JP5642341B2 - レンジ測定デバイス - Google Patents

Description

本発明はレンジ測定デバイスに関する。

本願は、本願の譲受人に譲渡された同時係属の２００７年２月２３日出願の「ＣＯＲＲＥＬＡＴＩＯＮ ＰＯＳＩＴＩＯＮ ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ」という名称の米国特許出願第１１／６７８３１３号（代理人ドケット番号Ｈ００１２９３５−５６０３）（３１３出願）に関する。この３１３出願は、参照により本明細書に組み込まれる。

多くのナビゲーション応用例は、必要なときに、物体の位置を正確に突き止め、また、追跡する。例えば、無人地上車両（ＵＧＶ）などの無人車両は、エリアを適切にナビゲーションするために正確な位置情報を必要とする。こうしたナビゲーション応用例の大部分は、１または複数のグローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）・センサを使用して、必要なレベルの精度を達成する。

しかしながら、ＧＰＳの使用には幾つかの制限がある。例えば、ＧＰＳ信号は、衛星通信がブロックされたりスクランブルされる場所で使用可能ではないことがあり得る。更に、ＧＰＳセンサは、車両の位置に対するエリアの局所的特徴（例えば、何らかの周囲の物体や、エリア内のランドマークなど）も取得しない。現在までのところ、最小の時間枠内での正確な測定が重要な場合において、局所的な特徴を追跡するには更なる同期時間を必要とする。

上述の理由と、本明細書を読んで理解したときに当業者には明らかとなる以下で述べる他の理由のため、レンジ測定および物体位置追跡の改善が当技術分野で求められている。

明細書の以下の部分ではレンジ測定デバイスについて論ずる。この概要は、例示として述べられており、限定として述べられてはいない。この概要は、単に、明細書の以下の部分に記載の少なくとも１つの実施形態の幾つかの態様を読者が理解するのを助けるために提供されるものに過ぎない。

具体的には、一実施形態では、レンジ測定デバイスが提供される。デバイスは、第１時刻に第１レーザ・パルスを生成するように構成されたフラッシュ・レーザ・レーダ（flash laser radar）を備える。デバイスは、第２時刻に、３６０度視野内の少なくとも１つの物体から第１レーザ・パルスの反射を受け取る。デバイスは、タイミング・エレクトロニクス・モジュール、タイミング・エレクトロニクス・モジュールと通信するイメージ・センサ、イメージ・センサとレーザ・レーダとの間に結合されたミラー素子、ならびにレンズを更に備える。ミラー素子は、第１レーザ・パルスの反射を３６０度視野の少なくとも一部内で分散させるように構成された第１反射器と、少なくとも１つの物体からイメージ・センサ内への第１レーザ・パルスの戻り反射を収集するように構成された第２反射器とを含む。レンズは、戻り反射をイメージ・センサ上に集束させるように構成される。

以下の説明、特許請求の範囲、および図面に関して、上記および他の特徴、態様、および利点がより良く理解される。

様々な記載した特徴は、本願の教示に関連する特徴を強調するように描かれる。本明細書の図面および本文全体を通して、同様の参照文字は同様の要素を表す。

本発明の実施形態は、絶対的な既知の位置を有する局所的な物体（本明細書では目標物体と呼ぶ）に対するシステムの絶対位置および姿勢を求めるレンジ測定デバイスに関し、少なくとも１つの代替応用例では、レンジ測定デバイスのレンジ内の任意の局所的な物体（本明細書では周囲物体と呼ぶ）に対するシステムの相対的位置および姿勢を求めるレンジ測定デバイスに関する。一実施形態では、本明細書で論じるレンジ測定デバイスは、レーザ・レーダ（ＬＡＤＡＲ）からのパルスを使用してシステムの位置を求める。更に、レンジ測定デバイスは、水平方向に沿った３６０°視野内の周囲物体の測定値の同期を実現し、レンジ測定デバイスと周囲物体との間の距離および角度関係を返す。こうした距離および角度の関係を用いて、周囲物体に対しての局所エリア内のシステムの位置および姿勢が求められる。一つの実装では、レンジ測定デバイスは、下記の動作のうちの少なくとも１つに関心のある無人地上車両（ＵＧＶ）に取り付けられる。それらの動作とは、無人地上車両（ＵＧＶ）の絶対位置の記録、局所エリア内の別の車両または物体の追跡、および局所エリア内のＵＧＶの相対位置および姿勢の決定である。

ＬＡＤＡＲの使用はレンジ追跡の精度を改善する。ここで論じるレンジ測定デバイスは、レンジ測定デバイスに対する周囲物体の正確なレンジ（距離）ならびに角度の関係を測定する。一つの実装では、周囲物体のレンジ、位置、および方位角の測定値が、ＬＡＤＡＲ出力を使用して複数の３次元（３Ｄ）イメージに対して同期的に測定される。デバイスの位置を絶対的または相対的に突き止めるために正確なレンジ測定値が使用される（これは、３Ｄレンダリングおよびマッピング応用例で有用であり、単一プロセスでの位置測定およびマッピングを可能にする）。

一つの実装では、ＬＡＤＡＲはレーザ・パルスを生成し、レーザ・パルスに感応性のある電荷結合デバイス（ＣＣＤ）が、「対象」となる周囲物体から少なくとも１つの反射を受け取る。受け取った反射（１または複数）に基づいて、ＣＣＤは、レーザ・パルスの飛行時間を測定することができる。同じ実装および少なくとも１つの代替の実装では、ＣＣＤからの測定値がレンジ測定デバイスのプロセッサで使用され、識別された周囲物体の何れかに対するＵＧＶの位置が求められる。更に、ＵＧＶの絶対位置が与えられると、物体の位置座標（例えば、緯度、経度、および高度）が生成される。同様に、３Ｄ情報を使用して、物体の姿勢（例えば機首方向のピッチおよびロール）を求めることができる。

図１はナビゲーション・システム１００のブロック図である。図示するように、ナビゲーション・システム１００は、レンジ測定デバイス１０６（この実施形態では、これは３６０°３ＤフラッシュＬＡＤＡＲを備える）と通信するプロセッサ１０２を含む。ある実施形態では、システム１００は、ＧＰＳセンサ１０８、慣性センサ１１０、方向（機首方向）センサ１１２、速度センサ１１４、高度計センサ１１６などのセンサのうちの少なくとも１つの追加のセンサを含む。

レンジ測定デバイス１０６は、プロセッサ１０２へ、システム１００を有するホスト車両の近傍の物体についての、距離および角度を含むレンジ・データを提供する。ＣＣＤピクセル情報を含む多くの通信の方法が可能であるが、当業者は、距離および角度の情報を提供する方法を決定することができる。上記で示したように、一実施形態では、３６０°３ＤフラッシュＬＡＤＡＲがレンジ測定デバイス１０６で使用される。ＬＡＤＡＲベースのレンジ測定デバイス１０６は、レーザ光の単一のフラッシュを使用して物体を検出し、その位置を突き止め、レーダと同様の情報を提供する。更に、レンジ測定デバイス１０６は３６０°視野を照らし、それにより、レンジ測定デバイス１０６からの水平方向に沿った任意の方向の物体の位置が突き止められる（例えば、ホスト車両が、以下で図２に関連して論じるエリアと同様のエリア全体を通るときに、位置が突き止められる）。ホスト車両がエリアを通過するとき、レンジ測定デバイス１０６は、物体（複数）とレンジ測定デバイス１０６との間の個々の角度およびレンジを追跡する（例えば相対距離データ）。物体に関する絶対位置情報が知られているとき、相対距離データを、指定のエリア内の物体に関する地球基準角度に変換することができる（例えば相対距離データ）。相対距離データと絶対距離データの双方ともプロセッサ１０２で処理される。

慣性センサ１１０を含む実施形態では、追加の情報がプロセッサ１０２に提供され、ホスト車両の位置が推定される。一般に、慣性センサ１１０は、時間、初期位置、初期速度、初期方位の事前の知識に基づいて、外部情報の助けなしに、現在位置を推定する。図１に示すように、初期位置入力および初期方向（機首方向）入力が設けられる。慣性センサ１１０で生成される情報（この実施形態では）はプロセッサ１０２へ提供される。プロセッサ１０２は、慣性センサ１１０のデータを、レンジング・デバイス１０６からの距離および角度のデータと組み合わせて使用して、ホスト車両の現在位置を求める。現在位置および現在方向（現在機首方向）が、図１に示されるように出力される。現在方向および現在位置の出力は、絶対ナビゲーション座標と相対ナビゲーション座標の双方で、システム１００の位置を求めるために使用される。

図２は、ホスト車両２０７（例えばＵＧＶ）が移動（トラバース、traverse）するエリア２００を通することを示す移動図２００である。図示するように、移動するエリア２００は、物体２１０_１ないし２１０_Ｎを含む。一つの実装では、物体２１０_１ないし２１０_Ｎは、前記の３１３出願で開示される相関位置決定方法に従ってマッピングされる（例えば、予め位置決めされる）。代替の実装では、物体２１０_１ないし２１０_Ｎの位置は予め知られていない。ホスト車両２０７は、第１ポイント２０２で開始し、第２ポイント２０４で終了する経路２０６を取る。ホスト車両２０７は、図１のレンジ測定デバイス１０６を含むナビゲーション・システム２０８を備える。図２の例示的な実施形態では、ナビゲーション・システム２０８のレンジ測定デバイス１０６は、、図３に関連して更に以下で説明するように、ミラー素子およびイメージ・センサを使用することにより、物体２１０の３Ｄイメージを送り（例えば、フラッシュＬＡＤＡＲからレーザ光パルスをフラッシュする）、受け取る。

図３は、レンジ測定デバイス３００のブロック図である。図３の例示的な実施形態では、デバイス３００は、図１のレンジ測定デバイス１０６を表す。この実施形態でのデバイス３００は、フラッシュ・レーザ・レーダ（ＬＡＤＡＲ）３０２と、ミラー素子３０４（第１反射器３１４および第２反射器３１６を備える）と、イメージ・センサ３１０およびレンズ３０８と通信するタイミング・エレクトロニクス・モジュール３０６とを備える。図３の例示的な実施形態では、タイミング・エレクトロニクス・モジュール３０６は、「シャッタ制御信号」通信リンクでレンズ３０８のシャッタを制御することによりイメージ・センサ３１０の感度を監視する。更に、タイミング・エレクトロニクス・モジュール３０６は、「フラッシュ制御信号」通信リンクを用いて、フラッシュＬＡＤＡＲ３０２から発生する第１レーザ・パルスの開始を制御して目標（例えば図２の物体２１０）を照らす。一つの実装では、タイミング・エレクトロニクス・モジュール３０６は、図３に示すように、「タイミング制御信号」通信リンクを用いて第１レーザ・パルスの信号走行時間（signal transit timing）タイミングを測定するように動作可能な１または複数のタイマ３１２を更に備える。

図３の例示的な実施形態では、イメージ・センサ３１０は電荷結合デバイス（ＣＣＤ）である。イメージ・センサ３１０は、リンクまたは結合された感光型コンデンサ（即ちピクセル）のアレイを含む集積回路からなる。一つの実装では、ミラー素子３０４は３Ｄ反射面である。更に、以下で更に論じるように、第１反射器３１４は、円錐形、台形、球形、および要求されるフィールドへ第１レーザ・パルスを分散させることのできる任意の他の面のうちの１つであり、第２反射器３１６は、円錐形、台形、球形、および第１反射レーザ・パルスをレンズ３０８に集束させることのできる任意の他の面のうちの１つである。イメージ・センサ３１０は、ミラー素子３０４から戻る３Ｄ反射を感知するための少なくとも１つのピクセル・グリッド・アレイを含む。以下で更に論じるように、イメージ・センサ３１０は更に、反射の強度をプロセッサ１０２へ提供し、タイミング・エレクトロニクス・モジュール３０６での信号走行時間を終了させる。

動作の際に、フラッシュＬＡＤＡＲ３０２は、反射面（例えばミラー素子３０４）を通じて、デバイス３００の周囲の物体２１０を３６０°の範囲で照明する。一つの実装では、第１反射器３１４は、第１レーザ・パルスの反射を３６０°視野に分散させるように構成される。第２反射器３１６は、レンズ３０８へ、第１レーザ・パルスの戻りレーザ・パルス反射を集める。１または複数の代替の実装では、３６０°未満の視野の少なくとも一部を選択することができる。例えば、フラッシュＬＡＤＡＲ３０２からの第１レーザ・パルスは、第１反射器３１４からのすべての方向に反射し（即ち、第１レーザ・パルスは３６０°反射する）、物体２１０から第２反射器３１６へ反射を戻す。レンズ３０８は、第２反射器３１６からの戻り反射をイメージ・センサ３１０の焦点面上に集める。第２反射器３１６の戻り反射（１または複数）から、レンズ３０８は、イメージ・センサ３１０のために物体２１０のうちの少なくとも１つのイメージを取り込む。図３の例示的な実施形態では、レンズ３０８により取り込まれたフォーカシングされた反射により、イメージ・センサ３１０のピクセル・アレイ内の各コンデンサが、物体２１０のそれぞれの位置での光強度に比例する電荷を蓄積する。

イメージ・センサ３１０からのピクセル強度位置を使用して、物体２１０のそれぞれの相対的角度測定値がプロセッサ１０２により取得される。フラッシュＬＡＤＡＲ３０２と周囲物体２１０との間の局所的距離も、フラッシュＬＡＤＡＲ３０２のフラッシュからイメージ・センサ３１０の各ピクセルで受け取られるまでの伝播時間が与えられると、求められる。物体２１０のそれぞれについての相対的レンジは、局所的距離と第１レーザ・パルス戻り反射の相対速度（例えば光の速度）とが与えられると、計算される。相対的レンジは、光（例えば第１レーザ・パルス）が目標から戻るのにかかる時間の長さに基づいて計算される。

相対的な角度およびレンジの情報を使用して、３Ｄイメージが作成される。一実施形態では、レンズ３０８が反射イメージを受け取ると、イメージ・センサ３１０内の独立ピクセルが、タイミング・エレクトロニクス・モジュール３０６のタイマ３１２を停止する。イメージ・センサ３１０は、光強度の変化を測定して、信号走行時間（「フラッシュ制御信号」がタイミング・エレクトロニクス・モジュール３０６からフラッシュＬＡＤＡＲ３０２へ送られる時に開始する）を停止し、イメージ・センサ３１０のそれぞれの照らされたピクセルについて、それぞれの物体２１０の相対的レンジを求める。第１レーザ・パルスの開始と反射イメージ受信との間の伝播時間は、第１レーザ・パルス戻り反射の相対速度に基づいて、レンジ測定デバイス３００から物体２１０までのレンジに比例する。一つの実装では、物体２１０のレンジ、位置、および方位角の測定値が、生成される各３Ｄイメージに同期される。

一つの実装では、上記で論じた相対的な角度および距離が与えられると、ホスト車両２０７（図２）は、わずか２つの測定値で位置をつきとめられる。更に、フラッシュＬＡＤＡＲ３０２で使用可能なレーザ・パルスが、レンジ測定デバイス３００の測定精度を向上させる。一つの実装では、対象となり得る任意の物体が、以下で論じるようにレンジ測定デバイス３００を用いてホスト車両２０７に対しての位置をつきとめられる。

ＬＡＤＡＲレンジ・データに基づく局所ナビゲーション
図２および図３の例示的な実施形態では、予め調査された少なくとも４つの物体２１０に対してホスト車両２０７の位置を突き止めるために、正確に測定されたレンジが使用される。少なくとも４つの調査された物体２１０を目標物体として識別する際に、イメージ・センサ３１０の各ピクセルは、そのピクセルを照らしたどのようなものに対するレンジも記録する。一つの実装では、非常に強い戻りを受けたピクセルのみが考慮される。なぜなら、そうしたピクセルは、少なくとも４つの調査された物体２１０に存在する反射する調査済みマーカに対応するからである。目標物体２１０を識別するための当技術分野で周知である多くの手段が存在することを理解されたい。一つの実装では、イメージ・センサ３１０の１２８×１２８ピクセル層ＣＣＤ（一例）の第１ピクセル座標（ｉ，ｊ）が、（ｉ，ｊ）の第１ピクセルを照らした物体２１０のうちの少なくとも１つへ向けた単位ベクトルの推定を与える。レンジと単位ベクトルがあいまって、極座標での目標物体２１０位置の第１の推定を与える。更に、この第１の推定は、少なくとも４つの（調査された）物体２１０のうちの何れのものが第１ピクセルを照らしているかを、識別する。図２の例示的な実施形態では（目標物体２１０の調査済みレンジが与えられたとする）、ホスト車両２０７の位置の正確な推定は、以下で述べる式１から式６で求められ、２つのレンジ式（例えば式１および式２）を減算することにより、未知の２次項が除去され、線形式（例えば式３）が得られる。

一つの実装では、以下で示す式１および式２は、２つの既知の位置の物体２１０_１および２１０_２についてのデカルト・グリッド座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）および（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）と、第１の未知の位置（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）とを、レンジ測定装置３００から物体２１０_１および２１０_２までの測定されたレンジｒ_１およびｒ_２と共に使用する。

式１ （ｘ_０−ｘ_１）^２＋（ｙ_０−ｙ_１）^２＋（ｚ_０−ｚ_１）^２−ｒ_１ ^２＝０

式２ （ｘ_０−ｘ_２）^２＋（ｙ_０−ｙ_２）^２＋（ｚ_０−ｚ_２）^２−ｒ_２ ^２＝０

上記で示すように、式１および式２の唯一の未知の２次項はｘ_０ ^２＋ｙ_０ ^２＋ｚ_０ ^２である。下記で式３に示すように、式１と式２との差を取ることにより、すべての未知の２次項が打ち消される（例えば、式１−式２＝０）。

上記で論じた式３は、未知項（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）を有する線形式である。符号

は、以下の式４のように定義される。

図２の例示的な実施形態では、少なくとも４つの調査済みマーカ（即ち、物体２１０_１ないし２１０_４）からの結果として、以下に示されるように、６つの組み合わせから少なくとも６つの線形式が得られる（例えば、（１−２）、（１−３）、（１−４）、（２−３）、（２−４）、および（３−４））。

（式１）−（式２）＝０
（式１）−（式３）＝０
（式１）−（式４）＝０
（式２）−（式３）＝０
（式２）−（式４）＝０
（式３）−（式４）＝０

上記の例は、少なくとも３つの未知項（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）を有する少なくとも６つの線形式を与え、これらは一般的に知られる線形代数および最小２乗解を使用して解かれる。こうした式は、以下の式５に示されるようにベクトル記法で書かれ、

に対する最小２乗解が以下の式６に示される。

式５ ［Ａ］［ｘ］＝［ｂ］

式６の結果は、フラッシュＬＡＤＡＲ３０２のレンジ・データを使用して目標物体２１０に対して位置をつきとめられるホスト車両２０７の位置

である。

図４は、レンジを測定してレーザ・レーダ位置を求める方法４００の流れ図である。例えば、方法４００は、図３のレンジ測定デバイス３００と同様のレンジ測定デバイスを使用して、車両（例えば図２のホスト車両２０７）の周囲のエリアの３６０°レンジ追跡を実施する。ここで論じる方法は、車両と、エリア内に現在位置する任意の周囲物体との間の距離および角度の関係を返す。例えば、レンジ測定デバイス３００はフラッシュ、ミラー素子、ＣＣＤベースのイメージ・センサを含み、３６０°視野で周囲物体を検出することができるようにする。

ブロック４０２で、レンジ測定デバイスは、第１時刻に、レーザ・レーダで、３６０°視野にわたって分散する第１レーザ・パルスを生成する。一つの実装では、レンジ測定デバイスのタイミング・エレクトロニクス・モジュールは、少なくとも１つの周囲物体を適切に照らすために、第１レーザ・パルスの開始を制御する。レンジ測定デバイスは、第２時刻に、３６０度視野内の周囲物体から反射した第１レーザ・パルスの反射を受け取る（ブロック４０４）。一つの実装では、第２時刻は、第１時刻と第２時刻との間の局所化時間期間内の反射第１レーザ・パルスの相対的な走行時間（transit time）を含む。受け取った反射に基づいて、レンジ測定デバイスは、車両から少なくとも１つの周囲物体に対するレンジおよび姿勢の少なくとも一つを追跡する（ブロック４０６）。一つの実装では、フラッシュ・パルスを生成してからＣＣＤベースのイメージ・センサで受け取るまでの信号走行時間と、ＣＣＤベースのイメージ・センサで測定されるピクセル強度位置とが使用され、周囲物体の相対的角度および相対的レンジが求められる。

更なる反射が受け取られると、レンジ測定デバイスは、更なる局所化時間期間を求めて、周囲物体に対するホスト車両の現在位置および現在姿勢の少なくとも一つを求める（ブロック４０８）。一つの実装では、ブロック４０８で実施される計算は、追加の局所化時間期間を測定して、車両の現在の方向、ピッチおよびロールを求めることを含む。更に、受け取った反射と、目標物体の既知の絶対位置とに基づいて、レンジ測定デバイスは、車両の絶対位置を求め、目標と車両との間の少なくとも１つの相対位置角度を記録し、目標物体に対する絶対位置および絶対姿勢の少なくとも一つを計算する（ブロック４１０）。

図５は、レンジを測定して目標位置を求める方法５００の流れ図である。例えば、方法５００は、図３のレンジ測定デバイス３００からの第１レーザ・パルスを使用して、車両（例えば図２のホスト車両２０７）の周囲のエリアの３６０°レンジ追跡を実施し、車両と、エリア内に現在位置する任意の（既知の）目標物体との間の距離および角度の関係を返す。図５の方法のために使用されるレンジ測定デバイスは、物体２１０のうちの目標物体を３６０°視野で検出するために、フラッシュ、ミラー素子、およびＣＣＤベースのイメージ・センサを含む。

ブロック５０２で、レンジ測定デバイスは、第１時刻に、レーザ・レーダで、３６０°視野にわたって分散する第１レーザ・パルスを生成する。一つの実装では、レンジ測定デバイスのタイミング・エレクトロニクス・モジュールは、少なくとも１つの周囲物体を適切に照らすために、第１レーザ・パルスの開始を制御する。レンジ測定デバイスは、第２時刻に、３６０度視野内の周囲物体から反射した第１レーザ・パルスの反射を受け取る（ブロック５０４）。一つの実装では、第２時刻は、第１時刻と第２時刻の間の局所化時間期間内の反射第１レーザ・パルスの相対的走行時間を含む。受け取った反射に基づいて、レンジ測定デバイスは、車両から少なくとも１つの周囲物体に対するレンジおよび姿勢の少なくとも一つを追跡する（ブロック５０６）。一つの実装では、フラッシュ・パルスを生成してからＣＣＤベースのイメージ・センサで受け取るまでの信号走行時間と、ＣＣＤベースのイメージ・センサで測定されるピクセル強度位置とが使用され、目標物体の相対的角度および相対的レンジが求められる。更なる反射が受け取られると、レンジ測定デバイスは、更なる局所化時間期間を求めて、目標物体に対する相対的位置および相対的姿勢の少なくとも一つを求める（ブロック５０８）。更に、レーザ・レーダの既知の絶対位置に基づいて、レンジ測定デバイスは、ブロック５１０で、目標物体に対する絶対位置および絶対姿勢の少なくとも一つを計算する。

開示の実施形態をナビゲーション・システムと関連して説明したが、こうした技法を使用する装置は、命令を含む機械可読媒体および様々なプログラム製品の形態で配布することができ、それらは、配布を行うために使用される特定のタイプの信号運搬媒体に関わらず、等しく適用される。機械可読媒体の例は、ポータブル・メモリ・デバイス、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）などの記録可能型媒体、デジタルおよびアナログの通信リンクなどの伝送型媒体、ならびに（例えば）無線周波数（ＲＦ）や光波伝送などの伝送形態を使用する有線（ワイヤレス）通信リンクを含む。様々なプログラム製品は、ここで論ずるレンジ測定デバイスを組み込む特定のナビゲーション・システムでの実際の使用のために復号化されるコード化フォーマットの形態を取ることができ、これはプログラム可能プロセッサ（例えばコンピュータ内の専用プロセッサや汎用プロセッサ）内のデジタル電子回路および常駐するおよびソフトウェア（またはファームウェア）の組合せにより復号化される。少なくとも１つの実施形態は、プログラム可能プロセッサを使用するプログラム製品モジュールなどのコンピュータ実行可能命令により実装することができる。コンピュータ実行可能命令、任意の関連するデータ構造、およびプログラム製品モジュールは、本明細書で開示する本願の教示を実行する例を表す。

この説明は例示のために提示したものであって、網羅的なものではなく、開示の実施形態に限定されないものとする。特許請求の範囲内に含まれる変形および変更を行うことができる。

図１は、ナビゲーション・システムのブロック図である。 図２は、図１のシステムを有する、エリアを移動する車両の移動図である。 図３は、レンジ測定デバイスのブロック図である。 図４は、レンジを測定する方法の流れ図である。 図５は、レンジを測定する代替の方法の流れ図である。

Claims (3)

1. ナビゲーション・システムであって、
   少なくとも１つの物体の角度、レンジ、および姿勢のデータのうちの少なくとも１つを提供するように動作するレンジ測定デバイスを備え、当該少なくとも１つの物体の角度、レンジ、および姿勢のデータのうちの少なくとも１つが未知であり、
   前記レンジ測定デバイスは、
   第１時刻に第１レーザ・パルスを生成するように動作するフラッシュ・レーザ・レーダと、
   第２時刻に、前記レンジ測定デバイスの３６０度視野内で、前記少なくとも１つの物体から前記第１レーザ・パルスの反射を受信するように構成されるイメージ・センサと、
   前記イメージ・センサと前記フラッシュ・レーザ・レーダの間に配置されるミラー素子と
   を備え、
   前記ミラー素子は、
   前記第１レーザ・パルスの反射を３６０度視野へ分散させるように構成された第１反射器と、
   前記３６０度視野内の前記少なくとも１つの物体からの前記第１レーザ・パルスの戻り反射を、前記イメージ・センサへ集めるように構成された第２反射器とを含み、かつ、
   ナビゲーション・システムは、前記レンジ測定デバイスと通信するプロセッサを備え、
   前記プロセッサは、前記第１時刻と、前記少なくとも１つの物体から受け取った前記反射に基づく第２時刻との間の局所化時間期間内に、前記レンジ測定デバイスの出力に基づいて、前記少なくとも１つの物体に対してのレンジおよび姿勢を追跡するように構成され、
   かつ、更なる反射が前記少なくとも１つの物体から受け取られたときに、更なる時間期間を記録して、前記少なくとも１つの物体に対する前記レンジ測定デバイスの現在位置および現在姿勢の少なくとも一つを求めるように構成される、
   ナビゲーション・システム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、前記プロセッサと通信する慣性センサ、方向センサ、速度センサ、グローバル・ポジショニング・センサ、および高度計センサのうちの少なくとも１つを更に備える、システム。
3. 請求項１に記載のシステムであって、前記プロセッサが、少なくとも１つの物体に対する測定値と、少なくとも１つの既知の姿勢および位置を含む事前情報とに基づいて、システムの絶対位置および絶対姿勢の少なくとも一つを求めるためのプログラム命令を更に備えるシステム。

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