JP2022501754A - オブジェクト検出に基づいて動作する技術 - Google Patents

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Abstract

本開示は、規定された領域を検出するオブジェクト及びオブジェクトを検出する規定された領域に基づく様々な動作を含む様々な技術を可能にする。

Description

［関連出願の相互参照］
本特許出願は、全ての目的のために本明細書に参照により援用される2018年9月18日に出願された米国仮特許出願第62/732,923号の利益を主張する。
本開示は、オブジェクト（object）検出に関する。
スマートフォン、ウェアラブルディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、車両などのデバイスが、建物、車両、フェンスなどの屋内外を問わず、規定された領域（defined area）内で位置特定され（localize）、そのような位置特定に基づいて動作することを可能にする技術が望まれている。また、規定された領域が、その中に位置決めされたデバイスを位置特定し、そのような位置特定に基づいて動作することを可能にする技術が望まれている。しかし、そのような技術は存在しない。従って、本開示は、そのような技術を可能にする。
一実施形態では、装置は、プロセッサ、メモリ、ディスプレイ、及び距離センサをホスティングする眼鏡フレームを有し、プロセッサは、メモリ、ディスプレイ、及び距離センサと通信し、メモリは、プロセッサを介して実行可能な命令のセットを記憶し、命令のセットは、プロセッサに：オブジェクトに基づいて読み取り値（reading）を得るよう距離センサに要求し；オブジェクトに対する距離センサの位置を決定し；位置に基づいて視覚コンテンツを生成し；視覚コンテンツを提示するようディスプレイに要求する；ように指示する。
本開示による距離感知ユニットを有する装置の一実施形態の概略図を示す。
本開示による装置及びオブジェクトを含む規定された領域の一実施形態の概略図を示す。
本開示による規定された領域内の装置の位置に基づいて動作する方法の一実施形態のフローチャートを示す。
本開示によるオブジェクトを含む規定された領域の一実施形態の概略図を示す。
本開示による規定された領域内のオブジェクトの位置に基づいて動作する方法の一実施形態のフローチャートを示す。
本開示による距離感知ユニットクラスタに沿って移動するオブジェクトを追跡する複数の距離感知ユニットクラスタの一実施形態の概略図を示す。
本開示による距離感知ユニットクラスタ間を移動するオブジェクトを追跡する複数の距離感知ユニットクラスタの一実施形態の概略図を示す。
本開示による、プロセッサと通信する距離感知ユニット及びプロセッサと通信する距離感知ユニットを有するオブジェクトを含む、規定された領域の一実施形態の概略図を示す。
本開示による複数の距離感知ユニットからの複数の読み取り値に基づいて動作する方法の一実施形態のフローチャートを示す。
本開示による規定された領域内の距離感知ユニットクラスタに沿って移動するオブジェクトを追跡する複数の距離感知ユニットクラスタを含む、規定された領域の一実施形態の概略図を示す。
本開示による規定された領域内の距離感知ユニットクラスタ間を移動するオブジェクトを追跡する複数の距離感知ユニットクラスタを含む規定された領域の一実施形態の概略図を示す。
感知システムの一実施形態の概略図である。
図１１に示される感知装置の一実施形態の概略図である。
一実施形態による送信信号及び対応するエコーに対する飛行時間の粗い段階の決定（coarse stage determination）の概略図である。
一実施形態による送信信号及び対応するエコーに対する飛行時間の粗い段階の決定の別の概略図である。
図１１に示すいくつかの送信信号にわたって計算されて平均化される相関値の一例を示す。
図１２に示される感知アセンブリの一部又は一実装形態の別の概略図である。
図１２に示される感知アセンブリのフロントエンド（front end）の一実施形態の概略図である。
図１１に示すシステムのベースバンド処理システムの一実施形態の回路図である。
一実施形態における、比較装置が、図１２に示すベースバンドエコー信号の関心ビットを、図１２に示すパターン信号のパターンビットとどのように比較するかの一例の概略図である。
図１７に示された比較装置が、図１２に示されたベースバンドエコー信号の関心ビットを図１２に示されたパターン信号のパターンビットとどのように比較するかの別の例を示す。
図１７に示された比較装置が、図１２に示されたベースバンドエコー信号の関心ビットを図１２に示されたパターン信号のパターンビットとどのように比較するかの別の例を示す。
一実施例による、図１７に示す測定装置によって提供される図１７に示す出力信号と、図１２に示すCPU装置によって使用されるエネルギ閾値の例を示す。
図１１に示すシステムのベースバンド処理システムの別の実施形態の回路図である。
一実施形態による、図１２に示されたデジタル化エコー信号の同相（Ｉ）成分及び直交（Ｑ）成分の投影を示す。
一実施形態による、図１１に示された異なるターゲットオブジェクト１０４から反射される図１１に示されたエコーを区別するための技術を示す。
一実施形態によるアンテナの概略図である。
図１１に示される感知アセンブリのフロントエンドの一実施形態の概略図である。
図２６の線１７−１７に沿った図２５に示されるアンテナの一実施形態の断面図である。
封じ込めシステムの一実施形態を示す。
ゾーン制限システムの一実施形態を示す。
容積制限（volume restriction）システムの別の実施形態を示す。
移動システムの一実施形態の概略図である。
一例によるいくつかのオブジェクト動きベクトル（object motion vector）の概略図である。
医療用途における図１１に示される感知アセンブリを使用する一例の概略図である。
図１１に示すシステムの適用の一例による人間の対象の二次元画像である。
感知システムの別の実施形態の概略図である;
感知システムの別の実施形態の概略図である。
ターゲットオブジェクトからの分離距離及び／又はターゲットオブジェクトの動きを感知するための方法の一実施形態を示す。
ターゲットオブジェクトからの分離距離及び／又はターゲットオブジェクトの動きを感知するための方法の一実施形態を示す。
別の実施形態による感知システムの概略図である。
図３８に示される感知システムによって得られるターゲットオブジェクトの横方向サイズデータを表す概略図である。
図３８及び３９に示される感知アセンブリ及びターゲットオブジェクトの別の図である。
概して、本開示は、距離感知に基づいて動作するための種々の技術を可能にし、本開示のいくつかの実施形態が示される、図１〜４０を参照してより完全に説明される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化することができ、必ずしも本明細書に開示された実施形態のみに限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全かつ完全であるように提供され、本開示の種々の概念を当業者に十分に伝える。
本明細書で使用される種々の用語は、直接的又は間接的、全面的又は部分的、一時的又は永久的、作動又は不作動を意味し得ることに留意されたい。例えば、要素が「の上にある」、「接続されている」又は「結合されている」と称される場合、その要素は、他の要素に直接上にある、接続される、若しくは結合される、又は間接要素が、間接的又は直接的変形を含んで、存在することができる。対照的に、要素が別の要素に「直接接続されている」又は「直接結合されている」と称される場合、介在する要素は存在しない。
同様に、本明細書中で使用される「又は」という用語は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することを意図している。すなわち、別段の規定がない限り、又は文脈から明確でない限り、「XがA又はBを使用する」は、自然の包括的な順列のいずれかを意味することを意図している。すなわち、XがAを使用し、XがBを使用し、又はXがA及びBの両方を使用する場合、「XはA又はBを使用する」は、上記のいずれかの例の下で満足される。さらに、特定の実施形態に関して記載された特徴は、任意の置換的又は組み合わせ的方法で、種々の他の実施形態において、又は種々の他の実施形態と組み合わせることができる。本明細書中で開示される例示的実施形態の種々の態様又は要素は、同様の方法で組み合わせることができる。本明細書中で使用される用語「組み合わせ」、「組み合わせに関する」、又は「それらの組み合わせ」は、その用語の前に記載された全ての順列及び組み合わせを指す。例えば、「A、B、C、又はそれらの組み合わせ」は、A、B、C、AB、AC、BC、ABCのうちの少なくとも１つを含むことを意図し、順番が特定の状況で重要な場合は、BA、CA、CB、CBA、BCA、ACB、BAC、又はCABも含む。この例を続けると、明示的に含まれるのは、BB、AAA、AB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABBなどのような１つ又は複数の項目又は用語の反復を含む組み合わせである。当業者は、文脈から別段明らかでない限り、一般に、任意の組み合わせにおいて多くの項目又は用語に制限がないことを理解するであろう。
同様に、本明細書で使用されるとき、種々の単数形「１つの（「a」、「an」）」及び「その（「the」）」も、文脈上別の意味を明確に示さない限り、種々の複数形を含むことが意図される。例えば、用語「１つの（「a」又は「an」）」は、本明細書では「１つ又は複数」という表現も使用されるが、「１つ又は複数」を意味する。
さらに、用語「有する」、「含む」又は「有している」、「含んでいる」は、本明細書において使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素又は構成要素の存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素又はそれらのグループの存在及び／又は追加を妨げるものではない。さらに、本開示において、何かが他の何かに「基づく」と記載される場合、そのような記載は、１つ又は複数の他の事柄にも基づくことができるベースを指す。言い換えれば、別段の規定がない限り、本明細書において使用されるとき、「基づく」は、「少なくとも一部に基づく」又は「少なくとも部分的に基づく」を含むことを意味する。
さらに、本明細書では、第１、第２、及び他の用語が、種々の要素、構成要素、領域、層、又はセクションを記述するために使用することができるが、これらの要素、構成要素、領域、層、又はセクションは、必ずしもそのような用語によって限定されるべきではない。むしろ、これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層、又はセクションを別の要素、構成要素、領域、層、又はセクションから区別するために使用される。そのようなものとして、以下に説明する第１の要素、構成要素、領域、層、又はセクションは、本開示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層、又はセクションと称され得る。
また、別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。従って、一般的に使用される辞書で定義されているような用語は、関連技術の文脈においてそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書で明確に定義されていない限り、理想化された、又は形式的な意味で解釈されるべきではない。
図１は、本開示による距離感知ユニットを有する装置の実施形態の概略図を示す。特に、システム１００は、ハウジング１０２、プロセッサ１０４、メモリ１０６、距離感知ユニット（ＤＳＵ）１０８、ＤＳＵ１１０、及び出力装置１１２を含む。
ハウジング１０２は、プロセッサ１０４、メモリ１０６、ＤＳＵ１０８、ＤＳＵ１１０、及び出力装置１１２を収容する。例えば、ハウジング１０２は、ハウジング１０２が、固定、嵌合、インターロック、接着、磁化、吸引、ステッチング、ステープル留め、くぎ打ち、又は他の形態の物理的結合のように、かかる構成要素の少なくとも１つに少なくとも物理的に結合されている場合のように、外部、内部、又は他の方法で収容することができる。ハウジング１０２は、硬質、可撓性、弾性、中実、有孔、又は他のものであることができる。例えば、ハウジング１０２は、プラスチック、金属、ゴム、木材、貴金属、貴石、布、希土類元素等を含むことができる。例えば、ハウジング１０２は、デスクトップ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、ジョイスティック、ビデオゲームコンソール、カメラ、マイクロホン、スピーカ、キーボード、マウス、タッチパッド、トラックパッド、センサ、ディスプレイ、プリンタ、加法又は減法製造機械、ウェアラブル、車両、家具品、配管工具、建設工具、マット、火器／ライフル、レーザーポインタ、スコープ、双眼式、電気工具、ドリル、インパクトドライバ、フラッシュライト、エンジン、アクチュエータ、ソレノイド、玩具、ポンプ等を含むことができる、これらに物理的又は電気的に結合されることができる、これらの構成要素であることができる、又はこれらとして実現されることができる。例えば、ウェアラブルは、ヘッドマウントディスプレイ（例えば、仮想現実ヘッドセット、拡張現実ヘッドセット）、腕時計、手首に装着した活動量計、帽子、ヘルメット、イヤホン、補聴器、ヘッドホン、眼鏡フレーム、眼鏡レンズ、バンド、衣服、靴、宝石アイテム、医療装置、活動量計、水着、入浴用スーツ、スノーケル、スキューバ呼吸器具、水泳脚フィン、手錠、インプラント、又は家畜化されているかを問わず、男女を問わず、高齢者、成人、ティーン、幼児、幼児、又はその他であるか否かを問わず、動物（例えば、ヒト、イヌ、ネコ、鳥、魚、又はその他）の身体（毛を含む）に装着する又はその身体内にあることができる任意の他の装置を含む。例えば、衣服は、ジャケット、シャツ、ネクタイ、ベルト、バンド、ショートパンツ、ズボン、ソックス、アンダーシャツ、下着アイテム、ブラジャー、ジャージ、スカート、ドレス、ブラウス、セーター、スカーフ、グローブ、バンダナ、肘当て、ひざ当て、パジャマ、ローブ、その他を含むことができる。例えば、宝石アイテムは、イヤリング、ネックレス、リング、ブレスレット、ピン、ブローチ、又は、身体又は衣服に着用されているかにかかわらず、その他のものを含むことができる。例えば、靴は、革靴、スニーカー、ブーツ、ヒール靴、ローラスケート、ローラブレード等を含むことができる。
いくつかの実施態様では、メモリ１０６、ＤＳＵ１０８、ＤＳＵ１１０及び出力装置１１２は、少なくとも１つのプラットフォーム又はフレームを介して支持される。例えば、プラットフォーム又はフレームの少なくとも１つは、例えば、プラットフォーム又はフレームのうちの少なくとも１つが、固定、嵌合、インターロック、接着、磁化、吸引、縫合、ステープル留め、釘打ち、又は他の形態の物理的結合を介してなど、かかる構成要素の少なくとも１つに少なくとも物理的に結合されている場合などのように、外部、内部、又は他の方法で支持することができる。プラットフォーム又はフレームの少なくとも１つは、硬質、可撓性、弾性、中実、有孔、又はその他であることができる。例えば、プラットフォーム又はフレームの少なくとも１つは、プラスチック、金属、ゴム、木材、貴金属、貴石、布、希土類元素、又はその他を含むことができる。
プロセッサ１０４は、単一コア又はマルチコアプロセッサを含むことができる。プロセッサ１０４は、システムオンチップ（ＳＯＣ）又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことができる。プロセッサ１０４は、バッテリ又はその他などのアキュムレータがハウジング１０２を介して収容されているか否かにかかわらず、アキュムレータを介して給電される。プロセッサ１０４は、メモリ１０６、ＤＳＵ１０８、ＤＳＵ１１０、及び出力装置１１２と通信する。
メモリ１０６は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ等を含むことができる。メモリ１０６は、バッテリ又はその他などのアキュムレータがハウジング１０２を介して収容されているか否かにかかわらず、アキュムレータを介して給電される。
出力装置１１２は、光源、音源、電波（radio wave）源、振動源、ディスプレイ、スピーカ、プリンタ、送信機、トランシーバ等を含むことができる。出力装置１１２は、バッテリ又はその他などのアキュムレータがハウジング１０２を介して収容されているか否かにかかわらず、アキュムレータを介して給電される。
ＤＳＵ１０８は、有線であろうと無線であろうと、レーダユニット、ライダユニット、ソナーユニット、又はその他の少なくとも１つを含むことができる。例えば、レーダユニットは、米国特許第9,019,150号に開示されているように、デジタルレーダユニット（ＤＲＵ）を含むことができ、これは、任意のＤＳＵ又はＤＲＵシステム、構造、環境、構成、技術、アルゴリズム、又はその他を含む全ての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。例えば、ＤＲＵユニットは、米国特許第9,019,150号の図２、３Ａ、３Ｂ、１４、２７Ａ、及び２７Ｂと共に、それらに照らして、その特許の７列の３３行から１７列の３行、３０列の３８行から３２列の３０行、及び４１列の６０行から４４列の４６行に開示されているように具体化することができる。例えば、ＤＳＵは、視線ベース又は非視線ベースであることができる。例えば、ＤＳＵは、無線信号、光信号、音響信号、又は他の感知モダリティに基づくことができる。システム１００は、ＤＳＵ ｎ １１０までの１より多いＤＳＵ１０８を含むことができることに留意されたい。例えば、システム１００は、ＤＳＵ ｎ １１０として具現化された少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０、２０、数１０、５０、数百、数千、数百万、又はそれより多くのＤＳＵ１０８を含むことができる。従って、このような構成では、ＤＳＵのうちの少なくとも２つは、互いに同期せず、互いに干渉しないが、上記で参照し、ＤＳＵ又はＤＲＵシステム、構造、環境、構成、技術、アルゴリズム又はその他を含むあらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる米国特許第9,019,150号に説明されているように、互いにエコー又は信号を受信することができる。例えば、ＤＳＵ１０８−１１０ｎは、構造、機能、動作、モダリティ、位置決め、材料、又はその他において、互いに同一であるか、又は互いに異なることができる。
図２は、本開示による、装置及びオブジェクトを含む、規定された領域の実施形態の概略図を示す。特に、システム２００は、ハウジング２０２、オブジェクト２０４、及び規定された領域２０６を含む。規定された領域２０６は、ハウジング２０２及びオブジェクト２０４を含む。例えば、規定された領域２０６は、物理的にフェンスで囲まれた（fenced）領域、デジタル的にフェンスで囲まれた（digitally fenced）領域、ジオフェンスされた（geo-fenced）領域、建物（住宅／商業）、ガレージ、地下室、地下室、乗り物（陸上／海上／航空機／衛星）、屋内領域、屋外領域、モール、学校、キュービクルグリッド、ユーティリティルーム、ウォークイン冷蔵庫、レストラン、コーヒーショップ、地下鉄若しくはバス若しくは電車の駅、空港、兵舎、キャンプサイト、礼拝所、ガソリンスタンド、油田、製油所、倉庫、農場、研究所、図書館、長期保管施設、工業施設、郵便局、配送ハブまたはステーション、スーパーマーケット、小売店、ホームセンター、駐車場、おもちゃ店、製造工場、加工工場、プール、病院、医療施設、エネルギプラント、原子炉、又はその他を含むことができる。ハウジング２０２は、ハウジング１０２又は他のオブジェクトであることができる。ハウジング２０２は、オブジェクト２０４又は規定された領域２０６に関して、規定された領域２０２内で移動可能又は静止していることができる。ハウジング２０２は、固定、嵌合、インターロック、接着、磁化、吸引、ステッチング、ステープル留め、釘打ち、又は、規定された領域２０６又は規定された領域２０６内に配置されているか若しくは規定された領域２０６内に延びるオブジェクトへの物理的結合の他の形態を介してなど、規定された領域２０６内に固定することができる。オブジェクト２０４は、固定、嵌合、インターロック、接着、磁化、吸引、ステッチング、ステープル留め、釘打ち、又は、規定された領域２０６又は規定された領域２０６内に配置されるか若しくは規定された領域２０６内に延びる他のオブジェクトへの物理的結合の他の形態を介してなど、規定された領域２０６内に固定することができる。オブジェクト２０４は、ハウジング１０２又は別のオブジェクトであることができる。例えば、規定された領域２０６は、オブジェクト２０４であることができる。オブジェクト２０４は、ハウジング２０２又は規定された領域２０６に関して、規定された領域２０２内で移動可能又は静止することができる。規定された領域２０６は、ハウジング２０２又はオブジェクト２０４に対して移動可能であることができる。オブジェクト２０４は、規定された領域２０６の境界を形成し得る又はその一部であり得る。例えば、規定された領域２０６はフェンスで囲まれた領域であり得、オブジェクト２０４は境界を形成するフェンスであり得る。
図３は、本開示による規定された領域内の装置の位置に基づいて動作する方法の一実施形態のフローチャートを示す。特に、方法３００は、規定された領域２０６内に位置決めされたハウジング２０２と、規定された領域２０６内に位置決めされたオブジェクト２０４とを含む。ハウジング２０２は、ハウジング１０２として具現化される。例えば、ハウジング２０２はヘッドマウントディスプレイ又は眼鏡ユニットであり、オブジェクト２０４は家具アイテムであり、規定された領域２０６は部屋である。
ブロック３０２において、プロセッサ１０４は、オブジェクト２０４に基づいて読み取り値を得るようにＤＳＵ１０８に要求する。この読み取り値は、ＤＳＵ１０８がオブジェクト２０４に向かうものであり得る信号を発したときに、オブジェクト２０４からＤＳＵ１０８を介して受信されるエコーに基づくことができる。読み取り値は、オブジェクト２０４を介して発せられる信号に基づくことができる。ＤＳＵ１０８が読み取り値を取得すると、その読み取り値はプロセッサ１０４に利用可能となる。
ブロック３０４において、プロセッサ１０４は、読み取り値に基づいて、規定された領域２０６内のオブジェクト２０４に対するハウジング２０２の位置を決定する。例えば、位置は、読み取り値がＤＳＵ１０８を介して受信されたエコーに基づいているとき、飛行時間に基づいて決定される。位置は、例えば、予め決められているなど他の位置情報が利用可能である場合に、推定又は精緻化されることができることに留意されたい。
ブロック３０６において、プロセッサ１０４は、位置に基づいて動作（action）を行う。この動作は、データ構造を読み取ること、データ構造にデータを書き込むこと、データ構造内のデータを修正すること、データ構造内のデータを削除すること、入力装置に動作を行わせること、出力装置に動作を行わせること、信号を生成させること、信号を送信させること、信号を受信させること、その他を含むことができる。例えば、入力装置は、カメラ、マイクロホン、ユーザ入力インターフェース、タッチ対応ディスプレイ、受信機、トランシーバ、センサ、ハードウェアサーバ、又はその他を含むことができる。例えば、出力装置は、ディスプレイ、スピーカ、バイブレータ、アクチュエータ、バルブ、ポンプ、送信機、トランシーバ、ハードウェアサーバ、又はその他を含むことができる。例えば、信号は、規定された領域２０６の外側又は規定された領域２０６の内側に送ることができる。例えば、信号は、ハウジング２０２、オブジェクト２０４、又は規定された領域２０６に対してローカルであろうとリモートであろうと、オブジェクト２０４、規定された領域２０６、若しくは他のデバイスに対して送信され、又は、オブジェクト２０４、規定された領域２０６、若しくは他のデバイスから受信され得る。例えば、データは、位置又は他の情報を含むことができる。例えば、位置に基づく動作は、決定された又は測定された周囲特性、例えば、経時的な位置（速度）、経時的な速度（加速度）、オブジェクト経路、軌道、又はその他の少なくとも１つに基づいて速度を変化させることを含むことができる。
ブロック３０８において、プロセッサ１０４は、出力装置１１２を介してなど、コンテンツを出力させることができる。コンテンツは、位置に基づくことができる又は位置に関する情報を含むことができる。例えば、コンテンツは、警告メッセージ、方向メッセージ、ナビゲーションコンテンツ、指示コンテンツ、又はその他を含むオーディオを含むことができる。
ブロック３１０において、プロセッサ１０４は、メモリ１０６に記憶されたコンテンツや出力装置１１２を介して出力されるコンテンツなど、コンテンツを修正させることができる。コンテンツは、位置に基づくことができる又は位置に関する情報を含むことができる。例えば、コンテンツは、警告メッセージ、方向メッセージ、ナビゲーションコンテンツ、指令（instructional）コンテンツ、又はその他を含むグラフィックを含むことができる。例えば、位置に関する情報は、経時的な位置（速度）、経時的な速度（加速度）、オブジェクト経路、軌道、又は他のもののうちの少なくとも１つを含むことができる。
ブロック３１２において、プロセッサ１０４は、リアルタイムであることができる位置に基づいて、規定された領域２０６のマップを形成させることができる。マップは、規定された領域２０６の周辺又は周囲をシンボルで（symbolically）描くことができ、周辺又は周囲内のハウジング２０２又はオブジェクト２０４をシンボルで描くことができる。マップは、メモリ１０６上に記憶することができるか、又は、オブジェクト２０４を介して、又は、サーバ又は他のものを介して、規定された領域２０６の外部に、ハウジング２０２からリモートに記憶することができる。マップは、形成されると、出力装置１１２を介して提示されることができる。例えば、マップは出力装置１１２を介して表示することができる。
ブロック３１４において、プロセッサ１０４は、リアルタイムであることができる位置に基づいて、規定された領域２０６内のハウジング２０２又はオブジェクト２０４の経路を決定させることができる。例えば、経路はマップ上にシンボルで描くことができる。経路は、定められた領域２０６内でハウジング２０２又はオブジェクト２０４が既に移動した経路に対応することができる。経路は、ハウジング２０２が規定された領域２０６内又は規定された領域２０６の外部のオブジェクト２０４に対して移動すべき経路に対応することができる。例えば、この経路は、ハウジング２０２のユーザが、規定された領域２０６内の、又は規定された領域２０６の外部の、指定されたポイント又は所定のポイントにナビゲートすることを可能にすることができる。
ブロック３１６において、出力装置１１２を介して出力されるコンテンツは、位置に基づく拡張現実（ＡＲ）コンテンツである。例えば、拡張現実コンテンツは、位置に基づいて画像又は音声の少なくとも１つを含むことができる。例えば、拡張現実コンテンツは、ナビゲーションコンテンツ、警告コンテンツ、方向コンテンツ、指示コンテンツ、ビデオゲームコンテンツ、没入型体験コンテンツ、教育コンテンツ、ショッピングコンテンツ、又はその他であることができる。拡張現実コンテンツは、リアルタイムでの位置に基づいて修正可能であることができる。
ブロック３１８において、出力装置１１２を介して出力されるコンテンツは、位置に基づく仮想現実（ＶＲ）コンテンツである。例えば、仮想現実コンテンツは、位置に基づく画像又は音声のうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、仮想現実コンテンツは、ナビゲーションコンテンツ、警告コンテンツ、方向コンテンツ、指示コンテンツ、ビデオゲームコンテンツ、没入型体験コンテンツ、教育コンテンツ、ショッピングコンテンツ、その他であることができる。仮想現実コンテンツは、リアルタイムでの位置に基づいて修正可能である。例えば、ハウジング２０２がヘッドマウントディスプレイ又は眼鏡ユニットである場合、仮想現実コンテンツは、ヘッドマウントディスプレイ又は眼鏡ユニットの着用者がその位置を追跡するのを（例えば、インサイドアウトトラッキング、アウトサイドイントラッキング、マーカーあり、マーカーなし）、又はオブジェクト２０４、規定された領域２０６、又はその他などの障害物への歩行を最小限に抑えるなどの障害物を回避するのを助けることができる。
図４は、本開示によるオブジェクトを含む規定された領域の実施形態の概略図を示す。特に、システム４００は、規定された領域４０２、複数のＤＳＵ４０４−４１０、オブジェクト４１２、及びプロセッサ４１４を含む。規定された領域４０２は、上述のように、規定された領域２０６、又は他のものとすることができる。規定された領域４０２は、ＤＳＵ４０４−４１０及びオブジェクト４１２を含む。プロセッサ４１４は、規定された領域４０２の外部にあるが、規定された領域４０２の内部にあってもよい。ＤＳＵ４０４−４１０は、上述のように、ＤＳＵ１０８又は１１０、又は他のものとすることができる。ＤＳＵ４０４−４１０は、構造、機能、動作、モダリティ、位置、材料、又は他のものにおいて、互いに同一であるか、又は互いに異なることができる。ＤＳＵ４０４−４１０は、互いに同期しておらず、互いに干渉しないが、上述され、ＤＳＵシステム、構造、環境、構成、技術、アルゴリズム、又はその他を含むあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される米国特許第9,019,150号明細書に説明されているように、互いにエコー又は信号を受信することができる。例えば、ＤＳＵユニットは、その特許の図２３Ａ、３Ｂ、１４、２７Ａ、及び２７Ｂと共に、そしてそれらに照らして、米国特許第9,019,150号の7列の33行から17列の3行、30列の38行から32列の30行、及び41列の60行から44列の46行に開示されているように具体化することができる。ＤＳＵ４０４−４１０のうちの少なくとも１つは、固定、嵌合、インターロック、接着、磁化、吸引、ステッチング、ステープル留め、釘打ち、又は、規定された領域４０２又は規定された領域４０２内に配置される若しくは規定された領域４０２に延びる他のオブジェクトへの物理的結合の他の形態を介してなど、規定された領域４０２内に固定することができる。オブジェクト４１２は、上述のように、ハウジング２０２、オブジェクト２０４、又はその他であることができる。オブジェクト４１２は、固定、嵌合、インターロック、接着、磁化、吸引、ステッチング、ステープル留め、釘打ち、又は、規定された領域４０２又は、規定された領域４０２内に配置される若しくは規定された領域４０２内に延びる他のオブジェクトへの物理的結合の他の形態を介してなど、規定された領域４０２内に固定されることができる。プロセッサ４１４は、中央処理装置（ＣＰＵ）であることができる又は上述のようにプロセッサ１０４として具体化されることができる。プロセッサ４１４は、有線であろうと無線であろうと、ＤＳＵ４０４−４１０と通信する。規定された領域４０２は、オブジェクト４１２又はＤＳＵ４０４−４１０又はプロセッサ４１４に対して移動可能であることができる。
図５は、本開示による規定された領域内のオブジェクトの位置に基づいて動作する方法の一実施形態のフローチャートを示す。特に、方法５００は、システム４００を介して実行される。
ブロック５０２において、プロセッサ４１４は、規定された領域４０２内のオブジェクト４１２に基づく読み取り値を取得するように、ＤＳＵ４０４−４１０のうちの少なくとも１つに要求する。この読み取り値は、ＤＳＵ４０４−４１０のうちの少なくとも１つが、オブジェクト４１２に向かうことができる信号を発したときに、オブジェクト４１２からＤＳＵ４０４−４１０のうちの少なくとも１つを介して受信されるエコーに基づくことができる。読み取り値は、オブジェクト４１２を介して発せられる信号に基づくことができる。ＤＳＵ４０４−４１０のうちの少なくとも１つが読み取り値を取得すると、その読み取り値はプロセッサ４１４に利用可能となる。
ブロック５０４において、プロセッサ４１４は、読み取り値に基づいて、規定された領域４０２内のＤＳＵ４０４−４１０のうちの少なくとも１つに対するオブジェクト４１２の位置を決定する。例えば、位置は、読み取り値がＤＳＵ４０４−４１０のうちの少なくとも１つを介して受信されたエコーに基づいているとき、飛行時間に基づいて決定される。例えば、予め決められているなど他の位置情報が利用可能である場合に、推定又は精緻化されることができることに留意されたい。
ブロック５０６において、プロセッサ４１４は、位置に基づいて動作を行う。この動作は、データ構造を読み取ること、データ構造にデータを書き込むこと、データ構造内のデータを修正すること、データ構造内のデータを削除すること、入力装置に動作を行わせること、出力装置に動作を行わせること、信号を生成させること、信号を送信させること、信号を受信させること、その他を含むことができる。例えば、入力装置は、カメラ、マイクロホン、ユーザ入力インターフェース、タッチ対応ディスプレイ、受信機、トランシーバ、センサ、ハードウェアサーバ、又はその他を含むことができる。例えば、出力装置は、ディスプレイ、スピーカ、バイブレータ、アクチュエータ、バルブ、ポンプ、送信機、トランシーバ、ハードウェアサーバ、又はその他を含むことができる。例えば、信号は、規定された領域４０２の外側又は規定された領域４０２の内側に送ることができる。例えば、信号は、オブジェクト４１２又は規定された領域４０２に対してローカルであるか又はリモートであるかを問わず、オブジェクト４１２、規定された領域４０２、若しくは他の装置に対して送信される又はオブジェクト４１２、規定された領域４０２、若しくは他のデバイスから受信されることができる。例えば、データは、位置又は他の情報を含むことができる。
ブロック５０８において、プロセッサ４１４は、リアルタイムであることができる位置に基づいて、規定された領域４０２内のオブジェクト４１２の経路を決定させることができる。例えば、経路はマップ上にシンボルで描くことができる。経路は、規定された領域４０２内でオブジェクト４１２が既に移動した経路に対応することができる。経路は、オブジェクト４１２が、規定された領域４０２内の規定された領域４０２に対して、又は規定された領域４０２の外部を移動すべき経路に対応することができる。例えば、経路は、オブジェクト４１２のユーザが、規定された領域４０２内又は規定された領域４０２の外部の指定されたポイント又は所定のポイントにナビゲートすることを可能にすることができる。
ブロック５１０において、プロセッサ４１４は、リアルタイムであることができる位置に基づいて、規定された領域４０２のマップを形成させることができる。マップは、規定された領域４０２の周辺又は周囲をシンボルで描くことができ、周辺又は周囲内のオブジェクト４１２をシンボルで描くことができる。マップは、プロセッサ４１４に対してローカルに若しくはプロセッサ４１４からリモートに、又はオブジェクト４１２に対してローカルに若しくはリモートに、又はサーバなどを介して規定された領域４０２に対して外部に記憶することができる。マップは、形成されると、プロセッサ４１４と通信する出力装置を介して、例えば出力装置１１２を介して提示することができる。例えば、マップは出力装置１１２を介して表示することができる。
ブロック５１２において、ＤＳＵ４０４−４１０の各々はＤＳＵのクラスタである。従って、プロセッサ４１４は、ＤＳＵ４０４−４１０の各々の複数の位置が互いに対して決定されるように、ＤＳＵ４０４−４１０に複数の読み取り値を同時に取得させることができる。例えば、オブジェクト４１２がＤＳＵのクラスタ内のＤＳＵのペア間又はＤＳＵのクラスタのペア間で移動する場合、ＤＳＵのペア又はＤＳＵのクラスタのペアは、それぞれ、それ自身の読み取り値を報告することができ、プロセッサ４１４は、オブジェクト４１２に対するＤＳＵのペア又はＤＳＵのクラスタのペアの位置を決定することができる。プロセッサは、ＤＳＵ４０４−４１０の読み取り値を比較して、ＤＳＵ４０４−４１０の位置を決定することができる。プロセッサは、ＤＳＵ４０４−４１０が同じオブジェクトを観測しているようにプログラムされているが、ＤＳＵ４０４−４１０が、オブジェクトを包含するか排他的であるかにかかわらず、異なるオブジェクトを観測している場合のようなバリエーションが可能である。プロセッサ４１４が、オブジェクト４１２が規定された領域４０２内のどこにあるかを既に知っている場合、プロセッサ４１４は、規定された領域４０２に対するＤＳＵのペア又はＤＳＵのクラスタのペアの位置を決定することができる。同様に、ＤＳＵのクラスタ内のＤＳＵのペア又はＤＳＵのクラスタのペアがオブジェクト４１２に対して同じ側にあるように、オブジェクト４１２がＤＳＵのクラスタ内のＤＳＵのペアに沿って又はＤＳＵのクラスタのペア間を移動する場合、同様の決定が実行されることができる。ＤＳＵのクラスタは、セットアップ位置較正の必要性、すなわち、三角測量方式でのクラスタワーク内の少なくとも２つのＤＳＵの必要性を効果的に低減することに留意されたい。また、少なくとも２つのＤＳＵクラスタは、互いの間でデータを共有することができ、又はサーバなどのプロセッサ４１４にデータを送信することができ、このようなプロセッサ４１４は、少なくとも２つのクラスタの位置及び向きを知る（learn）ことができ、これにより、セットアップ位置較正の必要性を効果的に低減することができる。さらに、ＤＳＵクラスタからソースされたデータのセットは、ＤＳＵクラスタからソースされたデータのセットを強化又はさらに精緻化するために、オブジェクト４１２又はＤＳＵクラスタに含まれることができる慣性測定ユニット（ＩＭＵ）からソースされたデータのセットと融合又は組み合わせることができることに留意されたい。さらに、ＤＳＵクラスタ又は複数のＤＳＵクラスタは、ＤＳＵ用のメッシュネットワークとして構成又は使用又は形成することができることに留意されたい。さらに、サーバは、規定された領域４０２若しくはオブジェクト４１２に対するＤＳＵ４０４−４１０又はＤＳＵ４０４−４１０若しくは規定された領域４０２に対するオブジェクト４１２又はＤＳＵ４０４−４１０若しくはオブジェクト４１２に対する規定された領域４０２の位置決めを精緻化又は更新するために、ＤＳＵ４０４−４１０又は規定された領域４０２に対するオブジェクト４１２からのＤＳＵデータのセットを受信することができる。さらに、オブジェクト４１２は、ＤＳＵ４０４−４１０又は規定された領域４０２に対するそれ自身のＤＳＵデータセットを収集して、それ自身のＤＳＵデータセットを洗練又は更新することができる。さらに、サーバは、ＤＳＵ４０４−４１０又は規定された領域４０２に対するオブジェクト４１２からのＤＳＵデータセットを受信することができ、又は、オブジェクト４１２は、ＤＳＵ４０４−４１０に対するそれ自身のＤＳＵデータセットを収集することができ、又は、規定された領域４０２は、オブジェクト４１２がオンボードセンサの範囲外にある場合に、非協力ターゲットの配置を識別し、又は、オブジェクト４１２の追跡を可能にするために使用することができる。サーバは、オブジェクトが反対側にあるかＤＳＵ４０４−４１０に沿っているかにかかわらず、オブジェクトがＤＳＵ４０４−４１０により近づいているか、又はＤＳＵ４０４−４１０から離れているかのように、オブジェクト４１２のような１つのオブジェクトを追跡するようにプログラムすることができる。この機能は、それらのオブジェクトが互いに異なる方向に移動しているかどうかに関係なく、複数のオブジェクトを追跡するサーバに拡張することができ、サーバをプログラミングするこの形式は、オブジェクトを追跡するプロセスをスピードアップする。いくつかの実施形態では、１より多いオブジェクトが存在する場合、オブジェクトが動いている必要はない。
オブジェクト４１２が移動し、ＤＳＵ４０４−４１０の１つのＤＳＵのみがオブジェクト４１２に対する距離を測定し、ＤＳＵ４０４−４１０の別のＤＳＵがオブジェクト４１２に対する距離を測定しない場合、プロセッサ４１４は、ＤＳＵ４０４−４１０の第２のＤＳＵ（オブジェクト４１２を検出しなかったもの）のカバー領域を領域４０２から除外するようにプログラムされる。オブジェクト４１２が経路又は軌道に沿って移動し、ＤＳＵ４０４−４１０の１つのＤＳＵが、ある時間にオブジェクト４１２を検出することができ、次にＤＳＵ４０４−４１０の別のＤＳＵが、2、3、4、5、6、7、8、9、10秒又はそれ超のような別の時間に検出することができる場合、経路又は軌道を拡張又は補間することができ、ＤＳＵ４０４−４１０のＤＳＵ（オブジェクト４１２を検出する第１のＤＳＵと、別の時間にオブジェクト４１２を検出する第２のＤＳＵ）の位置を抽出することができる。例えば、車、オートバイ、トラクター、ロボット、又はその他のものなど陸上車両が、直線道路又は他の規定された表面又は経路に沿って移動している場合、陸上車両は、オブジェクト４１２である。ＤＳＵ４０４−４１０の２つ以上のＤＳＵは、道路の側部に配置されることができる又は道路に埋め込まれることができる又は道路上に配置されることができる、道路上をホバリングすることを含む、陸上車両又は道路上を走行する他のものを観察する。ＤＳＵ４０４−４１０の２つのＤＳＵは、陸上車両がほぼ一定速度で直線的に通りなどの道路又は他の規定された表面若しくは経路を移動又は進む場合、陸上車両を同時に又は正確に同時に観測する必要はない。陸上車両の連続経路は、ＤＳＵ４０４−４１０の少なくとも２つのＤＳＵの位置（複数可）の１つ又は複数の推定値を精緻化するのに役立つ。道路又は他のいくつかの規定された表面若しくは経路は、対称であるか非対称であるかを問わず、開いた形状であるか閉じた形状であるかを問わず、弓状、正弦状、パルス状、ジグザグ、又は他のもののように、直線的又は非直線的であり得ることに留意されたい。
ＤＳＵ４０４−４１０の１つ又は複数のＤＳＵが領域を監視しており、オブジェクト４１２が任意の平面に沿って任意の方向に存在するか又は移動していることをオブジェクト４１２がプロセッサ４１４に報告するが、ＤＳＵ４０４−４１０のＤＳＵがオブジェクト４１２を検出しない場合、プロセッサ４１４は、ＤＳＵ４０４−４１０のＤＳＵによって監視されている領域は障害物が無いと決定することができる。例えば、ドローンがある領域に着陸する必要があり、ＤＳＵ４０４−４１０が着陸ゾーン内のオブジェクトを検出しない場合、そのドローンは自由に着陸できる。ＤＳＵ４０４−４１０は、ドローンを介してホスティングされることができ、又は、別の車両やそのそれぞれのタイプの支持構造など、陸上ベース、海洋ベース、または空中ベースであることを介してなど、ドローンを介してホスティングされないことができることに留意されたい。例えば、別の車両は、自動車、ロボット、ボート、ヘリコプタ、クワッドコプタ、タワー、支柱、フレーム、プラットフォーム、又はその他を含むことができる。
図６Ａは、本開示による、距離感知ユニットクラスタに沿って移動するオブジェクトを追跡する複数の距離感知ユニットクラスタの実施形態の概略図を示す。図６Ｂは、本開示による、距離感知ユニットのクラスタ間を移動するオブジェクトを追跡する複数の距離感知ユニットのクラスタの実施形態の概略図を示す。特に、システム６００Ａ及び６００Ｂの各々は、上述のような、第１のＤＳＵクラスタ６０２、上述のような、第２のＤＳＵクラスタ６０４、及びオブジェクト６０６を含む。第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４は、プロセッサ４１４、サーバなどのプロセッサと通信する。オブジェクト６０６は、ハウジング２０２、オブジェクト２０４、オブジェクト４１２、又はその他であることができる。図６Ａに示すように、システム６００Ａでは、第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４は、オブジェクト６０６が第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４に対して移動しているか又はその逆であるかにかかわらず、上述のように、オブジェクト６０６に対して同じ側に位置する。図６Ｂに示すように、システム６００Ｂでは、オブジェクト６０６は、オブジェクト６０６が第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４に対して移動しているか又はその逆であるかにかかわらず、上述のように、第１のＤＳＵクラスタ６０２と第２のＤＳＵクラスタ６０４との間に位置する。従って、図６Ａ及び６Ｂの通り、オブジェクト６０６が第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４対して移動経路６０８に沿って移動している又はその逆の場合、第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４は、移動経路６０８に沿って移動するオブジェクト６０６に基づく複数の読み取り値を同時に取得し、読み取り値をプロセッサに送信することができる。従って、プロセッサは、オブジェクト６０６が移動経路６０８に沿って移動している間に、プロセッサを介したデータ共有のために、オブジェクト６０６に対する第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４のそれぞれの位置をリアルタイムで知ることができる。上述のように、システム６００Ａ又はシステム６００Ｂの少なくとも１つは、規定された領域の内部又は外部に存在し得るか、又は規定された領域を伴わないことに留意されたい。また、オブジェクト６０６がＤＳＵを含む場合、上述のように、オブジェクト６０６は、システム６００Ａ及びシステム６００Ｂにおけるように、第１のＤＳＵクラスタ６０２又は第２のＤＳＵクラスタ６０４の少なくとも１つに対して、それ自身を位置決めすることができることに留意されたい。この技術はまた、上述のように、第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４がお互いにカバー範囲が重ならない場所でも動作する。
いくつかの実施形態では、プロセッサ４１４は、上述のように、コンテンツを出力させることができる。コンテンツは、位置に基づくことができ又は位置に関する情報を含むことができる。例えば、コンテンツは、警告メッセージ、方向メッセージ、ナビゲーションコンテンツ、指示コンテンツ、その他を含むオーディオを含むことができる。プロセッサ４１４は、上述のように、コンテンツを修正させることができる。コンテンツは、位置に基づくことができ又は位置に関する情報を含むことができる。例えば、コンテンツは、警告メッセージ、方向メッセージ、ナビゲーションコンテンツ、指示コンテンツ、又はその他を含むグラフィックを含むことができる。コンテンツは、位置に基づいて拡張現実コンテンツを含むことができる。例えば、拡張現実コンテンツは、位置に基づいて画像又は音声の少なくとも１つを含むことができる。例えば、拡張現実コンテンツは、ナビゲーションコンテンツ、警告コンテンツ、方向コンテンツ、指示コンテンツ、ビデオゲームコンテンツ、没入型体験コンテンツ、教育コンテンツ、ショッピングコンテンツ、又はその他であることができる。拡張現実コンテンツは、リアルタイムの位置に基づいて修正可能であることができる。コンテンツは、位置に基づいて仮想現実コンテンツを含むことができる。例えば、仮想現実コンテンツは、位置に基づいて画像又は音声のうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、仮想現現実コンテンツは、ナビゲーションコンテンツ、警告コンテンツ、ディレクショナルコンテンツ、教育コンテンツ、ビデオゲームコンテンツ、没入型経験コンテンツ、教育コンテンツ、ショッピングコンテンツ、又はその他であることができる。仮想現実コンテンツは、リアルタイムでの位置に基づいて修正可能である。例えば、オブジェクト４１２がヘッドマウントディスプレイ又は眼鏡ユニットである場合、仮想現実コンテンツは、ヘッドマウントディスプレイ又は眼鏡ユニットの着用者が、その位置を追跡する（例えば、マーカーを伴う、マーカーを伴わない、インサイドアウトトラッキング、アウトサイドイントラッキング）、又は、規定された領域４０２などの障害物への歩行を最小限に抑えるなどの障害物を回避するのを助けることができる。
図７は、本開示による、プロセッサと通信する距離感知ユニットと、プロセッサと通信する距離感知ユニットを備えるオブジェクトとを含む、規定された領域の実施形態の概略図を示す。特に、システム７００は、規定された領域７０２、プロセッサ７０４、ＤＳＵ７０６、及びオブジェクト７０８を含む。規定された領域７０２は、上述のように、プロセッサ７０４、ＤＳＵ７０６、及びオブジェクト７０８を含む。規定された領域７０２は、上述のように、規定された領域４０２、又は他のものとすることができる。プロセッサ７０４は、規定された領域７０２の外部に位置することができる。プロセッサ７０４は、上述のように、プロセッサ４１４とすることができる。ＤＳＵ７０６は、上述のように、ＤＳＵ４０４−４１０のいずれか、又は他のものとすることができる。オブジェクト７０８は、上述したように、オブジェクト４１２又は他のものとすることができる。オブジェクト７０８は、上述のように、ＤＳＵをホスティングする。プロセッサ７０４は、ＤＳＵ７０６及びオブジェクト７０８と通信する。プロセッサ７０４、ＤＳＵ７０６、又はオブジェクト７０８のうちの少なくとも１つは、固定、嵌合、インターロック、接着、磁化、吸着、ステッチング、ステープル留め、釘打ち、又は、規定された領域７０２又は規定された領域７０２内に配置された若しくは規定された領域７０２内に延びるオブジェクトへの物理的結合の他の形態を介してなど、規定された領域７０２内に固定することができる。規定された領域７０２は、プロセッサ７０４、ＤＳＵ７０６、又はオブジェクト７０８のうちの少なくとも１つに対して移動することができる。
図８は、本開示による複数の距離感知ユニットからの複数の読み取り値に基づいて動作する方法の実施形態のフローチャートを示す。特に、方法８００は、システム７００を介して実行されることができる。
ブロック８０２において、プロセッサ７０４は、規定された領域７０２内を移動するオブジェクト７０８に基づいて、ＤＳＵ７０６から第１のＤＳＵ読み取り値を取得する。第１のＤＳＵ読み取り値は、ＤＳＵ７０６が、オブジェクト７０８に向かうことができる信号を発したときに、オブジェクト７０８からＤＳＵ７０６を介して受信されるエコーに基づくことができる。第１のＤＳＵ読み取り値は、オブジェクト７０８を介して放射される信号に基づくことができる。ＤＳＵ７０６が最初のＤＳＵ読み取り値を取得すると、その読み取り値はプロセッサ７０４に利用可能となる。
ブロック８０４では、プロセッサ７０４は、規定された領域７０２内を移動するオブジェクト７０８に基づいて、オブジェクト７０８から第２のＤＳＵ読み取り値を取得する。第２のＤＳＵ読み取り値は、オブジェクト７０８が、規定された領域７０２に向かうことができる信号を発したときに、規定された領域７０２からオブジェクト７０８のＤＳＵを介して受信されるエコーに基づくことができる。第２のＤＳＵ読み取り値は、ＤＳＵ７０６を介して放射される信号に基づくことができる。オブジェクト７０８のＤＳＵが第２のＤＳＵ読み取りを取得すると、その読み取り値はプロセッサ７０４に利用可能となる。
ブロック８０６において、プロセッサ７０４は、第１のＤＳＵ読み取り値及び第２のＤＳＵ読み取り値に基づいて動作を行う。動作は、規定された領域７０２又はＤＳＵ７０６に対するオブジェクト７０８の位置、又はオブジェクト７０８に対する規定された領域７０２又はＤＳＵ７０６の位置を決定することを含むことができる。例えば、位置は、第１のＤＳＵ読み取り値又は第２のＤＳＵ読み取り値のうちの少なくとも１つが、ＤＳＵ７０６又はオブジェクト７０８のＤＳＵのうちの少なくとも１つを介して受信されたエコーに基づいている場合に、飛行時間に基づいて決定することができる。位置は、例えば、予め決定されていることを介してなど、他の位置情報が利用可能である場合に推定又は精緻化され得ることに留意されたい。プロセッサ７０４は、位置に基づいて動作を行うことができる。この動作は、データ構造を読み取ること、データ構造にデータを書き込むこと、データ構造内のデータを修正すること、データ構造内のデータを削除すること、入力装置に動作を行わせること、出力装置に動作を行わせること、信号を生成させること、信号を送信させること、信号を受信させること、その他を含むことができる。例えば、入力装置は、カメラ、マイクロホン、ユーザ入力インターフェース、タッチ対応ディスプレイ、受信機、トランシーバ、センサ、ハードウェアサーバ、又はその他を含むことができる。例えば、出力装置は、ディスプレイ、スピーカ、バイブレータ、アクチュエータ、バルブ、ポンプ、送信機、トランシーバ、ハードウェアサーバ、又はその他を含むことができる。例えば、信号は、規定された領域７０２の外側又は規定された領域７０２の内側に送ることができる。例えば、信号は、オブジェクト７０８又は規定された領域７０２に対してローカルであるか、又は、リモートであるかを問わず、オブジェクト７０８、規定された領域７０２、又は、他のデバイスに送られるか、又は、受信されることができる。例えば、データは、位置又は他の情報を含むことができる。
ブロック８０８では、プロセッサ７０４は、リアルタイムであることができる位置に基づいて、規定された領域７０２内のオブジェクト７０８の経路を決定させることができる。例えば、経路はマップ上にシンボルで描くことができる。経路は、規定された領域７０２内でオブジェクト７０８によって既に移動されている経路に対応することができる。経路は、オブジェクト７０８が規定された領域７０２内の規定された領域７０２に対して、又は規定された領域７０２の外部に対して移動すべき経路に対応することができる。例えば、経路は、オブジェクト７０８のユーザが、規定された領域７０２内の又は規定された領域７０２の外部の、指定されたポイント又は所定のポイントにナビゲートすることを可能にする。
ブロック８１０において、プロセッサ７０４は、リアルタイムであることができる位置に基づいて、規定された領域７０２のマップを形成させることができる。マップは、規定された領域７０２の周辺又は周囲をシンボルで描くことができ、周辺又は周囲内のオブジェクト７０８をシンボルで描くことができる。マップは、プロセッサ７０４にローカルに若しくはプロセッサ７０４からリモートに、又はオブジェクト７０８からリモートに若しくはオブジェクト７０８からローカルに、又はサーバ若しくはその他を介してなど、規定された領域７０２の外部に記憶することができる。マップは、形成されると、プロセッサ７０４と通信する出力装置を介して、例えば出力装置１１２を介して提示することができる。例えば、マップは出力装置１１２を介して表示することができる。
ブロック８１２において、ＤＳＵ７０６は、上述のように、ＤＳＵの第１のクラスタに含まれる。従って、プロセッサ７０４は、上述のように、ＤＳＵの第２のクラスタに対するＤＳＵの第１のクラスタの位置を決定することができる。
いくつかの実施形態では、プロセッサ７０４は、上述のように、コンテンツを出力させることができる。コンテンツは、位置に基づくことができ、位置に関する情報を含むことができる。例えば、コンテンツは、警告メッセージ、方向メッセージ、ナビゲーションコンテンツ、指示コンテンツ、その他を含むオーディオを含むことができる。プロセッサ７０４は、上述のように、コンテンツを修正させることができる。コンテンツは、位置に基づくことができ、又は、位置に関する情報を含むことができる。例えば、コンテンツは、警告メッセージ、方向メッセージ、ナビゲーションコンテンツ、教育コンテンツ、又はその他を含むグラフィックを含むことができる。コンテンツは、位置に基づく拡張現実コンテンツを含むことができる。例えば、拡張現実コンテンツは、位置に基づいて画像又は音声の少なくとも１つを含むことができる。例えば、拡張現実コンテンツは、ナビゲーションコンテンツ、警告コンテンツ、方向コンテンツ、指示コンテンツ、ビデオゲームコンテンツ、没入型体験コンテンツ、教育コンテンツ、ショッピングコンテンツ、又はその他であることができる。拡張現実コンテンツは、リアルタイムの位置に基づいて修正することができる。コンテンツは、位置に基づいた仮想現実コンテンツを含むことができる。例えば、仮想現実コンテンツは、位置に基づいて画像又は音声のうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、拡張現実コンテンツは、ナビゲーションコンテンツ、警告コンテンツ、方向コンテンツ、指示コンテンツ、ビデオゲームコンテンツ、没入型体験コンテンツ、教育コンテンツ、ショッピングコンテンツ、又はその他であることができる。仮想現実コンテンツは、リアルタイムの位置に基づいて修正することができる。例えば、オブジェクト７０８がヘッドマウントディスプレイ又は眼鏡ユニットである場合、仮想現実コンテンツは、ヘッドマウントディスプレイ又は眼鏡ユニットの着用者が、その位置を追跡する（例えば、インサイドアウトトラッキング、アウトイントラッキング、マーカー有り、マーカーなし）、又は、規定領域７０２などの障害物への歩行を最小限にすることを介してなど、障害物を回避するのを助けることができる。
図９は、本開示による規定された領域内の距離感知ユニットクラスタに沿って移動するオブジェクトを追跡する複数の距離感知ユニットクラスタを含む規定された領域の実施形態の概略図を示す。図１０は、本開示による、規定された領域内の距離感知ユニットクラスタ間を移動するオブジェクトを追跡する複数の距離感知ユニットクラスタを含む、規定された領域の実施形態の概略図を示す。特に、システム９００Ａ及び９００Ｂの各々は、上述のような、第１のＤＳＵクラスタ９０４と、上述のような、第２のＤＳＵクラスタ９０６と、オブジェクト９０８とを含む。第１のＤＳＵクラスタ６０２及び第２のＤＳＵクラスタ６０４は、プロセッサ７０４、サーバなどのプロセッサと通信する。オブジェクト９０８は、ハウジング２０２、オブジェクト２０４、オブジェクト４１２、又はその他であることができる。オブジェクト９０８はＤＳＵをホスティングする。図１０に示すように、システム９００Ｂでは、第１のＤＳＵクラスタ９０４及び第２のＤＳＵクラスタ９０６は、オブジェクト９０８が第１のＤＳＵクラスタ９０４及び第２のＤＳＵクラスタ９０６に対して移動しているかまたはその逆であるかにかかわらず、上述のように、オブジェクト９０８に対して同じ側に位置する。図９に示すように、システム９００Ａでは、オブジェクト９０８は、オブジェクト９０８が第１のＤＳＵクラスタ９０４及び第２のＤＳＵクラスタ９０６に対して移動しているかその逆であるかにかかわらず、上述のように、第１のＤＳＵクラスタ９０４と第２のＤＳＵクラスタ９０６との間に位置する。従って、図９−１０のように、オブジェクト９０８が、第１のＤＳＵクラスタ９０４及び第２のＤＳＵクラスタ９０６に対して移動経路９１０に沿って移動している又はその逆である場合、第１のＤＳＵクラスタ９０４及び第２のＤＳＵクラスタ９０６は、移動経路９１０に沿って移動しているオブジェクト９０８に基づいて複数の読み取り値を同時に取得し、読み取り値をプロセッサに送信することができる。このように、プロセッサは、プロセッサを介したデータ共有のために、オブジェクト９０８が移動経路９１０に沿って移動している間に、オブジェクト９０８に対する第１のＤＳＵクラスタ９０４及び第２のＤＳＵクラスタ９０６のそれぞれの位置をリアルタイムで知ることができる。上述のように、システム９００Ａ又はシステム９００Ｂの少なくとも１つは、規定された領域の内部又は外部で、又は規定された領域を伴わずに発生することができることに留意されたい。また、オブジェクト９０８は、上述のように、ＤＳＵを含むので、オブジェクト９０８は、システム９００Ａ及びシステム９００Ｂにおけるように、第１のＤＳＵクラスタ９０４又は第２のＤＳＵクラスタ９０６の少なくとも１つに対して、それ自身を位置決めすることができることに留意されたい。この技術はまた、上述のように、第１のＤＳＵクラスタ９０４及び第２のＤＳＵクラスタ９０６が、お互いにカバー範囲が重ならない場所でも機能する。
いくつかの実施形態では、オブジェクトは、陸上車両、例えば、自動車、オートバイ、バス、トラック、スケートボード、モペット、スクーター、自転車、戦車、トラクター、鉄道車両、機関車、又はその他を含むことができ、この場合、陸上車両は、ＤＳＵをホスティングする。陸上車両は、データのセットをＤＳＵから収集し、リアルタイムであることができるデータのセットを、ガソリンスタンド、充電ステーション、料金所、パーキングメーター、ドライブスルーコマースステーション、緊急サービス車両、Ｖ２Ｖプロトコルを介することができる車両、ガレージ、駐車場、消火栓、街路標識、交通灯、ロードセル、道路ベースのワイヤレス誘導充電器、フェンス、スプリンクラーなどの陸上車両インフラアイテムと共有することができる。陸上車両インフラアイテムもＤＳＵをホスティングする場合、そのＤＳＵはまた、上述のように、リアルタイムであることができるデータのセットを収集し、そのデータを陸上車両と共有することができる。このような構成は、陸上車両インフラアイテムが認識していない、又は十分に認識していないオブジェクトなどの不一致を検出することができる。また、上述のように、ＤＳＵを有する陸上車両は、その位置又は消費者通信ユニットの位置を決定するために、スマートフォン、タブレット、ウェアラブル、インフォテーメントユニット、ビデオゲーム機、玩具、又はその他のような、Wi-Fi対応デバイスなどの、陸上車両の内部であるか外部であるかを問わず、消費者通信ユニットを検出し、それにより追跡することができる。例えば、ＤＳＵを有する陸上車両は、消費者通信ユニットが典型的に配置されている場所に基づいて、複数の消費者通信ユニットに対する位置を追跡することができる。従って、消費者通信ユニットの密度又は周波数が典型的な量から増加又は減少するとき、ＤＳＵを有する陸上車両は、例えば、速度の変更、減速、加速、停止、ウインドウ、情報伝達システム、警報音、サイレン、又は警報音のような車両の構成要素の操作、ドア、トランク、フードの開閉、フロントガラスワイパーのオン、通常の又はハイビームライトのオン、パーキング／ブレーキの作動／作動解除、道路上をナビゲートする、外れる、曲がる、又はその他などの行動をとることができるか、又は行動をとることを避けることができる。
本明細書に記載される主題の１つ又は複数の実施形態は、レーダ及び／又は光リモートセンシングシステム及び方法などの距離及び／又は動き感知（motion sensing）システム及び方法に関する。
既知のレーダシステムは、アナログ電磁波をターゲットに向けて送信し、ターゲットから反射する波のエコーを受信する。アナログ波を送信するアンテナとターゲットオブジェクトとの間の距離、及び／又はターゲットオブジェクトの移動に基づいて、受信したエコーの強度及び／又は周波数が変化し得る。エコーの強度、周波数、及び／又は飛行時間は、ターゲットまでの距離及び／又はターゲットの動きを導出するために使用され得る。
いくつかの既知のレーダシステムは、システムがターゲットまでの距離を測定することができる精度が制限される。例えば、これらのシステムがターゲットまでの距離を計算することができる分解能は、比較的大きい場合がある。さらに、これらのシステムのいくつかは、システムがいつ波を送信する又はエコー受信するかを制御する、送信／受信スイッチなどの回路を有し得る。スイッチは、システムが波を送信することからエコーを受信することに切り替えることを可能するのにゼロではない時間を必要とする。この期間は、送信される波が、システムが送信から受信に切り替える前に、受信アンテナにターゲットから反射して戻ることがあるため、システムが比較的近いターゲットまでの距離を測定するために使用されることを妨げる可能性がある。さらに、いくつかの既知のシステムは、送信アンテナから受信アンテナへのエネルギ漏洩を有する。このエネルギ漏洩は、ターゲットまでの距離の測定及び／又は運動の検出を妨害及び／又は不明瞭にし得る。
一実施形態では、方法（例えば、ターゲットオブジェクトまでの分離距離（separation distance）を測定する方法）が提供される。この方法は、送信アンテナから分離距離だけ離間されたターゲットオブジェクトに向けて、送信アンテナから電磁気の第１の送信信号を送信するステップを含む。第１の送信信号は、デジタルビットの第１のシーケンスを表す第１の送信パターンを含む。この方法はまた、ターゲットオブジェクトから反射される第１の送信信号の第１のエコーを受信するステップと、第１のエコーを第１のデジタル化エコー信号に変換するステップと、デジタルビットの第２のシーケンスを表す第１の受信パターンを第１のデジタル化エコー信号と比較して、第１の送信信号及びエコーの飛行時間を決定するステップとを含む。
別の実施形態では、送信器、受信器、及び相関器装置を含むシステム（例えば、感知システム）が提供される。送信機は、送信アンテナから分離距離だけ離間されたターゲットオブジェクトに向けて送信アンテナから伝えられる電磁気の第１の送信信号を生成するように構成される。第１の送信信号は、デジタルビットのシーケンスを表す第１の送信パターンを含む。受信機は、ターゲットオブジェクトから反射される第１の送信信号のエコーに基づく第１のデジタル化エコー信号を生成するように構成される。相関器装置は、デジタルビットの第２のシーケンスを表す第１の受信パターンを第１のデジタル化エコー信号と比較して、第１の送信信号及びエコーの飛行時間を決定するように構成される。
別の実施形態では、別の方法（例えば、ターゲットオブジェクトまでの分離距離を測定するための）が提供される。この方法は、デジタルビットの第１の送信パターンを表す波形を有する第１の送信信号を送信するステップと、第１の送信信号の第１の受信エコーに基づいて第１のデジタル化エコー信号を生成するステップとを含む。第１のデジタル化エコー信号は、デジタルビットのデータストリームを表す波形を含む。本方法はまた、デジタルビットの第１の受信パターンを、第１のデジタル化エコー信号内のデジタルビットのデータストリームの複数の異なるサブセットと比較して、１つ又は複数の他のサブセットよりも第１の受信パターンとより密接に一致する関心のあるサブセットを識別するステップを含む。本方法はさらに、第１のデジタル化エコー信号におけるデータストリームの開始と関心のあるサブセットとの間の時間遅延に基づいて、第１の送信信号及び第１の受信エコーの飛行時間を識別するステップを含む。
本明細書に記載された主題の１つ又は複数の実施形態によれば、感知装置と１つ又は複数のターゲットとの間の距離を決定するためのシステム及び方法が提供される。距離は、ターゲットから反射する送信信号（例えば、レーダ、光、又は他の信号）の飛行時間を測定することによって決定され得る。一例として、既知の又は指定された送信パターン（例えば、ビットのシーケンスを表す波形）を含む信号が送信され、この信号のエコーが受信される。この送信パターンは、粗い段階（coarse stage）の送信パターンと呼ばれることができる。エコーは、送信信号のパターンを表す情報を含み得る。例えば、エコーは、ノイズを表すデータのシーケンス又はストリーム、送信信号のターゲット以外の１つ又は複数のオブジェクトからの部分的な反射、及びターゲットからの反射を識別するために、受信及びデジタル化され得る。
粗い段階の受信パターンが、受信エコーに基づくデジタル化データストリームと比較され、送信信号の飛行時間を決定することができる。粗い段階の受信パターンは、送信パターンと同じであることができ、又は、異なる長さ及び／又はシーケンスのビット（例えば、「０」及び「１」）を有することによって送信パターンと異なることができる。粗い段階の受信パターンは、デジタル化データストリームの異なる部分と比較され、データストリームのどの部分が１つ又は複数の他の部分よりも受信パターンとより密接に一致するかを決定する。例えば、粗い段階の受信パターンをデータストリームに沿ってシフトさせて（例えば、時間に関して）、粗い段階の受信パターンに一致するデータストリームの一部を識別し得る。データストリームの開始と粗い段階の受信パターンの一致する部分との間の時間遅延は、送信信号の飛行時間を表し得る。飛行時間のこの測定は、ターゲットまでの分離距離を計算するために使用され得る。以下に説明するように、この飛行時間を測定するプロセスは、飛行時間の粗い段階の決定と呼ばれることがある。飛行時間を測定するために、粗い段階の決定が1回又は数回行われ得る。例えば、送信信号の単一の「バースト」が、飛行時間を測定するために使用され得る、又は（同じ又は異なる送信パターンを有する）送信信号の複数の「バースト」が使用され得る。
細かい段階（fine stage）の決定は、粗い段階の決定に加えて、又は粗い段階の決定の代わりに行われ得る。細かい段階の決定は、１つ又は複数の追加信号（例えば、「バースト」）をターゲットに向けて送信し、信号の受信エコーに基づいて１つ又は複数のベースバンドエコー信号を生成することを含むことができる。追加の信号は、粗い段階の送信パターンと同じ又は異なるパターンである細かい段階の送信パターンを含み得る。細かい段階の決定は、粗い段階の決定によって測定された（又はオペレータにより入力されるような）飛行時間を使用し、測定された飛行時間だけ遅延した細かい段階の受信パターンをデータストリームの対応する部分と比較することができる。例えば、ベースバンドエコー信号の全部又は実質的な部分に沿って細かい段階の受信パターンをシフトさせる代わりに、細かい段階の受信パターン（又はその一部）は、粗い段階の決定によって測定された時間遅延に等しい量又はそれに基づく量だけ時間シフトさせることができる。あるいは、細かい段階の受信パターンは、ベースバンドエコー信号の全部又は実質的な部分に沿ってシフトされてもよい。時間シフトされた細かい段階の受信パターンは、ベースバンドエコー信号と比較されて、オーバーラップの量、あるいは、時間シフトされた細かい段階の受信パターンとベースバンドエコー信号の波形の間のミスマッチの量を決定することができる。このオーバーラップ又はミスマッチの量は、追加の時間遅延に変換され得る。追加の時間遅延は、細かい段階の時間遅延を計算するために、粗い段階の決定によって測定される時間遅延に加えることができる。次いで、細かい段階の時間遅延を使用して、飛行時間及びターゲットまでの分離距離を計算することができる。
一実施形態において、超細かい段階（ultrafine stage）の決定が、粗い段階の決定及び／又は細かい段階の決定に加えて、又はそれらの代わりに行われ得る。超細かい段階の決定は、細かい段階の決定と同様のプロセスを含むことができるが、受信パターン及び／又はデータストリームの異なる成分を使用することができる。例えば、細かい段階の決定は、受信パターンとデータストリームとの間のオーバーラップ又はミスマッチを測定するために、受信パターンとデータストリームとの同相（Ｉ）成分又はチャネルを検査し得る。超細かい段階の決定は、受信パターンの波形とデータストリームとの間の追加のオーバーラップ又はミスマッチの量を測定するために、受信パターン及びデータストリームの直交（Ｑ）成分又はチャネルを使用することができる。あるいは、超細かい段階の決定は、受信パターン及びデータストリームのＩ及びＱチャネル又は成分を別々に検査し得る。Ｉ及びＱチャネル又は成分の使用は、一つの例示の実施形態として提供される。あるいは、１つ又は複数の他のチャネル又は成分が使用されてもよい。例えば、第１の成分又はチャネル、及び第２の成分又はチャネルが使用され得、第１の成分又はチャネル及び第２の成分又はチャネルは、９０度以外の量だけ互いに対して位相シフトされる。
超細かい段階の決定によって計算されるオーバーラップ又はミスマッチの量は、ターゲットへの飛行時間及び／又は分離距離を決定するために、粗い段階及び／又は細かい段階からの時間遅延に加えることができる追加の時間遅延を計算するために使用することができる。代替的又は追加的に、Ｉチャネル及びＱチャネルにおける波形の間のオーバーラップ又はミスマッチの量は、ターゲットの動きを検出するためにエコーの位相を分解する（resolve）ために検査されることができる。
代替的又は追加的に、超細かい段階の決定は、粗い段階の決定と同様のプロセスを含み得る。例えば、粗い段階の決定は、受信パターン及びデータストリームのＩチャネルを調べて、データストリームの異なるサブセットの相関値を決定し、これらの相関値から、本明細書に記載されるように、関心のあるサブセット及び対応する飛行時間を決定することができる。超細かい段階の決定は、受信パターン及びデータストリームのＱチャンネルを使用して、データストリームの異なるサブセットの相関値を決定し、これらの相関値から、関心のあるサブセット及び飛行時間を決定することができる。Ｉチャネル及びＱチャネルからの飛行時間は、ターゲットまでの飛行時間及び／又は分離距離を計算するために結合（例えば、平均化）することができる。超細かい段階の決定によって計算された相関値を使用して、ターゲットへの飛行時間及び／又は分離距離を決定するために、粗い段階及び／又は細かい段階からの時間遅延に加えることができる追加の時間遅延を計算することができる。代替的又は追加的に、Ｉチャネル及びＱチャネルの波形の相関値は、ターゲットの分離距離又は動きを計算するために、エコーの位相を分解するために検査されることができる。
粗い、細かい、及び超細かい段階の決定は、独立して（例えば、他の段階の１つ又は複数を実行することなく）及び／又は一緒に実行することができる。細かい段階及び超細かい段階の決定は、並行して（例えば、細かい段階の決定がＩチャンネルを調べ、超細かい段階の決定がＱチャンネルを調べる）、又は連続して（例えば、超細かい段階の決定がＩチャンネル及びＱチャンネルの両方を調べる）行うことができる。粗い段階及び超細かい段階の決定は、並列に（例えば、粗い段階の決定がＩチャンネルを調べ、超細かい段階の決定がＱチャンネルを調べる）又は連続して（例えば、超細かい段階の決定がＩチャンネルとＱチャンネルの両方を調べる）行うことができる。
一実施形態では、受信パターンマスクが、データストリームの１つ又は複数の部分又はセグメントを除去（例えば、マスクオフ）する又はそうでなければ変更するために、デジタル化データストリームに適用され得る。マスクされたデータストリームは、次に、本明細書に記載されるように、飛行時間を測定するために、対応する段階の決定（例えば、粗い段階、細かい段階、又は超細かい段階）の受信パターンと比較されることができる。
一実施形態では、種々のパターン（例えば、粗い段階の送信パターン、細かい段階の送信パターン、粗い段階の受信パターン、細かい段階の受信パターン、及び／又は受信パターンマスク）は、同じであり得る。あるいは、これらのパターンのうちの１つ又は複数（又はすべて）が互いに異なり得る。例えば、パターンの異なるものは、異なるビットのシーケンス及び／又はシーケンスの長さを含み得る。超細かい段階で使用される種々のパターン（例えば、粗い段階の送信パターン、細かい段階の送信パターン、粗い段階の受信パターン、細かい段階の受信パターン、及び／又は受信パターンマスク）も、粗い段階又は細かい段階のみで使用されるものとは異なり得、互いに異なり得る。
図１１は、感知システム１００の一実施形態の概略図である。システム１００は、感知装置１０２と１つ又は複数のオブジェクト１０４との間の距離を決定するため、及び／又は、１つ又は複数のターゲットオブジェクト１０４の移動を識別するために使用することができ、この場合、ターゲットオブジェクト１０４は、変化し得る又は知られていない位置を有し得る。一実施形態では、感知装置１０２は、エコー１０８として少なくとも部分的に反射されるターゲットオブジェクト１０４へ向けて、送信信号１０６として電磁パルスシーケンスを送信するレーダシステムを含む。代替的に、感知装置１０２は、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）システムなどの光感知システムを含むことができ、これは、送信信号１０６として光をターゲットオブジェクト１０４に向けて送信し、エコー１０８としてターゲットオブジェクト１０４からの光の反射を受信する。別の実施形態では、送信信号１０６を送信し、エコー１０８を受信するために、ソナーなどの別の送信方法が使用され得る。
送信信号１０６及びエコー１０８の飛行時間は、送信信号１０６の送信と、ターゲットオブジェクト１０４からのエコー１０８の受信との間の時間遅延を表す。飛行時間は、感知装置１０２とターゲットオブジェクト１０４との間の距離に比例することができる。感知装置１０２は、送信信号１０６及びエコー１０８の飛行時間を測定し、飛行時間に基づいて感知装置１０２とターゲットオブジェクト１０４との間の分離距離１１０を計算することができる。
感知システム１００は、感知装置１０２の動作を指示する制御ユニット１１２（図１１の「外部制御ユニット」）を含み得る。制御ユニット１１２は、１つ又は複数のプロセッサ、コントローラなどの、１つ又は複数の論理ベースのハードウェアデバイスを含むことができる。図１１に示された制御ユニット１１２は、ハードウェア（例えば、プロセッサ）及び／又はハードウェアのロジック（例えば、コンピュータメモリに記憶されたコンピュータソフトウェアのような、有形及び非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたハードウェアの動作を指示するための命令の１つ又は複数のセット）を表すことができる。制御ユニット１１２は、１つ又は複数の有線及び／又は無線接続によって、感知装置１０２と通信的に結合（例えば、データ信号を通信するように接続）することができる。制御ユニット１１２は、数メートル離れることによって、建物の別の部屋、別の建物、別の都市のブロック、別の都市、別の郡、州、又は国（又は他の地理的境界）などに配置されることにより、感知装置１０２からリモートに配置され得る。
一実施形態では、制御ユニット１１２は、同じ場所又は異なる場所に配置された複数の感知アセンブリ１０２と通信的に結合することができる。例えば、互いに離れて位置するいくつかの感知アセンブリ１０２は、共通制御ユニット１１２と通信的に結合され得る。制御ユニット１１２は、感知アセンブリ１０２を個別に起動（例えば、オン）又は停止（例えば、オフ）するために、各感知アセンブリ１０２に別々に制御メッセージを送信することができる。一実施形態では、制御ユニット１１２は、感知アセンブリ１０２に、分離距離１１０の周期的測定を行い、次いで、電力を節約するためにアイドル時間にわたって停止するように指示し得る。
一実施形態では、制御ユニット１１２は、送信信号１０６を送信し、エコー１０８を受信し、及び／又は分離距離１１０を測定するために、感知装置１０２を起動（例えば、オン）及び／又は停止（例えば、オフ）させることができる。あるいは、制御ユニット１１２は、感知装置１０２によって測定され、制御ユニット１１２に伝えられる、送信信号１０６及びエコー１０８の飛行時間に基づいて分離距離１１０を計算し得る。制御ユニット１１２は、キーボード、電子マウス、タッチスクリーン、マイクロホン、スタイラスなどの入力装置１１４、及び／又はコンピュータモニタ、タッチスクリーン（例えば、入力装置１１４と同じタッチスクリーン）、スピーカ、ライトなどの出力装置１１６と通信可能に結合することができる。入力装置１１４は、感知装置１０２を作動又は停止させるコマンドのような入力データをオペレータから受信し得る。出力装置１１６は、送信信号１０６及びエコー１０８の飛行時間及び／又は分離距離１１０などの情報をオペレータに提示し得る。出力装置１１６はまた、インターネットのような通信ネットワークに接続し得る。
感知アセンブリ１０２のフォームファクタは、システム１００の用途又は使用に応じて、広範な異なる形状を有し得る。感知アセンブリ１０２は、外側ハウジングのような単一のエンクロージャ１６０２に囲まれ得る。エンクロージャ１６０２の形状は、電源（例えば、バッテリ及び／又は他の電力接続）、環境保護、及び／又は他の通信装置（例えば、測定値を送信又は他の通信を送信／受信するためのネットワーク装置）の必要性を含むが、これらに限定されない要因に依存し得る。図示された実施形態では、感知アセンブリ１０２の基本的な形状は、矩形ボックスである。感知アセンブリ１０２のサイズは、3インチ×６インチ×２インチ（７．６センチ×１５．２センチ×５．１センチ）、７０ｍｍ×１４０ｍｍ×１０ｍｍ、又は別のサイズなど、比較的小さくすることができる。あるいは、感知アセンブリ１０２は、１つ又は複数の他の寸法を有してもよい。
図１２は、感知装置１０２の一実施形態の概略図である。感知装置１０２は、キャリア信号を直接変調する比較的高速のデジタルパルスシーケンスを使用する直接シーケンス拡散スペクトラムレーダ装置であってもよく、このパルスシーケンスは、送信信号１０６としてターゲットオブジェクト１０４に向かって送信される。エコー１０８は、送信信号１０６及びエコー１０８の飛行時間を決定するために、送信信号１０６内の同じパルスシーケンスに相関され得る。次いで、この飛行時間を使用して、分離距離１１０（図１１に示される）を計算することができる。
感知装置１０２は、フロントエンド２００とバックエンド２０２とを含む。フロントエンド２００は、送信信号１０６を送信し、反射エコー１０８を受信する回路及び／又は他のハードウェアを含み得る。バックエンド２０２は、送信信号１０６のためのパルスシーケンスを形成する若しくは送信信号１０６に含めるためのパルスシーケンスを形成するようにフロントエンド２００に指示する制御信号を生成する、及び／又は、フロントエンド２００によって受信されたエコー１０８を処理する（例えば、分析する）回路及び／又は他のハードウェアを含み得る。フロントエンド２００及びバックエンド２０２の両方は、共通のハウジングに含まれ得る。例えば（以下に記載されるように）、フロントエンド２００とバックエンド２０２は、互いに比較的近く（例えば、数センチメートル又は数メートル以内）及び／又は同じハウジング内に収容され得る。あるいは、フロントエンド２００は、バックエンド２０２からリモートに配置され得る。フロントエンド２００及び／又はバックエンド２０２の構成要素は、図１２のライン及び／又は矢印によって接続されているように概略的に示されており、これらは、導電性接続（例えば、ワイヤ、バス等）及び／又は無線接続（例えば、無線ネットワーク）を表し得る。
フロントエンド２００は、送信アンテナ２０４及び受信アンテナ２０６を含む。送信アンテナ２０４は、送信信号１０６をターゲットオブジェクト１０４に向けて送信し、受信アンテナ２０６は、少なくとも部分的にターゲットオブジェクト１０４によって反射されるエコー１０８を受信する。一例として、送信アンテナ２０４は、２４ギガヘルツ（「ＧＨｚ」）±１．５ＧＨｚの周波数を有する無線周波数（ＲＦ）信号のような、ＲＦ電磁信号を送信信号１０６として送信し得る。代替的に、送信アンテナ２０４は、光、及び／又は他の周波数のような他のタイプの信号を送信し得る。光送信の場合、アンテナは、レーザー又はＬＥＤ又は他の装置によって置き換えられ得る。受信機は、光検出器又はフォトダイオードによって置き換えられ得る。
フロントエンド２００のフロントエンド送信機２０８（図１２の「ＲＦフロントエンド」、「送信機」及び／又は「ＴＸ」）は、送信アンテナ２０４と通信可能に結合されている。フロントエンド送信機２０８は、送信アンテナ２０４が送信信号１０６を通信（例えば送信）することができるように、送信信号１０６を形成し、送信アンテナ２０４に供給する。図示の実施形態では、フロントエンド送信機２０８は、ミキサ２１０Ａ、２１０Ｂ及び増幅器２１２を含む。あるいは、フロントエンド送信機２０８は、増幅器２１２を含まなくてもよい。ミキサ２１０Ａ、２１０Ｂは、バックエンド２０２によって提供されたパルスシーケンス又はパターンを、発振信号２１６（例えば、キャリア信号）と組み合わせ（例えば、変調し）、送信アンテナ２０４によって伝えられる送信信号１０６を形成する。一実施形態では、ミキサ２１０Ａ、２１０Ｂは、１つ又は複数の送信（ＴＸ）パターン発生器２２８Ａ、２２８Ｂから受信されたパターン信号２３０Ａ、２３０Ｂ（図１２の「ベースバンド信号」）に発振信号２１６を掛ける。パターン信号２３０は、パターンコード発生器２２８によって形成されたパターンを含む。以下に説明するように、パターン信号２３０は、既知の又は指定されたシーケンスで構成されたいくつかのビットを含むことができる。
フロントエンド２００の発振装置２１４（図１２の「発振器」）は、ミキサ２１０Ａ、２１０Ｂに伝えられる発振信号２１６を生成する。一例として、発振装置２１４は、感知装置１０２内に配置された電源（例えば、バッテリ）によって及び／又は制御ユニット１１２（図１１に示されている）によって提供されるような、発振装置２１４に入力された電圧信号に基づいて発振信号２１６を生成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）を含み得る又はこれを表し得る。増幅器２１２は、送信信号１０６の強度（例えば、ゲイン）を増加させ得る。
図示の実施形態では、ミキサ２１０Ａは、パターン信号２３０Aの同相（Ｉ）成分又はチャネルを受信し、パターン信号２３０ＡのＩ成分又はチャネルを発振信号２１６と混合して、送信信号１０６のＩ成分又はチャネルを形成する。ミキサ２１０Ｂは、パターン信号２３０Bの直交（Ｑ）成分又はチャネルを受信し、パターン信号２３０ＢのＩ成分又はチャネルを発振信号２１６と混合して、送信信号１０６のＱ成分又はチャネルを形成する。
送信信号１０６（例えば、Ｉ及びＱチャネルの一方又は両方）は、ＴＸベースバンド信号２３０がミキサ２１０に流れるときに生成される。デジタル出力ゲート２５０は、ＴＸベースバンド信号２３０の追加制御のために、ＴＸパターン発生器とミキサ２１０との間に配置され得る。１つ又は複数の送信信号１０６のバーストが送信アンテナ２０４によって送信された後、感知アセンブリ１０２は、送信モード（例えば、送信信号１０６の送信を含む）から受信モードに切り替えて、ターゲットオブジェクト１０４からエコー１０８を受信し得る。一実施形態では、感知アセンブリ１０２は、送信モードの場合には、エコー１０８を受信又は検知しない、及び／又は受信モードの場合には、送信信号１０６を送信しないことがある。感知アセンブリ１０２が送信モードから受信モードに切り替わると、デジタル出力ゲート２５０は、送信機２０８によって生成される送信信号１０６が除去される点（例えば、強度がゼロに低下する点）までの時間を短縮することができる。例えば、ゲート２５０は、トライステート機能及び差動ハイパスフィルタ（ゲート２５０によって表される）を含むことができる。ベースバンド信号２３０は、ベースバンド信号２３０がアップコンバージョンミキサ２１０に到達する前にフィルタを通過する。ゲート２５０は、制御ユニット１１２（図１１に示される）と通信的に結合され、制御されることができる。その結果、制御ユニット１１２は、送信信号１０６（又はいくつかの送信信号１０６のバースト）が送信され、感知アセンブリ１０２がエコー１０８を受信するためにスイッチオーバすることになるときに、ゲート２５０のフィルタをトライステート（例えば、高インピーダンス）モードに入らせるように指示することができる。ゲート２５０の差動出力にわたるハイパスフィルタは、トライステートモードが開始された後、入力送信信号１０６を比較的迅速に低減することができる。その結果、感知アセンブリ１０２がエコー１０８を受信するとき、送信信号１０６が、送信アンテナ２０４へ流れること及び／又は受信アンテナ２０６へ漏洩することが防止される。
フロントエンド２００のフロントエンド受信機２１８（「ＲＦフロントエンド」、「受信機」及び／又は「ＲＸ」）は、受信アンテナ２０６と通信可能に結合されている。フロントエンド受信機２１８は、受信アンテナ２０６からエコー１０８を表すエコー信号２２４（又はエコー１０８を表すデータ）を受信する。エコー信号２２４は、一実施形態ではアナログ信号であってもよい。受信アンテナ２０６は、受信されたエコー１０８に基づいてエコー信号２２４を生成し得る。図示の実施形態では、増幅器２３８は、受信アンテナ２０６とフロントエンド受信機２１８との間に配置され得る。フロントエンド受信機２１８は、増幅器２２０及びミキサ２２２Ａ、２２２Ｂを含むことができる。代替的に、増幅器２２０、２３８のうちの１つ又は複数を設けられなくてもよい。増幅器２２０、２３８は、エコー信号２２４の強度（例えば、ゲイン）を増加させることができる。ミキサ２２２Ａ、２２２Ｂは、発振装置２１４からの発振信号２１６（又は発振信号２１６のコピー）と混合するために、エコー信号２２４の異なる成分又はチャネルを受信する１つ又は複数のミキシング装置を含み得る又はそれらを表し得る。例えば、ミキサ２２２Ａは、アナログエコー信号２２４と発振信号２１６のＩ成分とを組み合わせて、感知装置１０２のバックエンド２０２に伝えられる第１のベースバンドエコー信号２２６Ａに、エコー信号２２４のＩ成分を抽出することができる。第１のベースバンドエコー信号２２６Ａは、ベースバンドエコー信号のＩ成分又はチャネルを含み得る。ミキサ２２２Ｂは、アナログエコー信号２２４と発振信号２１６のＱ成分とを組み合わせて、アナログエコー信号２２４のＱ成分を、感知装置１０２のバックエンド２０２に伝えられる第２のベースバンドエコー信号２２６Ｂに抽出することができる。第２のベースバンドエコー信号２２６Ｂは、ベースバンドエコー信号のＱ成分又はチャネルを含むことができる。一実施形態では、エコー信号２２６Ａ、２２６Ｂは、ベースバンドエコー信号２２６と総称することができる。一実施形態では、ミキサ２２２Ａ、２２２Ｂは、ベースバンドエコー信号２２６Ａ、２２６Ｂを形成するために、エコー信号２２４を発振信号２１６のＩ成分及びＱ成分と乗算することができる。
感知装置１０２のバックエンド２０２は、送信信号１０６に含めるためにパターン信号２３０を生成する送信（ＴＸ）パターンコード発生器２２８を含む。送信パターンコード発生器２２８は、送信コード発生器２２８Ａ、２２８Ｂを含む。図示の実施形態では、送信コード発生器２２８Ａは、Ｉ成分又はチャネルパターン信号２３０Ａ（図１２では「Ｉ ＴＸパターン」）を生成し、送信コード発生器２２８Ｂは、Ｑ成分又はチャネルパターン信号２３０Ｂ（図１２では「Ｑ ＴＸパターン」）を生成する。送信パターンコード発生器２２８によって生成された送信パターンは、既知の又は指定された二進数字又はビットのシーケンスを有するデジタルパルスシーケンスを含むことができる。ビットは、１又はゼロ、高又は低、ＯＮ又はＯＦＦ、＋１又は−１などの値のような２つの値のうちの１つを有し得る情報の単位を含む。あるいは、ビットは、数字、３つ以上の値のうちの１つなどを有し得る情報の単位などによって置き換えられてもよい。パルスシーケンスは、図１１に示すシステム１００のオペレータによって（図１１に示す入力装置１１４を使用するなどして）選択されてもよく、パターンコード発生器２２８のロジックにハードワイヤリングされてもよく、プログラムされてもよく、その他の方法で確立されてもよい。
送信パターンコード発生器２２８は、ビットのパターンを生成し、パターン信号２３０Ａ、２３０Ｂ内のパターンをフロントエンド送信機２０８に通信する。パターン信号２３０Ａ、２３０Ｂは、個々に、又は集合的に、パターン信号２３０と称され得る。一実施形態では、パターン信号２３０は、３ＧＨｚ以下の周波数でフロントエンド送信機２０８に通信し得る。あるいは、パターン信号２３０は、フロントエンド送信機２０８により大きな周波数で伝えられてもよい。送信パターンコード発生器２２８はまた、パターン信号２３０を相関器装置２３２（図１２の「相関器」）に通信する。例えば、パターンコード発生器２２８は、相関器装置２３２に送られるパターン信号のコピーを生成し得る。
バックエンド部２０２は、ハードウェア（例えば、１つ又は複数のプロセッサ、コントローラ等）及び／又はハードウェアのロジック（例えば、コンピュータメモリ上に記憶されたコンピュータソフトウェアのような有形及び非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記憶されたハードウェアの動作を指示するための命令の１つ又は複数のセット）を含むか、又は表す。ＲＸバックエンド部２０２Ｂは、パターンコード発生器２２８からのパターン信号２３０及びフロントエンド受信機２００からのベースバンドエコー信号２２６（例えば、信号２２６Ａ、２２６Ｂのうちの１つ又は複数）を受信する。ＲＸバックエンド部２０２Ｂは、分離距離１１０を決定するため、及び／又は、ターゲットオブジェクト１０４の動きを追跡及び／又は検出するために、ベースバンドエコー信号２２６の分析の１つ又は複数の段階を実行し得る。
分析の段階は、上述のように、粗い段階、細かい段階、及び／又は超細かい段階を含むことができる。粗い段階では、ベースバンドプロセッサ２３２は、パターン信号２３０をベースバンドエコー信号２２６と比較して、送信信号１０６及びエコー１０８の粗い又は推定飛行時間を決定する。例えば、ベースバンドプロセッサ２３２は、後述するように、送信信号１０６が送信される時間（time）と、パターン信号２３０（又はその一部）のパターンとベースバンドエコー信号２２６とが一致するか又は実質的に一致するその後の時間との間の関心のある時間遅延を測定することができる。関心のある時間遅延は、送信信号１０６及び対応するエコー１０８の飛行時間の推定値として使用され得る。
細かい段階において、感知アセンブリ１０２は、パターン信号２３０の複製コピーをベースバンドエコー信号２２６と比較することができる。パターン信号２３０の複製されたコピーは、粗い段階の間に測定された関心のある時間遅延だけ遅延したパターン信号２３０を含む信号であり得る。感知アセンブリ１０２は、パターン信号２３０の複製されたコピーをベースバンドエコー信号２２６と比較し、複製されたパターン信号とベースバンドエコー信号２２６との間の時間的なオーバーラップ又はミスマッチの程度を決定する。この時間的オーバーラップ又はミスマッチは、粗い段階から計算された飛行時間に加えることができる飛行時間の追加部分を表すことができる。一実施形態では、細かい段階は、ベースバンドエコー信号２２６及び複製パターン信号のＩ及び／又はＱ成分を検査する。
超細かい段階では、感知アセンブリ１０２は、複製パターン信号とベースバンドエコー信号２２６のＩ成分及び／又はＱ成分を検査して、ベースバンドエコー信号２２６及び複製パターン信号のＩ成分及び／又はＱ成分の間の時間的オーバーラップ又はミスマッチを決定することもできる。ベースバンドエコー信号２２６及び複製されたパターン信号のＱ成分の時間的オーバーラップ又はミスマッチは、（Ｉ及び／又はＱ成分を検査することによって）粗い段階及び細かい段階から計算された飛行時間に追加され得る追加の時間遅延を表し、飛行時間の比較的正確な推定を決定し得る。代替的又は追加的に、超細かい段階は、関心のあるビット内のターゲットオブジェクト１０４の動きを正確に追跡及び／又は検出するために使用され得る。用語「細かい」及び「超細かい」は、細かい段階が、粗い段階に対して飛行時間（ｔＦ）及び／又は分離距離１１０のより正確及び／又は精密な（例えば、より高い分解能の）計算を提供し得ること、及び超細かい段階が、細かい段階及び粗い段階に対して飛行時間（ｔＦ）及び／又は分離距離１１０のより正確及び／又は精密な（例えば、より高い分解能の）計算を提供し得ることを意味する。代替的又は追加的に、Ｉチャネル及びＱチャネルにおける波形のタイムラグは、ターゲットの分離距離又は動きを計算するために、エコーの位相を分解するために検査することができる。
上述のように、超細かい段階の決定は、粗段階の決定と同様のプロセスを含み得る。例えば、粗い段階の決定は、受信パターンのＩチャネル及びデータストリームを調べて、データストリームの異なるサブセットの相関値を決定し、それらの相関値から、本明細書に記載されるように、関心のあるサブセット及び対応する飛行時間を決定し得る。超細かい段階の決定は、受信パターンのＩ及び／又はＱチャネル及びデータストリームを使用して、データストリームの異なるサブセットの相関値を決定し、これらの相関値から、関心のあるサブセット及び飛行時間を決定することができる。Ｉチャネル及びＱチャネルからの飛行時間は、ターゲットへの飛行時間及び／又は分離距離を計算するために結合（例えば、平均化）することができる。超細かい段階の決定によって計算された相関値を使用して、粗い段階及び／又は細かい段階からの時間遅延に加えることができる追加の時間遅延を計算して、ターゲットへの飛行時間及び／又は分離距離を決定することができる。代替的又は追加的に、Ｉチャネル及びＱチャネル内の波形の相関値は、ターゲットの分離距離又は動きを計算するために、エコーの位相を分解するために検査され得る。
バックエンド２０２は、第１のベースバンドプロセッサ２３２Ａ（図１２の「Ｉベースバンドプロセッサ」）及び第２のベースバンドプロセッサ２３２Ｂ（図１２の「Ｑベースバンドプロセッサ」）を含むことができる。第１のベースバンドプロセッサ２３２Ａは、エコー信号２２６ＡのＩ成分又はチャネルを検査することができ、第２のベースバンドプロセッサ２３２Ｂは、エコー信号２２６ＢのＱ成分又はチャネルを検査することができる。バックエンド２０２は、ベースバンドエコー信号２２６の分析からの出力として測定信号２３４を提供することができる。一実施形態では、測定信号２３４は、第１のベースバンドプロセッサ２３２ＡからのＩ成分又はチャネル測定信号２３４Ａと、第２のベースバンドプロセッサ２３２ＢからのＱ成分又はチャネル測定信号２３４Ｂとを含む。測定信号２３４は、分離距離１１０及び／又は飛行時間を含み得る。全体の位置推定値２６０は、制御ユニット１１２が、分離距離１１０及び／又は飛行時間を表すデータ又は情報を、１つ又は複数の他の使用、計算などのために、及び／又は出力装置１１６（図１１に示される）上にオペレータへの提示のために使用できるように、制御ユニット１１２（図１１に示される）に通信することができる。
以下に説明するように、パターン（例えば、ビットのパルスシーケンス）又は送信信号１０６で送信されたその一部も含む相関ウインドウが、ベースバンドエコー信号２２６と比較され得る。相関ウインドウは、ベースバンドエコー信号２２６の開始を表すベースバンドエコー信号２２６内の位置（例えば、送信信号１０６が送信される時間に対応するが、ベースバンドエコー信号の正確な開始であってもなくてもよい時間）から漸進的にシフト又は遅延され、連続的に、又は任意の他の順序で、ベースバンドエコー信号２２６の異なるサブセット又は部分と比較され得る。相関ウインドウ内のパルスシーケンスとベースバンドエコー信号２２６のサブセット又は部分との間の一致の程度を表す相関値を計算することができ、関心のある時間遅延（例えば、おおよその飛行時間）を、ベースバンドエコー信号２２６の開始と１つ又は複数の最大又は比較的大きな相関値との間の時間差に基づいて決定することができる。最大又は比較的大きな相関値は、ターゲットオブジェクト１０４からの送信信号１０６の少なくとも部分的な反射を表し得、関心のある相関値と呼ばれ得る。
本明細書において使用されるとき、用語「最大」、「最小」、及びそれらの形式は、それぞれ、絶対最大値及び絶対最小値に限定されるものではない。例えば、「最大」相関値は、可能な最大の相関値を含むことができるが、「最大」相関値は、１つ又は複数の他の相関値より大きい相関値を含むこともできるが、必ずしも得られる最大の相関値を含まない。同様に、「最小」相関値は、可能な最小の相関値を含むことができるが、「最小」相関値は、１つ又は複数の他の相関値より小さい相関値を含むこともできるが、必ずしも得られる最小の相関値を含まない。
次いで、関心のある時間遅延を使用して、粗い段階からの分離距離１１０を計算することができる。例えば、一実施形態では、分離距離１１０は、以下のように推定又は計算することができる：
ｄ＝ｔＦ×ｃ／２ （式 ＃１）
ここで、dは、分離距離１１０を表し、ｔＦは、関心のある時間遅延を表し（ベースバンドエコー信号２２６の開始から関心のある相関値の識別に計算される）、ｃは、光の速度を表す。あるいは、ｃは、送信信号１０６及び／又はエコー１０８が、感知装置１０２とターゲットオブジェクト１０４との間の媒体又は媒質を通って移動する速度を表し得る。別の実施形態では、ｔＦ及び／又はｃの値は、送信信号１０６及び／又はエコー１０８の飛行時間に起因しない送信信号１０６の送信とエコー１０８の受信との間の遅延の部分を考慮するために、較正因子又は他の因子によって修正されてもよい。
図１２に示される感知アセンブリ１０２を引き続き参照すると、図１３Ａ及び１３Ｂは、一実施形態による、送信信号１０６及び対応するエコー１０８に対する飛行時間の粗い段階の決定の概略図である。「粗い」とは、反射されたエコー１０８から生成される、同一又は異なるエコー信号２２４（図１２に示される）の１つ又は複数の追加の測定又は分析が、飛行時間（ｔＦ）及び／又は分離距離１１０のより正確及び／又は精密な測定を提供するために実行され得ることを意味する。上述したように、パターンコード発生器２２８及びベースバンドエコー信号２２６によって生成されたパターンは、ＲＸバックエンド２０２Ｂによって受信される。ベースバンドエコー信号２２６は、エコー信号２２４をベースバンド信号に変換するために、発振信号２１６によってエコー信号２２４を混合（例えば乗算）することによって形成することができる。
図１３Ａは、送信信号１０６（図１１に示される）及びデジタル化エコー信号２２６を表す方形波形送信信号３２２を示す。図１３Ａに示すエコー信号２２６は、エコー信号２２６（例えば、信号２２６Ａ）のＩ成分又はチャネルを表し得る。信号３２２、２２６は、時間を表す水平軸３０４に沿って示されている。送信信号３２２は、送信信号１０６に含まれるパターンを表すパターン波形セグメント３２６を含む。図示の実施形態では、パターン波形セグメント３２６は１０１０１１のビットパターンに対応し、ここで０は送信信号３２２の低値３２８を表し、１は送信信号３２２の高値３３０を表す。低値３２８、高値３３０の各々は、ビット時間３３２にわたって発生する。図示された実施形態では、各パターン波形セグメント３２６は、各パターン波形セグメント３２６が、６ビット時間３３２にわたって延びるように、６ビット（例えば、６つの０及び１）を含む。あるいは、１つ又は複数のパターン波形セグメント３２６は、低又は高値３２８、３３０の異なるシーケンスを含んでもよく、及び／又は異なる数のビット時間３３２にわたって生じてもよい。
ベースバンドエコー信号２２６は、一実施形態では、方形波のシーケンス（例えば、低値及び高値３２８、３３０）を含むが、波は、他の形状を有してもよい。エコー信号２２６は、デジタル化エコー信号７４０（図１３Ｂに関連して以下に示す）として表され得る。以下に説明するように、デジタル化エコー信号７４０の異なる部分又はサブセットが、送信信号１０６のパターンシーケンス（例えば、パターン波形セグメント３２６）と比較して、関心のある時間遅延、又は推定飛行時間を決定することができる。図１３Ａに示すように、ベースバンドエコー信号２２６の方形波（例えば、低値及び高値３２８、３３０）は、送信信号３２２のビット時間３３２に正確に整列しないことがある。
図１３Ｂは、時間を表す軸３０４に沿った図１３Ａのデジタル化エコー信号７４０を示す。図１３Ｂに示すように、デジタル化エコー信号７４０は、ビット３００、３０２のシーケンスとして概略的に示され得る。デジタル化エコー信号７４０の各ビット３００、３０２は、デジタル化エコー信号７４０の異なる低値又は高値３２８、３３０（図１３Ａに示される）を表すことができる。例えば、ビット３００（例えば、「０」）はデジタル化エコー信号７４０の低値３２８を表すことができ、ビット３０２（例えば、「１」）はデジタル化エコー信号７４０の高値３３０を表すことができる。
ベースバンドエコー信号２２６は、軸３０４の送信時間（ｔ０）で始まる。送信時間（ｔ０）は、送信信号１０６が感知アセンブリ１０２によって送信される時間に対応し得る。あるいは、送信時間（ｔ０）は、送信信号１０６が送信される時間の前後に生じる別の時間であってもよい。
ベースバンドプロセッサ２３２は、送信信号１０６に含まれる送信パターン（例えば、信号２３０）と同様に、受信パターン信号２４０をパターン発生器２２８から取得し、受信パターン信号２４０は、図１３に示すデジタルパルスシーケンス受信パターン３０６のような、ビットのシーケンスを表す波形信号を含み得る。
ベースバンドプロセッサ２３２は、受信パターン３０６をエコー信号２２６と比較する。一実施形態では、受信パターン３０６は、上述したように、パターンコード発生器２２８からの送信信号１０６に含まれるビットの送信パターンのコピーである。あるいは、受信パターン３０６は、送信信号１０６に含まれる送信パターンとは異なってもよい。例えば、受信パターン３０６は、異なるビットのシーケンスを有してもよく（例えば、異なるビットのシーケンスを表す１つ又は複数の異なる波形を有してもよい）、及び／又は送信パターンよりも長い又は短いビットのシーケンスを有してもよい。受信パターン３０６は、図１３Ａに示すパターン波形セグメント３２６のうちの１つ又は複数、又はその一部によって表され得る。
ベースバンドプロセッサ２３２は、異なる位置における相関値（「ＣＶ」）を計算するために、デジタル化エコー信号７４０の異なる部分と比較される相関ウインドウ３２０として受信パターン３０６の全部又は一部を使用する。相関値は、受信パターン３０６とデジタル化エコー信号７４０内のビットの異なるサブセットにわたるデジタル化エコー信号７４０との間の一致の異なる程度を表す。図１３に示す例では、相関ウインドウ３２０は、６ビット３００、３０２を含む。あるいは、相関ウインドウ３２０は、異なる数のビット３００、３０２を含んでもよい。相関器装置７３１は、エコー信号７４０の他の部分の１つ又は複数（又はすべて）よりも、どこ（例えば、エコー信号２２６のどのサブセット）が相関ウインドウ３２０内のパターンとより密接に一致するかを識別するために、エコー信号７４０に沿って相関ウインドウ３２０を時間的にシフトさせることができる。一実施形態では、粗い段階の決定で動作するとき、第１のベースバンドプロセッサ２３２Ａは、相関ウインドウ３２０をエコー信号２２６のＩ成分又はチャネルと比較する。
例えば、相関器装置７３１は、相関ウインドウ３２０内のビットを、デジタル化エコー信号７４０内のビット３００、３０２の第１のサブセット３０８と比較し得る。例えば、相関器装置７３１は、受信パターン３０６をデジタル化エコー信号７４０の最初の６ビット３００、３０２と比較し得る。あるいは、相関器装置７３１は、受信パターン３０６をデジタル化エコー信号７４０の異なるサブセットと比較することによって開始することができる。相関器装置７３１は、第１のサブセット３０８内のビット３００、３０２のシーケンスが受信パターン３０６内のビット３００、３０２のシーケンスとどれくらい密接に一致するかを決定することによって、デジタル化エコー信号７４０内のビットの第１のサブセット３０８に対する第１の相関値を計算する。
一実施形態では、相関器装置７３１は、相関ウインドウ３２０内のビット３００、３０２のシーケンスに一致する相関ウインドウ３２０と比較されるデジタル化エコー信号７４０のサブセット内のそれらのビット３００、３０２に第１の値（例えば＋１）を割り当て、相関ウインドウ３２０内のビット３００、３０２のシーケンスに一致しないデジタル化エコー信号７４０のサブセット内のそれらのビット３００、３０２に異なる第２の値（例えば−１）を割り当てる。あるいは、他の値を使用してもよい。次に、相関器装置７３１は、デジタル化エコー信号７４０のサブセットに対してこれらの割り当てられた値を合計して、サブセットに対する相関値を導出し得る。
デジタル化エコー信号のビットの第１のサブセット３０８に関しては、４番目のビット（例えば、ゼロ）及び５番目のビット（例えば、１）のみが、相関ウインドウ３２０の４番目のビット及び５番目のビットと一致する。第１のサブセット３０８内の残りの４ビットは、相関ウインドウ３２０内の対応するビットと一致しない。結果として、＋１が一致ビットに割り当てられ、−１が不一致ビットに割り当てられる場合、デジタル化エコー信号７４０の第１のサブセット３０８に対する相関値は−２であると計算される。一方、＋１がビットに割り当てられ、０がミスマッチビットに割り当てられる場合、デジタル化エコー信号７４０の第１のサブセット３０８に対する相関値は＋２であると計算される。上述のように、＋１及び／又は−１の代わりに、他の値を使用してもよい。
次に、相関器装置７３１は、相関ウインドウ３２０内のビット３００、３０２のシーケンスを、デジタル化エコー信号７４０の別のサブセット（例えば、後の又は後続の）と比較することによって、相関ウインドウ３２０をシフトする。図示された実施形態では、相関器装置７３１は、相関ウインドウ３２０をデジタル化エコー信号７４０内の６番目〜７番目のビット３００、３０２と比較して、別の相関値を計算する。図１３に示すように、相関ウインドウ３２０が比較されるサブセットは、少なくとも部分的に互いにオーバーラップし得る。例えば、相関ウインドウ３２０が比較されるサブセットの各々は、各サブセット内のビットの１つを除く全てのビットによって、互いにオーバーラップし得る。別の例では、サブセットの各々は、各サブセット内のより少ないビット数だけ互いにオーバーラップし得るか、又は全くオーバーラップしない場合さえある。
相関器装置７３１は、相関ウインドウ３２０をデジタル化エコー信号７４０の異なるサブセットと比較し続けて、サブセットに対する相関値を計算してもよい。上記の例に続いて、相関器装置７３１は、デジタル化エコー信号７４０の異なるサブセットについて図１３に示される相関値を計算する。図１３において、相関ウインドウ３２０は、相関ウインドウ３２０が比較されるサブセットの下方にシフトされて示され、相関ウインドウ３２０が比較されるサブセットの相関値は、相関ウインドウ３２０の右側に示される（一致に対して＋１の値、不一致に対して−１の値を使用）。図示された例に示されているように、デジタル化エコー信号２２６における５番目から１０番目のビット３００、３０２に関連付けられた相関値は、他のサブセットの１つ又は複数の他の相関値より大きい、又は相関値のうちの最大である、相関値（例えば＋６）を有する。
別の実施形態では、相関ウインドウ３２０に含まれ、デジタル化エコー信号７４０のサブセットと比較される受信パターン３０６は、送信信号１０６に含まれる送信パターンの一部分、及び全体未満を含み得る（図１１に示される）。例えば、送信信号１０６の送信パターンが、ビット３００、３０２の１３（又は異なる数）のデジタルパルスシーケンスを表す波形を含む場合、相関器装置７３１は、送信パターンに含まれるビット３００、３０２の１３個未満（又は異なる数）を含む受信パターン３０６を使用してもよい。
一実施形態では、相関器装置７３１は、相関ウインドウ３２０（マスクされた受信パターンとも呼ばれる）を形成するために、受信パターン３０６にマスクを適用することによって、受信パターン３０６全体より少ないものをサブセットと比較することができる。図１３に示す受信パターン３０６に関して、相関器装置７３１は、シーケンス「０００１１１」（又は別のマスク）を含むマスクを受信パターン３０６に適用して、受信パターン３０６から最初の３ビット３００、３０２を除去して、最後の３ビット３００、３０２のみがデジタル化エコー信号７４０の様々なサブセットと比較されるようにしてもよい。マスクは、マスク内の各ビットに受信パターン３０６内の対応するビットを乗算することによって適用することができる。一実施形態では、相関ウインドウ３２０がサブセットと比較されるとき、同じマスクが、デジタル化エコー信号７４０内の各サブセットにも適用される。
相関器７３１は、１つ又は複数の相関値より大きい、及び／又は関心のある相関値３１２としての指定された閾値より大きい、最大である相関値を識別し得る。図示の例では、第５の相関値（例えば、+６）は、関心のある相関値３１２であり得る。関心のある相関値３１２に対応するデジタル化エコー信号７４０内のビットのサブセットは、関心のあるサブセット３１４として識別され得る。図示された例では、関心のあるサブセット３１４は、デジタル化エコー信号７４０内に５番目から１０番目のビット３００、３０２を含む。この例では、関心のあるサブセットの開始が関心のあるサブセットを識別するために使用される場合、関心の遅延は５であろう。送信信号１０６（図１１に示されている）が、感知アセンブリ１０２から異なる分離距離１１０に配置された異なるターゲットオブジェクト１０４などの複数のターゲットオブジェクト１０４（図１１に示されている）で反射される場合、複数の関心のあるサブセットは識別され得る。
デジタル化エコー信号７４０のサブセットの各々は、デジタル化エコー信号７４０の開始（例えばｔ０）と、デジタル化エコー信号７４０の各サブセットにおける第１のビットの開始との間の時間遅延（ｔｄ）に関連付けられ得る。あるいは、サブセットに対する時間遅延（ｔｄ）の開始は、別の開始時間から測定されることができる（例えば、デジタル化エコー信号７４０（ｔ０）の前後の時間、及び／又は時間遅延（ｔｄ）の終了は、サブセットの中央又は別のビットなど、サブセット内の別の位置にあり得る）。
関心のあるサブセットに関連する時間遅延（ｔｄ）は、ターゲットオブジェクト１０４から反射される送信信号１０６の飛行時間（ｔＦ）を表し得る。上記の式♯１を使用して、飛行時間は、感知アセンブリ１０２とターゲットオブジェクト１０４との間の分離距離１１０を計算するために使用されることができる。一実施形態では、飛行時間（ｔＦ）は、飛行時間（ｔＦ）を得るために較正因子によって修正される時間遅延のような修正された時間遅延（ｔｄ）に基づき得る。一例として、飛行時間（ｔＦ）は、信号の伝搬及び／又は他の処理若しくは分析を考慮するために補正することができる。感知アセンブリ１０２の構成要素を通じたエコー信号２２４の伝搬、ベースバンドエコー信号２２６の形成、ベースバンドエコー信号２２６の伝搬などは、飛行時間（ｔＦ）の計算に影響を与える可能性がある。ベースバンドエコー信号２２６における関心のあるサブセットに関連する時間遅延は、送信信号１０６及びエコー１０８の飛行時間を含んでもよく、また、システム１００のアナログ及びデジタルブロック（例えば、相関器装置７３１及び／又はパターンコード発生器２２８及び／又はミキサ２１０及び／又は増幅器２３８）における種々の信号の伝搬時間を含んでもよい。
これらの構成要素を通るデータ及び信号の伝搬時間を決定するために、較正ルーチンを使用することができる。既知の距離のターゲットに対して測定を行うことができる。例えば、１つ又は複数の送信信号１０６は、送信及び／又は受信アンテナ２０４、２０６からの既知の分離距離１１０にあるターゲットオブジェクト１０４に送信することができる。送信信号１０６に対する飛行時間の計算は、上述のように行うことができ、飛行時間は、計算された分離距離１１０を決定するために使用することができる。実際の既知の分離距離１１０と計算された分離距離１１０との間の差に基づいて、感知アセンブリ１０２の構成要素を通る伝搬時間に基づく測定誤差が計算され得る。次いで、この伝搬時間は、感知アセンブリ１０２を使用して計算されるさらなる飛行時間を補正（例えば、短縮）するために、使用され得る。
一実施形態では、感知アセンブリ１０２は、送信信号１０６のいくつかのバーストを送信し得、相関器装置７３１は、送信信号１０６の反射エコー１０８に基づいているデジタル化エコー信号７４０に対するいくつかの相関値を計算し得る。いくつかの送信信号１０６の相関値は、同じ又はほぼ同じ時間遅延（ｔｄ）について計算された相関値の平均、中央値、又は他の統計的尺度を計算することによってなど、共通の時間遅延（ｔｄ）によってグループ化され得る。他の相関値よりも大きい又は最も大きいグループ化された相関値は、単一の相関値及び／又はバーストのみを使用することに対して、飛行時間（ｔＦ）及び分離距離１１０をより正確に計算するために使用され得る。
図１４は、図１１に示すいくつかの送信信号１０６にわたって計算されて平均化される相関値の一例を示す。相関値４００は、時間（例えば、時間遅延又は飛行時間）を表す水平軸４０２及び相関値４００の大きさを表す垂直軸４０４に沿って示される。図１４に示すように、幾つかのピーク４０６、４０８は、幾つかの送信信号１０６にわたってグループ化された多重相関値４００に基づいて識別され得る。ピーク４０６、４０８は、そこから送信信号１０６が反射される１つ又は複数のターゲットオブジェクト１０４（図１１に示されている）に関連付けられ得る。ピーク４０６、４０８のうちの１つ又は複数に関連する時間遅延（例えば、水平軸４０２に沿った時間）を使用して、上述のように、ピーク４０６、４０８に関連する１つ又は複数のターゲットオブジェクト１０４の分離距離（複数可）１１０を計算することができる。
図１５は、図１２に示される感知アセンブリ１０２の別の概略図である。感知アセンブリ１０２は、図１５に、ラジオフロントエンド５００及び処理バックエンド５０２を含むように示されている。ラジオフロントエンド５００は、感知アセンブリ１０２のフロントエンド２００（図１２に示される）に含まれるコンポーネントの少なくとも一部を含み得、処理バックエンド５０２は、感知アセンブリ１０２のバックエンド２０２（図１２に示される）のコンポーネントの少なくとも一部、及び／又はフロントエンド２００の１つ又は複数のコンポーネント（例えば、図１２に示されるフロントエンド送信機２０８及び／又は受信機２１８）を含み得る。
上述のように、受信エコー信号２２４は、一実施形態では、高速光通信システムに使用される回路５０６（例えば、図１２に示すフロントエンド受信機２１８）によって調整され得る。この調整は、増幅及び／又は量子化のみを含み得る。次いで、信号２２４は、信号２２４に基づいてデジタル信号を生成するデジタイザ７３０に送られ、それは、その後、飛行時間情報を抽出するために元の送信シーケンスと比較するために相関器７３１（後述）に送られる。相関器装置７３１及び調整回路は、まとめて、感知装置１０２のベースバンド処理部と称することができる。
また、上述のように、パターンコード発生器２２８は、パターン信号２３０で伝えられるパターン（例えば、デジタルパルスシーケンス）を生成する。デジタルパルスシーケンスは、パルスを短くし、システム１００（図１１に示す）の正確さ及び／又は精度を高めるため、及び／又は送信された無線エネルギを非常に広い帯域にわたって拡散するために、比較的高速であり得る。パルスが十分に短い場合、帯域幅は十分に広く、超広帯域（ＵＷＢ）として分類され得る。その結果、システム１００は、２２〜２７ＧＨｚ ＵＷＢ帯域及び／又は３〜１０ＧＨｚ ＵＷＢ帯域で動作することができ、これらは、免許不要の動作のために世界中で（地域によって）利用可能である。
一実施形態では、デジタルパルスシーケンスは、比較的低電力のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）５０４などの１つ又は複数のデジタル回路によって生成される。ＦＰＧＡ５０４は、デジタル又はロジックシステムを実装するために製造後に顧客又は設計者によって構成されるように設計された集積回路であり得る。図１５に示すように、ＦＰＧＡ５０４は、パルスコード発生器２２８及び相関器装置７３１の機能を実行するように構成することができる。パルスシーケンスは、１つ又は複数の回路５０８によってバッファ及び／又は調整され、次いで、フロントエンド５００の送信ラジオ（例えば、フロントエンド送信機２０８）に直接通過させることができる。
図１６は、図１２に示す感知アセンブリ１０２のフロントエンド２００の一実施形態の概略図である。あるいは、感知アセンブリ１０２のフロントエンド２００は、ラジオフロントエンド５００（図１５に示す）又は感知アセンブリ１０２の「ラジオ」と呼ばれてもよい。一実施形態では、フロントエンド２００は、共通周波数基準発生器６０４（図１６では「ＶＣＯチップ」）を有する、直接変換送信機６００（図１６では「ＴＸチップ」）及び受信機６０２（図１６では「ＲＸチップ」）を含む。送信機６００は、フロントエンド送信機２０８（図１２に示す）を含む又はそれを表し得、受信機６０２は、フロントエンド受信機２１８（図１２に示す）を含む又は表し得る。
共通周波数基準発生器６０４は、図１２に示される発振器装置２１４であり得る又はこれを含み得る。共通周波数基準発生器６０４は、発振信号２１６として周波数基準信号を生成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）であり得る。一実施形態では、基準信号２１６の周波数は、送信信号１０６（図１１に示される）の指定された又は所望のキャリア周波数の半分である。あるいは、基準信号２１６は、キャリア周波数と同じ周波数、キャリア周波数の整数倍又は除数などの別の周波数であってもよい。
一実施形態では、基準発生器６０４は、キャリア周波数の半分の周波数の正弦波である周波数基準信号２１６を放出する。基準信号は等しく分割され、送信機６００及び受信機６０２に送達される。基準発生器６０４は、入力制御電圧に従って基準信号２１６の周波数を変化させることができ得るが、基準発生器６０４は、基準発生器６０４に固定周波数基準信号２１６を出力させるために、固定制御電圧で動作させることができる。これは、送信機６００と受信機６０２との間の周波数コヒーレンスが自動的に維持され得るので、許容される。さらに、この構成は、位相ロックループ（ＰＬＬ）又は感知アセンブリ１０２が動作する正確さ及び／又は速度を制限し得る他の制御構造を必要とせずに、送信機６００と受信機６０２との間のコヒーレンスを可能にすることができる。別の実施形態では、ＰＬＬを他の目的のために、例えばキャリア周波数を安定化させること、又はキャリア周波数を他の方法で制御することなどのために加えられ得る。
基準信号２１６は、分割され、送信機６００及び受信機６０２に送ることができる。基準信号２１６は、上述のように、送信機６００及び受信機６０２を駆動する。送信機６００は、送信アンテナ２０４（図１２に示す）を駆動（例えば、図１１に示す送信信号１０６を送信するように起動）し得る。受信機６０２は、送信アンテナ２０４から分離された受信アンテナ２０６（図１２に示される）を介して、リターンエコー信号を受信し得る。これは、送信機６００と受信機６０２との間に配置されるＴ／Ｒ（送信／受信）スイッチの必要性を低減することができる。送信機６００は、送信アンテナ２０４を駆動して送信信号１０６（図１１に示される）を送信するために、タイミング基準信号２１６をアップ変換し、送信アンテナ２０４を通してＲＦ送信信号６０６を送信することができる。一実施形態では、送信機６００の出力は、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）内の最大周波数又は１つ若しくは複数の他の周波数より大きい周波数であり得る。例えば、送信機６００からの送信信号６０６は、キャリア周波数であることができる。この送信信号６０６は、送信信号６０６が被る損失を最小限にする又は低減するために、直接送信アンテナ２０４に供給することができる。
一実施形態では、送信機６００は、パターン発生器６０４及び／又はパターンコード発生器２２８（図１２に示される）からの別々の同相（Ｉ）及び直角（Ｑ）デジタルパターン又は信号を取ることができる。これは、送信信号６０６の柔軟性を増大させることができ、及び／又は送信信号６０６が「オンザフライ」で、又は送信信号１０６の送信中に変更されることを可能にすることができる。
上述のように、受信機６０２はまた、基準発生器６０４から周波数基準信号２１６のコピーを受信し得る。戻りエコー１０８（図１１に示す）は、受信アンテナ２０６（図１２に示す）によって受信され、エコー信号２２４として直接受信機６０２に供給され得る。エコー信号２２４が受信機６０２に入る前に、エコー信号２２４が最小又は比較的小さい距離を伝播するので、この構成は、システムに最大又は増加した可能な入力信号対雑音比を与えることができる。例えば、エコー信号２２４は伝搬しないか、あるいは送信／受信（ＴＸ／ＲＸ）スイッチのようなスイッチを通過しない。
受信機６０２は、キャリア周波数を中心とする比較的広い周波数スペクトルのブロックをダウンコンバートして、ベースバンド信号（例えば、図１２に示すベースバンドエコー信号２２６）を生成することができる。次いで、ベースバンド信号を、相関器装置７３１（図１２に示す）及び／又は１つ又は複数の他の構成要素のような、感知アセンブリ１０２（図１１に示す）のベースバンドアナログセクションによって処理して、飛行時間（ｔＦ）を抽出し得る。上述のように、この受信エコー信号２２４は、ＴＸパターン信号の遅延コピーを含む。遅延は、送信信号１０６及び対応するエコー１０８のラウンドトリップ、飛行時間を表し得る及び／又は測定値である。
周波数基準信号２１６は、互いに対して位相シフトされたＩ成分及びＱ成分のような２つ以上の個々の信号を含み得る。また、位相シフト信号は、送信機６００及び受信機６０２によって内部的に生成されることもできる。例えば、信号２１６は、２つ以上の位相シフト成分（例えば、Ｉ及びＱ成分又はチャネル）を含むように生成され得る、又は、２つ以上の位相シフト成分を含むように生成されて後で修正され得る。
一実施形態では、フロントエンド２００は、送信信号６０６とエコー信号２２４との間の比較的高い分離を提供する。この分離は、１つ又は複数の方法で達成することができる。第１に、送信及び受信構成要素（例えば、送信機６００及び受信機６０２）は、物理的に別個のチップ、回路、又は他のハードウェアに配置することができる。第２に、基準発生器６０４は、キャリア周波数の半分で動作することができ、その結果、フィードスルーを低減することができる。第３に、送信機６００及び受信機６０２は、これもまた物理的に互いに隔離された専用の（例えば、別々の）アンテナ２０４、２０６を有することができる。この分離は、そうでなければシステム１００に含まれ得るＴＸ／ＲＸスイッチの除去を可能にすることができる。また、ＴＸ／ＲＸスイッチの使用を避けることにより、送信信号１０６の送信と図１１に示すエコー１０８の受信との間のスイッチオーバ時間を除去することができる。スイッチオーバ時間を減少することにより、システム１００は、比較的近いターゲットオブジェクト１０４への距離をより正確に及び／又は精密に測定することができる。例えば、このスイッチオーバ時間を減らすことにより、送信信号１０６がエコー１０８として受信される前に、感知アセンブリ１０２が図１１に示す分離距離１１０を測定するために、感知アセンブリ１０２とターゲットオブジェクト１０４との間に必要とされ得る閾値距離を減らすることができる。
図１７は、図１１に示すシステム１００のベースバンド処理システム２３２の一実施形態の回路図である。一実施形態では、ベースバンド処理システム２３２は、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）に含まれるか、又はシステム１００から分離されているが、システム１００と動作可能に結合されて、システム１００、２３２間で１つ又は複数の信号を通信する。例えば、ベースバンド処理システム２３２は、エコー信号２２６（例えば、エコー信号２２６Ａ及び／又は２２６Ｂ）を受信するために、フロントエンド受信機２１８（図１２に示される）に結合され得る。例えば、システム２３２の少なくとも一部は、図１７に示すフロントエンド受信機２１８と制御処理ユニット（ＣＰＵ）２７０との間に配置され得る。ベースバンド処理システム２３２は、上述の粗い及び／又は細かい及び／又は超細かい段階の決定を提供し得る。
一実施形態では、システム１００（図１１に示される）は、粗い段階の決定に続く送信信号１０６内に細かい送信パターン（例えば、細かい段階の決定のための送信パターン）を含む。例えば、粗い段階を使用し、エコー信号２２６（及び／又は飛行時間）における時間遅延を計算するために、第１の送信信号１０６の第１の送信パターンを（又は、いくつかの送信信号１０６の１つ又は複数のバースト）を送信した後、第２の送信パターンを、飛行時間（又は、その一部）の細かい段階の決定のために、後続の第２の送信信号１０６に含めることができる。粗い段階の送信パターンは、細かい段階の送信パターンと同じであり得る。あるいは、細かい段階の送信パターンは、例えば、送信信号１０６のパルスシーケンスパターンに１つ又は複数の異なる波形又はビットを含めることによって、粗い段階の送信パターンと異なり得る。
ベースバンド処理システム２３２は、エコー信号２２６（例えば、エコー信号２２６ＡのＩ成分又はチャネル、及び／又は、エコー信号２２６ＢのＱ成分又はチャネル）をフロントエンド受信機２１８（図１１に示す）から受信する。フロントエンド受信機２１８から受信されるエコー信号２２６は、図１７では「Ｉ又はＱベースバンド信号」と呼ばれる。後述するように、システム２３２はまた、パターンコード発生器２２８（図１２に示される）から受信パターン信号７２８（図１７では「Ｉ又はＱの細かいアライメントパターン」）を受信し得る。図１２又は１７には示されないが、パターンコード発生器２２８とシステム２３２は、１つ又は複数の導電経路（例えば、バス、ワイヤ、ケーブルなど）によって結合され、互いに通信し得る。システム２３２は、出力信号７０２Ａ、７０２Ｂ（図１７では、集合的又は個別に出力信号７０２と称され、「Ｉ又はＱチャネルのデジタルエネルギ推定値」として示される）を提供することができる。一実施形態では、ベースバンド処理システム２３２はアナログ処理システムである。別の実施形態では、ベースバンド処理システム２３２は、本質的にアナログ及び／又はデジタルである成分及び信号から構成されるハイブリッドアナログ及びデジタルシステムである。
システム２３２によって受信されるデジタル化エコー信号２２６は、変換増幅器７０４（例えば、電流を電圧信号に変換することによってなど、ベースバンドエコー信号２２６を変換する増幅器）を使用して信号を修正するなどして、ベースバンド処理システム２３２の信号調整構成要素によって調整され得る。一実施形態では、変換増幅器７０４は、トランスインピーダンス増幅器、又は図１７における「ＴＩＡ」を含むか、又は表す。信号調整構成要素は、第２の増幅器７０６（例えば、図１７の制限増幅器又は「Ｌｉｍ．アンプ」）を含むことができる。変換増幅器７０４は、シングルエンド（例えば、非差動）信号であり得る比較的小さい入力信号に対して動作して、差動信号７０８（また、変換増幅器７０４及び／又は１つ又は複数の他の構成要素によって増幅及び／又はバッファされ得る）を生成することができる。この差動信号７０８は、振幅が依然として比較的小さい。一実施形態では、差動信号７０８は、次に、差動信号７０８のゲインを増加させる第２の増幅器７０６に送られる。あるいは、変換増幅器７０４が十分に大きい（例えば、振幅及び／又はエネルギの観点から）出力差動信号７１０を生成する場合、第２の増幅器７０６はシステム２３２に含まれなくてもよい。第２の増幅器７０６は、比較的大きなゲインを提供することができ、飽和出力７１０に耐えることができる。差動信号７０８における比較的小さな入力差であっても、より大きな出力信号７１０を生成することができるように、第２の増幅器７０６に内部正のフィードバックがあってもよい。一実施形態では、第２の増幅器７０６は、受信差動信号７０８の振幅を量子化し、出力信号７１０を生成する。
第２の増幅器７０６は、入力差動信号７０８の符号及び符号がある値から別の値に変化する時間を決定するために使用され得る。例えば、一実施形態では、第２の増幅器７０６は、アナログ−デジタル変換器として、ただ１ビット精度で動作し得る。あるいは、第２の増幅器７０６は、比較的速い速度で差動信号７０８を周期的にサンプリングする高速アナログ−デジタル変換器であってもよい。あるいは、第２の増幅器は、ベースバンド信号２２６のタイミング情報を保存しながら、振幅量子化器として動作してもよい。第２の増幅器７０６としての制限増幅器の使用は、比較的高いゲイン及び比較的大きな入力ダイナミックレンジを提供することができる。結果として、制限増幅器に供給される比較的小さい差動信号７０８は、健康な（例えば、比較的高い振幅及び／又は信号対雑音比）出力信号７１０をもたらすことができる。加えて、そうでなければ他の増幅器がオーバードライブされ得るより大きい差動信号７０８（例えば、比較的高い振幅及び／又はエネルギを有する）は、その代わりに制御された出力状態（例えば、制限増幅器の動作を制限する）をもたらす。第２の増幅器７０６は、第２の増幅器７０６がエラー状態又は飽和状態にならず、第２の増幅器７０６に入力される差動信号７０８に応答し続けることができるように、比較的速い回復時間を有してもよく又は回復時間を有さなくてもよい。入力差動信号７０８が許容可能なレベル（例えば、より低い振幅及び／又はエネルギ）に戻るとき、第２の増幅器７０６は、オーバードライブ状態（入力差動信号７０８によって引き起こされる）からの回復のために他の増幅器によって必要とされる時間を回避し得る。第２の増幅器７０６は、このような回復時間の間に入力信号を失うことを回避し得る。
出力差動信号７１０（例えば、第２の増幅器７０６から）を受信するスイッチ装置７１２（図１７の「スイッチ」）は、出力差動信号７１０がどこに送られるかを制御することができる。例えば、スイッチ装置７１２は、１つの状態（例えば、粗い収集又は決定状態）において、スイッチ装置７１２が出力差動信号７１０を第１の経路７１６に沿ってデジタイザ７３０に、次いで相関器装置７３１に向ける状態を交互に行い得る。デジタイザ７３０は、プロセッサ、コントローラ、バッファ、デジタルゲート、遅延ライン、サンプラ等のような、受信信号を図１３Ｂに関連して上述したデジタルエコー信号７４０のようなデジタル信号にデジタル化する１つ又は複数のアナログ又はデジタル構成要素を含む。第１の経路７１６は、上述のように、飛行時間の粗い段階の決定を提供するために使用される。一実施形態では、信号７１０は、粗い段階の決定のために相関器装置７３１に到達する前に、別の増幅器７１４、及び／又は、１つ又は複数の他の構成要素を通過してもよい。別の状態では、スイッチ装置７１２は、出力差動信号７１０を異なる第２の経路７１８に沿って１つ又は複数の他の構成要素（以下に説明される）に導く。図示の実施形態では、第２の経路７１８は、飛行時間の細かい段階の決定のために使用される。
スイッチ装置７１２は、第１の経路７１６から第２の経路７１８への信号（例えば、出力差動信号７１０）の流れの方向を交互にすることができる。スイッチ装置７１２の制御は、制御ユニット１１２（図１１に示される）によって提供され得る。例えば、制御ユニット１１２は、スイッチ装置７１２を通過した後に信号がどこに流れるかを制御するために、制御信号をスイッチ装置７１２に通信し得る。
スイッチ装置７１２によって受信された出力差動信号７１０は、第２経路７１８内の比較装置７２０に伝えられ得る。あるいは、スイッチ装置７１２（又は別の構成要素）は、差動信号７１０を比較装置７２０に入力されるシングルエンド信号に変換し得る。比較装置７２０はまた、パターン発生器２２８（図１２に示される）から受信パターン信号７２８を受信する。受信パターン信号７２８は、図１７において「Ｉ又はＱの細からアライメントパターン」と呼ばれる。受信パターン信号７２８は、システム２３２によって分析されるエコー信号２２６を生成するために使用される送信信号１０６において送信される同じ送信パターンのコピーを含み得る。代替的に、受信パターン信号７２８は、システム２３２によって分析されるエコー信号２２６を生成するために使用される送信信号１０６において送信される送信信号とは異なり得る。
比較装置７２０は、スイッチ装置７１２から受信される信号を受信パターン信号７２８と比較し、エコー信号２２６と受信パターン信号７２８との間の差を識別する。
一実施形態では、受信パターン信号７２８は、粗い段階の決定によって識別される時間遅延（例えば、飛行時間）によって遅延されるパターンを含む。次いで、比較装置７２０は、パターン信号７２８内のこの時間遅延パターンを、エコー信号２２６（例えば、増幅器７０４、710によって修正されるように）と比較して、時間遅延パターン信号７２８とエコー信号２２６との間のオーバーラップ又はミスマッチを識別し得る。
一実施形態では、比較装置７２０は、比較的高速のＸＯＲゲートとして作動する制限増幅器を含み得る又はそれを表し得る。「ＸＯＲゲート」は、２つの信号を受信し、２つの信号が異なる場合には第１の出力信号（例えば、「高」信号）を生成し、２つの信号が異なる場合には第２の出力信号（例えば、「低」信号）又は信号なしを生成する装置を含む。
別の実施形態では、システムは、粗いベースバンド処理回路７１６又は細かいベースバンド処理回路７１８のみを含み得る。この場合、スイッチ７１２も除去され得る。例えば、これは、システム全体のコスト又は複雑さを低減させるためであり得る。別の例として、システムは微細な精度を必要とせず、粗いセクション７１６の迅速な応答が望まれる。粗い段階、細かい段階及び超細かい段階は、様々な性能測定基準のバランスをとるために、様々な時間で任意の組み合わせで使用され得る。インテリジェント制御は、オペレータによって手動で提供されることができる、又は有形のコンピュータ可読記憶媒体（例えば、コンピュータメモリ）に記憶された１つ又は複数の命令セット（例えば、ソフトウェアモジュール又はプログラム）に基づいてアセンブリ１０２を自律的に制御するプロセッサ又はコントローラ（例えば、制御ユニット１１２）によって自動的に生成されることができる。インテリジェント制御は、どの段階が使用されるか、及び／又は１つ又は複数の他の段階からのフィードバックに基づいている場合に、手動で又は自動的に切り替えることができる。例えば、粗い段階（例えば、推定飛行時間又は分離距離）からの決定に基づいて、感知アセンブリ１０２は、飛行時間又は分離距離をさらに精緻化し、及び／又はターゲットオブジェクト１０４の動きを監視するために、細かい及び／又は超細かい段階に手動で又は自動的に切り替え得る。
図１７を引き続き参照しながら、図１８は、一実施形態において、どのように比較装置７２０がベースバンドエコー信号２２６の一部分８００を時間遅延パターン信号７２８の一部分８０２と比較するかの一実施形態の概略図である。パターン信号７２８及びエコー信号２２６の部分８００、８０２のみが示されているが、比較装置７２０は、エコー信号２２６のより多く又は全てをパターン信号７２８と比較し得る。エコー信号２２６の部分８００とパターン信号７２８の部分８０２は、時間を表す水平軸８０４の上に互いに配置されて示されている。出力信号８０６は、比較装置７２０から出力される信号を表す。出力信号８０６は、エコー信号２２６の部分８００とパターン信号７２８の部分８０２との間の差（例えば、タイムラグ、オーバーラップの量、又は他の測度）を表す。比較装置７２０は、出力信号８０６として（図１８に示すように、成分８０６Ａ及び８０６Ｂを有する）シングルエンド出力信号８０６又は差動信号を出力し得る。
一実施形態では、比較装置７２０は、エコー信号２２６の部分８００と時間遅延パターン信号７２８の部分８０２との間の差に基づいて出力信号８０６を生成する。例えば、両方の部分８００、８０２の大きさ又は振幅が「高い」（例えば、正の値を有する）場合、又は両方の部分８００、８０２の大きさ又は振幅が「低い」（例えば、ゼロ又は負の値を有する）場合、比較装置７２０は、第１の値を有するように出力信号８０６を生成し得る。図示の例では、この第１の値はゼロである。両方の部分８００、８０２の大きさ又は振幅が異なる（例えば、一方が高値を有し、他方がゼロ値又は低値を有する）場合、比較装置７２０は、高値などの第２の値を有する出力信号８０６を生成し得る。
図１８の例では、エコー信号２２６の部分８００及びパターン信号７２８の部分８０２は、期間８０８、８１０を除いて、同じ又は類似の値を有する。これらの期間８０８、８１０の間、比較装置７２０は、「高」値を有するように出力信号８０６を生成する。これらの期間８０８、８１０の各々は、部分８００、８０２の間のタイムラグ又は遅延を表すことができる。他の期間の間、比較装置７２０は、図１８に示すように、「低」値又はゼロ値のような異なる値を有するように出力信号８０６を生成する。同様の出力信号８０６は、エコー信号２２６及びパターン信号７２８の他の部分に対して生成されてもよい。
図１９は、どのように比較装置７２０がベースバンドエコー信号２２６の一部分９００をパターン信号７２８の一部分９０２と比較するかの別の例を示す。部分９００、９０２は、期間９０４、９０６を除いて、同じ又は類似の値を有する。これらの期間９０４、９０６の間、比較装置７２０は、「高」値を有するように出力信号８０６を生成する。他の期間の間、比較装置７２０は、「低」値又はゼロ値のように異なる値を有するように出力信号８０６を生成する。上述のように、比較装置７２０は、ベースバンド信号２２６の追加部分をパターン信号７２８と比較して、出力信号８０６内に追加部分又は波形を生成し得る。
図２０は、比較装置７２０がどのようにベースバンドエコー信号２２６の一部分１０００をパターン信号２３０の一部分１００２と比較するかの別の例を示す。部分１０００、１００２は、図２０に示される時間にわたって同一又は類似の値を有する。結果として、比較装置７２０によって生成される出力信号８０６は、部分１０００、１００２の差を表す「高」値を含まない。上述のように、比較装置７２０は、ベースバンド信号２２６の追加部分をパターン信号７２８と比較して、出力信号８０６内に追加部分又は波形を生成し得る。図８、９、及び１０に示される出力信号８０６は、単に例として提供されるに過ぎず、本明細書に開示されるすべての実施形態に限定されることを意図するものではない。
比較装置７２０によって生成される出力信号８０６は、ベースバンドエコー信号２２６と、粗い段階の決定によって測定される飛行時間又は時間遅延だけ遅延されるパターン信号７２８との間の時間的なずれを表す。時間的なずれは、分離距離１１０（図１１に示される）を決定するために、送信信号１０６（図１１に示される）及びエコー１０８（図１１に示される）の飛行時間の追加部分（例えば、追加される部分）であり得る。
ベースバンド信号２２６とパターン信号７２８との間の時間的なずれは、タイムラグと称され得る。タイムラグは、期間８０８、８１０、９０４、９０６によって表すことができる。例えば、図１８のデータストリーム２２６のタイムラグは、期間８０８又は８１０によって包含される時間、又はベースバンド信号２２６の部分８０２がパターン信号７２８の部分８００の後に続く（例えば、遅れ）時間であり得る。同様に、ベースバンド信号２２６の部分９０２のタイムラグは、期間９０４又は９０６であり得る。図２０に示される例に関して、ベースバンド信号の部分１０００は、パターン信号７２８の部分１００２の後に遅れることはない。上述のように、いくつかのタイムラグは、より多くのベースバンド信号２２６を時間遅延パターン信号７２８と比較することによって測定され得る。
ベースバンド信号２２６と時間遅延パターン信号との間の時間的なずれを測定するために、出力信号８０６は、変換装置７２０から１つ又は複数のフィルタ７２２に伝えられ得る。一実施形態では、フィルタ７２２は、ローパスフィルタである。フィルタ７２２は、出力信号８０６のエネルギに比例するエネルギ信号７２４を生成する。出力信号８０６のエネルギは、出力信号８０６における波形８１２、９１０のサイズ（例えば、幅）によって表される。ベースバンド信号２２６とパターン信号７２８との間の時間的なずれが増加するにつれて、波形８１２、９１０のサイズ（及びエネルギ）が増加する。その結果、エネルギ信号７２４によって伝達又は伝えられる振幅及び／又はエネルギが増加する。逆に、ベースバンド信号２２６と時間遅延パターン信号７２８との間の時間的なずれが減少するにつれて、波形８１２、９１０のサイズ及び／又は振幅及び／又はエネルギも減少する。その結果、エネルギ信号７２４によって伝達又は伝えられるエネルギは減少する。
別の例として、上述のシステムは、ベースバンド信号２２６と時間遅延パターン信号７２８が同じである場合に「高」信号を生成し、それらが異なるとき「低」を生成するＸＮＯＲ比較装置を用いてなど、反対の極性を用いて実装することができる。この例では、ベースバンド信号２２６とパターン信号７２８との間の時間的なずれが増加するにつれて、波形８１２、９１０のサイズ（及びエネルギ）が減少する。その結果、エネルギ信号７２４によって伝達又は伝えられる振幅及び／又はエネルギは減少する。逆に、ベースバンド信号２２６と時間遅延パターン信号７２８との間の時間的なずれが減少するにつれて、波形８１２、９１０のサイズ、振幅、及び／又はエネルギも増加する。その結果、エネルギ信号７２４によって伝達又は伝えられるエネルギは増加する。
エネルギ信号７２４は、測定装置７２６（図１７の「ＡＤＣ」）に伝えられ得る。測定装置７２６は、エネルギ信号７２４のエネルギを測定することができる。次に、測定されたエネルギを用いて、ベースバンド信号２２６と時間遅延パターン信号７２８との間の時間的ずれによって表される飛行時間の追加部分を決定することができる。一実施形態では、測定装置７２６は、エネルギ信号７２４のエネルギを測定するために、エネルギ信号７２４のエネルギ及び／又は振幅を周期的にサンプリングする。例えば、測定装置７２６は、エコー信号２２６とパターン信号７２８との間のアライメント（又はずれ（ミスアライメント））を測定又は推定するために、エネルギ信号７２４の振幅及び／又はエネルギをサンプリングするアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含み得る又はこれを表し得る。サンプリングされたエネルギは、出力信号７０２として測定装置７２６によって制御ユニット１１２又は他の出力装置もしくは構成要素（図１７において「Ｉ又はＱチャネルのデジタルエネルギ推定値」として示される）に伝えられることができる。
制御ユニット１１２（又は出力信号７１０を受信する他の構成要素）は、エネルギ信号７２４の測定されたエネルギを検査し、ベースバンド信号２２６と時間遅延パターン信号７２８との間の時間的なずれによって表される飛行時間の追加部分を計算し得る。制御ユニット１１２はまた、時間的ずれに関連する分離距離１１０の追加部分を計算し得る。一実施形態では、制御ユニット１１２は、測定されたエネルギを１つ又は複数のエネルギ閾値と比較する。異なるエネルギ閾値は、異なる量の一時的ずれに関連し得る。比較に基づいて、時間的なずれを識別し、上述の粗い段階の決定を用いて計算した飛行時間に加えることができる。次いで、分離距離１１０は、飛行時間の粗い段階の決定と、細かい段階の決定からの飛行時間の追加部分との組み合わせに基づいて計算され得る。
図２１は、一例による、測定装置７２６に供給される出力信号７２４及び制御ユニット１１２又は他の構成要素又は装置（図１２に示される）によって使用されるエネルギ閾値の例を示す。出力信号７０２は、時間を表す水平軸１１０２及びエネルギを表す垂直軸１１０４と並んで示される。いくつかのエネルギ閾値１１０６が、水平軸１１０２の上方に示されている。８つの出力信号７２４Ａ〜Ｈ及び８つのエネルギ閾値１１０６Ａ〜Ｈが示されているが、代替的に、異なる数の出力信号７２４及び／又はエネルギ閾値１１０６が使用されてもよい。
測定装置７２６は、エネルギデータ出力信号７０２を生成するために、エネルギ信号７２４をデジタル化し得る。出力信号７０２が、ＣＰＵ２７０によって測定装置７２６（図１７に示される）から受信されると、出力信号７０６は、エネルギ閾値１１０６と比較されて、もしあれば、どのエネルギ閾値１１０６が出力信号７０２によって超過されるかを決定することができる。例えば、出力信号７０２Ａに関連するエネルギよりも少ないエネルギ（例えば、より低い大きさ）を有する出力信号７０２は、出力信号７０２Ａが閾値１１０６Ａに近づくか、又は閾値１１０６Ａに到達する間、いずれの閾値１１０６をも超えないことがある。出力信号７０２Ｂは、閾値１１０６Ａを超えているが、閾値１１０６Ｂを超えていないと決定される。図２１に示すように、他の出力信号７０２は、いくつかの閾値１１０６を超えることがあり、一方、他の閾値１１０６を超えない。
異なるエネルギ閾値１１０６は、一実施形態では、エコー信号２２６と時間遅延パターン信号７２８との間の異なる時間的ずれに関連する。例えば、エネルギ閾値１１０６Ａは１００ピコ秒の時間的ずれを表し得、エネルギ閾値１１０６Ｂは１５０ピコ秒の時間的ずれを表し得、エネルギ閾値１１０６Ｃは２００ピコ秒の時間的ずれを表し得、エネルギ閾値１１０６Ｄは２５０ピコ秒の時間的ずれを表し得る。例えば、７２４Ｂは、図８に示す状況の結果であり得、７２４Ｅは図１９の状況の結果であり得る。
出力信号７０２の測定されたエネルギは、閾値１１０６と比較され、測定されたエネルギが閾値１１０６のうちの１つ又は複数を超えるかどうかを判断することができる。出力信号７０２のエネルギに近づくか、到達するか、又はそれによって表される最大閾値１１０６に関連する時間的ずれは、エコー信号２２６と時間遅延パターン信号７２８との間の時間的ずれとして識別され得る。一実施形態では、閾値１１０６Ａ未満のエネルギを有する又は表す出力信号７０２については、時間的整合（temporal alignment）は識別されないことがある。
エネルギ閾値１１０６は、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）からの既知の分離距離１１０（図１１に示される）にターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）に位置決めし、出力信号７０２によって表される、又は到達する、又は近づくエネルギのレベルを観察することによって確立され得る。
さらに、又は、飛行時間の細かい段階の決定を実行する代替として、超細かい段階を使用して、飛行時間測定を精緻化し（例えば、解像度を高め）、動きを追跡し、及び／又は、ターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）の動きを検出し得る。一実施形態では、超細かい段階は、細かい段階の決定と同一又は異なるエコー信号２２６の異なる成分又はチャネルを比較することを含む。例えば、一実施形態では、粗い段階の決定は、上述のように、１つ又は複数の送信信号１０６の第１のセット又はバーストの送信から受信されたエコー１０８に基づくエコー信号２２６からの飛行時間を測定し得る。細かい段階の決定は、（送信信号１０６の第１のセット又はバーストと同じ又は異なる送信パターンを使用し得る）１つ又は複数の送信信号１０６の次の、第２のセット又はバーストの送信から受信されたエコー１０８に基づいているエコー信号２２６間の時間的なずれ又はオーバーラップの量を測定し得る。細かい段階の決定は、上述したように、送信信号１０６の第２のセット又はバーストからのエコー信号２２６と、粗い段階によって測定される飛行時間だけ遅延される受信パターン信号（粗い段階の決定によって使用されるのと同じ又は異なる受信パターンであり得る）との間の時間的なずれを測定し得る。一実施形態では、細かい段階の決定は、エコー信号２２６のＩ及び／又はＱ成分又はチャネルを検査する。超細かい段階の決定は、細かい段階の決定と同じ第２のセット又はバーストの送信信号１０６から、又はその後の第３のセット又はバーストの送信信号１０６から、エコー信号２２６の時間的ずれを測定し得る。超細かい段階の決定は、エコー信号２２６と、粗い段階によって測定される飛行時間だけ時間遅延される受信パターン信号（細かい段階の決定によって使用される受信パターン信号と同じか又は異なる）との間の時間的なずれを測定し得る。一実施形態では、超細かい段階は、エコー信号２２６のＩ及び／又はＱ成分又はチャネルの時間的ずれを測定し、一方、細かい段階は、同じ又は異なるエコー信号２２６のＱ及び／又はＩ成分又はチャネルの時間的ずれを測定する。Ｉ成分の時間的なずれは、出力信号７０２（上述のように）として制御ユニット１１２（又は他の構成要素又は装置）に伝えられ得、Ｑ成分の時間的なずれは、出力信号１２２８として制御ユニット１１２（又は他の構成要素又は装置）に伝えられ得る。代替的又は追加的に、Ｉチャネル及びＱチャネルにおける波形のタイムラグは、ターゲットの分離距離又は動きを計算するために、エコーの位相を分解するために検査されることができる。
上述のように、超細かい段階の決定は、代替的に又は追加的に、粗い段階の決定と同様のプロセスを含み得る。例えば、粗い段階の決定は、受信パターンのＩチャネル及びデータストリームを検査して、データストリームの異なるサブセットの相関値を決定し、それらの相関値から、本明細書に記載されるように、関心のあるサブセット及び対応する飛行時間を決定し得る。超細かい段階の決定は、受信パターンのＱチャンネルとデータストリームを使用して、データストリームの異なるサブセットの相関値を決定し、これらの相関値から、関心のあるサブセットと飛行時間を決定することができる。Ｉチャネル及びＱチャネルからの飛行時間は、ターゲットへの飛行時間及び／又は分離距離を計算するために結合（例えば、平均化）することができる。超細かい段階の決定によって計算される相関値を使用して、粗い段階及び／又は細かい段階からの時間遅延に加えることができる追加の時間遅延を計算して、ターゲットへの飛行時間及び／又は分離距離を決定することができる。代替的又は追加的に、Ｉチャネル及びＱチャネル内の波形の相関値は、ターゲットの分離距離又は動きを計算するために、エコーの位相を分解するために検査されることができる。
図２２は、図１１に示されるシステム１００のベースバンド処理システム１２００の別の実施形態の回路図である。一実施形態では、ベースバンド処理システム１２００は、ベースバンド処理システム２３２（図１７に示される）と同様である。例えば、ベースバンド処理システム１２００は、感知アセンブリ１０２のフロントエンド受信機２１８、パターンコード発生器２２８、及び／又はベースバンドプロセッサ２３２に結合されることによって、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）に含まれ得る。ベースバンド処理システム１２００は、ベースバンドエコー信号２２６とパターン信号のＩ及びＱ成分が処理及び分析のために流れることができる２つ以上の並列経路１２０２、１２０４を含む。例えば、第１の経路１２０２は、エコー信号２２４及びベースバンドエコー信号２２６のＩ成分を処理及び分析することができ、第２の経路１２０４は、エコー信号２２４及びベースバンドエコー信号２２６のＱ成分を処理及び分析することができる。図示の実施形態では、経路１２０２、１２０４の各々は、上述のベースバンド処理システム２３２を含む。あるいは、経路１２０２、１２０４のうちの１つ又は複数は、信号を処理及び／又は分析するための１つ又は複数の他の構成要素を含んでもよい。別の実施形態では、単一の経路１２０２又は１２０４のみが、ベースバンドエコー信号２２４及び／又はベースバンドエコー信号２２６の複数の異なる成分を処理及び／又は分析し得る。例えば、経路１２０２は、第１の期間の間に信号２２４及び／又は２２６のＩ成分を検査し、次いで、異なる（例えば、後続の又は先行する）第２の期間の間に信号２２４及び／又は２２６のＱ成分を検査し得る。
動作において、エコー信号２２４は、フロントエンド受信機２１８によって受信され、別個のＩ信号１２０６及びＱ信号１２０８（本明細書ではＩチャネル及びＱチャネルとも呼ばれる）に分離される。各別個のＩ信号１２０６及びＱ信号１２０８は、エコー信号２２４の対応するＩ又はＱ成分を含み、図１７に示すベースバンド処理システム２３２に関連して上述した信号と同様に処理及び分析することができる。例えば、Ｉ信号１２０６及びＱ信号１２０８の各々は、各経路１２０２、１２０４内の変換増幅器１２１０（変換増幅器７０４に類似）によって受信及び／又は増幅され、差動信号（例えば、図１７に示される信号７０８に類似）を別の増幅器１２１２（例えば、図１７に示される増幅器７０６に類似）に出力することができる。増幅器１２１２は、スイッチ装置１２１４に供給される増加したゲイン（例えば、図１７に示される信号７１０と同様の）を有する信号を生成することができる。スイッチ装置１２１４は、スイッチ装置７１２（図１７に示される）に類似することができ、増幅器１２１２からの信号を増幅器１２１６（図１７に示される増幅器７１４に類似し得る）及び／又は上述のように、飛行時間の粗い段階の識別のための相関器装置２３２に通信することができる。
スイッチ装置７１２（図１７に示される）に関連して上述したように、スイッチ装置１２１４は、増幅器１２１２からの信号を、比較装置１２１８（図１７に示される比較装置７２０に類似し得る）、フィルタ１２２０（図１７に示されるフィルタ７２２に類似し得る）、及び測定装置１２２２（図１７に示される測定装置７２６に類似し得る）に導くことができる。比較装置１２１８は、各々、パターンコード発生器２２８からの受信パターン信号の異なる成分を受信し得る。例えば、第１の経路１２０２内の比較装置１２１８は、細かい段階のための受信パターン信号のＩ成分１２２４を受信し得、第２の経路１２０２内の比較装置１２１８は、超細かい段階のための受信パターン信号のＱ成分１２２６を受信し得る。比較装置１２１８は、上述したように、受信パターン信号のＩ又はＱ成分1２２４、１２２６とエコー信号２２６のＩ又はＱ成分との間の時間的なずれを表す出力信号を生成する。例えば、第１の経路１２０２内の比較装置１２１８は、ベースバンドエコー信号２２６のＩ成分と時間遅延受信パターン信号７２８のＩ成分との間の時間的ずれを表す（例えば、それに比例する）エネルギを有する信号を出力し得る。第２の経路１２０４内の比較装置１２１８は、ベースバンドエコー信号２２６のＱ成分と時間遅延パターン信号７２８のＱ成分との間の時間的ずれを表すエネルギを有する別の信号を出力し得る。あるいは、図１７に示されるように、Ｉ及びＱ演算の間で共有され得る単一経路７００が存在してもよい。これは、ベースバンドエコー信号２２６Ａ及び２２６ＢのＩ成分とＱ成分との間に交互に供給又はスイッチングすることによって達成することができる。
上述のように、比較装置１２１８から出力される信号のエネルギは、フィルタ１２２０を通過し、測定装置１２２２によって測定されて、エコー信号２２６と受信パターン信号のＩ成分及びＱ成分とに関連する時間的なずれの各々を決定することができる。これらの時間的なずれは、一緒に加算され、粗い段階の決定によって決定される飛行時間に加算されることができる。粗い段階の決定からの時間的なずれと飛行時間の合計は、上述のように、ベースバンドプロセッサ２３２によって、分離距離１１０（図１１に示される）を計算するために使用されることができる。エコー信号及び時間遅延受信パターン信号のＩ及びＱ成分は、互いに約９０度位相シフトされるので、Ｉ及びＱ成分を別々に調べることにより、下記の式２に従ったリターン信号１０８のキャリア位相の計算が可能となり、送信信号１０６及びエコー１０８のキャリア信号の波長の８分の１以上（より小さい）のオーダーの解像度を提供することができる。あるいは、９０度以外の量で分離された３つ以上の成分が存在してもよい。
一実施形態では、上述の超細かい段階の決定を使用して、分離距離１１０（図１１に示される）を変化させる比較的小さい動きを決定することができる。例えば、超細かい段階を使用して、ベースバンドエコー信号２２６内の関心のあるサブセットに関連する分離距離１１０の一部内の比較的小さな動きを識別し得る。
図２３は、一実施形態による、ベースバンドエコー信号２２６のＩ及びＱ成分の投影を示す。超細かい段階の決定は、ベースバンドエコー信号２２６のＩ成分及びＱ成分の特性をベクトルに投影するベースバンドプロセッサ２３２（図１２に示す）を含むことができる。図２３に示されるように、ベクトル１３００は、水平軸１３０２及び垂直軸１３０４に沿って示される。バックエンド２０２又は制御ユニット１１２又は他の処理若しくは計算装置は、データ信号２３４、７０２、１２２８、２６０、又はその他又は信号の一部もしくはすべての組み合わせの検査によって、水平軸１３０２に沿ったエコー信号のＩ成分１３２０の特性（例えば振幅）の投影、及び垂直軸１３０４に沿ったエコー信号のＱ成分１３２１の特性（例えば振幅）の投影として、ベクトル１３００を決定し得る。例えば、ベクトル１３００は、エコー信号のＩ成分の振幅を表す量だけ水平軸１３０２に沿った位置まで、及び、エコー信号のＱ成分の振幅を表す量だけ垂直軸１３０４に沿った位置まで延び得る。次いで、キャリアの位相は次のように計算することができる：
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｉ／Ｑ） （式♯２）
ここで、φは位相を示し、ＩはＩ投影（I projection）１３２０であり、ＱはＱ投影（Q projection）１３２１である。キャリア位相又はキャリア位相の変化を用いて、式を通じて距離又は距離の変化を計算することができる：
距離＝φ×λ／３６０ （式＃３）
ここで、λはキャリア周波数の波長であり、φは上記の式２から計算された度で表される位相である。
次いで、ベースバンドプロセッサ２３２（図１２に示される）は、追加の送信信号１０６（図１１に示される）から受信されたエコー１０８（図１１に示される）に基づいて、追加のベクトル１３０６、１３０８を決定し得る。ベクトル１３００のベクトル１３０６又はベクトル１３０８への変化に基づいて、ベースバンドプロセッサ２３２は、関心のあるサブセットに関連する分離距離１１０（図１１に示される）の部分内のターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）の移動を識別し得る。例えば、ベクトル１３０６の位置に向かう反時計回り方向１３１０におけるベクトル１３００の回転は、図１１に示される感知アセンブリ１０２に向かうターゲットオブジェクト１０４の移動（又は、ターゲットオブジェクト１０４に向かう感知アセンブリ１０２の移動）を表し得る。ベクトル１３０８の位置に向けた時計回り方向１３１２におけるベクトル１３００の回転は、感知アセンブリ１０２から離れるターゲットオブジェクト１０４の移動（又は、感知アセンブリ１０２のターゲットオブジェクト１０４への移動）を表し得る。あるいは、反時計回り方向１３１０におけるベクトル１３００の移動は、感知アセンブリ１０２から離れるターゲットオブジェクト１０４の移動（又は、ターゲットオブジェクト１０４に向かう感知アセンブリ１０２の移動）を表し得、時計回り方向１３１２におけるベクトル１３００の移動は、図１１に示す感知アセンブリ１０２に向かうターゲットオブジェクト１０４の移動（又は、ターゲットオブジェクト１０４に向かう感知アセンブリ１０２の移動）を表し得る。相関器装置２３２は、感知アセンブリ１０２に向かって及びそれから離れてターゲットオブジェクト１０４を移動させることによって較正されて、移動のどの方向がベクトル１３００を時計回り方向１３１２又は反時計回り方向１３１０に回転させるかを決定し得る。
上述の粗い、細かい、及び／又は超細かい段階の決定は、様々な組み合わせで使用され得る。例えば、粗い段階の決定は、たとえ感知装置１０２（図１１に示される）からターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）までの近似距離が分からない場合でも、分離距離１１０（図１１に示される）を計算するために使用され得る。あるいは、粗い段階を細かい段階及び／又は超細かい段階の決定と共に使用して、分離距離１１０のより正確な計算を得ることができる。粗い段階、細かい段階及び超細かい段階は、様々な性能測定基準のバランスをとるために、様々な時間で任意の組み合わせで使用され得る。
別の例として、分離距離１１０（図１１に示される）が既知である場合、細かい又は超細かい段階の決定は、粗い段階の決定を使用して関心のあるビットを最初に識別する必要なしに、アクティブにされ得る。例えば、システム１００（図１１に示される）は、初期の既知の分離距離１１０からの更新が、細かい及び／又は超細かい状態決定を用いて識別及び／又は記録される「トラッキング」モードであり得る。
図１１に示すシステム１００の説明に戻ると、別の実施形態では、システム１００は、異なるターゲットオブジェクト１０４から反射されるエコー１０８を識別する。例えば、システム１００のいくつかの使用では、送信信号１０６は、複数のターゲットオブジェクト１０４から反射され得る。ターゲットオブジェクト１０４が感知アセンブリ１０２からの異なる分離距離１１０に位置する場合、単一のベースバンドエコー信号２２６（図１２に示される）は、異なるターゲットオブジェクト１０４からのエコーを表すビットのいくつかのシーケンスを表し得る。以下に説明するように、異なるターゲットオブジェクト１０４を区別するために、ベースバンドエコー信号２２６と、ベースバンドエコー信号２２６と比較される相関ウインドウ内のパターンとに、マスクが適用され得る。
図２４は、一実施形態による、異なるターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）から反射されるエコー１０８（図１１に示される）を区別するための技術を示す。図１１に示す第１の送信信号１０６（又は一連の第１の送信信号１０６）が複数のターゲットオブジェクト１０４から反射する場合、第２の送信信号１０６（又は一連の第２の送信信号１０６）の送信のために、パターン信号２３０（図１２に示す）におけるデジタルパルスシーケンス（例えば、ビットのパターン）は、第１の送信信号１０６におけるデジタルパルスシーケンスに対して修正され得る。第２の送信信号１０６のエコー１０８及び対応するベースバンドエコー信号２２６（図１２に示される）は、複数のターゲットオブジェクト１０４を区別する（例えば、異なるターゲットオブジェクト１０４に関連する異なる飛行時間及び／又は分離距離１１０を計算する）ために、修正されたデジタルパルスシーケンスと比較され得る。
図２４の第１のデジタル化エコー信号１４００は、送信信号１０６（図１１に示される）が、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）からの第１の分離距離１１０（図１１に示される）において第１のターゲットオブジェクト１０４から反射するときに生成され得るビットのシーケンスを表す。第２のデジタル化エコー信号１４０２は、送信信号１０６が、感知アセンブリ１０２からの異なる第２の分離距離１１０である異なる第２のターゲットオブジェクト１０４から反射するときに生成され得るビットのシーケンスを表す。デジタル化エコー信号１４００、１４０２を別々に生成する代わりに、感知アセンブリ１０２は、異なるターゲットオブジェクト１０４からのエコー１０８の組み合わせを表す結合されたデジタル化エコー信号１４０４を生成してもよい。結合されたデジタル化エコー信号１４０４は、デジタル化エコー信号１４００、１４０２の組み合わせを表し得る。
相関ウインドウ１４０６は、上述のように、それぞれのターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）への飛行時間を決定するために、関心のあるサブセット１４０８、１４１０のような関心のあるサブセットを決定するために、デジタル化エコー信号１４００、１４０２のいずれかと比較することができるビットのシーケンス１４１４を含む。しかし、ターゲットオブジェクト１０４からのエコー１０８（図１１に示される）が結合され、結合されたデジタル化エコー信号１４０４が生成される場合、相関ウインドウ１４０６は、ターゲットオブジェクト１０４の１つ又は複数への飛行時間を決定することがより正確でないか又は不可能であり得る。例えば、相関ウインドウ１４０６をデジタル化エコー信号１４００、１４０２の各々と別々に比較すると、関心のあるサブセット１４０８、１４１０に対して＋６の相関値が計算され得るが、相関ウインドウ１４０６を結合されたデジタル化エコー信号１４０４と比較すると、結合されたデジタル化エコー信号１４０４の１番目〜６番目のビット、３番目〜８番目のビット、及び７番目〜１２番目のビットを含むサブセットに対して＋５、＋４、及び＋４の相関値が得られ得る。その結果、ベースバンドプロセッサ２３２（図１２に示される）は、異なるターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）を区別することができない場合がある。
一実施形態では、マスク１４１２を相関ウインドウ１４０６内のビットのシーケンス１４１４に適用して、相関ウインドウ１４０６内のビットのシーケンス１４１４を修正することができる。マスク１４１２は、相関ウインドウ１４０６内のビットの１つ又は複数の値を除去し、又は他の方法で変更することができる。マスク１４１２は、相関ウインドウ１４０６内のビットのシーケンス１４１４とは異なるビットのシーケンス１４２０を有する修正された相関ウインドウ１４１８を生成するために、（例えば、ビットの値を乗算することによって）相関ウインドウ１４０６に適用されるビットのシーケンス１４１６を含むことができる。図示の例では、マスク１４１２は、最初の３ビットの第１の部分（「１０１」）及び最後の３ビットの第２の部分（「０００」）を含む。あるいは、異なるシーケンスのビット及び／又は異なる長さのビットのシーケンスを有する別のマスク１４１２を使用してもよい。相関ウインドウ１４０６にマスク１４１２を適用すると、相関ウインドウ１４０６内のビットのシーケンス１４１４内の最後の３ビット（「０１１」）が除去される。その結果、修正された相関ウインドウ１４１８内のビットのシーケンス１４２０は、相関ウインドウ１４１８の最初の３ビット（「１０１」）のみを含む。別の実施形態では、マスク１４１２は、追加ビットを相関ウインドウ１４０６に追加する及び／又は相関ウインドウ１４０６内のビットの値を変更する。
修正された相関ウインドウ１４１８内のビットのシーケンス１４２０を使用して、送信信号１０６（図１１に示される）に含めるために送信機に伝えられるパターン信号２３０（図１２に示される）内のビットのシーケンスを変更することができる。例えば、結合されたデジタル化エコー信号１４０４を受信し、異なるターゲットオブジェクト１０４（図１１に示されている）の間を識別できない場合、ターゲットオブジェクト１０４に向かって送信されるパターンのビットのシーケンスは、修正された相関ウインドウ１４１２のビットのシーケンス１４２０又は異なるターゲットオブジェクト１０４の識別を補助するための他の何らかのビットのシーケンスを含むように変更されることができる。追加の結合されたデジタル化エコー信号１４２２は、ビットのシーケンス１４２０を含む送信信号１０６のエコー１０８に基づいて受信されてもよい。
次に、修正された相関ウインドウ１４１８は、追加のデジタル化エコー信号１４２２と比較されて、異なるターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）に関連する関心のあるサブセットを識別することができる。図示の実施形態では、修正された相関ウインドウ１４１８は、デジタル化エコー信号１４２２の異なるサブセットと比較されて、上述のように、関心のある第１及び第２のサブセット１４２４、１４２６を識別することができる。例えば、関心のある第１の及び第２のサブセット１４２４、１４２６は、デジタル化エコー信号１４２２の他のサブセットに対してより高い又は最も高い相関値を有するものとして識別され得る。
動作中に、送信信号１０６が複数のターゲットオブジェクト１０４を反射するとき、デジタル化エコー信号２２６の検査からターゲットオブジェクト１０４の１つ又は複数が識別できない場合、信号１０６で送信されたパターンは、送信信号１０６の連続したバーストの間で比較的迅速に修正されることができる。次いで、修正されたパターンは、修正されたパターンを含む相関ウインドウを使用して、デジタル化エコー信号７４０内のターゲットオブジェクト１０４を区別するために使用されることができる。
別の実施形態では、送信信号１０６（図１１に示す）に含まれるビットのデジタルパルスシーケンスは、相関ウインドウに含まれるビットのデジタルパルスシーケンスと異なり得、ベースバンドエコー信号２２６（図１２に示す）と比較され得る。例えば、パターンコード発生器２２８（図１２に示す）は、不均一なパターン（heterogeneous patterns）を生成し、パターン信号２３０（図１２に示す）内の不均一なパターンを送信機２０８及びベースバンドプロセッサ２３２に通信し得る。送信機２０８は、送信信号１０６の第１のビットパターンを混合することができ、ベースバンドプロセッサ２３２は、異なる第２のビットパターンを、送信信号１０６のエコー１０８（図１１に示す）に基づいて生成されるベースバンドエコー信号２２６と比較することができる。図２４に関連して上述した例に関して、相関ウインドウ１４０６内のビットのシーケンス１４１４は、送信信号１０６内に含めることができ、一方、マスク１４１２内のビットのシーケンス１４１６又は修正相関ウインドウ１４１８内のビットのシーケンス１４２０は、デジタル化エコー信号１４２２と比較することができる。このように異なるパターンを使用することは、上述のように、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）が複数のターゲットオブジェクト１０４を区別することを可能にする。このようにして異なるパターンを使用するは、さらに、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）が、クラッタ緩和、信号対雑音改善、妨害防止、スプーフィング防止、盗聴防止、及びその他を含むが、これらに限定されない他の機能を実行することを可能にすることができる。
図２５は、一実施形態によるアンテナ１５００の概略図である。アンテナ１５００は、送信アンテナ２０４及び／又は受信アンテナ２０６として使用され得、これらの両方は図１２に示されている。あるいは、別のアンテナを送信アンテナ２０４及び／又は受信アンテナ２０６のために使用してもよい。アンテナ１５００は、アンテナユニットセル１５０４の多次元（例えば二次元）アレイ１５０２を含む。ユニットセル１５０４は、マイクロストリップパッチアンテナを表し得る又はそれを含み得る。あるいは、ユニットセル１５０４は、別のタイプのアンテナを表し得る。いくつかのユニットセル１５０４は、直列給電（series-fed）アレイ１５０６を形成するように互いに直列に導電的に結合されることができる。図示の実施形態では、ユニットセル１５０４は、直線に直列に接続される。あるいは、ユニットセル１５０４は、別の形状に接続することができる。
幾つかの直列供給アレイ１５０６は、図示の実施形態において、アレイ１５０２を形成するように、並列に導電的に結合される。図１５に示されるユニットセル１５０４及び直列給電アレイ１５０６の数は、例として提供される。異なる数のユニットセル１５０４及び／又はアレイ１５０６がアンテナ１５００に含まれてもよい。アンテナ１５００は、いくつかのユニットセル１５０４を使用して、強め合う干渉及び／又は弱め合う干渉を通して、送信信号１０６（図１１に示される）のエネルギを集束させ得る。
図２６は、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）のフロントエンド２００の一実施形態の概略図である。アンテナ１５００は、図２６に示すように、送信アンテナ２０４及び受信アンテナ２０６として使用され得る。各アンテナ１５００は、比較的短い長さの送信ライン１６００によって、受信機６０２又は送信機６００（例えば、アンテナ１５００と受信機６０２又は送信機６００との間に配置される他の構成要素を伴わない）に直接接続され得る。
感知アセンブリ１０２のフロントエンド２００は、アンテナ１５００上に無線透過ウインドウ１６０４を有する、金属又は他の伝導性ハウジングのようなエンクロージャ１６０２内に収容され得る。あるいは、フロントエンド２００は、非金属（例えば、誘電体）エンクロージャ内に収容され得る。アンテナ１５００上のウインドウは、エンクロージャ１６０２から切り取られなくてもよいが、代わりに、送信信号１０６及びエコー１０８がアンテナ１５００から又はアンテナ１５００にウインドウ１６０４を通過することを可能にするエンクロージャ１６０２の部分を表してもよい。
エンクロージャ１６０２は、アンテナがエンクロージャ１６０２の導電体内に効果的に埋め込まれるように、アンテナ１５００の周囲に巻きついてもよく、これにより、アンテナ１５００間の分離をさらに改善することができる。代替的に、非導電性エンクロージャ１６０２の場合、アンテナ１５００は、エンクロージャ１６０２及び余分な金属箔、及び／又は吸収材料によって完全に囲まれてもよく、又は、アンテナ１５００間の分離を改善するために、他の手段が追加されてもよい。一実施形態では、分離が十分に高い場合に、戻りエコー１０８が十分に強い場合、送信アンテナ１５００と受信アンテナ１５００を同時に動作させることができる。これは、ターゲットが非常に近い範囲にあり、送信／受信スイッチなしで感知アセンブリ１０２が動作することを可能にする場合であり得る。
図２７は、図２６の線１７−１７に沿ったアンテナ１５００の一実施形態の断面図である。アンテナ１５００（図２７の「平面アンテナ」）は、電気絶縁性材料（誘電体又は他の非導電性材料など）のカバー層１７００（図２７の「基層（Superstrate）」）を含む。カバー層１７００のためのこのような材料の例としては、石英、サファイア、種々のポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されない。
アンテナ１５００は、アンテナ１５００を支持する基板１７０６の表面上に配置され得る。導電性接地面１７０８が、基板１７０６の反対側の表面に、又は別の位置に配置され得る。
カバー層１７００は、空隙１７０４（図２７の「空気」）によってアンテナ１５００から分離され得る。あるいは、カバー層１７００とアンテナ１５００との間のギャップは、空気以外の別の材料又は流体によって少なくとも部分的に満たされてもよい。別の代替として、空隙を除去してもよく、カバー層１７００は、アンテナ１５００上に直接存在してもよい。カバー層１７００は、アンテナ１５００を、環境及び／又は外部のオブジェクトによって引き起こされる機械的損傷から保護することができる。一実施形態では、カバー層１７００は、アンテナ１５００によって放射される送信信号１０６のエネルギをビームに集束させる又は反射エコー１０８のエネルギをアンテナ１５００に向かって集束させるレンズ効果を提供する。
このレンズ効果は、送信信号１０６及び／又はエコー１０８が、アンテナ１５００とターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）との間に配置される材料（例えば、テフロン（登録商標）、ポリカーボネート、又は他のポリマーなどの絶縁体）の追加の層１７０２を通過することを可能にすることができる。例えば、感知アセンブリ１０２は、監視されているオブジェクト（例えば、感知アセンブリ１０２によって測定されている流体のタンクの頂部）に取り付けることができるが、レンズ効果は、感知アセンブリ１０２が、タンクの頂部を通るウインドウ又は開口部を切断することなく、タンクの頂部を通して信号１０６を送信し、エコー１０８を受信することを可能にすることができる。
一実施形態では、基板１７０８は、送信信号１０６及び／又はエコー１０８のキャリア信号の波長よりも薄い、反対側の表面間の厚さ寸法を有し得る。例えば、基板１７０８の厚さは、波長の１／２０のオーダーであり得る。空隙１７０４及び／又は基層１７００の厚さは、波長の１／３など、より大きくてもよい。空隙１７０４及び基層１７００の一方又は両方は、完全に除去されてもよい。
本明細書に記載されるシステム１００及び／又は感知アセンブリ１０２の１つ又は複数の実施形態は、感知アセンブリ１０２によって測定される分離距離１１０及び／又は飛行時間を使用する様々な用途に使用され得る。システム１００及び／又は感知アセンブリ１０２の用途のいくつかの特定の例が本明細書に記載されているが、システム１００又は感知アセンブリ１０２の用途又は使用のすべてが本明細書に記載されているものに限定されるわけではない。例えば、分離距離１１０（例えば、深さ測定として）の検出を使用する多くのアプリケーションは、システム１００及び／又は感知アセンブリ１０２を使用又は組み込むことができる。
図２８は、封じ込めシステム１８００の一実施形態を示す。システム１８００は、１つ又は複数の流体１８０６を保持又は貯蔵する、流体タンクなどの格納（containment）装置１８０２を含む。感知アセンブリ１０２は、格納装置１８０２の上部１８０４の上又は上部１８０４に配置され、送信信号１０６を流体１８０６に向けて導き得る。流体１８０６からの反射エコー１０８は、感知アセンブリ１０２と流体１８０６の上表面との間の分離距離１１０を測定するために、感知アセンブリ１０２によって受信される。感知アセンブリ１０２の位置は、既知であり得、流体１８０６への分離距離１１０が、格納装置１８０２内にどれくらいの流体１８０６があるかを決定するために使用され得るように、格納装置１８０２の底部に対して較正され得る。感知アセンブリ１０２は、本明細書に記載される粗い、細かい、及び／又は超細かい段階の決定技術の１つ又は複数を使用して、分離距離１１０を正確に測定することができ得る。
代替的又は追加的に、感知装置１０２は、送信信号１０６をポート（例えば、それを通って流体１８０６が格納装置１８０２内に装填される充填ポート）に導き、ポートで又はその近くで流体１８０６の移動を監視し得る。例えば、エコー１０８の関心のあるビットが既知であるように、感知アセンブリ１０２からポートまでの分離距離１１０が既知である場合、上述の超細かい段階の決定は、ポート又はその近くの流体１８０６が動いているか（例えば、乱流）を決定するために使用され得る。この動きは、流体１８０６が、格納装置１８０２に流入している又は格納装置１８０２から流出していることを示し得る。感知アセンブリ１０２は、この決定を、流体１８０６が格納装置１８０２に流入するか又は格納装置１８０２から流出する場合のアラーム又は他のインジケータとして使用することができる。あるいは、感知アセンブリ１０２は、乱流の有無及び／又は強度（例えば、動きの程度又は量）が、種々の動作条件及びパラメータ（例えば、流体の量、流体の動きなど）を示すことができる、戦略的に重要な他の位置に配置又は向けられる（aimed at）ことができる。感知アセンブリ１０２は、これらの測定モード（例えば、分離距離１１０を測定することは１つのモードであり、動きを監視することは別のモードである）の間を周期的に切り替え、その後、データ及び測定値を制御ユニット１１２（図１１に示す）に報告することができる。あるいは、制御ユニット１１２は、感知アセンブリ１０２に、種々のタイプの測定（例えば、分離距離１１０を測定すること又は動きを監視すること）を異なる時間に行うように指示することができる。
図２９は、ゾーン制限システム１９００の一実施形態を示す。システム１９００は、送信信号１０６（図１１に示される）を第１のゾーン１９０２（例えば、フロア上の領域、空間内の容積など）に向ける感知アセンブリ１０２を含み得る。人間のオペレータ１９０６は、種々の任務を遂行するために、異なる第２のゾーン１９０４内に位置し得る。第１のゾーン１９０２は、１つ又は複数の機械（例えば、自動ロボット又は他の構成要素）がオペレータ１９０６の安全のために動作するときに、オペレータ１９０６が外部にとどまることになる制限領域又は容積を表し得る。感知アセンブリ１０２は、送信信号１０６を第１のゾーン１９０２の方へ導き、受信エコー１０８を監視して、オペレータ１９０６が第１のゾーン１９０２に入るかどうかを決定することができる。例えば、オペレータ１９０６の第１のゾーン１９０２への侵入は、本明細書に記載された粗い、細かい、及び／又は超細かい段階の決定技術の１つ又は複数を用いた動きの識別によって検出され得る。感知アセンブリ１０２が第１のゾーン１９０２への距離（例えば、第１のゾーン１９０２内の床への分離距離１１０）を知っている場合、感知アセンブリ１０２は、上述のように、エコーに基づいて生成されるエコー信号における関心のあるサブセット内の動きを監視することができる。感知アセンブリ１０２がオペレータ１９０６の第１のゾーン１９０２への進入を検知すると、感知アセンブリ１０２は制御ユニット１１２（図１１に示す）に通知することができ、制御ユニット１１２は、オペレータ１９０６を傷つけることを回避するために第１のゾーン１９０２の近傍で動作する機械を停止させることができる。
図３０は、容積制限システム２００0の別の実施形態を示す。システム２００0は、送信信号１０６（図１１に示す）を安全容積２００2（図３０の「安全ゾーン」）に向ける感知アセンブリ１０２を含み得る。自動又は手動制御ロボット装置などの機械２００４は、安全容積２００2内を移動するように配置及び構成され得る。送信信号１０６が伝えられるボリュームは、保護ボリューム２００6と称され得る。保護ゾーン２００６は、機械２００４が作動しているときに人又は他のオブジェクトが外に留まることになる制限領域又は容積を表し得る。感知アセンブリ１０２は、保護容積２００６を通して送信信号１０６を向け、受信エコー１０８を監視して、安全ゾーン２００２の外側ではあるが保護ゾーン２００６の中で動きが識別されるかどうかを決定することができる。例えば、保護容積２００６へのヒトの侵入は、上述の超細かい段階の決定を用いた動きの識別によって検出され得る。感知アセンブリ１０２が保護容積２００６への進入を検知すると、感知アセンブリ１０２は、制御ユニット１１２（図１１に示される）に通知することができ、制御ユニット１１２は、機械２００４を停止させて、保護容積２００６に進入した人又は物を傷つけることを回避することができる。
図３１は、感知アセンブリ１０２を含む移動システム２１００の一実施形態の概略図である。システム２１００は、それに結合された感知アセンブリ１０２を有する移動装置２１０２を含む。図示の実施形態では、移動装置２１０２は、移動ロボットシステム（mobilized robotic system）である。代替的に、移動装置２１０２は、自動車、地下掘削船、又は他の種類の乗り物のような別の種類の移動装置を表し得る。システム２１００は、感知アセンブリ１０２によって作成された測定値を使用して、オブジェクトの周囲を又はオブジェクトを通過してナビゲートする。システム２１００は、感知アセンブリ１０２と他のオブジェクトとの間の分離距離１１０の動き検出及び／又は測定に基づく自動ナビゲーション、及び／又はそのような測定及び検出を補助するナビゲーションに有用であり得る。
例えば、感知アセンブリ１０２は、移動装置２１０２の近傍において、感知アセンブリ１０２と複数のオブジェクト２１０４Ａ〜Ｄとの間の分離距離１１０を測定することができる。移動装置２１０２は、これらの分離距離１１０を使用して、移動装置２１０２が、オブジェクト２１０４Ａ〜Ｄとの接触を避けるために回転又は方向変更を必要とする前に、どれだけ移動できるかを決定することができる。
一実施形態では、移動装置２１０２は、複数の感知アセンブリ１０２を使用して、移動装置２１０２の周りの囲まれた周辺（enclosed vicinity）２１０６のレイアウト又はマップを決定することができる。周辺２１０６は、部屋、建物、トンネルなどの壁に囲まれ得る。移動装置２１０２上の第１の感知アセンブリ１０２は、第１の方向に沿って周辺２１０６の１つ又は複数の境界（例えば、壁又は表面）までの分離距離１１０を測定するように向けられ得、第２の感知アセンブリ１０２は、異なる（例えば、直交）方向に沿って周辺２１０６の１つ又は複数の他の境界までの分離距離１１０を測定するように向けられ得る。周辺２１０６の境界までの分離距離１１０は、移動装置２１０２に、周辺２１０６のサイズ及び移動装置２１０２の現在位置に関する情報を提供することができる。次いで、移動装置２１０２は、感知アセンブリ１０２の１つ又は複数が、周辺２１０６の１つ又は複数の境界までの更新された分離距離１１０を取得しながら、周辺２１０６内を移動し得る。分離距離１１０の変化に基づいて、移動装置２１０２は、移動装置２１０２が周辺２１０６のどこに位置するかを決定することができる。例えば、部屋の第１の壁までの初期分離距離１１０が１０フィート（３メートル）として測定され、部屋の第２の壁までの初期分離距離１１０が５フィート（１．５メートル）として測定される場合、移動装置２１０２は、最初に、部屋内にそれ自体が位置し得る。第１の壁までの後の分離距離１１０が４フィート（１．２メートル）であり、第２の壁までの後の分離距離１１０が７フィート（２．１メートル）である場合、移動装置２１０２は、移動装置が第１の壁へ６フィート（１．８メートル）移動し、第２の壁へ２フィート（０．６メートル）移動したと決定し得る。
一実施形態では、移動装置２１０２は、感知アセンブリ１０２によって生成された情報を使用して、周辺２１０６内の固定及び移動オブジェクト２１０４を区別することができる。オブジェクト２１０４Ａ、２１０４Ｂ、及び２１０４Ｄのいくつかは、壁、家具などの静止オブジェクトであり得る。他のオブジェクト２１０４Ｃは、周辺２１０６を歩く人間、他の可動装置などの可動オブジェクトであり得る。移動装置２１０２は、移動装置２１０２が移動する際に、移動装置２１０２とオブジェクト２１０４Ａ、２１０４Ｂ、２１０４Ｃ、２１０４Ｄとの間の分離距離１１０の変化を追跡することができる。移動装置２１０２とオブジェクト２１０４との間の分離距離１１０は、移動装置２１０２が移動するにつれて変化し得るので、固定オブジェクト２１０４Ａ、２１０４Ｂ、２１０４Ｄ及び移動オブジェクト２１０４Ｃの両方が移動装置２１０２に対して移動するように見え得る。感知アセンブリ１０２及び移動装置２１０２によって観察される固定オブジェクト２１０４Ａ、２１０４Ｂ、２１０４Ｄのこのような知覚された動きは、感知アセンブリ１０２及び移動装置２１０２の動きによるものである。移動装置２１０２の動き（例えば、速度）を計算するために、移動装置２１０２は、オブジェクト２１０４に対する分離距離１１０の変化を追跡し、分離距離１１０の変化に基づいてオブジェクト２１０４に関連するオブジェクト動きベクトルを生成することができる。
図３２は、一例による、移動装置２１０２とオブジェクト（例えば、図３１のオブジェクト２１０４）との間の分離距離１１０の変化に基づいて生成されるいくつかのオブジェクト動きベクトルの概略図である。オブジェクト動きベクトル２２００Ａ〜２２００Ｆは、時間の経過にわたる分離距離１１０の変化を追跡することによって生成することができる。移動装置２１０２の動き特性（例えば、速度及び／又はヘッディング）を推定するために、これらのオブジェクト動きベクトル２２００は、例えば、オブジェクト動きベクトル２２００を加算及び／又は平均化することによって組み合わせることができる。例えば、移動装置２１０２の動きベクトル２２０２は、オブジェクトの動きベクトル２２００の平均であるベクトルを決定し、次いで、動きベクトル２２０２と反対のベクトルを決定することによって推定され得る。幾つかのオブジェクト動きベクトル２２００の組み合わせは、周辺の他の移動オブジェクトの動きに基づいているオブジェクト動きベクトル２２００Ｃ、２２００Ｆのような、環境中の他の移動オブジェクトに起因するスプリアスオブジェクト動きベクトルを補正する傾向がある。
移動装置２１０２は、どのオブジェクトが環境の一部であるかを学習（例えば、記憶）することができ、それは、移動装置２１０２の動きを追跡するために使用することができ、永続（persistent）オブジェクトと称され得る。既知の永続オブジェクトと一致しない他のオブジェクトは、一時（transient）オブジェクトと呼ばれる。一時オブジェクトのオブジェクト動きベクトルは、変化する軌跡を有し、互いに又は永続オブジェクトと良く一致しない可能性がある。一時オブジェクトは、それらの軌道、及び、移動装置２１０２からの半径方向の距離によって識別され得る。例えば、トンネルの壁はそれらの距離に留まるが、一時オブジェクトは移動装置２１０２のより近くを通過する。
別の実施形態では、複数の移動装置２１０２は、互いに情報を通信するために、感知システム１００及び／又は感知アセンブリ１０２を含み得る。例えば、移動装置２１０２は、各々、感知アセンブリ１０２を使用して、移動装置２１０２が互いから閾値距離内にある場合を検出し得る。次いで、移動装置２１０２は、分離距離１１０を測定する及び／又は運動を検出するために送信信号１０６を送信することから、他の情報を伝えるように送信信号１０６を送信することに切り替え得る。例えば、分離距離１１０を測定するためにデジタルパルスシーケンスを生成する代わりに、移動装置２１０２のうちの少なくとも１つは、情報を通信するために別の移動装置２１０２に向かって送信されるパターン信号において、バイナリコードシーケンス（例えば、１及びゼロ）を使用し得る。他の移動装置２１０２は、送信パターン信号を識別し、パターン信号にエンコードされた情報を解釈するために、送信信号１０６を受信し得る。
図３３は、医療用途において感知アセンブリ１０２を使用する一例の概略図である。感知アセンブリ１０２は、患者２３００の位置の変化及び／又は患者の比較的小さな動きを監視するために、上述の段階（例えば、粗い段階、細かい段階、及び超細かい段階）のうちの１つ又は複数を使用し得る。例えば、上述の動きの超細かい段階の決定は、呼吸数検出、心拍数検出、肉眼的な運動又は筋肉運動のモニタリングなどのために使用され得る。呼吸数、心拍数、及び活動は、睡眠障害の診断に有用であり、感知は非接触であり、観察される患者にとってより快適であり得るためである。一例として、患者２３００の腹部及び／又は胸部への分離距離１１０は、上述のように、デジタルパルスシーケンス（例えば、関心ビット）の1ビット以内に決定されることができる。次いで、感知アセンブリ１０２は、関心のあるサブセット内の胸部及び／又は腹部の比較的小さな動きを追跡して、呼吸数及び／又は心拍数を追跡することができる。付加的又は代替的に、感知アセンブリ１０２は、胸部及び／又は腹部の動きを追跡し、その動きを既知の、測定、観察、又は指定された腹部のサイズと組み合わせて、患者２３００の1回換気量を推定することができる。付加的又は代替的に、感知アセンブリ１０２は、患者２３００の奇異呼吸を検出するために、胸部及び腹部の動きを一緒に追跡することができる。
別の例として、感知アセンブリ１０２は、患者２３００の体内に入り、心臓などの様々な内部構造の運動又は絶対位置を感知する送信信号１０６を伝え得る。これらの位置又は動きの多くは、比較的小さくてかすかであり得、感知アセンブリ１０２は、内部構造の動き又は絶対位置を感知するために、動きの超細かい段階の決定又は分離距離１１０を使用することができる。
非接触感知アセンブリ１０２を使用することはまた、患者２３００上の有線センサ（例えば、試験対象者に直接取り付けられ、ワイヤによって医療モニタに接続されるセンサ）を使用することが不可能又は不便である状況にも有用であり得る。例えば、従来の有線センサが邪魔になる可能性がある高活動状況では、感知アセンブリ１０２は、遠くからの患者２３００の分離距離１１０及び／又は動きを監視し得る。
別の例では、感知アセンブリ１０２は、姿勢認識及び全体的な動き又は活動感知のために使用することができる。これは、とりわけ、うつ病、疲労、及び高齢者のようなリスクのある個人の全般的な健康のような、慢性疾患の診断のための患者２３００の長期観察に使用することができる。鬱病のような比較的遅い発症の疾患の場合、感知アセンブリ１０２による長期観察は、疾患の早期検出のために使用され得る。また、ユニットは、患者２３００に何も取り付けられることなく、医療パラメータ又は量を検出できるため、感知アセンブリ１０２は、患者２３００の知識又は協力なしに、患者２３００の測定を行うために使用され得る。これは、例えば、センサが取り付けられる場合に動揺するであろう子供を扱う場合のように、多くの状況において有用であり得る。また、それは、患者が神経質になると呼吸が速くなり、浅くなることなど、患者２３００の精神状態の指示を与え得る。このことは、遠隔の嘘発見器機能を生じさせる。
別の実施形態では、感知アセンブリ１０２によって生成されたデータは、１つ又は複数の他のセンサによって生成又は取得されるデータと組み合わされ得る。例えば、感知アセンブリ１０２による分離距離１１０の計算は、他のセンサデータと組み合わされる深さ測定値として使用され得る。異なるセンサからのデータのこのような組み合わせは、本明細書では、センサフュージョンと称され、感知される現象又はオブジェクト又は環境のより完全な全体像を形成するために、センサデータの２つ以上の別々のストリームの融合を含む。
一例として、感知アセンブリ１０２を使用して計算される分離距離１１０は、カメラによって取得された二次元画像データと組み合わされ得る。例えば、分離距離１１０なしでは、コンピュータ又は他の機械は、二次元画像内のオブジェクトの実際の物理的サイズを決定することができないことがある。
図３４は、図１１に示されるシステム１００の適用の一例による、人間の対象（human subject）２４００、２４０２の二次元画像２４０４である。画像２４０４は、カメラなどの二次元画像形成装置によって取得され得る。画像形成装置は、セキュリティシステム、自動制御（例えば、可動）ロボットシステムなどの他のシステムによる使用するために画像を取得し得る。人間の対象２４００、２４０２は、ほぼ同じサイズ（例えば、身長）であり得る。実際には、人間の対象２４００は、人間の対象２４０２より画像２４０４を取得する画像形成装置から離れている。しかし、画像形成装置が画像形成装置と対象２４００、２４０２の各々との間の相対的な分離距離を決定することができないため、対象２４００、２４０２を認識するために画像形成装置に依存するシステムは、対象２４００がより遠くに位置する（例えば、２４００Ａの位置にある）か、対象２４０２よりもはるかに小さい（例えば、２４００Ｂによって表されるサイズである）かを決定することができない可能性がある。
感知アセンブリ１０２（図１１に示される）は、画像２４０４に対する深さコンテキストを提供するために、画像形成装置（例えば、画像形成装置に又はその近くに配置される感知アセンブリ１０２を有する）と対象２４００、２４０２のそれぞれとの間の分離距離１１０（図１１に示される）を決定することができる。例えば、画像形成装置又は画像２４０４を１つ又は複数の動作に使用するシステムは、対象２４００、２４０２がほぼ同じ大きさであり、対象２４００が対象２４０２よりも離れていると決定するために、対象２４００、２４０２の各々に対する分離距離１１０を使用し得る。
この分離距離１１０（図１１に示される）の情報及び二次元画像２４０４をキャプチャするために使用された光学系に関する情報を用いて、対象２４００、２４０２に実際の物理的サイズを割り当てることが可能であり得る。例えば、画像２４０４の異なる部分（例えば、画素又は画素のグループ）によって包含される物理的サイズを知り、各対象２４００、２４０２への分離距離１１０を知ると、画像形成装置及び／又は１つ又は複数の動作のために画像２４０４を使用するシステムは、対象２４００、２４０２のサイズ（例えば、高さ及び／又は幅）を計算することができる。
図３５は、一実施形態による、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）を含み得る感知システム２５００の概略図である。光レベルセンサ、放射線センサ、含水量センサ等の多くのタイプのセンサは、センサとターゲットオブジェクト１０４との間の分離距離１１０が変化すると変化し得るターゲットオブジェクト１０４の測定値を得る。図３５に示される感知システム２５００は、分離距離１１０が変化するにつれて変化する情報を取得する１つ又は複数のセンサを含み得る又は表し得、感知アセンブリ１０２を含み得る又は感知アセンブリ１０２を表し得る。センシングシステム２５００及びターゲットオブジェクト１０４からの距離情報（例えば、分離距離１１０）は、センサと、センサによって読み出される又は監視されるターゲットとの間の距離に依存する他のセンサ情報の較正又は補正を提供することができる。
例えば、感知システム２５００は、ターゲットオブジェクト１０４Ａ、１０４Ｂからの情報（例えば、光レベル、放射線、水分、熱など）及びターゲットオブジェクト１０４Ａ、１０４Ｂへの分離距離１１０Ａ、１１０Ｂを取得又は測定することができる。分離距離１１０Ａ、１１０Ｂは、測定された情報を補正又は較正するために使用することができる。例えば、ターゲットオブジェクト１０４Ａ、１０４Ｂの両方が同じ光レベル、放射線、水分、熱などを提供する場合、異なる分離距離１１０Ａ、１１０Ｂは、センシングシステム２５００Ａ、２５００Ｂが異なる光レベル、放射線、水分、熱などを測定することを生じさせ得る。分離距離１１０Ａ、１１０Ｂを測定する感知アセンブリ１０２（図１に示される）によって、ターゲットオブジェクト１０４Ａ及び／又は１０４Ｂの測定情報を補正することができる（例えば、ターゲットオブジェクト１０４Ａの分離距離１１０Ａのサイズに基づいて増加させること、及び／又は、ターゲットオブジェクト１０４Ｂの分離距離１１０Ｂのサイズに基づいて減少させること）ので、測定情報は、異なる分離距離１１０について測定情報を補正しない場合よりも正確である。
別の例として、感知システム２５００は、反射型パルスオキシメトリセンサ及び感知アセンブリ１０２を含み得る。２つ以上の異なる波長の光が、システム２５００によってターゲットオブジェクト１０４の表面に向けられ、システム２５００の光検出器が、散乱光を検査する。反射パワーの比を使用して、ターゲットオブジェクト１０４内の血液の酸素化レベルを決定することができる。ターゲットオブジェクト１０４である患者の身体に直接取り付けられる（例えば、係合する）代わりに、感知システム２５００は、患者の身体から離間され得る。
患者の身体の表面を光源で照明することができ、感知アセンブリ１０２（図１１に示す）は、ターゲットオブジェクト１０４（例えば、皮膚の表面）への分離距離１１０を測定することができる。次に、患者の血液の酸素化レベルは、検知システム２５００が患者から分離されることによって引き起こされる光の反射パワーの低下に対して較正又は補正されることができる。
別の実施形態では、図１１に示す感知アセンブリ１０２及び／又はシステム１００は、上述の機能を種々のセンサシステムに追加するために、他のセンサ、コントローラ、コンピュータなどと通信することができるスタンドアロンユニットとして提供することができる。ソフトウェア実装システムは、センサから情報ストリームを収集し、集約し、感知された情報を制御システムに送ることができ、この場合、アセンブリ１０２及び／又はシステム１００によって測定された分離距離１１０は、感知された情報と共に使用される。代替的に又は追加的に、アセンブリ１０２によって測定された分離距離１１０は、タイムスタンプ又は他のセンサ、コントローラ、コンピュータ等と直接通信することなく、地理的位置のような他のマーカーと共に収集することができる。次いで、ソフトウェア実装システムは、分離距離１１０と他のセンサデータとを調整して、測定値を互いに整合させることができる。
本明細書に記載されるセンサフュージョンの例は、単に感知アセンブリ１０２と１つの他のセンサの組み合わせに限定されるものではない。追加のセンサが、分離距離１１０及び／又は感知アセンブリ１０２によって検出された動きを、２つ以上の追加のセンサによって取得されたデータストリームと集約するために使用され得る。例えば、オーディオデータ（マイクロホンからの）、ビデオデータ（カメラからの）、及び感知アセンブリ１０２からの分離距離１１０及び／又は動きが、物理的環境のより完全な理解を与えるために、集約することができる。
図３８は、一実施形態による、感知アセンブリ１０２を含み得る、感知システム２８００の概略図である。感知システム２８００は、ターゲットオブジェクト２８０４の横方向のサイズデータを取得するセンサ２８０２を含む。例えば、センサ２８０２は、ボックス又はパッケージの二次元画像を取得するカメラであり得る。
図３９は、センサ２８０２によって得られるターゲットオブジェクト２８０４の横方向サイズデータを表す概略図である。センサ２８０２（又はセンサ２８０２と通信可能に結合された制御ユニット）は、長さ寸法２８０６及び幅寸法２８０８など、ターゲットオブジェクト２８０４の二次元寸法を測定し得る。例えば、ターゲットオブジェクト２８０４の二次元表面積２９００は、センサ２８０２によって取得される画像から計算され得る。一実施形態では、センサ２８０２によって形成される画像の画素又は他のユニットの数が、ターゲットオブジェクト２８０４の表面積２９００を決定するために、計数又は測定され得る。
図４０は、図２８及び２９に示される感知アセンブリ１０２及びターゲットオブジェクト２８０４の別の図である。ターゲットオブジェクト２８０４の容積又は三次元外表面積を計算するために、感知アセンブリ１０２は、ターゲットオブジェクト２８０４の深さ寸法２８１０を測定するために使用され得る。例えば、感知アセンブリ１０２は、センサ２８０２によって画像化されるターゲットオブジェクト２８０４の表面３０００（例えば、上面）と感知アセンブリ１０２との間の分離距離１１０を測定し得る。感知アセンブリ１０２と、ターゲットオブジェクト２８０４がある支持表面３００４との間の分離距離３００２が既知である又は事前に測定されている場合、分離距離１１０は、ターゲットオブジェクト２８０４の深さ寸法２８１０を計算するために使用され得る。例えば、測定された分離距離１１０は、深さ寸法２８１０を計算するために、既知の又は以前に測定された分離距離３００２から減算され得る。深さ寸法２８１０は、ターゲットオブジェクト２８０４の横方向サイズデータ（例えば、幅寸法２８０８及び長さ寸法２８０６）と組み合わされて、ターゲットオブジェクト２８０４の体積を計算し得る。別の実施形態では、深さ寸法２８１０は、ターゲットオブジェクト２８０４のそれぞれの表面又は１つ若しくは複数の表面の表面積を計算するために横方向サイズデータと組み合わされることができ、これは、次いで、組み合わされて、ターゲットオブジェクト２８０４の外表面積を計算し得る。感知アセンブリ１０２から得られた深さデータを、センサ２８０２によって得られた二次元又は横方向のデータと組み合わせることは、ターゲットオブジェクト２８０４のサイズ、体積、又は表面積が測定されることになる用途、例えば、パッケージ出荷、異なるサイズのターゲットオブジェクト間の識別、又は区別において有用であり得る。
図３６は、感知システム２６００の別の実施形態の概略図である。感知システム２６００は、図１１に示されるシステム１００と同様であり得る。例えば、システム２６００は、感知アセンブリ１０２（図１１に示される）に類似の感知アセンブリ２６０２（「レーダーユニット」）を含み得る。感知アセンブリ２６０２は、図３６において「レーダユニット」とラベル付けされているが、代替的に、感知アセンブリ２６０２は、システム１００に関連して上述されるように、分離距離１１０を決定する及び／又はターゲットオブジェクト１０４の動きを検出するための別の技術又は媒体（例えば、光）を使用してもよい。
アセンブリ２６０２は、送信アンテナ２０４（図１２に示される）に類似し得る送信アンテナ２６０４と、受信アンテナ２０６（図１２に示される）に類似し得る受信アンテナ２６０６とを含む。図示の実施形態では、アンテナ２６０４、２６０６は、ケーブル２６０８を使用してアセンブリ２６０２に接続される。ケーブル２６０８は、可撓性であり得、アンテナ２６０４、２６０６が、オンザフライでターゲットオブジェクト１０４に対して再配置されることを可能にする。例えば、アンテナ２６０４、２６０６は、送信信号１０６がターゲットオブジェクト１０４に向かって送信される及び／又はエコー１０８がターゲットオブジェクト１０４から受信されるとき、又は送信信号１０６の送信とエコー１０８の受信との間で、ターゲットオブジェクト１０４及び／又は互いに対して移動され得る。
アンテナ２６０４、２６０６は、システム２６００の擬似バイスタティック動作を提供するために移動され得る。例えば、アンテナ２６０４、２６０６は、アンテナ２６０４、２６０６が所定の位置に固定された場合にそうでなければロストする可能性のあるエコー１０８をキャプチャするために、様々な又は任意の位置に移動されることができる。一実施形態では、アンテナ２６０４、２６０６は、ターゲットオブジェクト１０４を通る送信信号１０６の送信をテストするために、ターゲットオブジェクト１０４の反対側に配置されてもよい。ターゲットオブジェクト１０４を通る送信信号１０６の透過における変化は、感知されるターゲットオブジェクト１０４の物理的変化を示すことができる。
このスキームは、より多くの数のアンテナ２６０４及び／又は２６０６と共に使用することができる。例えば、複数の受信アンテナ２６０６を使用して、そうでなければ検出することが困難であり得るターゲットオブジェクト１０４を検出することができる。複数の送信アンテナ２６０４を使用して、そうでなければ検出されない可能性がある送信信号１０６でターゲットオブジェクト１０４を照らし得る。複数の送信アンテナ２６０４及び複数の受信アンテナ２６０６が同時に使用されることができる。送信アンテナ２６０４及び／又は受信アンテナ２６０６は、同時に使用され、送信信号１０６のコピーを送信する、又は複数のエコー１０８を受信することができ、又は、感知アセンブリ２６０２は、経時的に構築される観察（例えば、分離距離１１０及び／又は検出された動き）と共に、送信アンテナ２６０４間及び／又は受信アンテナ２６０６間で切り替えられることができる。
図３７Ａ〜図３７Ｂは、ターゲットオブジェクトからの分離距離及び／又はターゲットオブジェクトの動きを感知するための方法２７００の一実施形態を示す。方法２７００は、本明細書に記載されるシステム又は感知アセンブリの１つ又は複数と共に使用され得る。
２７０２において、飛行時間及び／又は分離距離の粗い段階の決定に使用するかどうかの決定が行われる。例えば、システム１００のオペレータ（図１１に示す）は、システム１００に手動で入力を提供し得る、及び／又はシステム１００は、上述の粗い段階の決定を使用するかどうかを自動的に決定し得る。粗い段階の決定が使用される場合、方法２７００のフローは、２７０４に進む。あるいは、方法２７００のフローは、２７１８に進んでもよい。一実施形態では、粗い段階は、これもまた上述したように、送信信号及び受信エコー信号の単一チャネル（例えば、Ｉチャネル又はＱチャネル）を使用して、飛行時間及び／又は分離距離を決定する。
２７０４において、発振信号が粗い送信パターンと混合され、送信信号を生成する。例えば、発振信号２１６（図１２に示される）は、上述のように、送信パターン信号２３０（図１２に示される）のデジタルパルスシーケンスと混合され、送信信号１０６（図１１に示される）を形成する。
２７０６において、送信信号は、ターゲットオブジェクトに向けて送信される。例えば、送信アンテナ２０４（図１２に示す）は、上述のように、送信信号１０６（図１１に示す）をターゲットオブジェクト１０４（図１１に示す）に向けて送信し得る。
２７０８において、ターゲットオブジェクトから反射される送信信号のエコーが受信される。例えば、ターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）から反射されるエコー１０８（図１１に示される）は、上述のように、受信アンテナ２０６（図１２に示される）によって受信される。
２７１０において、受信エコーは、ベースバンド信号を得るためにダウンコンバートされる。例えば、エコー１０８（図１１に示す）は、ベースバンドエコー信号２２６（図１２に示す）に変換される。例えば、受信エコー信号２２４は、粗い送信パターン信号２３０（図１２に示す）と混合された同じ発振信号２１６（図１２に示す）と混合され、送信信号１０６（図１１に示す）を生成し得る。エコー信号２２４は、上述のように、発振信号２１６と混合されて、粗い受信データストリームとしてベースバンドエコー信号２２６（図１２に示す）を生成することができる。
２７１２において、ベースバンド信号は、粗い受信データストリームを得るためにデジタル化される。例えば、それは、デジタル化エコー信号７４０を生成するために、デジタイザ７３０を含むベースバンドプロセッサ２３２を通過し得る。
２７１４において、相関ウインドウ（例えば、粗い相関ウインドウ）及び粗いマスクが、データストリームと比較されて、関心のあるサブセットを識別する。あるいは、マスク（例えば、データストリームの１つ又は複数の部分を除去又は変更するためのマスク）は使用されなくてもよい。一実施形態では、送信信号１０６（図１１に示される）に含まれる粗い送信パターンのすべて又は一部を含む粗い相関ウインドウ３２０（図１３に示される）は、上述のように、デジタル化エコー信号７４０（図１２に示される）の様々なサブセット又は部分と比較される。相関値は、データストリーム２２６の種々のサブセットについて計算することができ、関心のあるサブセットは、相関値を比較することによって、例えば、最大又は１つ若しくは複数の関心のある他のサブセットより大きい相関値を有するサブセットを識別することによって、識別され得る。
２７１６において、送信信号及びエコーの飛行時間が、関心のあるサブセットの時間遅延に基づいて計算される。この飛行時間は粗い飛行時間と呼ぶことができる。上述のように、関心のあるサブセットは、送信信号１０６（図１１に示される）の送信と関心のあるサブセットの第１のビット（又は関心のあるサブセットの別のビット）との間のタイムラグ（ｔｄ）と関連付けることができる。飛行時間は、タイムラグと等しくなることができる、又は飛行時間は、上述のように、飛行時間に対するタイムラグを修正するために使用される補正又は相関係数（例えば、信号の伝搬について）を用いて、タイムラグに基づくことができる。
２７１８において、分離距離の細かい段階の決定が使用されることになるかどうかを決定する。例えば、決定は、上述のように、分離距離１１０（図１１に示される）の測定をさらに精緻化するため、及び／又はターゲットオブジェクト１０４（図１１に示される）の運動を監視又は追跡するために、細かい段階の決定を使用するために、自動的又は手動で行われ得る。細かい段階が使用されることになる場合、方法２７００のフローは、２７２０に進み得る。一方、細かい段階を使用しないことになる場合、方法２７００のフローは、２７０２に戻り得る。
２７２０において、発振信号がデジタルパルスシーケンスと混合され、送信信号を生成する。上述のように、細かい段階で使用される送信パターンは、粗い段階で使用される送信パターンとは異なり得る。あるいは、送信パターンは、粗い段階及び細かい段階に対して同一であり得る。
２７２２において、送信信号は、２７０６に関連して上述したのと同様に、ターゲットオブジェクトに向けて伝えられる。
２７２４において、２７０８に関連して上述したのと同様に、ターゲットオブジェクトから反射される送信信号のエコーが受信される。
２７２６において、受信エコーは、ベースバンド信号を得るためにダウンコンバートされる。例えば、エコー１０８（図１１に示す）は、ベースバンドエコー信号２２６（図１２に示す）に変換される。
２７２８において、ベースバンド信号２２６は、細かい受信パターンと比較される。細かい受信パターンは、上述のように、粗い飛行時間だけ遅延され得る。例えば、ベースバンド信号及び受信パターンの両方が同じ開始又は初期時間基準を有する状態で、ベースバンド信号を受信パターンと比較する代わりに、粗い段階の決定によって測定される時間遅延と同じ時間だけ受信パターンは遅延し得る。この遅延受信パターンは、「粗い遅延した細かい抽出パターン」７２８とも呼ばれる。
２７３０において、細かいデータストリームと時間遅延受信パターンとの間のタイムラグが計算される。このタイムラグは、図８から図１１に関連して上述したように、細かいデータストリームにおける波形と時間遅延受信パターンとの間の時間的オーバーラップ又はミスマッチを表し得る。タイムラグは、細かいデータストリームと時間遅延受信パターンとの間のオーバーラップを表す波形のエネルギとして測定され得る。上述のように、タイムラグを表す期間８０８、８１０、９０４、９０６（図８及び９に示される）は、計算され得る。
２７３２では、粗い段階で測定された飛行時間（例えば、「飛行時間推定値」）は、タイムラグによって精緻化される。例えば、２７３０で計算されたタイムラグは、２７１６で計算された飛行時間に加算されることができる。あるいは、タイムラグは、指定された又は既知の分離距離１１０（図１１に示されている）に関連する又はそれから計算される飛行時間のような指定された飛行時間に加算され得る。
２７３４において、飛行時間（２７３２で計算されたタイムラグを含む）は、上記のように、ターゲットオブジェクトからの分離距離を計算するために使用される。次いで、方法２７００のフローは、ループ式に２７０２に戻り得る。上記の方法は、図２２のような並列経路、又は上述のようなスイッチ又は多重化された経路を使用して、Ｉ及びＱチャネルについて別々に又は並列に繰り返して、Ｉ及びＱチャネルの差を抽出することができる。これらの差は、エコーの位相を解決するために検査することができる。
一実施形態では、細かい段階の決定（例えば、２７２０〜２７３２に関連して記載されるような）の性能は、上述のように、送信信号及びエコー信号のチャネルのＩ又はＱ成分のうちの１つに対して実行される。例えば、上述のように、時間遅延受信パターンとエコー信号２２６との間の時間的オーバーラップの量を測定するために、エコー信号２２６（図１２に示される）のＩチャネルを検査することができる。超細かい段階の決定を実行するために、Ｑチャネルのような、エコー信号の別の成分又はチャネルに対して同様の検査が行われ得る。例えば、エコー信号２２６（例えば、細かい段階）のＩチャネル分析は、同じエコー信号２２６（例えば、超細かい段階）のＱチャネル分析と共に又は同時に実行され得る。あるいは、細かい段階及び超細かい段階は、連続的に実施され得、Ｉ又はＱチャネルの一方は、Ｑ又はＩチャネルの他方が時間的オーバーラップを決定するために検査される前に、エコー信号と時間遅延受信パターンの時間的オーバーラップを決定するために検査される。Ｉ及びＱチャンネルの時間的オーバーラップは、粗い段階の決定又は飛行時間の推定に加えることができるタイムラグ（例えば、Ｉ及びＱチャンネルのタイムラグ）を計算するために使用される。この飛行時間は、上述のように、分離距離１１０（図１１に示される）を決定するために使用することができる。代替的又は追加的に、Ｉチャネル及びＱチャネルにおける波形のタイムラグは、ターゲットの分離距離又は動きを計算するために、エコーの位相を分解するために検査されることができる。
上述のように、超細かい段階の決定は、代替的に又は追加的に、粗い段階の決定と同様のプロセスを含み得る。例えば、粗い段階の決定は、受信パターンのＩチャネル及びデータストリームを検査して、データストリームの異なるサブセットの相関値を決定し、これらの相関値から、本明細書に記載されるように、関心のあるサブセット及び対応する飛行時間を決定し得る。超細かい段階の決定は、受信パターンのＱチャネル及びデータストリームを使用して、データストリームの異なるサブセットの相関値を決定し、これらの相関値から、上述のように、関心のあるサブセット及び飛行時間を決定することができる。Ｉチャネル及びＱチャネルからの飛行時間は、ターゲットへの飛行時間及び／又は分離距離を計算するために結合（例えば、平均化）することができる。超細かい段階の決定によって計算された相関値を使用して、粗い段階及び／又は細かい段階からの時間遅延に加えることができる追加の時間遅延を計算して、ターゲットへの飛行時間及び／又は分離距離を決定することができる。代替的に又は追加的に、ターゲットの分離距離又は運動を計算するために、Ｉチャンネル及びＱチャンネル内の波形の相関値を検査して、エコーの位相を分解することができる。
別の実施形態では、別の方法（例えば、ターゲットオブジェクトまでの分離距離を測定する方法）が提供される。この方法は、送信アンテナから分離距離だけ離間されたターゲットオブジェクトに向けて、送信アンテナから第１の送信信号を送信するステップを含む。第１の送信信号は、デジタルビットの第１のシーケンスを表す第１の送信パターンを含む。この方法はまた、ターゲットオブジェクトから反射される第１の送信信号の第１のエコーを受信するステップと、第１のエコーを第１のデジタル化エコー信号に変換するステップと、第１の送信信号及びエコーの飛行時間を決定するためにデジタルビットの第２のシーケンスを表す第１の受信パターンを第１のデジタル化エコー信号と比較するステップとを含む。
別の態様では、本方法はまた、飛行時間に基づいてターゲットオブジェクトまでの分離距離を計算するステップを含む。
別の態様では、本方法はまた、発振信号を生成するステップ、及び第１の送信信号を形成するために発振信号の少なくとも第１の部分を第１の送信パターンと混合するステップを含む。
別の態様では、第１のエコーを第１のデジタル化エコー信号に変換するステップは、発振信号の少なくとも第２の部分を、ターゲットオブジェクトから受信された第１のエコーに基づくエコー信号と混合するステップを含む。
別の態様では、第１の受信パターンを比較するステップは、サブセットの相関値を計算するために、第１の受信パターンのデジタルビットのシーケンスを第１のデジタル化エコー信号のサブセットにマッチングするステップを含む。相関値は、第１の受信パターンにおけるデジタルビットのシーケンスと、第１のデジタル化エコー信号のサブセットとの間の一致の程度を表す。
別の態様では、デジタル化エコー信号のサブセットのうちの少なくとも１つは、相関値に基づいて関心のあるサブセットとして識別される。飛行時間は、送信信号の送信と関心のあるサブセットの発生との間の時間遅延に基づいて決定することができる。
別の態様では、本方法は、電磁気的第２の送信信号をターゲットオブジェクトに向けて送信するステップも含む。第２の送信信号は、デジタルビットの第２のシーケンスを表す第２の送信パターンを含む。この方法はまた、ターゲットオブジェクトから反射される第２の送信信号の第２のエコーを受信するステップと、第２のエコーを第２のベースバンドエコー信号に変換するステップと、第２のベースバンドエコー信号の１つ又は複数の波形と第２の受信パターンの１つ又は複数の波形との間の時間的なミスマッチを決定するために、デジタルビットの第３のシーケンスを表す第２の受信パターンを第２のベースバンドエコー信号と比較するステップとを含む。第２の受信パターンと第２のベースバンドエコー信号との間のタイムラグを表す時間的ずれが抽出され、次いで、タイムラグが計算される。
別の態様では、本方法は、飛行時間にタイムラグを加えるステップも含む。
別の態様では、第２のエコーを第２のデジタル化エコー信号に変換するステップは、第２のベースバンドエコー信号の同相（Ｉ）チャネルと、第２のベースバンドエコー信号の直交（Ｑ）チャネルとを形成するステップを含む。第２の受信パターンを比較するステップは、時間的ずれのＩ成分を決定するために、第２の受信パターンのＩチャンネルを第２のデジタル化エコー信号のＩチャンネルと比較するステップと、時間的ずれのＱ成分を決定するために、第２の受信パターンのＱチャンネルを第２のデジタル化エコー信号のＱチャンネルと比較するステップを含む。
別の態様では、飛行時間に加えられるタイムラグは、時間的ずれのＩ成分及び時間的ずれのＱ成分を含む。
別の態様では、本方法はまた、時間的ずれのＩ成分及び時間的ずれのＱ成分を検査することによって、第１のエコー及び第２のエコーの位相を分解するステップを含み、ここで、飛行時間は、分解された位相に基づいて計算される。
別の態様では、第１の送信パターン、第１の受信パターン、第２の送信パターン、又は第２の受信パターンのうちの少なくとも２つは互いに異なる。
別の態様では、第１の送信パターン、第１の受信パターン、第２の送信パターン、又は第２の受信パターンのうちの少なくとも２つは、デジタルビットの共通シーケンスを含む。
別の実施形態では、送信機、受信機、及びベースバンドプロセッサを含むシステム（例えば、感知システム）が提供される。送信機は、送信アンテナから分離距離だけ離間されたターゲットオブジェクトに向けて送信アンテナから伝えられる電磁気的第１の送信信号を生成するように構成される。第１の送信信号は、デジタルビットのシーケンスを表す第１の送信パターンを含む。受信機は、ターゲットオブジェクトから反射される第１の送信信号のエコーに基づく第１のデジタル化エコー信号を生成するように構成される。相関器装置は、第１の送信信号及びエコーの飛行時間を決定するためにデジタルビットの第２のシーケンスを表す第１の受信パターンを第１のデジタル化エコー信号と比較するように構成される。
別の態様では、ベースバンドプロセッサは、飛行時間に基づいてターゲットオブジェクトへの分離距離を計算するように構成される。
別の態様では、システムはまた、発振信号を生成するように構成された発振装置を含む。送信器は、第１の送信信号を形成するために発振信号の少なくとも第１の部分を第１の送信パターンと混合するように構成される。
別の態様では、受信機は、発振信号の少なくとも第２の部分を受信し、第１のベースバンドエコー信号を生成するために、発振信号の少なくとも第２の部分を、エコーを表すエコー信号と混合するように構成される。
別の態様では、ベースバンドエコー信号は、第１のデジタル化エコー信号にデジタル化され得、相関器装置は、サブセットの相関値を計算するために、第１の受信パターンのデジタルビットのシーケンスを第１のデジタル化エコー信号のサブセットと比較するように構成される。相関値は、第１の受信パターンとデジタル化されたエコー信号のデジタルビットとの間の一致度を表す。
別の態様では、デジタル化エコー信号のサブセットのうちの少なくとも１つは、相関値に基づいて関心のあるサブセットとして相関装置によって識別される。飛行時間は、第１の送信信号の送信と第１のデジタル化エコー信号における関心のあるサブセットの発生との間の時間遅延に基づいて決定される。
別の態様では、送信器は、電磁気的第２の送信信号をターゲットオブジェクトに向けて送信するように構成される。第２の送信信号は、デジタルビットの第２のシーケンスを表す第２の送信パターンを含む。受信機は、ターゲットオブジェクトから反射される第２の送信信号の第２のエコーに基づいて第２のデジタル化エコー信号を生成するように構成される。ベースバンドプロセッサは、第２のデジタル化エコー信号の１つ又は複数の波形と第２の受信パターンの１つ又は複数の波形との間の時間的ずれを決定するために、デジタルビットの第３のシーケンスを表す第２の受信パターンを第２のデジタル化エコー信号と比較するように構成される。時間的なずれは、第２の受信パターンと、飛行時間に加えられる第２のベースバンドエコー信号との間のタイムラグを表す。
別の態様では、受信機は、第２のデジタル化エコー信号の同相（Ｉ）チャネルと、第２のデジタル化エコー信号の直交（Ｑ）チャネルとを形成するように構成される。システムはまた、時間的なずれのＩ成分を決定するために、第２の受信パターンのＩチャンネルを第２のデジタル化エコー信号のＩチャンネルと比較するように構成されるベースバンド処理システムを含むことができる。ベースバンド処理システムはまた、時間的なずれのＱ成分を決定するために、第２の受信パターンのＱチャンネルを第２のデジタル化エコー信号のＱチャンネルと比較するように構成される。
別の態様では、飛行時間に加えられるタイムラグは、時間的ずれのＩ成分及び時間的ずれのＱ成分を含む。
別の態様では、ベースバンド処理システムは、時間的ずれのＩ成分及び時間的ずれのＱ成分に基づいて、第１のエコー及び第２のエコーの位相を分解するように構成される。飛行時間は、分解されたフェーズに基づいて計算される。例えば、飛行時間は、分解される位相における識別された又は測定された差に基づいて、所定の又は指定された量だけ増加又は減少され得る。
別の実施形態では、別の方法（例えば、ターゲットオブジェクトまでの分離距離を測定するための）が提供される。この方法は、デジタルビットの第１の送信パターンを表す波形を有する第１の送信信号を送信するステップと、第１の送信信号の第１の受信エコーに基づいて第１のデジタル化エコー信号を生成するステップとを含む。第１のデジタル化エコー信号は、デジタルビットのデータストリームを表す波形を含む。本方法はまた、１つ又は複数の他のサブセットよりも第１の受信パターンの存在及び／又は時間的位置を示す関心のあるサブセットを識別するために、デジタルビットの第１の受信パターンを、第１のデジタル化エコー信号内のデジタルビットのデータストリームの複数の異なるサブセットと比較するステップを含む。本方法はさらに、第１のデジタル化エコー信号におけるデータストリームの開始と関心のあるサブセットとの間の時間遅延に基づいて、第１の送信信号及び第１の受信エコーの飛行時間を識別するステップを含む。
別の態様では、本方法はまた、デジタルビットの第２の送信パターンを表す波形を有する第２の送信信号を送信するステップと、第２のベースバンドエコー信号の同相（Ｉ）成分と、第２の送信信号の第２の受信エコーに基づく第２のベースバンドエコー信号の直交（Ｑ）成分とを生成するステップとを含む。第２のベースバンドエコー信号は、デジタルビットのデータストリームを表す波形を含む。この方法はまた、デジタルビットのシーケンスを表す波形の時間遅延された第２の受信パターンを第２のベースバンドエコー信号と比較するステップを含む。第２の受信パターンは、関心のあるサブセットの時間遅延だけ第２の送信信号の送信時間から遅延される。第２の受信パターンの同相（Ｉ）成分が、第２の受信パターンと第２のベースバンドエコー信号との間の第１の時間的ずれ識別するために、第２のベースバンドエコー信号のＩ成分と比較される。第２の受信パターンの直交（Ｑ）成分が、第２の受信パターンと第２のベースバンドエコー信号との間の第２の時間的ずれを識別するために、第２のベースバンドエコー信号のＱ成分と比較される。本方法はまた、第１及び第２の時間的ずれだけ飛行時間を増加させるステップを含む。
別の態様では、本方法はまた、第１又は第２の時間的ずれのうちの１つ又は複数における変化に基づいて、ターゲットオブジェクトの動きを識別するステップを含む。
別の態様では、第１の送信パターンは、第１の受信パターンとは異なる。
上記の説明は、例示的であり限定的ではないことが意図されていることを理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。さらに、主題の教示に、その範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を適合させるために、多くの修正を行うことができる。本明細書に記載される材料の寸法及びタイプは、主題のパラメータを規定することを意図しているが、それらは決して限定するものではなく、例示的な実施形態である。多くの他の実施形態は、上述の説明を検討することにより、当業者には明らかであろう。従って、本明細書に記載される主題の範囲は、添付の特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、用語「含む」及び「そこで」は、それぞれの用語「有している」及び「そこで」の平易な英語の等価物として使用される。さらに、以下の特許請求の範囲においては、用語「第１」、「第２」及び「第３」は単なるラベルとして使用され、それらの目的に数値的要件を課すことを意図するものではない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、当該請求項の限定が、明示的に更なる構造がない機能の記載が続く句「するための手段」を使用しない限り、ミーンズ・プラス・ファンクション・フォーマットで書かれておらず、米国特許法第１１２条第６段落に基づいて解釈されることは意図されていない。
本明細書は、ベストモードを含む主題のいくつかの実施形態を開示するために例を使用し、また、当業者が、任意の装置又はシステムを製造及び使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、本明細書に開示された実施形態を実施することを可能にする。主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思い浮かぶ他の例を含むことができる。構成要素が特許請求の範囲の文字通りの言葉に記載のものと変わらない場合、又は特許請求の範囲の文字通りの言葉と実質的でない差異を持つ均等な構成要素を含む場合、このような他の例は特許請求の範囲内にあることが意図される。
開示された主題のいくつかの実施形態の前述の説明は、添付の図面と併せて読むとき、よりよく理解されるであろう。図が種々の実施形態の機能ブロックのダイアグラムを示す範囲で、機能ブロックは必ずしもハードウェア回路間の分割を示すものではない。従って、例えば、機能ブロック（例えば、プロセッサ又はメモリ）の１つ又は複数は、単一のハードウェア（例えば、汎用信号プロセッサ、マイクロコントローラ、ランダムアクセスメモリ、ハードディスクなど）内に実装されてもよい。同様に、プログラムは、スタンドアロンのプログラムであってもよく、オペレーティングシステムのサブルーチンとして組み込まれてもよく、インストールされたソフトウェアパッケージの機能であってもよい。様々な実施形態は、図面に示されている配置及び手段に限定されない。
本明細書で使用されるとき、単数形で列挙され、かつ「１つの（「a」又は「an」）」という語を伴って進行する要素又はステップは、複数の前記要素又はステップの排除が明示的に述べられていない限り、複数の前記要素又はステップを排除しないものと理解されるべきである。さらに、本主題の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図しない。さらに、明示的に反対の記載がない限り、特定の特性を有する要素又は複数の要素を「備える」、「含む」又は「有する」実施形態は、そのような特性を有さない追加の要素を含むことができる。
本明細書に含まれる主題の精神及び範囲から逸脱することなく、上述のシステム及び方法に特定の変更を加えることができるため、上述の説明又は添付の図面に示された主題のすべては、本明細書の概念を例示する単なる例として解釈されるべきであり、開示された主題を限定するものと解釈されないことが意図される。
本開示の種々の実施形態は、システムバスを介してメモリ素子に直接的又は間接的に結合される少なくとも１つのプロセッサを含むプログラムコードを記憶及び／又は実行するのに適したデータ処理システムに実装されることができる。メモリ素子は、例えば、プログラムコードの実際の実行中に使用されるローカルメモリ、バルクストレージ、及び、実行中にコードがバルクストレージから取り出されなければならない回数を減らすために少なくとも一部のプログラムコードの一時記憶装置を提供するキャッシュメモリを含む。
Ｉ／Ｏデバイス（キーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイス、DASD、テープ、CD、DVD、サムドライブ及び他のメモリメディアなどを含むが、これらに限定されない）は、直接又は介在するＩ／Ｏコントローラを介して、システムに結合することができる。介在する専用ネットワーク又は公衆ネットワークを介して、データ処理システムを他のデータ処理システムあるいはリモートプリンタ又はストレージデバイスに結合できるようにするために、ネットワークアダプタをシステムに結合することもできる。モデム、ケーブルモデム、イーサネットカードは、使用可能なネットワークアダプタのほんの一部である。
本開示は、システム、方法、及び／又はコンピュータプログラム製品において具体化することができる。コンピュータプログラム製品は、プロセッサに本開示の態様を実行させるために、コンピュータ可読プログラム命令をその上に有するコンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによって使用される命令を保持し、記憶することができる有形の装置であることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子記憶装置、磁気記憶装置、光記憶装置、電磁記憶装置、半導体記憶装置、又はこれらの適切な組み合わせであってもよいが、これらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストは、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブルコンパクトディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）、メモリスティック、フロッピー（登録商標）ディスク、パンチカード又はその上に記録された命令を有する溝内の隆起構造のような機械的にエンコードされたデバイス、又は、及びこれらの任意の適切な組み合わせを含む。
本明細書に記載のコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体から各コンピュータ／処理装置に、あるいは、ネットワーク、例えば、インターネット、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク及び／又は無線ネットワークを介して、外部コンピュータ又は外部記憶装置にダウンロードすることができる。ネットワークは、銅線伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線伝送、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイコンピュータ及び／又はエッジサーバを含むことができる。各計算／処理装置内のネットワークアダプタカード又はネットワークインターフェースは、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受信し、コンピュータ可読プログラム命令を、各計算／処理装置内のコンピュータ可読記憶媒体に記憶するために転送する。
本開示の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、機械命令、機械依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又は、Smalltalk、C++などのようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかであってもよい。コードセグメント又は機械実行可能命令は、プロシージャ、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、又は命令、データ構造、又はプログラムステートメントの任意の組み合わせを表すことができる。コードセグメントは、情報、データ、引数、パラメータ、又はメモリコンテンツを送受信することによって、別のコードセグメント又はハードウェア回路に結合することができる。情報、引数、パラメータ、データなどは、とりわけ、メモリ共有、メッセージパッシング、トークンパッシング、ネットワーク送信を含む任意の適切な手段を介して、渡され、転送され、又は送信され得る。コンピュータ可読プログラム命令は、完全にユーザのコンピュータ上で、一部はユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとして、一部はユーザのコンピュータ上且つ一部はリモートコンピュータ上で又は完全にリモートコンピュータ又はサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてもよく、又は、接続は、外部コンピュータ（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用するインターネットを介して）に行われてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、プログラマブル論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はプログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路は、本開示の態様を実行するために、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用して、電子回路をパーソナライズすることによって、コンピュータ可読プログラム命令を実行することができる。
本開示の態様は、本開示の実施形態による方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して本明細書に記載される。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、及びフローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータ可読プログラム命令によって実現できることが理解されよう。本明細書に開示される実施形態に関連して説明される種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムのステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又は両方の組み合わせとして実装されてもよい。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明白に示すために、さまざまな例証的コンポーネント、ブロック、モジュール、回路及びステップを、それらの機能の点から上に一般的に説明した。このような機能をハードウェア又はソフトウェアで実施するか否かは、特定の適用及びシステムに課される設計上の制約次第である。当業者は、説明した機能を各特定のアプリケーションについてさまざまな方法で実施し得るが、そのような実施決定は、本開示の要旨からの逸脱を引き起こすと解釈すべきでない。
図におけるフローチャート及びブロック図は、本開示の種々の実施形態による、システム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能、及び動作を示す。この点に関し、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、特定の論理機能（複数可）を実装するための１つ又は複数の実行可能な命令を含む、モジュール、セグメント、又は命令の一部を表すことができる。いくつかの代替的な実装では、ブロックに示された機能は、図に示された順序から外れて生じてもよい。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、又は、関連する機能に応じて、ブロックは、逆の順序で実行されてもよい。また、ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロック、及びブロック図及び／又はフロー図のブロックの組み合わせは、指定された機能又は動作を実行するか、又は特定目的のハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせを実行する特定目的のハードウェアベースのシステムによって実現することができることに留意されたい。
「その後」、「次に」などの単語は、ステップの順序を限定することを意図したものではなく、これらの単語は、単に、方法の説明を読者に導くために使用される。プロセスフロー図は、動作を逐次的プロセスとして記述することができるが、多くの動作は、並行に又は同時に実行することができる。また、動作の順序は再配置されてもよい。プロセスは、方法、関数、プロシージャ、サブルーチン、サブプログラムなどに対応し得る。プロセスが関数に対応する場合、その終了は呼び出し元の関数又はメイン関数への関数の戻りに対応する場合がある。
特定の例示的な実施形態に関して説明される特徴又は機能は、他の様々な例示的な実施形態において、及び／又は、それらと組み合わされ、サブコンビネーションされてもよい。また、本明細書に開示されるように、例示的実施形態の異なる態様及び／又は要素は、同様に、組み合わされ、サブコンビネーションされてもよい。さらに、いくつかの例示的な実施形態は、個々に及び／又は集合的に、より大きなシステムの構成要素であってもよく、ここで、他のプロシージャは、それらの適用に優先し、及び／又は、他の方法で修正してもよい。さらに、本明細書に開示されているように、例示的な実施形態の前、後、及び／又はそれと同時に、多くのステップが必要とされ得る。少なくとも本明細書に開示されているように、任意の及び／又は全ての方法及び／又はプロセスは、少なくとも部分的に、任意の方法で少なくとも１つの実体又は行為者を介して実行されることができることに留意されたい。
本明細書では、好ましい実施形態を図示し、詳細に説明したが、当業者は、本開示の精神から逸脱することなく、種々の修正、追加、置換などを行うことができることを知っている。従って、これらは、以下の特許請求の範囲に定められるように、本開示の範囲内にあると考えられる。

Claims (21)

  1. プロセッサ、メモリ、ディスプレイ、及び距離センサをホスティングする眼鏡フレームであって、前記プロセッサは、前記メモリ、前記ディスプレイ、及び前記距離センサと通信し、前記メモリは、前記プロセッサを介して実行可能な命令のセットを記憶し、前記命令のセットは、前記プロセッサに：
    オブジェクトに基づいて読み取り値を得るよう前記距離センサに要求し；
    前記オブジェクトに対する前記距離センサの位置を決定し；
    前記位置に基づいて視覚コンテンツを生成し；
    前記視覚コンテンツを提示するよう前記ディスプレイに要求する；
    ように指示する、眼鏡フレーム、を有する、
    装置。
  2. 前記視覚コンテンツは、仮想現実コンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  3. 前記眼鏡フレームはカメラを含み、前記プロセッサは、前記カメラと通信し、前記命令のセットは、前記プロセッサに：
    画像をキャプチャするよう前記カメラに要求するように指示し、前記視覚コンテンツは、前記画像の上に提示される拡張現実コンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  4. 前記命令のセットは、前記プロセッサに：
    リアルタイムで変化する前記位置に基づいてリアルタイムで前記視覚コンテンツを修正するように、指示する、
    請求項１に記載の装置。
  5. 前記視覚コンテンツは、前記位置を示すマップである、
    請求項１に記載の装置。
  6. 前記視覚コンテンツは、マップ上の経路である、
    請求項１に記載の装置。
  7. 前記経路は、前記位置に基づいて前記眼鏡フレームによって既に移動されている、
    請求項６に記載の装置。
  8. 前記経路は、前記位置に基づいて前記眼鏡フレームによって移動されることになる、
    請求項６に記載の装置。
  9. 前記眼鏡フレームは、内部的に前記距離センサをホスティングする、
    請求項１に記載の装置。
  10. 前記眼鏡フレームは、外部的に前記距離センサをホスティングする、
    請求項１に記載の装置。
  11. 前記距離センサは、電波に基づいて前記読み取り値を得る、
    請求項１に記載の装置。
  12. 前記視覚コンテンツは、ナビゲーションコンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  13. 前記視覚コンテンツは、警告コンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  14. 前記視覚コンテンツは、方向コンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  15. 前記視覚コンテンツは、指示コンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  16. 前記視覚コンテンツは、ビデオゲームコンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  17. 前記視覚コンテンツは、没入型体験コンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  18. 前記視覚コンテンツは、教育コンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  19. 前記視覚コンテンツは、ショッピングコンテンツである、
    請求項１に記載の装置。
  20. 前記オブジェクトは、規定された領域である、
    請求項１に記載の装置。
  21. 前記オブジェクトは、前記眼鏡フレームに対して移動可能である、
    請求項１に記載の装置。
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