JP2022528926A - 測距方法、装置、およびデバイス - Google Patents

Abstract

測距方法、装置、およびデバイスが提供される。第１のエコー信号は、測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が測定される物体によって反射された後に取得され、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、第１のエコー信号の受信時点を使用することによる計算を通じて取得される初期距離が距離補償方式で補償され、補償後に取得される距離が測定される物体とレーザとの間の測定された距離として使用される。特に、第１のエコー信号の飽和度に対応する目標距離補償値が飽和度に基づいて決定され、目標距離補償値が、初期距離を補償して、測定される物体とレーザとの間の距離を取得するために使用される。測距方法では、第１のエコー信号に適した目標距離補償値が第１のエコー信号の飽和度に基づいて決定され、測定される物体とレーザとの間の測定距離を正確に決定する。

Description

本出願は測距技術に関し、詳細には測距方法、装置、およびデバイスに関する。

レーザ測距技術は、自動運転、大気環境監視、地理的地図作成、ドローンなどの分野で広範な適用可能性を有する。レーザ測距技術は、測定される物体によって反射される反射光の特性を検出して、測定される物体の関連情報を取得するために、紫外線帯域から遠赤外線帯域までの電磁波が使用される光学的リモートセンシング技術である。

レーザ測距技術では、飛行時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ、ＴｏＦ）に基づくパルス型レーザ測距が主に利用され、その基本的原理は以下の通りである。レーザがレーザパルスを測定される物体に放射し、測定される物体に達した後にレーザパルスが反射されて戻り、レーザパルスの放射時点とレーザパルスの受信時点との間の差が記録され、次いで、公式Ｒ＝ｃｔ／２ｎを使用することによって、レーザと測定される物体との間の距離が計算される。この式で、Ｒはレーザと測定される物体との間の距離であり、ｃは空気中の光の伝播速度で、約２９９７９２４５８ｍ／ｓであり、ｎは伝播媒体中の光の屈折率であり、ｔはレーザパルスの放射時点とレーザパルスの受信時点との間の差である。

レーザパルスの放射時点とレーザパルスの受信時点が決定されることができる場合、上記の式を使用することによって、レーザと測定される物体との間の距離を計算できることが理解され得る。現在、受信されるレーザ信号は、電圧などの電気信号に変換され得、次いで、電圧などの電気信号の特性、たとえば振幅値を使用することによって、エコー信号の受信時点が決定される。しかしながら、一般のレーザ測距システムでは、長距離測距の要件が満たされるとき、エコー信号が飽和するケースが、通常は短距離を測定する過程で生じる。理解のために、図１を参照されたい。図１では、水平座標が時間を示し、垂直座標が電圧を示す。図１の（ａ）は未飽和のエコー信号を示し、図１の（ｂ）は飽和したエコー信号を示す。エコー信号が飽和すると、図１の（ｂ）に示される、波形が「切り取られた」ケースが生じる。具体的には、波形の切り取られた部分の実際の振幅値が決定されることができないので、飽和したエコー信号は、レーザパルスの完全な電気信号特性を示すことができない。したがって、エコー信号の電圧の特性、たとえば振幅値を使用して取得された、エコー信号の受信時点は不正確であり、さらに、測距結果は不正確である。

第１の態様によれば、本出願の実施形態は、第１のエコー信号が飽和するとき、測定される物体とレーザとの間の距離を正確に決定するための測距方法、装置、およびデバイスを提供する。具体的には、測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が測定される物体によって反射された後に取得される第１のエコー信号が取得され得る。第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、測定される物体とレーザとの間の、第１のエコー信号の受信時点に基づく計算を通じて取得される初期距離が不正確であり得ると見なされる。したがって、上記の初期距離が距離補償方式で補償され、補償後に取得された距離が、測定される物体とレーザとの間の測定された距離として使用される。実際の適用の間に、第１のエコー信号の飽和度が異なるとき、上記の初期距離に対応する測距誤差は異なる。したがって、本出願の実施形態では、飽和度に対応する目標距離補償値が、第１のエコー信号の飽和度に基づいて決定され得る。さらに、目標距離補償値は、初期距離を補償して、測定される物体とレーザとの間の測定された距離を取得するために使用される。本出願の実施形態での解決策によれば、測定される物体とレーザとの間の測定された距離を正確に決定するために、第１のエコー信号に適した目標距離補償値が、第１のエコー信号の飽和度に基づいて決定され得ることが知られることができる。

本出願の実施形態の一実装では、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、第１のエコー信号を決定する従来の方式を使用することによって、第１のエコー信号の受信時点が正確に決定されることができないと見なされる。したがって、受信する時点を使用することによる計算を通じて取得される初期距離に対応する測距誤差が比較的大きい。したがって、本出願の実施形態の一実装では、新しい方法が導入され、第１のエコー信号の受信時点を正確に決定し、上記の初期距離に対応する測距誤差を低減するために使用される。具体的には、振幅値が第１のしきい値である１つまたは２つの対応する時点が決定され得る。さらに、２つの時点のうちの前の時点が、第１のエコー信号の受信時点として決定され、１つの時点が、第１のエコー信号の受信時点として決定される。

本出願の実施形態の一実装では、第１のエコー信号がデジタル信号であるとき、デジタル信号は離散的なサンプリング点であるので、これらの離散的なサンプリング点の中に、その振幅値が第１のしきい値であるサンプリング点が、必ずしも存在するわけではない。レーザ測距システムのサンプリングレートは比較的低いので、第１のエコー信号内の２つの隣接するサンプリング点の間の時間差は比較的大きい。このケースでは、それに対応して決定される受信する時点も、比較的大きい誤差を有し得る。本出願の実施形態では、第１のエコー信号がデジタル信号であるとき、仮想サンプリングレートを改善してハードウェア実装コストを低減するために、さらには第１のエコー信号の受信時点を正確に決定するために、第１のエコー信号の受信時点が、立ち上がりエッジ方程式を計算する方式で決定され得る。具体的には、対応する立ち上がりエッジ方程式が、第１のエコー信号内の部分エコー信号に基づいてフィッティングされ、立ち上がりエッジ方程式の独立変数が時間であり、従属変数が振幅であり、部分エコー信号は、時間が増加するにつれてその振幅値が増加するエコー信号であり、立ち上がりエッジ方程式に従って、振幅値が第１のしきい値である、対応する時点が、第１のエコー信号の受信時点として決定される。

本出願の実施形態の一実装では、飽和度と距離補償値との間の対応が、予め決定され得る。具体的には、複数のレーザパルスを較正物体に放射するためにレーザが使用され得、較正物体とレーザとの間の実際の距離が知られている。次いで、複数の較正エコー信号が取得され、複数の較正エコー信号は、較正物体によって反射されて戻る複数のレーザ信号を変換することによって取得され、すべての複数の較正エコー信号はデジタル信号であり、複数の較正エコー信号のそれぞれは飽和度に対応する。複数の較正エコー信号のそれぞれの立ち上がりエッジ方程式が、立ち上がりエッジ方程式を計算する上記の方法を使用することによって計算され、複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する立ち上がりエッジ方程式に従って、複数の較正エコー信号のそれぞれの振幅値が第１のしきい値に等しい、対応する時点が、複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点として決定される。その後で、較正物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、複数の計算された距離との間の差が別々に計算され、較正での複数の距離補償値が取得される。最後に、対応が、較正での複数の距離補償値の中の各距離補償値と、各距離補償値に対応する飽和度とに基づいて決定される。

本出願の実施形態の一実装では、第１のエコー信号が解析され、第１のエコー信号の飽和度が取得され得る。前述のように、第１のエコー信号はデジタル信号であり得る。第１のエコー信号がデジタル信号であるとき、特定の実装の間に、第１のエコー信号の飽和度は、その振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量に基づいて決定され得る。一般に、第１のエコー信号の飽和度が高いほど、その振幅値が第２のしきい値以上である、対応する飽和したサンプリング点の量が多いことを示し、第１のエコー信号の飽和度が低いほど、その振幅値が第２のしきい値以上である、対応する飽和したサンプリング点の量が少ないことを示すことが理解され得る。

本出願の実施形態の一実装では、一般に、飽和したエコー信号の振幅値は実際には比較的大きいと見なされる。したがって、本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるかどうかが、第１のエコー信号の最大振幅値に基づいて予備的に決定され得る。具体的には、第１のエコー信号の最大振幅値が第２のしきい値以上であるとき、第１のエコー信号の振幅値が比較的大きく、それに対応して、第１のエコー信号が飽和したエコー信号として予備的に決定される可能性が比較的大きいと見なされ得る。次いで、飽和したエコー信号が、波形が「切り取られた」ケースや、パルス幅が拡大するケースなどのケースを有することを考慮して、本出願の実施形態では、第１のエコー信号が波形「切取り」またはパルス幅拡大を生成するかどうかを決定するために、その振幅値が第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量が使用され得る。その振幅値が第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量がプリセット量以上である場合、第１のエコー信号が波形「切取り」またはパルス幅拡大を生成すると決定される。したがって、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であると決定され得る。

本出願の実施形態の一実装では、初期距離を計算する特定の実装の間に、第１のエコー信号の受信時点と、第１のエコー信号の送信する時点とが決定され得、第１のエコー信号の受信時点と、第１のエコー信号の送信する時点とに基づいて、レーザと測定される物体との間の、レーザによって放射されたレーザ光の第１の飛行時間が取得され、第１の飛行時間に基づく計算を通じて、初期距離が取得される。

本出願の実施形態の一実装では、初期距離を計算する特定の実装の間に、レーザからの実際の距離が知られている基準物体を使用することによって初期距離が決定され得る。具体的には、第１のエコー信号の受信時点と、第２のエコー信号の受信時点とが決定され得る。第２のエコー信号は、測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が基準物体によって反射された後に取得されるエコー信号である。すなわち、測定される物体とレーザとの間の距離が測定されるとき、レーザによって放射されたレーザビームが、測定される物体だけではなく、基準物体によっても反射される。このケースでは、測定される物体と基準物体との間の、レーザによって放射されたレーザ光の第２の飛行時間が、第１のエコー信号の受信時点と、第２のエコー信号の受信時点とに基づく計算を通じて取得され得、次いで、測定される物体と基準物体との間の距離が、第２の飛行時間に基づく計算を通じて取得される。レーザと基準物体との間の実際の距離が知られているので、基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離とを参照する計算を通じて、初期距離が取得され得る。具体的には、基準物体が、測定される物体とレーザとの間に配置される場合、基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離との和が計算され、初期距離が取得され得る。代替として、測定される物体が基準物体とレーザとの間に配置される場合、基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離との間の差が計算され、初期距離が取得され得る。

第２の態様によれば、本出願の一実施形態は測距装置を提供する。装置は、測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が測定される物体によって反射された後に取得される第１のエコー信号を取得するように構成された第１の取得ユニットと、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、第１のエコー信号の飽和度を決定するように構成された第１の決定ユニットと、第１のエコー信号の受信時点に基づいて初期距離を計算するように構成された第１の計算ユニットであって、初期距離が、測定される物体とレーザとの間の距離である第１の計算ユニットと、飽和度と距離補償値との間の対応に基づいて、第１のエコー信号の飽和度に対応する目標距離補償値を決定するように構成された第２の決定ユニットと、目標距離補償値を使用することによって初期距離を補償し、補償後に取得された距離を、測定される物体とレーザとの間の測定された距離として使用するように構成された補償ユニットとを含む。

本出願のこの実施形態の一実装では、装置は、第１のエコー信号の振幅値が第１のしきい値である、１つまたは２つの対応する時点を決定し、２つの時点のうちの前の時点または１つの時点を第１のエコー信号の受信時点として決定するように構成された第３の決定ユニットをさらに含む。第１のエコー信号内の、その振幅値が第１のしきい値未満である部分はノイズである。

本出願のこの実施形態の一実装では、第１のエコー信号はデジタル信号である。第３の決定ユニットは、具体的には、第１のエコー信号内の部分エコー信号に基づいて、対応する立ち上がりエッジ方程式をフィッティングすることであって、立ち上がりエッジ方程式の独立変数が時間であり、従属変数が振幅であり、部分エコー信号は、時間が増加するにつれてその振幅値が増加するエコー信号であることと、立ち上がりエッジ方程式に従って、振幅値が第１のしきい値である、対応する時点を、第１のエコー信号の受信時点として決定することとを行うように構成される。

本出願のこの実施形態の一実装では、装置は、複数の較正エコー信号を取得するように構成された第２の取得ユニットであって、複数の較正エコー信号のそれぞれは飽和度に対応し、較正物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が較正物体によって反射された後に、複数の較正エコー信号が取得され、すべての複数の較正エコー信号はデジタル信号である、第２の取得ユニットと、複数の較正エコー信号のそれぞれについての対応する立ち上がりエッジ方程式を計算するように構成された第２の計算ユニットと、複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する立ち上がりエッジ方程式に従って、複数の較正エコー信号のそれぞれの振幅値が第１のしきい値である、対応する時点を、複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点として決定するように構成された第４の決定ユニットと、複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点を使用することによって、較正物体とレーザとの間の距離を計算し、複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する、計算された距離を取得するように構成された第３の計算ユニットと、較正物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、複数の計算された距離との間の差を別々に計算し、較正での複数の距離補償値を取得するように構成された第４の計算ユニットと、較正での複数の距離補償値の中の各距離補償値と、各距離補償値に対応する飽和度とに基づいて対応を決定するように構成された第５の決定ユニットとをさらに含む。

本出願のこの実施形態の一実装では、第１のエコー信号は複数のサンプリング点を含み、第１のエコー信号の飽和度を決定することは、複数のサンプリング点において、第１のエコー信号の飽和度が、その振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量に基づいて決定されることであって、飽和度が飽和したサンプリング点の量に正に相関し、第２のしきい値に対応する振幅値が、第１のしきい値に対応する振幅値よりも大きいことを含む。

本出願のこの実施形態の一実装では、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であることは、第１のエコー信号の最大振幅値が第２のしきい値以上であり、かつその振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量がプリセット量以上であるとき、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であることを含む。

本出願のこの実施形態の一実装では、第１の計算ユニットは、具体的には、第１のエコー信号の受信時点と、第１のエコー信号の送信する時点とに基づいて、レーザと測定される物体との間の、レーザによって放射されたレーザ光の第１の飛行時間を取得し、第１の飛行時間に基づく計算を通じて初期距離を取得するように構成される。

本出願のこの実施形態の一実装では、第１の計算ユニットは、具体的には、第１のエコー信号の受信時点と、第２のエコー信号の受信時点とに基づいて、測定される物体と基準物体との間の、レーザによって放射されたレーザ光の第２の飛行時間を取得することであって、第２のエコー信号が、基準物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が基準物体によって反射された後に取得されるエコー信号であることと、第２の飛行時間に基づく計算を通じて、測定される物体と基準物体との間の距離を取得することと、基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離との和を計算し、初期距離を取得すること、または基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離との間の差を計算し、初期距離を取得することとを行うように構成される。

第３の態様によれば、本出願の一実施形態は測距デバイスをさらに提供する。デバイスはプロセッサおよびメモリを含み、メモリは命令を記憶するように構成され、プロセッサは、メモリ内の命令を実行し、第１の態様の実装のうちのいずれか１つによる方法を実施するように構成される。

第４の態様によれば、本出願の一実施形態は、命令を含むコンピュータ可読記憶媒体を提供する。命令がコンピュータ上で実行されるとき、コンピュータは、第１の態様の実装のうちのいずれか１つによる方法を実施するように動作可能にされる。

第５の態様によれば、本出願の一実施形態は、命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるとき、コンピュータは、第１の態様の実装のうちのいずれか１つによる方法を実施するように動作可能にされる。

第６の態様によれば、本出願の一実施形態はモバイルプラットフォームをさらに提供する。モバイルプラットフォームは、レーザ、受信機、および第２の態様の実装のうちのいずれか１つによる測距装置を含む。レーザは、測定される物体にレーザ光を放射するように構成され、受信機は、測定される物体による反射を通じて形成されたエコー信号を受信するように構成される。

本出願の一実施形態による、飽和したエコー信号および未飽和のエコー信号の概略図である。 本出願の一実施形態による自動運転システムの概略構造図である。 本出願の一実施形態による測距方法の概略フローチャートである。 本出願の一実施形態による、第１のエコー信号の受信時点を決定する概略フローチャートである。 本出願の一実施形態による第１のエコー信号の概略図である。 本出願の一実施形態による、相異なる飽和度を有する第１のエコー信号の概略図である。 本出願の一実施形態による、相異なる飽和度を有する第１のエコー信号の立ち上がり曲線の概略図である。 本出願の一実施形態による測距装置の概略構造図である。 本出願の一実施形態による測距デバイスの概略構造図である。

以下は、本出願の実施形態での添付の図面を参照して、本出願の実施形態での技術的解決策をはっきりと完全に説明する。説明される実施形態は本発明の実施形態の一部に過ぎず、すべてではないことは明らかである。本発明の実施形態に基づいて当業者によって取得されるすべての他の実施形態は、本発明の保護範囲内に包含されるものとする。

本出願の明細書、特許請求の範囲、および添付の図面では、「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの用語（存在する場合）は、類似の物体を区別することが意図されるが、必ずしも特定の順序またはシーケンスを示すわけではない。そのような形で呼ばれるデータが、適切なケースでは相互交換可能であり、したがって本明細書で説明される実施形態が、本明細書で示され、または説明される順序以外の順序で実装されることができることを理解されたい。さらに、「含む」という用語、および任意の他の変形は、非排他的包含をカバーすることを意味する。たとえば、一連のステップまたはユニットを含む処理、方法、システム、製品、またはデバイスは、明白に列挙されるステップまたはユニットに必ずしも限定されず、そのような処理、方法、システム、製品、またはデバイスに明白に列挙されない、またはそれらに明白に固有ではない他のステップまたはユニットを含み得る。

本出願の実施形態で提供される測距方法が、図２に示される自動運転システムに適用され得る。図２は、本出願の一実施形態による自動運転システムの概略構造図である。図２によれば、自動運転システム１０１はプロセッサ１０３を含み、プロセッサ１０３はシステムバス１０５に結合される。プロセッサ１０３は１つまたは複数のプロセッサであり得、各プロセッサは１つまたは複数のプロセッサコアを含み得る。ディスプレイアダプタ（ビデオアダプタ）１０７がディスプレイ１０９を駆動し得、ディスプレイ１０９はシステムバス１０５に結合される。システムバス１０５は、バスブリッジ１１１を通じて入力／出力（Ｉ／Ｏ）バス１１３に結合される。Ｉ／Ｏインターフェース１１５はＩ／Ｏバスに結合される。Ｉ／Ｏインターフェース１１５は、入力デバイス１１７（たとえば、キーボード、マウス、またはタッチスクリーン）、マルチメディアコンパクトディスク（メディアトレー）１２１（たとえば、ＣＤ－ＲＯＭまたはマルチメディアインターフェース）、（無線通信信号を送信および／または受信し得る）トランシーバ１２３、（静的および動的デジタルビデオピクチャを取り込み得る）カメラ１５５などの複数のＩ／Ｏデバイス、および外部ＵＳＢポート１２５と通信する。任意選択で、Ｉ／Ｏインターフェース１１５に接続されるインターフェースはＵＳＢポートであり得る。

プロセッサ１０３は、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）プロセッサ、複雑命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）プロセッサ、またはそれらの組合せを含む任意の従来型プロセッサであり得る。任意選択で、プロセッサは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの専用装置であり得る。任意選択で、プロセッサ１０３は、ニューラルネットワーク処理装置、またはニューラルネットワーク処理装置と上記の従来型プロセッサの組合せであり得る。

任意選択で、本明細書で説明される実施形態では、自動運転システム１０１は、自動運転車両から遠くに離れて配置され得、自動運転車両とワイヤレス通信を実施し得る。他の態様では、本明細書で説明されるいくつかの処理が、自動運転車両内部に配設されたプロセッサ上で実施され、単一の動作を実施するための処置を取ることを含む他の処理が、リモートプロセッサによって実施される。

自動運転システム１０１は、ネットワークインターフェース１２９を使用することによってソフトウェア配置サーバ１４９と通信し得る。ネットワークインターフェース１２９は、ハードウェアネットワークインターフェース、たとえばネットワークインターフェースカードである。ネットワーク１２７は、インターネットなどの外部ネットワークであり得、またはイーサネットや仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）などの内部ネットワークであり得る。任意選択で、ネットワーク１２７は、代替としてワイヤレスネットワーク、たとえばＷｉ－Ｆｉネットワークまたはセルラネットワークであり得る。

ハードディスクドライブインターフェースがシステムバス１０５に結合される。ハードウェアドライブインターフェースがハードディスクドライブに接続される。システムメモリ１３５がシステムバス１０５に結合される。システムメモリ１３５内で実行中のデータは、コンピュータ１０１のオペレーティングシステム１３７およびアプリケーション１４３を含み得る。

オペレーティングシステムは、シェル（Ｓｈｅｌｌ）１３９およびカーネル（ｋｅｒｎｅｌ）１４１を含む。シェル１３９は、ユーザとオペレーティングシステムのカーネル（ｋｅｒｎｅｌ）との間のインターフェースである。シェルは、オペレーティングシステムの最も外側の層である。シェルは、ユーザとオペレーティングシステムとの間の対話を管理する：ユーザの入力を待機し、オペレーティングシステムに対するユーザの入力を解釈し、オペレーティングシステムの様々な出力結果を処理する。

カーネル１４１は、メモリ、ファイル、周辺機器、およびシステムリソースを管理するように構成されるオペレーティングシステムの構成要素を含む。カーネル１４１はハードウェアと直接的に対話する。オペレーティングシステムのカーネルは通常、プロセスを実行し、プロセス間通信を実現し、ＣＰＵタイムスライス管理、割込み、メモリ管理、Ｉ／Ｏ管理などを実現する。

アプリケーション１４１は、車両の自動運転を制御することに関するプログラム、たとえば車両と道路上の障害物との間の距離を計算するためのプログラム、自動運転車両と道路上の障害物との間の対話を管理するためのプログラム、自動運転車両の経路または速度を制御するためのプログラム、または自動運転車両と道路上の別の自動運転車両との間の対話を制御するためのプログラムを含む。アプリケーション１４１は、ソフトウェア配置サーバ１４９のシステム上にも存在する。一実施形態では、アプリケーション１４１が実行される必要があるとき、コンピュータシステム１０１は、ソフトウェア配置サーバ１４９からアプリケーション１４１をダウンロードし得る。

従来技術では、レーザレーダーなどの一般のレーザ測距システムについて、長距離測距の要件が満たされるとき、エコー信号が飽和するケースが、通常は短距離を測定する過程で生じる。このケースの理由は以下の通りである。レーザ測距システムでは、受信されたレーザ信号が電圧信号などの電気信号に変換されるとき、レーザ信号は、０から５Ｖの範囲内の電圧などの特定の範囲内の電圧に変換され得る。たとえば、レーザ信号を電気信号に変換するためにトランスインピーダンス増幅器（ｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＴＩＡ）が使用されるとき、またはアナログ電気信号をデジタル信号に量子化するためにアナログ－デジタル変換器（ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）が使用されるとき、ＴＩＡおよびＡＤＣはそれぞれ、許容される入力電圧範囲、たとえば電圧範囲０～５Ｖを有する。しかしながら、長距離測距の要件が満たされるとき、一般のレーザ測距システムによってレーザパルスを送信するためのパラメータが、長距離測距の要件を満たす必要があり、たとえば送信出力が比較的大きい必要がある。しかしながら、短距離では、レーザパルスが送信出力で送信される場合、距離が比較的短いので、レーザパルス送信過程での出力損失が比較的小さい。それに対応して、反射されたエコー信号に対応する電圧値は、比較的大きいものであり得る。たとえば、反射されたエコー信号に対応する電圧値の範囲は０から７Ｖであるが、レーザ測距システムの変換可能な電圧範囲は０から５Ｖである。したがって、短距離測距の間に、エコー信号内のその電圧値が５Ｖより大きい部分が、５Ｖの電圧に変換される。その結果、図１の（ｂ）で示される、波形が「切り取られた」ケースが生じる。

従来技術では、エコー信号の受信時点が決定されるとき、エコー信号の受信時点を決定するために、エコー信号の電圧などの振幅値が使用され得る。たとえば、エコー信号内の最大電圧に対応する時点が、エコー信号の受信時点として決定され得る。別の例では、エコー信号の質量中心が、エコー信号の受信時点として決定され得る。「エコー信号内の最大電圧に対応する時点が、エコー信号の受信時点として決定され得る」方式では、飽和したエコー信号の波形が「切り取られた」ケースのために、最大電圧に対応する時点が正確に決定されることができず、すなわち、飽和したエコー信号の受信時点が決定されることができないことが理解され得る。「エコー信号の質量中心が、エコー信号の受信時点として決定され得る」方式では、飽和したエコー信号の「切り取られた」部分の実際の電圧値が決定されることができないので、飽和したエコー信号の質量中心も正確に計算されることができず、すなわち、飽和したエコー信号の受信時点が正確に決定されることができない。したがって、測距結果は不正確である。

さらに、飽和したエコー信号のパルス幅が、エコー波形に影響を与えるように拡大され得、不完全なエコー特性および波形変化によって引き起こされるタイムウォーク誤差が、エコー信号の受信時点を正確に決定することを難しくする。ピーク弁別やリーディングエッジ検出などの従来の時間弁別方法は、比較的大きいタイムウォーク誤差を引き起こし、測距精度も低下させ得る。

実際の適用の間に、レーザ測距システム内の光信号を電気信号に変換するためのハードウェア回路が改善され、かつレーザ信号から変換される電圧の範囲が拡大され、たとえば上記の電圧範囲０から５Ｖが電圧範囲０から１０Ｖに拡大される場合、飽和したエコー信号の受信時点が正確に決定されることができないという上記の問題が解決され得ることが理解され得る。しかしながら、ハードウェア回路を改善するためのコストは比較的高い。これに鑑みて、本出願の一実施形態は、ハードウェア回路が改善される必要がないことがあり、エコー信号が飽和する場合であっても、測定される物体とレーザとの間の測定される距離が正確に決定されることができるような測距方法を提供する。

図３は、本出願の一実施形態による測距方法のフローチャートである。本出願のこの実施形態で提供される測距方法は、コントローラによって実施され得る。コントローラはデジタル信号処理（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ＤＳＰ）チップなどであり得る。これは、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。方法は、以下のステップ１０１から１０５を使用することによって実装され得る。

ステップ１０１：測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が測定される物体によって反射された後に取得される第１のエコー信号を取得する。

本出願のこの実施形態では、測距が測定される物体に対して実施されるとき、レーザによって放射されたレーザパルスが、測定される物体によって反射されて戻り、次いでレーザ測距システムの受信端によって受信される。受信端はレーザ光信号を電気信号に変換し、電気信号は第１のエコー信号である。

測定される物体は、本出願のこの実施形態では具体的には限定されず、測定される物体は、レーザパルスを反射することのできる物体であり得る。

本出願のこの実施形態では、レーザによって放射されるパルスは、ガウスパルス、正弦波、および方形波のうちのいずれか１つであり得る。レーザはレーザ測距システム内のレーザであり得、または飛行時間（ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ、ＴｏＦ）深度カメラレーザであり得る。これは、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。

レーザ測距システムの受信視野内の各ピクセルでは、レーザがレーザパルスを放射した後に、受信端は、期間内にアナログ電気信号を受信する（この期間は、レーザ測距システムの最大距離測定範囲によって決定される）。本出願のこの実施形態では、アナログ－デジタル変換器（ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）によるサンプリングを通じて取得されるアナログ電気信号またはデータ信号は、全波形エコー信号と呼ばれる。全波形エコー信号は、測定される物体に対応する第１のエコー信号を含み、別の物体に対応するエコー信号も含み得る。本出願のこの実施形態では、ステップ１０１の特定の実装の間に、全波形エコー信号がまず取得され得、次いで、第１のエコー信号が全波形エコー信号から抽出される。具体的には、第１のエコー信号は、全波形エコー信号内のサンプリング点セットであり得、サンプリング点セット内に、その振幅値が第１のしきい値以上である点がある。たとえば、その振幅値がサンプリング点セット内で最大である点の振幅値は、第１のしきい値以上である。

第１のしきい値の特定の値は、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。本出願のこの実施形態の一実装では、たとえば、第１のしきい値の特定の値は、レーザ測距システムの誤警報しきい値に基づいて決定され得る。一般に、その振幅値が取得される第１のエコー信号内の誤警報しきい値未満である部分が、ノイズと見なされ得ることを理解され得る。したがって、本出願のこの実施形態の一実装では、第１のしきい値は、誤警報しきい値に等しく、または誤警報しきい値に近いものであり得る。

全波形エコー信号は、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。全波形エコー信号はデジタル信号であり得、またはアナログ信号であり得る。デジタル信号の振幅値は、時間の点で不連続であり、デジタル信号は、離散的なサンプリング点を含み得る。アナログ信号の振幅値は、時間の点で連続である。第１のエコー信号は、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。第１のエコー信号はデジタル信号であり得、またはアナログ信号であり得る。第１のエコー信号がデジタル信号であるとき、第１のエコー信号が複数のサンプリング点を含み得ることが理解され得る。

第１のエコー信号を取得する方法が、全波形エコー信号がデジタル信号である例を使用することによって以下で説明される。

まず、探索範囲Ｒ＝［ａ，ｂ］が初期化され得、ただしａは範囲Ｒの左端点であり、ｂは範囲Ｒの右端点である。通常は、ａ＝１を実装するために初期化が実施され、すなわち、ａは第１のサンプリング点であり、ｂは、飽和した距離しきい値に対応するサンプリング点シーケンス番号である。測定される物体とレーザとの間の距離が飽和した距離しきい値未満であるときにのみ、測定される物体に対応する第１のエコー信号は、飽和したエコー信号であり得る。飽和した距離しきい値の特定の値は、レーザ測距システムの最大距離測定範囲以下であり得る。その後で、その振幅値が第１のしきい値以上である第１のサンプリング点ｘを求めて、全波形エコー信号の探索範囲Ｒが探索される。サンプリング点ｘが見つけられた後に、点ｘが、右方向のｎ個の点を選択するための始点として使用され得、選択されたサンプリング点のセットが第１のエコー信号である。代替として、その振幅値が立ち上がりセグメントエコー信号内の第１のしきい値以上である第１の点ｙと、その振幅値が立下りセグメントエコー信号内の第１のしきい値以下である第１の点ｚとを求めて、全波形エコー信号の探索範囲Ｒが探索され、ｙを始点として、ｚを終点として使用することによって選択されたサンプリング点のセットが第１のエコー信号である。立ち上がりセグメントエコー信号は、その全般的な振幅値の変化する傾向が、時間が増加するにつれて振幅値が増加するものであるエコー信号であり、立下りセグメントエコー信号は、その全般的な振幅値の変化する傾向が、時間が増加するにつれて振幅値が減少するものであるエコー信号である。

次いで、探索範囲Ｒの左端点が更新され得、ただしａ＝ｘ＋ｎ＋１、またはａ＝ｚ＋１である。次の第１のエコー信号を探索するために上記のステップが繰り返される。

ステップ１０２：第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、第１のエコー信号の飽和度を決定する。

本出願のこの実施形態の一実装では、第１のエコー信号の最大振幅値が第２のしきい値以上であり、かつその振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量がプリセット量以上であるとき、第１のエコー信号が飽和したエコー信号である。

一般に、飽和したエコー信号の振幅値が実際には比較的大きいことを考慮して、本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるかどうかが、第１のエコー信号の最大振幅値に基づいて予備的に決定され得る。具体的には、第１のエコー信号の最大振幅値が第２のしきい値以上であるとき、第１のエコー信号の振幅値が比較的大きく、それに対応して、第１のエコー信号が飽和したエコー信号として予備的に決定される可能性が比較的大きいと見なされ得る。

前述のように、飽和したエコー信号は、波形が「切り取られた」ケースや、パルス幅が拡大するケースなどのケースに直面し得る。本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号が波形「切取り」またはパルス幅拡大に直面するかどうかを決定するために、その振幅値が第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量が使用され得る。一般に、波形「切取り」またはパルス幅拡大が第１のエコー信号内に生じない場合、その振幅値が第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量はプリセット量未満である。それに対応して、その振幅値が第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量がプリセット量以上である場合、第１のエコー信号が波形「切取り」またはパルス幅拡大に直面すると決定され得る。したがって、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であると決定され得る。本出願のこの実施形態では、第２のしきい値に対応する振幅値が、第１のしきい値に対応する振幅値よりも大きい。第２のしきい値の特定の値は、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。第２のしきい値は、飽和したエコー信号の「切り取られた」部分に対応する振幅値以下の振幅値であり得、この振幅値は飽和振幅しきい値とも呼ばれる。たとえば、第２のしきい値は、レーザ測距システムの飽和振幅しきい値に等しいものであり得る。別の例では、第２のしきい値は、飽和振幅しきい値の２分の１であり得る。別の例では、第２のしきい値は、飽和振幅しきい値の４分の３であり得る。

本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号が解析され、第１のエコー信号の飽和度が取得され得る。前述のように、第１のエコー信号はデジタル信号であり得る。第１のエコー信号がデジタル信号であるとき、特定の実装の間に、第１のエコー信号の飽和度は、その振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量に基づいて決定され得る。一般に、第１のエコー信号の飽和度が高いほど、その振幅値が第２のしきい値以上である、対応する飽和したサンプリング点の量が多いことを示し、第１のエコー信号の飽和度が低いほど、その振幅値が第２のしきい値以上である、対応する飽和したサンプリング点の量が少ないことを示すことが理解され得る。本出願のこの実施形態の一実装では、第１のエコー信号の飽和度は、その振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量に基づいて決定される。特定の実装の間に、飽和したサンプリング点の量は、第１のエコー信号の飽和度として決定され得る。たとえば、その振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である点の量が３である場合、第１のエコー信号の対応する飽和度は３である。

特定の実装の間に、ＡＤＣのサンプリングレートが比較的低いとき、２つ以上の飽和したエコーの飽和度が異なる場合であっても、飽和したサンプリング点の量において飽和したエコーを異ならせることは難しい。この理由で、異なる飽和したエコーの飽和度の間の差が、補間を通じて増幅され得る。このようにして、異なる飽和したエコーの飽和度の間の差が小さい場合であっても、飽和したサンプリング点の量によって差が示されることができる。

ステップ１０３：第１のエコー信号の受信時点に基づいて初期距離を計算する。初期距離が、測定される物体とレーザとの間の距離である。

ステップ１０３の特定の実装は、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。２つの可能な実装が以下で説明される。

ステップ１０３の一実装では、第１のエコー信号の受信時点と、第１のエコー信号の送信する時点とが決定され得、第１のエコー信号の受信時点と、第１のエコー信号の送信する時点との差が計算され、レーザと測定される物体との間の、レーザによって放射されたレーザ光の第１の飛行時間が取得され、次いで、第１の飛行時間および公式Ｒ＝ｃｔ／２ｎを使用することによる計算を通じて、初期距離が取得される。この公式で、Ｒは初期距離であり、ｃは空気中の光の伝播速度であり、ｎは伝播媒体内の光の屈折率であり、ｔは第１の飛行時間である。第１のエコー信号の受信時点を決定する特定の実装は、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。たとえば、エコー信号の受信時点を計算する従来の方式を使用することにより、第１のエコー信号の受信時点が取得され得る。第１のエコー信号の送信する時点を決定する特定の実装も、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。たとえば、測定される物体に対してレーザがレーザ光を放射する時点が記録され得、その時点が第１のエコー信号の送信する時点として決定される。

ステップ１０３の別の実装では、レーザからの実際の距離が知られている基準物体を使用することによって初期距離が決定され得る。具体的には、第１のエコー信号の受信時点と、第２のエコー信号の受信時点とが決定され得る。第２のエコー信号は、基準物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が基準物体によって反射された後に取得されるエコー信号である。本出願のこの実施形態では、実際には、レーザが基準物体に対してレーザ光の複数のビームを放射することを考慮すると、理論的には、レーザ光の複数のビームが測定される物体によって反射された後に取得される複数のエコー信号の受信時点は同一であり、基準物体に対してレーザによって放射されたレーザ光と、測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光とは、レーザ光の同一のビームであり得、またはレーザ光の２つの異なるビームであり得る。これは、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。本出願のこの実施形態では、測定される物体と基準物体との間の、レーザによって放射されたレーザ光の第２の飛行時間が、第１のエコー信号の受信時点と、第２のエコー信号の受信時点とに基づく計算を通じて取得され得、次いで、測定される物体と基準物体との間の距離が、第２の飛行時間および公式Ｒ＝ｃｔ／２ｎを使用することによる計算を通じて取得される。この公式で、Ｒは測定される物体と基準物体との間の距離であり、ｃは空気中の光の伝播速度であり、ｎは伝播媒体内の光の屈折率であり、ｔは第２の飛行時間である。レーザと基準物体との間の実際の距離が知られているので、基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離とを参照する計算を通じて、初期距離が取得され得る。具体的には、基準物体が、測定される物体とレーザとの間に配置される場合、基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離との和が計算され、初期距離が取得され得る。代替として、測定される物体が基準物体とレーザとの間に配置される場合、基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離との間の差が計算され、初期距離が取得され得る。

ステップ１０４：飽和度と距離補償値との間の対応に基づいて、第１のエコー信号の飽和度に対応する目標距離補償値を決定する。

ステップ１０５：目標距離補償値を使用することによって初期距離を補償し、補償後に取得された距離を、測定される物体とレーザとの間の測定された距離として使用する。

実際の適用の間に、第１のエコー信号の飽和度が異なるとき、上記の初期距離に対応する測距誤差は異なる。したがって、本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号の飽和度に対応する目標距離補償値が、飽和度に基づいて決定され得、目標距離補償値は、初期距離を補償して、測定される物体とレーザとの間の測定された距離を取得するために使用される。具体的には、本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号の飽和度がステップ１０２で決定された後に、第１のエコー信号の飽和度に対応する目標距離補償値が、飽和度と距離補償値との間の事前記憶された対応に基づいて決定され得る。その後で、目標距離補償値が、計算を通じて取得された距離に追加され、測定される物体とレーザとの間の測定された距離が取得される。

本出願の実施形態での解決策によれば、測定される物体とレーザとの間の測定された距離を正確に決定するために、第１のエコー信号に適した目標距離補償値が、第１のエコー信号の飽和度に基づいて決定され得ることが知られることができる。

前述のように、第１のエコー信号の受信時点を決定する特定の実装は、本出願のこの実施形態では具体的には限定されない。しかしながら、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、第１のエコー信号を決定する従来の方式を使用することによって、第１のエコー信号の受信時点が正確に決定されることができないと見なされる。したがって、受信する時点を使用することによる計算を通じて取得される初期距離に対応する測距誤差が比較的大きい。したがって、本出願のこの実施形態の一実装では、新しい方法が導入され、第１のエコー信号の受信時点を正確に決定し、上記の初期距離に対応する測距誤差を低減するために使用される。具体的には、振幅値が第１のしきい値である１つまたは２つの対応する時点が決定され得る。さらに、２つの時点のうちの前の時点が、第１のエコー信号の受信時点として決定され、または１つの時点が、第１のエコー信号の受信時点として決定される。

実際の適用の間に、第１のエコー信号について、第１のエコー信号が飽和するかどうか、または飽和度がどれほどであるかの如何に関わらず、第１のエコー信号の受信を開始する時点がほぼ不変である。したがって、本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号が飽和したエコー信号である場合、第１のエコー信号の受信を開始する時点が、第１のエコー信号の受信時点として決定され得る。

本出願のこの実施形態では、取得される第１のエコー信号が何らかのノイズを含み得ることを考慮して、本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号の非ノイズ部分に対応する最初期の時点が、第１のエコー信号の受信を開始する時点として決定され得る。本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号内のノイズと有効なエコー信号とが、第１のしきい値を使用してノイズ干渉を低減することによって区別され得る。具体的には、第１のエコー信号内の、その振幅値が第１のしきい値未満である部分が、ノイズとして決定され得る。言い換えれば、第１のエコー信号内の、その振幅値が第１のしきい値以上である部分が、有効なエコー信号として決定される。したがって、本出願のこの実施形態では、振幅値が第１のしきい値である、対応する時点がまず決定され得、その時点に基づいて、第１のエコー信号の受信を開始する時点が決定される。一般に、飽和したエコー信号の波形は、図１の（ｂ）に示されるものと同様であることに留意されたい。振幅値が第１のしきい値であるとき、すなわち、図１の垂直座標の値が第１のしきい値に等しいとき、飽和したエコー信号の波形との間に１つまたは２つの交点があり得る。言い換えれば、振幅値が第１のしきい値であるとき、１つまたは２つの対応する時点があり得る。本出願のこの実施形態では、第１のしきい値に対応する１つの時点がある場合、その１つの時点が第１のエコー信号の初期の受信時点であると見なされ得る。代替として、第１のしきい値に対応する２つの時点がある場合、２つの時点のうちの前の時点が、第１のエコー信号の初期の受信時点であり、２つの時点の後の時点が、第１のエコー信号の受信を終了する時点に近いと見なされ得る。したがって、本出願では、振幅値が第１のエコー信号内の第１のしきい値に等しい、１つの対応する時点がある場合、その時点が、第１のエコー信号の受信を開始する時点として決定され、または振幅値が第１のエコー信号内の第１のしきい値に等しい、２つの対応する時点がある場合、２つの時点のうちの前の時点が、第１のエコー信号の受信を開始する時点として決定される。

前述のように、本出願のこの実施形態で述べられた第１のエコー信号はアナログ信号であり得、またはデジタル信号であり得る。第１のエコー信号がアナログ信号であるとき、アナログ信号は時間の点で連続であるので、第１のしきい値に対応する時点が直接的に決定され得ると理解され得る。

第１のエコー信号がデジタル信号であるとき、デジタル信号は離散的なサンプリング点であるので、これらの離散的なサンプリング点の中に、その振幅値が第１のしきい値であるサンプリング点が、必ずしも存在するわけではない。したがって、第１のしきい値に対応する時点が決定されるべきであるとき、その振幅値が第１のしきい値に最も近いサンプリング点に対応する時点が、第１のしきい値に対応する時点として決定され得る。

一般に、誤警報しきい値は、飽和したエコー信号内の「切り取られた」部分の振幅値未満であることが理解され得る。言い換えれば、第１のしきい値は、飽和したエコー信号内の「切り取られた」部分の振幅値未満である。したがって、飽和したエコー信号の受信時点が決定されるとき、飽和したエコー信号内の「切り取られた」部分の振幅値が考慮される必要がある従来技術とは異なり、本出願のこの実施形態で提供される方法を使用することにより、飽和したエコー信号内の「切り取られた」部分の振幅値を考慮することなく、第１のエコー信号の受信時点が決定されることができる。さらに、第１のしきい値に対応する時点は、第１のエコー信号の受信を開始する時点により近いので、時点は、パルス幅拡大によってもたらされる波形形状変化によって比較的小さい影響を受け、波形変化によって導入されるタイムウォーク誤差が低減されることができる。従来技術でのそれと比較して、第１のエコー信号の、決定される受信する時点は、本出願のこの実施形態で提供される方法ではより正確である。

前述のように、第１のエコー信号がデジタル信号であるとき、デジタル信号は離散的なサンプリング点であるので、これらの離散的なサンプリング点の中に、その振幅値が第１のしきい値であるサンプリング点が、必ずしも存在するわけではない。したがって、第１のしきい値に対応する時点が決定されるべきであるとき、その振幅値が第１のしきい値に最も近いサンプリング点に対応する時点が、第１のしきい値に対応する時点として決定され得る。レーザ測距システムのサンプリングレートは比較的低いので、第１のエコー信号内の２つの隣接するサンプリング点の間の時間差は比較的大きいことが理解され得る。このケースでは、それに対応して決定される受信する時点も、比較的大きい誤差を有し得る。本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号がデジタル信号であるとき、仮想サンプリングレートを改善してハードウェア実装コストを削減するために、さらには第１のエコー信号の受信時点を正確に決定するために、第１のエコー信号の受信時点が、立ち上がりエッジ方程式を計算する方式で決定され得る。

図４は、本出願の一実施形態による、第１のエコー信号の受信時点を決定する概略フローチャートである。方法は、たとえば以下のステップ２０１および２０２を使用することによって実装され得る。

ステップ２０１：第１のエコー信号内の部分エコー信号に基づいて、対応する立ち上がりエッジ方程式をフィッティングし、立ち上がりエッジ方程式の独立変数が時間であり、従属変数が振幅であり、部分エコー信号は、時間が増加するにつれてその振幅値が増加するエコー信号である。

ステップ２０２：立ち上がりエッジ方程式に従って、振幅値が第１のしきい値である、対応する時点を、第１のエコー信号の受信時点として決定する。

本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号の立ち上がりエッジ方程式が、第１のエコー信号内の部分エコー信号の振幅値と時間との間の関数関係をある程度まで示すために使用され得る。部分エコー信号は、時間が増加するにつれてその振幅値が増加するエコー信号である。具体的には、理解のために、図５を参照されたい。図５は、本出願の一実施形態による第１のエコー信号の概略図である。立ち上がりエッジ方程式は、図３ａのサンプリング点Ａからサンプリング点Ｂまでの一部またはすべてのサンプリング点の振幅および時間を使用することによって取得される関数関係であり得る。

以下は、本出願のこの実施形態による、立ち上がりエッジ方程式を計算するための方法を具体的に説明する。

（１）部分エコー信号の曲線形状に基づいて、部分エコー信号の曲線方程式が特定のタイプの関数（たとえば、１次方程式または放物線型方程式）であると仮定される。次いで、その振幅値が部分エコー信号内の第１のしきい値以上である、任意の複数のサンプリング点が選択され、選択されるサンプリング点の量は、仮定される関数のタイプによって決定される。たとえば、曲線方程式が１次方程式であると仮定される場合、任意の２つのサンプリング点が選択され得、曲線方程式が放物線型方程式であると仮定される場合、任意の３つのサンプリング点が選択される必要がある。最後に、未定係数法を使用することによって未定係数が解かれ、立ち上がりエッジ方程式の関数表現が取得される。

（２）その振幅値が部分エコー信号内の第１のしきい値以上である、すべてのサンプリング点に基づく内挿法や最小二乗法などの曲線あてはめ法を使用することによる計算を通じて、立ち上がりエッジ方程式の関数表現が取得される。

方法（１）での計算は単純であり、方法（２）の計算複雑さは方法（１）のそれよりもわずかに高いが、方法（２）の曲線あてはめ精度は方法（１）のそれよりも高いことが理解され得る。実際の適用の間に、立ち上がりエッジ方程式を計算するために計算方法（１）または計算方法（２）が使用されることが、実際の状況に従って決定され得る。計算複雑さが基準として使用される場合、立ち上がりエッジ方程式を計算するために方法（１）が使用され得る。精度が主な基準である場合、立ち上がりエッジ方程式を計算するために方法（２）が使用され得る。

本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号の立ち上がりエッジ方程式が決定された後に、立ち上がりエッジ方程式に従って、第１のしきい値に対応する時点が、第１のエコー信号の受信時点として決定され得る。

実際の適用の間に、立ち上がりエッジ方程式を使用することによって決定される、受信する時点は、従来技術を使用することによって決定される、受信する時点よりも正確であることに留意されたい。しかしながら、ノイズによる何らかの誤差があり得る。具体的には、理解のために、図６ａおよび図６ｂを参照されたい。図６ａは、本出願の一実施形態による、相異なる飽和度を有する第１のエコー信号の概略図である。図６ｂは、本出願の一実施形態による、相異なる飽和度を有する第１のエコー信号の立ち上がり曲線の概略図である。図６ａおよび図６ｂに示される第１のエコー信号について、第１のエコー信号の実際の受信を開始する時点はすべてｔ₀である。図６ａでは、第１のエコー信号ａの飽和度は、第１のエコー信号ｂの飽和度よりも高い。第１のエコー信号ａについて、時間が増加するにつれてその振幅値が増加するサンプリング点は、ほぼ同一直線上にあり、ノイズによってより小さい影響を受ける。曲線あてはめを通じて取得される立ち上がり曲線（立ち上がりエッジ方程式に対応する曲線は図５ｂの曲線ｃである）は、すべてのサンプリング点を通り、したがって曲線あてはめ精度は比較的高い。このようにして、立ち上がりエッジ方程式を使用することによって計算される、受信する時点は、ほぼｔ₀に等しい。第１のエコー信号ｂについて、ノイズが上記の部分エコー信号の波形に影響を与え、さらには曲線あてはめ精度に影響を与える。曲線あてはめを通じて取得される立ち上がり曲線が、図６ｂの曲線ｄである。計算を通じて取得される、受信する時点と、ｔ₀との間に誤差が存在することが知られることができる。それに対応して、上記の受信時点を使用することによる計算を通じて得られる初期距離に対応する誤差も比較的大きい。可能な実装では、ノイズ干渉を低減して曲線あてはめ精度を改善するために、曲線あてはめが実施されるとき、いくつかのデータサンプリング点が削除され得、たとえば、上記の部分エコー信号内の、第２の電圧以上である最初のｐ個のサンプリング点が削除される。ｐの値は具体的には限定されず、２、３、または４であり得る。前述のように、飽和度と距離補償値との間の対応が予め決定され得る。本出願のこの実施形態では、飽和度と距離補償値との間の事前記憶された対応が、較正式に決定され得る。

具体的には、まず、レーザからの実際の距離が知られている較正物体に複数のレーザパルスを放射するためにレーザが使用され得、次いで、較正物体によって反射されて戻る複数のレーザ信号を変換することによって取得される複数の較正エコー信号が取得され、複数の較正エコー信号はすべてデジタル信号である。本出願のこの実施形態では、たとえば、様々な飽和度を有する較正エコー信号が、レーザの送信出力、反射率、自動利得制御（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ、ＡＧＣ）の増幅係数、または可変利得増幅器（ｖａｒｉａｂｌｅ ｇａｉｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＶＧＡ）の増幅係数を調節する方式で取得されることができる。代替として、送信出力、較正物体、ＶＧＡ／ＡＧＣ増幅係数などの要素が不変のままであるとき、異なる程度の複数の飽和したエコー信号が、較正物体とレーザとの間の知られている実際の距離を調節することによって取得される。

次いで、各較正エコー信号の飽和度が推定される。たとえば、各較正信号内の、その振幅値が第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量が、各較正エコー信号の飽和度として決定され、ｎｕｍ₁、ｎｕｍ₂、．．．、ｎｕｍ_k、．．．、ｎｕｍ_Nが取得され、ただしｎｕｍ_kはｋ番目の較正エコー信号の飽和度であり、ｎは較正エコー信号の量である。

次いで、複数の較正エコー信号内の各較正エコー信号の立ち上がりエッジ方程式が、立ち上がりエッジ方程式を計算する方法を使用することによって計算され、複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する立ち上がりエッジ方程式に従って、複数の較正エコー信号のそれぞれの振幅値が第１のしきい値である、対応する時点が、複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点として決定され、較正物体とレーザとの間の距離が、複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点を使用することによって計算され、複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する、計算された距離が取得される。

次いで、較正物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、複数の計算された距離との間の差が別々に計算され、較正での複数の距離補償値σ₁、σ₂、．．．、σ_k、．．．、σ_Nが取得され、ただしσ_kは、ｋ番目の較正エコー信号に対応する距離補償値である。

最後に、対応が、較正での複数の距離補償値の中の各距離補償値と、各距離補償値に対応する飽和度とに基づいて決定される。すなわち、対応が、ｋ番目の較正エコー信号に対応する距離補償値σ_kと、ｋ番目の較正エコー信号の飽和度ｎｕｍ_kとに基づいて決定される。

本出願のこの実施形態では、ｋ番目の較正エコー信号の飽和度ｎｕｍ_kと、ｋ番目の較正エコー信号に対応する、較正での距離補償値σ_k（ｋ＝１、２、．．．、Ｎ）との間の対応が記憶され得る。本出願のこの実施形態では、対応が、ルックアップテーブルまたは関数表現に変換され得る。

上記の実施形態で提供される測距方法に基づいて、本出願の実施形態は、対応する測距装置および測距デバイスをさらに提供する。添付の図面を参照して、測距装置および測距デバイスが以下で説明される。

図７は、本出願の一実施形態による測距装置の概略構造図である。図７に示される測距装置７００は、第１の取得ユニット７０１、第１の決定ユニット７０２、第１の計算ユニット７０３、第２の決定ユニット７０４、および補償ユニット７０５を含み、
第１の取得ユニット７０１が、測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が測定される物体によって反射された後に取得される第１のエコー信号を取得するように構成され、
第１の決定ユニット７０２が、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、第１のエコー信号の飽和度を決定するように構成され、
第１の計算ユニット７０３が、第１のエコー信号の受信時点に基づいて初期距離を計算するように構成され、初期距離が、測定される物体とレーザとの間の距離であり、
第２の決定ユニット７０４が、飽和度と距離補償値との間の対応に基づいて、第１のエコー信号の飽和度に対応する目標距離補償値を決定するように構成され、
補償ユニット７０５が、目標距離補償値を使用することによって初期距離を補償し、補償後に取得された距離を、測定される物体とレーザとの間の測定された距離として使用するように構成される。

可能な実装では、装置は、
第１のエコー信号の振幅値が第１のしきい値である、１つまたは２つの対応する時点を決定し、２つの時点のうちの前の時点または１つの時点を第１のエコー信号の受信時点として決定するように構成された第３の決定ユニットであって、第１のエコー信号内の、その振幅値が第１のしきい値未満である部分がノイズである第３の決定ユニット
をさらに含む。

可能な実装では、第１のエコー信号はデジタル信号であり、第３の決定ユニットは、具体的には、
第１のエコー信号内の部分エコー信号に基づいて、対応する立ち上がりエッジ方程式をフィッティングすることであって、立ち上がりエッジ方程式の独立変数が時間であり、従属変数が振幅であり、部分エコー信号は、時間が増加するにつれてその振幅値が増加するエコー信号であることと、
立ち上がりエッジ方程式に従って、振幅値が第１のしきい値である、対応する時点を、第１のエコー信号の受信時点として決定することと
を行うように構成される。

可能な実装では、装置は、
複数の較正エコー信号を取得するように構成された第２の取得ユニットであって、複数の較正エコー信号のそれぞれは飽和度に対応し、較正物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が較正物体によって反射された後に、複数の較正エコー信号が取得され、すべての複数の較正エコー信号はデジタル信号である、第２の取得ユニットと、
複数の較正エコー信号のそれぞれについての対応する立ち上がりエッジ方程式を計算するように構成された第２の計算ユニットと、
複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する立ち上がりエッジ方程式に従って、複数の較正エコー信号のそれぞれの振幅値が第１のしきい値である、対応する時点を、複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点として決定するように構成された第４の決定ユニットと、
複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点を使用することによって、較正物体とレーザとの間の距離を計算し、複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する、計算された距離を取得するように構成された第３の計算ユニットと、
較正物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、複数の計算された距離との間の差を別々に計算し、較正での複数の距離補償値を取得するように構成された第４の計算ユニットと、
較正での複数の距離補償値の中の各距離補償値と、各距離補償値に対応する飽和度とに基づいて対応を決定するように構成された第５の決定ユニットと
をさらに含む。

可能な実装では、第１のエコー信号は複数のサンプリング点を含み、第１のエコー信号の飽和度を決定することは、
複数のサンプリング点において、その振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量に基づいて、第１のエコー信号の飽和度を決定することであって、飽和度が飽和したサンプリング点の量に正に相関し、第２のしきい値に対応する振幅値が、第１のしきい値に対応する振幅値よりも大きいこと
を含む。

可能な実装では、第１のエコー信号が飽和したエコー信号であることは、
第１のエコー信号の最大振幅値が第２のしきい値以上であり、かつ
その振幅値が第１のエコー信号内の第２のしきい値以上である、飽和したサンプリング点の量がプリセット量以上であるとき、
第１のエコー信号が飽和したエコー信号であること
を含む。

可能な実装では、第１の計算ユニット７０３は、具体的には、
第１のエコー信号の受信時点と、第１のエコー信号の送信する時点とに基づいて、レーザと測定される物体との間の、レーザによって放射されたレーザ光の第１の飛行時間を取得し、
第１の飛行時間に基づく計算を通じて初期距離を取得する
ように構成される。

可能な実装では、第１の計算ユニット７０３は、具体的には、
第１のエコー信号の受信時点と、第２のエコー信号の受信時点とに基づいて、測定される物体と基準物体との間の、レーザによって放射されたレーザ光の第２の飛行時間を取得することであって、第２のエコー信号が、基準物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が基準物体によって反射された後に取得されるエコー信号であることと、
第２の飛行時間に基づく計算を通じて、測定される物体と基準物体との間の距離を取得することと、
基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離との和を計算し、初期距離を取得すること、または基準物体とレーザとの間の知られている実際の距離と、測定される物体と基準物体との間の距離との間の差を計算し、初期距離を取得することと
を行うように構成される。

装置７００は、上記の方法実施形態で提供される測距方法に対応する装置であるので、装置７００内の各ユニットの特定の実装は、上記の方法実施形態でのそれと同一の概念である。したがって、装置７００内の各ユニットの特定の実装について、上記の方法実施形態での測距方法の説明部分を参照されたい。詳細は本明細書では再び説明されない。

本出願の一実施形態は測距デバイスをさらに提供する。デバイスはプロセッサおよびメモリを含む。

メモリは命令を記憶するように構成される。

プロセッサは、メモリ内の命令を実行し、上記の方法実施形態で提供される測距方法を実施するように構成される。

本出願のこの実施形態での測距デバイスは、図８に示されるハードウェア構造を使用し得ることに留意されたい。図８は、本出願の一実施形態による測距デバイスの概略構造図である。

図８に示されるように、測距デバイス８００は、プロセッサ８１０、通信インターフェース８２０、およびメモリ８３０を含む。測距デバイス８００内に１つまたは複数のプロセッサ８１０があり得、図８は一例として１つのプロセッサを示す。本出願のこの実施形態では、プロセッサ８１０、通信インターフェース８２０、およびメモリ８３０が、バスシステムを使用することによって、または別の方式で接続され得、図８では一例としてバスシステム８４０を通じて接続される。

プロセッサ８１０は、中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）、ネットワークプロセッサ（ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＮＰ）、またはＣＰＵとＮＰの組合せであり得る。プロセッサ８１０はハードウェアチップをさらに含み得る。ハードウェアチップは、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ、ＰＬＤ）、またはそれらの組合せであり得る。ＰＬＤは、複合プログラマブル論理デバイス（ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ、ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、汎用アレイロジック（ｇｅｎｅｒｉｃ ａｒｒａｙ ｌｏｇｉｃ、ＧＡＬ）、またはＣＰＬＤとＦＰＧＡの任意の組合せであり得る。

メモリ８３０は、揮発性メモリ（英語：ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）、たとえばランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）を含み得る。メモリ８３０は、代替として不揮発性メモリ（英語：ｎｏｎ－ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）、たとえばフラッシュメモリ（英語：ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクドライブ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ、ＨＤＤ）、またはソリッドステートドライブ（ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ、ＳＳＤ）を含み得る。メモリ８３０は、上記のタイプのメモリの組合せをさらに含み得る。

メモリ８３０は、上記の実施形態での飽和度と距離補償値との間の対応をメモリ８３０内に記憶し得る。

任意選択で、メモリ８３０は、オペレーティングシステムおよびプログラム、実行可能モジュール、もしくはデータ構造、またはそれらのサブセット、またはそれらの拡張されたセットを記憶する。プログラムは、様々な動作を実装するために使用される様々な動作命令を含み得る。オペレーティングシステムは、様々な基本サービスを実装し、ハードウェアベースのタスクを処理するために様々なシステムプログラムを含み得る。プロセッサ８１０は、メモリ８３０内のプログラムを読み取り、本出願のこの実施形態で提供される測距方法を実装し得る。

バスシステム８４０は、周辺構成要素相互接続（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ、ＰＣＩ）バス、拡張業界標準アーキテクチャ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ、ＥＩＳＡ）バスなどであり得る。バスシステム８４０は、アドレスバス、データバス、制御バスなどに分類され得る。表現を簡単にするために、図８でバスを表現するためにただ１つの太線が使用されるが、これは、ただ１つのバスまたはただ１つのタイプのバスがあることを意味するわけではない。

図８の測距デバイスが図２の自動運転システムで使用されるとき、図８のプロセッサ８１０は図２のプロセッサ１０３と同等であり得ることに留意されたい。図８の通信インターフェース８２０は、図２のバスブリッジ１１１と同等であり得る。図８のメモリ８３０は、図２のシステムメモリ１３５と同等であり得る。図８のシステムバス８４０は、図２のシステムバス１０５と同等である。

図８の測距デバイスは、図２に示される自動運転システムとは異なる別のシステムでも使用され得、詳細は本明細書では再び説明されないことに留意されたい。

本出願の一実施形態は、命令を含むコンピュータ可読記憶媒体をさらに含む。命令がコンピュータ上で実行されるとき、コンピュータは、方法実施形態に従って測距方法を実施するように動作可能にされる。

本出願の一実施形態は、命令を含むコンピュータプログラム製品をさらに提供する。コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるとき、コンピュータは、方法実施形態に従って測距方法を実施するように動作可能にされる。便宜上、簡潔な説明のために、上記のシステム、装置、およびユニットの詳細な作業処理について、上記の方法実施形態での対応する処理を参照されたく、詳細は本明細書では再び説明されないことが当業者によってはっきりと理解され得る。

本出願の一実施形態はモバイルプラットフォームをさらに提供する。モバイルプラットフォームは、レーザ、受信機、および上記の実施形態による測距装置７００を含む。レーザは、測定される物体にレーザ光を放射するように構成され、受信機は、測定される物体による反射を通じて形成されたエコー信号を受信するように構成される。測距装置７００は、受信機によって受信されるエコー信号に基づいて、測定される物体とレーザとの間の距離を取得するように構成される。

本出願で提供されるいくつかの実施形態では、開示されるシステム、装置、および方法が他の方式で実装され得ることを理解されたい。たとえば、説明される装置実施形態は例に過ぎない。たとえば、ユニット分割は論理的機能分割に過ぎず、実際の実装の間の他の分割であり得る。たとえば、複数のユニットまたは構成要素が、別のシステムとして組み合わされ、または統合され得、いくつかの機能が無視され、または実施されないことがある。さらに、表示され、または論じられる相互の結合または直接的結合または通信接続が、いくつかのインターフェースを通じて実装され得る。装置またはユニットの間の間接的結合または通信接続が、電子的形態、機械的形態、または他の形態で実装され得る。

別々の部分として説明されるユニットは、物理的に別々であることがあり、または物理的に別々ではないことがあり、ユニットとして表示される部分は、物理単位であることがあり、または物理単位ではないことがあり、１つの位置に配置されることがあり、または複数のネットワークユニット上に分散されることがある。ユニットの一部またはすべてが、実施形態の解決策の目的を達成するために、実際の要件に基づいて選択され得る。

さらに、本出願の実施形態での機能ユニットが１つの処理装置として統合され得、またはユニットのそれぞれが物理的に単独で存在し得、または２つ以上のユニットが１つのユニットとして統合され得る。統合されたユニットは、ハードウェアの形態で実装され得、またはソフトウェア機能ユニットの形態で実装され得る。

統合されたユニットがソフトウェア機能ユニットの形態で実装され、独立した製品として販売または使用されるとき、統合されたユニットが、コンピュータ可読記憶媒体内に記憶され得る。そのような理解に基づいて、本出願の技術的解決策は本質的に、または現行技術に寄与する部分、または技術的解決策のすべてまたは一部が、ソフトウェア製品の形態で実装され得る。コンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体内に記憶され、本出願の実施形態で説明される方法のステップのすべてまたは一部を実施するようにコンピュータデバイス（パーソナルコンピュータ、サーバ、ネットワークデバイスなどであり得る）に命令するためのいくつかの命令を含む。上記の記憶媒体は、プログラムコードを記憶することのできる任意の媒体、たとえばＵＳＢフラッシュドライブ、取外し可能ハードディスク、読取り専用メモリ（ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）、磁気ディスク、または光ディスクを含む。

結論として、上記の実施形態は、本出願の技術的解決策を説明するためのものに過ぎず、本出願を限定するためのものではない。本出願が上記の実施形態を参照して詳細に説明されるが、本出願の実施形態の技術的解決策の趣旨および範囲から逸脱することなく、それらが依然として上記の実施形態で説明される技術的解決策に対する修正を行い得、またはそのいくつかの技術的特徴に対する同等な置換を行い得ることを当業者は理解されたい。

本出願のこの実施形態では、第１のエコー信号の立ち上がりエッジ方程式が、第１のエコー信号内の部分エコー信号の振幅値と時間との間の関数関係をある程度まで示すために使用され得る。部分エコー信号は、時間が増加するにつれてその振幅値が増加するエコー信号である。具体的には、理解のために、図５を参照されたい。図５は、本出願の一実施形態による第１のエコー信号の概略図である。立ち上がりエッジ方程式は、図５のサンプリング点Ａからサンプリング点Ｂまでの一部またはすべてのサンプリング点の振幅および時間を使用することによって取得される関数関係であり得る。

実際の適用の間に、立ち上がりエッジ方程式を使用することによって決定される、受信する時点は、従来技術を使用することによって決定される、受信する時点よりも正確であることに留意されたい。しかしながら、ノイズによる何らかの誤差があり得る。具体的には、理解のために、図６ａおよび図６ｂを参照されたい。図６ａは、本出願の一実施形態による、相異なる飽和度を有する第１のエコー信号の概略図である。図６ｂは、本出願の一実施形態による、相異なる飽和度を有する第１のエコー信号の立ち上がり曲線の概略図である。図６ａおよび図６ｂに示される第１のエコー信号について、第１のエコー信号の実際の受信を開始する時点はすべてｔ₀である。図６ａでは、第１のエコー信号ａの飽和度は、第１のエコー信号ｂの飽和度よりも高い。第１のエコー信号ａについて、時間が増加するにつれてその振幅値が増加するサンプリング点は、ほぼ同一直線上にあり、ノイズによってより小さい影響を受ける。曲線あてはめを通じて取得される立ち上がり曲線（立ち上がりエッジ方程式に対応する曲線は図６ｂの曲線ｃである）は、すべてのサンプリング点を通り、したがって曲線あてはめ精度は比較的高い。このようにして、立ち上がりエッジ方程式を使用することによって計算される、受信する時点は、ほぼｔ₀に等しい。第１のエコー信号ｂについて、ノイズが上記の部分エコー信号の波形に影響を与え、さらには曲線あてはめ精度に影響を与える。曲線あてはめを通じて取得される立ち上がり曲線が、図６ｂの曲線ｄである。計算を通じて取得される、受信する時点と、ｔ₀との間に誤差が存在することが知られることができる。それに対応して、上記の受信時点を使用することによる計算を通じて得られる初期距離に対応する誤差も比較的大きい。可能な実装では、ノイズ干渉を低減して曲線あてはめ精度を改善するために、曲線あてはめが実施されるとき、いくつかのデータサンプリング点が削除され得、たとえば、上記の部分エコー信号内の、第２の電圧以上である最初のｐ個のサンプリング点が削除される。ｐの値は具体的には限定されず、２、３、または４であり得る。前述のように、飽和度と距離補償値との間の対応が予め決定され得る。本出願のこの実施形態では、飽和度と距離補償値との間の事前記憶された対応が、較正式に決定され得る。

Claims (20)

1. 測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が前記測定される物体によって反射された後に取得される第１のエコー信号を取得するステップと、
   前記第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、前記第１のエコー信号の飽和度を決定するステップと、
   前記第１のエコー信号の受信時点に基づいて初期距離を計算するステップであって、前記初期距離は前記測定される物体と前記レーザとの間の距離である、ステップと、
   前記飽和度と距離補償値との間の対応に基づいて、前記第１のエコー信号の前記飽和度に対応する目標距離補償値を決定するステップと、
   前記目標距離補償値を使用することにより前記初期距離を補償し、補償後に取得される距離を前記測定される物体と前記レーザとの間の測定された距離として使用するステップと
   を含む、測距方法。
2. 前記第１のエコー信号の受信時点に基づいて初期距離を計算する前記ステップの前に、
   前記第１のエコー信号の振幅値が第１のしきい値である１つまたは２つの対応する時点を決定し、２つの前記時点のうちのより早い時点または１つの前記時点を前記第１のエコー信号の前記受信時点として決定するステップであって、振幅値が前記第１のエコー信号における前記第１のしきい値より小さい部分はノイズである、ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のエコー信号はデジタル信号であり、前記第１のエコー信号の振幅値が第１のしきい値である１つの対応する時点を決定するステップ、および１つの前記時点を前記第１のエコー信号の前記受信時点として決定するステップは、
   前記第１のエコー信号内の部分エコー信号に基づいて対応する立ち上がりエッジ方程式をフィッティングするステップであって、前記立ち上がりエッジ方程式の独立変数は時間であり、従属変数は振幅であり、前記部分エコー信号は時間が増加するにつれて振幅値が増加するエコー信号である、ステップと、
   前記立ち上がりエッジ方程式に従って、前記振幅値が前記第１のしきい値である対応する時点を、前記第１のエコー信号の前記受信時点として決定するステップと
   を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記目標距離補償値を使用することによって前記初期距離を補償する前記ステップの前に、
   複数の較正エコー信号を取得するステップであって、前記複数の較正エコー信号のそれぞれは、１つの飽和度に対応し、前記複数の較正エコー信号は、前記レーザによって較正物体に放射されたレーザ光が前記較正物体によって反射された後に取得され、前記複数の較正エコー信号はすべてデジタル信号である、ステップと、
   前記複数の較正エコー信号のそれぞれについて、対応する立ち上がりエッジ方程式を計算するステップと、
   前記複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する前記立ち上がりエッジ方程式に従って、前記複数の較正エコー信号のそれぞれの振幅値が前記第１のしきい値である対応する時点を前記複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点として決定するステップと、
   前記複数の較正エコー信号のそれぞれの前記受信時点を使用することによって前記較正物体と前記レーザとの間の距離を計算して、前記複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する計算された距離を取得するステップと、
   前記較正物体と前記レーザとの間の既知の実際の距離と、前記複数の計算された距離との間の差を別個に計算して、較正における複数の距離補償値を取得するステップと、
   較正における前記複数の距離補償値の各距離補償値と、各距離補償値に対応する飽和度とに基づいて前記対応を決定するステップと
   をさらに含む、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記第１のエコー信号は、複数のサンプリング点を含み、前記第１のエコー信号の飽和度を決定する前記ステップは、
   前記複数のサンプリング点において、振幅値が前記第１のエコー信号における第２のしきい値以上である飽和サンプリング点の数量に基づいて、前記第１のエコー信号の前記飽和度を決定するステップであって、前記飽和度は前記飽和したサンプリング点の数量と正に相関し、前記第２のしきい値に対応する振幅値は前記第１のしきい値に対応する振幅値より大きい、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１のエコー信号は飽和エコー信号であることは、
   前記第１のエコー信号の最大振幅値が前記第２のしきい値以上であり、振幅値が前記第１のエコー信号における前記第２のしきい値以上である前記飽和したサンプリング点の数量が事前設定された数量以上であるとき、前記第１のエコー信号は前記飽和したエコー信号である、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１のエコー信号の受信時点に基づいて初期距離を計算する前記ステップは、
   前記第１のエコー信号の前記受信時点および前記第１のエコー信号の送信時点に基づいて、前記レーザと前記測定される物体との間で前記レーザによって放射された前記レーザ光の第１の飛行時間を取得するステップと、
   前記第１の飛行時間に基づく計算により前記初期距離を取得するステップと
   を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第１のエコー信号の受信時点に基づいて初期距離を計算する前記ステップは、
   前記第１のエコー信号の前記受信時点および第２のエコー信号の受信時点に基づいて、前記測定される物体と基準物体との間で前記レーザによって放射された前記レーザ光の第２の飛行時間を取得するステップであって、前記第２のエコー信号は、前記レーザによって前記基準物体に放射された前記レーザ光が前記基準物体によって反射された後に取得されるエコー信号である、ステップと、
   前記第２の飛行時間に基づく計算により、前記測定される物体と前記基準物体との間の距離を取得するステップと、
   前記基準物体と前記レーザとの間の既知の実際の距離と、前記測定される物体と前記基準物体との間の前記距離の合計を計算して、前記初期距離を取得するステップ、または、前記基準物体と前記レーザとの間の既知の実際の距離と、前記測定される物体と前記基準物体との間の前記距離との差を計算して、前記初期距離を取得するステップと
   を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
9. 測定される物体に対してレーザによって放射されたレーザ光が前記測定される物体によって反射された後に取得される第１のエコー信号を取得するように構成された、第１の取得ユニットと、
   前記第１のエコー信号が飽和したエコー信号であるとき、前記第１のエコー信号の飽和度を決定するように構成された、第１の決定ユニットと、
   前記第１のエコー信号の受信時点に基づいて初期距離を計算するように構成された第１の計算ユニットであって、前記初期距離は前記測定される物体と前記レーザとの間の距離である、第１の計算ユニットと、
   前記飽和度と距離補償値との間の対応に基づいて、前記第１のエコー信号の前記飽和度に対応する目標距離補償値を決定するように構成された第２の決定ユニットと、
   前記目標距離補償値を使用することにより前記初期距離を補償し、補償後に取得される距離を前記測定される物体と前記レーザとの間の測定された距離として使用するように構成された補償ユニットと
   を備える、測距装置。
10. 前記第１のエコー信号の振幅値が第１のしきい値である１つまたは２つの対応する時点を決定し、２つの前記時点のうちのより早い時点または１つの前記時点を前記第１のエコー信号の前記受信時点として決定するように構成された第３の決定ユニットであって、振幅値が前記第１のエコー信号における前記第１のしきい値より小さい部分はノイズである、第３の決定ユニットをさらに備える、請求項９に記載の装置。
11. 前記第１のエコー信号はデジタル信号であり、前記第３の決定ユニットは、特に
    前記第１のエコー信号の部分エコー信号に基づいて対応する立ち上がりエッジ方程式をフィッティングし、前記立ち上がりエッジ方程式の独立変数は時間であり、従属変数は振幅であり、前記部分エコー信号は時間が増加するにつれて振幅値が増加するエコー信号であり、
    前記立ち上がりエッジ方程式に従って、前記振幅値が前記第１のしきい値である対応する時点を、前記第１のエコー信号の前記受信時点として決定する
    ように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 複数の較正エコー信号を取得するように構成された第２の取得ユニットであって、前記複数の較正エコー信号のそれぞれは、１つの飽和度に対応し、前記複数の較正エコー信号は、前記レーザによって較正物体に放射されたレーザ光が前記較正物体によって反射された後に取得され、前記複数の較正エコー信号はすべてデジタル信号である、第２の取得ユニットと、
    前記複数の較正エコー信号のそれぞれについて、対応する立ち上がりエッジ方程式を計算するように構成された第２の計算ユニットと、
    前記複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する前記立ち上がりエッジ方程式に従って、前記複数の較正エコー信号のそれぞれの振幅値が前記第１のしきい値である対応する時点を、前記複数の較正エコー信号のそれぞれの受信時点として決定するように構成された第４の決定ユニットと、
    前記複数の較正エコー信号のそれぞれの前記受信時点を使用することによって前記較正物体と前記レーザとの間の距離を計算して、前記複数の較正エコー信号のそれぞれに対応する計算された距離を取得するように構成された第５の計算ユニットと、
    前記較正物体と前記レーザとの間の既知の実際の距離と、前記複数の計算された距離との間の差を別個に計算して、較正における複数の距離補償値を取得するように構成された第４の計算ユニットと、
    較正における前記複数の距離補償値内の各距離補償値と、各距離補償値に対応する飽和度とに基づいて前記対応を決定するように構成された第５の計算ユニットと
    をさらに備える、請求項１０または１１に記載の装置。
13. 前記第１のエコー信号は、複数のサンプリング点を含み、前記第１のエコー信号の飽和度を前記決定することは、
    前記複数のサンプリング点において、振幅値が前記第１のエコー信号における第２のしきい値以上である飽和サンプリング点の数量に基づいて、前記第１のエコー信号の前記飽和度を決定することを含み、前記飽和度は前記飽和したサンプリング点の数量と正に相関し、前記第２のしきい値に対応する振幅値は前記第１のしきい値に対応する振幅値より大きい、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記第１のエコー信号は飽和エコー信号であることは、
    前記第１のエコー信号の最大振幅値が前記第２のしきい値以上であり、かつ振幅値が前記第１のエコー信号における前記第２のしきい値以上である前記飽和したサンプリング点の数量が事前設定された数量以上であるとき、前記第１のエコー信号は前記飽和したエコー信号である、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第１の計算ユニットは、特に
    前記第１のエコー信号の前記受信時点および前記第１のエコー信号の送信時点に基づいて、前記レーザと前記測定される物体との間で前記レーザによって放射された前記レーザ光の第１の飛行時間を取得し、
    前記第１の飛行時間に基づく計算により前記初期距離を取得する
    ように構成された、請求項９から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記第１の計算ユニットは、特に
    前記第１のエコー信号の前記受信時点および第２のエコー信号の受信時点に基づいて、前記測定される物体と基準物体との間で前記レーザによって放射された前記レーザ光の第２の飛行時間を取得し、前記第２のエコー信号は、前記レーザによって前記基準物体に放射された前記レーザ光が前記基準物体によって反射された後に取得されるエコー信号であり、
    前記第２の飛行時間に基づく計算により、前記測定される物体と前記基準物体との間の距離を取得し、
    前記基準物体と前記レーザとの間の既知の実際の距離と、前記測定される物体と前記基準物体との間の前記距離との合計を計算して、前記初期距離を取得するステップ、または、前記基準物体と前記レーザとの間の既知の実際の距離と、前記測定される物体と前記基準物体との間の距離との差を計算して、前記初期距離を取得するように構成された、請求項９から１４のいずれか一項に記載の装置。
17. プロセッサとメモリとを備える測距デバイスであって、
    前記メモリは命令を記憶するように構成され、
    前記プロセッサは、前記メモリ内の命令を実行して、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された、測距デバイス。
18. 命令を含むコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令がコンピュータ上で実行されるとき、前記コンピュータは、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行することができる、コンピュータ可読記憶媒体。
19. 命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるとき、前記コンピュータは、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行することができる、コンピュータプログラム製品。
20. レーザと、受信機と、請求項９から１６のいずれか一項に記載の測距装置とを備えるモバイルプラットフォームであって、前記レーザは、測定される物体にレーザ光を放射するように構成され、前記受信機は、前記測定される物体の反射により形成されたエコー信号を受信するように構成された、モバイルプラットフォーム。

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