BR112018005427B1 - Implementação da matriz apd de plano focal 2d para sistema lidar hyperion - Google Patents
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Abstract
IMPLEMENTAÇÃO DA MATRIZ APD DE PLANO FOCAL 2D PARA SISTEMA LIDAR HYPERION. Aspectos da descrição são relacionados a um dispositivo Lidar, compreendendo: um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório em um percurso de transmissão (TX); e uma matriz de sensor de luz bidimensional (2D) em um percurso de recepção (RX).
Description
[0001] Este pedido reivindica o benefício da prioridade a partir do Pedido de Patente U.S. N° 15/266 618, depositado em 15 de setembro de 2016, intitulado "IMPLEMENTAÇÃO DA MATRIZ APD DE PLANO FOCAL 2D PARA SISTEMA LIDAR HYPERION", e o Pedido de Patente Provisória dos E.U.A. No. 62/220, 777 intitulado "IMPLEMENTAÇÃO DA MATRIZ APD DE PLANO FOCAL 2D PARA SISTEMA LIDAR HYPERION", que foi depositado em 18 de setembro de 2015. A totalidade do pedido acima mencionado é aqui incorporada por referência.
[0002] O assunto aqui descrito refere-se a dispositivos eletrônicos, e mais particularmente a métodos, aparelhos e sistemas para medir a distância a um objeto usando luz.
[0003] Um Lidar (também LIDAR, LiDAR ou LADAR, combinação de "luz" (“light”) e "radar") é uma tecnologia de sensoriamento remoto que mede a distância, iluminando um alvo com um laser e analisando a luz refletida. A capacidade de ajustar com precisão a distância aos objetos no ambiente imediato é importante para muitas aplicações móveis, como mapeamento e navegação interna, fotografia melhorada ou visão por computador, etc.
[0004] A capacidade de produzir rapidamente varreduras 3D altamente precisas de objetos será uma característica importante para dispositivos móveis.
[0005] Métodos conhecidos sofrem de múltiplas desvantagens - um alcance limitado, baixa precisão, limitações da operação interna, etc. Em muitos casos, as soluções convencionais não podem ser acomodadas pelo fator de forma pequena dos dispositivos móveis.
[0006] Um aspecto da divulgação está relacionado a um dispositivo Lidar, compreendendo: um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório em um percurso de transmissão (TX); e uma matriz de sensores de luz bidimensional (2D) em um percurso de recepção (RX).
[0007] Um método para implementar um dispositivo Lidar, compreendendo: implementar um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório em um percurso de transmissão (TX); e implementar uma matriz de sensores de luz bidimensional (2D) em um percurso de recepção (RX).
[0008] Um dispositivo Lidar, compreendendo: meios de cantilever de fibra ótica vibratória em um percurso de transmissão (TX); e meios de sensor de luz bidimensional (2D) um percurso de recepção (RX).
[0009] Um meio não transitório legível por computador compreende um código que, quando executado por um processador, faz com que o processador implemente um método compreendendo: acionar um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório em um percurso de transmissão (TX) de um dispositivo Lidar; e acionar uma matriz de sensores de luz bidimensional (2D) em um percurso de recepção (RX) do dispositivo Lidar.
[0010] A FIG. 1 é um diagrama que ilustra um exemplo de dispositivo com o qual as modalidades da divulgação podem ser praticadas.
[0011] A FIG. 2 é um diagrama que ilustra um exemplo de sistema de cantilever de fibra ótica vibratório.
[0012] A FIG. 3 é um diagrama que ilustra um exemplo de Lidar incluindo os percursos TX e RX.
[0013] A FIG. 4 é um diagrama que ilustra um exemplo de arquitetura em série para extrair dados de uma matriz de sensores de luz 2D.
[0014] As modalidades da divulgação estão relacionadas a aparelhos, sistemas e métodos para medir a distância, iluminando um alvo com um laser e analisando a luz refletida.
[0015] Referindo-se à FIG. 1, é mostrado um exemplo de dispositivo 100 adaptado para uso com um Lidar. O dispositivo 100 é mostrado compreendendo elementos de hardware que podem ser acoplados eletricamente através de um barramento 105 (ou, de outra forma, estarão em comunicação, conforme apropriado). Os elementos de hardware podem incluir um ou mais processadores 110, incluindo, sem limitação, um ou mais processadores de uso geral e/ou um ou mais processadores de uso especial (como chips de processamento de sinal digital, processadores de aceleração de gráficos e/ou similares); um ou mais dispositivos de entrada/saída 115, incluindo, sem limitação, um Lidar 150, um mouse, um teclado, um alto-falante, uma impressora e/ou similares. O Lidar 150 pode incluir um controlador Lidar de hardware.
[0016] O dispositivo 100 pode ainda incluir (e/ou estar em comunicação com) um ou mais dispositivos de armazenamento não transitórios 125, que podem compreender, sem limitação, armazenamento local e/ou acessível em rede, e/ou podem incluir, sem limitação, um unidade de disco rígido, uma matriz de disco, um dispositivo de armazenamento óptico, um dispositivo de armazenamento de estado sólido, como uma memória de acesso aleatório ("RAM") e/ou uma memória somente de leitura ("ROM"), que pode ser programável, atualizável por flash, e/ou similares. Tais dispositivos de armazenamento podem ser configurados para implementar quaisquer armazenamentos de dados apropriados, incluindo, sem limitação, vários sistemas de arquivos, estruturas de banco de dados, e/ou similares.
[0017] O dispositivo 100 também pode incluir um subsistema de comunicação 130, que pode incluir, sem limitação, um modem, uma placa de rede (sem fio ou com fio), um dispositivo de comunicação infravermelho, um dispositivo de comunicação sem fio e/ou um chipset (como um dispositivo Bluetooth, um dispositivo 802.11, um dispositivo Wi-Fi, um dispositivo WiMAX, instalações de comunicação celular, etc.), e/ou similares. O subsistema de comunicação 130 pode permitir que os dados sejam trocados com uma rede, outros sistemas/dispositivos de computador, e/ou quaisquer outros dispositivos aqui descritos. Em muitas modalidades, o dispositivo 100 compreenderá ainda uma memória de operação 135, que pode incluir um dispositivo RAM ou ROM, como descrito acima.
[0018] O dispositivo 100 também pode compreender elementos de software, mostrados como sendo atualmente localizados dentro da memória de trabalho 135, incluindo um sistema operacional 140, drivers de dispositivo, bibliotecas executáveis e/ou outro código, como um ou mais programas de aplicação 145, que podem compreender ou podem ser projetados para implementar métodos, e/ou configurar sistemas, fornecidos por outras modalidades, como aqui descrito. Apenas a título de exemplo, um ou mais procedimentos descritos em relação ao(s) método(s) discutido(s) abaixo podem ser implementados como código e/ou instruções executáveis por um computador (e/ou um processador dentro de um computador); em um aspecto, então, esse código e/ou instruções podem ser usados para configurar e/ou adaptar um computador de uso geral (ou outro dispositivo) para executar uma ou mais operações de acordo com os métodos descritos.
[0019] Um conjunto dessas instruções e/ou código pode ser armazenado em um meio de armazenamento não transitório legível por computador, como o(s) dispositivo(s) de armazenamento 125 descrito acima. Em alguns casos, o meio de armazenamento pode ser incorporado dentro de um dispositivo de computador, como o dispositivo 100. Em outras modalidades, o meio de armazenamento pode ser separado de um dispositivo de computador (por exemplo, um meio removível, como um disco compacto), e/ou fornecido em um pacote de instalação, de modo que o meio de armazenamento possa ser usado para programar, configurar, e/ou adaptar um computador de uso geral com as instruções/código armazenados no mesmo. Essas instruções podem assumir a forma de código executável, que é executável pelo dispositivo computadorizado 100 e/ou pode assumir a forma de fonte e/ou código instalável, que, após a compilação e/ou instalação no dispositivo 100 (por exemplo, usando qualquer de uma variedade de compiladores geralmente disponíveis, programas de instalação, utilitários de compressão/descompressão, etc.), assume a forma de código executável.
[0020] Será evidente para os especialistas na técnica que podem ser feitas variações substanciais de acordo com requisitos específicos. Por exemplo, hardware personalizado também pode ser usado e/ou elementos específicos podem ser implementados em hardware, software (incluindo software portátil, como applets, etc.), ou ambos. Além disso, a conexão com outros dispositivos de computação, como dispositivos de entrada/saída de rede, pode ser empregada.
[0021] Um Lidar, como o Lidar 150, pode consistir em dois subsistemas - um elemento de direção de feixe e um buscador de alcance (range finder). O elemento de direção de feixe pode orientar o raio laser projetado para criar um padrão de varredura. E o buscador de alcance pode converter a luz refletida do objeto que está sendo escaneado em informações sobre a distância para diferentes partes do objeto com base em tais medições e/ou técnicas como Tempo de Voo pulsado, Tempo de Voo de mudança de fase ou detecção coerente, etc. Em uma modalidade, tanto o elemento de direção de feixe como os subsistemas de buscador de alcance podem ser implementados com um fator de forma muito pequeno.
[0022] Portanto, um Lidar pode incluir dois percursos de luz - um percurso de transmissão (TX) através do qual o laser viaja da fonte do laser para o objeto (alvo) sendo escaneado e um percurso de recepção (RX) através do qual a luz refletida viaja do alvo para o elemento de recepção de luz do buscador de alcance.
[0023] Em uma modalidade, no percurso de TX, o laser de varredura pode ser emitido a partir de um cabo de fibra ótica, como um cabo de fibra ótica de modo único ou multimodo e através de uma série de ótica de TX. O laser do subsistema de buscador de alcance pode ser acoplado ao cabo de fibra ótica.
[0024] Referindo-se à FIG. 2, é mostrado um diagrama ilustrando um exemplo de sistema de cantilever de fibra ótica vibratório 200. O cabo de fibra ótica 210 pode ser encadeado através de um tubo de piezo cerâmico 220. O tubo de piezo cerâmico 220 pode ser fixado ao corpo de um dispositivo, tal como o dispositivo 100, numa extremidade 230 e livre na outra extremidade 240. O cabo de fibra ótica 210 pode ser fixado à extremidade livre 240 do tubo piezo cerâmico 220, enquanto que a extremidade livre 250 do cabo de fibra ótica 210 pode ser prolongada para além da extremidade livre 240 do tubo piezo cerâmico 220 por um comprimento predeterminado. Como tal, um sistema de cantilever vibratório livre de fixação 200 pode ser criado. Um especialista na técnica reconheceria que o comprimento da extensão de cabo de fibra ótica livre fora do tubo de piezo cerâmico 220 e outras propriedades físicas do cabo de fibra ótica 210 pode determinar a frequência de ressonância do cantilever.
[0025] Ao aplicar sinais de condução adequados, o tubo de piezo cerâmico 220 pode ser conduzido para vibrar a uma frequência desejada. Quando o tubo piezo cerâmico 220 é conduzido para vibrar na frequência de ressonância do cantilever, o cantilever pode ser excitado no modo de ressonância. Em outras palavras, pequenas vibrações na base do cantilever podem ser amplificadas e a ponta (por exemplo, a extremidade livre 250) do cabo de fibra ótica 210 pode vibrar com uma grande amplitude. Além disso, o movimento da ponta (por exemplo, a extremidade livre 250) do cabo de fibra ótica 210 pode ser controlado com sinais de condução adequados aplicados ao tubo piezo cerâmico 220. Portanto, um padrão de varredura desejado pode ser implementado.
[0026] Ótica de TX simples, como um conjunto de lentes simples, pode ser usada para coletar o laser saindo da ponta (por exemplo, extremidade livre 250) do cabo de fibra ótica 210 e condicioná-lo para projeção.
[0027] No percurso RX, a luz refletida pode ser coletada por meio de uma lente omnidirecional ou conjunto de lentes em um sensor de luz. Portanto, a distância para o objeto que está sendo escaneado pode ser determinada com base no sinal gerado pelo sensor de luz, enquanto a direção do objeto pode ser determinada com base na posição da ponta (por exemplo, a extremidade livre 250) do cabo de fibra ótica 210.
[0028] Assim, o Lidar pode gerar uma nuvem de pontos que inclui coordenadas 3D altamente precisas das partes do alvo escaneadas. Mapas 3D do ambiente, ou varreduras 3D de objetos, podem ser gerados com base na nuvem de pontos Lidar.
[0029] A coleta de luz refletida do objeto que está sendo escaneado com um campo de visão (FOV) amplo em um único sensor de luz pode ter certas desvantagens. Uma vez que a lente tem um FOV amplo, interferência de fundo, como a radiação solar, ou a luz de feixe alto de um carro, etc., podem ser coletadas no sensor de luz. Como resultado, o alcance do Lidar pode ser prejudicado.
[0030] Como uma alternativa à lente FOV ampla no percurso RX, a luz refletida pode ser acoplada de volta ao cantilever para que o FOV ativo possa ser reduzido. No entanto, uma vez que a eficiência de acoplamento pode ser limitada, a redução na interferência de fundo pode ser acompanhada por uma redução nos sinais úteis. Além disso, o vazamento significativo do pulso de laser no percurso TX no percurso RX pode desensibilizar a eletrônica no percurso RX e, portanto, degradar o desempenho do Lidar.
[0031] Referindo-se à FIG. 3, é mostrado um diagrama que ilustra um exemplo de Lidar 300, incluindo os percursos TX e RX. No percurso de TX 310, pode ser utilizado um cantilever de fibra ótica vibratório 315 para projetar o laser de varredura para o alvo através da ótica de TX 320. Em uma modalidade, com sinais de condução adequados, a extremidade livre do cabo de fibra ótica pode viajar ao longo de um padrão em espiral. O padrão de varredura utilizado não limita a divulgação e outros padrões de varredura também podem ser utilizados. O elemento emissor de laser pode disparar pulsos de laser em intervalos. Cada ponto 325 na FIG. 3 pode corresponder a um único pulso de laser. No percurso RX 330, a luz refletida, bem como as interferências, são coletadas pela ótica RX 335 em uma matriz de sensores de luz bidimensional (2D) 340 compreendendo uma pluralidade de sensores de luz. Em outras palavras, a matriz de sensores de luz 2D 340 pode estar situada no plano focal da ótica RX 335. O tipo de sensores de luz utilizados não limita a divulgação. Por exemplo, a matriz de sensores de luz 2D 340 pode compreender fotodiodos de avalanche (APDs) ou fotodiodos de PIN como sensores de luz. Mostrado na FIG. 3 é uma matriz de sensores de luz 2D de 4 x 4; no entanto, a configuração da matriz de sensores de luz 2D não limita a divulgação. Além disso, deve ser apreciado que, embora apenas uma única lente seja mostrada para a ótica RX 335 na FIG. 3, também podem ser utilizadas óticas RX mais complexas.
[0032] Como o FOV de cada sensor de luz individual na matriz de sensores de luz 2D 340 é apenas uma fração do FOV combinado de todo o sistema, a interferência de fundo coletada em cada sensor de luz é proporcionalmente reduzida, enquanto a luz refletida útil para o Lidar não é atenuada. Portanto, o valor da relação sinal-ruído (SNR) do Lidar pode ser melhorado, aumentando o alcance e melhorando a precisão das medidas. Além disso, o Lidar pode ser mais robusto na presença de interferências.
[0033] Em uma modalidade descrita acima, um método de Tempo de Voo (ToF) pulsado pode ser utilizado para medir a distância para o objeto que está sendo varrido. Para usar o método, o tempo em que a luz refletida é registrada por um ou mais sensores de luz específico de uma matriz de sensores de luz 2D 340 em relação ao tempo em que o pulso de laser correspondente foi projetado no ambiente que precisa ser medido. Em diferentes modalidades, a medição pode ser realizada usando Conversores Tempo- Digital (TDCs) ou Conversores Analógico-Digital (ADCs).
[0034] Com um TDC, um conjunto de valores de limite predefinidos pode ser usado para disparar o início e a parada dos contadores, então, quando a tensão de um sensor de luz excede um determinado valor, um contador pode ser ativado. O TDC possui uma arquitetura simples e é fácil de implementar. No entanto, como o TDC é capaz de capturar apenas as informações de temporização, outros dados úteis para o Lidar, como a energia da luz refletida, podem não ser capturados com precisão ou podem ser perdidos. Além disso, o TDC pode não ser capaz de representar corretamente os dados disponíveis no sinal do sensor de luz quando múltiplos objetos, por exemplo, ramos de árvores, gotas de chuva, etc., estão presentes no percurso da luz.
[0035] Por outro lado, o ADC pode ser mais capaz de extrair dados do sinal do sensor de luz de forma abrangente e precisa. Para uso com um Lidar, ADCs de alto desempenho - por exemplo, ADCs que funcionam a aproximadamente 10GHz - podem ser necessários. Em algumas modalidades, o requerimento de desempenho de ADC pode ser relaxado com um tamanho de palavra ADC menor (por exemplo, 8 bits).
[0036] Os sinais da matriz do sensor de luz 2D podem ser processados com uma arquitetura paralela ou uma arquitetura serial. Com a arquitetura paralela, cada sensor de luz na matriz de sensores de luz 2D é fornecido e conectado a um conversor de medição de tempo dedicado (um TDC ou um ADC). Assim, as saídas de todos os sensores de luz na matriz de sensores de luz 2D podem ser processadas de uma vez pelos conversores de medição de tempo.
[0037] Em uma modalidade, uma vez que a direção em que cada disparo de pulso de laser é enviado é conhecida como resultado da arquitetura do percurso de TX, também são conhecidos um ou mais sensores de luz particulares na matriz de sensores de luz 2D que receberão a luz refletida correspondente. Com essa arquitetura, a precisão das medidas do Lidar é definida pela resolução de varredura no percurso de TX, enquanto a arquitetura do percurso RX aumenta a SNR das medições. Em outras palavras, apenas as informações de temporização são desconhecidas e precisam ser medidas, porque as saídas de sensores de luz na matriz de sensores de luz 2D que não receberão a luz refletida não contêm informações úteis.
[0038] Referindo-se à FIG. 4, é mostrado um diagrama que ilustra um exemplo de arquitetura serial 400 para extrair dados de uma matriz de sensores de luz 2D. Todas as saídas dos sensores de luz individuais na matriz de sensores de luz 2D 410 podem ser encaminhadas através de um comutador dinâmico 420. Com base na direção do pulso de laser projetado, que pode ser obtido a partir do percurso TX, o comutador dinâmico 420 pode encaminhar a saída de um ou mais sensores de luz particulares que se espera que recebam a luz refletida no(s) conversor(es) de medição de tempo 430. Dependendo de diferentes implementações, o número de conversor(es) de tempo 430 pode variar. Em uma modalidade, pode ser utilizado um conversor de medição de tempo único 430. O número do(s) conversor(es) de medição do tempo 430 limita o número de sensores de luz a partir dos quais os sinais são processados para cada disparo de pulso de laser. Após cada novo disparo de pulso de laser no percurso de TX, o comutador dinâmico 420 pode encaminhar correspondentemente as saídas de um novo conjunto particular de um ou mais sensores de luz para o(s) conversor(es) de medição de tempo 430. Portanto, com o uso do comutador dinâmico 420, podem ser necessários menos conversores de medição de tempo 430 do que o número de sensores de luz. Em uma modalidade, é necessário e utilizado apenas um conversor de medição de tempo único 430.
[0039] A matriz de sensores de luz 2D também pode ser utilizado para auxiliar no processo de calibração/recalibração do percurso de TX. Quando a luz refletida não é recebida como esperado um ou mais sensores de luz na matriz de sensores de luz 2D, o percurso de TX pode não estar projetando pulsos de laser na direção certa. Ao correlacionar as direções de projeção aparente com os sensores de luz que recebem a luz refletida, um processo de calibração/recalibração para o percurso de TX pode ser realizado e os parâmetros de sintonização atualizados.
[0040] Por conseguinte, as modalidades da divulgação estão relacionadas a um Lidar que compreende um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório no percurso de TX e uma matriz de sensores de luz 2D no percurso de RX. O sistema de cantilever de fibra ótica vibratório pode ainda compreender um tubo de piezo cerâmico e um cabo de fibra ótica. A extremidade livre do cabo de fibra ótica pode ser prolongada para fora da extremidade livre do tubo de piezo cerâmico por um comprimento predeterminado. O tubo piezo cerâmico pode ser conduzido por um sinal adequado para vibrar na frequência de ressonância do sistema de cantilever, de modo que a vibração seja amplificada na extremidade livre do cabo de fibra ótica. O movimento da extremidade livre do cabo de fibra ótica pode seguir um padrão de varredura predeterminado, e um elemento emissor de laser pode emitir pulsos de laser em intervalos. Os pulsos do laser podem sair da extremidade livre do cabo de fibra ótica e serem projetados por ótica TX no alvo a serem escaneados. A luz refletida sobre o alvo que está sendo escaneado pode ser coletada pela ótica RX na matriz de sensores de luz 2D. Com base na direção em que um pulso de laser é projetado, um comutador dinâmico pode encaminhar a saída de um ou mais sensores de luz particulares na matriz de sensores de luz 2D que se espera que recebam a luz refletida para um ou mais conversores de medição de tempo, em que a conversores de medição de tempo podem ser TDCs ou ADCs. Em uma modalidade, apenas um conversor de medição de tempo pode ser usado.
[0041] O Lidar pode processar os dados capturados pelos conversores de medição de tempo e gerar uma nuvem de pontos, com base em quais mapas 3D precisos do ambiente ou varreduras 3D do objeto pode ser construídos. Portanto, a precisão das medidas de Lidar é definida pela resolução de varredura no percurso de TX, enquanto a arquitetura de percurso de RX aumenta a SNR das medições. O Lidar, de acordo com as modalidades da divulgação, pode ter um alcance mais longo e uma melhor precisão do sinal, e pode executar de forma mais robusta onde a interferência pode estar presente.
[0042] Outra modalidade da divulgação está relacionada com um método para implementar um dispositivo Lidar, que compreende: implementar um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório em um percurso de transmissão (TX); e implementar uma matriz de sensores de luz bidimensional (2D) em um percurso de recepção (RX).
[0043] Ainda outra modalidade da divulgação está relacionada a um meio não transitório legível por computador que compreende um código que, quando executado por um processador, faz com que o processador implemente um método que compreende: acionar um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório em um percurso de transmissão (TX) de um dispositivo Lidar; e acionar uma matriz de sensores de luz bidimensional (2D) em um percurso de recepção (RX) do dispositivo Lidar.
[0044] Os métodos, aparelhos ou artigos de fabricação aqui apresentados podem ser implementados, no todo ou em parte, para uso em ou com dispositivos de comunicação móvel. Tal como aqui utilizado, "dispositivo móvel", "dispositivo de comunicação móvel", "dispositivo portátil", "tablets", etc., ou a forma plural de tais termos pode ser utilizada de forma intercambiável e pode referir-se a qualquer tipo de plataforma de computação de uso especial ou dispositivo que pode se comunicar através de transmissão sem fio ou recebimento de informações em redes de comunicação adequadas de acordo com um ou mais protocolos de comunicação, e que de tempos em tempos pode ter uma posição ou local que muda. Como uma forma de ilustração, dispositivos de comunicação móvel de uso especial, podem incluir, por exemplo, telefones celulares, telefones via satélite, telefones inteligentes, ferramentas ou dispositivos de geração de mapa de calor ou de mapa de rádio, ferramentas ou dispositivos de geração de parâmetros de sinal observados, assistentes digitais pessoais (PDAs), computadores portáteis, sistemas de entretenimento pessoal, leitores de livros eletrônicos, computadores pessoais (PC), dispositivos pessoais de áudio ou vídeo, unidades de navegação pessoais, dispositivos portáteis ou similares. No entanto, deve ser apreciado que estes são meramente exemplos ilustrativos relativos a dispositivos móveis que podem ser utilizados para facilitar ou suportar um ou mais processos ou operações aqui descritos.
[0045] As metodologias aqui descritas podem ser implementadas de maneiras diferentes e com diferentes configurações dependendo da aplicação específica. Por exemplo, tais metodologias podem ser implementadas em hardware, firmware e/ou suas combinações, juntamente com software. Em uma implementação de hardware, por exemplo, uma unidade de processamento pode ser implementada dentro de um ou mais circuitos integrados específicos de aplicação (ASICs), processadores de sinais digitais (DSPs), dispositivos de processamento de sinal digital (DSPDs), dispositivos lógicos programáveis (PLDs), matrizes de porta programáveis de campo (FPGAs), processadores, controladores, microcontroladores, microprocessadores, dispositivos eletrônicos, outras unidades de dispositivos projetadas para executar as funções aqui descritas e/ou suas combinações.
[0046] Os meios de armazenamento aqui descritos podem compreender meios de armazenamento primários, secundários e/ou terciários. Os meios de armazenamento primários podem incluir memória, como memória de acesso aleatório e/ou memória somente leitura, por exemplo. Os meios de armazenamento secundários podem incluir armazenamento em massa, como um disco rígido magnético ou de estado sólido. Os meios de armazenamento terciários podem incluir meios de armazenamento removíveis, como um disco magnético ou ótico, uma fita magnética, um dispositivo de armazenamento de estado sólido, etc. Em certas implementações, o meio de armazenamento ou suas partes podem ser operativamente receptivos ou, de outro modo, configuráveis para se acoplar a outros componentes de uma plataforma de computação, como um processador.
[0047] Em pelo menos algumas implementações, uma ou mais porções dos meios de armazenamento aqui descritos podem armazenar sinais representativos de dados e/ou informações como expressa por um estado particular dos meios de armazenamento. Por exemplo, um sinal eletrônico representativo de dados e/ou informações pode ser "armazenado" em uma porção do meio de armazenamento (por exemplo, memória) afetando ou alterando o estado de tais porções do meio de armazenamento para representar dados e/ou informações como informação binária (por exemplo, uns e zeros). Como tal, em uma implementação particular, tal mudança de estado da porção do meio de armazenamento para armazenar um sinal representativo de dados e/ou informações constitui uma transformação de meio de armazenamento para um estado ou coisa diferente.
[0048] Na descrição detalhada precedente, vários detalhes específicos foram estabelecidos para fornecer uma compreensão completa do assunto reivindicado. No entanto, os especialistas na matéria entenderão que o assunto reivindicado pode ser praticado sem estes detalhes específicos. Em outros casos, os métodos e aparelhos que seriam conhecidos por uma habilidade comum não foram descritos em detalhes de modo a não obscurecer o assunto reivindicado.
[0049] Algumas partes da descrição detalhada precedente foram apresentadas em termos de algoritmos ou representações simbólicas de operações em sinais eletrônicos digitais binários armazenados dentro de uma memória de um aparelho específico ou dispositivo ou plataforma de computação de uso especial. No contexto desta especificação particular, o termo aparelho específico ou semelhante inclui um computador de uso geral uma vez que está programado para executar funções específicas de acordo com as instruções do software do programa. Descrições algorítmicas ou representações simbólicas são exemplos de técnicas utilizadas pelos especialistas na transformação de sinais ou artes relacionadas para transmitir a substância do seu trabalho a outros especialistas na técnica. Um algoritmo está aqui e, em geral, é considerado uma sequência autoconsistente de operações ou processamento de sinal semelhante que leva ao resultado desejado. Neste contexto, operações ou processamento envolvem manipulação física de quantidades físicas. Normalmente, embora não necessariamente, tais quantidades podem assumir a forma de sinais elétricos ou magnéticos capazes de serem armazenados, transferidos, combinados, comparados ou manipulados de outra forma como sinais eletrônicos que representam informações. Provou ser conveniente às vezes, principalmente por razões de uso comum, referir-se a tais sinais como bits, dados, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, números, numerais, informações ou similares. Deve ser entendido, no entanto, que todos estes ou termos similares devem ser associados a quantidades físicas apropriadas e são apenas rótulos convenientes.
[0050] A não ser que se especifique especificamente o contrário, como é evidente a partir da discussão a seguir, é apreciado que ao longo desta especificação, discussões utilizando termos como "processamento", "computação", "cálculo", "identificação", "determinação", "estabelecimento", "obtenção"e/ou similares referem-se a ações ou processos de um aparelho específico, como um computador de uso especial ou um dispositivo de computação eletrônica de uso especial semelhante. No contexto desta especificação, portanto, um computador de uso especial ou um dispositivo de computação eletrônica de uso especial semelhante é capaz de manipular ou transformar sinais, tipicamente representados como quantidades físicas eletrônicas ou magnéticas dentro de memórias, registros ou outros dispositivos de armazenamento de informações, dispositivos de transmissão, ou dispositivos de exibição do computador de uso especial ou dispositivo de computação eletrônica de uso especial semelhante. No contexto deste pedido de patente particular, o termo "aparelho específico"pode incluir um computador de uso geral, uma vez que é programado para executar funções específicas de acordo com as instruções do software do programa.
[0051] A referência ao longo desta especificação para "um exemplo", "um exemplo", "certos exemplos", ou "implementação exemplar" significa que uma característica particular, estrutura, ou característica descrita em conexão com o recurso e/ou exemplo pode ser incluída em menos uma característica e/ou exemplo do assunto reivindicado. Assim, as aparências da frase "em um exemplo", "um exemplo", "em certos exemplos" ou "em algumas implementações"ou outras frases semelhantes em vários locais ao longo desta especificação não são necessariamente todas referentes à mesma característica, exemplo, e/ou limitação. Além disso, os atributos, estruturas ou características específicas podem ser combinadas em um ou mais exemplos e/ou recursos.
[0052] Embora tenha sido ilustrado e descrito o que atualmente são considerados como características de exemplo, os especialistas na técnica entenderão que podem ser feitas várias outras modificações, e os equivalentes podem ser substituídos, sem se afastar do assunto reivindicado. Além disso, podem ser feitas muitas modificações para adaptar uma situação particular aos ensinamentos do assunto reivindicado, sem se afastar do conceito central aqui descrito. Por conseguinte, pretende- se que o objeto reivindicado não seja limitado aos exemplos específicos revelados, mas que tal objeto reivindicado também pode incluir todos os aspectos que se enquadram no escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.
Claims (15)
1. Dispositivo Lidar (300) compreendendo: um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório (300) em um percurso de transmissão (310), TX; uma matriz de sensores de luz bidimensional, 2D, (340) em um percurso de recepção (330), RX; um elemento emissor de laser que emite pulsos de laser em intervalos; e um ou mais conversores de medição de tempo (430), caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente: um comutador dinâmico (420), em que, com base em uma direção na qual um pulso de laser é projetado, as rotas de comutador dinâmico (420) são emitidas a partir de um ou mais sensores de luz particulares na matriz de sensores de luz 2D (340) que deverão receber a luz refletida para os conversores de medição de tempo (430).
2. Dispositivo Lidar (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato que o sistema de cantilever de fibra ótica vibratório (315) compreende adicionalmente um tubo de piezo cerâmica e um cabo de fibra ótica, e uma extremidade livre do cabo de fibra ótica que se estende para fora de uma extremidade livre do tubo de piezo cerâmica por um comprimento predeterminado, e em que o tubo de piezo cerâmica é acionado por um sinal para vibrar em uma frequência de ressonância do sistema de cantilever de fibra ótica vibratório (315), de modo que a vibração seja amplificada na extremidade livre do cabo de fibra ótica.
3. Dispositivo Lidar (300), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato que um movimento da extremidade livre do cabo de fibra ótica segue um padrão de varredura predeterminado.
4. Dispositivo Lidar (300), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato que compreende adicionalmente uma ótica TX (320), em que os pulsos de laser saem da extremidade livre do cabo de fibra ótica e são projetados através da ótica TX (320) e em um alvo (325).
5. Dispositivo Lidar (300), de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato que compreende adicionalmente ótica RX (335), em que a luz refletida fora do alvo (325) é coletada pela ótica RX (335) na matriz de sensores de luz 2D (340) .
6. Dispositivo Lidar (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato que os conversores de medição de tempo (430) são Conversores Tempo-Digital, TDCs, ou Conversores Analógico-Digital, ADCs.
7. Dispositivo Lidar (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato que a matriz de sensores de luz 2D (340) compreende fotodiodos de avalanche, APDs, ou fotodiodos de PIN.
8. Método para implementar um dispositivo Lidar (300) compreendendo: implementar um sistema de cantilever de fibra ótica vibratório (315) em um percurso de transmissão (310), TX; implementar uma matriz de sensores de luz bidimensional, 2D, (340) em um percurso de recepção (330), RX; implementar um elemento emissor de laser que emite pulsos de laser em intervalos; e implementar um ou mais conversores de medição de tempo (430), caracterizadopelo fato que compreende adicionalmente: implementar um comutador dinâmico (420), em que, com base em uma direção na qual o pulso de laser é projetado, as rotas de comutador dinâmico (420) são emitidas a partir de um ou mais sensores de luz particulares na matriz de sensores de luz 2D (340) que deverão receber a luz refletida para os conversores de medição de tempo (430) .
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato que o sistema de cantilever de fibra ótica vibratório (315) compreende adicionalmente um tubo de piezo cerâmica e um cabo de fibra ótica, e uma extremidade livre do cabo de fibra ótica se estende para fora de uma extremidade livre do tubo de piezo cerâmica por um comprimento predeterminado, e em que o tubo de piezo cerâmica é conduzido por um sinal para vibrar em uma frequência de ressonância do sistema de cantilever de fibra ótica vibratório (315), de modo que a vibração seja amplificada na extremidade livre do cabo de fibra ótica.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato que um movimento da extremidade livre do cabo de fibra ótica segue um padrão de varredura predeterminado.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato que compreende adicionalmente implementar ótica TX (320), em que os pulsos de laser saem da extremidade livre do cabo de fibra ótica e são projetados através da ótica TX (320) e em um alvo (325).
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato que compreende adicionalmente implementar ótica RX (335), em que a luz refletida fora do alvo (325) é coletada pela ótica RX (335) na matriz de sensores de luz 2D (340) .
13. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato que os conversores de medição de tempo são Conversores Tempo-Digital, TDCs, ou Conversores Analógico-Digital, ADCs.
14. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato que a matriz de sensores de luz 2D (430) compreende fotodiodos de avalanche, APDs, ou fotodiodos de PIN.
15. Memória legível por computador caracterizada pelo fato de que compreende instruções nela armazenadas, as instruções sendo executadas por um computador para realizar o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 14.
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