JP2020507749A5 - ドップラー効果を調整するためのｌｉｄａｒシステム - Google Patents

Description

実施形態の第１のセットにおいて、方法は、位相符号化無線周波数信号に関する位相の配列を指示する符号をプロセッサにおいて判定する工程と、位相符号化無線周波数信号の第１のフーリエ変換を判定する工程を含む。該方法はさらに、位相符号化光信号を生成するために符号に基づいてレーザーからの光信号を調節する工程と、位相符号化光信号を送信する工程を含む。さらに、該方法は、位相符号化光信号の送信に応じて、帰還光信号を受信する工程と、レーザーからの光信号に基づいて帰還光信号を基準光信号と混合する工程を含む。またさらに、該方法は、電気信号を生成するために光検知器において混合光信号を検知する工程を含む。さらに加えて、該方法は、電気信号の同相分と電気信号の直角分との間の交差スペクトルをプロセッサにおいて判定する工程、交差スペクトルのピークに基づいて、帰還光信号のドップラー周波数シフトを判定する工程を含む。またさらに、該方法は、ドップラー周波数シフトに基づいてデバイス（例えば、車両）を操作する工程を含む。

第１のセットのいくつかの実施形態では、該方法はまた、電気信号の第２のフーリエ変換をプロセッサにおいて判定する工程、および第２のフーリエ変換とドップラー周波数シフトに基づいて第３のフーリエ変換を判定する工程を含む。またさらに該方法は、第１のフーリエ変換と第３のフーリエ変換に基づいて、プロセッサにおいて相互相関を判定する工程、および相互相関における第１のピークのタイムラグに基づいて第１の距離を判定する工程を含む。これらの実施形態では、ドップラー周波数シフトに基づいたデバイス（例えば、車両）の操作は、第１の距離に基づいて上記デバイスを操作する工程を含む。

工程（４３３）において、デバイス（例えば、車両）は、ドップラー効果または補正距離に基づいて操作される。いくつかの実施形態では、これは、送信光信号によって照らされた複数のスポットにある任意の物体のドップラー補正された位置を示す画像を、ディスプレイ装置に提示することを含む。いくつかの実施形態では、これは、デバイスに、送信光信号によって照らされた複数のスポットにドップラー補正された位置の点群に基づいて少なくとも１つの物体を識別するデータを通信することを含む。いくつかの実施形態では、これは、送信光信号によって照らされた複数のスポットにおけるドップラー効果のサイズを示す画像をディスプレイ装置に提示する工程を含み、これによって、移動物体は静止物体と不在物体から区別される。いくつかの実施形態では、これは、物体との衝突を回避するために車両を移動させることを含み、ここで車両と物体との閉止速度は、送信光信号によって照らされた複数のスポットにおけるドップラー効果のサイズに基づいて判定される。いくつかの実施形態では、これは、送信光信号によって照らされる複数のスポットにおけるドップラー補正位置の点群に基づいた、車両の識別、または衝突進路上の物体の識別を含む。ドップラーに基づいた点群データのフィルタリングは、そよ風で動いていることもある植物を識別し、除去する効果を有する。固い物体、人工の物体、あるいは高密度の物体がその後、フィルタリングプロセスによってよりよく明らかにされる。これは、保護と監視のシナリオにおいて有利になり得る。車両シナリオでは、ドップラーは、物体（つまり道路表面と移動車両）を分離するために使用され得る。

Claims (15)

1. 送信器、受信器、光学混合器、およびプロセッサを含む光による検知と測距（ＬＩＤＡＲ）システムであって、ここで：
   前記送信器は、コードに基づいてレーザーからのレーザー信号を変調することによって生成された位相符号化信号を送信するように構成され、
   前記受信器は、前記位相符号化信号の送信に応じて、帰還信号を受信するように構成され、
   前記光学混合器は、電気信号を生成するために、前記帰還信号を、前記レーザー信号に基づいて生成された基準信号と混合するように構成され、
   前記プロセッサは：
   前記電気信号の第１の成分と前記電気信号の第２の成分との間の交差スペクトルを判定し；
   前記交差スペクトルに基づいて、前記帰還信号のドップラー周波数シフトを判定し；および、
   前記ドップラー周波数シフトに基づいて車両を操作する；
   ことを行うように構成される、
   ＬＩＤＡＲシステム。
2. 前記電気信号を生成するために、混合の結果としての混合信号を検知するように構成される光検知器をさらに含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
3. 前記帰還信号を前記基準信号と混合することにおいて、前記光学混合器は、第１の信号および第２の信号を生成するために、前記帰還信号を前記基準信号と混合するようにさらに構成され、
   前記光検知器は第１の検知器および第２の検知器を含み、
   前記混合信号を検知することにおいて、前記第１の検知器は、第１の電気信号を生成するために前記第１の信号を検知するように構成され、および、前記第２の検知器は、第２の電気信号を生成するために前記第２の信号を検知するように構成され、ならびに、
   前記交差スペクトルを判定することにおいて、前記プロセッサは、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との間の前記交差スペクトルを判定するように構成される、
   請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
4. ディスプレイ装置をさらに含み、
   ここで、前記プロセッサは、送信位相符号化信号によって照らされた複数のスポットにある少なくとも１つの物体のドップラー補正位置を示す画像を前記ディスプレイ装置に提示するようにさらに構成される、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
5. ディスプレイ装置をさらに含み、
   ここで、移動物体が、静止物体と不在物体から識別されるように、前記送信位相符号化信号によって照らされた複数のスポットにおけるドップラー周波数シフトのサイズを示す画像を前記ディスプレイ装置に提示するようにさらに構成される、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
6. 請求項１−５のいずれか１つに記載のＬＩＤＡＲシステムを使用する方法であって、前記方法は：
   コードに基づいてレーザーからのレーザー信号を変調することによって生成される位相符号化信号を送信する工程と；
   前記位相符号化信号の送信に応じて、帰還信号を受信する工程と；
   電気信号を生成するために、前記帰還信号を、前記レーザー信号に基づいて生成される基準信号と混合する工程と；
   前記電気信号の第１の成分と前記電気信号の第２の成分との間の交差スペクトルを判定する工程と；
   前記交差スペクトルに基づいて、前記帰還信号のドップラー周波数シフトを判定する工程と；
   前記ドップラー周波数シフトに基づいて車両を操作する工程と；
   を含む、方法。
7. 前記コードは位相符号化無線周波数信号に関する位相の配列を示す、請求項６に記載の方法。
8. 位相符号化無線周波数信号の第１のフーリエ変換を判定する工程と；
   前記電気信号の第２のフーリエ変換を判定する工程と；
   前記第２のフーリエ変換および前記ドップラー周波数シフトに基づいて第３のフーリエ変換を判定する工程と；
   前記第１のフーリエ変換および前記第３のフーリエ変換に基づいて相互相関を判定する工程と；
   前記相互相関の第１のピークのタイムラグに基づいて第１の距離を判定する工程と；
   前記第１の距離に基づいて車両を操作する工程と；
   をさらに含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記帰還信号を前記基準信号と混合する工程は：
   前記電気信号を生成するために、混合の結果としての混合信号を検知することを含み、
   ここで、前記電気信号を生成するために前記混合信号を検知することは、対応する複数の位相符号化信号の送信に応じて受信された複数の帰還信号に対する、光検知器からの平均出力を、前記光検知器の出力から引くことによって、前記電気信号を生成することを含む、請求項６に記載の方法。
10. 前記帰還信号を前記基準信号と混合する工程は、第１の信号および第２の信号を生成するために、前記帰還信号を前記基準信号と混合することをさらに含み、
    前記混合信号を検知することは、第１の電気信号を生成するために前記第１の信号を検知すること、および、第２の電気信号を生成するために前記第２の信号を検知することを含み、ならびに、
    前記交差スペクトルを判定することは、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との間の前記交差スペクトルを判定することを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記帰還信号を前記基準信号と混合する工程は、第１の帰還信号と前記基準信号の和である第１の信号、前記第１の帰還信号と前記基準信号との差である第２の信号、前記第２の信号と前記基準信号の和である第３の信号、前記第２の信号と前記基準信号の差である第４の信号を生成することを含み、
    前記第１の電気信号を生成するために前記第１の信号を検知することは、前記第１の信号および前記第２の信号を検知することを含み、ならびに
    前記第２の電気信号を生成するために前記第２の信号を検知することは、前記第３の信号および前記第４の信号を検知することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記送信位相符号化信号によって照らされた複数のスポットにある少なくとも１つの物体のドップラー補正位置；あるいは、
    移動物体が、静止物体と不在物体から識別されるように、前記送信位相符号化信号によって照らされた複数のスポットにおけるドップラー周波数シフトの値；
    を示す画像を、ディスプレイ装置に提示する工程をさらに含む、請求項６に記載の方法。
13. 送信位相符号化信号によって照らされた複数のスポットにおけるドップラー補正位置の点群に基づいて、少なくとも１つの物体を識別するデータを前記車両に通信することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
14. 前記帰還信号の前記ドップラー周波数シフトを判定する工程は、前記交差スペクトルにおけるピークに基づいて前記帰還信号の前記ドップラー周波数シフトを判定することを含み；および、
    前記交差スペクトルに基づいて前記ドップラー周波数シフトを判定する工程は、前記交差スペクトルの虚数部のピークに基づいて前記ドップラー周波数シフトを判定することを含む、請求項６に記載の方法。
15. 請求項１−５のいずれか１つに記載されるＬＩＤＡＲシステムを含む自律車両制御システムであって、前記システムは１つ以上のプロセッサを含み、
    前記１つ以上のプロセッサは：
    位相符号化信号を生成するために、コードに基づいてレーザーからのレーザー信号を変調し；
    前記レーザー信号に基づいて基準信号を生成し；
    前記基準信号を、前記位相符号化信号の送信に応じて受信された帰還信号と混合することによって、電気信号を生成し；
    前記電気信号の第１の成分と前記電気信号の第２の成分との間の交差スペクトルを判定し；
    前記交差スペクトルに基づいて前記帰還信号のドップラー周波数シフトを判定し；ならびに、
    前記ドップラー周波数シフトに基づいて車両を操作する；
    ことを行うように構成される、
    自律車両制御システム。