JP2022003345A5 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022003345A5 JP2022003345A5 JP2021165072A JP2021165072A JP2022003345A5 JP 2022003345 A5 JP2022003345 A5 JP 2022003345A5 JP 2021165072 A JP2021165072 A JP 2021165072A JP 2021165072 A JP2021165072 A JP 2021165072A JP 2022003345 A5 JP2022003345 A5 JP 2022003345A5
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- range
- signal
- chirp
- optical
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 175
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 70
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 56
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 34
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 27
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 36
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 23
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 21
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 20
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 13
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 11
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 10
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- HPTJABJPZMULFH-UHFFFAOYSA-N 12-[(Cyclohexylcarbamoyl)amino]dodecanoic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCCCCNC(=O)NC1CCCCC1 HPTJABJPZMULFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241000404144 Pieris melete Species 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000007175 bidirectional communication Effects 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 238000009125 cardiac resynchronization therapy Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001343 mnemonic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Description
<関連出願の相互参照>
本出願は、2016年11月30日に出願された仮出願62/428,109の利益を主張し、35 U.S.C.§119(e)に従って、その全体の内容が、あたかも完全に本明細書に記載されるかのように、参照によって本明細書に組込まれる。
本出願は、2016年11月30日に出願された仮出願62/428,109の利益を主張し、35 U.S.C.§119(e)に従って、その全体の内容が、あたかも完全に本明細書に記載されるかのように、参照によって本明細書に組込まれる。
<政府利益の陳述>
本発明は、陸軍省によって与えられた契約W9132V-14-C-0002の下で、政府支援を受けてなされた。政府は本発明において一定の権利を有している。
本発明は、陸軍省によって与えられた契約W9132V-14-C-0002の下で、政府支援を受けてなされた。政府は本発明において一定の権利を有している。
ニーモニックでしばしばLIDAR、または光検出と測距、と呼ばれる範囲の光学的検出は、高度測量から画像化、衡突防止まで、様々な用途に使用される。LIDARは、電波検出と測距(RADAR)などの従来のマイクロウェーブ測距システムよりも小さなビームサイズを用いた、より細かい目盛範囲分解能を提供する。範囲の光学的検出は、ターゲットまでの光パルスの往復移動時間に基づく直接測距(direct ranging)、および伝送されたチャープ光学信号とターゲットから散乱された戻り信号との間の周波数差に基づくチャープ検出を含むいくつかの異なる技術を用いて達成することができる。
許容できる範囲精度および検出感度を達成するために、直接長範囲LIDARシステムは低いパルス繰返し率および非常に高いパルスピークパワーを有する短いパルスレーザを使用する。高いパルスパワーは、光学コンポーネントの急 分解に結びつく可能性がある。チャープLIDARシステムは、比較的低いピーク光学パワーを有する長い光パルスを使用する。この構成では、範囲精度は、パルス持続時間ではなくチャープ帯域幅に依拠し、したがって、優れた範囲精度が依然として得られ得る。
光搬送波を変調するために、広帯域の無線周波数(RF)電気信号を使用して有用な光チャープ帯域幅が達成された。チャープLIDARの最近の進歩は、光学検出器で戻り信号と組み合わせられる参照信号と同じ変調された光搬送波の使用を含み、結果としてもたらされる電気信号において、参照光学信号と戻り光学信号の間の周波数の差に比例する比較的低いビート周波数を生成する。検出器の周波数差のこの種のビート周波数検出は、ヘテロダイン検出と呼ばれる。それは、入手しやすく安価なRFコンポーネントの使用の利点など、当技術分野において知られるいくつかの利点を有する。米国特許第7,742,152に記載される最近の研究は、参照光学信号として、送信された光学信号から分割される光学信号を使用する、新しくより単純な光学コンポーネントの配置を示す。この配置は、その特許においてホモダイン検波と呼ばれる。
本発明者は、光チャープを用いて検出された範囲に対する物体の動きが、ドップラー周波数シフトによりそのような用途に顕著に影響する状況および用途を認識した。ドップラー効果を検出するための、およびそのような光チャープ範囲測定におけるドップラー効果を補正するための技術が提供される。
第1のセットの実施形態では、プロセッサ上で実施された方法は、第1のチャープ送信光学信号と比較された戻り光学信号の対応する周波数差に基づいて、1以上の範囲の第1のセットを得ることを含む。第1のチャープ送信光学信号は、その周波数を経時的に増加させるアップチャープを含む。方法は、第2のチャープ送信光学信号と比較された戻り光学信号の対応する周波数差に基づいて、1以上の範囲の第2のセットを得ることをさらに含む。第2のチャープ送信光学信号は、その周波数を経時的に減少させるダウンチャープを有する。方法は、コスト関数についての値のマトリックスを決定することをさらに含み、コスト関数についての1つの値は各対の範囲に対するものであり、各対の範囲は、第1のセットにおける1つの範囲および第2のセットにおける1つの範囲を含む。さらに、方法は、第1のセットにおける1つの範囲および対応する第2のセットにおける1つの範囲を含む一致する範囲の対を決定することを含み、ここで、その対応は値のマトリックスに基づく。さらに、方法は、一致する範囲の対を組み合わせることに基づいて、範囲に対するドップラー効果を決定することを含む。さらに、方法は、ドップラー効果に基づいてデバイスを操作することを含む。
第2のセットの実施形態では、装置は、第1の光周波数帯域のアップチャープと、第1の光周波数帯域に重複しない第2の光周波数帯域の同時ダウンチャープとからなる第1の光学信号を提供するように構成されるレーザー源を含む。装置は、第1の信号を受け取るように、かつ送信信号および参照信号を生成するように構成される第1のスプリッタを含む。装置は、送信信号を装置の外側に向けるように、かつ送信信号によって照射される任意の物体から後方散乱された任意の戻り信号を受け取るように構成される光カプラをさらに含む。装置は、送信信号または戻り信号を、参照信号に対して既知の周波数シフトに変えるように構成された周波数シフタさらに含む。さらに、装置は、既知の周波数シフトが適用された後に、参照信号および戻り信号を受け取るように配置される光学検出器を含む。加えて、装置は、光学検出器から電気信号を受け取る工程を行なうように構成されたプロセッサをさらに含む。プロセッサは、電気信号の第1の周波数帯域における0以上のビート周波数の第1のセット、および電気信号の第2の重複しない周波数帯における0以上のビート周波数の第2のセットを決定することによって、送信信号によって照射される任意の物体の動きによるドップラー効果の決定をサポートするようにさらに構成される。第1の周波数帯域および第2の重複しない周波数帯域は、既知の周波数シフトに基づいて決定される。
第2のセットのいくつかの実施形態では、レーザー源は、レーザー、無線周波数波形発生器、および変調器からなる。レーザーは、f0のキャリア周波数を有する光線を提供するように構成される。無線周波数波形発生器は、faとfbとの間に延びる無線周波数帯において第1のチャープを生成するように構成され、ここでfb〉fa〉0である。変調器は、第1のチャープに基づいて、第1の光周波数帯域がキャリア周波数の第1の側波帯にあり、第2の光周波数帯域が第1の側波帯に重複しない第2の側波帯にある第1の光学信号を生産するように構成される。
第3のセットの実施形態では、装置は、第1の光周波数帯域のアップチャープ、および第1の光周波数帯域に重複しない第2の光周波数帯域の同時ダウンチャープからなる第1の光学信号を提供するように構成されるレーザー源を含む。装置は、第1の信号を受け取るように、かつ送信信号および参照信号を生成するように構成される第1のスプリッタを含む。装置は、送信信号を装置の外側に向けるように、かつ送信信号によって照射される任意の物体から後方散乱された任意の戻り信号を受け取るように構成される光カプラをさらに含む。さらに、装置は、参照信号の2つのコピーおよび戻り信号の2つのコピーを生成するように構成される第2のスプリッタを含む。さらに、装置は2つの光学フィルターを含む。第1の光学フィルターは、第1の光周波数帯域を通過させ、第2の光周波数帯域を遮断するように構成される。第2の光学フィルターは、第2の光周波数帯域を通過させ、第1の光側波帯を遮断するように構成される。装置は、2つの光学検出器をさらに含む。第1の光学検出器は、第1の光学フィルターを通過した後に、参照信号の1つのコピーおよび戻り信号の1つのコピーを受け取るように配置される。第2の光学検出器は、第2の光学フィルターを通過した後に、参照信号の異なるコピーおよび戻り信号の異なるコピーを受け取るように配置される。加えて、装置は、第1の光学検出器から第1の電気信号を、および第2の光学検出器から第2の電気信号を受け取るステップを行なうように構成されるプロセッサをさらに含む。プロセッサは、第1の電気信号の0以上のビート周波数の第1のセットを決定すること、および第2の電気信号の0以上のビート周波数の第2のセットを決定することによって、送信信号によって照射される任意の物体の動きによるドップラー効果の決定をサポートするようにさらに構成される。
他の実施形態では、システムまたは装置あるいはコンピュータ可読媒体は、上記方法の1つ以上の工程を行なうように構成される。
さらに他の態様、特徴、および利点は、本発明を実行するために企図される最良の形態を含む、多くの特定の実施形態および実施を単に例証することにより、以下の詳細な記載から容易に明白である。さらに、他の実施形態は他のおよび様々な特徴と利点も例証することができ、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その詳細のいくつかを様々な明らかな点で修正することができる。それに応じて、図面と説明は本質的に例示的なものと見なされるべきであって、限定的として見なされるべきではない。
同様の参照符号が類似した要素を指す添付図面の図において、例によって、および限定することなく、実施形態が例証される:
一実施形態にかかる、範囲の例示的光チャープ測定を例証するグラフのセットである。
一実施形態にかかる、範囲を示す、チャープ除去(de-chirping)から生じるビート周波数の例示的測定を例証するグラフである。
様々な実施形態にかかる、高分解能LIDARシステムの例示的コンポーネントを例証するブロック図である。
様々な実施形態にかかる、高分解能LIDARシステムの例示的コンポーネントを例証するブロック図である。
一実施形態にかかる、ヘテロダインチャープLIDARシステムの例示的コンポーネントを例証するブロック図である。
一実施形態にかかる、ホモダインチャープLIDARシステムの例示的コンポーネントを例証するブロック図である。
一実施形態にかかる、アップチャープLIDARシステムからのビート周波数ピークに基づく、ターゲットが動いている場合のいくつかのターゲットまでの範囲を示す例示的グラフを例証するブロック図である。
一実施形態にかかる、ダウンチャープLIDARシステムからのビート周波数ピークに基づく、ターゲットが動いている場合のいくつかのターゲットまでの範囲を示す例示的グラフを例証するブロック図である。
一実施形態にかかる、LIDARシステムのための例示的な連続的なアップチャープおよびダウンチャープ送信光学信号を例証するグラフである。
一実施形態にかかる、LIDARシステムのための例示的な同時アップチャープおよびダウンチャープ送信光学信号を例証するグラフである。
一実施形態にかかる、LIDARシステムのための同時アップチャープおよびダウンチャープ送信光学信号を生成するために、変調器によって生成された例示的一次側波帯を例証するグラフである。
他の実施形態にかかる、光搬送波に対するLIDARシステムのための例示的な同時アップチャープおよびダウンチャープ送信光学信号ならびに参照信号(LO)を例証するグラフである。
他の実施形態にかかる、光搬送波に対するLIDARシステムのための例示的なシフトされた同時アップチャープおよびダウンチャープ送信光学信号ならびに参照信号(LO)を例証するグラフである。
一実施形態にかかる、同時アップチャープおよびダウンチャープLIDARシステムのための例示的コンポーネントを例証するブロック図である。
一実施形態にかかる、例示的な対のアップチャープおよびダウンチャープの範囲を例証するブロック図である。
一実施形態にかかる、図7Aに示される例示的な対のアップチャープおよびダウンチャープの範囲に対応する例示的なコストマトリックスを例証するブロック図である。
一実施形態にかかる、範囲に対するドップラー効果を補正するために、アップチャープおよびダウンチャープのLIDARシステムを使用するための例示的な方法を例証するフローチャートである。
一実施形態にかかる、ドップラー修正範囲および非修正範囲に対する改善に基づくディスプレイ装置上の出力例を例示する画像である。
一実施形態にかかる、ドップラー修正範囲および非修正範囲に対する改善に基づくディスプレイ装置上の出力例を例示する画像である。
一実施形態にかかる、ドップラー修正範囲および非修正範囲に対する改善に基づくディスプレイ装置上の出力例を例示する画像である。
一実施形態にかかる、LIDARシステムに接近するターゲットについて、ドップラー修正範囲に基づくディスプレイ装置上の出力例を例証する3つの画像のセットである。
一実施形態にかかる、LIDARシステムから後退するターゲットについて、ドップラー修正範囲に基づくディスプレイ装置上の出力例を例示する3つの画像のセットである。
一実施形態にかかる、高分解能でドップラー修正範囲に基づくディスプレイ装置上の出力例を例証する画像である。
本発明の実施形態が実施され得るコンピュータシステムを例証するブロック図である。
本発明の実施形態が実施され得るチップセットを例証する。
光チャープ範囲検出のドップラー補正のための方法および装置ならびにシステムおよびコンピュータ可読媒体が記載されている。以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細なしで実施されてもよいことは当業者に明らかであろう。他の例では、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の構造および装置がブロック図の形態で示されている。
広い範囲を示す数値範囲およびパラメーターは近似値であるものの、特定の非限定的な例に示される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いずれの数値も、本稿執筆時点で各試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。さらにまた、文脈から他に明らかでない限り、本明細書に提示される数値は、最下位桁によって与えられる暗黙の精度を有する。したがって、値1.1は、1.05から1.15までの値を意味する。「約(about)」という用語は、所与の値を中心としたより広い範囲を示すために使用され、文脈から明らかな場合を除いて、「約1.1」のように最下位桁付近のより広い範囲を意味する場合は、1.0から1.2の範囲を意味する。最下位桁が不明確である場合、「約」という用語は、2倍の増減幅を意味し、例えば、「約X」は、0.5Xから2Xの範囲内の値を意味し、例えば、約100は、50から200の範囲内の値を意味する。さらに、本明細書に開示されている全ての範囲は、その中に包含されるありとあらゆる部分的範囲を包含するものと理解されるべきである。例えば、「10未満」の範囲は、最小値ゼロ以上最大値10以下のありとあらゆる部分的範囲、すなわち、例えば1から4などのゼロ以上の最小値および10以下の最大値を有するありとあらゆる部分的範囲を含むことができる。
本発明のいくつかの実施形態は、線形周波数変調光信号に関連して以下に説明されるが、チャープは、線形である必要はなく、任意の時間的に変化する変化率に応じて周波数を変化させることができる。実施形態は、線形ステッピングまたは回転光学部品などの任意の既知の走査手段を使用してあるいは送信機および検出器のアレイまたは一対の検出器によってその後に走査されることができる、単一の光ビームおよび単一の検出器または一対の検出器への戻りに関して説明される。
1.チャープ検出の概要
図1Aは、実施形態にかかる、例示的な範囲の光チャープ測定値を示す一組のグラフ(110、120、130、140)である。横軸(112)は、4つのグラフ全てについて同じであり、ミリ秒(ms、1ms=10-3秒)のオーダーで任意の単位の時間を示している。グラフ(110)は、送信光信号として使用される光ビームのパワーを示している。グラフ(110)の縦軸(114)は、送信信号のパワーを任意の単位で示している。トレース(116)は、パワーが時間0から始まる限られたパルス持続時間τの間オンであることを示している。グラフ(120)は、送信信号の周波数を示している。縦軸(124)は、任意の単位で送信される周波数を示している。トレース(126)は、パルスの持続時間τにわたってパルスの周波数がf1からf2まで増加し、したがって帯域幅B=f2-f1を有することを示している。周波数変化率は、(f2-f1)/τである。
図1Aは、実施形態にかかる、例示的な範囲の光チャープ測定値を示す一組のグラフ(110、120、130、140)である。横軸(112)は、4つのグラフ全てについて同じであり、ミリ秒(ms、1ms=10-3秒)のオーダーで任意の単位の時間を示している。グラフ(110)は、送信光信号として使用される光ビームのパワーを示している。グラフ(110)の縦軸(114)は、送信信号のパワーを任意の単位で示している。トレース(116)は、パワーが時間0から始まる限られたパルス持続時間τの間オンであることを示している。グラフ(120)は、送信信号の周波数を示している。縦軸(124)は、任意の単位で送信される周波数を示している。トレース(126)は、パルスの持続時間τにわたってパルスの周波数がf1からf2まで増加し、したがって帯域幅B=f2-f1を有することを示している。周波数変化率は、(f2-f1)/τである。
戻り信号は、グラフ(120)と同様に、時間を示す横軸(112)と周波数を示す縦軸(124)とを有するグラフ(130)に示される。グラフ(120)のチャープ(126)もまた、グラフ(130)上に破線としてプロットされている。第1の戻り信号は、まさに強度が減少し(図示せず)且つΔtだけ遅延された送信参照信号であるトレース(136a)によって与えられる。Rをターゲットまでの範囲として2Rの距離をカバーした後に戻り信号が外部物体から受信されると、遅延時間Δtで開始する戻り信号は、cを媒体中の光 (秒 約3×108メートル、m/s)として2R/cによって与えられる。この間、周波数は、fRと呼ばれ且つ周波数変化率に遅延時間を乗算して与えられる範囲に応じた量だけ変化する。これは、式1aによって与えられる。
状況によっては、送信光ビームによって照射されたスポットは、半透明物体の前面および背面、または物体のLIDARからの距離が異なるより近い部分とより遠い部分、または照射されたスポット内の2つの別々の物体など、異なる範囲で2つ以上の異なる散乱体に遭遇する。そのような状況では、グラフ(130)上にトレース(136b)によって示される第2の強度の低下した異なる遅延信号もまた受信される。これは、式1bを使用して異なる範囲を与えるfRの異なる測定値を有する。状況によっては、複数の戻り信号が受信される。
グラフ(140)は、第1の戻り信号(136a)と参照チャープ(126)との間の周波数差fRを示している。横軸(112)は、図1Aの他の全ての整列グラフと同様に時間を示し、縦軸(134)は、はるかに拡大したスケールでの周波数差を示している。トレース(146)は、送信チャープの間に測定された一定周波数fRを示し、これは式1bによって与えられるような特定の範囲を示す。第2の戻り信号(136b)は、存在する場合、チャープ除去中に異なるより大きな値のfR(図示せず)を生じさせ、その結果、式1bを使用してより広い範囲を生み出す。
チャープ除去の一般的な方法は、参照光信号および戻り光信号の両方を同じ光検出器に向けることである。検出器の電気出力は、検出器上に収束する2つの信号の周波数の差に等しいか、あるいはそれに依存するビート周波数によって支配される。この電気出力信号のフーリエ変換は、ビート周波数にピークを生み出す。このビート周波数は、テラヘルツ(THz、1THz=1012ヘルツ)の光周波数範囲ではなく、メガヘルツ(MHz、1MHz=106ヘルツ=毎秒106サイクル)の無線周波数(RF)範囲内にある。そのような信号は、マイクロプロセッサ上で実行される高 フーリエ変換(FFT)アルゴリズムまたは特別に構築されたFFTもしくは他のデジタル信号処理(DSP)集積回路などの一般的で安価なRFコンポーネントによって容易に処理される。他の実施形態では、戻り信号は、(局部発振器としてのチャープに対して)局部発振器として作用する連続波(CW)トーンと混合される。これは、それ自体がチャープ(または波形が送信されたものであればなんでも)である検出信号をもたらす。この場合、検出信号は、Kachelmyer 1990年に記載されているように、デジタル領域で整合フィルタリングを受けることになる。不利な点は、デジタイザの帯域幅要件が一般に高いことである。コヒーレント検出のプラス面は、他の点では保持される。
図1Bは、実施形態にかかる、範囲を示す、チャープ除去から生じるビート周波数の例示的な測定値を示すグラフである。横軸(152)は、メガヘルツの周波数を示し、縦軸は、送信パワー密度ITに対する戻り信号パワー密度IRをデシベル(dB、dB単位のパワー=20log(IR/IT))で示している。トレース(156)は、FFT回路によって生成されるような光検出器によって出力された電気信号のフーリエ変換であり、Adanyら、2009年によって公表されたデータに基づいている。ピークの水平方向位置はfRを与え、式1bを使用して範囲を推定するために使用される。さらに、ピークの他の特性が使用されて戻り信号を記述することができる。例えば、ピークでのパワー値は、トレース(156)の最大値、またはより一般的には、ピーク値(図1Bの約-31dB)とピークの肩部のノイズフロア(図1Bの約-50dB)との差157(図1Bの約19dB)によって特徴付けられ、ピークの幅は、半値全幅(FWHM)における周波数幅(158)(図1Bの約0.08MHz)によって特徴付けられる。複数の識別可能な反射がある場合、おそらく複数の異なるパワーレベルおよび幅を有する光検出器の電気出力のFFTにおける複数のピークが存在する。トレース内のピークを自動的に識別し、それらのピークを位置、高さおよび幅によって特徴付けるために任意の方法を使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、マサチューセッツ州ナティックのMATHWORKSTMのMATLABTMから入手可能なMATLAB-信号処理ツールボックスによるFFTWまたはピーク検出が使用される。カリフォルニア州サンタクララのNVIDIATMから入手可能なCUDAにおけるFFTWおよびCUDATMにおけるカスタムピーク検出に依存するカスタム実装を使用することもできる。カスタム実装は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)上でプログラムされてきた。一般的に使用されているアルゴリズムは、範囲プロファイルを閾値にして、いくつかの関数についてのピークの重心アルゴリズム、ピークフィッティングアルゴリズム(3点ガウシアンフィット)、または非線形フィット(ガウシアンなど)を実行してより正確にピークの位置を決定することである。
検出された物体(ソース)が 度vsで移動しており且つLIDARシステム(観測者)が両者を結ぶベクトル上で 度voで移動している場合、戻り信号は、ドップラーシフトされることができ、検出されたビート周波数fRもまたシフトされ、検出範囲内で誤差をもたらす可能性がある。多くの状況において、検出されている物体の形状は、複数の反射の相対位置に基づいて識別される。したがって、物体の形状は、誤っていることがあり、物体を識別する能力が損なわれることがある。
観測された反射の周波数f'は、ドップラー効果による反射の正しい周波数fとは異なり、式2aによって近似される。
2.チャープ検出ハードウェアの概要
チャープ検出手法が実装される方法を示すために、いくつかの一般的且つ具体的なハードウェア手法が説明される。図2Aおよび図2Bは、様々な実施形態にかかる、高解像度LIDARシステムの例示的な構成要素を示すブロック図である。図2Aにおいて、レーザー源(212)は、RF波形発生器(215)からの入力に基づいて変調器(214)において周波数変調された搬送波(201)を放射して、帯域幅Bおよび持続時間τを有するパルスを生成する。いくつかの実施形態では、RF波形発生器(215)は、処理システム(250)からのコマンドによってソフトウェア制御される。スプリッタ(216
)は、変調された光波形を、ビーム(203)のエネルギーの大部分を有する送信信号(205)と、それにもかかわらずターゲット(図示せず)から散乱した戻り光(291)との良好なヘテロダインまたはホモダイン干渉を生じるのに十分であるはるかに少量のエネルギーを有する参照信号(207)とに分割する。いくつかの実施形態では、走査光学系(218)を使用してその経路内の任意の物体をプロファイルするために、送信ビームが複数の角度にわたって走査される。
チャープ検出手法が実装される方法を示すために、いくつかの一般的且つ具体的なハードウェア手法が説明される。図2Aおよび図2Bは、様々な実施形態にかかる、高解像度LIDARシステムの例示的な構成要素を示すブロック図である。図2Aにおいて、レーザー源(212)は、RF波形発生器(215)からの入力に基づいて変調器(214)において周波数変調された搬送波(201)を放射して、帯域幅Bおよび持続時間τを有するパルスを生成する。いくつかの実施形態では、RF波形発生器(215)は、処理システム(250)からのコマンドによってソフトウェア制御される。スプリッタ(216
)は、変調された光波形を、ビーム(203)のエネルギーの大部分を有する送信信号(205)と、それにもかかわらずターゲット(図示せず)から散乱した戻り光(291)との良好なヘテロダインまたはホモダイン干渉を生じるのに十分であるはるかに少量のエネルギーを有する参照信号(207)とに分割する。いくつかの実施形態では、走査光学系(218)を使用してその経路内の任意の物体をプロファイルするために、送信ビームが複数の角度にわたって走査される。
参照ビームは、散乱光とともに検出器アレイ(230)に到達するのに十分に参照経路(220)内で遅延される。いくつかの実施形態では、スプリッタ(216)は、変調器(214)の上流にあり、参照ビーム(207)は、変調されていない。いくつかの実施形態では、参照信号は、新たなレーザ(図示せず)を使用して独立に生成され、参照経路(220)内の別個の変調器(図示せず)および発生器(215)からのRF波形を使用して別々に変調される。いくつかの実施形態では、図2Bを参照して以下に説明されるように、異なる変調器が使用される。しかしながら、コヒーレンスを保証するために、送信信号および参照信号の両方について1つのレーザー源(212)のみが使用される。様々な実施形態では、より柔軟でないアプローチからより柔軟なアプローチまで、1)経路長がよく一致するように検出器アレイにおいて送信ビームの一部を反射し返すようにシーン内にミラーを置くことによって、2)経路長を厳密に一致させるためにファイバ遅延を使用し、図2Aに示唆されるように、特定の範囲について観測されるかもしくは予想される位相差を補償するための経路長調整を伴ってもしくは伴わずに、参照ビームを検出器アレイ付近の光学素子によって広げることによって、もしくは3)周波数シフト装置(音響光学変調器)または局部発振器波形変調の時間遅延を使用して、経路長の不一致を補償するための別個の変調を生成することによって、またはいくつかの組み合わせによって、参照が散乱もしくは反射されたフィールドとともに到達する。いくつかの実施形態では、反射が遅延なしに参照信号と十分に重複するのに十分なほど、ターゲットが近くパルス持続時間が長い。いくつかの実施形態では、参照信号(207b)は、1つ以上の光ミキサ(232)において戻り信号(291)と光学的に混合される。
様々な実施形態では、ターゲットの複数の部分は、各走査ビームについてそれぞれの戻り光(291)信号を検出器アレイ(230)に散乱し返し、複数のビームおよび複数の反射によって照射されたターゲットの複数の部分それぞれの複数の範囲に基づく点群を生成する。検出器アレイは、ターゲットからの戻りビーム(291)に対してほぼ垂直な平面内に配置された単一のまたは平衡対の光検出器、あるいはそのような光学検出器の1Dまたは2Dアレイである。界面パターンの位相または振幅、あるいはいくつかの組み合わせは、パルス持続時間τの間に複数回、各検出器について取得システム(240)によって記録される。パルス持続時間あたりの時間サンプル数は、ダウンレンジの広がりに影響する。この数は、大抵の場合、パルス繰り返し率と利用可能なカメラのフレームレートに基づいて選択される実際的な考慮事項である。フレームレートは、「デジタイザ周波数」と呼ばれることが多いサンプリング帯域幅である。基本的に、Yレンジの幅の分解能ビンを有するパルス中にX個の検出器アレイフレームが収集される場合、X*Yレンジの広がりが観測されることができる。取得されたデータは、図8を参照して以下に説明されるコンピュータシステム、または図9を参照して以下に説明されるチップセットなどの処理システム(250)に利用可能にされる。いくつかの実施形態では、取得されたデータは、ターゲットのそれぞれの複数の部分の複数の範囲に基づく点群である。
ドップラー補償モジュール(270)は、ドップラーシフトの大きさおよびそれに基づいて補正された範囲を決定する。いくつかの実施形態では、ドップラー補償モジュール(270)は、RF波形発生器(215)を制御する。
図2Bは、LO信号を生成する参照経路にソフトウェア制御遅延を導入することを可能にする代替のハードウェア構成を示している。レーザー源(212)、スプリッタ(216)、送信信号(205)、走査光学系(218)、光ミキサ(232)、検出器アレイ(230)、取得システム(240)および処理システム(250)は、図2Aを参照して上述したとおりである。図2Bでは、発生器(215)からのRF波形を光搬送波に印加するために、送信経路に(214a)および参照経路に(214b)の2つの別々の光変調器がある。スプリッタ(216)は、レーザー源(212)と変調器(214a)および(214b)との間で移動され、変調器(214a)に当たる光信号(283)と、修正された参照経路(282)において変調器(214b)に当たる低振幅参照経路信号(287a)とを生成する。この実施形態では、光201は、変調が生じる前に送信(TX)経路ビーム(283)と参照/局部発振器(LO)経路ビーム(287a)とに分割され、各経路において別々の変調器が使用される。二重変調器アプローチにより、どちらの経路もオフセット開始周波数および/またはオフセット開始時間でチャープによってプログラムされることができる。システム(280)がチャープドップラー補償のために範囲遅延効果を獲得することを可能にするために、これを使用することができる。各レンジゲートで使用される遅延をシフトすることによって、システムは、他のシステム制限(検出器およびデジタイザの帯域幅、測定時間など)にもかかわらず、高分解能で明確に測定することができる。したがって、いくつかの実施形態では、修正ドップラー補償モジュール(278)は、RF波形発生器(215)を制御して、後述するドップラー補償モジュールによって生成された各ドップラーシフトに適切な遅延時間を課す。そして、ソフトウェア制御遅延参照信号(287b)は、上述したように戻り信号(291)と混合される。他の実施形態では、LO参照経路(282)のソフトウェア制御遅延は、適応走査アプローチがダウンレンジ次元においても適応的であることを可能にする。
例えば、いくつかの実施形態では、使用されるレーザーは、レーザーを駆動する電流に適用される変調を用いて能動的に線形化された。変調を提供する電気光学変調器を用いて実験も行われた。システムは、様々な実施形態について以下でより詳細に説明されるように、所望のダウンレンジ分解能に適した帯域幅Bおよび持続時間τのチャープを生成するように構成される。例えば、いくつかの例示された実施形態では、約90GHzのBおよび約200ミリ秒(ms、1ms=10-3秒)のτの値は、行われた実験における比較的低い検出器アレイフレームレートの範囲内で機能するように選択された。これらの選択は、約30cmのかなり広い範囲のウィンドウを観測するためになされ、これは物体の形状を決定し且つその物体を識別する際にしばしば重要である。この技術は、10MHzから5THzのチャープ帯域幅で機能する。しかしながら、3Dイメージング用途では、典型的な範囲は、約300MHzから約20GHzのチャープ帯域幅、約250ナノ秒(ns、ns=10-9秒)から約1ミリ秒(ms、1ms=10-3秒)のチャープ持続時間、約0メートルから約20kmのターゲットまでの範囲、約3ミリメートル(mm、1mm=10-3メートル)から約1メートル(m)のターゲットのスポットサイズ、約7.5mmから約0.5mのターゲットの深度分解能である。範囲ウィンドウは、これらの条件下で数キロメートルまで広げることができ、ドップラー分解能もまた、(チャープの持続時間に応じて)非常に高くなり得ることに留意されたい。プロセス、機器、およびデータ構造は、説明のために特定の構成における一体ブロックとして図2に描かれているが、他の実施形態では、1つ以上のプロセスもしくはデータ構造、またはその一部は、1つ以上のデータベース内の同じもしくは異なるホストに異なる方法で配置されるか、または省略され、あるいは1つ以上の異なるプロセスもしくはデータ構造は、同じもしくは異なるホストに含まれる。例えば、スプリッタ(216)および参照経路(220)は、ゼロ個以上の光カプラを含む。
図3Aは、実施形態にかかる、ヘテロダインチャープLIDARシステム(300a)の例示的な構成要素を示すブロック図である。米国特許第7,742,152号明細書に記載されているものから変更されたこのシステム(300a)は、電子式チャープ除去を使用する。物体(390)は、システム(300a)の動作を説明するために描かれているが、物体(390)は、システム(300a)の一部ではない。システム(300a)は、レーザー(301)、変調器(310)、走査型光カプラ(320)としての望遠鏡、平衡型光検出器(330)、処理回路(340)、帯域幅Bおよび持続時間τのFMチャープを生成する波形発生器(350)、パワースプリッタ(351)、チャープ除去ミキサ(360)、および音響光学変調器(370)を含む。このシステムでは、光源レーザ(301)の出射ビームは、ビームスプリッタ(302)によって2つの部分に分割され、一方の部分は、パワースプリッタ(351)および演算増幅器(352a)からのFMチャープに基づいて変調器(310)によって変調され、望遠鏡に供給されるビーム(305)を生成する。
ビームの他の部分であるビーム(307a)は、コヒーレント検出用の局部発振器(LO)を生成するために使用される。音響スピーカは、音響光学変調器(AOM)(370)を駆動し、ヘテロダイン検出のための中間周波数(IF)として機能する、ビーム(307b)における光周波数をfmだけシフトさせる周波数fmを有する音響信号を生成する。光カプラ(322)は、ビーム(307b)を平衡型光検出器(330)の1つに向ける。
戻り光信号(391)もまた、光カプラ(322)によって平衡型光検出器の他の部分に向けられる。平衡型フォトダイオード(330)は、直接検出成分を排除する。出力電気信号は、演算増幅器(344a)において増幅され、IF信号は、バンドパスフィルタ(341)によって選択され、ベースバンド波形を回復するショットキーダイオード(342)によって検出される。得られた電気信号は、ローパスフィルタ(343)および演算増幅器(344b)を介して導かれる。
チャープ除去ミキサは、この検出信号をパワースプリッタ(351)および演算増幅器(352b)によって出力された元のチャープ波形と比較して、RF参照波形と検出波形との間の周波数差に依存するビート周波数を有する電気信号を生成する。他の演算増幅器(344c)およびFFTプロセス(345)は、ビート周波数を見つけるために使用される。プロセッサ(346)は、データ分析を行うようにプログラムされている。(300a)のようなコヒーレント検出システムは、パルス移動時間の直接検出と比較して受信機の信号対雑音比(SNR)を著しく改善するが、システムの複雑さを大幅に増大するという犠牲を払っている。演算増幅器(344a)およびチャープ除去ミキサ(360)からプロセッサ(346)までの電気部品は、信号処理部品(340)を構成する。
図示の実施形態によれば、光カプラ(320)から放射された光ビームは、1つ以上の物体の照射部分(392)を照射する有限のビームサイズで1つ以上の物体(390)に当たる。照射された部分からの後方散乱光は、望遠鏡を通って戻り、光カプラ(322)によって平衡型光検出器(330)の1つのフォトダイオードなどの光検出器上に導かれる。1つ以上の物体は、照射部分の異なる部分からの反射によって異なり得る物体 度成分(394)によってシステム(300a)に対して移動している。この動きに基づいて、システム(300a)によって検出された信号の周波数は、範囲のみに基づいた周波数とは異なる。プロセッサ(346)は、後述するように、ドップラー効果を検出し、そしてドップラー効果について結果として生じる範囲を補正するためのドップラー補償モジュール(380)を含む。
図3Bは、実施形態にかかる、ホモダインチャープLIDARシステム(300b)の例示的な構成要素を示すブロック図である。米国特許第7,742,152号明細書に記載されているものから変更されたこのシステム(300b)は、フォトニックチャープ除去を使用し、RF成分を単純化する。物体(390)は、システム(300b)の動作を説明するために描かれているが、物体(390)は、システム(300b)の一部ではない。システム(300b)は、波形発生器(350)、レーザー(301)、変調器(310)、変調器(310)の下流にあるスプリッタ(302)、走査光カプラ(320)として使用される望遠鏡、平衡型光検出器(330)、および処理回路(360)を含む。
このシステムでは、光信号と局部発振器LOの両方が同じ波形発生器(350)によって駆動され、演算増幅器(352)において増幅される。変調器(310)によって出射されたビームは、ビームスプリッタ(302)によってビーム部分(305)とビーム部分(307c)とに分割される。例えば90%以上の大部分のビームエネルギーを有するビーム部分(305)は、上述したように、 度成分(394)によって移動している物体(390)の照射部分(392)を照射するために光カプラ(320)を透過する。ビーム部分(307c)は、遅延(308)において所望の量だけ遅延されて参照信号(307d)を生成する。いくつかの実施形態では、遅延はなく、遅延(308)は省略される。望遠鏡または他の光カプラ(320)からの参照信号(307d)および戻り信号(309)は、光カプラ(322)によって光検出器(330)に向けられる。以下により詳細に説明されるいくつかの実施形態では、周波数シフタ(318)は、カプラ(320)を介して送信される前に送信信号(305)の光路に追加される。後述する他の実施形態では、周波数シフタ(318)は、カプラ(320)を通過した後に戻り信号(309)の光路内に配置される。
チャープ除去プロセスは、平衡型フォトダイオード(330)内で達成され、したがって、チャープ除去混合および関連するRF処理の必要性を排除する。LOによって搬送される元のチャープ光波形は、示されるようにフォトダイオードにおいてその遅延されたバージョンで拍動することから、ターゲット距離は、演算増幅器(344)によって出力される光電流信号のFFT成分(345)における周波数分析によって直接得ることができる。プロセッサ(362)は、データ分析を行うようにプログラムされている。プロセッサ(362)は、後述するように、ドップラー効果を検出し、そしてドップラー効果について結果として生じる範囲を補正するためのドップラー補償モジュール(380)を含む。演算増幅器(344)からプロセッサ(362)までの電気部品は、信号処理部品(360)を構成する。ショットノイズがコヒーレント検出の支配的なノイズであることを考慮すると、ビート周波数におけるSNRは、直接検出のSNRおよびシステム(300a)のSNRと比較して減少する。
3.ドップラー効果検出の概要
図4Aは、実施形態にかかる、物体が移動しているときのアップチャープLIDARシステムからいくつかの物体までのビート周波数ピークに基づく範囲を示す例示的なグラフ(410)を示すブロック図である。横軸(412)は、ビート周波数に基づく任意の単位で範囲を示し、縦軸(414)は、相対単位でピークパワーを示している。チャープは、アップチャープ(後で周波数が高くなる)であることから、周波数の増加は、移動時間の増加、したがって範囲の増加に変換される。ビート周波数は、ピークの相対パワーを示す高さを有するビート周波数に関連する範囲に位置する矢印としてプロットされる。3つの観測されたピーク(414a、414b、および414c)は、各範囲において実線の矢印によって示されている。誤差による最後のピーク(414c)は、以下でさらに詳細に説明される。
図4Aは、実施形態にかかる、物体が移動しているときのアップチャープLIDARシステムからいくつかの物体までのビート周波数ピークに基づく範囲を示す例示的なグラフ(410)を示すブロック図である。横軸(412)は、ビート周波数に基づく任意の単位で範囲を示し、縦軸(414)は、相対単位でピークパワーを示している。チャープは、アップチャープ(後で周波数が高くなる)であることから、周波数の増加は、移動時間の増加、したがって範囲の増加に変換される。ビート周波数は、ピークの相対パワーを示す高さを有するビート周波数に関連する範囲に位置する矢印としてプロットされる。3つの観測されたピーク(414a、414b、および414c)は、各範囲において実線の矢印によって示されている。誤差による最後のピーク(414c)は、以下でさらに詳細に説明される。
第1の観測されたピーク(414a)は、ブルーシフトと呼ばれる、より高い周波数へのシフトを導入するのに十分な 度でLIDARシステムに向かって移動する第1の散乱体に起因する。ブルーシフトの範囲効果(415)が示されている。図1Aのグラフ(120)に示すように、チャープは、アップチャープであるため、周波数の増加は、増加した範囲に関連し、実際の位置(413a)は、推論された範囲の左側にある。物体は、実際には、ドップラー効果がなければ範囲(413a)にあるであろう範囲にある。しかしながら、ブルーシフト範囲効果(415)も実際の範囲(413a)も、LIDARシステムデータ処理コンポーネントにとっては知られていない。
対照的に、第2の観測ピーク(414b)は、レッドシフトと呼ばれる、より低い周波数へのシフトを導入するのに十分な 度でLIDARシステムから遠ざかる第2の散乱体に起因する。レッドシフトの範囲効果(416)が示されている。チャープは、アップチャープであるため、周波数の減少は、減少した範囲に関連し、実際の位置(413b)は、推論された範囲の右側にある。物体は、実際には、ドップラー効果がなければ範囲(413b)にあるであろう範囲にある。しかしながら、レッドシフト範囲効果(416)も実際の範囲(413b)も、LIDARシステムデータ処理コンポーネントにとっては知られていない。
範囲に対するドップラー効果の大きさを決定するための1つのアプローチは、アップチャープを用いて一度、そして再びダウンチャープを用いて範囲を決定することであり、ここで送信光信号は、時間とともに周波数が減少する。ダウンチャープ送信信号により、後の到着信号は、より高い周波数ではなくより低い周波数を有し、それぞれのレッドシフト、またはブルーシフトは、アップチャープ送信信号の場合とは逆の効果を範囲に与える。2つの反対の影響を受ける範囲は、例えば平均化によって組み合わせることができ、ドップラー効果を低減または排除した範囲を決定することができる。2つの範囲間の差は、ドップラー効果の大きさを示すことができる(例えば、範囲効果は、2つの範囲内の差の半分であると決定されることができる)。
図4Bは、実施形態にかかる、物体が移動しているときのダウンチャープLIDARシステムからいくつかの物体までのビート周波数ピークに基づく範囲を示す例示的なグラフ(420)を示すブロック図である。横軸(412)および縦軸(414)は、上述したとおりである。チャープは、ダウンチャープ(後で周波数が低くなる)であることから、周波数の減少は、移動時間の増加、したがって範囲の増加に変換される。2つの観測されたピーク(424aおよび424b)のみが、各範囲において実線の矢印によって示されている。
上述したように、第1の観測されたピーク(414a)は、ブルーシフトと呼ばれる、より高い周波数へのシフトを導入するのに十分な速度でLIDARシステムに向かって移動する第1の散乱体に起因する。ブルーシフトの範囲効果(425)は、アップチャープの場合とは異なり、範囲効果は、反対方向に行く。チャープは、ダウンチャープであるため、周波数の増加は、減少した範囲に関連し、グラフ(410)と同じ範囲である実際の位置(413a)は、推論された範囲の右側にある。また上述したように、第2の観測ピーク(424b)は、レッドシフトと呼ばれる、より低い周波数へのシフトを導入するのに十分な 度でLIDARシステムから遠ざかる第2の散乱体に起因する。レッドシフトの範囲効果(426)は、より長い範囲に向かっている。物体は、実際には、推論された範囲よりも左側の範囲(413b)にある。
上述したように、2つの反対の影響を受ける範囲は、例えば平均化によって組み合わせることができ、ドップラー効果を低減または排除した範囲を決定することができる。理解できるように、平均などの範囲(414a)と(424a)の組み合わせは、実際の範囲(413a)に非常に近い値を与えるであろう。同様に、平均などの範囲(414b)と(424b)の組み合わせは、実際の範囲(413b)に非常に近い値を与えるであろう。物体Aについての範囲効果(415)の大きさ(物体Aについての範囲効果(425)の大きさに等しい)は、2つの範囲の差の半分、例えば、1/2*((414a)の範囲-(425a)の範囲)であると決定されることができる。同様に、物体Bについての範囲効果(416)の大きさ(物体Bについての範囲効果(426)の大きさに等しい)は、2つの範囲の差の半分、例えば、1/2*((424b)の範囲-(414b)の範囲)であると決定されることができる。いくつかの実施形態では、アップチャープ/ダウンチャープの反射は、検出されたアップチャープ/ダウンチャープピークに対する範囲の広がりを組み込むように組み合わされる。基本的に、アップチャープ/ダウンチャープの反射において検出されたピークの分布は、ドップラー推定値の分散を減少させるために努力して組み合わせられる(多くの異なる統計的選択肢)。
この補正は、アップチャープの反射のピークをダウンチャープの反射の対応するピークと対にできるかどうかに依存する。状況によっては、これは明らかである。しかしながら、本発明者らは、ピーク(414c)などの偽ピークのために、どのピークを対にするか、例えば図4Aの3つのピークのうちのどれを図4Bの2つのピークのそれぞれと対にするかを自動的に決定する方法は必ずしも明らかではないことに留意した。さらに、視野内のクラッタまたは他のノイズ要因による偽ピークの数、および移動物体および移動LIDARシステムに関連する範囲の変化は、アップチャープおよびダウンチャープ送信パルスが時間的に分離されているときにピークのペアリングが困難になることを意味する。
図5Aは、実施形態にかかる、LIDARシステムについての例示的なシリアル(シーケンシャルとも呼ばれる)アップおよびダウンチャープ送信光信号を示すグラフである。横軸(512)は、時間を任意の単位で示し、縦軸(514)は、光送信信号または参照信号の周波数を任意の単位で示している。持続時間(515a)の第1のパルスは、アップチャープであり、持続時間(515b)の第2のパルスは、ダウンチャープである。アップチャープおよびダウンチャープから得られた範囲の対は、範囲およびドップラー効果のより良い推定値を決定するために組み合わせることができる。図2、図3Aまたは図3BにおけるLIDARシステムのいずれも、そのようなシーケンシャルなアップおよびダウンチャープで動作することができる。それぞれが特定の用途で関心のある範囲値にわたる限り、帯域幅またはパルス持続時間、あるいはその両方が、アップチャープパルスおよびダウンチャープパルスの両方について同じであるという要件はない。
上記示したように、シーケンシャルな範囲測定値がうまくペアリングされて平均化されることができる場合、ターゲットの範囲およびドップラーは、シーケンシャルな測定値の範囲を平均化することによって正しく推論されることができる。しかしながら、シーケンシャルなアップ/ダウンアプローチは、測定間でドップラーシフトが変化するとき、または平行移動ビーム(例えば、LIDARスキャナ)が測定される物体の変化または同じ物体に対する実際の範囲の変化、またはいくつかの組み合わせをもたらす可能性がある新しい位置に移動するときに誤差をもたらす。以下により詳細に説明されるように、コスト関数は、アップおよびダウンチャープからの範囲の望ましいペアリングを決定するためにその後に使用されるコスト行列を生成するために使用される。
いくつかの実施形態では、LIDARシステムは、アップチャープおよびダウンチャープを同時に生成するように変更される。このアプローチは、とりわけ、物体の 度差、または実際に範囲を変更する物体に対するLIDAR位置の変更、またはビーム内の一時的な散乱体、あるいはいくつかの組み合わせによってもたらされる変動性を排除する。そして、このアプローチは、アップチャープおよびダウンチャープにおいて測定されたドップラーシフトおよび範囲が実際に同一であり且つ最も有用に組み合わせることができることを保証する。ドップラースキームは、正しい補償の高い確率のために、周波数空間において非対称にシフトされた戻り対の並列捕捉を保証する。
図5Bは、実施形態にかかる、LIDARシステムについての例示的な同時アップおよびダウンチャープ送信光信号を示すグラフである。横軸は、任意の単位で時間を示し、必ずしも図5Aの場合と同じ軸の範囲ではない。例えば、いくつかの実施形態では、軸(524)の全時間範囲は、軸(512)の全時間範囲の半分である。縦軸(522)は、光送信信号または参照信号の周波数を任意の単位で示している。持続時間(252a)のパルスの間、いつでも2つの光周波数を含む光ビームが生成される。一方の周波数は、例えばf1からf2に増加し、他方の周波数は、同時にf4からf3に減少する。2つの周波数帯域、例えばf1からf2までの帯域1、およびf3からf4までの帯域2は、送信信号および戻り信号の両方がハイパスフィルタもしくはローパスフィルタ、またはいくつかの組み合わせによって光学的に分離され、通過周波数fpで開始する帯域を通過することができるように重複しない。例えば、f1<f2<fp<f3<f4である。図示の実施形態では、より高い周波数は、ダウンチャープを提供し、より低い周波数は、アップチャープを提供するが、他の実施形態では、より高い周波数は、アップチャープを生成し、より低い周波数は、ダウンチャープを生成する。
いくつかの実施形態では、2つの異なるレーザー源が使用されて各ビームに2つの異なる光周波数を毎回生成する。しかしながら、いくつかの実施形態では、単一の光搬送波が単一のRFチャープによって変調され、同時アップおよびダウンチャープとして機能する対称側波帯を生成する。これらの実施形態のいくつかでは、一般に、搬送波周波数に多くのエネルギーを残さず、代わりにほとんど全てのエネルギーが側波帯に入る両側波帯マッハツェンダ変調器が使用される。
図5Cは、実施形態にかかる、LIDARシステムについての同時アップおよびダウンチャープ送信光信号を生成するために変調器によって生成される例示的な一次側波帯を示すグラフである。横軸(532)は、信号の周波数を示し、縦軸(534)は、信号のパワーを示している。光搬送波f0が周波数fのRF信号によって変調されるとき、2つの光側波帯がRF周波数の各倍数に対して生成される。一次側波帯は、矢印(536aおよび536b)によって示される、光搬送波周波数f0の上下のRF周波数fにある。二次側波帯は、光搬送波f0などの上下2fに生じる。各高次側波帯は、前の低次側波帯と比較してパワーが低減されている。
fbからfa<fbまで変化するRFダウンチャープを使用して光チャープを生成するとき、帯域幅B=(fb-fa)である。上側波帯は、周波数(536a)上の左向き矢印によって示されるように、f0+fa+B=f0+fbからf0+faまで変化し、帯域(538a)内の信号を生成する。下側波帯は、周波数(536b)上の右向き矢印によって示されるように、同時にf0-fa-B=f0-fbからf0-faまで変化し、帯域(538b)内の信号を生成する。他の実施形態では、RFダウンチャープは、光搬送波を変調するために使用され、周波数(536aおよび536b)は、それぞれ反対方向に、例えば帯域(538a)内で左から右および帯域(538b)内で右から左へと帯域(538a)および(538b)を通って移動する。アップチャープおよびダウンチャープからの反射は、異なる実施形態では異なる方法を使用して区別される。いくつかの好ましい実施形態では、以下に説明するように、上側および下側波帯の対称性を取り除くために周波数シフトを加えることによって分離が行われる。側波帯が光学的にフィルタリングされるのに十分に広く分離される他の実施形態では、それぞれからの信号は分割される。参照および戻りのそれぞれからの1つの信号は、fplで始まるローパスフィルタを通過して、搬送波f0および高帯域(538a)をフィルタリングして低周波数帯域(538b)を得る。同様に、参照および戻りのそれぞれからの1つの信号は、fphで始まるハイパスフィルタを通過して、搬送波f0および低帯域(538b)をフィルタリングして高周波数帯域(538a)を得る。2つの帯域は、上述したように処理されてアップチャープ範囲およびダウンチャープ範囲を生成する。アップチャープおよびダウンチャープからの範囲を対にした後、ドップラー効果および補正範囲が決定される。
側波帯対称の結果として、同じ次数の側波帯が使用される場合、2つの光チャープの帯域幅は同じになる。他の実施形態では、他の側波帯が使用され、例えば、2つの二次側波帯が使用されるか、または一次側波帯と重複しない二次側波帯が使用されるか、またはいくつかの他の組み合わせが使用される。
図3Bはまた、実施形態にかかる同時アップおよびダウンチャープLIDARシステムについての例示的な構成要素を示している。この実施形態では、周波数シフタ(318)が送信ビーム(305)の光路に追加される。他の実施形態では、周波数シフタは、代わりに戻りビーム(309)の光路または参照光路に追加される。一般に、周波数シフト素子は、素子(AOM)は、関連するいくらかの損失があり、受信側または光増幅器の後段の損失部品を置くのに不利であるため、局部発振器(LO、参照経路とも呼ばれる)側または(光増幅器の前の)送信側に追加される。光シフタ(318)の目的は、光検出器によって出力された電気信号の分析において、例えばFFTコンポーネント(345)によってピックアップされることができるアップチャープおよびダウンチャープのビート周波数が異なる周波数帯域で発生するように、参照信号の周波数に対して送信信号(または戻り信号)の周波数を既知の量Δfsだけシフトすることである。例えば、図4Aおよび図4Bのブルーシフトを引き起こす範囲効果(415および425)がそれぞれfBである場合、アップチャープのビート周波数は、オフセット分だけ増加し、fB+Δfsにおいて生じ、ダウンチャープのビート周波数は、オフセット分だけ減少し、fB-Δfsとなる。したがって、アップチャープは、ダウンチャープよりも高い周波数帯域にあり、それによってそれらを分離する。Δfsがいかなる予想されるドップラー効果よりも大きい場合、アップチャープおよびダウンチャープに関連する範囲内に不明瞭さはない。そして、測定されたビートは、既知のΔfsの正しく符号化された値によって補正されて、適切なアップチャープおよびダウンチャープの範囲を得ることができる。いくつかの実施形態では、平衡型検出器から出てくるRF信号は、FFTを介して分離されている帯域によって直接デジタル化される。いくつかの実施形態では、平衡型検出器から出てくるRF信号は、直接デジタル化されることができる(アップチャープまたはダウンチャープの一方に対応する)低帯域とベースバンドに電子的にダウンミックスされてからデジタル化されることができる(反対側のチャープに対応する)高帯域とを分離するために、アナログRF電子機器によって前処理される。両方の実施形態は、検出された信号の帯域を利用可能なデジタイザリソースに一致させる経路を提供する。
送信(TX)および局部発振器(LO)のチャープ波形を選択するとき、システムの周波数シフトされた帯域が利用可能なデジタイザ帯域幅を最大限に利用することを保証することが有利である。一般に、これは、アップチャープまたはダウンチャープのいずれかをシフトして、ゼロに近いレンジ周波数ビートを有することによって達成される。
例えば、他の実施形態では、送信(TX)信号および参照(LO)信号は、搬送波周波数上の2つの異なる変調器上の上側波帯および下側波帯を使用して独立に生成される。図5Dは、他の実施形態にかかる、光搬送波に対するLIDARシステムについての例示的な同時アップおよびダウンチャープ送信光信号および参照信号(LO)を示すグラフである。横軸は、相対単位の時間であり、縦軸は、f0=0としてプロットされた光搬送波f0に対する周波数である。参照信号(LO)は、側波帯対称性のために、オフセット周波数foだけ送信信号(TX)からオフセットされ、上記例とは異なり、ダウンチャープと比較してアップチャープ上で反対側にある。図示の実施形態では、LO信号周波数は、アップチャープについての同時TX信号周波数よりも低く、LO信号周波数は、ダウンチャープについての同時TX信号周波数よりも高い。したがって、TXアップチャープ波形は、帯域幅Bにわたってfからf+Bまでチャープし、LOアップチャープ波形は、f-foからf-fo+Bにチャープする。ダウンチャープは、0としてプロットされた光搬送波周波数を中心に反射される。
この場合、アップチャープビート周波数をゼロに近付けるためには、アップチャープが送信と整列するようにシフト周波数Δfs=foを選択することは理にかなっている。ダウンチャープは、2*foによって分離される。図5Eは、他の実施形態にかかる、光搬送波に対するLIDARシステムについての例示的なシフトされた同時アップおよびダウンチャープ送信光信号および参照信号(LO)を示すグラフである。横軸は、相対単位の時間であり、縦軸は、f0=0としてプロットされた光搬送波f0に対する周波数である。全体的に、これは、0から2*foまでのfRについてのアップチャープビート周波数帯域と、2*foからシステムカットオフ周波数(おそらくデジタイザ制限)までのfRについての重複しないダウンチャープビート周波数帯域を生じさせる。ダウンチャープビート周波数が大きすぎる場合、大きなビート周波数帯域についてのダウンミックス段は、ベースバンドでデジタル化されることができるように大きなビート周波数帯域を2*foだけミックスダウンする。
当該技術分野で知られている任意の周波数シフタ(318)を使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、音響光学変調器(AOM)が使用され、他の実施形態では、セラジンベースの位相シフトが位相変調器とともに使用される。
図6は、他の実施形態にかかる、同時アップおよびダウンチャープLIDARシステム(600)についての例示的な構成要素を示すブロック図である。物体(390)は、システム(600)の動作を説明するために描かれているが、物体(390)は、システム(600)の一部ではない。システム(600)は、以下により詳細に説明されるように、第2の検出器を追加し、同時第2のチャープ参照信号および戻り信号のための処理を追加することによって、図3Bのシステム(300b)から変更される。いくつかの実施形態では、システム(600)は、第2の同時チャープ信号を生成するために第2のレーザー(601)、第2の波形発生器(650)、演算増幅器(652)および変調器(610)も追加することによって図3Bのシステム(300b)から変更される。しかしながら、複数の側波帯を有する単一の変調器が使用されて同時アップおよびダウンチャープを生成するいくつかの実施形態では、第2のレーザーおよび構成要素は省略される。
例えば、いくつかの実施形態では、レーザ(601)は、周波数f0において光搬送波を生成し、波形発生器(650)は、変調器(610)を駆動して図5Cに示される光搬送波周波数f0ならびに光側波帯(538aおよび538b)を生成するように、演算増幅器(652)によって増強されたパワーによってfa<fbの場合にfbからfaまでのRFダウンチャープを生成する。これは、図5Bに示される同時アップおよびダウンチャープを提供し、ここで、f1=(f0-fb)、f2=(f0-fa)、f3=(f0+fa)、およびf4=(f0+fb)であり、アップおよびダウンチャープは、対称的である。これらの実施形態では、レーザー(301)、波形発生器(350)、演算増幅器(352)および変調器(310)は省略される。
いずれのタイプの実施形態においても、ビームスプリッタ(602)に入射する光信号は、同時アップチャープおよびダウンチャープを含む。このビームは、同一の波形であるが異なるパワーの2つのビームに分割され、大部分のパワー、例えば90%以上がビーム(605)として走査光カプラ(320)を通過して物体(390)に当たる。残りのパワーは、ビーム(607a)として遅延(308)に進み、参照信号(607b)を生成するために任意の所望の遅延もしくは位相または他の特性を追加する。いくつかの実施形態では、遅延(308)は省略され、参照信号(607b)は、信号(607a)と同一である。
光カプラ(624)は、参照信号を2つの参照ビームに分割し、走査光カプラ(320)を介して物体(390)から受信した戻り信号を2つの戻り信号に分割するように構成される。ビームは、等しいか等しくないパワービームに分割されることができる。1つの参照信号および1つの戻り信号は、ローパスフィルタ(626)を通過して光搬送波および高周波帯域を除去する。低域通過された参照信号および戻り信号は、光検出器(330)上に向けられ、演算増幅器(344)で増幅され且つFFTコンポーネント(345)で変換され且つデータ分析モジュール(662)に供給されるビート電気信号を生成する。他の参照信号および他の戻り信号は、ハイパスフィルタ(628)を通過して光搬送波および低周波数帯域を除去する。高域通過された参照信号および戻り信号は、光検出器(630)上に向けられ、演算増幅器(644a)で増幅され且つFFTコンポーネント(645)で変換され且つデータ分析モジュール(662)に供給されるビート電気信号を生成する。ドップラー補償モジュール(680)は、システム(600)のアップチャープパスおよびダウンチャープパス内の範囲の対を一致させるか、ドップラー効果を決定するか、または対応するドップラー効果、またはその両方に基づいて範囲を補正する。いくつかの実施形態では、モジュール(680)はまた、ドップラー効果またはドップラー補正範囲、またはいくつかの組み合わせに基づいて装置を動作させる。例えば、表示装置(1214)は、物体までの範囲もしくは物体の 度またはいくつかの組み合わせの画像または点群を生成するように操作される。構成要素(344、345、644、645、662および680)は、データ処理システム(660)を構成する。多くの実施形態では、側波帯におけるアップチャープおよびダウンチャープの分離は、1GHz未満であり、既存の光学フィルターを使用してきれいに分離されるのに十分大きくはない。そのような実施形態では、上述した図3Bのシステムが図6のシステムの代わりに使用される。
上述したように、第3の観測されたピーク(414c)は、自然の設定で実際のシステムにおいて発生する可能性があるシステム誤差による例示的な無関係のピークであり、いかなる実際の関心のある物体までの範囲とは関連付けられていない。これは、ドップラー効果もしくは補正範囲またはその両方を決定するときに、どのアップチャープ範囲とダウンチャープ範囲とを対にするかを決定する際に問題を引き起こす可能性がある。すなわち、FMチャープ波形(FMCW)システムが所与のサイトラインに沿って全ての散乱体からの反射を分解するときに複雑さが生じる。このシナリオでは、任意のドップラー処理アルゴリズムは、アップチャープおよびダウンチャープの範囲プロファイルの複数の反射が補償のために正しく対にされるという要件を効果的に処理しなければならない。単一の範囲反射の場合、「アップ」の1つのピークおよび「ダウン」の1つのピークは分離され、正しく対にされる。交絡する状況は、「アップ」および「ダウン」側において複数の散乱体からの複数のピークが存在するときに生じる。どのピークが所望の補償効果を得るために対にされるべきかが決定される必要があり、好ましくは、例えばプロセッサまたは集積回路上で自動的に進むように実施されることができる方法を使用して決定される。
ここでは、ドップラー効果およびドップラー補正範囲を計算するためにアップチャープ範囲およびダウンチャープ範囲を自動的に対にするためのアプローチが説明される。このアプローチは、高い確率で正しいアップ/ダウン反射ペアリングを達成するために二部グラフマッチング定式化を使用する。図7Aは、実施形態にかかる、例示的なアップチャープ範囲およびダウンチャープ範囲の対を示すブロック図である。各対は、1つのアップチャープ範囲および1つのダウンチャープ範囲を含む。この図は、例えば、それぞれ図4Bおよび図4Aに示されるように、2つのダウンチャープ範囲、および3つのアップチャープ範囲が、ダウンチャープ範囲(424aおよび424b)、ならびにアップチャープ範囲(414a、414bおよび414c)として存在すると仮定する。2つのダウンチャープ範囲を3つのアップチャープ範囲と対にすることには6つの可能性があり、ダウンチャープ範囲1および2を3つのアップチャープ範囲1、2および3のそれぞれと結ぶ線によって表される。
各可能性のある対について、コストが決定される。コストは、対における2つの範囲間の相違の尺度である。任意の方法が相違を評価するために使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、各対に対するコストは、2つの範囲について検出された範囲の差である。いくつかの実施形態では、コストは、2つの範囲に関連する検出されたピーク高さの差である。いくつかの実施形態では、コストは、2つの範囲に関連するピーク幅の差である。いくつかの実施形態では、コストは、とりわけ、範囲差、ピーク高さ差、およびピーク幅差などの2つ以上の別々の相違のスカラー値関数である。いくつかの実施形態では、コストは、とりわけ、範囲差、ピーク高さ差、およびピーク幅差から選択された2つ以上の要素を有するベクトル関数である。コストは記号Cnmによって表され、ここで、mがダウンチャープ範囲のための指標を示し、nがアップチャープ範囲のための指標を示す。図7Bは、一実施形態にかかる、図7Aに示される例示的な対のアップチャープおよびダウンチャープの範囲に対応する要素を有する、例示的コストマトリックスを例証するブロック図である。図7では、指標が逆にされて最初にダウンチャープ範囲の指標を示す(Cmn)。
アップチャープ範囲プロファイルからの範囲反射Ri upのセット(Sup)および、ダウンチャープ範囲プロファイルからの範囲反射Rj downのセット(Sdown)は、式1bならびに光検出器の電気出力のFFTスペクトルの標準閾値化およびピークあてはめ法を介して選択された周波数のピーク(例えば、ピークの高さおよび幅に基づくピーク)を使用して決定される。
一旦コストマトリックスCが定義されると、アプローチは二部グラフマッチング手順を進める。この手順はしばしば組み合わせを制限して、所定のアップチャープ範囲が単一のダウンチャープ範囲のみと対になることができるようにし、またその逆も同様である。一致する対を接続する線は交差しないなどの、他の制約が課され得る。いくつかの実施形態では、マッチング処理は貪欲なさまで進み、それによって、アルゴリズムはさらなるペアリングが存在しなくなるまで、セットから最低のコストペアリング、最小値(Cmn)を常に選ぶ。あるいは、ハンガリーの二部グラフマッチングアルゴリズム(例えば、Munkres、1957年を参照)は、すべての対にわたって平均されたペアリングの最適な「最低のコスト」セットを生成するために使用することができる。他の実施形態では、他のグラフマッチング法が使用される。観察された現実世界シナリオを用いて、貪欲なアプローチは、意図した目的に対してより くかつ十分であることがわかった。この方法は、反対側の最大の1つのピークと対になるために、両側のピークを制限するために選択された。これは、片側にあるピークが反対側にある2つと対になることが、非物理的または困惑させるシナリオを暗示するため、ペアリング手順の最も「物理的な」解釈である。他の組み合わせ手順が確かに存在する(それは、実験的な実施形態で見られたが、同様に実施されなかった)。例えば、「範囲規則(range ordered)」アプローチは、アップおよびダウンの反射を範囲に従って分類し、順次にそれらを対にした(最も近いものから最も遠いものへ)。両側の余分なピークは、片側が「ピークがなくなった」時に廃棄された。これは、わずかなドップラーシフトを伴う接近するピークの一般的シナリオでは失敗した。同様に、「振幅規則(amplitude ordered)」は、振幅に従ってピークを分類し、振幅が大きい順でそれらを対にした。この方法は、コヒーレント検波におけるスペックル効果が検出したピークの振幅に大きな相違を引き起こすため、うまくいかなかった。これは、多くの不正確なペアリングに結びついた。コストマトリックスアプローチは、オプションを検討し、オプションのセットにわたって全体的に最小限にする最も一般的な方法であるように見える。図7Aでは、実線によって表わされた2つの低コストの対が決定された。したがって、1つのアップチャープ範囲(3)は、2つのダウンチャープ範囲のどちらとも対にはならない。
図8は、実施形態に従って、範囲に対するドップラー効果を補正するために、アップチャープおよびダウンチャープのLIDARシステムを使用する例示的方法を例証するフローチャートである。工程は、例示目的のために特定の順序で一体工程として図8に表されるが、他の実施形態では、1つ以上の工程またはその一部は、異なる順序で、時間的に重複して、連続してまたは平行して実施されるか、省略されるか、1つ以上の追加の工程が加えられるか、あるいは方法はいくつかの方法の組み合わせで変更される。
工程(801)で、トランシーバー(例えば、LIDARシステム)は、アップチャープおよびダウンチャープの光学信号を送信するように構成される。アップチャープおよびダウンチャープ信号の各々の一部(例えば、1%~10%)も、参照光学経路に向けられる。トランシーバーも送信信号によって照射される任意の外部物体から後方散乱された光学信号を受け取るように構成される。他の実施形態では、アップチャープおよびダウンチャープ信号は同時に送信される。いくつかの実施形態では、工程(801)は、例えば、図3A、図3B、図6、または同等物に例証されるように、1つ以上の下記の工程の機能を提供するために、ハードウェアの他の光学コンポーネントを構成することを含む。送信信号は、ビームである必要がないことに留意されたい。分岐信号は、確かに多くの様々な範囲およびドップラー値を単一の範囲プロファイル内で見るが;照射されるスポット内では交差範囲分解能(cross range resolution)を提供しない。しかし、物体を識別するために有用な交差範囲分解能を提供するために、点走査によるポイントを伴う固有の希薄性を提供する細いビームを使用することが効果的である。
いくつかの実施形態では、アップチャープ光学信号はダウンチャープと対称であり、すなわち、それらは同じ帯域幅(B)および同じ持続時間τを有する。しかし、範囲は、関心のあるリターンにまたがる任意の帯域幅および持続時間について決定することができる。したがって、いくつかの実施形態では、アップチャープ光学信号およびダウンチャープ光学信号は、それぞれ異なる帯域幅BuおよびBdを有し、それぞれ異なる持続時間τuおよびτd、またはいくつかのの組み合わせを有する。いくつかの実施形態では、図5Cに示されるように、例えば、正および負の一次側波帯ではなく、光搬送波の1つの一次側波帯および1つの二次側波帯を使用して、Bおよびτについてわずかに異なる値を生成することが便利である。これは、ドップラー処理において説明されなければないが、実施することができる。後述される例示的な実施形態では、チャープは、全く同じ帯域幅およびタイミングで、同じモジュレータから出る。これは、ドップラーおよびシステムが観察する範囲が完全に重複することを保証する。異なるBおよびτは、レーザー周波数を直接調整しているシステムの場合に使用される(VS外部電子変調の使用)。その場合、図6に示されるように、2つのレーザーまたは連続するアプローチは、アップチャープおよびダウンチャープを生成するのに有用である。これは、2つのレーザーまたは連続するチャープのための異なるBおよびτに門戸を開く。
工程(802)では、物体または物体の一部が存在するか、または存在しないかもしれないシーンにおけるスポットに送信信号が向けられる。
工程(803)では、反射されたアップチャープ戻り信号がダウンチャープ戻り信号と分離される。例えば、アップチャープおよびダウンチャープが異なる光周波数帯域にあり、戻り信号を2つのコピーに分割し、各々が異なる光学フィルターを介して通過することを含む反射経路によって分離が達成される。1つのフィルター(例えば光学フィルター(626))は、アップチャープの周波数を通過させるが、ダウンチャープの周波数を遮断し;他のフィルター(例えば、光学フィルター(628))は、ダウンチャープ周波数を通過させるが、アップチャープの周波数を遮断する。アップチャープおよびダウンチャープが順次に送信される場合、光学フィルターを通過させるのではなく、異なる時間枠で信号を処理することによって分離がもたらされ、および両方のチャープは同じ周波数帯域を使用することができる。
工程(805)では、分割されたアップチャープ反射は、アップチャープ戻り信号の0以上の周波数差(または、結果としてもたらされるビート周波数)を決定するために、第1の検出器でアップチャープ参照信号と組み合わせられる。例えば、検出器からの電気信号は、ハードウェアのFFTモジュールまたはプログラマブルプロセッサ上のソフトウェアによって操作される。アップチャープ信号およびダウンチャープ信号が同時に送信される場合、例えば、図3Bのような参照信号に対する送信信号または戻り信号の周波数シフト、あるいは図6のような光学フィルターなどの上記の1つ以上の方法およびシステムを使用して、戻り信号のアップチャープとダウンチャープ部分が分割される。
工程(807)では、1以上のアップチャープ範囲、R1up...RNupは、1以上のチャープ周波数差(ビート周波数)に基づいて、例えば、式1bまたはプロセッサ(662)の同等物を使用して決定される。加えて、1以上のダウンチャープ範囲、R1down...RMdownは、1以上のダウンチャープ周波数差(ビート周波数)に基づいて、例えば、式1bまたはプロセッサ(662)の同等物を使用して決定される。アップチャープビート周波数を有しないか、ダウンチャープビート周波数を有しないリターンが、工程(807)の間に廃棄される。工程(807)の結果として、シーンのいくつかのスポットを照らす各送信信号について、式3aおよび3bで表されるように、SupおよびSdownのセットが生成される。
工程(811)では、範囲の差、ピーク高さ差、ピーク幅差、または任意の他のビート周波数ピーク特性の差などの上記識別された相違の測定のいずれか、またはいくつかのスカラーあるいはベクトルの組み合わせを用いて、コストマトリックスの要素に対する値が決定される。いくつかの実施形態では、範囲の各対についてのコストは、例えば、範囲の差に所定の最も高い重量(例えば、約60%)を、ピーク高さの差に適度な重量(例えば、約30%)を、およびピーク幅の差に低重量(例えば、約10%)を与えるなど、いくつかのこれらの測定の機能に重みを加えたスカラーである。いくつかの実施形態では、バイアス項がコストマトリックスの各要素に加えられ、それは、撮像システムの動きおよびそれが指し得る方向を説明する。これは、撮像システムが静止物体を標的としているがそれ自体が動いている場合、0でない符号付きのドップラー値が予期され得るモバイル画像化の実施形態において効果的である。他の実施形態では、物体が動いているか、あるいは物体および画像が両方とも動いており、ならびに相対運動および物体の追跡に基づいてバイアス項を加えることは効果的である。修正の要素は、半径方向と呼ばれる撮像システムとターゲットとを接続する線上の 度の要素のみに依拠する。したがって、いくつかの実施形態では、バイアスは、センサの動きに対するビーム指向の方向に依拠する。撮像システムそれ自体が、相対 度を推測するために使用され得ることに留意されたい。コストマトリックスは、2つのセット、つまり1つのアップチャープ範囲および1つのダウンチャープ、における範囲の対に対するコストを含む。
工程(813)では、コストマトリックスに基づいて、例えば、二部グラフマッチングアルゴリズムを使用して、少なくとも1つのアップチャープ範囲は少なくとも1つのダウンチャープ範囲に一致する。貪欲な組み合わせは、実施がより簡単で、動作がより く、ドップラー修正目的のために良好な自動組み合わせを行うのに十分であるという利点を提供することがわかった。例えば、以下に記載される図9Bおよび図9Cに示されるように、このアプローチは、アップ側およびダウン側における最も明るいピークの連続したペアリング、または常に範囲において最も接近しているピークのペアリング、および外向きに進むなどの素朴なアプローチを用いるよりも優れたドップラー補正を有する像を生成した。
工程(815)では、現在照射されるスポットについての少なくとも1つの一致する対は、対における範囲を差別化することによって、スポットで照射される少なくとも1つの物体または物体の一部についてのスポットにおいてドップラー効果を決定するために使用される。いくつかの実施形態では、ドップラー修正範囲は、例えば、平均化することによって、対における2つの範囲を組み合わせることに基づいて決定される。いくつかの実施形態では、アップチャープ範囲またはダウンチャープ範囲の1つがより信頼できると考えられる場合、加重平均が使用される。1つの範囲は、例えば、それがより広い帯域幅またはより長い持続時間に依拠するため、より信頼できると考えられ得る。いくつかの実施形態では、信頼度の尺度は範囲に重みを加えるために使用され、より信頼できる範囲により多く重みを加える。いくつかの一致した範囲が現在照射されるスポットに利用可能である場合、すべての一致する対は、複数の範囲またはスポットに対する複数のドップラー効果を見つけるために使用される。
工程(821)では、例えば、関心のあるシーンで新規スポットを見るために走査光カプラ(320)を走査することによって、関心のあるシーンで照射する他のスポットがあるかどうかが判断される。他のスポットがある場合、制御は工程(802)に戻り、次のスポットを照らして任意の反射を処理する工程に続く。そして、他のスポットがない場合、結果が使用される前に照らすスポットはそれ以上なく、制御は工程(823)に渡される。
工程(823)では、デバイスは、ドップラー効果または修正範囲に基づいて操作される。いくつかの実施形態では、これは、送信光学信号によって照射される複数のスポットにおける、任意の物体のドップラー修正位置を示す画像をディスプレイ装置上で提示することを含む。いくつかの実施形態では、これは、送信光学信号によって照射される複数のスポットにおけるドップラー修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デバイスに伝達する。いくつかの実施形態では、これは、送信光学信号によって照射される複数のスポットにおけるドップラー効果の大きさを示す画像をディスプレイ装置上で提示することを含み、これによって、移動する物体は静止物体および存在しない物体と区別される。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、車両と物体の閉成 度は、送信光学信号によって照射される複数のスポットにおけるドップラー効果の大きさに基づいて決定される。いくつかの実施形態では、これは、送信光学信号によって照射される複数のスポットにおけるドップラー修正位置の点群に基づいて、衝突針路上で車両を識別するか、または物体を識別することを含む。ドップラーに基づく点群データのフィルタリングは、そよ風の中で動き得る植物を識別して削除する効果を有する。その後、ハードターゲット、人工ターゲット、または高密度ターゲットは、フィルター処理によってさらに明確になる。これは、防御および監視のシナリオにおいて効果的である。車両シナリオ-ドップラーは、セグメントターゲット(つまり、道路表面VS移動車両)に使用することができる。
4.例示的な実施形態
これらの例示的な実施形態では、LIDARシステムは、同時アップチャープおよびダウンチャープ送信信号生を成するために、先に例証されたコンポーネントを使用した。このシステムは、モンタナ州ボーズマンのBLACKMORE SENSORS AND ANALYTICS, INC.TM からHRS-3Dとして市販で入手可能である。これらの例示的な実施形態では、貪欲な組み合わせが使用された。第1の組み合わせは、最低コストとの組み合わせである。その後、その対は取り除かれ、次の最低コストとの対が使用される。
これらの例示的な実施形態では、LIDARシステムは、同時アップチャープおよびダウンチャープ送信信号生を成するために、先に例証されたコンポーネントを使用した。このシステムは、モンタナ州ボーズマンのBLACKMORE SENSORS AND ANALYTICS, INC.TM からHRS-3Dとして市販で入手可能である。これらの例示的な実施形態では、貪欲な組み合わせが使用された。第1の組み合わせは、最低コストとの組み合わせである。その後、その対は取り除かれ、次の最低コストとの対が使用される。
図9A~9Cは、一実施形態にかかる、ドップラー修正範囲および非修正範囲に対する改善に基づいて、ディスプレイ装置上の出力例を例証する画像である。図9Aの画像は、広視野(FOV)の3次元(3D)FMチャープ波形(FMCW)LIDARシステムを使用して集められた。このシーンは、B=2ギガヘルツ(GHz,1GHz=109Hertz)の光帯域幅波形で画像化された。画像の黒画素はリターンを表わさず、白画素は無視できるドップラー効果を有する安定したリターンを表す(アップチャープ範囲およびダウンチャープ範囲は同じである)。グレーエリアは、2進法のフィルターにおけるドップラーの規模を使用する無視できないドップラー効果を有する画素を表わす。灰色画素は、植物の動きに対する感度を示す。画像は、植物とハードターゲットとを明白に区別する。後処理は、ハードターゲット表面上の望まれない強度斑点を除去した。例示的実施形態では、閾値は経験的に選ばれた。他の実施形態では、結果の長所のいくつかの尺度によっていくつかの閾値が選択される。さらに、最良の結果をもたらす閾値が選択される。
図9Bの画像は、図9Aと同じ構成を用いて集められたが、検出後処理においてドップラー補正を行なわなかった。図9Cの画像は、同じLIDARシステムを用いて集められ、図8の方法を使用してドップラー修正を行なっていた。以上のように、木の葉の動きによって引き起こされたブレは、図9Cにおいて大幅に減少され、より多くの個々の枝および葉を識別することを可能にする。
他の試験が、10Hzのフレーム率でフレーム1つあたり10,000のデータポイント点群を生成する、速いフレーム率と狭い視界の撮像装置で実行された。試験人は、センサの視界内を行ったり来たりした。人の各画像は、数百の3次元撮像フレームの時系列から切り取られる(同じ3次元方向視野から切り取られる)。
図10Aは、一実施形態にかかる、LIDARシステムに接近するターゲットについてのドップラー修正範囲に基づくディスプレイ装置上の出力例を例証する3つの画像のセットである。各ドットは、人が動いている場合の物体上のスポットまでの範囲に基づく、3次元空間の透視図を示す。ドットは、LIDARシステムに対して動きがない光から3.5メートル毎秒(m/s)の閉成 度の黒まで延びるグレースケールを用いてプロットされる。白画素は反射を示さない。3つの異なる画像は重ねられる。画像(1012)は、ほとんど静止している表面上のほとんど静止している人を明確に示す。画像(1013)は、いくつかの動いている部分と、いくつかのほとんど静止している部分とを有する人を明確に示す。歩行の足取りで予期されるように、本体および前脚はほとんど静止しているように見える一方、後脚および前腕の両方ともは明らかにLIDARシステムに向かってより早く動いている。画像(1014)は、 く動く人を明確に示す。体の本体および前脚の 度は、後脚の 度より早く、ランニングの足取りと一致する。相対的運動は、例証されるグレースケールよりもカラースケールにおいてさらに明白である。さらに、様々な度部分はそれらの正確な相対位置から離れていない。
図10Bは、一実施形態にかかる、LIDARシステムから後退するターゲットについてのドップラー修正範囲に基づくディスプレイ装置上の出力例を例証する3つの画像のセットである。各ドットは、人が動いている場合の物体上のスポットまでの範囲に基づく、3次元空間の透視図における位置を示す。ドットは、LIDARシステムに対して動きがない光から、3.5m/sの開離 度の黒へと延びるグレースケールを用いてプロットされる。白画素はリターンを示さない。3つの異なる画像は重ねられる。画像(1022)は、約-2m/sの適度な 度で離れて動く人を明確に示す。画像(1023)は、約-3m/sより大きな 度で離れて動く人を明確に示し、植物の脚はいくぶん遅く、ランニングの足取りと一致する。画像(1024)は、約-2m/sの減少した 度で離れて動く人を明確に示し、植物の脚および本体は持ち上げれた脚よりいくぶん遅く、走った後に立ち止まるのと一致する。相対的運動は、例証されるグレースケールよりもカラースケールにおいてより明白である。上記のように、人の様々な 度部分は、正確な相対位置から離れていない。
したがって、システムは、修正範囲を用いてすべての画素を人の形に正確に配置するだけでなく、ドップラー効果に基づいて人の姿の動きも確認する。
他の実施形態では、システムは揺れる植物を修正するために使用される。平行にされたレーザー光線は、頭上の木を介して走査される。ドップラー値の存在を伴う複数の反射を有する可能性は、特に微風または風が存在する場合、非常に高い。そのような植物は、所定の視線に沿った範囲において、緊密に分割された高密度な散乱体を提供する。風それ自体が、植物においてドップラーシフトを引き起こし、したがって、植物の画像化をさらに困難にすることもある。図11は、一実施形態にかかる、ドップラー修正範囲に基づくディスプレイ装置上の高分解能での出力例を例証する画像である。この画像は、記載される技術を用いて、輪郭が非常に明確な画像を得ることができることを実証する。これは、そのようなシナリオにおいて、技術が非常にリアルな画像を提供することに効果的であるという強力な証拠を提供する。
5.計算上ハードウェア概要
図12は、本発明の実施形態が実施され得るコンピュータシステム(1200)を例証するブロック図である。コンピュータシステム(1200)は、コンピュータシステム(1200)の他の内部および外部のコンポーネント間に情報を渡すバス(1210)などの通信機構を含む。情報は、典型的には電圧であるが、他の実施形態では、磁気、電磁気、現象、圧力、化学物質、分子の原子と量子の相互作用などの現象を含む、測定可能な現象の物理的な信号として表される。例えば、北向きのおよび南向きの磁界、または0および非0電気電圧は、2進数字(ビット)の2つの状態(0,1)を表している。他の現象は、より高次の進数の桁を表すことができる。測定前の複数の同時の量子的状態の重ね合わせは量子ビット(量子ビット)を表す。1つ以上の進数字列は、数を表すかあるいは文字をコードするために使用されるデジタルデータを構成する。いくつかの実施形態において、アナログデータと呼ばれる情報は、特定の範囲内の測定可能な値の近い連続体によって表される。コンピュータシステム(1200)またはその一部は、本明細書に記載される1つ以上の方法の1工程以上行うための手段を構成する。
図12は、本発明の実施形態が実施され得るコンピュータシステム(1200)を例証するブロック図である。コンピュータシステム(1200)は、コンピュータシステム(1200)の他の内部および外部のコンポーネント間に情報を渡すバス(1210)などの通信機構を含む。情報は、典型的には電圧であるが、他の実施形態では、磁気、電磁気、現象、圧力、化学物質、分子の原子と量子の相互作用などの現象を含む、測定可能な現象の物理的な信号として表される。例えば、北向きのおよび南向きの磁界、または0および非0電気電圧は、2進数字(ビット)の2つの状態(0,1)を表している。他の現象は、より高次の進数の桁を表すことができる。測定前の複数の同時の量子的状態の重ね合わせは量子ビット(量子ビット)を表す。1つ以上の進数字列は、数を表すかあるいは文字をコードするために使用されるデジタルデータを構成する。いくつかの実施形態において、アナログデータと呼ばれる情報は、特定の範囲内の測定可能な値の近い連続体によって表される。コンピュータシステム(1200)またはその一部は、本明細書に記載される1つ以上の方法の1工程以上行うための手段を構成する。
2進数字列は、数を表すかあるいは文字をコードするために使用されるデジタルデータを構成する。バス(1210)は、情報はバス(1210)に接続されたデバイス間で迅に転送されるように、多くの情報平行導体を含む。情報を処理するための1つ以上のプロセッサ(1202)がバス(1210)と接続される。プロセッサ(1202)は、情報の一連の操作を行う。一連の操作は、情報をバス(1210)から持ち出し、情報をバス(1210)上に置くことを含む。一連の操作は、さらに典型的には2単位以上の情報を比較し、情報の単位の位置を変え、足し算または掛け算によるなどして2単位以上の情報を組み合わせることを含む。プロセッサ(1202)によって実行される一連の動作は、コンピュータ命令を構成する。
コンピュータシステム(1200)はさらに、バス(1210)に接続されるメモリ(1204)を含む。ランダムアクセスメモリ(RAM)あるいは他の動的記憶装置などのメモリ(1204)は、コンピュータ命令を含む情報を保存する。ダイナミックメモリは、内部に保存される情報がコンピュータシステム(1200)によって変更されることを可能にする。RAMにより、メモリアドレスと呼ばれる位置に保存された情報の単位を、近隣のアドレスの情報とは無関係に保存して検索することができる。メモリ(1204)は、コンピュータ命令の実行の間に一時的な値を保存するために、プロセッサ(1202)によっても使用される。コンピュータシステム(1200)は、読み取り専用メモリ(ROM)(1206)、または命令を含む静的情報を保存するためにバス(1210)に接続される他の静的記憶装置を含み、それは、コンピュータシステム(1200)によって変更されない。さらに、コンピュータシステム(1200)が電源を切られるか、他の方法で電力を失った時でも永続する、命令を含む情報を保存するための磁気ディスクまたは光ディスクなどの不揮発性の(永続的)記憶装置(1208)もバス(1210)に接続される。
命令を含む情報は、人間のユーザーによって操作された英数字キーを含むキーボードなどの外部入力装置(1212)あるいはセンサから、プロセッサにより使用されるためにバス(1210)に提供される。センサはその付近の状態を検出し、その検出を、コンピュータシステム(1200)で情報を表すために使用される信号と適合する信号へと転換する。主として人間と相互に作用するために使用されるバス(1210)につながれた他の外部装置は、画像を提示するための陰極線管(CRT)あるいは液晶ディスプレイ(LCD)などのディスプレイ装置(1214)、および、ディスプレイ(1214)上に提示された小さなカーソル画像の位置を制御し、ディスプレイ(1214)に提示されたグラフィック要素に関連したコマンドを発するための、マウスあるいはトラックボールあるいはカーソル方向キーなどのポインティングデバイス(1216)を含む。
例証された実施形態では、特定用途向け集積回路(IC)(1220)などの特殊目的ハードウェアは、バス(1210)につながれる。特殊目的ハードウェアは、特殊な目的のためにプロセッサ(1202)では十分に速く行われない操作を行なうように構成される。特定用途向けのICの例としては、ディスプレイ(1214)向けの画像を生成するためのグラフィックアクセラレータカード、ネットワークを介して送信されたメッセージを暗号化して解読するための暗号処理ボード、音声認識、および、ハードウェアでより効率的に実行されるいくつかの複雑な動作のシーケンスを繰り返し行う、ロボットアームや医療スキャニング装置などの特別な外部装置に対するインターフェースが挙げられる。
コンピュータシステム(1200)は、バス(1210)につながれた通信インターフェース(1270)の1つ以上の例をさらに含む。通信インターフェース(1270)は、プリンター、スキャナー、および外部ディスクなどのそれ自体のプロセッサで作動する様々な外部装置との双方向通信結合を提供する。一般に、この結合は、プロセッサを備えた様々な外部装置が接続されるローカルネットワーク(1280)に接続されるネットワークリンク(1278)とのものである。例えば、通信インターフェース(1270)は、パラレルポートあるいはシリアルポート、またはパソコン上のユニバーサル・シリアル・バス(USB)であってもよい。いくつかの実施形態において、通信インターフェース(1270)は、サービス総合デジタル網(ISDN)カード、あるいはデジタル加入者線(DSL)カード、あるいは、電話回線の対応するタイプに対する情報通信接続を提供する電話モデムである。いくつかの実施形態において、通信インターフェース(1270)は、バス(1210)上の信号を同軸ケーブルを介した通信接続の信号に、あるいは光ファイバーケーブルを介した通信接続のための光信号に変換するケーブルモデムである。別の例として、通信インターフェース(1270)は、イーサネット(登録商標)などの適合するLANへのデータ通信接続を提供するための、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)カードであってもよい。無線リンクが実装されることもある。電波、光波、および赤外線波を含む音波と電磁波などの搬送波は、ワイヤーまたはケーブルを介さずに空間を移動する。信号は、搬送波の振幅、周波数、相、偏光、あるいは他の物理的特性の人為的な変動を含む。無線リンクについては、通信インターフェース(1270)は、デジタルデータなどの情報の流れを運ぶ赤外線信号と光信号を含む、電気信号、音響信号、あるいは電磁信号を送受信する。
コンピュータ可読媒体という用語は、プロセッサ(1202)に実行命令を含む情報を提供することに参加するあらゆる媒体を指すように本明細書では使用される。こうした媒体は、限定されないが、不揮発性の媒体、揮発性の媒体、および伝達媒体を含む多くの形態をとってもよい。不揮発性の媒体は、例えば、記憶装置(1208)などの光学ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性の媒体は例えば、ダイナミックメモリ(1204)を含んでいる。伝達媒体は、例えば、同軸ケーブル、銅線、光ファイバーケーブル、電波、光波、および赤外線波を含む音波と電磁波などの、ワイヤーまたはケーブルを介さずに空間を移動する波を含む。コンピュータ可読記憶媒体という用語は、伝達媒体を除いて、プロセッサ(1202)に情報を提供することに参加するあらゆる媒体を指すように本明細書で使用される。
コンピュータ可読媒体の一般の形態としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、またはあらゆる他の磁気媒体、コンパクトディスクROM(CD-ROM)、デジタルビデオディスク(DVD)またはあらゆる他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、またはホールのパターンを備えたあらゆる他の物理的な媒体、RAM、プログラマブルROM(PROM)、消去可能なPROM(EPROM)、FLASH-EPROM、またはあらゆる他のメモリーチップあるいはカートリッジ、搬送波、またはコンピュータが読み取ることができるあらゆる他の媒体が挙げられる。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体という用語は、搬送波と他の信号を除いて、プロセッサ(1202)に情報を提供することに参加するあらゆる媒体を指すように本明細書で使用される。
1つ以上の有形媒体内にエンコードされたロジックは、ASIC(1220)などのコンピュータ可読記憶媒体および特殊な用途のハードウェア上のプロセッサ命令の1つまたはその両方を含む。
ネットワークリンク(1278)は典型的には、情報を使用または処理する他の装置に、1つ以上のネットワークを介する情報通信を提供する。例えば、ネットワークリンク(1278)は、ローカルネットワーク(1280)を介してホストコンピュータ(1282)へ、あるいはインターネットサービスプロバイダー(ISP)によって操作された装置(1284)へ、接続を提供することがある。同様に、ISP機器(1284)は、現在一般的にインターネット(1290)と呼ばれるネットワークのパブリックワールドワイドパケット交換通信ネットワークを通じて、データ通信サービスを提供する。インターネットに接続されたサーバー(1292)と呼ばれるコンピュータは、インターネットを介して受け取った情報に応じてサービスを提供する。例えば、サーバー(1292)は、ディスプレイ(1214)で提示するための映像データを表す情報を提供する。
本発明は、本明細書に記載される技術を実施するためのコンピュータシステム(1200)の使用に関する。本発明の1つの実施形態によれば、こうした技術は、メモリ(1204)に含まれている1つ以上の命令の1つ以上のシーケンスを実行するプロセッサ(1202)に応じて、コンピュータシステム(1200)によって行われる。ソフトウェアおよびプログラムコードとも呼ばれるこうした命令は、記憶装置(1208)などの別のコンピュータ可読媒体からメモリ(1204)に読み込まれることもある。メモリ(1204)に含まれる命令のシーケンスを実行することで、プロセッサ(1202)は本明細書に記載される方法の工程を行う。代替的な実施形態では、特定用途向け集積回路(1220)などのハードウェアは、本発明を実行するためにソフトウェアの代わりに、あるいはソフトウェアと組み合わせて使用されてもよい。したがって、本発明の実施形態はハードウェアとソフトウェアのいかなる特定の組み合わせにも制限されない。
通信インターフェース(1270)でネットワークリンク(1278)および他のネットワークを介して送信された信号は、コンピュータシステム(1200)への、またはコンピュータシステム(1200)からの情報を伝達する。コンピュータシステム(1200)は、とりわけ、ネットワーク(1280、1290)を介して、ネットワークリンク(1278)と通信インターフェース(1270)を介して、プログラムコードを含む情報を送受信することができる。インターネット(1290)を使用する一例において、サーバー(1292)は、インターネット(1290)、ISP装置(1290)、ローカルネットワーク(1280)、および通信インターフェース(1270)を介してコンピューター(1200)から送信されたメッセージによって要求される、特定用途のためのプログラムコードを送信する。受け取られたコードは、プロセッサ(1202)によって受け取られて実行されることもあれば、後に実行するために記憶装置(1208)あるいは他の不揮発性記憶装置に保存されることもあれば、その両方であることもある。このように、コンピュータシステム(1200)は、搬送波上の信号の形態のアプリケーションプログラムコードを得ることもある。
コンピュータ可読な媒体の様々な形態は、実行用プロセッサ(1202)への、命令またはデータまたはその両方の1つ以上のシーケンスの伝達に関与することもある。例えば、命令およびデータは、ホスト(1282)などのリモートコンピュータの磁気ディスクに最初に運ばれることがある。リモートコンピュータはそのダイナミックメモリに命令およびデータをロードし、モデムを使用する電話回線で命令およびデータを送る。コンピュータシステム(1200)固有のモデムは、電話線上で命令およびデータを受信し、命令およびデータを、ネットワークリンク(1278)として機能する赤外線搬送波上の信号に変換するために赤外線送信機を使用する。通信インターフェース(1270)として役立つ赤外線検出器は、赤外線信号で運ばれた命令およびデータを受け取り、命令とデータを表す情報をバス(1210)に乗せる。バス(1210)はメモリ(1204)に情報を伝え、プロセッサ(1202)は、命令とともに送信されたデータの一部を用いて、該メモリからの命令を検索して実行する。メモリ(1204)で受け取られた命令およびデータは、プロセッサ(1202)によって実行される前後いずれかに、記憶装置(1208)上に随意に保存されてもよい。
図13は、本発明の実施形態が実施され得るチップセット(1300)を例証する。チップセット(1300)は、本明細書に記載される方法の1以上の工程を行うようにプログラムされ、例えば、1つ以上の物理的な包装(例えば、チップ)に組み入れられた図12に関して記載されたプロセッサおよびメモリのコンポーネントを含む。例として、物理的な包装は、物理的強度、サイズの保存、および/または電気的な相互作用の限定などの1つ以上の特徴を提供するために、構造的なアセンブリ(例えば、幅木)上での1つ以上の材料、コンポーネント、および/またはワイヤーの配置を含む。ある実施形態では、チップセットをシングルチップ中に実装することができると企図される。チップセット(1300)またはその一部は、本明細書に記載される方法の1以上の工程を行うための手段を構成する。
1つの実施形態において、チップセット(1300)は、チップセット(1300)のコンポーネント中の情報を伝達するためのバス(1300)などの通信メカニズムを含む。プロセッサ(1303)は、命令を実行し、例えば、メモリ(1305)に保存された情報を処理するために、バス(1301)に対して接続性を有する。プロセッサ(1303)は1つ以上の処理コアを含むことがあり、各コアは独立して行うように構成されている。マルチコアプロセッサは、単一の物理的な包装内でのマルチプロセッシングを可能にする。マルチコアプロセッサの例としては、2、4、8、またはそれ以上の数の処理コアを含んでいる。代替的に、あるいは追加的に、プロセッサ(1303)は、命令の独立した実行、パイプライン処理、およびマルチスレッディングを可能にするために、バス(1301)によって縦一列に並んで構成された1つ以上のマイクロプロセッサを含むことがある。1つ以上のデジタルシグナルプロセッサ(DSP)(1307)あるいは1つ以上の特定用途向け集積回路(ASIC)(1309)などの特定の処理機能およびタスクを行うために、プロセッサ(1303)には1つ以上の専用コンポーネントが伴うことがある。DSP(1307)は、典型的には、プロセッサ(1303)とは無関係にリアルタイムで現実世界の信号(例えば、音)を処理するように構成される。同様に、ASIC(1309)は、汎用プロセッサでは容易に行われない専門的な機能を行うように構成可能である。本明細書に記載される創造性のある機能を行うことを支援する他の専門的なコンポーネントは、1つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)(図示せず)、1つ以上の制御装置(図示せず)、あるいは1つ以上の他の特殊目的コンピュータチップを含む。
プロセッサ(1303)および付随するコンポーネントは、バス(1301)によってメモリ(1305)に対する接続性を有する。メモリ(1305)は、実行時に本明細書に記載される方法の1以上の工程を行う実行可能な命令を保存するために、ダイナミックメモリ(例えば、RAM、磁気ディスク、書き込み可能な光ディスクなど)およびスタティックメモリ(例えば、ROM、CD-ROMなど)の両方を含む。メモリ(1305)はさらに、本明細書に記載される方法の1以上の工程の実行に関連付けられる、あるいは該実行により生成されるデータを保存する。
6.変更、拡張、および修正
前述の明細書では、本発明はその特定の実施形態に関して記載されている。しかしながら、本発明のより広い精神と範囲から逸脱することなく、様々な修飾や変更を行うことが可能であるということは明らかである。このため、明細書および図面は限定的な意味ではなく、例証的な意味としてみなされるものである。本明細書および請求項にわたって、文脈から別段の必要性がない限り、「含む(comprise)」との用語とその変化形態、「含む(comprises)」および「含むこと(comprising)」などは、記載された項目、要素、または工程、あるいは項目、要素、または工程のグループを包含することを暗に意味するが、他の項目、要素、または工程、あるいは項目、要素、または工程のグループを除外することを暗に意味するものではないことが理解されよう。さらに、不定冠詞「a」または「an」は、不定冠詞によって修飾される項目、要素、または工程の1つ以上を示すように意味する。本明細書で使用する場合、文脈から明らかでない限り、他の値の係数2(2倍または2分の1)内である場合、値は「約」他の値である。例の範囲が与えられる場合、文脈から明らかでない限り、任意の含まれる範囲は、様々な実施形態においても意図されている。したがって、0から10の範囲は、いくつかの実施形態において1から4の範囲を含む。
前述の明細書では、本発明はその特定の実施形態に関して記載されている。しかしながら、本発明のより広い精神と範囲から逸脱することなく、様々な修飾や変更を行うことが可能であるということは明らかである。このため、明細書および図面は限定的な意味ではなく、例証的な意味としてみなされるものである。本明細書および請求項にわたって、文脈から別段の必要性がない限り、「含む(comprise)」との用語とその変化形態、「含む(comprises)」および「含むこと(comprising)」などは、記載された項目、要素、または工程、あるいは項目、要素、または工程のグループを包含することを暗に意味するが、他の項目、要素、または工程、あるいは項目、要素、または工程のグループを除外することを暗に意味するものではないことが理解されよう。さらに、不定冠詞「a」または「an」は、不定冠詞によって修飾される項目、要素、または工程の1つ以上を示すように意味する。本明細書で使用する場合、文脈から明らかでない限り、他の値の係数2(2倍または2分の1)内である場合、値は「約」他の値である。例の範囲が与えられる場合、文脈から明らかでない限り、任意の含まれる範囲は、様々な実施形態においても意図されている。したがって、0から10の範囲は、いくつかの実施形態において1から4の範囲を含む。
7.参考文献
・Adany, P., C. Allen, and R. Hui, "Chirped Lidar Using Simplified Homodyne Detection," Jour.Lightwave Tech., v.27 (16), 15 August, 2009.
・Hui, R., C. Allen, and P. Adany, "Coherent detection scheme for FM Chirped laser RADAR," US patent 7,742,152, 22 June 2010.
・Kachelmyer, A.L., "Range-Doppler Imaging with a Laser Radar," The Lincoln Laboratory Journal, v.3.(1), 1990.
・Munkres, J., "Algorithms for the Assignment and Transportation Problems," Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, v 5 (1), pp 32-38, Mar.,1957.
・Adany, P., C. Allen, and R. Hui, "Chirped Lidar Using Simplified Homodyne Detection," Jour.Lightwave Tech., v.27 (16), 15 August, 2009.
・Hui, R., C. Allen, and P. Adany, "Coherent detection scheme for FM Chirped laser RADAR," US patent 7,742,152, 22 June 2010.
・Kachelmyer, A.L., "Range-Doppler Imaging with a Laser Radar," The Lincoln Laboratory Journal, v.3.(1), 1990.
・Munkres, J., "Algorithms for the Assignment and Transportation Problems," Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, v 5 (1), pp 32-38, Mar.,1957.
Claims (13)
- 光検出と測距(LIDAR)システムであって、
光学信号を生成するように構成されるレーザー源と、
経時的に周波数が増加する第1の光学信号と、経時的に周波数が減少する第2の光学信号とを生成するように構成される変調器と、
前記第1の光学信号及び前記第2の光学信号を送信するように構成される走査光学系と、
処理回路であって、
前記第1の光学信号に応答する第1の戻り信号と、前記第1の光学信号に基づく第1の参照信号とを用いて、物体に対する少なくとも1つの第1の範囲を決定し、
前記第2の光学信号に応答する第2の戻り信号と、前記第2の光学信号に基づく第2の参照信号とを用いて、前記物体に対する少なくとも1つの第2の範囲を決定し、
前記少なくとも1つの第1の範囲と前記少なくとも1つの第2の範囲とを組み合わせて、前記物体に対する補正された範囲を決定し、
少なくとも前記物体に対する前記補正された範囲に基づいて自律走行車の動作を制御するように構成される車両コントローラーに対して、前記物体に対する前記補正された範囲を出力するように構成される処理回路とを備える、
LIDARシステム。 - 請求項1に記載のLIDERシステムにおいて、
前記走査光学系は、前記第1の光学信号及び前記第2の光学信号を送信し、前記第1の戻り信号及び前記第2の戻り信号を受信するように構成される光カプラを含む、
LIDARシステム。 - 請求項1に記載のLIDARシステムにおいて、
前記第1の戻り信号及び前記第2の戻り信号を取得するように構成される検出器アレイを備える、
LIDARシステム。 - 請求項1に記載のLIDERシステムにおいて、
前記処理回路は、前記第1の参照信号と前記第1の戻り信号との間の周波数差に基づいて、前記少なくとも1つの第1の範囲を決定するように構成される、
LIDARシステム。 - 請求項1に記載のLIDARシステムにおいて、
前記変調器は、第1の周波数帯域で前記第1の光学信号を出力し、前記第1の周波数帯域に重複しない第2の周波数帯域で前記第2の光学信号を出力するように構成される、
LIDARシステム。 - 自律走行車システムであって、
請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のLIDERシステムと、
少なくとも前記物体に対する前記補正された範囲に基づいて、自律走行車の動作を制御するように構成される車両コントローラーとを備える、
自律走行車システム。 - 請求項6に記載の自律走行車システムにおいて、
前記車両コントローラーは、少なくとも前記補正された範囲に基づいて前記物体の形状を決定し、前記物体の形状を用いて前記自律走行車の動作を制御するように構成される、
自律走行車システム。 - 請求項6に記載の自律走行車システムにおいて、
前記車両コントローラーは、前記自律走行車と前記物体との間の接近速度を決定し、前記接近速度を用いて前記自律走行車の動作を制御するように構成される、
自律走行車システム。 - 請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のLIDARシステムを用いた物体の範囲検出を使用した自律走行車の制御方法であって、
経時的に周波数が増加する第1の光学信号を送信する工程と、
前記第1の光学信号に応答する第1の戻り信号を受信する工程と、
前記第1の戻り信号と、前記第1の光学信号に基づく第1の参照信号とを用いて、物体に対する少なくとも1つの第1の範囲を決定する工程と、
経時的に周波数が減少する第2の光学信号を送信する工程と、
前記第2の光学信号に応答する第2の戻り信号を受信する工程と、
前記第2の戻り信号と、前記第2の光学信号に基づく第2の参照信号とを用いて、前記物体に対する少なくとも1つの第2の範囲を決定する工程と、
前記少なくとも1つの第1の範囲と前記少なくとも1つの第2の範囲とを組み合わせて、前記物体に対する補正された範囲を決定する工程と、
少なくとも前記物体に対する前記補正された範囲に基づいて、前記自律走行車の動作を制御する工程とを備える、
方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記第1の参照信号と前記第1の戻り信号との間の周波数差に基づいて、前記少なくとも1つの第1の範囲を決定する工程を備える、
方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記補正された範囲を決定する工程は、前記第1の戻り信号及び前記第2の戻り信号の少なくとも1つに関連するドップラー効果を補正することを含む、
方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記物体が移動する物体であると判定する工程と、
前記物体が移動する物体であることを示すために、ディスプレイを用いて、前記物体のドップラー補正された位置を表示する工程とを備える、
方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記自律走行車と前記物体との間の接近速度、及び、
少なくとも前記補正された範囲に基づく物体の形状、
の少なくとも1つを判定する工程と、
前記接近速度を用いて前記自律走行車の動作を制御する工程とを備える、
方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201662428109P | 2016-11-30 | 2016-11-30 | |
US62/428,109 | 2016-11-30 | ||
JP2019527155A JP2019537012A (ja) | 2016-11-30 | 2017-11-21 | ドップラー検出および光チャープ距離検出のドップラー補正のための方法およびシステム |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019527155A Division JP2019537012A (ja) | 2016-11-30 | 2017-11-21 | ドップラー検出および光チャープ距離検出のドップラー補正のための方法およびシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022003345A JP2022003345A (ja) | 2022-01-11 |
JP2022003345A5 true JP2022003345A5 (ja) | 2022-03-23 |
Family
ID=63370192
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019527155A Pending JP2019537012A (ja) | 2016-11-30 | 2017-11-21 | ドップラー検出および光チャープ距離検出のドップラー補正のための方法およびシステム |
JP2021165072A Pending JP2022003345A (ja) | 2016-11-30 | 2021-10-06 | 光検出と測距(lidar)システム、自動走行車システム、及び自律走行車の制御方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019527155A Pending JP2019537012A (ja) | 2016-11-30 | 2017-11-21 | ドップラー検出および光チャープ距離検出のドップラー補正のための方法およびシステム |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11802965B2 (ja) |
EP (1) | EP3548841A4 (ja) |
JP (2) | JP2019537012A (ja) |
KR (3) | KR102399757B1 (ja) |
CN (2) | CN110114632B (ja) |
WO (1) | WO2018160240A2 (ja) |
Families Citing this family (65)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10036812B2 (en) | 2015-06-24 | 2018-07-31 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for three dimensional digital holographic aperture synthesis |
WO2018102190A1 (en) | 2016-11-29 | 2018-06-07 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for classification of an object in a point cloud data set |
KR102380943B1 (ko) | 2016-11-30 | 2022-03-30 | 블랙모어 센서스 앤드 애널리틱스, 엘엘씨 | 광학 거리 측정 시스템을 이용한 자동적인 실시간 적응형 스캐닝 방법과 시스템 |
WO2018125438A2 (en) | 2016-11-30 | 2018-07-05 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for adaptive scanning with optical ranging systems |
KR102399757B1 (ko) | 2016-11-30 | 2022-05-18 | 블랙모어 센서스 앤드 애널리틱스, 엘엘씨 | 광 처프 거리 검출의 도플러 검출 및 도플러 보정을 위한 방법 및 장치 |
US10422880B2 (en) | 2017-02-03 | 2019-09-24 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for doppler detection and doppler correction of optical phase-encoded range detection |
US10401495B2 (en) | 2017-07-10 | 2019-09-03 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for time separated quadrature detection of doppler effects in optical range measurements |
US10534084B2 (en) | 2017-07-27 | 2020-01-14 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | Method and system for using square wave digital chirp signal for optical chirped range detection |
US11619721B2 (en) * | 2017-11-03 | 2023-04-04 | Aqronos, Inc. | LiDAR and laser measurement techniques |
WO2019170703A2 (de) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Vorrichtung zur scannenden abstandsermittlung eines objekts |
JP2021515241A (ja) | 2018-04-23 | 2021-06-17 | ブラックモア センサーズ アンド アナリティクス エルエルシー | コヒーレント距離ドップラー光学センサを用いた自律走行車の制御方法およびシステム |
WO2020028146A1 (en) | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Blackmore Sensors And Analytics, Llc | Method and system for optimizing scanning of coherent lidar in autonomous vehicles |
WO2020033161A1 (en) | 2018-08-10 | 2020-02-13 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | Method and system for scanning of coherent lidar with fan of collimated beams |
CA3111509C (en) | 2018-09-05 | 2022-09-20 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | Method and system for pitch-catch scanning of coherent lidar |
DE102019124599B4 (de) | 2018-09-14 | 2021-12-30 | GM Global Technology Operations LLC | Verfahren zum erfassen eines objekts und lidarsystem |
US11573297B2 (en) * | 2018-09-14 | 2023-02-07 | GM Global Technology Operations LLC | Lidar system with integrated circulator |
EP3864431A4 (en) | 2018-10-12 | 2022-06-22 | SiLC Technologies, Inc. | OPTICAL SWITCHING IN LIDAR SYSTEMS |
US11262453B2 (en) | 2018-11-01 | 2022-03-01 | Silc Technologies, Inc. | Separation of lidar channels from a common signal |
EP3884293A4 (en) * | 2018-11-21 | 2022-08-03 | SiLC Technologies, Inc. | OPTICAL COLLECTOR FOR LIDAR APPLICATIONS |
US11822010B2 (en) | 2019-01-04 | 2023-11-21 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | LIDAR system |
US10914825B2 (en) * | 2019-03-15 | 2021-02-09 | Raytheon Company | Technique for reducing impact of backscatter in coherent laser detection and ranging (LADAR) systems |
US11313990B2 (en) * | 2019-04-04 | 2022-04-26 | The Johns Hopkins University | Large volume holographic imaging systems and associated methods |
CA3146414A1 (en) | 2019-07-15 | 2021-03-25 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | Method and system for sidelobe suppression in phase encoded doppler lidar |
WO2021011472A1 (en) * | 2019-07-16 | 2021-01-21 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | Method and system for enhanced velocity resolution and signal to noise ratio in optical phase-encoded range detection |
US10838061B1 (en) * | 2019-07-16 | 2020-11-17 | Blackmore Sensors & Analytics, LLC. | Method and system for enhanced velocity resolution and signal to noise ratio in optical phase-encoded range detection |
DE102019211680A1 (de) * | 2019-08-05 | 2021-02-11 | Robert Bosch Gmbh | Optisches System |
US11994590B2 (en) * | 2019-10-10 | 2024-05-28 | GM Global Technology Operations LLC | High dynamic range lidar |
EP3822658A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-19 | Aptiv Technologies Limited | Method and system for processing laser signal taken by laser device |
WO2021113147A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Waymo Llc | Efficient algorithm for projecting world points to a rolling shutter image |
US11231489B2 (en) * | 2019-12-05 | 2022-01-25 | Aeva, Inc. | Selective subband processing for a LIDAR system |
KR20210073367A (ko) | 2019-12-10 | 2021-06-18 | 삼성전자주식회사 | 단속적인 연속파 광을 이용한 라이다 장치 |
US11310085B2 (en) * | 2019-12-11 | 2022-04-19 | Semtech Corporation | LoRa advanced receiver |
US11754711B2 (en) * | 2019-12-31 | 2023-09-12 | Luminar Technologies, Inc. | Frequency chirp for lidar for high-velocity targets |
US11480662B2 (en) | 2020-02-12 | 2022-10-25 | Aptiv Technologies Limited | Fast-scanning frequency-modulated continuous wave (FMCW) lidar systems |
CN115398265B (zh) * | 2020-04-03 | 2024-01-26 | 阿克罗诺斯公司 | 用于测距应用的频率信息快速提取 |
ES2868473B2 (es) * | 2020-04-21 | 2022-02-28 | Mouro Labs S L | Sistema LIDAR con cambio de frecuencia Doppler suprimido |
US20210341611A1 (en) * | 2020-05-04 | 2021-11-04 | Silc Technologies, Inc. | Lidar with delayed reference signal |
US11740338B2 (en) * | 2020-07-02 | 2023-08-29 | Aptiv Technologies Limited | Resolving return signals among pixels in frequency-modulated continuous-wave (FMCW) lidar systems |
US11940566B2 (en) | 2020-07-07 | 2024-03-26 | Silc Technologies, Inc. | Sequencing of signals in LIDAR systems |
US11971508B2 (en) | 2020-07-08 | 2024-04-30 | Aptiv Technologies AG | Varying waveforms across frames in frequency-modulated continuous-wave (FMCW) lidar systems |
US10884130B1 (en) * | 2020-08-18 | 2021-01-05 | Aeva, Inc. | LIDAR system noise calibration and target detection |
JP7478067B2 (ja) | 2020-08-31 | 2024-05-02 | 株式会社ミツトヨ | データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法 |
US11385339B2 (en) | 2020-09-04 | 2022-07-12 | Ours Technology, Llc | LIDAR waveform generation system |
DE102020123561A1 (de) | 2020-09-09 | 2022-03-10 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optisches messsystem und verfahren zum messen einer entfernung oder einer geschwindigkeit eines objekts |
US11163062B1 (en) | 2020-10-05 | 2021-11-02 | Aeva, Inc. | Method to improve probability of detection in dynamic scenarios in coherent LIDAR systems |
US11360214B2 (en) * | 2020-10-08 | 2022-06-14 | Aeva, Inc. | Techniques for ghosting mitigation in coherent lidar systems |
EP4226183A1 (en) * | 2020-10-09 | 2023-08-16 | Aeva, Inc. | A method of compensating for phase impairments in a light detection and ranging (lidar) system |
EP3982153A1 (en) * | 2020-10-09 | 2022-04-13 | Yandex Self Driving Group Llc | Lidar system and method with coherent detection |
US11170476B1 (en) * | 2020-10-15 | 2021-11-09 | Aeva, Inc. | Techniques for fast point cloud filtering using a series cascaded filter |
US11327158B1 (en) * | 2020-10-19 | 2022-05-10 | Aeva, Inc. | Techniques to compensate for mirror Doppler spreading in coherent LiDAR systems using matched filtering |
US11313955B1 (en) * | 2020-10-22 | 2022-04-26 | Aeva, Inc. | Techniques to associate peaks in multi-target scenarios in coherent lidar systems |
GB2601008A (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-18 | Rockley Photonics Ltd | Photonic integrated circuit |
US10948598B1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-03-16 | Aeva, Inc. | Coherent LiDAR system utilizing polarization-diverse architecture |
IL279280B (en) | 2020-12-08 | 2022-08-01 | Rafael Advanced Defense Systems Ltd | Method and method for finding a laser range |
KR20230156697A (ko) | 2021-03-17 | 2023-11-14 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 정보 처리 장치 및 정보 처리 방법, 그리고 센싱 시스템 |
WO2022204428A1 (en) * | 2021-03-24 | 2022-09-29 | Aeva, Inc. | Techniques for ghosting mitigation in coherent lidar systems using multiple chirp rates |
US11585926B2 (en) * | 2021-03-24 | 2023-02-21 | Aeva, Inc. | Techniques for ghosting mitigation in coherent LIDAR systems using multiple chirp rates |
JPWO2022209310A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | ||
DE102021109705A1 (de) | 2021-04-16 | 2022-10-20 | Ifm Electronic Gmbh | Empfängereinheit für ein LIDAR-Entfernungsmess-System mit coherent heterodyne Lichtwellen-Detektion |
US11874404B2 (en) * | 2021-07-14 | 2024-01-16 | Voyant Photonics, Inc. | Multi-chirp pre-distorted laser linearization for FMCW LiDAR |
DE102021121211A1 (de) | 2021-08-16 | 2023-02-16 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Lasersystem zur Entfernungsmessung und Verfahren zur Entfernungsmessung |
GB2615364A (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-09 | Royal Holloway & Bedford New College | A Doppler compensation method using photonic modulation |
US20240142624A1 (en) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | Aqronos, Inc. | Performance of double sideband suppressed carrier (dsb-sc) modulation |
DE102022211790A1 (de) | 2022-11-08 | 2024-05-08 | Zf Friedrichshafen Ag | Lidar-Sensor, insbesondere für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug |
WO2024142059A1 (en) * | 2022-12-27 | 2024-07-04 | Lidwave Ltd. | System and method for optical range and velocity detection |
Family Cites Families (221)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US152A (en) | 1837-03-25 | Improvement in the process of burning lime by the introduction of a blast of air | ||
US7742A (en) | 1850-10-29 | Gomery | ||
US4099249A (en) | 1977-02-22 | 1978-07-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Doppler processing method and apparatus |
US4620192A (en) | 1983-09-29 | 1986-10-28 | Raytheon Company | Continuous wave radar with ranging capability |
US4648276A (en) | 1984-01-27 | 1987-03-10 | Klepper John R | Apparatus for measuring the characteristics of an ultrasonic wave medium |
JPS6371674A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ−測距装置 |
US4804893A (en) | 1987-05-11 | 1989-02-14 | Caterpillar Industrial Inc. | Electric braking control |
US5075864A (en) | 1988-10-03 | 1991-12-24 | Lucas Industries Public Limited Company | Speed and direction sensing apparatus for a vehicle |
US5223986A (en) | 1990-08-09 | 1993-06-29 | Kaman Aerospace Corporation | Radiation projecting device |
US5231401A (en) | 1990-08-10 | 1993-07-27 | Kaman Aerospace Corporation | Imaging lidar system |
JP2765767B2 (ja) * | 1991-05-20 | 1998-06-18 | 富士通テン株式会社 | Fm−cwレーダ装置 |
US5227910A (en) | 1992-03-27 | 1993-07-13 | Khattak Anwar S | High resolution laser beam scanner and method for operation thereof |
US5216534A (en) | 1992-04-24 | 1993-06-01 | E-Systems, Inc. | Read-write head for an optical tape recorder |
JPH06148556A (ja) | 1992-11-10 | 1994-05-27 | Canon Inc | 光走査装置 |
US7610146B2 (en) | 1997-10-22 | 2009-10-27 | Intelligent Technologies International, Inc. | Vehicle position determining system and method |
US7418346B2 (en) | 1997-10-22 | 2008-08-26 | Intelligent Technologies International, Inc. | Collision avoidance methods and systems |
JP3060912B2 (ja) | 1995-09-11 | 2000-07-10 | 富士通株式会社 | 回転多面鏡およびその製造方法 |
US5874914A (en) | 1995-10-09 | 1999-02-23 | Snaptrack, Inc. | GPS receiver utilizing a communication link |
JP2954871B2 (ja) * | 1996-03-25 | 1999-09-27 | 株式会社先進材料利用ガスジェネレータ研究所 | 光ファイバセンサ |
DE19637616A1 (de) | 1996-09-16 | 1998-03-19 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum automatischen Kalibrieren eines Wegsensors und Vorrichtung |
US5828585A (en) | 1997-01-17 | 1998-10-27 | Delco Electronics Corporation | Vehicle speed signal calibration |
US5999302A (en) | 1997-06-27 | 1999-12-07 | Speedring Systems, Inc. | Polygon scanner having a fluid film bearing and active correction of cross-scan and in-scan errors |
JP4126114B2 (ja) | 1997-07-07 | 2008-07-30 | 茂雄 大槻 | 流体の観測面内ドプラ速度分布から面内流を推定する方法 |
JPH11153664A (ja) | 1997-09-30 | 1999-06-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 繰り返しパルス光を利用した物体検知装置 |
JP3309067B2 (ja) | 1997-09-30 | 2002-07-29 | 福田 孝太郎 | 面内流れの表示方法 |
US20020140924A1 (en) | 1999-01-08 | 2002-10-03 | Richard J. Wangler | Vehicle classification and axle counting sensor system and method |
JP3422720B2 (ja) | 1999-04-13 | 2003-06-30 | 富士通株式会社 | レーザモジュールおよびこれを備えた光走査装置 |
GB9909323D0 (en) | 1999-04-22 | 1999-06-16 | Thomas Swan & Company Limited | Phase modulator |
JP2000338244A (ja) | 1999-05-28 | 2000-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | コヒーレントレーザレーダ装置 |
EP1252535B1 (en) | 2000-01-26 | 2004-03-31 | Instro Precision Limited | Optical distance measurement |
US6931055B1 (en) | 2000-04-18 | 2005-08-16 | Sirf Technology, Inc. | Signal detector employing a doppler phase correction system |
WO2002008780A2 (en) * | 2000-07-24 | 2002-01-31 | University Of Kansas Center For Research, Inc. | Laser radar system |
JP2002249058A (ja) | 2001-02-26 | 2002-09-03 | Koyo Seiko Co Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
JP2002372580A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | Fm−cwレーダ装置 |
DE10139237A1 (de) | 2001-08-09 | 2003-03-06 | Conti Temic Microelectronic | Vorrichtung zur Entfernungsmessung |
DE10148069A1 (de) | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Ibeo Automobile Sensor Gmbh | Verfahren zur Erkennung und Verfolgung von Objekten |
JP3729127B2 (ja) | 2001-12-13 | 2005-12-21 | 株式会社村田製作所 | レーダ |
US20040034304A1 (en) | 2001-12-21 | 2004-02-19 | Chikayoshi Sumi | Displacement measurement method and apparatus, strain measurement method and apparatus elasticity and visco-elasticity constants measurement apparatus, and the elasticity and visco-elasticity constants measurement apparatus-based treatment apparatus |
US6671595B2 (en) | 2002-01-08 | 2003-12-30 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle side slip angle estimation using dynamic blending and considering vehicle attitude information |
US20040158155A1 (en) | 2002-04-01 | 2004-08-12 | Njemanze Philip Chidi | Transcranial doppler spectroscopy for assessment of brain cognitive functions |
EP1509785A1 (en) | 2002-05-29 | 2005-03-02 | DEINES, Kent, L. | System and method for measuring velocity using frequency modulation of laser output |
US6871148B2 (en) | 2002-07-02 | 2005-03-22 | Battelle Memorial Institute | Ultrasonic system and technique for fluid characterization |
US7324393B2 (en) | 2002-09-24 | 2008-01-29 | Sandisk Corporation | Method for compensated sensing in non-volatile memory |
JP2006521536A (ja) * | 2002-11-26 | 2006-09-21 | ジェームス エフ. マンロ | 高精度の距離測定装置およびその方法 |
US20050083513A1 (en) | 2002-12-20 | 2005-04-21 | Rogers Philip L. | Quadrature processed lidar system |
US7222007B2 (en) | 2004-01-07 | 2007-05-22 | Ford Global Technologies, Llc | Attitude sensing system for an automotive vehicle relative to the road |
US7122691B2 (en) | 2004-03-30 | 2006-10-17 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing compound, catalyst component for addition polymerization, process for producing catalyst for addition polymerization, and process for producing addition polymer |
US7486802B2 (en) | 2004-06-07 | 2009-02-03 | Ford Global Technologies Llc | Adaptive template object classification system with a template generator |
US7697748B2 (en) | 2004-07-06 | 2010-04-13 | Dimsdale Engineering, Llc | Method and apparatus for high resolution 3D imaging as a function of camera position, camera trajectory and range |
JP2006148556A (ja) | 2004-11-19 | 2006-06-08 | Yaskawa Electric Corp | モニタデータ取得装置 |
US7440084B2 (en) | 2004-12-16 | 2008-10-21 | Arete' Associates | Micromechanical and related lidar apparatus and method, and fast light-routing components |
EP2386245B1 (en) | 2005-02-14 | 2012-12-19 | Digital Signal Corporation | Laser radar system for providing chirped electromagnetic radiation |
US8488967B2 (en) | 2005-02-18 | 2013-07-16 | Telcordia Technologies, Inc. | System and method for OCDMA-based photonic layer security robustness to archival attack |
JP4830311B2 (ja) | 2005-02-21 | 2011-12-07 | 株式会社デンソー | 車載用レーダ装置 |
EP1696201A1 (de) * | 2005-02-23 | 2006-08-30 | Leica Geosystems AG | Phasenrauschkompensation für interferometrische Absolutdistanzmesser |
JP4850826B2 (ja) | 2005-03-31 | 2012-01-11 | パナソニック株式会社 | スペクトル拡散型レーダ装置およびスペクトル拡散型探知方法 |
US20060239312A1 (en) | 2005-04-23 | 2006-10-26 | Telaris Inc. | Semiconductor Lasers in Optical Phase-Locked Loops |
US7451033B2 (en) | 2005-06-10 | 2008-11-11 | Ford Global Technologies, Llc | Lateral and longitudinal velocity determination for an automotive vehicle |
US7152490B1 (en) | 2005-08-15 | 2006-12-26 | Daniel Measurement And Control, Inc. | Methods for determining transducer delay time and transducer separation in ultrasonic flow meters |
JP2007155467A (ja) | 2005-12-05 | 2007-06-21 | Nidec Sankyo Corp | 光ビーム走査装置 |
US7544945B2 (en) | 2006-02-06 | 2009-06-09 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) array laser scanner |
JP4788365B2 (ja) | 2006-02-07 | 2011-10-05 | 株式会社富士通ゼネラル | リモコン信号受信回路 |
US8081670B2 (en) * | 2006-02-14 | 2011-12-20 | Digital Signal Corporation | System and method for providing chirped electromagnetic radiation |
US7742152B2 (en) * | 2006-06-23 | 2010-06-22 | University Of Kansas | Coherent detection scheme for FM chirped laser radar |
US8174568B2 (en) | 2006-12-01 | 2012-05-08 | Sri International | Unified framework for precise vision-aided navigation |
DE102007001103A1 (de) | 2007-01-04 | 2008-07-10 | Siemens Ag | Vertikale Ausrichtung eines Lidar-Sensors |
WO2008086293A2 (en) | 2007-01-05 | 2008-07-17 | Nestor, Inc. | A system and method for measuring the speed of vehicles or other objects |
US7917039B1 (en) | 2007-02-09 | 2011-03-29 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Signal processing using spectrally phase-encoded optical frequency combs |
US7639347B2 (en) | 2007-02-14 | 2009-12-29 | Leica Geosystems Ag | High-speed laser ranging system including a fiber laser |
US7573564B2 (en) | 2007-06-26 | 2009-08-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Systems for doppler tracking using photonic mixing detectors |
US7835054B2 (en) | 2007-07-02 | 2010-11-16 | Texas Instruments Incorporated | Optical architecture having a rotating polygon for use in imaging systems |
WO2009090593A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Laser sensor system based on self-mixing interference |
CN101926198B (zh) | 2008-02-25 | 2013-05-01 | 三菱电机株式会社 | 车载通信装置 |
JP4471018B2 (ja) | 2008-04-15 | 2010-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 無段変速機の制御装置 |
US9041915B2 (en) | 2008-05-09 | 2015-05-26 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Systems and methods of scene and action capture using imaging system incorporating 3D LIDAR |
JP5629052B2 (ja) | 2008-06-03 | 2014-11-19 | 日立アロカメディカル株式会社 | 超音波診断装置 |
US8531650B2 (en) | 2008-07-08 | 2013-09-10 | Chiaro Technologies LLC | Multiple channel locating |
JP5752040B2 (ja) * | 2008-09-11 | 2015-07-22 | ニコン・メトロロジー・エヌヴェ | 対チャープfmcwコヒーレントレーザレーダー用の小型の光ファイバ配置 |
KR20100037487A (ko) | 2008-10-01 | 2010-04-09 | 엘지전자 주식회사 | 차량 네비게이션 방법 및 그 장치 |
US8437901B2 (en) | 2008-10-15 | 2013-05-07 | Deere & Company | High integrity coordination for multiple off-road vehicles |
EP2425506A2 (en) | 2009-04-29 | 2012-03-07 | Montana State University | Precise broadband frequency modulated laser |
US8882675B2 (en) | 2009-07-16 | 2014-11-11 | Hitachi Aloka Medical, Ltd. | Methods and apparatus for ultrasound imaging |
US8125622B2 (en) | 2009-07-28 | 2012-02-28 | Applied Concepts, Inc. | Lidar measurement device with target tracking and method for use of same |
US8441622B2 (en) | 2009-07-28 | 2013-05-14 | Applied Concepts, Inc. | Lidar measurement device for vehicular traffic surveillance and method for use of same |
CN102449500A (zh) | 2010-02-18 | 2012-05-09 | 松下电器产业株式会社 | 超声波测定方法和超声波测定装置 |
JP5402772B2 (ja) | 2010-03-25 | 2014-01-29 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 光レーダ装置 |
US8558993B2 (en) * | 2010-05-21 | 2013-10-15 | The National Institute of Standards and Technology, as Presented by the Secretary of Commerce | Optical frequency comb-based coherent LIDAR |
US20110292371A1 (en) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Optical Air Data Systems, Llc | Method and Apparatus for a Pulsed Coherent Laser Range Finder |
US9229106B2 (en) | 2010-08-13 | 2016-01-05 | Ryan Dotson | Enhancement of range measurement resolution using imagery |
US8692980B2 (en) | 2010-11-01 | 2014-04-08 | Advanced Scientific Concepts, Inc. | Flash LADAR collision avoidance system |
JP5709476B2 (ja) | 2010-11-10 | 2015-04-30 | 富士通テン株式会社 | レーダ装置 |
KR101760344B1 (ko) | 2010-11-24 | 2017-07-21 | 에스프린팅솔루션 주식회사 | 다면경 조립체, 이를 채용한 광주사장치 및 화상형성장치 |
JP2011044750A (ja) | 2010-11-30 | 2011-03-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
JP5686342B2 (ja) | 2011-01-28 | 2015-03-18 | 国立大学法人東北大学 | レーザレーダ装置およびレーザ合成開口レーダ装置 |
US9323250B2 (en) | 2011-01-28 | 2016-04-26 | Intouch Technologies, Inc. | Time-dependent navigation of telepresence robots |
CN102812380B (zh) | 2011-03-09 | 2016-01-20 | 株式会社东芝 | 医用图像处理装置 |
US20120274922A1 (en) | 2011-03-28 | 2012-11-01 | Bruce Hodge | Lidar methods and apparatus |
US8605998B2 (en) | 2011-05-06 | 2013-12-10 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Real-time 3D point cloud obstacle discriminator apparatus and associated methodology for training a classifier via bootstrapping |
US9504100B2 (en) | 2011-05-31 | 2016-11-22 | Munro Design & Technologies, Llc | Selective radiation utilization apparatuses for high-efficiency photobioreactor illumination and methods thereof |
CN103620506B (zh) | 2011-06-10 | 2016-11-16 | 惠普发展公司,有限责任合伙企业 | 光学扫描装置、系统和方法 |
US9046909B2 (en) | 2011-09-02 | 2015-06-02 | Rambus Inc. | On-chip regulator with variable load compensation |
TWI435993B (zh) | 2011-11-16 | 2014-05-01 | Univ Nat Central | Special lamps with light changes |
DE102012200139A1 (de) | 2012-01-05 | 2013-07-11 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur radunabhängigen Geschwindigkeitsmessung bei einem Fahrzeug |
US8942012B2 (en) | 2012-01-31 | 2015-01-27 | Semiconductor Components Industries, Llc | Method of forming a switched mode power supply controller device with an off mode and structure therefor |
WO2013148308A1 (en) | 2012-03-28 | 2013-10-03 | Intel Corporation | Systems, methods, and computer program products for low-latency warping of a depth map |
GB2501466A (en) | 2012-04-02 | 2013-10-30 | Univ Oxford | Localising transportable apparatus |
US9248725B2 (en) | 2012-04-04 | 2016-02-02 | Ford Global Technologies, Llc | Panoramic roof module for a vehicle |
US9086274B2 (en) | 2012-06-27 | 2015-07-21 | Pentair Water Pool And Spa, Inc. | Pool cleaner with laser range finder system and method |
US8831780B2 (en) | 2012-07-05 | 2014-09-09 | Stanislav Zelivinski | System and method for creating virtual presence |
US9007569B2 (en) * | 2012-08-03 | 2015-04-14 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Coherent doppler lidar for measuring altitude, ground velocity, and air velocity of aircraft and spaceborne vehicles |
US9134402B2 (en) | 2012-08-13 | 2015-09-15 | Digital Signal Corporation | System and method for calibrating video and lidar subsystems |
US9383753B1 (en) | 2012-09-26 | 2016-07-05 | Google Inc. | Wide-view LIDAR with areas of special attention |
US9196164B1 (en) | 2012-09-27 | 2015-11-24 | Google Inc. | Pedestrian notifications |
US9097800B1 (en) | 2012-10-11 | 2015-08-04 | Google Inc. | Solid object detection system using laser and radar sensor fusion |
JP5951451B2 (ja) * | 2012-11-12 | 2016-07-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光照射装置、顕微鏡装置及びレーザ加工装置 |
US8818609B1 (en) | 2012-11-15 | 2014-08-26 | Google Inc. | Using geometric features and history information to detect features such as car exhaust in point maps |
JP2014115978A (ja) | 2012-11-19 | 2014-06-26 | Ricoh Co Ltd | 移動物体認識装置及びこれを用いた報知装置及びその移動物体認識装置に用いる移動物体認識用プログラム及び移動物体認識装置を備えた移動体 |
US9618619B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-04-11 | Nikon Corporation | Radar systems with dual fiber coupled lasers |
EP2926147B1 (en) | 2012-11-28 | 2018-08-08 | B-K Medical ApS | Angle independent velocity spectrum determination |
US9048824B2 (en) | 2012-12-12 | 2015-06-02 | Intel Corporation | Programmable equalization with compensated impedance |
GB201303540D0 (en) | 2013-02-27 | 2013-04-10 | Arithmetica Ltd | Image processing |
US9086273B1 (en) | 2013-03-08 | 2015-07-21 | Google Inc. | Microrod compression of laser beam in combination with transmit lens |
US9618742B1 (en) | 2013-03-08 | 2017-04-11 | Google Inc. | Rotatable mirror assemblies |
JP2014202716A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 距離測定装置 |
EP2806286B1 (en) | 2013-05-23 | 2019-07-10 | Veoneer Sweden AB | FMCW radar blocking detection |
US9683928B2 (en) | 2013-06-23 | 2017-06-20 | Eric Swanson | Integrated optical system and components utilizing tunable optical sources and coherent detection and phased array for imaging, ranging, sensing, communications and other applications |
US9683836B2 (en) | 2013-08-09 | 2017-06-20 | Conduent Business Services, Llc | Vehicle classification from laser scanners using fisher and profile signatures |
CN106489170B (zh) | 2013-08-12 | 2020-03-31 | 苹果公司 | 基于视觉的惯性导航 |
JP6304257B2 (ja) | 2013-09-12 | 2018-04-04 | パナソニック株式会社 | レーダ装置、車両及び移動体速度検出方法 |
TWI510877B (zh) | 2013-10-23 | 2015-12-01 | Ind Tech Res Inst | 電壓補償電路及其控制方法 |
US20150130607A1 (en) * | 2013-11-11 | 2015-05-14 | David MacArthur | Rear Brake Light System |
JP6146295B2 (ja) | 2013-12-26 | 2017-06-14 | 株式会社豊田中央研究所 | レーダ装置および速度の方向測定方法 |
KR102185727B1 (ko) | 2014-01-28 | 2020-12-02 | 삼성메디슨 주식회사 | 초음파 진단 장치 및 그 동작방법 |
US10431099B2 (en) | 2014-02-21 | 2019-10-01 | FLIR Belgium BVBA | Collision avoidance systems and methods |
US10422649B2 (en) | 2014-02-24 | 2019-09-24 | Ford Global Technologies, Llc | Autonomous driving sensing system and method |
JP2015172491A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-10-01 | 富士通テン株式会社 | アンテナ、レーダ装置、および、車両制御システム |
JP6222523B2 (ja) * | 2014-03-11 | 2017-11-01 | 日本電気株式会社 | 移動目標抽出システム、移動目標抽出方法、情報処理装置およびその制御方法と制御プログラム |
US9476730B2 (en) | 2014-03-18 | 2016-10-25 | Sri International | Real-time system for multi-modal 3D geospatial mapping, object recognition, scene annotation and analytics |
JP2015205176A (ja) | 2014-04-08 | 2015-11-19 | 株式会社トプコン | 眼科装置 |
US9098754B1 (en) | 2014-04-25 | 2015-08-04 | Google Inc. | Methods and systems for object detection using laser point clouds |
US9383442B2 (en) * | 2014-05-12 | 2016-07-05 | Autoliv Asp, Inc. | Radar system and method for determining range, relative velocity and bearing of an object using continuous-wave and chirp signals |
JP5844430B1 (ja) | 2014-06-27 | 2016-01-20 | 日立アロカメディカル株式会社 | 超音波診断装置 |
US9523766B2 (en) | 2014-09-19 | 2016-12-20 | Institut National D'optique | Phase error correction in synthetic aperture imaging |
PL3207405T3 (pl) | 2014-10-17 | 2021-01-25 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Urządzenie i układ do pomiaru odległości |
WO2016069744A1 (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | Bridger Photonics, Inc. | Accurate chirped synthetic wavelength interferometer |
WO2016103065A1 (en) | 2014-12-23 | 2016-06-30 | Husqvarna Ab | Robotic vehicle with adjustable operating area |
US9607220B1 (en) | 2015-01-08 | 2017-03-28 | Vaas, Inc. | Image-based vehicle speed estimation |
CN105844328B (zh) | 2015-01-15 | 2021-03-02 | 开利公司 | 用于自动试运行人员计数系统的方法和系统 |
US10330777B2 (en) | 2015-01-20 | 2019-06-25 | Digilens Inc. | Holographic waveguide lidar |
US10001548B2 (en) | 2015-01-23 | 2018-06-19 | Navico Holding As | Amplitude envelope correction |
US10107914B2 (en) | 2015-02-20 | 2018-10-23 | Apple Inc. | Actuated optical element for light beam scanning device |
US9921299B2 (en) | 2015-02-20 | 2018-03-20 | Apple Inc. | Dynamic beam spot size for light beam scanning device |
EP3259615B1 (en) | 2015-02-20 | 2019-11-20 | Apple Inc. | Actuated optical element for light beam scanning device |
US10032370B2 (en) | 2015-03-03 | 2018-07-24 | Honda Motor Co., Ltd. | Methods and apparatus for enabling mobile communication device based secure interaction from vehicles through motion signatures |
US10000000B2 (en) | 2015-03-10 | 2018-06-19 | Raytheon Company | Coherent LADAR using intra-pixel quadrature detection |
JP6626957B2 (ja) | 2015-04-07 | 2019-12-25 | ストローブ, インク.Strobe, Inc. | 小型lidarシステム |
CN104793619B (zh) | 2015-04-17 | 2018-02-09 | 上海交通大学 | 基于摆动单线激光雷达的仓库巷道自动引导车导航装置 |
US10036812B2 (en) | 2015-06-24 | 2018-07-31 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for three dimensional digital holographic aperture synthesis |
JP2018520346A (ja) * | 2015-06-26 | 2018-07-26 | メズメリズ インク. | ビート信号帯域幅圧縮方法、装置および適用 |
EP3118651B1 (de) | 2015-07-17 | 2021-04-21 | Hexagon Technology Center GmbH | Laufzeitmessvorrichtung und laufzeitmessverfahren mit ambiguitätslösung in echtzeit |
US10698089B2 (en) | 2015-07-27 | 2020-06-30 | Konica Minolta, Inc. | Mirror unit and optical-scanning-type object detection device |
WO2017025885A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | King Abdullah University Of Science And Technology | Doppler time-of-flight imaging |
CN105425245B (zh) | 2015-11-06 | 2018-02-09 | 中国人民解放军空军装备研究院雷达与电子对抗研究所 | 一种基于相干探测的远距离高重频激光三维扫描装置 |
EP3411660A4 (en) | 2015-11-30 | 2019-11-27 | Luminar Technologies, Inc. | LIDAR SYSTEM WITH DISTRIBUTED LASER AND MULTIPLE SENSOR HEADS AND PULSED LASER FOR LIDAR SYSTEM |
US9971148B2 (en) | 2015-12-02 | 2018-05-15 | Texas Instruments Incorporated | Compact wedge prism beam steering |
CN105652282B (zh) | 2015-12-29 | 2018-04-06 | 电子科技大学 | 一种激光相位测距模块 |
CN105629258B (zh) | 2016-03-02 | 2019-03-29 | 东华大学 | 基于伪随机码相位调制和外差探测的测速测距系统及方法 |
US11255663B2 (en) | 2016-03-04 | 2022-02-22 | May Patents Ltd. | Method and apparatus for cooperative usage of multiple distance meters |
CN107193011A (zh) | 2016-03-15 | 2017-09-22 | 山东理工大学 | 一种用于快速计算无人驾驶车感兴趣区域内车辆速度的方法 |
US20170329332A1 (en) | 2016-05-10 | 2017-11-16 | Uber Technologies, Inc. | Control system to adjust operation of an autonomous vehicle based on a probability of interference by a dynamic object |
KR102259759B1 (ko) | 2016-05-13 | 2021-06-02 | 한국전자기술연구원 | 동시 입출력이 가능한 ROIC 구조와 이를 포함하는 Lidar ToF 센서 |
US10416292B2 (en) | 2016-05-24 | 2019-09-17 | Veoneer Us, Inc. | Direct detection LiDAR system and method with frequency modulation (FM) transmitter and quadrature receiver |
US10330778B2 (en) * | 2016-06-03 | 2019-06-25 | Nokia Of America Corporation | Coherent lidar system using tunable carrier-suppressed single-sideband modulation |
US10267915B2 (en) * | 2016-06-07 | 2019-04-23 | Raytheon Company | Optical system for object detection and location |
KR20170138648A (ko) * | 2016-06-08 | 2017-12-18 | 엘지전자 주식회사 | 차량용 라이다 장치 및 차량 |
RU2730782C1 (ru) | 2016-10-04 | 2020-08-26 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Способ управления парковкой и оборудование управления парковкой |
US11675078B2 (en) | 2016-10-06 | 2023-06-13 | GM Global Technology Operations LLC | LiDAR system |
US20190154835A1 (en) | 2016-10-06 | 2019-05-23 | GM Global Technology Operations LLC | Lidar system |
WO2018067158A1 (en) | 2016-10-06 | 2018-04-12 | Strobe, Inc. | Lidar system |
TWI594102B (zh) | 2016-11-03 | 2017-08-01 | 緯創資通股份有限公司 | 電壓調節電路及其控制方法 |
US11010615B2 (en) | 2016-11-14 | 2021-05-18 | Lyft, Inc. | Rendering a situational-awareness view in an autonomous-vehicle environment |
KR20180058068A (ko) | 2016-11-23 | 2018-05-31 | 전자부품연구원 | 360도 다채널 스캐닝이 가능한 미러 회전 방식의 광학 구조 및 이를 포함하는 3d 라이다 시스템 |
WO2018102190A1 (en) | 2016-11-29 | 2018-06-07 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for classification of an object in a point cloud data set |
WO2018125438A2 (en) | 2016-11-30 | 2018-07-05 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for adaptive scanning with optical ranging systems |
KR102399757B1 (ko) | 2016-11-30 | 2022-05-18 | 블랙모어 센서스 앤드 애널리틱스, 엘엘씨 | 광 처프 거리 검출의 도플러 검출 및 도플러 보정을 위한 방법 및 장치 |
KR102380943B1 (ko) | 2016-11-30 | 2022-03-30 | 블랙모어 센서스 앤드 애널리틱스, 엘엘씨 | 광학 거리 측정 시스템을 이용한 자동적인 실시간 적응형 스캐닝 방법과 시스템 |
CA3046812A1 (en) | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Baraja Pty Ltd | Estimation of spatial profile of environment |
US10942257B2 (en) | 2016-12-31 | 2021-03-09 | Innovusion Ireland Limited | 2D scanning high precision LiDAR using combination of rotating concave mirror and beam steering devices |
DE102017200692B4 (de) | 2017-01-17 | 2022-08-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Omnidirektionale Beleuchtungsvorrichtung und Verfahren zum Abtasten eines Raumwinkelbereichs |
US10422880B2 (en) | 2017-02-03 | 2019-09-24 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for doppler detection and doppler correction of optical phase-encoded range detection |
TWI626521B (zh) | 2017-02-17 | 2018-06-11 | 旺宏電子股份有限公司 | 低壓差穩壓裝置及其操作方法 |
TWI630469B (zh) | 2017-03-03 | 2018-07-21 | Faraday Technology Corporation | 電壓調整器 |
US20180276986A1 (en) | 2017-03-22 | 2018-09-27 | Toyota Research Institute, Inc. | Vehicle-to-human communication in an autonomous vehicle operation |
JP6916578B2 (ja) | 2017-03-31 | 2021-08-11 | 株式会社トプコン | レーザスキャナ |
US11022688B2 (en) | 2017-03-31 | 2021-06-01 | Luminar, Llc | Multi-eye lidar system |
US10677897B2 (en) | 2017-04-14 | 2020-06-09 | Luminar Technologies, Inc. | Combining lidar and camera data |
CN107015238A (zh) | 2017-04-27 | 2017-08-04 | 睿舆自动化(上海)有限公司 | 基于三维激光雷达的无人车自主定位方法 |
KR20180126927A (ko) | 2017-05-19 | 2018-11-28 | 정종택 | 8채널형 라이다 |
JP6821510B2 (ja) | 2017-05-30 | 2021-01-27 | あおみ建設株式会社 | 水中音響測位システム及び方法 |
WO2019006511A1 (en) | 2017-07-05 | 2019-01-10 | Fastbrick Ip Pty Ltd | REAL-TIME POSITION TRACKING AND ORIENTATION DEVICE |
US10401495B2 (en) | 2017-07-10 | 2019-09-03 | Blackmore Sensors and Analytics Inc. | Method and system for time separated quadrature detection of doppler effects in optical range measurements |
US10534084B2 (en) | 2017-07-27 | 2020-01-14 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | Method and system for using square wave digital chirp signal for optical chirped range detection |
US11067993B2 (en) | 2017-08-25 | 2021-07-20 | Magna Electronics Inc. | Vehicle and trailer maneuver assist system |
WO2019216937A2 (en) | 2017-09-15 | 2019-11-14 | Aeye, Inc. | Intelligent ladar system with low latency motion planning updates |
US10890919B2 (en) | 2017-09-22 | 2021-01-12 | Waymo Llc | Calculating velocity of an autonomous vehicle using radar technology |
JP7117092B2 (ja) | 2017-09-25 | 2022-08-12 | 株式会社トプコン | レーザ測定方法及びレーザ測定装置 |
US11415675B2 (en) | 2017-10-09 | 2022-08-16 | Luminar, Llc | Lidar system with adjustable pulse period |
CN207318710U (zh) | 2017-11-02 | 2018-05-04 | 厦门市和奕华光电科技有限公司 | 一种单激光器多线束混合激光雷达 |
JP7346401B2 (ja) | 2017-11-10 | 2023-09-19 | エヌビディア コーポレーション | 安全で信頼できる自動運転車両のためのシステム及び方法 |
US10663585B2 (en) | 2017-11-22 | 2020-05-26 | Luminar Technologies, Inc. | Manufacturing a balanced polygon mirror |
US11353556B2 (en) | 2017-12-07 | 2022-06-07 | Ouster, Inc. | Light ranging device with a multi-element bulk lens system |
US11550061B2 (en) | 2018-04-11 | 2023-01-10 | Aurora Operations, Inc. | Control of autonomous vehicle based on environmental object classification determined using phase coherent LIDAR data |
US10906536B2 (en) | 2018-04-11 | 2021-02-02 | Aurora Innovation, Inc. | Control of autonomous vehicle based on determined yaw parameter(s) of additional vehicle |
JP2021515241A (ja) | 2018-04-23 | 2021-06-17 | ブラックモア センサーズ アンド アナリティクス エルエルシー | コヒーレント距離ドップラー光学センサを用いた自律走行車の制御方法およびシステム |
US11287827B2 (en) | 2018-05-08 | 2022-03-29 | Continental Automotive Systems, Inc. | Visual object tracker |
WO2019225965A1 (en) | 2018-05-24 | 2019-11-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lidar device |
KR102664391B1 (ko) | 2018-08-07 | 2024-05-08 | 삼성전자주식회사 | 광 스캐너 및 이를 포함하는 라이다 시스템 |
TWI671983B (zh) | 2018-08-08 | 2019-09-11 | 華邦電子股份有限公司 | 電壓調節器及動態洩流電路 |
WO2020033161A1 (en) | 2018-08-10 | 2020-02-13 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | Method and system for scanning of coherent lidar with fan of collimated beams |
CN111263897B (zh) | 2018-09-30 | 2023-04-14 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 距离探测装置 |
US11520139B2 (en) | 2020-04-20 | 2022-12-06 | Lockheed Martin Corporation | Rotating steering mirror and methods, assemblies, and systems thereof |
-
2017
- 2017-11-21 KR KR1020217014545A patent/KR102399757B1/ko active IP Right Grant
- 2017-11-21 KR KR1020197019076A patent/KR102254468B1/ko active IP Right Grant
- 2017-11-21 EP EP17898933.1A patent/EP3548841A4/en active Pending
- 2017-11-21 CN CN201780081215.2A patent/CN110114632B/zh active Active
- 2017-11-21 WO PCT/US2017/062703 patent/WO2018160240A2/en unknown
- 2017-11-21 JP JP2019527155A patent/JP2019537012A/ja active Pending
- 2017-11-21 US US16/464,657 patent/US11802965B2/en active Active
- 2017-11-21 KR KR1020227015489A patent/KR102477195B1/ko active IP Right Grant
- 2017-11-21 CN CN202111234165.1A patent/CN113985427A/zh active Pending
-
2021
- 2021-10-06 JP JP2021165072A patent/JP2022003345A/ja active Pending
-
2023
- 2023-09-18 US US18/469,002 patent/US20240241256A1/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2022003345A5 (ja) | ||
JP2022003345A (ja) | 光検出と測距(lidar)システム、自動走行車システム、及び自律走行車の制御方法 | |
JP7317910B2 (ja) | 光チャープレンジ検出のために方形波デジタルチャープ信号を使用するための方法およびシステム | |
CN115657070B (zh) | 用以调节多普勒效应的lidar系统 | |
KR102380943B1 (ko) | 광학 거리 측정 시스템을 이용한 자동적인 실시간 적응형 스캐닝 방법과 시스템 | |
CN110140063B (zh) | 利用光学测距系统进行自适应扫描的方法和系统 | |
JP2023113910A (ja) | コヒーレント距離ドップラー光学センサを用いた自律走行車の制御方法およびシステム | |
KR102441163B1 (ko) | 코히런트 lidar의 피치-캐치 스캐닝을 위한 방법 및 시스템 | |
US11714173B2 (en) | LIDAR system for autonomous vehicle | |
KR20210041093A (ko) | 코히런트 lidar의 스캐닝을 최적화하기 위한 방법 및 시스템 |