开目标，并且返回到具有正确的目标读取的激光雷达传感器。如果两者都发生，则激光雷达可以在两个单独的位置对单个目标进行两次解释，其中只有一个是正确的目标，一个是错误的目标。因此，需要一种解决方案以通过激光雷达系统降低错误目标检测的可能性，尤其是那些源自工作机器本身上的反射表面的误报。

在这方面，现有技术未能提供可靠的、有针对性的并且成本效益高的解决方案。可以在由Bhaskaran等人发明并转让给Panosense Inc的美国公开第2020/0309923A1号中找到现有技术的一个示例。Bhaskaran公开了一种通过机器学习模型输送激光雷达传感器数据和环境传感器数据来识别激光雷达误报的技术。在算法中可以考虑与激光雷达激光器和传感器相关的信息，例如激光传输功率、反射脉冲功率和反射脉冲宽度；与车辆相关的信息，例如速度、加速度和回转仪数据；与环境相关的信息，例如大气压力和热数据；以及其它因素。然而，Bhaskaran主要关注的是识别，并且更重要的是，忽略与微粒物质(例如烟、雾、废气或雨)有关的“误报”。这些微粒实际上是实物，但是对移动车辆几乎没有影响，并且可以忽略不计。Bhaskaran没有提供关于源自相关车辆本身的误报的指导。此外，Bhaskaran所公开的解决方案需要大量的资源，包括传感器系统、足够的计算机能力以及现有的训练数据，所有这些都会增加实施成本和故障模式的数量。因此，在本领域中仍然需要一种用于通过与车辆或工作机器相关联的激光雷达系统来减少错误目标检测的解决方案。

发明内容

根据本发明的第一方面，公开了一种工作机器。该工作机器包括框架；动力单元，其由框架支撑；至少一个机车装置，其支撑框架并且由动力单元驱动；以及激光雷达系统，其配置为减少错误目标检测。激光雷达系统包括至少一个激光器，其能够在视场角上发射多个激光光束，每个发射光束对应于视场角内的光束坐标；至少一个传感器，其能够接收多个反射光束，每个反射光束对应于发射光束；至少一个托架，其配置为容纳至少一个激光器和至少一个传感器；以及控制单元，其包括机器可读存储介质和处理单元，控制单元配置为执行目标检测程序。激光雷达从目标检测程序中排除朝向工作机器发射的多个光束。