JP5458100B2 - 速度決定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、速度決定装置が取り付け可能な第一のオブジェクトとある第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するための速度決定装置、速度決定方法およびコンピュータ・プログラムに関する。本発明はさらに、速度決定装置を有する乗物にも関する。
非特許文献１は、リアルタイム速度測定のための自動車上の自己混合干渉（SMI: self-mixing interference）センサーを開示している。しかしながら、この測定された速度は一般に電子安定プログラム（EPS: Electronic Stability Program）や他の自動車安全システムにおいて使うことはできない。測定された速度が信頼できることが保証されておらず、安全に関連する動作をトリガーしないからである。米国特許第6,233,045B1号は速度、振動、レンジおよび長さを遠隔測定するために使用可能な自己混合センサーを開示している。
X. Raoul, T. Bosch, G. Plantier and N. Servagent, "ADouble-Laser Diode Onboard Sensor for Velocity Measurements," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 53, February 2007
EPSや他の乗物安全システムにおけるようなオブジェクト安全システムにおいて、決定された速度を使うことを許容する、速度決定装置、速度決定方法およびコンピュータ・プログラムを提供することが本発明の一つの目的である。その速度決定装置を有する乗物を提供することが本発明のさらなる目的である。
本発明の第一の側面では、第一のオブジェクトとある第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するための速度決定装置であって、前記第一のオブジェクトは当該速度決定装置を取り付け可能なものであり、当該速度決定装置が：
・第一の放射を放出するレーザー空洞を有するレーザーであって、前記第一の放射は前記第二のオブジェクトによって反射され第二の放射である反射された放射を生成し、前記第一の放射と前記第二の放射の少なくとも一部とが前記レーザー空洞内で干渉する、レーザーと、
・前記レーザー空洞内での干渉に依存する干渉信号を検出する干渉信号検出器と、
・前記干渉信号に基づいて前記相対速度を決定する速度決定ユニットと、
・決定された相対速度の信頼性を示す信頼性値を決定する信頼性値決定ユニットとを有し、前記信頼性値決定ユニットは、検出された干渉信号、決定された相対速度および前記レーザーの特性からなる群のうちの少なくとも一つに基づいて前記信頼性値を決定するよう適応されており、
前記第一のオブジェクトが乗物であり、前記速度決定装置がさらに、決定された相対速度および決定された信頼性値に依存して前記乗物の安全ユニットを制御する乗物安全システムを有する、速度決定装置が提示される。
信頼性値決定ユニットが、決定された速度の信頼性を示す信頼性値を決定するので、この信頼性値を、決定された速度がオブジェクト安全システムにおいて使用できるか否かを決定するために使用できる。こうして、決定された信頼性値を使うことにより、決定された速度が信頼できることを信頼性値が示す場合にのみ決定された速度を使うことにし、それにより決定された速度が、該決定された速度が信頼できる場合にのみ使われ、安全関連動作をトリガーしないことを保証できる。これにより、ESPまたは他の乗物安全システムにおけるようなオブジェクト安全システムにおいて決定された速度を使うことが許容される。
レーザー空洞を有するレーザー、干渉信号検出器および速度決定ユニットはSMIセンサーをなし、このSMIセンサーが第一のオブジェクトと第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するために使われる。第一のオブジェクトは好ましくは、前記速度決定装置が取り付け可能である、特に前記速度決定装置が取り付けられている乗物であり、前記第二のオブジェクトはたとえば、別の乗物、あるいは当該乗物の下の表面、即ち例えば路面のような動いていないオブジェクトである。第二のオブジェクトが動いていないオブジェクトである場合、速度決定装置によって決定される相対速度は第一のオブジェクトの絶対速度である。
第一の放射は好ましくは、レーザーによって放出される第一のレーザー・ビームである。第二の放射は好ましくは、第二のオブジェクトによって反射された、特に後方散乱された放射であり、ここで、第二の放射の少なくとも一部はレーザー空洞に入射し、レーザー空洞内に存在する第一の放射と干渉する。
空洞内のレーザー光の強度は、第一の放射の第二の放射との干渉によって修正される。第二の放射は好ましくは後方散乱光であり、二つのオブジェクトの相対運動から帰結するドップラー偏移によって周波数偏移される。干渉信号は好ましくは、この干渉によって修正されるレーザー空洞内のレーザー光の強度に依存する。干渉信号検出器は好ましくは、レーザー空洞内でのレーザー光の強度を測定する光強度検出器であり、この検出器に向けてレーザー空洞内のレーザー光の少なくとも一部が向けられ、干渉信号は、レーザー空洞内の干渉によって修正される、レーザー光の測定された強度に依存するまたは該測定された強度である。干渉信号検出器は好ましくはレーザー空洞の外に位置される。
速度決定ユニットは好ましくは、干渉信号の基本周波数を、たとえば検出された干渉信号をフーリエ変換することによって、決定するよう適応される。速度決定ユニットは好ましくはさらに、式：
v＝f・λ／2cosφ (1)
を使うことによって決定された基本周波数に依存する相対速度を決定するよう適応される。ここで、fは基本周波数、λはレーザー光の波長、φは第一の放射の方向、特に第一の光ビームの方向と速度ベクトルとの間の角度である。第一のオブジェクトが乗物であり、第二のオブジェクトが乗物の下の表面である場合、前記速度ベクトルは好ましくは、乗物の下の表面に平行であり、乗物の運転方向の向きを向く。
信頼性値決定ユニットが、干渉信号の信号対雑音比に基づいて信頼性値を決定するよう適応されていることが好ましい。ある実施形態では、信頼性値決定ユニットは、信号対雑音比が所定の信号対雑音閾値を下回る場合に、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応されている。信号対雑音比がより高い場合に、決定された速度はより信頼できるので、信頼できる信頼性値が干渉信号の信号対雑音比に基づいて決定されることができる。
ある好ましい実施形態では、速度決定装置は、干渉信号に対してフーリエ変換を適用するよう構成される。ここで、信頼性値決定ユニットは、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの高さを判別し、フーリエ変換された干渉信号のノイズ・レベルを判別し、決定された高さを決定されたノイズ・レベルで割ることによって、信号対雑音比を決定するよう適応される。好ましくは、ノイズ当てはめ関数がフーリエ変換された干渉信号に当てはめられ〔フィッティングされ〕、ピーク当てはめ関数がフーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークに当てはめられ、当てはめされたノイズ当てはめ関数のノイズ・レベルおよび当てはめされたピーク当てはめ関数の基本周波数のピークが信号対雑音比を決定するために使用される。
速度決定装置が干渉信号に対してフーリエ変換を適用するよう適応されている場合、好ましくは、速度決定ユニットおよび／または信頼性値決定ユニットが干渉信号に対してフーリエ変換を適用するよう適応される。
干渉信号がフーリエ変換される場合、好ましくは、干渉信号検出器、速度決定ユニットおよび／または信頼性値決定ユニットが、結果として得られるスペクトルがパワー・スペクトルとして表されるよう適応される。
ノイズ当てはめ関数は好ましくは、レーザー空洞内に干渉が存在しない場合に干渉信号検出器によって検出される信号に対応する。この信号は一般に、特に、レーザー空洞内に干渉が存在する場合に測定されることが期待される、干渉信号の基本周波数のまわりの関心のある領域における、平坦なバックグラウンド信号である。したがって、ノイズ当てはめ関数は好ましくは単一のノイズ値である。すなわち、ノイズ当てはめ関数は好ましくは定数関数であり、これがフーリエ変換された干渉信号に当てはめされる。好ましくは、レーザー空洞内の干渉によって生成される干渉信号の一部は当てはめによって無視される。これはたとえば、基本周波数のピークに対応する点に当てはめ関数における0の重みを与えることによる、あるいはスペクトルを対数スケール上で評価することによる。この場合、ノイズのみを含む点の数は、当てはめ関数に対するピークの影響が無視できるようなものである。代替としては、ノイズ当てはめ関数を、基本周波数やその高調波成分を含まないスペクトル部分にのみ基づかせ、これを定数当てはめ関数によって当てはめすることである。平坦なノイズ当てはめ関数については、当てはめ手順はフーリエ変換された信号のパワーの平均値を取ることに等しい。ピーク当てはめ関数は好ましくはガウシアン当てはめ関数であり、これがフーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークに当てはめされる。
速度装置が干渉信号に対してフーリエ変換を適用するよう適応されており、信頼性値決定ユニットがフーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの幅を決定するよう適応されており、信頼性値決定ユニットが、特に基本周波数と組み合わせた、決定された幅に基づいて信頼性値を決定するよう適応されていることがさらに好ましい。好ましくは、信頼性値決定ユニットは、前記幅がより小さい場合により大きな信頼性値を決定するよう適応される。前記幅が、ピークの最大値の半分になる全幅〔半値全幅〕として定義されることが好ましい。また、ピークの幅は好ましくはピーク当てはめ関数をピークに当てはめることによって決定され、ここで、当てはめされたピーク関数のピークの幅が信頼性値を決定するために使用される。速度決定ユニットは好ましくは基本周波数、すなわち最も高いピーク最大値の周波数に基づいて相対速度を決定するものであり、一般にピーク幅が小さいほどピーク最大の周波数の決定は正確になるので、基本周波数のピークの幅がより小さい場合に、決定された速度はより信頼できるものである。別の実施形態では、信頼性値はピークの幅のその基本周波数に対する比に依存して決定される。この比がより大きい場合、信頼性値決定ユニットはより小さい信頼性値を決定し、この比がより小さい場合、信頼性値決定ユニットはより大きな信頼性値を決定する。具体的には、基本ピークの幅がその基本周波数より小さい場合、信頼性値決定ユニットは、決定された相対速度が信頼できることを示す信頼性値を決定し、幅が基本周波数より大きい場合、信頼性値決定ユニットは、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定する。
速度装置が干渉信号に対してフーリエ変換を適用するよう適応されており、信頼性値決定ユニットがフーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性を決定し、フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの決定された特性に基づいて信頼性値を決定するよう適応されていることがさらに好ましい。ある実施形態では、信頼性値決定ユニットは、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの下の面積を、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数の整数倍のところに現れる他のすべてのピークの下の面積によって割ったものに基づいて、信頼性値を決定するよう適応される。この除数は高調波の存在を示しうる。ある単純化された実施形態では、信頼性値決定ユニットは、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数の下の面積を、第一高調波のピークの下の、すなわち基本周波数の２倍のところにあるピークの下の面積によって割ったものに基づいて、あるいは該割ったものとして、信頼性値を決定するよう適応される。
ある実施形態では、速度決定装置は、レーザーの特性を判別するための、特にレーザーのパワーおよび／または温度を判別するための、レーザー特性決定ユニット、特にレーザー・パワーおよび／またはレーザー温度決定ユニットを有する。
信頼性値の決定の基礎になるレーザーの特性が、レーザーのパワーおよび温度のうちの少なくとも一つであることがさらに好ましい。レーザーのパワーおよび温度が自己混合干渉に関するレーザーのパフォーマンスについての指標を与えるので、決定された速度の信頼性は、レーザーのパワーまたは温度によって特徴付けることができる。好ましくは、信頼性値はレーザー・パワーの最大パワーに対する比に依存する。レーザーの温度が信頼性値を決定するために使用される場合、レーザーの温度が、レーザーの適正な動作に対応する所定の温度範囲内にある場合に、信頼性値は信頼できる決定された相対速度を示す。ある実施形態では、所定の温度範囲はセ氏度で[−20,80]、[−30,80]、[−40,＋80]、[−40,＋90]、[−40,＋100]、[−40,＋110]または[−40,＋120]である。他の実施形態では、他の所定の温度範囲を使うことができる。
速度決定装置が、少なくとも二つの速度決定の速度を記憶する記憶ユニットを有しており、信頼性値決定ユニットが記憶ユニットに記憶されている速度に基づいて信頼性値を決定するよう適応されていることがさらに好ましい。好ましくは、信頼性値決定ユニットが、相次いで決定された速度の間の差の絶対値に依存して信頼性値を決定するよう適応されている。ある実施形態では、信頼性値決定ユニットは、差の絶対値が、最大可能な加速に対応する所定の差の絶対値よりも大きい場合に、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応される。
速度決定装置が
・さらなる第一の放射を放出するさらなるレーザー空洞を有するさらなるレーザーであって、前記さらなる第一の放射は前記第二のオブジェクトによって反射されてさらなる第二の放射である反射された放射を生成し、前記さらなる第一の放射と前記さらなる第二の放射の少なくとも一部とが前記さらなるレーザー空洞内で干渉する、さらなるレーザーと、
・前記さらなるレーザー空洞内での干渉に依存するさらなる干渉信号を検出するさらなる干渉信号検出器とを有し、
前記速度決定ユニットが、前記さらなる干渉信号に基づいてさらなる相対速度を決定するよう適応されており、
前記信頼性値決定ユニットが、前記相対速度と前記さらなる相対速度とを比較して比較結果を与え、該比較結果に基づいて信頼性値を決定するよう適応されている、
ことがさらに好ましい。ある好ましい実施形態では、決定された相対速度およびさらなる相対速度は同じ方向で決定されており、信頼性値決定ユニットは、前記相対速度と前記さらなる相対速度との間の差の絶対値がより大きい場合により小さな信頼性値を決定するよう適応される。前記信頼性値決定ユニットは、前記相対速度と前記さらなる相対速度との間の差の絶対値が所定の閾値より大きい場合に決定された速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応されることがさらに好ましい。前記信頼性値決定ユニットは、前記相対速度と前記さらなる相対速度との相関に対応する相関値を決定することによって、前記相対速度と前記さらなる相対速度とを比較するよう適応されることもできる。前記相対速度と前記さらなる相対速度とについて決定された相関値が所定の相関値の範囲内でない場合、決定された相対速度および決定されたさらなる相対速度は信頼できないと見なされる。前記相関値の範囲は、相対速度およびさらなる相対速度が信頼できることが既知であるように行われる較正測定によって決定できる。
ある実施形態では、相関値αは式：
α＝v1／v2 (2)
によって定義される。ここで、v1は決定された相対速度であり、v2はさらなる決定された相対速度である。
あるさらなる実施形態では、信頼できることが既知である相対速度を使った較正によって決定された信頼できる相関値αRの偏差が、
Figure 0005458100
 として決定される。
すると、信頼性値決定ユニットは好ましくは、式
Figure 0005458100
 を使うことによって信頼性値を決定するよう適応される。ここで、σ1は決定された相対速度v1の標準偏差であり、σ2は決定されたさらなる相対速度v2の標準偏差である。標準偏差は好ましくは、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの幅および該ピークを当てはめるために使われた当てはめ関数から決定される。あるさらなる実施形態では、信頼性値決定は、式(4)の結果が所定の閾値より大きい場合に、決定された相対速度が信頼できることを示す信頼性値を決定し、式(4)の結果が所定の閾値より小さい場合に、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応される。あるさらなる実施形態では、信頼性値決定は、両方の相対速度の標準偏差についてΔ＜2σ1,2である場合に、決定された相対速度が信頼できることを示す信頼性値を決定し、それらの標準偏差の少なくとも一方についてΔ＞2σ1,2である場合に、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応される。他の実施形態では、2σ1,2の代わりに、Δに関して他の閾値があらかじめ決定されることもできる。
ある好ましい実施形態では、信頼性値決定ユニットは、信頼性値を生成する信頼性関数を与えるよう適応される。信頼性関数は、次のうちの少なくとも一つに依存する：信号対雑音比；フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの幅；フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性；レーザー特性、特にレーザー・パワーおよびレーザー温度；相次いで決定された速度の間の差の絶対値；決定された相対速度と決定されたさらなる相対速度の間の上述した差または相関。この全体信頼性関数は好ましくは、いくつかのサブ信頼性関数の積である。ここで、各サブ信頼性関数は次のうちの一つに基づいて信頼性値を決定する：信号対雑音比；フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの幅；フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性；レーザー特性、特にレーザー・パワーおよびレーザー温度；相次いで決定された速度の間の差の絶対値；決定された相対速度と決定されたさらなる相対速度の間の上述した差または相関。全体信頼性関数および／またはサブ信頼性関数は、100%から0%までの間の信頼性値を与えるよう適応される。ここで、100%は最大の信頼性を示し、0%は最小の信頼性を示す。
第一のオブジェクトが乗物であり、速度決定装置がさらに、決定された相対速度および決定された信頼性値に依存して乗物の安全ユニットを制御するための乗物安全システムを有する。これは、たとえば決定された信頼性値が所定の閾値より上である場合にのみ乗物安全システムが決定された相対速度を使うことを許容する。決定された信頼性値が所定の閾値より上であることは、決定された相対速度が信頼できると見なされることを示す。
本発明のあるさらなる側面では、第一のオブジェクトとある第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するための速度決定装置であって、前記第一のオブジェクトは前記速度決定装置を取り付け可能なものである、請求項１記載の速度決定装置を有する乗物が提示される。
本発明のあるさらなる側面では、乗物である第一のオブジェクトとある第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するための速度決定方法であって、前記第一のオブジェクトは請求項１記載の速度決定装置を取り付け可能なものである、速度決定方法であって、当該速度決定方法が：
・レーザー空洞を有するレーザーによって、第一の放射を放出する段階であって、該第一の放射は前記第二のオブジェクトによって反射されて第二の放射である反射された放射を生成し、前記第一の放射と、前記第二の放射の少なくとも一部とは前記レーザー空洞内で干渉する、段階と、
・前記レーザー空洞内での干渉に依存する干渉信号を検出する段階と、
・前記干渉信号に基づいて前記相対速度を決定する段階と、
・決定された相対速度の信頼性を示す信頼性値を決定する段階であって、前記信頼性値は、検出された干渉信号、決定された相対速度および前記レーザーの特性からなる群のうちの少なくとも一つに基づいて決定される段階と、
・決定された相対速度および決定された信頼性値に依存して前記乗物の安全ユニットを制御する段階とを含む、
方法が提示される。
本発明のあるさらなる側面では、乗物である第一のオブジェクトとある第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するためのコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムは、請求項１記載の速度決定装置をして、前記コンピュータ・プログラムが前記速度決定装置を制御するコンピュータ上で実行されたときに、請求項１１記載の速度決定方法の諸段階を実行せしめるプログラム・コード手段を有する、コンピュータ・プログラムが提示される。
請求項１の速度決定装置、請求項１０記載の乗物、請求項１１記載の速度決定方法および請求項１２記載のコンピュータ・プログラムは、従属請求項において定義される同様のおよび／または同一の好ましい実施形態をもつことは理解しておくべきである。
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであることができることを理解しておくべきである。
本発明のこれらおよびその他の側面は以下に記載される実施形態を参照することから明白となり、明瞭にされるであろう。
乗物に取り付けられた速度決定装置の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。 乗物が乗物の下の表面に対して動く場合に、速度ベクトルと第一の光ビームの方向との間の空間関係を概略的かつ例示的に示す図である。 速度決定装置が取り付けられた乗物を概略的かつ例示的に示す図である。 速度決定方法の実施形態を例示的に示すフローチャートである。
図１は、乗物１２に取り付けられた速度決定装置２の実施形態を概略的かつ例示的に示している。速度決定装置２は、乗物１２と第二のオブジェクト１との間の相対速度を決定するよう適応されている。第二のオブジェクト１はたとえば、別の乗物または動いていないオブジェクトである。
速度決定装置２は、以下で第一の光ビーム５と見なされる第一の放射を放出するためのレーザー３を有する。レーザー３のうちレーザー空洞４のみが図１に示されている。第一の光ビーム５は第二のオブジェクト１によって反射、特に後方散乱され、それにより以下で第二の光ビーム６と見なされる反射された放射を生成する。第二の光「ビーム」は一般に、第一の光ビームのような本物のビームではなく、後方散乱された放射であり、後方散乱放射または反射放射と名付けることもできることを注意しておくべきである。
レーザー空洞４は、第二の光ビーム６の少なくとも一部がレーザー空洞４に入射でき、第一および第二の光ビーム５、６がレーザー空洞４内で干渉するよう適応される。レーザー空洞４内での干渉はレーザー強度の変調を生じさせ、それが、レーザー空洞４内での干渉に依存する干渉信号を検出するための干渉信号検出器７によって測定される。干渉信号検出器７は、この実施形態では、光検出器であり、レーザー光の少なくとも一部は、レーザー強度の変調を測定するために、すなわちレーザー空洞４内での干渉を測定するために、この光検出器に向けられる。光検出器は検出されたレーザー光を電気信号に変換する。その電気信号が干渉信号となる。
速度決定装置２はさらに、検出された干渉信号に基づいて相対速度を決定するための速度決定ユニット８を有する。この実施形態において、速度決定ユニット８は干渉信号の基本周波数を、たとえばフーリエ変換を使って決定し、決定された基本周波数に基づいて上述した式(1)を使って相対速度を決定するよう適応されている。別の実施形態では、速度決定ユニット８は、自己混合干渉に基づいて相対速度を決定するための既知の別の方法を使って干渉信号に基づいて相対速度を決定するよう適応されていることもできる。
ある実施形態では、第二のオブジェクトは乗物１２の下にある表面３３である。図２には表面３３の一部しか示していない。この場合、図２は速度ベクトル３０と速度決定装置３２から発する第一の光ビーム３１の方向の間の空間関係ならびに式(1)において定義される角度φを概略的かつ例示的に示している。表面３３は好ましくは道路表面である。第一の光ビーム３１および速度決定装置３２は、第一の光ビーム５と３２が異なる方向を指すほかは、図１との関連で上述した第一の光ビーム５および速度決定ユニット２と同様である。図２に示した実施形態ではまた、第一の光ビーム３２が後方散乱され、速度決定装置が、速度決定装置２の構成要素に対応し、図２を参照して記述されるいくつかの構成要素を有する。これらのさらなる構成要素およびさらなる光ビームは明確さの理由で図２には示していない。
速度決定装置２はさらに、決定された速度の信頼性を示す信頼性値を決定するための信頼性値決定ユニット９を有する。信頼性値決定ユニット９は、検出された干渉信号、決定された相対速度およびレーザーの特性からなる群のうちの少なくとも一つに基づいて信頼性値を決定するよう適応される。
この実施形態では、信頼性値決定ユニット９は干渉信号の信号対雑音比を決定するよう適応されており、ノイズ当てはめ関数が、干渉信号検出器７によって検出されるフーリエ変換された信号に当てはめられる。ノイズ当てはめ関数は好ましくは単なる単一値であり、これが、レーザー空洞に存在する干渉信号を無視しつつ前述した信号に当てはめされる。好ましくは、レーザー空洞内の干渉によって生成される干渉信号の前記一部は当てはめの間無視される。これはたとえば、基本周波数のピークに対応する点に、当てはめ関数における0の重みを与えることによる、あるいはスペクトルを対数スケール上で評価することによる。この場合、ノイズのみを含む点の数は、当てはめ関数に対するピークの影響が無視できるようなものである。代替としては、ノイズ当てはめ関数を、基本周波数やその高調波成分を含まないスペクトル部分にのみ基づかせ、これを定数当てはめ関数によって当てはめすることである。平坦なノイズ当てはめ関数については、当てはめ手順はフーリエ変換された信号のパワーの平均値を取ることに等しい。信頼性値決定ユニット９は好ましくはさらに、ガウシアン形をもつピーク当てはめ関数を、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークに当てはめしてピークの高さを決定するよう適応される。基本ピークは、フーリエ・スペクトルに存在する最も高いピークである。信号対雑音比は好ましくは、当てはめされたピーク高さと当てはめされたノイズ値との比として定義される。信頼性値決定ユニット９は好ましくはさらに、信号対雑音比が所定の最小信号対雑音比を下回る場合に、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値、例えば0を生成するよう適応され、信頼性値決定ユニット９は好ましくは、信号対雑音比が前記所定の最小信号対雑音比を上回る場合に、決定された相対速度が信頼できることを示す信頼性値、例えば1を生成するよう適応される。最小の信号対雑音比は、好ましくは、決定された相対速度を後述する安全ユニット２０において使うために必要とされる最小の信号対雑音比に対応するよう選ばれる。
あるさらなる実施形態では、信頼性値決定ユニット９は、フーリエ・スペクトルにおける最も高いピーク、すなわち基本ピークが、ノイズ・スパイクによって引き起こされたものではない確率に基づいて信頼性値を決定するよう適応される。平均ノイズ・パワーは、既知である、特に、たとえば上述の定数ノイズ当てはめ関数を使うことによってまたは検出器応答関数を含む後述のノイズ当てはめ関数を使うことによって、すでに決定されているとする。さらに、ノイズは、既知であるか、好ましくは本願において記載されるノイズ当てはめ関数の一つを使うことによって決定されているかである、無相関ガウシアンであるとする。離散フーリエ・パワー・スペクトル中の周波数ビンの振幅の確率分布は、好ましくはガンマ関数（Gamma function）によって与えられる。パワー・スペクトルは好ましくは、干渉信号の固定数の時間サンプル、好ましくは2の冪乗個、たとえば128、256、512個のサンプルをフーリエ変換することによって決定される。結果として得られるフーリエ・サンプルは複素数であり、好ましくは、パワー・スペクトルのために、二乗された複素数が取られ、さらに好ましくは、ノイズを減らすためにいくつかのそのようなフーリエ・スペクトル、たとえば５つが平均される。ガンマ分布関数は使用されるフレーム数、すなわち平均が行われるフーリエ・スペクトルの数と、ノイズ当てはめ関数から導出された周波数ビン当たりのノイズ・パワーの平均値とに依存する。ここで、確率分布pgammaは好ましくは式
Figure 0005458100
 によって定義される。ここで、Mは平均が行われるフレーム数であり、xはノイズ・ピークの高さであり、<x>はノイズの平均値である。この確率分布を使うことにより、ノイズが原因でピークをもたないことについての周波数ビンの確率は、式
Figure 0005458100
 によって定義できる。ここで、SNRは、フーリエ変換された干渉信号の決定された信号対雑音比を示す。信頼性値は今や、周波数ビンのどれもこの信号対雑音比より大きくない確率
R＝p(noisebin≦SNR)N (7)
として定義できる。ここで、Nはフーリエ・スペクトル内の周波数ビンの数である。別の実施形態において、ノイズがガウシアン・ノイズから逸脱する場合、式(5)の確率分布もしかるべく修正する必要がある。
ある実施形態では、パワー・スペクトルであるフーリエ・スペクトルは、５回のスペクトルの平均をもって、256個のビンに分けられる。ここで、信頼性値決定ユニットは好ましくは、信号対雑音比が5dBを下回る場合、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応される。
最も高いピークの幅が、たとえば信号当てはめ関数によってまたは較正測定から決定されて既知である場合、信頼性関数についての上述した公式は拡張できる。このピーク幅はノイズ・フロアより上の値をもつ隣り合うビンの数を決定する。この情報は、ノイズだけが原因でそのようなピーク形が生じることがない確率を計算するために使われることができる。この確率は、式
Figure 0005458100
 によって計算できる。ここで、f(i)はiによって示される周波数ビンにおいて見出されたピーク値である。ここで、iは干渉信号の基本ピークの幅内のすべての周波数ビンを示し、nは干渉信号の基本ピークの幅内の周波数ビンの数を示す。iによって示される隣り合うビンの数はピーク当てはめ関数から決定され、平均ノイズ値より高い値をもつ、特に有意なより高い値をもつピンからなる。確率pi(noisebin＜f(i))は式(6)によって定義される。ここで、SNRはf(i)によって置き換える。信頼性関数は今や、このピークがフーリエ・スペクトル内のどこかで生起することのできる確率
R＝p(no noisepeak)N-n (9)
を計算することによって導出できる。
この信頼性値決定ユニットはまた、検出器応答関数に白色雑音入力および増幅器ノイズ入力を乗算したものを含むノイズ当てはめ関数を使うよう適応されることもできる。一般論として、スペクトルの大半の部分は平坦な白色雑音スペクトルに検出器応答関数を乗算したものからなる。このノイズ当てはめ関数は好ましくは、干渉信号検出器７によって検出される信号に当てはめされ、
ノイズ当てはめ(f)＝電子雑音(f)＋白色雑音×検出器応答(f) (10)
によって近似できる。
白色雑音部分は平坦な周波数スペクトルをもつ。この部分は通常、ノイズ・スペクトルにおいて優勢な部分であり、検出器応答関数を乗じられる。検出器応答関数は二次の伝達特性（transfer characteristic）をもつ。これは、検出器応答が一般に、カットオフに達するまでは平坦であり、カットオフに達したところで周波数依存性が有意になることを意味する。検出器応答関数は既知であり、たとえば信頼性値決定ユニットに記憶されていると想定されている。検出器応答関数は、較正測定によって前もって決定されることができる。検出器応答関数が既知なので、当てはめパラメータは白色雑音部分および電子雑音であり、あるいは、もし電子雑音がすでに他の較正測定から既知である場合には白色雑音部分だけである。ノイズ・パワーである白色雑音部分の値を使って、特に式(5)に関して上述したようにして、ある周波数ビンが前記検出されたピークを生じさせた確率を計算でき、信頼性値は好ましくは式(6)および(7)に従って決定される。
ノイズ当てはめ関数が信号のノイズ部分の有意な周波数依存性を示す場合。既知の応答当てはめ関数を、逆応答当てはめ関数を使ってフーリエ・スペクトル周波数依存ノイズ寄与を平坦なスペクトル寄与に変換するために使用できる。この平坦なスペクトル・ノイズ寄与は計算されたノイズ値と見なされることができ、基本ピークの高さをこの計算されたノイズ値で割ることによって信号対雑音比を決定するために使うことができる。
信頼性値決定ユニット９は、上記の決定の一つを使うことによって信号対雑音比だけに依存して信頼性値を決定するよう適応されることができ、および／または信頼性値決定ユニット９は、信号対雑音比に依存するだけでなく、信頼性値を決定するために使うことのできる少なくとも一つのさらなる要素にも依存する関数を使うことによって信頼性値を決定するよう適応されることができる。そのような信頼性関数についてはさらに下記で定義する。
この実施形態では、信頼性値決定ユニット９はさらに、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの幅を決定し、決定された幅に基づいて信頼性値を決定するよう適応される。ガウシアンな振る舞いをもつピーク当てはめ関数がフーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークに当てはめされ、当てはめされた半値全幅〔最大値の半分における全幅〕が当てはめされたピーク幅として決定される。ピーク幅が所定の幅閾値より大きい場合、信頼性値決定ユニット９は決定された相対速度を示す信頼性値が低い、特に、決定された相対速度が信頼できないと判定し、ピーク幅が所定の幅閾値より大きい場合、信頼性値決定ユニット９は、決定された相対速度を示す信頼性値が高い、特に決定された相対速度が信頼できると判定する。
ピーク当てはめ関数は好ましくは
Figure 0005458100
 によって定義される。ここで、f0は干渉信号の基本周波数の当てはめパラメータ、Aはピークの高さを決定する当てはめ定数、wは半値全幅を決定できるもとになる当てはめ定数である。
信頼性値決定ユニットはまた、基本ピークの幅の基本周波数に対する比に依存して信頼性値を決定するように適応されることもできる。ピーク幅が基本周波数より大きい場合、信頼性値決定ユニット９は決定された相対速度を示す信頼性値が低い、特に、決定された相対速度が信頼できないと判定し、ピーク幅が基本周波数より小さい場合、信頼性値決定ユニット９は、決定された相対速度を示す信頼性値が高い、特に決定された相対速度が信頼できると判定する。
信頼できる相対速度を示す信頼性値は好ましくは1であり、信頼できない相対速度を示す信頼性値は好ましくは0である。
信頼性値決定ユニット９は、上記の決定の一つを使うことによって基本ピークの幅だけに依存して信頼性値を決定するよう適応されることができ、および／または信頼性値決定ユニット９は、基本ピークの幅に依存するだけでなく、信頼性値を決定するために使うことのできる少なくとも一つのさらなる要素、たとえば前記信号対雑音比にも依存する関数を使うことによって信頼性値を決定するよう適応されることができる。そのような信頼性関数についてはさらに下記で定義する。
信頼性値決定ユニット９はさらに、フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性を決定し、決定された特性に基づいて信頼性値を決定するよう適応される。この実施形態では、特性は、フーリエ変換された干渉信号のピークの下の面積である。フーリエ変換された干渉信号はこの実施形態ではパワー・スペクトルである。特に、信頼性値決定ユニット９は、基本周波数のピークの下の面積と、さらなる諸ピークの下の面積の和との比を決定するよう適応される。この比がより高い場合に信頼性値はより高くなる。具体的に、信頼性値決定ユニットは、上に定義した比が所定の比閾値より小さい場合に、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応され、具体的に、信頼性値決定ユニットは、上に定義した比が所定の比閾値より大きい場合に、決定された相対速度が信頼できることを示す信頼性値を決定するよう適応される。この所定の比閾値は好ましくは、決定された相対速度を後述する安全ユニット２０において使うために必要とされる最小の比に対応するよう、選ばれる。
信頼性値決定ユニット９はまた、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの下の面積を、第一高調波のピークの下の、すなわち基本周波数の２倍のところにあるピークの下の面積によって割ったものに基づいて信頼性値を決定するよう適応されることもできる。結果として得られる比がより高い場合に信頼性値はより高くなる。具体的に、信頼性値決定ユニットは、この比が所定の比閾値より小さい場合に、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応され、具体的に、信頼性値決定ユニットは、上に定義した比が前記所定の比閾値より大きい場合に、決定された相対速度が信頼できることを示す信頼性値を決定するよう適応される。この所定の比閾値は好ましくは、決定された相対速度を後述する安全ユニット２０において使うために必要とされる最小の比に対応するよう、選ばれる。
信頼性値決定ユニット９は、上記の決定の一つを使うことによってフーリエ変換された干渉信号の複数のピークの上述した特性だけに依存して信頼性値を決定するよう適応されることができ、および／または信頼性値決定ユニット９は、フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性だけでなく、信頼性値を決定するために使うことのできる少なくとも一つのさらなる要素、たとえば前記信号対雑音比および／または前記基本ピークの幅にも依存する関数を使うことによって信頼性値を決定するよう適応されることができる。そのような信頼性関数についてはさらに下記で定義する。
速度決定装置２はさらに、レーザーの特性を判別するための、特にレーザーのパワーおよび／または温度を判別するための、レーザー特性決定ユニット１９、特にレーザー・パワーおよび／またはレーザー温度決定ユニット１９を有する。このレーザー特性決定ユニット１９はたとえば、レーザー・パワーを測定するパワー測定ユニットおよびレーザーの温度を測定するための温度センサーを有する。信頼性値決定ユニット９はさらに、レーザー特性決定ユニット１９によって決定されるレーザー３の特性に基づいて信頼性値を決定するよう適応される。特に、信頼性値決定ユニット９は、レーザー・パワーおよびレーザー温度に依存して信頼性値を決定するよう適応される。信頼性値決定ユニット９は、レーザー温度が所定の温度範囲、たとえば[−40,＋120]セ氏度の範囲内にない場合、またはレーザー・パワーが所定のパワー値、たとえば100μWを下回る場合に、決定された相対速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応され、具体的に、信頼性値決定ユニット９は、レーザー温度が所定の温度範囲内にある場合、およびレーザー・パワーが所定のパワー値を上回る場合に、決定された相対速度が信頼できることを示す信頼性値を決定するよう適応される。
ある実施形態では、信頼性値決定ユニットは、レーザー温度またはレーザー・パワーだけに基づいて信頼性値を決定するよう適応される。信頼性値決定ユニットは、信頼性値を、レーザー特性決定ユニット１９によって決定されたレーザー・パワーと最大レーザー・パワーとの比として決定するよう適応されることができる。
信頼性値決定ユニット９は、上記の決定の一つを使うことによって上記したレーザーの特性だけに、特にレーザー温度および／またはレーザー・パワーに依存して信頼性値を決定するよう適応されることができ、および／または信頼性値決定ユニット９は、レーザーの特性だけでなく、信頼性値を決定するために使うことのできる少なくとも一つのさらなる要素、たとえば前記信号対雑音比および／または前記基本ピークの幅および／または前記フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性にも依存する関数を使うことによって信頼性値を決定するよう適応されることができる。そのような信頼性関数についてはさらに下記で定義する。
速度決定装置２はさらに、少なくとも二つの速度決定の相対速度を記憶する記憶ユニット１３を有しており、信頼性値決定ユニット９は記憶ユニット１３に記憶されている速度に基づいて信頼性値を決定するよう適応される。この実施形態では、信頼性値決定ユニット９は、逐次的に決定された速度の間の差に依存して信頼性値を決定するよう適応される。信頼性値決定ユニット９は、逐次的に決定された速度の間の差が、好ましくは最大可能な加速に対応する所定の差よりも大きい場合に、決定された速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応される。この実施形態では、速度決定装置は乗物１２に取り付けられる。決定された二つの速度の間の差が、乗物の最大可能な加速に対応する所定の差の値より大きい場合、かつ相対速度が動いていない第二のオブジェクト１に対して決定される場合、この場合絶対速度である決定された相対速度は信頼できないと見なされ、信頼性値決定ユニット９は決定された速度が信頼できなことを示す信頼性値を決定する。
ある実施形態では、信頼性値決定ユニットは、式
Figure 0005458100
 に従って信頼性値を決定するよう適応される。ここで、σは決定された相対速度vtの標準偏差である。このパラメータは、ピーク当てはめ関数の幅から導かれる。
信頼性値決定ユニット９は、上記の決定の一つを使うことによって上記した少なくとも二つの速度決定の相対速度だけに依存して信頼性値を決定するよう適応されることができ、および／または信頼性値決定ユニット９は、少なくとも二つの速度決定の相対速度だけでなく、信頼性値を決定するために使うことのできる少なくとも一つのさらなる要素、たとえば前記信号対雑音比および／または前記基本ピークの幅および／または前記フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性および／または前記レーザーの特性にも依存する関数を使うことによって信頼性値を決定するよう適応されることができる。そのような信頼性関数についてはさらに下記で定義する。
速度決定装置２は、さらなる第一の光ビーム１５を放出するさらなるレーザー空洞１４を有するさらなるレーザー１８を有する。第一の光ビーム１５は第二のオブジェクト１によって反射、すなわち後方散乱され、それによりさらなる第二の光ビーム１６であるさらなる反射された光ビーム１６を生成する。前記さらなる第一および第二の光ビーム１５、１６はさらなるレーザー空洞１４内で干渉する。速度決定装置２はさらに、さらなるレーザー空洞１４内での干渉に依存するさらなる干渉信号を検出するさらなる干渉信号検出器１７を有する。速度決定ユニット８は、前記さらなる干渉信号に基づいてさらなる相対速度を決定するよう適応されており、信頼性値決定ユニット９は、前記相対速度と前記さらなる相対速度とを比較して比較結果を与え、該比較結果に基づいて信頼性値を決定するよう適応されている。この実施形態では、決定された速度および決定されたさらなる速度は同じ方向で決定されており、信頼性値決定ユニット９は、前記速度と前記さらなる速度との間の差がより大きい場合により小さな信頼性値を決定するよう適応される。特に、信頼性値決定ユニット９は、前記速度と前記さらなる速度との間の差が所定の差の値より大きい場合に決定された速度が信頼できないことを示す信頼性値を決定するよう適応され、特に、信頼性値決定ユニット９は、前記速度と前記さらなる速度との差が所定の差の値より小さい場合に決定された速度が信頼できることを示す信頼性値を決定するよう適応される。この所定の差の値は好ましくは、決定された相対速度を後述する安全ユニット２０において使うために必要とされる最大の差の値に対応するよう選ばれる。
ある実施形態では、信頼性値決定ユニット９は、式
Figure 0005458100
 に従って信頼性値を決定するよう適応される。ここで、σ1は決定された相対速度v1の標準偏差であり、σ2は決定されたさらなる相対速度v2の標準偏差である。標準偏差は好ましくは、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの幅および該ピークを当てはめるために使われた当てはめ関数から決定される。
項Δは、決定された相対速度v1と決定されたさらなる相対速度v2との間の差を表す。本実施形態では両方の速度が同じ方向で測定されるので、αRは1であり、式(3)はΔ＝v1−v2となることを注意しておくべきである。別の実施形態において相対速度v1およびv2が同じ方向に決定されない場合には、信頼性値決定ユニットは、好ましくは式(2)ないし(4)に従って信頼性値を決定するよう適応される。
信頼性値決定ユニット９は、上記の決定の一つを使うことによって上記した決定された相対速度および決定されたさらなる相対速度だけに依存して信頼性値を決定するよう適応されることができ、および／または信頼性値決定ユニット９は、決定された相対速度および決定されたさらなる相対速度だけでなく、信頼性値を決定するために使うことのできる少なくとも一つのさらなる要素、たとえば前記信号対雑音比；前記フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの幅；前記フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性；前記レーザーの判別された特性；および上述した逐次的に決定された速度の間の差にも依存する関数を使うことによって信頼性値を決定するよう適応されることができる。これらの要素のすべてを含むそのような信頼性関数は式
Rtot＝R1R2R3R4R5R6 (15)
によって定義できる。
すなわち、信頼性値の上述した決定を記述する信頼性関数の積として定義できる。項R1は前記信号対雑音比に依存して信頼性値を決定するための信頼性関数を表し、項R2は前記フーリエ変換された干渉信号の基本ピークの幅に依存して信頼性値を決定するための信頼性関数を表し、項R3は前記フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性に依存して信頼性値を決定するための信頼性関数を表し、項R4は前記レーザーの特性、特にレーザー温度および／またはレーザー・パワーに依存して信頼性値を決定するための信頼性関数を表し、項R5は上述した逐次的に決定された速度の間の差に依存して信頼性値を決定するための信頼性関数を表し、項R6は上述した決定された相対速度と決定されたさらなる相対速度の間の差に依存して信頼性値を決定するための信頼性関数を表す。これらの信頼性関数R1……R6のそれぞれが信頼性値を与え、それらがかけ合わされて全信頼性値（total reliability value）が計算される。
ある実施形態では、信頼性値決定ユニットは、信頼性関数R1……R6のうちの一つまたはいくつかを使うが全部は使わずに全信頼性値を決定するよう適応される。
信頼性値Rtotは全体信頼性関数（overall reliability function）と見なされることもでき、信頼性関数R1……R6はサブ信頼性関数と見なされることもできる。
全信頼性値を決定するために使われる全信頼性関数（total reliability function）および信頼性関数R1……R6は、好ましくは、全信頼性値が0%から100%まで変わりうる値であるよう適応される。ここで、0%は最小の信頼性を示し、100%は最大の信頼性を示す。
速度決定装置２はさらに、決定された相対速度および決定された信頼性値に依存して乗物１２の安全ユニット２０を制御するための乗物安全システム１０を有する。安全ユニット２０は、図３に例示的かつ概略的に示されている。図３は速度決定装置２が取り付けられている乗物１２を示している。図３は概略的なものでしかなく、速度決定装置２および／または安全ユニット２０の位置を、乗物１２に関するある位置に限定するものではないことを注意しておくべきである。
この実施形態では、安全ユニット２０はESPユニットであり、このESPユニットは、信頼性値が所定の信頼性閾値より上である場合に決定された相対速度だけを考慮するだけである。この所定の信頼性閾値は、好ましくは、安全関連動作をトリガーすることなく決定された相対速度を後述する安全ユニットにおいて使うために必要とされる信頼性値に対応するよう選ばれる。
速度決定装置２はさらに、信頼性値決定ユニット９によって決定された信頼性値を出力する出力ユニット１１、特に、ディスプレイまたは音響出力ユニットのような任意的な出力ユニットを有する。別の実施形態では、出力ユニット１１は、信頼性値が所定の信頼性閾値を下回る場合に信号を出力するよう適応されることもできる。
以下では、速度決定方法の実施形態について図４に示したフローチャートを参照して記述する。
ステップ１０１では、レーザー３は第一の光ビーム４を放出し、第一の光ビーム４は第二のオブジェクト１によって反射される。ここで、反射された光ビーム６は第二の光ビームであり、これがレーザー空洞４内で第一の光ビーム５と干渉する。
ステップ１０２では、干渉検出器７が、レーザー空洞４内の干渉に依存する干渉信号を検出する。この実施形態では、干渉信号検出器７は、レーザー空洞４内での干渉によって生成されたレーザー強度の変調を検出して、レーザー強度に依存する、すなわちレーザー空洞４内での干渉によって引き起こされる変調に依存する電位信号を生成する光検出器である。
ステップ１０３では、速度決定ユニット８が干渉信号に基づいて相対速度を決定し、レーザー特性決定ユニット１９がレーザー特性、この実施形態ではレーザー・パワーおよびレーザー温度を決定する。
ステップ１０４では、信頼性値決定ユニット９は検出された干渉信号、決定された相対速度およびレーザーの決定された特性からなる群のうちの少なくとも一つに基づいて、決定された速度の信頼性を示す信頼性値を決定する。
上記の実施形態ではレーザーおよび干渉信号のある種の特性が決定されて信頼性値を決定するために使われるが、他の実施形態では、レーザーおよび干渉信号の他の特性を信頼性値の決定に使うこともできる。さらに、上記の実施形態では、乗物安全ユニットは好ましくはESPユニットであるが、他の実施形態では乗物安全ユニットは自動制動システム（automatic braking system）、衝突回避システム、エアバッグ・システム、トラッキング・コントロール・システム、自動駐車システム、クルーズ・コントロール・システム、トラクション・コントロール・システム等のような別のユニットであることもできる。
いくつかの上記の実施形態では信頼できる相対速度または信頼できない相対速度を指示する信頼性値を決定するために単一の閾値または最小値または最大値が使われているが、遷移をよりゆるやかにするために、追加的な中間的な閾値または最小値または最大値および対応する信頼性値であって好ましくは0より大きく1より小さいものが定義されることができる。
乗物は好ましくは自動車である。しかしながら、他の実施形態では、乗物はトラックのような別のオブジェクトであることができる。さらに、速度決定装置は他のオブジェクトに、特に船、航空機または飛翔体〔ミサイル〕のような別の動くオブジェクトに取り付け可能であることもできる。
図面、本開示および付属の請求項を吟味することから、開示された実施形態に対する他の変形が当業者によって理解され、特許請求される発明を実施する際に施行されることができる。
請求項において、「有する〔含む〕」の語は他の要素やステップを排除するものではなく、単数形の表現が複数を排除するものではない。
単一のユニットまたは装置が請求項において記載されているいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけの事実がそれらの施策の組み合わせが有利に利用できないことを示すものではない。
一つまたはいくつかのユニットまたは装置によって実行される速度決定および信頼性値決定のような決定は、他の任意の数のユニットまたは装置によって実行されることができる。速度決定方法に基づく速度決定装置の決定および／または制御は、コンピュータ・プログラムのプログラム・コード手段として、および／または専用のハードウェアとして実装されることができる。
コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまたは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体または半導体媒体のような好適な媒体上で記憶／頒布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムを介してなど、他の形で頒布されてもよい。
請求項に参照符号があったとしても、特許請求の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

Claims (11)

  1. 第一のオブジェクトと第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するための速度決定装置であって、前記第一のオブジェクトは当該速度決定装置を取り付け可能なものであり、当該速度決定装置が：
    ・第一の放射を放出するレーザー空洞を有するレーザーであって、前記第一の放射は前記第二のオブジェクトによって反射され第二の放射である反射された放射を生成し、前記第一の放射と前記第二の放射の少なくとも一部とが前記レーザー空洞内で干渉する、レーザーと、
    ・前記レーザー空洞内での干渉に依存する干渉信号を検出する干渉信号検出器と、
    ・前記干渉信号に基づいて前記相対速度を決定する速度決定ユニットと、
    ・決定された相対速度の信頼性を示す信頼性値を決定する信頼性値決定ユニットとを有し、前記信頼性値決定ユニットは、検出された干渉信号、決定された相対速度および前記レーザーの特性からなる群のうちの少なくとも一つに基づいて前記信頼性値を決定するよう適応されており、
    前記第一のオブジェクトが乗物であり、前記速度決定装置がさらに、決定された相対速度および決定された信頼性値に依存して前記乗物の安全ユニットを制御する乗物安全システムを有する、
    速度決定装置。
  2. 前記信頼性値決定ユニットが、前記干渉信号の信号対雑音比に基づいて信頼性値を決定するよう適応されている、請求項１記載の速度決定装置。
  3. 前記速度決定装置が、前記干渉信号に対してフーリエ変換を適用するよう構成され、前記信頼性値決定ユニットは、フーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの高さを決定し、フーリエ変換された干渉信号のノイズ・レベルを決定し、決定された高さを決定されたノイズ・レベルで割ることによって、前記信号対雑音比を決定するよう適応されている、請求項２記載の速度決定装置。
  4. 前記速度装置が、前記干渉信号に対してフーリエ変換を適用するよう適応されており、前記信頼性値決定ユニットがフーリエ変換された干渉信号の基本周波数のピークの幅を決定し、決定された幅に基づいて信頼性値を決定するよう適応されている、請求項１記載の速度決定装置。
  5. 前記速度装置が、前記干渉信号に対してフーリエ変換を適用するよう適応されており、前記信頼性値決定ユニットがフーリエ変換された干渉信号の複数のピークの特性を決定し、フーリエ変換された干渉信号の複数のピークの決定された特性に基づいて信頼性値を決定するよう適応されている、請求項１記載の速度決定装置。
  6. 前記信頼性値の決定が前記レーザーの前記特性に基づき、前記レーザーの前記特性が前記レーザーのパワーおよび温度のうちの少なくとも一方である、請求項１記載の速度決定装置。
  7. 前記速度決定装置が、少なくとも二つの速度決定の速度を記憶する記憶ユニットを有しており、前記信頼性値決定ユニットが前記記憶ユニットに記憶されている速度に基づいて信頼性値を決定するよう適応されている、請求項１記載の速度決定装置。
  8. 請求項１記載の、オブジェクトの速度を決定する速度決定装置であって、前記速度決定装置が：
    ・さらなる第一の放射を放出するさらなるレーザー空洞を有するさらなるレーザーであって、前記さらなる第一の放射は前記第二のオブジェクトによって反射されてさらなる第二の放射である反射された放射を生成し、前記さらなる第一の放射と前記さらなる第二の放射の少なくとも一部とが前記さらなるレーザー空洞内で干渉する、さらなるレーザーと、
    ・前記さらなるレーザー空洞内での干渉に依存するさらなる干渉信号を検出するさらなる干渉信号検出器とを有し、
    前記速度決定ユニットが、前記さらなる干渉信号に基づいてさらなる相対速度を決定するよう適応されており、
    前記信頼性値決定ユニットが、前記相対速度と前記さらなる相対速度とを比較して比較結果を与え、該比較結果に基づいて信頼性値を決定するよう適応されている、
    速度決定装置。
  9. 第一のオブジェクトと第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するための請求項１記載の速度決定装置を有する乗物であって、前記第一のオブジェクトが当該乗物であり、前記第一のオブジェクトに前記速度決定装置が取り付けられている、乗物。
  10. 乗物である第一のオブジェクトと第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するための速度決定方法であって、前記第一のオブジェクトは請求項１記載の速度決定装置を取り付けられており、当該速度決定方法が：
    ・レーザー空洞を有するレーザーによって、第一の放射を放出する段階であって、該第一の放射は前記第二のオブジェクトによって反射されて第二の放射である反射された放射を生成し、前記第一の放射と前記第二の放射の少なくとも一部とが前記レーザー空洞内で干渉する、段階と、
    ・前記レーザー空洞内での干渉に依存する干渉信号を検出する段階と、
    ・前記干渉信号に基づいて前記相対速度を決定する段階と、
    ・決定された相対速度の信頼性を示す信頼性値を決定する段階であって、前記信頼性値は、検出された干渉信号、決定された相対速度および前記レーザーの特性からなる群のうちの少なくとも一つに基づいて決定される、段階と、
    ・決定された相対速度および決定された信頼性値に依存して前記乗物の安全ユニットを制御する段階とを含む、
    方法。
  11. 乗物である第一のオブジェクトと第二のオブジェクトとの間の相対速度を決定するためのコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムは、請求項１記載の速度決定装置をして、前記コンピュータ・プログラムが前記速度決定装置を制御するコンピュータ上で実行されたときに、請求項１０記載の速度決定方法の諸段階を実行せしめるプログラム・コード手段を有する、コンピュータ・プログラム。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8560180B2 (en) * 2008-09-09 2013-10-15 Koninklijke Philips N.V. Velocity determination apparatus
US8345719B2 (en) 2008-09-17 2013-01-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Wavelength-controlled semiconductor laser device
EP2598909B1 (en) * 2010-07-26 2017-01-04 Koninklijke Philips N.V. Apparatus for measuring a distance
US10216196B2 (en) * 2015-02-01 2019-02-26 Prosper Technology, Llc Methods to operate autonomous vehicles to pilot vehicles in groups or convoys
WO2017016901A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Koninklijke Philips N.V. Laser sensor for multi parameter detection
EP3335051B1 (en) 2015-08-10 2022-03-23 Nira Dynamics AB Velocity estimation
EP3375368B1 (en) * 2015-11-10 2020-06-17 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Respiration frequency estimating method and device
EP3315998B1 (en) * 2016-10-25 2021-12-08 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Apparatus and method for determining a speed of a vehicle
KR20200075923A (ko) * 2018-12-10 2020-06-29 현대자동차주식회사 자율 주행 제어 장치 및 그의 신뢰도 정보 안내 방법

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4740045A (en) 1986-07-02 1988-04-26 Goodson & Associates, Inc. Multiple parameter doppler radar
US5359404A (en) * 1989-03-27 1994-10-25 Laser Technology, Inc. Laser-based speed measuring device
US5521696A (en) * 1989-03-27 1996-05-28 Laser Technology, Inc. Laser-based speed measuring device
JP2861431B2 (ja) * 1991-03-04 1999-02-24 トヨタ自動車株式会社 車載用測距装置
JP3085323B2 (ja) * 1992-04-02 2000-09-04 富士通テン株式会社 レーダ信号処理装置
US7596242B2 (en) * 1995-06-07 2009-09-29 Automotive Technologies International, Inc. Image processing for vehicular applications
US7511833B2 (en) * 1992-05-05 2009-03-31 Automotive Technologies International, Inc. System for obtaining information about vehicular components
JPH08132930A (ja) * 1994-11-10 1996-05-28 Mazda Motor Corp 自動車の走行制御装置
US7202776B2 (en) * 1997-10-22 2007-04-10 Intelligent Technologies International, Inc. Method and system for detecting objects external to a vehicle
JP3185614B2 (ja) * 1995-07-04 2001-07-11 トヨタ自動車株式会社 車体速度検出装置
US5938717A (en) * 1996-03-04 1999-08-17 Laser Technology, Inc. Speed detection and image capture system for moving vehicles
US6014601A (en) * 1997-01-07 2000-01-11 J. Martin Gustafson Driver alert system
US6233045B1 (en) * 1998-05-18 2001-05-15 Light Works Llc Self-mixing sensor apparatus and method
JP2001058552A (ja) * 1999-08-04 2001-03-06 Takata Corp 車両衝突被害軽減システム
JP2001201573A (ja) * 2000-01-20 2001-07-27 Mitsubishi Electric Corp コヒーレントレーザレーダ装置および目標測定方法
JP3866479B2 (ja) * 2000-04-07 2007-01-10 株式会社デンソー 車間制御装置、記録媒体
JP3540754B2 (ja) * 2001-02-06 2004-07-07 株式会社日立製作所 位置算出方法、位置算出装置及びそのプログラム
US7822154B2 (en) * 2001-04-27 2010-10-26 The Directv Group, Inc. Signal, interference and noise power measurement
JP2006513399A (ja) * 2002-05-29 2006-04-20 ケント・エル・デインズ レーザ出力の周波数変調を用いて速度を測定するためのシステム及び方法
US7095315B2 (en) * 2004-02-26 2006-08-22 Lemke Richard G Collision avoidance system for snowmobiles
US7096135B2 (en) * 2004-03-12 2006-08-22 Panametrics, Inc. Method and system for calculating the transit time of an ultrasonic pulse
GB2415818B (en) * 2004-06-30 2008-12-31 Autoliv Dev Arrangement for triggering a vehicle safety device
US7071841B2 (en) 2004-08-19 2006-07-04 Ut-Battelle, Llc Truck acoustic data analyzer system
US8633437B2 (en) * 2005-02-14 2014-01-21 Board Of Trustees Of Michigan State University Ultra-fast laser system
JP4165539B2 (ja) * 2005-07-14 2008-10-15 セイコーエプソン株式会社 端末装置、端末装置の制御方法、端末装置の制御プログラム
TWI401460B (zh) 2005-12-20 2013-07-11 Koninkl Philips Electronics Nv 用以測量相對移動之裝置及方法
CN101910867B (zh) 2008-01-16 2016-05-18 皇家飞利浦电子股份有限公司 基于自混合干涉的激光传感器系统
US8560180B2 (en) * 2008-09-09 2013-10-15 Koninklijke Philips N.V. Velocity determination apparatus
IL213373A (en) * 2011-06-05 2016-11-30 Greenroad Driving Tech Ltd METHOD AND DEVICE FOR GIVING A WARNING TO A CAR DRIVER

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