JP2021518549A - パルスタイプに応じたlidarパルスディテクタの選択 - Google Patents
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Abstract
Description
本PCT国際出願は、参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月20日に出願された米国特許出願第15/925,764号明細書の優先権の利益を主張する。
図1は、距離測定を実施するために使用され得る例示的なLIDARシステム100の構成要素のブロック図を示す。
図2Aは、不飽和戻り信号200の例示的な信号図を示し、図2Bは、飽和戻り信号202の例示的な信号図を示す。不飽和戻り信号200は、TDOAに対応するサンプル番号を識別するために基準信号との相互相関(またはそれ以外)のために使用され得る、識別可能な最大大きさ204(または、等価的に、高さ)を有するが、飽和戻り信号202は、見分け可能な最大値を有しないそれの「フラットトップ」が顕著であることに留意されたい。この「フラットトップ」は、光センサに入射する光の強度が増加し続けるにつれて大きさが増加し続ける出力を発生するためのADCおよび/または光センサの能力の飽和によって引き起こされる。上記で部分的に論じられたように、光センサに入射する光の強度は、送信電力(すなわち、光エミッタから放出されたパルスの電力)、放出パルスを反射する表面の光センサへの近接度、表面の反射率などの関数である。飽和戻り信号202の最大大きさが、立上りエッジ206と立下りエッジ208との間の中間であると単に推定することは、その中間ポイントに対応するサンプル番号が常に実際の最大値に対応するとは限らないので、不十分である。図2Bにおいて観測されることが可能なように、時々、飽和信号の立下りエッジ208は、高反射性のまたは極めて近いオブジェクトによって導入され得る非ガウス性質を示す、立上りエッジ206の立上りテールよりも長いテールを含むことがある。
図3は、多数の光ディテクタを含むLIDARシステムを使用してオブジェクトまでの距離を判定するためのディテクタを選択するための例示的な処理の流れ図を示す。動作302において、例示的な処理300は、本明細書で論じられる技法のいずれかに従って、光パルスを放出することを含み得る。いくつかの例では、これは、レーザエミッタが位置する環境に1つまたは複数のレーザパルスを放出するレーザエミッタを点火することを含み得る。
図4Aは、受信信号を分類し、多数のディテクタ出力の中からディテクタ出力を選択して、推定距離として出力するための例示的なアーキテクチャ400のブロック図を示す。簡単のために、図4Aに示されている例示的なアーキテクチャ400は、2つのディテクタ、不飽和信号ディテクタ402および飽和信号ディテクタ404を含む。例示的なアーキテクチャ400では3つ以上のディテクタが採用されてよいことが企図されるが、簡単のために、この議論はこれらの2つのディテクタに限定される。他のディテクタは、ノイズの多い信号ディテクタのためのディテクタ、温度範囲固有ディテクタ、(たとえば、光センサおよび/またはLIDARシステムが、指定された温度の範囲内にあるとき、光センサの非線形性に少なくとも部分的に基づいて距離および/またはTDOAを判定するディテクタ)、電力範囲固有ディテクタ(たとえば、放出電力が、指定された電力の範囲内にあるとき、光センサおよび/または光エミッタの非線形性に少なくとも部分的に基づいて距離および/またはTDOAを判定するディテクタ)などを含み得る。ディテクタ402および404は、ディテクタ128(1)〜(N)のうちの2つを表し得る。
図5は、放出光パルス、反射光パルスを示す不飽和受信信号、および放出光パルスと受信信号との間の相互相関の概略的性質を示す。いくつかの例では、不飽和信号ディテクタは、以下の議論に従ってTDOAを判定し得る。
図6A〜図6Fは、飽和している受信信号のための光センサにおける反射パルスの到着時間を判定するための技法を示す。この到着時間は、いくつかの例では、第2の距離418を判定するためのTDOAを判定するために使用され得る。たとえば、飽和信号ディテクタ404は、図6A〜図6Fにおいて説明される技法を行うためのプログラミングおよび/または回路を含み得る。いくつかの例では、本技法は、受信信号126および/または408を表し得る、受信信号のエッジを検出することを含む。これは、以下で説明されるように、(本明細書では「中間位置」と呼ばれる)立上りエッジ上の特定の位置を判定すること、および中間位置に対応するサンプル番号(たとえば、全体のサンプル番号は位置に正確に対応しないことがあるので、潜在的には分数サンプル)を識別することを含み得る。
図7A〜図7Cは、(飽和信号として示されている)アクティブパルス706をそれぞれ含む例示的な受信信号700、702、および704の信号図を示す。受信信号700、702、および704の残りの部分は、単にノイズである。受信信号700、702、および704は、本明細書で論じられる受信信号のいずれかを表し得る。「アクティブパルス」は、放出光パルスの反射に対応する信号の真陽性の部分である。図7A〜図7Cはすべて、静的しきい値大きさ708を示し、アクティブパルスを正確に識別しおよび/または信号を飽和信号として分類するためのそのようなシステムの潜在的欠点を例示している。
図8は、本明細書で論じられる技法のいずれかによる、LIDARシステムによって判定される距離を使用して、自律車両などの少なくとも1つの車両の動作を制御するための例示的な車両システム802を含む、例示的なアーキテクチャ800のブロック図である。
A.コンピュータに実装される方法は、光検出およびLIDAR(測距)デバイスから光のパルスを放出することと、LIDARデバイスにおいて、LIDARデバイスの環境中のオブジェクトから反射される反射光パルスの受信を示す信号を受信することと、不飽和パルスまたは飽和パルスとして受信信号を分類することと、少なくとも部分的に受信信号を分類することに基づいて、LIDARデバイスの複数の光ディテクタの中から光ディテクタを選択することと、選択された光ディテクタによって、少なくとも部分的に受信信号に基づいて、TDOA(time delay of arrival;到着時間遅延)の計算を使用して、LIDARデバイスからオブジェクトまでの距離を算出することと、を含む。
Q.OまたはP項のいずれかが引用するようなシステムは、命令が、第3のディテクタを介して第3の距離を決定し、少なくとも部分的に、信号が分割された光ビームのインジケーションを含むと決定することに基づいて、出力のための第3の距離を選択するように、1つまたは複数のプロセッサをさらにプログラムする。
Claims (15)
- 光のパルスを放出する光エミッタと、
前記デバイスの環境中のオブジェクトから反射された反射光パルスの受信を示す信号を生成する光センサと、
前記反射光パルスが反射されたオブジェクトまでの距離を決定するための複数のディテクタと、
前記信号を受信し、
前記受信された信号を分類し、
前記受信された信号を前記分類することに少なくとも部分的に基づいて、前記オブジェクトまでの前記距離を計算するのに使用する前記複数のディテクタの中からディテクタを選択する
ようにプログラムされたクラシファイヤと
を備えたデバイス。 - 前記複数のディテクタが、少なくとも部分的に前記受信された信号におけるピークに基づいて、前記オブジェクトまでの第1の距離を決定する第1のディテクタと、少なくとも部分的に前記受信された信号の立ち上がりエッジに基づいて、前記オブジェクトまでの第2の距離を決定する第2のディテクタとを少なくとも含むことを特徴とする請求項1のデバイス。
- 前記第1のディテクタおよび前記第2のディテクタの出力を入力として受信するマルチプレクサをさらに備え、
前記第1のディテクタおよび前記第2のディテクタは、実質的に同時に前記受信された信号を受信し、
前記クラシファイヤは、少なくとも部分的に飽和パルスまたは不飽和パルスとして前記受信された信号を分類することに基づいて、前記距離として前記第1の距離または前記第2の距離を出力するようにマルチプレクサを制御する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。 - 前記第1のディテクタが、少なくとも部分的に基準信号と前記受信された信号の相互相関を決定することに基づいて、前記第1の距離を決定するようにプログラムされる
ことを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。 - 前記第1のディテクタは、前記受信された信号の最大の大きさをさらに出力し、
前記第2のディテクタは、前記受信された信号の立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの前記受信された信号の幅をさらに出力する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。 - 前記第2のディテクタが、しきい値の大きさに対応する前記受信された信号の立ち上がりエッジ上の第1の点から、前記しきい値の大きさに対応する前記受信された信号の立ち下がりエッジ上の第2の点までの前記幅を決定することを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。
- 前記ディテクタを選択することは、
少なくとも部分的に不飽和パルスとして前記受信された信号を分類することに基づいて、前記第1のディテクタを選択することか、
少なくとも部分的に飽和パルスとして前記受信された信号を分類することに基づいて、前記第2のディテクタを選択することか
を含むことを特徴とする請求項5に記載のデバイス。 - 前記複数のディテクタは、前記受信された信号が分割されたビーム信号を含むと決定し、少なくとも部分的にデコンボリューションまたは周波数領域解析のうちの少なくとも1つに基づいて、TDOAの決定のために使用する少なくとも2つのピークのうちの1つを特定する第3のディテクタをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のデバイス。
- 前記光センサによって生成された前記信号を前記受信された信号に変換するアナログ・デジタル変換器をさらに含み、飽和パルスとして前記受信された信号を分類することが、前記受信された信号の大きさが、予め決められた個数より多いサンプルに対してしきい値の大きさを超えると決定することを含むことを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記クラシファイヤが、アクティブパルスとして、前記光センサによって生成された前記信号におけるノイズから前記受信された信号を識別するようにさらにプログラムされ、前記アクティブパルスを識別することが、少なくとも部分的に前記受信された信号の現在の大きさと前記受信された信号の以前の大きさとに基づいて、動的なノイズフロアを決定することを含むことを特徴とする請求項5に記載のデバイス。
- 光エミッタによって光のパルスを放出することと、
光センサによって、環境中のオブジェクトから反射された反射光パルスを示す信号を受信することと、
不飽和パルスまたは飽和パルスとして前記受信された信号を分類することと、
複数の光ディテクタのうちの光ディテクタによって、少なくとも部分的に前記受信された信号に基づいて、到着時間遅延(TDOA)の計算を使用して前記光センサから前記オブジェクトまでの距離を決定することと、
少なくとも部分的に前記受信された信号に関して前記分類することに基づいて、前記複数の光ディテクタの中から選択された光ディテクタを選択することと
を備えるコンピュータに実装される方法。 - 飽和パルスまたは不飽和の光パルスとして前記受信された信号を分類することは、少なくとも部分的に予め決められた数のサンプルに対するまたは予め決められた持続時間の時間に対する前記受信された信号の大きさに基づくことを特徴とする請求項11に記載のコンピュータに実装される方法。
- 前記受信された信号を前記分類することは、不飽和パルスとして前記受信された信号を分類することを含み、前記方法は、
基準信号に前記受信された信号を相関させることに少なくとも部分的に基づいて、第1の光ディテクタによって前記距離を決定して、TDOAを決定することと、
前記信号の最大の大きさまたは幅に少なくとも部分的に基づいて、前記距離を修正することと
をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載のコンピュータに実装される方法。 - 前記受信された信号を前記分類することは、飽和パルスとして前記受信された信号を分類することに帰着し、前記受信された信号の立ち上がりエッジに対応する時間を決定することに少なくとも部分的に基づいて、第2の光ディテクタによって前記距離を決定することをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のコンピュータに実装される方法。
- 1つまたは複数のプロセッサと、
前記1つまたは複数のプロセッサによって実行可能な命令を格納する1つまたは複数のコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記命令は、請求項11ないし14のいずれか一項に記載の方法を行わせるように前記1つまたは複数のプロセッサをプログラムする、媒体と
を備えたシステム。
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