JP2013545098A - 速度決定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、対象２の速度を決定する速度決定装置１に関する。ドップラ周波数測定ユニットは、少なくとも３つの異なる周波数方向においてドップラ周波数を測定し、ドップラ周波数計算ユニットは、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の１つと同様である計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算する。前記速度は、この場合、前記計算されたドップラ周波数及び前記測定されたドップラ周波数に依存して決定されることができる。前記計算周波数方向において、前記測定されたドップラ周波数が、前記速度を決定するのに必要とされないので、たとえこの計算周波数方向におけるドップラ周波数の測定が妨げられるとしても、信頼できる速度が、前記計算周波数方向においても決定されることができる。

Description

本発明は、物体の速度を決定する速度決定装置、速度決定方法及び速度決定コンピュータプログラムに関する。本発明は、更に、前記速度決定装置を有する物体に関する。

ＵＳ６２３３０４５Ｂ１は、物体の速度を決定する自己混合干渉センサを開示している。自己混合センサは、例えば、地面に向けられたレーザビームを放射するレーザを有する。レーザビームは、地面により反射され、反射されたレーザビームは、前記レーザのキャビティに入る。レーザキャビティに入る反射レーザビームは、存在する電磁場と干渉する。干渉、いわゆる自己混合干渉は、キャビティ内の電磁場の強度変化として現れる。自己混合干渉信号の主な周波数は、ドップラ周波数であり、ドップラ周波数は、物体の速度を決定するのに使用される。

この速度決定は、前記物体が、例えば、乗り物である場合に、例えば、荒い自動車環境及び厳しい道路状況により妨げられる。レーザビームは、レーザと道路表面、すなわち地面との間の散乱要素により一時的にブロックされることもありえ、又は自己混合フィードバック、すなわち反射されたレーザビームは、大きすぎる焦点ぼけ又は乱気流により持ち上げられうる葉っぱ若しくは他のごみくずの存在により弱くなりすぎるかもしれない。

本発明の目的は、速度を決定する品質を向上させることを可能にする。物体の速度を決定する速度決定装置、速度決定方法及び速度決定コンピュータプログラムを提供することである。本発明の他の目的は、前記速度決定装置を有する対応する物体を提供することである。

本発明の第１の態様において、物体の速度を決定する速度決定装置が示され、前記速度決定装置は、
‐少なくとも３つの異なる周波数方向に対するドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定ユニットと、
‐前記少なくとも３つの異なる周波数方向の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算するドップラ周波数計算ユニットと、
‐前記計算周波数方向に対して計算された前記計算されたドップラ周波数、及び前記少なくとも２つの他の周波数方向に対するドップラ周波数に依存して前記物体の速度を決定する速度決定ユニットと、
を有する。

前記ドップラ周波数計算ユニットは、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算するので、信頼できるドップラ周波数は、たとえこの計算周波数方向におけるドップラ周波数の測定が妨げられるとしても、前記計算周波数方向においても決定されることができる。特に、前記速度決定ユニットは、たとえ前記計算周波数方向におけるドップラ周波数の測定が妨げられるとしても、前記計算されたドップラ周波数及び前記計算周波数方向とは異なる前記少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数を使用することにより、前記物体の速度を決定することができる。これは、前記物体の速度を決定する品質を向上させることを可能にする。

前記物体は、好ましくは、乗り物である。

前記周波数方向は、ドップラ周波数が測定される方向である。

前記速度決定ユニットは、好ましくは、三次元速度を決定するために３つの速度方向において速度を決定する。前記物体は、好ましくは、水平面内で順方向に移動し、前記３つの速度方向は、好ましくは、前記順方向と、好ましくは前記水平面内であり、好ましくは前記順方向に直交する横方向と、垂直方向とを含む。

好ましくは、異なる周波数方向において測定されたドップラ周波数は、互いに独立に測定され、すなわち第１の周波数方向におけるドップラ周波数の測定は、好ましくは、前記第１の周波数方向とは異なる第２の周波数方向におけるドップラ周波数の測定により影響を受けない。前記ドップラ周波数測定ユニットは、各周波数方向において異なるドップラ周波数を測定する。

好ましくは、前記ドップラ周波数計算ユニットは、ドップラ周波数の絶対値を計算するのみならず、前記ドップラ周波数の符号をも計算し、前記速度決定ユニットは、前記速度の絶対値のみならず、前記速度の方向をも決定することができる。

好ましいのは、前記速度決定ユニットが、三次元速度を決定するように３つの速度方向において前記速度を決定し、前記３つの速度方向は、前記速度方向の１つにおける速度が前記少なくとも３つの周波数方向に対して測定されたドップラ周波数の組み合わせにより決定可能であるように前記少なくとも３つの周波数方向とは異なることである。更に好ましいのは、前記ドップラ周波数計算ユニットが、前記計算周波数方向に対するドップラ周波数を、少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数の線形結合に依存して計算することである。更に好ましいのは、前記ドップラ周波数計算ユニットが、前記計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数の負の和に依存して計算することである。これは、少ない計算労力で前記計算周波数方向に対するドップラ周波数を計算することを可能にする。

更に好ましいのは、前記速度決定装置が、前記ドップラ周波数計算ユニットにより実行された計算の精度を示す精度条件が満たされるかどうかを決定する精度条件満足決定ユニットを有し、前記精度満足決定ユニットが、前記精度条件が満たされていると決定した場合に、前記ドップラ周波数計算ユニットが、前記計算周波数方向に対するドップラ周波数を計算することである。更に好ましいのは、前記速度決定ユニットが、三次元速度を決定するように３つの速度方向において前記速度を決定し、前記速度決定装置が、速度方向において時間とともに決定された速度を記憶する記憶ユニットを有し、前記精度条件満足決定ユニットが、前記ドップラ周波数計算ユニットにより実行された計算の精度を示す精度条件が満たされるかどうかを、前記記憶された速度に依存して、決定することである。更に好ましいのは、前記精度条件満足決定ユニットが、前記ドップラ周波数計算ユニットにより実行された計算の精度を示す精度条件が満たされているかどうかを、前記記憶された速度の平均を計算することにより及び前記平均を所定の閾値と比較することにより、決定することである。好ましくは、前記平均を計算する前に、前記記憶された速度は、ローパスフィルタリングされる。これは、前記計算が十分に正確である場合にのみ、前記計算周波数方向に対するドップラ周波数が決定されることを保証し、これは、前記速度を決定する品質を向上させる。

前記所定の閾値は、例えば、前記速度を決定する精度が十分であるか否かは既知である間に前記平均が計算される、較正測定により決定されることができる。

前記計算周波数方向に対するドップラ周波数を計算するための前記少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数の線形結合は、好ましくは、１つ又は複数の速度に関する仮定に基づく。特に、前記線形結合は、前記物体が主に水平ｘ−ｙ面内で移動し、すなわち前記垂直方向における速度がゼロであるという仮定に基づくことができる。前記記憶ユニットは、好ましくは、速度方向において時間とともに決定された速度を記憶し、これは、前記仮定に関する。特に、前記記憶ユニットは、垂直速度方向に対応する速度を記憶することができる。前記物体が、一般に地面の上でのみ、すなわち水平面内で移動するとみなされる乗り物である場合、前記垂直方向における速度が実質的にゼロであると仮定されることができる。したがって、前記計算周波数方向におけるドップラ周波数は、式を使用することにより計算されることができ、前記式は、他の周波数方向において測定されたドップラ周波数の線形結合を記述し、前記垂直方向における速度がゼロであるという仮定に基づく。前記計算周波数方向においてドップラ周波数を測定する精度は、前記垂直速度方向において測定されたすでに記憶された速度とゼロとの間の類似性の度合に依存する。この例において、前記精度条件が満たされているかどうかが、前記垂直速度方向に対して測定された前記記憶された速度の平均を、ゼロに近い閾値と比較することにより決定されることができる。

更に好ましいのは、前記ドップラ周波数計算ユニットが、ドップラ周波数の測定に欠陥がある欠陥周波数方向を決定し、前記欠陥周波数方向である計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも３つの周波数方向の前記少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算することである。例えば、前記ドップラ周波数計算ユニットは、前記ドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかを決定するために、例えば、自己混合干渉信号の信号対雑音比を所定の閾値と比較することができる。また、他の方法が、欠陥ドップラ周波数測定を決定するのに使用されることができる。例えば、自己混合干渉信号の周波数ピークの形状が、予測される周波数ピークと比較されることができ、前記比較が、所定の閾値より大きい偏差を生じる場合、対応する周波数方向が欠陥周波数方向であることが決定されることができる。又は、特定の周波数方向において測定されたドップラ周波数が、所定の予測された速度範囲内であるこの周波数方向における速度を生じるかどうかが決定されることができ、前記速度が、前記所定の予測された速度範囲内ではない場合、前記特定の周波数方向における測定に欠陥があると決定されることができる。更に、加速度が、前記測定された対応するドップラ周波数に基づいて前記特定の周波数方向において計算されることができ、前記ドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかを決定するために前記加速度が所定の予測された加速度範囲内であるかどうかが決定されることができる。前記速度範囲及び／又は加速度範囲は、前記物体の既知の可能な速度及び／又は加速度に基づいて予め決定されることができる。また、カルマンフィルタリングは、周波数方向におけるドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかを決定するのに使用されることができる。前記ドップラ周波数計算ユニットは、好ましくは、前記ドップラ周波数計算ユニットが、ドップラ周波数の測定に欠陥がある欠陥周波数方向を決定した場合にのみ、前記計算周波数方向に対するドップラ周波数を計算し、この場合に、前記計算周波数方向が、欠陥周波数方向である。これは、前記計算周波数方向におけるドップラ周波数の測定に実際に欠陥がある場合にのみ、前記計算周波数方向におけるドップラ周波数が計算されることを保証することができ、これにより不要な計算を避ける。

更に好ましいのは、前記ドップラ周波数測定ユニットが、前記少なくとも３つの異なる周波数方向においてドップラ周波数を測定する前記少なくとも３つの異なる周波数方向に向けられた少なくとも３つのレーザを有することである。

更に好ましいのは、前記ドップラ周波数測定ユニットが、前記少なくとも３つの異なる周波数方向においてドップラ周波数を測定するのに自己混合干渉技術を使用することである。レーザ及び自己混合干渉を使用することにより、前記ドップラ周波数は、更に向上された精度で決定されることができる。

前記ドップラ周波数測定ユニットは、好ましくは、前記少なくとも３つの異なる周波数方向に向けられた少なくとも３つのレーザを有するので、前記周波数方向は、レーザビーム方向とみなされることもできる。

更に好ましいのは、前記ドップラ周波数決定ユニットが、３より多いレーザを有し、少なくとも２つのレーザが、同じ周波数方向に向けられることである。少なくとも２つのレーザは、同じ周波数方向に向けられるので、前記ドップラ周波数は、同じ周波数方向において重複して測定される。したがって、たとえこれら２つのレーザの一方によるドップラ周波数の測定が妨げられるとしても、前記ドップラ周波数は、同じ周波数方向に向けられる前記少なくとも２つのレーザの他方のレーザを使用することにより高い品質で測定されることができる。これは、前記物体の速度を決定する品質を更に向上させることができる。

更に好ましいのは、前記ドップラ周波数決定ユニットが、異なる周波数方向に向けられた３より多いレーザを有することである。前記ドップラ周波数決定ユニットは、異なる周波数方向に向けられた３より多いレーザを有するので、ドップラ周波数は、３より多い周波数方向に対して決定されることができる。更に、３より多いレーザは、異なる周波数方向に向けられるので、前記異なる周波数方向は、互いに線形従属であり、第１の周波数方向に対して測定されるドップラ周波数は、他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数を線形結合することにより計算されることもできる。したがって、また、この実施例において、重複性が存在し、これは、前記測定されたドップラ周波数に欠陥がある場合に、測定されたドップラ周波数を計算されたドップラ周波数により置き換えるのに使用されることができる。例えば、第１の周波数方向に対して測定された上述のドップラ周波数に欠陥がある場合、この測定されたドップラ周波数は、速度を決定する間に、前記計算されたドップラ周波数により置き換えられることができる。

更に好ましいのは、前記ドップラ周波数決定ユニットが、異なる周波数方向に向けられた３より多いレーザを有し、前記速度決定ユニットが、第１の線形速度を決定するのに前記レーザの第１のサブセットを使用し、第２の線形速度を決定するのに前記レーザの第２のサブセットを使用することである。好ましくは、前記速度決定ユニットは、前記決定された第１の及び第２の線形速度に基づいて前記物体の回転パラメータ、特に、回転位置及び／又は回転速度を決定する。特に、前記速度決定ユニットは、前記回転速度としてヨー速度、ロール速度及びピッチ速度の少なくとも１つを決定する。前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを形成するレーザは、動的に選択されることができる。前記レーザの第１のサブセット及び前記レーザの第２のサブセットは、２つの仮想的なセンサとみなされることができる。好ましくは、前記速度決定ユニットは、前記第１の線形速度及び前記第２の線形速度が連続してかつ繰り返し決定されるように前記レーザの第１のサブセットと前記レーザの第２のサブセットとの間で切り替え、前記物体の回転速度は、前記連続してかつ繰り返し決定された第１の及び第２の線形速度に基づいて決定される。前記レーザの第１のサブセット及び前記レーザの第２のサブセットは異なるので、前記レーザの第１のサブセットの少なくとも１つのレーザビーム方向、すなわち周波数方向は、前記レーザの第２のサブセットのレーザビーム方向のいずれとも異なる。ヨー、ピッチ又はロール運動のような前記物体の回転運動は、したがって、一般に、前記速度方向の少なくとも１つにおいて異なる線形速度をもたらす。前記速度決定ユニットは、この差分に基づいて前記回転速度を決定することができる。

本発明の他の態様において、物体の速度を決定する速度決定装置を有する当該物体が示される。前記物体は、好ましくは、自動車、自転車、バイク、トラック、電車、船、ボート、飛行機等のような乗り物又は他の移動可能物体である。

本発明の他の態様において、物体の速度を決定する速度決定方法が示され、前記速度決定方法は、
‐少なくとも３つの異なる周波数方向に対するドップラ周波数を測定するステップと、
‐前記少なくとも３つの異なる周波数方向の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算するステップと、
‐前記計算周波数方向に対して計算された前記計算されたドップラ周波数及び前記少なくとも３つの異なる周波数方向の少なくとも２つの他の周波数方向に対して計算されたドップラ周波数に依存して前記物体の速度を決定するステップと、
を有する。

本発明の他の態様において、関心の物体の速度を決定する速度決定コンピュータプログラムが示され、前記コンピュータプログラムは、前記速度決定コンピュータプログラムが請求項１に記載の速度決定装置を制御するコンピュータ上で実行される場合に、請求項１４に記載の速度決定方法のステップを前記速度決定装置に実行させるプログラムコード手段を有する。

請求項１の速度決定装置、請求項１３の物体、請求項１４の速度決定方法及び請求項１５の速度決定コンピュータプログラムが、特に従属請求項に規定されるように、同様の及び／又は同一の好適な実施例を持つと理解されるべきである。

本発明の好適な実施例が、それぞれの独立請求項との従属請求項のいかなる組み合わせでもあることができると理解されるべきである。

乗り物の速度を決定する速度決定装置の実施例を有する乗り物の実施例を概略的にかつ例示的に示す。 より詳細に速度決定装置の実施例を概略的にかつ例示的に示す。 速度決定ユニットのドップラ周波数測定ユニットの実施例を概略的にかつ例示的に示す。 乗り物の速度が決定される速度方向に対して、ドップラ周波数が測定される周波数方向の向きを概略的にかつ例示的に示す。 時間に依存するドップラ周波数を例示的に示す。 乗り物の速度を決定する速度決定方法の実施例示すフローチャートを例示的に示す。 ドップラ周波数測定ユニットの他の実施例を概略的にかつ例示的に示す。 ドップラ周波数測定ユニットの他の実施例のレーザ及び周波数方向の可能な構成を示す。 ドップラ周波数測定ユニットの他の実施例のレーザ及び周波数方向の可能な構成を示す。

図１は、この実施例において乗り物である物体２を概略的にかつ例示的に示し、前記乗り物は、乗り物２の速度を決定する速度決定装置１を有する。速度決定装置１は、図２においてより詳細に概略的にかつ例示的に示される。

速度決定装置１は、３つの異なる周波数方向に対するドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定ユニット３を有する。ドップラ周波数測定ユニット３は、図３においてより詳細に概略的にかつ例示的に示される。

ドップラ周波数測定ユニット３は、３つの異なる周波数方向１０、１１、１２においてドップラ周波数を測定する３つの異なる周波数方向１０、１１、１２において地面８に向けて放射線９を放射する３つのレーザ１３、１４、１５を有する。レーザ１３、１４、１５は、制御ユニット１６により制御される。ドップラ周波数測定ユニット３は、３つの異なる周波数方向１０、１１、１２においてドップラ周波数を測定するのに自己混合干渉技術を使用する。それぞれのレーザにより放射されるレーザビームは、地面８により反射され、反射された光は、それぞれのレーザのキャビティに再び入る。前記反射されたレーザ光の再突入は、前記キャビティとの自己混合干渉を生じ、これにより前記キャビティ内で強度変化を生成する。組み込みフォトダイオード又は外部フォトダイオードが、これらの強度変化を測定し、対応する強度信号を生成するように設けられる。他の実施例において、前記変化は、前記それぞれのレーザの供給電流又は供給電圧における変動を測定することにより測定されることもできる。外部フォトダイオードが使用される場合、前記レーザ光の一部は、アウトカップリングされ、前記レーザ光のこのアウトカップリングされた部分は、前記外部フォトダイオードに向けられる。前記生成された強度信号は、自己混合干渉信号とみなされることができ、前記強度信号の主な周波数は、ドップラ周波数とみなされることができる。制御ユニット１６は、したがって、好ましくは、３つのレーザ１３、１４、１５に割り当てられた前記フォトダイオードから３つの強度を受信し、前記３つの強度信号から、すなわち前記３つの自己混合干渉信号の各々から、それぞれの周波数方向１０、１１、１２に対するドップラ周波数を決定する。自己混合干渉技術のより詳細な説明に対して、参照によりここに組み込まれる記事"A Double-Laser Diode Onboard Sensor for Velocity Measurements" by Xavier Raoul et al., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 53, no. 1, pages 95 to 101, February 2004が参照される。

速度決定装置１は、３つの異なる周波数方向１０、１１、１２の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、３つの異なる周波数方向１０、１１、１２の少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算するドップラ周波数計算ユニット４を有する。速度決定装置１は、前記計算周波数方向に対して計算された前記計算されたドップラ周波数及び前記少なくとも２つの他の周波数方向のドップラ周波数に依存して物体２の速度を決定する速度決定ユニット５を有する。

ドップラ周波数計算ユニット４は、３つの異なる周波数方向１０、１１、１２の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、３つの異なる周波数方向１０、１１、１２の少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算するので、たとえこの計算周波数方向におけるドップラ周波数の測定が妨げられるとしても、信頼できるドップラ周波数は、前記計算周波数方向においても決定されることができる。したがって、速度決定ユニット５は、たとえ前記計算周波数方向におけるドップラ周波数の測定が妨げられるとしても、前記計算周波数方向とは異なる前記少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数及び前記計算されたドップラ周波数を使用することにより、物体２の速度を決定することができる。これは、物体２の速度を決定する信頼性を向上させる。

一実施例において、ドップラ周波数計算ユニット４は、ドップラ周波数の測定に欠陥があるか否かを決定する。前記３つの測定されたドップラ周波数に欠陥がない場合、前記３つの測定されたドップラ周波数は、前記３つの測定されたドップラ周波数に依存して速度を決定する速度決定ユニット５に提供される。前記測定されたドップラ周波数の１つに欠陥がある場合、ドップラ周波数計算ユニット４は、欠陥のない測定されたドップラ周波数に依存してドップラ周波数を計算し、速度決定ユニット５は、前記計算されたドップラ周波数及び前記測定された欠陥のないドップラ周波数に依存して前記速度を決定する。

例えば、前記ドップラ周波数計算ユニットは、前記ドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかを決定するために、例えば、自己混合干渉信号の信号対雑音比を所定の閾値と比較することができる。他の方法も、欠陥ドップラ周波数測定を決定するのに使用されることができる。例えば、自己混合干渉信号の周波数ピークの形状は、予測される周波数ピークと比較されることができ、前記比較が、所定の閾値より大きい偏差を生じる場合、対応する周波数方向が欠陥周波数方向であると決定されることができる。又は、特定の周波数方向において測定されたドップラ周波数が、所定の予測される速度範囲内であるこの周波数方向における速度を生じるかどうかが決定されることができ、前記速度が前記所定の予測される速度範囲内ではない場合、前記特定の周波数方向における測定に欠陥があると決定されることができる。更に、加速度が、前記測定された対応するドップラ周波数に基づいて前記特定の周波数方向において計算されることができ、前記ドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかを決定するために、前記加速度が所定の予測される加速度範囲内であるかどうかが決定されることができる。前記速度範囲及び／又は加速度範囲は、前記物体の既知の可能な速度及び／又は加速度に基づいて予め規定されることができる。カルマンフィルタリングも、ある周波数方向におけるドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかを決定するのに使用されることができる。

速度決定ユニット５は、三次元速度を決定するために３つの速度方向

における速度ｖ_x、ｖ_y、ｖ_zを決定する。物体２は、好ましくは、水平面内、すなわち地面８に平行な面内の順方向

に移動し、３つの速度方向ｖ_x、ｖ_y、ｖ_zは、好ましくは、順方向

と、前記水平面内にあり、順方向

と直交する横方向

と、垂直方向

とを含む。３つの速度方向

は、図１において座標系４２により示される。

３つの速度方向

は、速度方向

の１つにおける速度が３つの周波数方向１０、１１、１２に対して測定されたドップラ周波数の結合により決定可能であるように少なくとも３つの周波数方向１０、１１、１２とは異なる。この実施例において、速度決定ユニット５は、以下の式によって、物体２の速度、すなわち前記乗り物の対地速度ベクトルｖ_x、ｖ_y、ｖ_zを決定する。

前記乗り物の速度は、好ましくは、ＩＳＯ８８５５に記載されるように所定の乗り物基準系において決定される。前記乗り物基準系は、前記乗り物に固定された右手直交軸系である。正のｘ軸は、前記乗り物の運転方向を指し、正のｙ軸は、正のｘ軸を見る場合に左を指し、正のｚ軸は上を指す。

一般に、目標が速度センサから離れる場合、ドップラ周波数は負であり、前記目標が前記速度センサに向かって移動する場合、ドップラ周波数は正である。本実施例において、前記目標は道路であり、道路の速度

は、前記乗り物の負の速度

である。したがって、ドップラ周波数は、以下の式によって計算されることができる。

ここでｅは、それぞれの周波数方向の単位ベクトルである。前記周波数方向を前記乗り物基準系に投影することにより、以下の式が得られる。

ここでλは、レーザ１３、１４、１５により放射されたレーザビームの波長を示し、ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃は、それぞれ、周波数方向１０、１１、１２に対して測定又は計算されたドップラ周波数を示す。

ｉ＝１、２、３である、単位ベクトル

を持つ周波数方向に対する角度θ_i及びφ_iは、好ましくは、以下のように規定される。角度θ_iは、好ましくは、対応する周波数方向と単位ｚベクトルとの間の角度であり、角度φ_iは、好ましくは、ｘ−ｙ平面及び単位ｘベクトルに対する

の投影である。

一実施例において、前記角度は、以下のようにセットされる。

図３は、周波数方向１０、１１、１２の好適な三次元向きを示すことなしに、概略的にのみ３つの周波数方向１０、１１、１２を示す。周波数方向１０、１１、１２の好適な三次元向きは、図４に示される。図４に見られるように、３つの周波数方向１０、１１、１２は、好ましくは、２５度の同じ傾斜角度、及びそれぞれ０、２１０及び３３０度の方位角を持つ。

異なる周波数方向１０、１１、１２において測定されたドップラ周波数は、互いに独立に測定され、すなわち第１の周波数方向におけるドップラ周波数の測定は、前記第１の周波数方向とは異なる第２の周波数方向におけるドップラ周波数の測定により影響を受けない。特に、ドップラ周波数測定ユニット３は、各周波数方向１０、１１、１２において異なるドップラ周波数を測定する。

荒い自動車環境及び厳しい道路状況により、１つの検出チャネル、すなわち周波数方向１０、１１、１２の１つにおけるドップラ周波数の測定は、失敗しうる。例えば、１つの周波数方向におけるレーザビームは、対応するレーザと路面８との間の散乱物により一時的にブロックされるかもしれず、又は自己混合フィードバック、すなわち対応するキャビティに再び入った反射光の強度は、大きな焦点ぼけにより弱くなりすぎる。１つの周波数方向におけるドップラ周波数の測定が失敗する場合、式（２）による速度の信頼できる決定は、一般に可能ではない。しかしながら、前記乗り物の垂直速度が順方向及び横方向成分と比較して比較的小さいという仮定の下で、３チャネルシステム、すなわち式（２）は、過剰決定される。これは、以下の式を生じる。
ｖ_z≒０≒（λ／２）（ｃｏｓθ₁ｆ₁＋ｃｏｓθ₂ｆ₂＋ｃｏｓθ₃ｆ₃） （４）

式（４）を使用することにより、失敗検出チャネルのドップラ周波数、すなわち一例において図３及び４において１０により示される周波数方向でありうる特定の周波数方向における欠陥ドップラ周波数は、他の検出チャネルから、すなわち他の周波数方向１１、１２において測定されたドップラ周波数から回復されることができる。特に、角度θ₁、θ₂、θ₃が等しい場合、前記特定の周波数方向における欠陥ドップラ周波数は、以下の式によって前記他の周波数方向において測定されたドップラ周波数から回復されうる。
ｆ₁≒−（ｆ₂＋ｆ₃） （５）

したがって、この例において、ドップラ周波数計算ユニット４は、計算周波数方向１０に対するドップラ周波数ｆ₁を、他の２つの周波数方向１１、１２に対して測定されたドップラ周波数ｆ₂、ｆ₃の線形結合に依存して、計算する。特に、ドップラ周波数計算ユニット４は、計算周波数方向１０に対するドップラ周波数ｆ₁を、他の２つの周波数方向１１、１２に対して測定されたドップラ周波数ｆ₂、ｆ₃の負の和に依存して、計算する。これは、少ない計算労力で計算周波数方向１０に対するドップラ周波数ｆ₁を計算することを可能にする。

図５は、任意の単位の時間ｔに依存するＭＨｚの測定及び計算された周波数を例示的に示す。４３、４４及び４５により示される曲線は、それぞれ、測定されたドップラ周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃を表す。ドップラ周波数ｆ₂、ｆ₃は、対応するドップラ周波数を測定する際の失敗を示すジャンプ等を示さない。しかしながら、測定されたドップラ周波数ｆ₁を表す曲線４３は、ドップラ周波数ｆ₁の測定が失敗であることを示すジャンプを示す。図５は、式（５）によって計算されることができ、ジャンプを示さない計算されたドップラ周波数ｆ₁を表す曲線４６を示す。したがって、１つの検出チャネル、すなわち計算周波数方向１０におけるドップラ周波数の測定は、例えば低い信号品質により、一時的に機能しないが、脱落は、前記他の２つの検出チャネル、すなわち他の周波数方向１１、１２において測定されたドップラ周波数からうまく回復される。前記垂直速度がゼロであるという仮定に基づいて、前記乗り物の対地速度は、依然として測定可能である。

速度決定装置１は、ドップラ周波数計算ユニット４により実行された計算の精度を示し、信号強度条件ともみなされうる精度条件が満たされるかどうかを決定する精度条件満足決定ユニット６を有し、精度満足決定ユニット６が、前記精度条件が満たされると決定した場合に、ドップラ周波数計算ユニット４は、計算周波数方向１０に対するドップラ周波数ｆ₁を計算する。速度決定装置１は、速度方向において時間とともに決定された速度を記憶する記憶ユニット７を有し、精度条件満足決定ユニット６は、前記記憶された速度に依存して、ドップラ周波数計算ユニット４により実行された計算の精度を示す精度条件が満たされるかどうかを決定する。精度条件満足決定ユニット６は、前記記憶された速度の平均を計算し、前記平均を所定の閾値と比較することにより、ドップラ周波数計算ユニット４により実行された計算の精度を示す精度条件が満たされるかどうかを決定することができる。好ましくは、前記平均を計算する前に、前記記憶された速度は、ローパスフィルタリングされる。

この実施例において、記憶ユニット７は、垂直速度方向

に対応する速度ｖ_zを記憶し、垂直方向

における速度ｖ_zが実質的にゼロであると推定されることができる。計算周波数方向１０におけるドップラ周波数ｆ₁を計算する精度は、この場合、垂直速度方向

において測定されたすでに記憶された速度ｖ_zとゼロとの間の類似性の度合に依存する。この例において、精度条件満足決定ユニット６は、垂直速度方向

に対して測定された記憶された速度ｖ_zの平均を、ゼロに近い閾値と比較することにより、前記精度条件が満たされるかどうかを決定する。前記閾値は、好ましくは、例えば、較正測定により決定されることができる所定の閾値であり、前記平均は、前記速度を決定する精度が十分であるか否かが既知である間に計算される。

したがって、精度条件満足決定ユニット６は、前記垂直速度の履歴をモニタリングすることにより、前記計算周波数方向においてドップラ周波数を計算する場合に、前記垂直速度が十分に小さいことを保証する。精度条件満足決定ユニット６は、したがって、式（４）及び（５）による上述のアプローチが、前記速度決定装置のハードな失敗を示す低すぎる精度を生じる場合と、精度要件が満たされ、前記速度決定装置が前記速度の決定を続行することができる場合とを区別することができる。

式（４）から引き出されることができるように、他の２つの周波数ｆ₂、ｆ₃も計算されることができる。特に、角度θ₁、θ₂、θ₃が等しい場合、他の２つの周波数ｆ₂、ｆ₃は、周波数方向１１又は周波数方向１２におけるドップラ周波数の測定にそれぞれ欠陥がある場合に、以下の式によって計算されることができる。
ｆ₂≒−（ｆ₁＋ｆ₃） （６）
ｆ₃≒−（ｆ₁＋ｆ₂） （７）

ドップラ周波数計算ユニット４は、前記ドップラ周波数の絶対値のみならず、前記ドップラ周波数の符号をも計算し、速度決定ユニット５は、前記速度の絶対値及び前記速度の方向をも決定する。式（３）によって、特に、式（５）ないし（７）によって、それぞれ計算されたドップラ周波数の符号が決定されることができ、前記計算されたドップラ周波数の前記決定された符号は、乗り物２の速度の方向を決定するのに使用されることができる。したがって、２つの検出チャネルの符号から、すなわち２つの周波数方向において測定されたドップラ周波数の符号から、他の検出チャネルの符号、すなわち前記他の周波数方向におけるドップラ周波数の符号が、確認され、必要であれば修復されることができる。方向検出信頼性は、したがって、増大されることができる。

速度決定ユニット５は、好ましくは、前記決定された速度を人に示すために前記決定された速度をディスプレイ４７に送信する。速度決定ユニット５及びディスプレイ４７は、無線で又は有線データ接続を介して通信することができる。

以下に、物体の速度を決定する速度決定方法の一実施例が、図６に示されるフローチャートを参照して例示的に説明される。

ステップ２０１において、ドップラ周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃は、３つの異なる周波数方向１０、１１、１２に対して測定される。ステップ２０２において、物体２の速度ｖ_x、ｖ_y、ｖ_zは、好ましくは式（２）によって、３つの測定された周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃に依存して決定される。ステップ２０３において、異なる周波数方向１０、１１、１２の１つにおけるドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかが決定される。ステップ２０３において、前記ドップラ周波数の測定が、周波数方向１０、１１、１２のいずれにおいても欠陥がないと決定される場合、垂直速度ｖ_zは、ステップ２０４において記憶され、前記決定された速度は、ステップ２０５において前記決定された速度を示すためにディスプレイ４７に送信される。前記方法は、この場合、ステップ２０１に続行する。

ステップ２０３において、周波数方向１０、１１、１２の１つにおけるドップラ周波数の測定に欠陥があると決定された場合、ステップ２０６において、１つ又は複数の垂直速度ｖ_zが既に記憶されているかどうかが決定される。垂直速度ｖ_zがまだ記憶されていない場合、ステップ２０７において、エラーメッセージがディスプレイ４７に示されるか、又はディスプレイ４７がただ更新されず、これにより以前に決定された速度を表示する。

ステップ２０６において、垂直速度ｖ_zが既に記憶されていると決定される場合、ステップ２０８において、記憶された垂直速度ｖ_zがローパスフィルタリングされ、ローパスフィルタリングされた垂直速度は、平均を決定するためにステップ２０９において平均される。前記ローパスフィルタリングは、特定数の最新の測定値、例えば最新の１０の測定値にわたる移動平均を実行することにより、又は他の既知のローパスフィルタリング手順により実行されることができる。ステップ２１０において、前記平均の絶対値は、ゼロに近い所定の閾値と比較される。前記閾値は、上述のように較正測定により予め規定されることができる。前記平均の絶対値が、前記所定の閾値より小さくない場合、前記精度条件、すなわち垂直速度ｖ_zが実質的にゼロであることが満たされず、前記方法は、ステップ２０７に続行する。前記平均の絶対値が前記所定の閾値より小さい場合、前記精度条件が満たされ、前記方法は、ステップ２１１に続行する。

ステップ２１１において、前記欠陥のある測定されたドップラ周波数に対して、ドップラ周波数は、上述の式（５）ないし（７）の１つによって前記他の２つの測定されたドップラ周波数に依存して計算され、ステップ２１１において、前記速度は、計算周波数方向、すなわち欠陥ドップラ周波数が測定された周波数方向に対して計算された前記計算されたドップラ周波数、及び前記２つの他の周波数方向において測定されたドップラ周波数に依存して決定される。ステップ２１２において、前記決定された速度の垂直部分ｖ_zが記憶され、前記決定された速度は、ステップ２０５においてディスプレイ４７に送信され、ディスプレイ４７上に示される。前記方法は、この場合、ステップ２０１に続行する。

図７は、特に図２を参照して、上記の他の構成要素とともに使用されることができる前記ドップラ周波数測定ユニットの他の実施例を概略的にかつ例示的に示す。

図７に示されるドップラ周波数測定ユニット１０３は、４つのレーザ１３、１４、１５、１７を有し、２つのレーザ１３、１７は、同じ周波数方向１０、１０'に向けられる。２つのレーザ１３、１７は、同じ周波数方向１０、１０'に向けられるので、前記ドップラ周波数は、同じ周波数方向１０、１０'において重複して測定される。したがって、たとえ２つのレーザ１３、１７の一方によるドップラ周波数の測定が妨げられるとしても、前記ドップラ周波数は、同じ周波数方向１０、１０'における２つのレーザ１３、１７の他方を使用することにより高品質で測定されることができる。これは、物体２の速度を決定する品質を更に向上させる。レーザ１３、１７を使用することにより測定されるドップラ周波数の一方の測定が妨げられる場合、妨げられない２つのレーザ１３、１７の他方のレーザにより測定されるドップラ周波数は、物体２の速度を決定する速度決定ユニットに提供されることができる。レーザ１３、１７により測定されたドップラ周波数が、両方とも妨げられない場合、前記ドップラ周波数は、平均されることができ、前記平均されたドップラ周波数は、前記物体の速度を決定するために他の測定されたドップラ周波数と一緒に使用されることができる。

他の実施例において、前記ドップラ周波数決定ユニットは、異なる周波数方向に向けられた３より多いレーザを有する。この他の実施例において、前記ドップラ周波数決定ユニットは、異なる周波数方向に向けられた３より多いレーザを有するので、ドップラ周波数は、３より多い周波数方向に対して決定されることができる。前記周波数方向の１つにおけるドップラ周波数の測定に欠陥がある場合、他の３つの周波数方向において測定されたドップラ周波数が、前記速度を決定するのに使用されることができる。

信頼性を向上させ、前記速度決定装置の寿命を延ばすために、重複レーザは、したがって、提供されうる。複数の重複レーザは、マルチレーザダイにモノリシックに一体化されうる又は別個の装置として具現化されうる。両方の場合に、これらのレーザの小部分（sub-pluralities）は、重複レーザを持つ測定チャネルを形成する光学経路及び光学系を共有することができる。他の実施例において、各個別のレーザは、部分的に又は全体的に個別の光学系を持つことができる。

前記重複レーザは、上述のドップラ周波数計算ユニット及び前記速度決定ユニットであることができる同じ又は複数の信号処理ユニットを共有する重複測定チャネルを提供するとみなされることができる。特に個別の光学系を用いて空間的に分離された、同じ又は複数の信号処理ユニットを共有する重複測定チャネルを使用することは、以下の利益、すなわちａ）光学パワー、デューティサイクル及びパルス幅において異なることができ、依然として目の安全性要件に従う、異なる測定プランで異なる測定チャネルを使用する可能性、及びｂ）測定チャネルの別のサブセットを選択及びグループ分けすることによる仮想センサの規定を提供することができる。

前記測定プランに関して、異なる動作条件、特に低い信号対雑音比条件における測定信頼性は、同時に光学パワーを増大させ、パルス幅を広げ、デューティサイクルを低下させることにより向上されることができる。しかしながら、光学パワー、パルス幅及びデューティサイクルの組み合わせが、目の安全性に関連した閾値より大きいレーザ強度を生じる場合、この組み合わせは、前記速度決定ユニットにより使用されることができない。信号対雑音比を増大させるために、前記レーザを用いる測定が目に対して安全である間に、異なる測定プランが、図８を参照して以下に例示的に説明されるように使用されることができる。

図８は、周波数方向２４...２９においてドップラ周波数を測定するレーザ１８...２３の構成を概略的にかつ例示的に示す。この実施例において、レーザのサブセット、例えば、レーザ１８、２０、２２は、第１の測定プランによって制御され、レーザの第２のサブセット、例えば、レーザ１９、２１、２３は、前記第１の測定プランとは異なる第２の測定プランによって制御される。前記第１の及び第２の測定プランは、目の安全性要件が満たされている間に、自己混合干渉信号が許容可能な信号対雑音比で生成されることができるように構成される。例えば、前記第１の測定プランによって、レーザ１８、２０及び２２は、８５０ｎｍの波長、０．３ｍｓのパルス幅及び１ｋＨｚの反復周波数において１ｍＷのパワーを持つレーザビームを放射することができる。前記第２の測定プランは、レーザ１９、２１、２３が、８５０ｎｍの波長、３ｍｓのパルス幅及び１０Ｈｚの反復周波数における１．９ｍＷのパワーを持つレーザ光を放射することを規定することができる。レーザの単一のセットに対する両方の測定プランの組み合わせは、目の安全性要件により禁止されるが、空間的に分離された光学的測定チャネルの場合、これらの組み合わせは可能にされる。前記第２の測定プランを使用することにより、より長い測定時間をより高い光学パワーと組み合わせるので、測定信頼性は、最悪の信号条件において大幅に向上されることができる。

更に好ましいのは、前記ドップラ周波数決定ユニットが、異なる周波数方向に向けられた３より多いレーザを有し、前記速度決定ユニットが、第１の線形速度を決定するのに前記レーザの第１のサブセットを使用し、第２の線形速度を決定するのに前記レーザの第２のサブセットを使用することである。前記異なる仮想センサの幾何学的構成は、前記異なる仮想センサにより測定された線形速度ベクトルが、前記乗り物本体の角度位置に敏感になる又は反応しないように選択されることができる。例えば、式（８）

に規定される方位角を持つ構成は、ロール角度の変化に対して敏感であるが、ピッチ角度の変化に反応しないのに対し、式（９）

により規定される方位角を持つ構成は、ピッチ角度の変化に対して敏感であるが、ロール角度の変化に対して反応しない。このように、前記仮想センサの適切な角度構成を選択することにより、及び別々に測定された線形速度ベクトルを数学的に操作することにより、前記乗り物本体の角度座標及び速度、すなわち回転位置及び回転速度は、計算されることができる。角度座標及び速度を測定する他の方法は、角度座標を直接的に測定することができる、より単純な仮想センサを構成することである。例えば、式（１０）による構成を持つ２レーザセンサは、前記乗り物本体のピッチ角度を直接的に測定することができる。

好ましくは、前記速度決定ユニットは、前記決定された第１の及び第２の線形速度に基づいて前記物体の回転速度を決定する。特に、前記速度決定ユニットは、ヨー角度及び／又は速度、ロール角度及び／又は速度並びにピッチ角度及び／又は速度の少なくとも１つを前記回転角度又は速度として決定する。前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを形成するレーザは、動的に選択されることができる。前記レーザの第１のサブセット及び前記レーザの第２のサブセットは、２つの仮想センサとみなされることができる。好ましくは、前記速度決定ユニットは、前記第１の線形速度及び前記第２の線形速度が連続して及び繰り返し決定されるように前記レーザの第１のサブセットと前記レーザの第２のサブセットとの間で切り替え、前記物体の回転速度が、前記連続して及び繰り返し決定された第１の及び第２の線形速度に基づいて決定される。前記レーザの第１のサブセット及び前記レーザの第２のサブセットは異なるので、前記レーザの第１のサブセットの少なくとも１つのレーザビーム方向は、前記レーザの第２のサブセットのレーザビーム方向のいずれとも異なる。ヨー、ピッチ又はロール運動のような前記物体の回転速度は、したがって、一般に、前記速度方向の少なくとも１つにおいて異なる線形速度を生じる。前記速度決定ユニットは、この差に基づいて前記回転速度を決定することができる。

この差と前記回転速度との間の関係は、単純な数学的判断により又は既知の回転速度が存在する間に前記差が測定される較正測定により決定されることができる。前記速度決定ユニットは、好ましくは、実際に測定された差、及び前記回転速度と差との間の決定された関係に基づいて前記回転速度を決定する。初期化手順において、前記乗り物の回転位置が決定されることができ、前記乗り物の運転中に、実際の回転位置は、最初に決定された又は依然に決定された回転位置及び前記決定された回転速度に基づいて決定されることができる。好適な実施例において、前記乗り物の回転位置を規定する角度は、最初にゼロにセットされる。

前記乗り物は、場所ｘ、ｙ、ｚにおいて測定される局所速度

が、前記乗り物の質量中心の速度ベクトル

及び前記質量中心のまわりの回転の和として、以下の式、

によって規定されることができ、ここで

は前記回転速度の量に比例する強度及び回転面に垂直な方向を持つ回転ベクトルであり、

は場所ｘ、ｙ、ｚと前記質量中心との間の接続ベクトルである。前記ドップラ周波数測定ユニットは、少なくとも２つの異なる場所においてドップラ周波数を測定することができ、前記速度決定ユニットは、これら少なくとも２つの異なる場所において前記乗り物の速度を決定し、前記少なくとも２つの異なる場所において決定された速度に基づいて及び式（１２）に基づいて回転ベクトル

を決定することができる。

チャネルの別のサブセット、すなわち異なる周波数方向においてレーザビームを放射する別のレーザは、特にリアルタイムで、仮想センサを規定するために、選択及びグループ分けされることができる。これは、以下に、図９を参照してより詳細に例示的に説明される。

図９は、異なる周波数方向３６...４１においてドップラ周波数を測定する異なる周波数方向３６...４１においてレーザ光を放射するレーザ３０...３５の構成を概略的にかつ例示的に示す。例えば、以下の２つのサブセット、すなわちレーザ３０、３１、３２を持つ第１のサブセット及びレーザ３３、３４、３５を持つ第２のサブセットが、形成されることができる。両方のサブセットは、空間的に分離された２つの別の仮想センサとみなされることができる。それぞれのサブセットのレーザを使用することにより測定されるドップラ周波数は、前記第１の及び第２のサブセットにより規定される前記２つの別のセンサの各々に対して三次元速度ベクトルを決定するのに使用されることができる。前記２つの三次元速度ベクトルは、ヨー、ロール及び／又はピッチ角度のような前記乗り物ダイナミクスの追加パラメータを計算するのに使用されることができる。既に上で述べられたように、前記仮想センサは、動的に再構成されうる。例えば、第１の構成において、前記第１のサブセットは、レーザ３０、３１、３２を有することができ、前記第２のサブセットは、レーザ３３、３４、３５を有することができ、第２の構成において、前記第１のサブセットは、レーザ３０、３３、３４を有することができ、前記第２のサブセットは、レーザ３１、３２、３５を有することができる。

前記仮想センサは、センサ複雑性を減少させるために、同じハードウェア及びソフトウェア信号処理リソースを共有することができる。

図１ないし４を参照して上で説明された実施例において、前記ドップラ周波数測定ユニットは、３つの周波数方向においてドップラ周波数を測定する３つのみのレーザを有するが、図１ないし４を参照して説明された実施例は、３より多い周波数方向においてドップラ周波数を測定する３より多いレーザを有することもできる。

上記の実施例において、レーザが、ドップラ周波数を光学的に測定するのに使用されているが、他の実施例において、他の方法でドップラ周波数を測定する他の手段が使用されることができる。例えば、ドップラ周波数は、音響波を送出し、音響波を受け取る音響センサを使用することにより音響的に決定されることができる。例えば、超音波トランスデューサが、ドップラ周波数を音響的に測定するのに使用されることができる。

上記の実施例において、ドップラ周波数は、自己混合干渉技術を使用することにより光学的に決定されているが、ドップラ周波数は、従来の干渉分光法のような他の光学的技術を使用することにより光学的に決定されることもできる。

図１において、前記乗り物が車であるように示されるが、前記乗り物は、自転車、バイク、トラック、電車、船、ボート、飛行機等又は他の移動可能仏体であることもできる。

上記の実施例において、前記決定された速度は、前記決定された速度を人に示すためにディスプレイに送信されるが、これに加えて又は代わりに、前記速度決定ユニットは、ブロッキング防止ユニット、電子安定性制御ユニット、適応クルーズ制御ユニット、駐車支援ユニット等のような他のユニットに前記決定された速度を送信することができる。

開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。

請求項において、単語"有する"は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"ある"は、複数を除外しない。

単一のユニット又は装置が、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。

１つ又は複数のユニット又は装置により実行されるドップラ周波数の計算、速度の計算、精度条件が満たされているかどうかの決定等のような計算及び決定は、いかなる他の数のユニット又は装置によっても実行されることができる。前記速度決定方法による計算及び決定及び／又は速度決定装置の制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用ハードウェアとして実施されることができる。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は一部として供給される、光学記憶媒体又は半導体媒体のような、適切な媒体に記憶／流通されうるが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介して、他の形で流通されてもよい。

請求項内の参照符号は、その範囲を限定すると解釈されるべきでない。

本発明は、物体の速度を決定する速度決定装置に関する。ドップラ周波数測定ユニットは、少なくとも３つの異なる周波数方向においてドップラ周波数を測定し、ドップラ周波数計算ユニットは、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の１つと同様である計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算する。前記速度は、この場合、前記計算されたドップラ周波数及び前記測定されたドップラ周波数に依存して決定されることができる。前記計算周波数方向において、前記測定されたドップラ周波数が、前記速度を決定するのに必要とされないので、たとえこの計算周波数方向におけるドップラ周波数の測定が妨げられるとしても、信頼できる速度が、前記計算周波数方向においても決定されることができる。

Claims (15)

1. 物体の速度を決定する速度決定装置において、
   少なくとも３つの異なる周波数方向においてドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定ユニットと、
   前記少なくとも３つの異なる周波数方向の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の少なくとも２つの他の周波数方向に対するドップラ周波数に依存して、計算するドップラ周波数計算ユニットと、
   前記計算周波数方向に対して計算された前記計算されたドップラ周波数、及び前記少なくとも２つの他の周波数方向に対するドップラ周波数に依存して前記物体の速度を決定する速度決定ユニットと、
   を有する速度決定装置。
2. 前記速度決定ユニットが、三次元速度を決定するように３つの速度方向において前記速度を決定し、前記３つの速度方向は、前記速度方向の１つにおける速度が前記少なくとも３つの異なる周波数方向に対して測定されたドップラ周波数の組み合わせにより決定可能であるように、前記少なくとも３つの周波数方向とは異なる、請求項１に記載の速度決定装置。
3. 前記ドップラ周波数計算ユニットが、前記少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数の線形結合に依存して前記計算周波数方向に対するドップラ周波数を計算する、請求項１に記載の速度決定装置。
4. 前記速度決定装置は、前記ドップラ周波数計算ユニットにより実行された計算の精度を示す精度条件が満たされているかどうかを決定する精度条件満足決定ユニットを有し、前記精度満足決定ユニットが、前記精度条件が満たされていると決定した場合に、前記ドップラ周波数計算ユニットが、前記計算周波数方向に対するドップラ周波数を計算する、請求項１に記載の速度決定装置。
5. 前記速度決定ユニットが、三次元速度を決定するために３つの速度方向において速度を決定し、前記速度決定装置が、速度方向において時間とともに決定された速度を記憶する記憶ユニットを有し、前記精度条件満足決定ユニットは、前記記憶された速度に依存して、前記ドップラ周波数計算ユニットにより実行された計算の精度を示す精度条件が満たされているかどうかを決定する、請求項４に記載の速度決定装置。
6. 前記精度条件満足決定ユニットは、前記記憶された速度の平均を計算し、前記平均を所定の閾値と比較することにより、前記ドップラ周波数計算ユニットにより実行された計算の精度を示す精度条件が満たされているかどうかを決定する、請求項５に記載の速度決定装置。
7. 前記記憶ユニットが、垂直速度方向に対応する速度を記憶する、請求項５に記載の速度決定装置。
8. 前記ドップラ周波数計算ユニットは、ドップラ周波数の測定に欠陥がある欠陥周波数方向を決定し、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の前記少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して前記欠陥周波数方向である計算周波数方向に対するドップラ周波数を計算する、請求項１に記載の速度決定装置。
9. 前記ドップラ周波数測定ユニットが、前記少なくとも３つの異なる周波数方向においてドップラ周波数を測定するために前記少なくとも３つの異なる周波数方向に向けられた少なくとも３つのレーザを有する、請求項１に記載の速度決定装置。
10. 前記ドップラ周波数測定ユニットが、前記少なくとも３つの異なる周波数方向においてドップラ周波数を測定するために自己混合干渉技術を使用する、請求項９に記載の速度決定装置。
11. 前記ドップラ周波数決定ユニットが、異なる周波数方向に向けられた３より多いレーザを有し、前記速度決定ユニットが、第１の線形速度を決定するのに前記レーザの第１のサブセットを使用し、第２の線形速度を決定するのに前記レーザの第２のサブセットを使用する、請求項９に記載の速度決定装置。
12. 前記速度決定ユニットが、前記決定された第１の及び第２の線形速度に基づいて前記物体の回転パラメータを決定する、請求項１１に記載の速度決定装置。
13. 物体であって、前記物体の速度を決定する請求項１に記載の速度決定装置を有する物体。
14. 物体の速度を決定する速度決定方法において、
    少なくとも３つの異なる周波数方向に対してドップラ周波数を測定するステップと、
    前記少なくとも３つの異なる周波数方向の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも３つの異なる周波数方向の少なくとも２つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算するステップと、
    前記計算周波数方向に対して計算された前記計算されたドップラ周波数、及び前記少なくとも２つの他の周波数方向に対するドップラ周波数に依存して前記物体の速度を決定するステップと、
    を有する方法。
15. 物体の速度を決定する速度決定コンピュータプログラムにおいて、前記速度決定コンピュータプログラムが、請求項１に記載の速度決定装置を制御するコンピュータ上で実行される場合に、請求項１４に記載の速度決定方法のステップを前記速度決定装置に実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。

Images