JP7021825B2 - 参照信号補間を用いる狭帯域測距システムのための方法及び装置 - Google Patents

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Description

本願は、概して測距（ranging）システムに関し、更に特定して言えば、参照信号補間を用いる狭帯域測距システムのための方法及び装置に関連する。
測距システム（例えば、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、ＳＯＮＡＲなど）は、ターゲットにおいて信号（例えば、無線信号、光信号、サウンド信号など）を送信することによってターゲットまでの距離を判定する。送信された信号は、ターゲットで反射され、測距システムに戻る。測距システムは、受信信号を送信された信号と比較して、反射信号がいつ受信されたかを判定する。このような測距システムは、信号が送信されたときと反射信号が受信されたときとの間の時間量に基づいて、ターゲットまでの距離を測定する。
記載される例は、参照信号補間を用いて、ターゲットまでの正確な距離を判定する。例示の装置が、参照信号の第１のサンプル及び参照信号の第２のサンプルを受信するため、及び、第１及び第２のサンプルに基づいて、再構築された参照信号サンプルを補間するためのインタポレータを含み、再構築された参照信号は参照信号に対応する。このような例示の装置は更に、複数の、位相シフトされ再構築された参照信号を生成するため、及び、複数の位相シフトされ再構築された参照信号を反射信号と相関させるための相関器を含む。このような例示の装置は更に、相関に基づいて最適位相を判定し、最適位相に基づいて、ターゲットまでの距離を出力するための最適位相セレクタを含む。
例示のターゲットまでの距離を判定する例示の測距システムの例である。
図１の例示の距離推定器のブロック図である。
図１の例示のターゲットまでの距離を判定するために図２の例示の距離推定器を実装するために実行され得る例示の機械読み取り可能な命令を表すフローチャートである。
図２の例示の相関を図示するグラフである。
参照信号位相及び反射信号位相の関数として、例示の相関の例示のピーク対サイドローブ比を図示するグラフである。
４つの異なる位相補間での図１の例示の測距システムの位相及び精度を図示するグラフである。 ４つの異なる位相補間での図１の例示の測距システムの位相及び精度を図示するグラフである。 ４つの異なる位相補間での図１の例示の測距システムの位相及び精度を図示するグラフである。 ４つの異なる位相補間での図１の例示の測距システムの位相及び精度を図示するグラフである。
図１及び図２の例示の距離推定器を制御するために、図３の例示の機械読み取り可能な命令を実行するように構成されるプロセッサプラットフォームのブロック図である。
図面は、一定の縮尺で描かれていない。可能な場合はいつでも、同じ又は同様の部分を指すために、図面及び添付の記載される説明にわたって、同じ参照番号が用いられる。
種々のオブジェクトまでの距離を判定するための測距システムは、ロボット工学技術、オートモーティブ技術などにおける進歩と共にますます一般的となってきている。測距システムは、信号をオブジェクト（例えば、ターゲット）に送信することにより距離を判定する。送信された信号は、オブジェクトで反射し、測距システムに戻る。測距システムは、反射信号がいつ受信されたかを判定し、信号が送信されたときと反射信号が受信されたときとの間の時間期間に基づいて、ターゲットの距離を判定する。例示の測距システムは、無線検出及び測距（ＲＡＤＡＲ）システム、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）システム、サウンド検出及び測距（ＳＯＮＡＲ）システムを含む。測距システムは、ロボットがオブジェクトと相互作用し、種々の場所に移動するなどを助けるために用いられ得る。また、測距システムは、安全性の特徴及び自律運転システムを提供するために自動車に用いることができる。このような測距システムからの距離推定器は、適切に機能するために高い正確さ及び精度を要する。測距システムがより一般的になるにつれて、低コストでより複雑でなく省電力な測距システムの実装が非常に望ましい。
高度に正確で精密な測距システムを実装する従来技術の一つは、受信した信号をデジタルサンプルに変化するために高レートのアナログデジタルコンバータ（例えば、１ギガサンプル秒毎）を用いることを含む。デジタルサンプルは、受信した信号が、送信された信号のタイムオブフライトを識別する送信された信号にいつ合致するかを判定するために、送信された信号と比較される。上述したように、タイムオブフライトは、ターゲットの距離に対応する。しかし、このような従来技術の高レートのアナログデジタルコンバータは、複雑で、高価であり、多量の電力を消費する。別の従来の技術が、受信した信号をデジタルサンプルに変換するために、低レートのアナログデジタルコンバータ（例えば、１００メガサンプル秒毎）を実装する。デジタルサンプルは、受信した信号が、送信された信号のタイムオブフライトを識別する送信された信号にいつ合致するかを判定するために、送信された信号と比較される。しかし、このような従来技術は低レートでサンプリングするので、タイムオブフライト測定は、高レートのアナログデジタルコンバータを備える測距システムの粒度のいくらかを失う。そのため、このような従来の技術は、より正確でなく、より精密でない距離推定器を有する。本明細書において説明される例は、低レートのアナログデジタルコンバータを備える測距システムのコスト、複雑度、及び電力消費を有する、高レートのアナログデジタルコンバータを備える測距システムのものに近づく正確さ及び精度を備える測距システムを提供する。
本明細書において説明される例は、コスト、複雑度、及び電力を低減するために、受信した信号を、低レートで受信した信号を表すデジタルサンプルに変換するためのアナログフロントエンドデバイスを備える測距システムを含む。測距システムは、信号（例えば、光信号、無線信号、サウンド信号など）をオブジェクトに送信するための送信トランスデューサを含む。また、測距システムは、送信トランスデューサから直接的に送信された信号、及びオブジェクトで反射された後の送信された信号を受信するための受信器トランスデューサを含む。本明細書において用いられるように、「参照信号」は、受信器トランスデューサにより受信された後、送信トランスデューサにより送信された信号と定義され、「反射信号」は、オブジェクトで反射された後、受信器トランスデューサにより受信された、送信された信号と定義される。参照信号及び反射信号は、同じ送信された信号に基づくが、反射信号は、より長い距離を進んでおり、オブジェクトで反射されている。そのため、反射信号は、付加的なノイズを被り得、異なる位相で発振し得、及び／又は、参照信号とは異なる振幅を有し得る。
本明細書において説明される測距システムは、参照信号を受信するための参照信号経路アナログフロントエンド、及び、反射信号を含む全ての他の信号を受信するための反射信号経路アナログフロントエンドを含む。幾つかの例において、アナログフロントエンドは、受信した信号を低レートのサンプルに変換するため、アナログデジタルコンバータを含む。本明細書において説明される例は、参照信号経路に関連するサンプルと反射信号経路に関連するサンプルの比較に基づいてオブジェクトの距離を判定するために、距離推定器を用いる。
参照信号経路アナログフロントエンドは、低レートでサンプリングするので、本明細書において説明される例は、参照信号サンプルに基づいて、再構築された参照信号を補間する。本明細書において用いられるように、「再構築された参照信号」は、参照信号サンプルに基づく参照信号を表す補間された関数である。再構築された参照信号は、反射信号がいつ受信されたかを判定するため、反射信号サンプルと相関される。反射信号サンプルが再構築された参照信号に相関するとき、この相関は、ターゲット距離に対応する遅延においてピークを含み得る。このピークが所定の閾値より低いとき、ターゲットが存在しないか、又はそのターゲットが検出可能でないという判定がなされ得る。
本明細書において説明される例は、距離レンジ内の距離推定の正確さ及び精度を増大させるために、異なる位相オフセットで複数の再構築された参照信号を生成する。複数の参照信号の各々は、特定の位相に関連する。本明細書において用いられるように、「位相」は、２つの連続するサンプル間の部分的時間オフセットと定義される。本明細書において説明される例は、位相シフトされ再構築された参照信号の各々を、反射信号サンプルと相関させる。最高ピーク、最も勾配が急なピーク、最高ピーク対サイドローブ比、及び／又は任意の他の最適測定基準に関連する相関が、反射信号の精密な遅延を演算するために用いられ得る。本明細書において説明される例は、反射信号の遅延を最適相関に関連する最適位相に基づいて識別し、最適位相に部分的に基づいてオブジェクトまでの距離を判定する。本明細書において説明される例を用いると、コスト、複雑度、及び電力を低減するために低レートサプリングが用いられ得る一方で、位相シフトされた補間が、距離推定器（例えば、測距）の正確さ及び精度を増大させる。
図１の例示は、例示のターゲット１０２までの距離を判定するための例示の測距システム１００を図示する。例示の測距システム１００は、例示の送信信号生成器１０４、例示の送信トランスデューサ１０６、例示の送信された信号１０７、例示の受信器参照信号トランスデューサ１０８、例示の反射信号１０９、例示の受信器反射信号トランスデューサ１１０、例示の参照信号アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１１２、例示の反射信号ＡＦＥ１１４、及び例示の距離推定器１１６を含む。
図１の例示の測距システム１００は、例示のターゲット１０２の距離を判定するため、信号１０７を例示のターゲット１０２に送信し、反射された信号１０９（例えば、例示のターゲット１０２で反射される送信された信号）を受信するシステムである。例示の測距システム１００は、ＲＡＤＡＲシステム、ＬＩＤＡＲシステム、ＳＯＮＡＲシステム、超音波システム、ハイブリッドシステム、及び／又は任意の他のタイプの測距システムであり得る。上述したように、ＲＡＤＡＲシステムは無線信号（例えば、電磁波）を用い、ＬＩＤＡＲシステムは光信号を用い、ＳＯＮＡＲシステム及び又は超音波システムは、サウンド信号を用い、及びハイブリッドシステムは、無線信号で変調される光信号を用いる。
図１の例示の伝送信号生成器１０４は、例示のターゲット１０２で反射されることになる信号を生成する。上述したように、信号は、光信号、サウンド信号、無線信号、ハイブリッド信号、及び／又は任意の他のタイプの信号であり得る。幾つかの例において、伝送信号生成器１０４は、パルス、正弦波、矩形波、三角波、及び／又は任意のタイプの信号を生成する。例示の伝送信号生成器１０４は、生成された信号（例えば、送信された信号１０７）を送信するために、生成された信号を例示の送信トランスデューサ１０６に送信する。
図１の例示の送信トランスデューサ１０６は、例示の送信信号生成器１０４からの生成された信号を出力する電気的デバイスである。幾つかの例において、送信トランスデューサ１０６は、信号（例えば、光信号、無線信号、及び／又はサウンド信号）を例示のターゲット１０２に送信するためのアンテナ（例えば、ビームフォームアンテナ）である。代替として、送信トランスデューサ１０６は、ダイオード（例えば、発光ダイオード、レーザーダイオードなど）、及び／又は、光信号、無線信号、及び／又は、サウンド信号を出力することが可能な任意のデバイスであり得る。
図１の例示の受信器参照信号トランスデューサ１０８は、送信された信号１０７（例えば、例示のターゲット１０２で反射されていない、送信された信号）を受信し、参照信号を生成するため、送信された信号１０７を処理する。例示のターゲット１０２で反射されていない送信された信号１０７は、本願において参照信号として定義される。送信された信号１０７は、フロントエンドシステム遅延及び／又は、他の非理想性に起因して、例示の伝送信号生成器１０４により生成される信号とは異なっていてよい。幾つかの例において、送信された信号１０７は、例示の伝送信号生成器１０４により生成される理想的な送信された信号である。送信された信号１０７が例示の送信トランスデューサ１０６から直接的に受信される（例えば、送信された信号１０７は、例示のターゲット１０２で反射されず、非常に短い距離進む）ので、送信された信号１０７（及びそのため参照信号）は、非常に高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する。そのため、参照信号の補間は高精度でなされ得る。幾つかの例において、参照信号の波形が既知であるので、図２に関連して更に説明されるように、補間が、波形に基づく信号に対して最適化され得る。例示の受信器参照信号トランスデューサ１０８は、信号（例えば、光信号、無線信号、及び／又はサウンド信号）を例示の送信トランスデューサ１０６から受信するための、アンテナ（例えば、ビームフォームアンテナ）及び／又はダイオード（例えば、フォトダイオード）であり得る。代替として、例示の受信器参照信号トランスデューサ１０８は、光信号、無線信号、及び／又は、サウンド信号を受信することが可能な任意のデバイスであり得る。幾つかの例において、受信器参照信号トランスデューサ１０８は、参照信号を帯域制限するため、ローパスフィルタ及び帯域制限フィルタを含む。
図１の例示の受信器反射信号トランスデューサ１１０は、例示のターゲット１０２で反射された後の反射された信号１０９を受信する。例示のターゲット１０２で反射された信号１０９は、本願において反射信号として定義される。例示の反射信号１０９は、例示の送信トランスデューサ１０６から直接的に受信されない（例えば、送信された信号１０７は、例示のターゲット１０２で反射され、長い距離進む）ので、反射信号１０９は、ノイズを受け、参照信号より小さなＳＮＲ比を有し得る。幾つかの例において、例示の反射信号トランスデューサ１１０は、例示のターゲット１０２で反射された後に例示の送信トランスデューサ１０６から信号（例えば、光信号、無線信号、及び／又は、サウンド信号）を受信するための、アンテナ（例えば、ビームフォームアンテナ）及び／又はダイオード（例えば、フォトダイオード）である。例示の受信器反射信号トランスデューサ１１０は、光信号、無線信号、及び／又は、サウンド信号を受信することが可能な任意のデバイスであり得る。幾つかの例において、受信器反射信号トランスデューサ１１０は、参照信号１０７を帯域制限するためのローパスフィルタ及び帯域制限フィルタを含む。
図１の例示の参照信号経路ＡＦＥ１１２は、参照信号サンプルの数（例えば、「Ｘ」）を生成するため周期的に又は非周期的に、参照信号（例えば、受信器参照信号トランスデューサ１０８によって処理された送信された信号１０７）をサンプリングするデバイスである。幾つかの例において、例示の参照信号経路ＡＦＥ１１２は、アナログ参照信号をデジタルサンプルに変換するアナログデジタルコンバータを含む。例示の参照信号経路ＡＦＥ１１２は、電力、複雑度、及び／又は、コストを低減するために秒毎に少数サンプルを収集する低レートサンプラである。幾つかの例において、参照信号がほぼ完全につくり直され得るように、サンプリングレートはナイキスト周波数よりわずかに高い。サンプルの周波数は、ユーザ及び／又は製造業者の選択に基づいて調節され得る。サンプリングレート（例えば、周波数）が低いほど、より多くの電力、複雑度、及び／又は、コストが低減される。例示の参照信号経路ＡＦＥ１１２は、参照信号サンプルを例示の距離推定器１１６に送信する。
図１の例示の反射信号経路ＡＦＥ１１４は、反射信号サンプルの数（例えば、「Ｚ」）を生成するため、受信した参照信号を周期的に又は非周期的にサンプリングするデバイスである。幾つかの例において、反射信号経路ＡＦＥ１１４は、アナログ反射信号１０９をデジタルサンプルに変換するアナログデジタルコンバータを含む。幾つかの例において、例示の反射信号経路ＡＦＥ１１４は、反射信号１０９を参照信号と合致させる試みのための遅延後の例示の反射信号経路ＡＦＥ１１４と同じレートでサンプリングする（例えば、「Ｘ」＝「Ｚ」）。幾つかの例において、サンプルレートは、参照信号がほぼ完全につくり直され得るように、ナイキスト周波数よりわずかに高い。幾つかの例において、参照信号ＡＦＥ１１２及び反射信号ＡＦＥ１１４は、反射信号１０９及び参照信号をデジタルサンプルに変換するため、一つ又は複数のアナログデジタルコンバータを含む一つのＡＦＥに組み合わされ得る。幾つかの例において、参照信号ＡＦＥ１１２及び／又は反射信号ＡＦＥ１１４の構成要素は、参照信号経路及び反射信号経路間で共有され得る。例示の反射信号経路ＡＦＥ１１４は、反射信号１０９（例えば、反射信号を表す「Ｚ」個の反射信号サンプル）を例示の距離推定器１１６に送信する。
図１の例示の距離推定器１１６は、「Ｘ」個の参照信号サンプル及び「Ｚ」個の反射信号サンプルを受信する。図２及び図３に関連してこれ以降に記載されるように、例示の距離推定器１１６は、参照信号を再構築するため「Ｘ」個の参照信号サンプルに基づいて補間し、「Ｘ」個の参照信号サンプル間の「Ｙ」個の異なる位相オフセットで参照信号と同じ周波数の「Ｙ」個の再構築された参照信号を生成する。また、例示の距離推定器１１６は、「Ｙ」個の相関プロットをつくるため、「Ｙ」個の再構築された参照信号の各々を反射信号と相関させる。「Ｙ」個の位相の各々が相関プロットに対応する。図４に関連して更に説明されるように、各相関プロットは、ピーク及びサイドローブを含む。最良の（例えば、最高）ピークを有する相関プロット及び／又は最高ピーク対サイドローブ比を有する相関プロットは、最適位相に対応する。最適位相は、例示のターゲット１０２までの距離の最良の推定を与える。例示の距離推定器１１６は、最適位相に関連する相関プロットを選択することにより、例示のターゲット１０２までの距離を判定する。幾つかの例において、距離推定器１１６は、判定された距離推定信号及び／又は最適位相に基づいて、距離を生成する。
図２は、本明細書において説明される、図１の例示のターゲット１０２までの距離を判定するために用いられる最適位相を識別する距離推定信号を生成するための、図１の距離推定器１１６の例示の実装のブロック図である。例示の距離推定器１１６は、図１の例示の測距システム１００及び例示のターゲット１０２に関連して記載されているが、例示の距離推定器１１６は、任意の測距システムを用いて任意のターゲットから及び任意のターゲットまでの距離を判定するために用いられる。例示の距離推定器１１６は、例示のインタポレータ２００、例示の相関器２０２、例示の相関２０３、及び例示の最適位相セレクタ２０４を含む。
図２の例示のインタポレータ２００は、例示の参照信号経路ＡＦＥ１１２（図１）から「Ｘ」個の参照信号サンプルを受信する。例示のインタポレータ２００は、受信した「Ｘ」個の参照信号サンプルに基づいて参照信号の関数表示を補間する。幾つかの例において、インタポレータ２００は、第１の時間（例えば、ｎ）に参照信号サンプル、後続の時間（例えば、ｎ＋１）に参照信号サンプル、及び先行する時間（例えば、ｎ－１）に参照信号サンプルに基づいて、各参照信号サンプル（最初と最後のサンプルは除外する）に対して関数を補間する。このようにして、インタポレータ２００は、参照信号を表すための区分関数（例えば、スプライン補間）をつくり得る。例えば、参照信号は、既知の周波数ωで正弦波変調されるパルスに関連し得る。このような例において、インタポレータ２００は、下記の正弦波変調された関数を用いて、ほぼ約時間ｎに補間する。
Figure 0007021825000001
ここで、ｙ１は、時間ｎ－１の参照信号の測定されたサンプルエネルギーであり、ｙ２は、時間ｎの参照信号の測定されたサンプルエネルギーであり、ｙ３は、時間ｎ＋１の参照信号の測定されたサンプルエネルギーであり、ａ、ｂ、及びｃは、解くべき未知のパラメータである。
図２の例示のインタポレータ２００は、ほぼサンプル時間ｎに参照信号を相関するためにシステム（例えば、３つの等式、３つの未知数）を解く。幾つかの例において、インタポレータ２００は、各々、ほぼ、最初及び最後の参照信号サンプルを除外した参照信号サンプルが受信される時間に参照信号を生成し解く。このような例において、インタポレータは、ほぼ各サンプル時間に、生成された関数に基づいて参照信号（例えば、及びそのため、送信された信号１０７）を表す区分関数を生成する。付加的に又は代替として、例示のインタポレータ２００は、線形補間、三次補間、スプライン補間などを用いて参照信号サンプル補関し得る。
図２の例示のインタポレータ２００は、参照信号を生成するために参照信号サンプルに基づいて補間した後、生成された参照信号を、２つの後続の参照信号サンプル間の距離の１／Ｙ、増分させてシフトすることにより、増分位相で「Ｙ」個の再構築された参照信号（例えば、Ｙ個の参照補間）を生成する。例えば、インタポレータ２００が、１０個の再構築された参照信号（例えば、参照補間の１０倍）を生成し、参照信号が５００ミリ秒毎にサンプリングされる場合、インタポレータ２００は、位相が５０ミリ秒（ｍｓ）シフトされた（例えば、５００ｍｓ／１０）第１の再構築された参照信号、位相が１００ミリ秒シフトされた第２の再構築された参照信号、位相が１５０ミリ秒シフトされた第３の再構築された参照信号を生成するなどである。このようにして、インタポレータ２００は、互いから等距離の１０個の異なる位相オフセットを備えた、１０個の再構築された参照信号を生成し得る。
図２の例示の相関器２０２は、（例えば、相互相関を用いて）「Ｙ」個の再構築された参照信号を（例えば、「Ｙ」個の異なる位相オフセットにおいて）例示の反射信号経路ＡＦＥ１１４からの反射信号サンプルと相関する。この相関は、「Ｙ」個の再構築された参照信号の各々の反射信号との類似性を識別する。幾つかの例において、例示の相関器２０２は、下記数式を用いて２つの信号を相互相関する。
Figure 0007021825000002
ここで、Ｓ１ *はＳ１の複素共役である。
反射信号（例えば、その位相整合）により密接にミラーする再構築された参照信号の相関は、図４に関連して更に説明されるように、一層高いピーク強度値、一層シャープなピーク強度値、及び／又は、高ピーク対サイドローブ比など、或る特性を含む。例示の相関器２０２は、例示の相関（例えば、相互相関）２０３を、例示の最適位相セレクタ２０４に送信し、各相関が「Ｙ」個の位相の一つに対応する。相関２０３が閾値より高いピークを含まないときなど、幾つかの例において、例示の相関器２０２は、反射信号１０９（図１）が受信されていないと判定する。
図２の最適位相セレクタ２０４は、全ての例示の相関２０３を収集し、ピーク強度値、ピーク強度値のシャープさ、及び／又は、ピーク対サイドローブ比の少なくとも一つに基づいて最適相関を選択する。上述したように、「Ｙ」個の相関の各々が「Ｙ」個の位相の一つに対応するので、最適相関は最適位相に対応する。最適位相は、例示のターゲット１０２（図１）の距離のもっとも正確な推定に対応する。幾つかの例において、最適位相セレクタ２０４は、微細遅延推定を判定するために、最適なピーク辺りの相関波形を判定する。例えば、相関は低レートのサンプルに基づくので、選択されたピーク値は、実際の最適ピークに近いが、実際には最適ピークではない値となり得る。このような例において、最適位相セレクタ２０４は、最適ピークに近いポイントに基づいて曲線フィット演算を実施し得る。最適位相セレクタ２０４が、最適ピークを表す最適曲線フィットされた関数を生成した後、最適位相セレクタ２０４は、曲線フィットされた関数に基づいて最適ピークを判定し得る。曲線フィットオペレーションは、放物曲線フィット、正弦波曲線フィット、重心曲線フィット、及び／又は任意の他のタイプの曲線フィットであり得る。最適位相セレクタ２０４は、選択された位相に基づいて例示のターゲット１０２までの距離を判定する。例示の最適位相セレクタ２０４は、位相を反映するための距離推定信号、及び／又は、例示のターゲット１０２に関連する距離を生成する。幾つかの例において、距離推定信号は、プロセッサ、又は、例示の距離推定器１１６内の又は例示の距離推定器１１６に結合される回路に送信される。
図１の例示の距離推定器１１６を実装する例示の方式を図２に図示するが、図２に図示される要素、プロセス、及び／又はデバイスは、組み合わせ、分割、再配置、省略、削除され得、及び／又は任意の他の方式で実装され得る。また、例示のインタポレータ２００、例示の相関器２０２、例示の最適位相セレクタ２０４、及び／又は、より一般的には、図２の例示の距離推定器１１６は、ハードウェア、機械読み取り可能な命令、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又は、ハードウェア、機械読み取り可能な命令、ソフトウェア、及び／又は、ファームウェアの任意の組み合わせにより実装されてもよい。そのため、例えば、例示のインタポレータ２００、例示の相関器２０２、例示の最適位相セレクタ２０４、及び／又は、より一般的には、図２の例示の距離推定器１１６の任意のものは、アナログ及び／又はデジタル回路、論理回路、プログラマブルプロセッサ、特定用途用集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、及び／又は、フィールドプログラマブル論理デバイス（ＦＰＬＤ）により実装され得る。本記載において、例示の実施例の任意の装置又はシステムが純粋にソフトウェア及び／又はファームウェア実装を対象とするとき、例示のインタポレータ２００、例示の相関器２０２、例示の最適位相セレクタ２０４、及び／又は、より一般的には、図２の例示の距離推定器１１６の少なくとも一つが、ソフトウェア及び／又はファームウェアをストアする、例えば、メモリ、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ブルーレイディスクなど、有形コンピュータ読み取り可能ストレージデバイス又はストレージディスクを含むように本願において明示的に定義される。また、図２の例示の距離推定器１１６は、図３に図示されるものに加えて又は図３に図示されるものの代わりに、要素、プロセス、及び／又はデバイスを含み、及び／又は、図示された要素、プロセス、及びデバイスのうちの一つ以上の任意のもの又はすべてを含み得る。
図２の例示の距離推定器１１６を実装するための例示の機械読み取り可能な命令を表すフローチャートを図３に示す。この例において、機械読み取り可能な命令は、図７に関連してこれ以降に記載される例示のプロセッサプラットフォーム７００に示すプロセッサ７１２などのプロセッサによる実行のためのプログラムを含む。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、又はプロセッサ７１２に関連するメモリなどの有形コンピュータ読み取り可能ストレージ媒体にストアされる機械読み取り可能な命令に組み込まれ得るが、プログラム全体及び／又はその一部が、代替として、プロセッサ７１２以外のデバイスにより実行され得、及び／又は、ファームウェア又は専用ハードウェアにおいて具現化され得る。また、例示のプログラムが図３に図示されるフローチャートを参照して記載されているが、図２の例示の距離推定器１１６を実装する多くの他の方法が代替として用いられ得る。例えば、ブロックの実行の順は変更され得、及び／又は、説明されるブロックの幾つかが、変更、削除、又は組み合わされ得る。
上述したように、図３の例示のプロセスは、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び／又は、情報が任意の期間の間（例えば、拡張された時間期間の間、永久的に、短時間の間、一時的バッファのため、及び／又は情報のキャッシュのため）ストアされる、任意の他のストレージデバイス又はストレージディスクなどの、有形コンピュータ読み取り可能ストレージ媒体にストアされる符号化命令（例えば、コンピュータ及び／又は機械読み取り可能な命令）を用いて実装され得る。本明細書において用いられるように、有形コンピュータ読み取り可能ストレージ媒体という用語は、任意のタイプのコンピュータ読み取り可能ストレージデバイス及び／又はストレージディスクを含み、伝搬信号を含まず、送信媒体を含まないように本願において明示的に定義される。本明細書において用いられるように、「有形コンピュータ読み取り可能ストレージ媒体」及び「有形機械読み取り可能なストレージ媒体」は、交換可能に用いられる。付加的に又は代替として、図３の例示のプロセスは、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ、コンパクトディスク、デジタルバーサタイルディスク、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ、及び／又は、情報が任意の期間の間（例えば、拡張された時間期間の間、永久的に、短時間の間、一時的バッファのため、及び／又は情報のキャッシュのため）ストアされる、任意の他のストレージデバイス又はストレージディスクなどの、非一時的（non-transitory）コンピュータ及び／又は機械読み取り可能な媒体にストアされる符号化命令（例えば、コンピュータ及び／又は機械読み取り可能な命令）を用いて実装され得る。本明細書において用いられるように、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体という用語は、任意のタイプのコンピュータ読み取り可能ストレージデバイス及び／又はストレージディスクを含み、伝搬信号を含まず、送信媒体を含まないように本願において明示的に定義される。本明細書において用いられるように、「少なくとも」というフレーズが請求項の前書きにおいて接続句として用いられる場合、これは、用語「含む」と同様に非限定形式である。
図３は、図１の例示のターゲット１０２までの距離を判定するために、図２の例示の距離推定器１１６により実行され得る例示の機械読み取り可能な命令を表す例示のフローチャート３００である。上述したように、距離の判定は、信号が送信されたときと、反射信号１０９（図１）が受信されたときの間の時間期間に基づく。例示の距離推定器１１６は、参照信号と反射信号１０９の位相のカウント及び比較に基づいて時間の期間を判定し、この比較により最適位相が生成される。最適位相は、最高ピーク、最も勾配が急な（例えば、最も定義された）ピーク、最高ピーク対サイドローブ比、及び／又は任意の他の最適測定基準を有する位相である。また、最適位相は、カウントに関連する距離レンジ内の例示のターゲット１０２までの距離の最良の推定に対応する。
インタポレータ２００は、例示の参照信号経路ＡＦＥ１１２（図１）から「Ｘ」個の参照信号サンプルを受信する（ブロック３０２）。図１に関連して上述したように、「Ｘ」個の参照信号サンプルは、例示の送信トランスデューサ１０６（図１）により送信された参照信号に対応する。「Ｘ」個の参照信号サンプルは、時間的に周期的に又は非周期的に例示の参照信号経路ＡＦＥ１１２（図１）により取られた受信した参照信号の低レートサンプルに対応する。
例示のインタポレータ２００は、「Ｘ」個の参照信号サンプルに基づいて、再構築された参照信号を補間する（ブロック３０４）。図１に関連して上述したように、参照信号は高ＳＮＲを有し、インタポレータ２００に参照信号（例えば、再構築された参照信号）を高精度で相関させる。例示のインタポレータ２００は、線形補間、三次補間、スプライン補間、及び／又は任意の他のタイプの補間を用いて参照信号を補関し得る。付加的に又は代替として、測距システム１００（図１）が参照信号を生成したので、インタポレータ２００は、図２に関連して上述したように、「Ｘ」個の参照信号サンプルに基づいて相関するため、生成された参照信号の形態を用い得る。
例示のインタポレータ２００は、「Ｘ」個の参照信号サンプル間の「Ｙ」個の位相で「Ｙ」個の再構築された参照信号を生成する（ブロック３０６）。例えば、インタポレータ２００が３つの（例えば、Ｙ＝３）再構築された参照信号（例えば、参照補間の３倍）を生成し、参照信号が９０ナノ秒（ｎｓ）毎にサンプリングされる場合、インタポレータ２００は、位相が３０ｎｓ（例えば、９０ｎｓ／３）シフトされた第１の再構築された参照信号、位相が６０ｎｓシフトされた第２の再構築された参照信号、及び、位相が９０ｎｓシフトされた第３の再構築された参照信号を生成する。このようにして、インタポレータ２００は、互いから等距離の３つの異なる位相オフセットを有する３つの再構築された参照信号を生成し得る。例示のインタポレータ２００は、「Ｙ」個の位相で「Ｙ」個の再構築された参照信号を例示の相関器２０２に送信する。また、例示の相関器２０２は、例示の反射信号経路ＡＦＥ１１４（図１）から反射信号１０９（例えば、反射信号サンプル）を受信する。
例示の相関器２０２は、「Ｙ」個の再構築された参照信号の各々を反射信号経路ＡＦＥ１１４からの反射信号（例えば、図１の例示のターゲット１０２で反射された反射信号１０９）と相関させる（ブロック３０８）。図２に関連して上述したように、相関器２０２は、再構築された参照信号の各々を式４を用いて相関する。３つの異なる位相オフセットでの相関の結果の一例が、示され、図４に関連して更に説明される。例示の相関器２０２は、例示の相関２０３（図２）を例示の最適位相セレクタ２０４に送信する。
例示の最適位相セレクタ２０４は、例示の相関２０３の最適相関に基づいて最適位相を判定する（ブロック３１０）。図２に関連して上述したように、最適相関は、最高ピーク、最も勾配が急なピーク、最高ピーク対サイドローブ比、及び／又は任意の他の最適測定基準との相関に対応する。図２に関連して上述したように、最適位相セレクタ２０４は、生成された曲線フィットされた関数のピークに基づいて最適位相を選択するために、最適相関に基づいて曲線フィット演算を実施し得る。最適相関の例示の選択は、図４に関連して更に説明される。
最適位相が選択された後、例示の最適位相セレクタ２０４、及び／又は、別の回路、及び／又は、例示の距離推定器１１６に又は例示の距離推定器１１６内に結合されるプロセッサが、最適位相に基づいて例示のターゲット１０２の距離を判定する（ブロック３１２）。上述したように、最適位相は、距離のもっとも正確な推定に対応する。幾つかの例において、相関器２０２は、木探索方法を用いて「Ｙ」個の再構築された参照信号を反射信号１０９と相関することにより最適位相を判定するために、ブロック３０８及び３１０を組み合わせ得る。例えば、例示の相関器２０２は、木探索アルゴリズム（例えば、バイナリ木探索アルゴリズム）を用いて、相関２０３をブランチにグルーピングし得る。このようにして、一つのブランチからの相関が明らかに最適でない（例えば、ピークが最適閾値未満であり、及び／又はピーク対サイドローブ比が比閾値未満である）場合、相関器２０２は、別のブランチからの再構築された参照信号を相関させ得る。このようにして、相関器２０２は、最適位相を判定するために実施される相関の数を低減し得る。例えば、木探索アルゴリズムは、「Ｙ」個の相関からｌｏｇ２「Ｙ」個の相関まで相関の複雑度を低減する。代替として、バブルソート、シェルソート、コームソート、及び／又は任意の他のタイプのソート／サーチアルゴリズムが最適相関を判定するために用いられ得る一方で、計算の数が低減される。例示の最適位相セレクタ２０４は、例示のターゲット１０２までの距離を出力する（ブロック３１４）。幾つかの例において、最適位相セレクタ２０４は、図１及び図２の例示の距離推定器１１６に結合される、及び／又は例示の距離推定器１１６内の、回路及び又はプロセッサまでの距離を出力する。
図４は、３つの異なる位相オフセットでの３つの再構築された参照信号に対する反射信号１０９の比較に基づいた、図２の例示の相関器２０２により生成され得る３つの例示の相関グラフ４００、４０２、４０４（例えば、図２の例示の相関２０３）の例示の図示である。第１の例示の相関グラフ４００は、例示のピーク４０６及び例示のサイドローブ４０８ａ、ｂを含む。第２の例示の相関グラフ４０２は、例示のピーク４１０及び例示のサイドローブ４１２ａ、ｂを含む。第３の例示の相関グラフ４０４は、例示のピーク４１４及び例示のサイドローブ４１６ａ、ｂを含む。
図４の第１の例示の相関グラフ４００は、反射信号と、図２の例示のインタポレータ２００により補間され、第１の位相でシフトされた、再構築された参照信号との間の相関を表す。例示のピーク４０６は相関のためのエネルギーの強度を表し、強度が強いほどより最適な相関プロットとなる。第１の例示の相関グラフの例示のピーク４０６は約０．９５である。例示のサイドローブ４０８ａ、ｂは、その強度がピーク４０６に最も近い相関の強度を表す。例示のサイドローブ４０８ａの強度は約０．８９であり、例示のサイドローブ４０８ｂの強度は約０．８７である。幾つかの例において、サイドローブは等しく、幾つかの例においてサイドローブは（例えば、ノイズに起因して）異なり得る。２つのサイドローブが異なるとき、最適位相セレクタ２０４は、ピーク対サイドローブ比を判定するために、最高サイドローブ、最低サイドローブ、又は、２つのサイドローブ間の平均を選択し得る。平均サイドローブを用いる例示の相関グラフ４００において、ピーク対サイドローブ比は、１．１１３（例えば、０．９５／０．８８）である。
図４の第２の例示の相関グラフ４０２は、反射信号１０９と、図２の例示のインタポレータ２００により補間され、第１の位相とは異なる第２の位相によりシフトされた、再構築された参照信号との間の相関を表す。例示のピーク４１０は相間のためのエネルギーの強度を表し、強度が強いほどより最適な相関プロットとなる。第２の例示の相関グラフ４０２の例示のピーク４１０は、約１．０である。例示のサイドローブ４１２ａ、ｂは、その強度がピーク４１０に最も近い相関の強度を表す。例示のサイドローブ４１２ａ、ｂの強度は、各々、約０．７１である。例示の相関グラフ４００において、ピーク対サイドローブ比は、１．４０８（例えば、１．０／０．７１）である。
図４の第３の例示の相関グラフ４０４は、反射信号１０９と、図２の例示のインタポレータ２００により補間され、第１及び第２の位相とは異なる第３の位相によりシフトされた、再構築された参照信号との間の相関を表す。例示のピーク４１４は相間のためのエネルギーの強度を表し、強度が強いほどより最適な相関プロットとなる。第１の例示の相関グラフの例示のピーク４１４は、約０．９６である。例示のサイドローブ４０８ａ、ｂは、その強度がピーク４０６に最も近い相関の強度を表す。例示のサイドローブ４０８ａの強度は約０．９であり、例示のサイドローブ４０８ｂの強度は約０．８４である。幾つかの例においてサイドローブは等しく、幾つかの例においてサイドローブは（例えば、ノイズに起因して）異なり得る。２つのサイドローブが異なるとき、最適位相セレクタ２０４は、ピーク対サイドローブ比を判定するために、最高サイドローブ、最低サイドローブ、又は、２つのサイドローブ間の平均を選択し得る。平均サイドローブを用いる例示の相関グラフ４００において、ピーク対サイドローブ比は、１．１０３（例えば、０．９６／０．８７）である。
例示の最適位相セレクタ２０４（図２）が、例示の相関グラフ４００、４０２、４０４によって表される例示の相関２０３を受信するとき、最適位相セレクタ２０４は、最高ピーク、最も勾配が急なピーク、最高ピーク対サイドローブ比、及び／又は任意の他の最適測定基準との相関に基づいて最適相関を判定し得る。図４の例において、例示のピーク４１０が、第１及び第３の例示の相関グラフ４００、４０４のピーク４０６、４１４（例えば、それぞれ、０．９５及び０．９６）より高い（例えば、１．０強度）ので、最適位相セレクタ２０４は、第２の例示の相関グラフ４０２に対応する相関プロットを選択し得る。また、例示のピーク４１０の勾配は、第１及び第３の例示の相関グラフ４００、４０４のピーク４０６、４１４の勾配より高い。また、例示のピーク４１０のピーク対サイドローブ比は、第１及び第３の例示の相関グラフ４００、４０４のピーク対サイドローブ比（それぞれ、例えば、１．１１３、１．１０３）より高い（例えば、１．４０８）。このようにして、例示の最適位相セレクタ２０４は、第２の例示の相関グラフ４０２に関連する第２の位相に基づいて最適位相を判定し得る。上述したように、最適位相は、図１の例示のターゲット１０２までの距離に対応する。
図５は、参照信号位相及び反射信号位相の関数としてピーク対サイドローブ比を表示する例示のグラフ５００である。例示のグラフ５００は、最大比リッジ５０２を含む。例示のグラフ５００に示すように、参照信号位相及び反射信号位相の位相が同相である（例えば、同一）とき、最大比リッジ５０２によって反映されるように、ピーク対サイドローブ比は最大である。反射信号１０９及び参照信号は更に位相がずれるので（例えば、反射信号１０９及び参照信号がミスアラインされる）、ピーク対サイドローブ比が劣化し、これは不正確な距離推定につながる。例示のグラフ５００は、距離を判定するための最適相関の指示としてピーク対サイドローブ比を用いる精度を図示する。
図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、及び６Ｄは、３０～４０メートルのレンジ内の種々の位相補間（例えば、「Ｙ」=０、「Ｙ」=４、「Ｙ」=１０、及び「Ｙ」=１００）で本明細書において説明される正確さ及び精度を図示する例示の結果のグラフ６００、６１０、６２０、６３０である。例示のグラフ６００、６１０、６２０、６４０は、例示の正の３シグマ（例えば、最悪のケース）誤差６０２、例示の負の３シグマ誤差６０４、例示の正確さ誤差６０６（例えば、平均誤差）、及び例示の精度誤差６０８（例えば、精度６０６の標準偏差）を含む。
図６Ａは、例示の結果のグラフ６００を含み、グラフ６００において、図２の例示のインタポレータ２００は、参照信号サンプルに基づいて補間するが、位相シフト（例えば、「Ｙ」=０）に基づく如何なる付加的な再構築された参照信号もつくらない。例示の結果のグラフ６００に示すように、例示の正の３シグマ誤差６０２、例示の負の３シグマ誤差６０４、例示の正確さ誤差６０６、及び例示の精度誤差６０８のパフォーマンスは、距離にわたって著しく変化する。例示の正の３シグマ誤差６０２は、約３９．５メートルで最高である（例えば、１５ｃｍ）。例示の負の３シグマ誤差６０４は、約３８．２メートルで最高である（例えば、－１２ｃｍ）。最高の例示の正確さ誤差６０６は、レンジを通して約６ｃｍである。例示の精度誤差６０８は、約３９．５メートルで最高である（例えば、５ｃｍ）。
図６Ｂは、例示の結果のグラフ６１０を含み、グラフ６１０において、図２の例示のインタポレータ２００は、４つの異なる位相オフセット（例えば、「Ｙ」=４）で４の時間参照位相補間での参照信号サンプルに基づいて補間する。例示の結果のグラフ６１０に示すように、例示の正の３シグマ誤差６０２、例示の負の３シグマ誤差６０４、例示の正確さ誤差６０６、及び例示の精度誤差６０８のパフォーマンスは、「Ｙ」=０を表す例示の結果のグラフ６００よりも距離にわたって少なく変化する。例示の正の３シグマ誤差６０４は、約３６．５メートルで最高である（例えば、１２ｃｍ）。例示の負の３シグマ誤差６０４は、約３９．１メートルで最高である（例えば、－１２ｃｍ）。最高の例示の正確さ誤差６０６は、レンジを通して約３ｃｍである。例示の精度誤差６０８は、約３１．２メートルで最高である（例えば、３ｃｍ）。
図６Ｃは、例示の結果のグラフ６２０を含み、グラフ６２０において、図２の例示のインタポレータ２００は、１０個の異なる位相オフセット（例えば、「Ｙ」=１０）で１０の時間参照位相補間での参照信号サンプルに基づいて補間する。例示の結果のグラフ６２０に示すように、例示の正の３シグマ誤差６０２、例示の負の３シグマ誤差６０４、例示の正確さ誤差６０６、及び例示の精度誤差６０８のパフォーマンスは、距離にわたって「Ｙ」=４を表す例示の結果のグラフ６１０より少なく変化する。例示の正の３シグマ誤差６０４は、約３９メートルで最高である（例えば、７ｃｍ）。例示の負の３シグマ誤差６０４は、約３９メートルで最高である（例えば、－７ｃｍ）。最高の例示の正確さ誤差６０６は、レンジにわたって約１ｃｍである。例示の精度誤差６０８は、約３９メートルで最高である（例えば、３ｃｍ）。
図６Ｄは、例示の結果のグラフ６３０を含み、グラフ６３０において、図２の例示のインタポレータ２００は、１００個の異なる位相オフセット（例えば、「Ｙ」=１００）で１００の時間参照位相補間での参照信号サンプルに基づいて補間する。例示の結果のグラフ６３０に示すように、例示の正の３シグマ誤差６０２、例示の負の３シグマ誤差６０４、例示の正確さ誤差６０６、及び例示の精度誤差６０８のパフォーマンスは、「Ｙ」=１０を表す例示の結果のグラフ６１０よりも距離にわたって少なく変化する。例示の正の３シグマ誤差６０４は、約３９．５メートルで最高である（例えば、７ｃｍ）。例示の負の３シグマ誤差６０４は、約３９．８メートルで最高である（例えば、－７ｃｍ）。最高の例示の正確さ誤差６０６は、レンジにわたって約０．８ｃｍである。例示の精度誤差６０８は約４０メートルで最高である（例えば、２ｃｍ）。
図６Ａ～図６Ｄの例示の結果のグラフ６００、６１０、６２０、６３０に示すように、参照信号サンプル（例えば、「Ｘ」）間の複数の参照位相補間（例えば、「Ｙ」）が増大するにつれて、距離にわたる誤差及び変動が低減する。このようにして、図１の例示の測距システム１００は、コスト、複雑度、及び電力を低減するために低レートサプリングを用い得る一方で、低精度誤差及び精度誤差を維持する。
図７は、図１及び図２の例示の距離推定器１１６を実装するために図３の命令を実行することが可能な、例示のプロセッサプラットフォーム７００のブロック図である。例えば、プロセッサプラットフォーム７００は、サーバー、パーソナルコンピュータ、モバイルデバイス（例えば、携帯電話、スマートホン、ｉＰａｄ（商標）などのタブレット）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、インターネットアプライアンス、又は任意の他のタイプのコンピューティングデバイスであり得る。
この例のプロセッサプラットフォーム７００はプロセッサ７１２を含む。この例のプロセッサ７１２はハードウェアである。例えば、プロセッサ７１２は、任意の所望のファミリ又は製造業者からの、集積回路、論理回路、マイクロプロセッサ、又はコントローラにより実装され得る。
この例のプロセッサ７１２は、ローカルメモリ７１３（例えば、キャッシュ）を含む。図７の例示のプロセッサ７１２は、図２の例示のインタポレータ２００、例示の相関器２０２、及び、例示の距離推定器１１６を実装するための例示の最適位相セレクタ２０４を実装するために、図３の命令を実行する。この例のプロセッサ７１２は、バス７１８を介して、揮発性メモリ７１４及び不揮発性メモリ７１６を含むメインメモリと通信している。揮発性メモリ７１４は、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ＲＡＭＢＵＳダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＡＭ）、及び／又は任意の他のタイプのランダムアクセスメモリデバイスにより実装されてもよい。不揮発性メモリ７１６は、フラッシュメモリ及び／又は任意の他の所望のタイプのメモリデバイスにより実装されてもよい。メインメモリ７１４、７１６へのアクセスは、クロックコントローラにより制御される。
また、この例のプロセッサプラットフォーム７００は、インタフェース回路７２０を含む。インタフェース回路７２０は、イーサネットインタフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、及び／又はＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓインタフェースなど、任意のタイプのインタフェース規格により実装されてもよい。
この例では、一つ又は複数の入力デバイス７２２が、インタフェース回路７２０に接続される。入力デバイス７２２は、ユーザに、データ及びコマンドをプロセッサ７１２に入力させる。例えば、入力デバイスは、センサ、マイクロホン、カメラ（スチール又はビデオ）、キーボード、ボタン、マウス、タッチスクリーン、トラックパッド、トラックボール、ｉｓｏポイント（isopoint）、及び／又は音声認識システムにより実装され得る。
また、一つ又は複数の出力デバイス７２４が、この例のインタフェース回路７２０に接続される。例えば、出力デバイス７２４は、ディスプレイデバイス（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶ディスプレイ、陰極線管ディスプレイ（ＣＲＴ）、タッチスクリーン、触覚出力デバイス、及び／又はスピーカ）により実装され得る。従って、説明される例のインタフェース回路７２０は、通常、グラフィックスドライバカード、グラフィックスドライバチップ、又はグラフィックスドライバプロセッサを含む。
また、この例のインタフェース回路７２０は、ネットワーク７２６（例えば、イーサネット接続、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、電話線、同軸ケーブル、携帯電話システムなど）を介した外部機械（例えば、任意の種類のコンピューティングデバイス）とのデータの交換を促進するために、トランスミッタ、受信器、トランシーバ、モデム、及び／又はネットワークインタフェースカードなどの通信デバイスを含む。
また、この例のプロセッサプラットフォーム７００は、ソフトウェア及び／又はデータをストアするための、一つ又は複数のマスストレージデバイス７２８を含む。このようなマスストレージデバイス７２８の例には、フロッピーディスクドライブ、ハードドライブディスク、コンパクトディスクドライブ、ブルーレイディスクドライブ、ＲＡＩＤシステム、及びデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）ドライブが含まれる。
図３の符号化命令７３２は、マスストレージデバイス７２８、揮発性メモリ７１４、不揮発性メモリ７１６に、及び／又は、ＣＤ又はＤＶＤなどの取り外し可能な有形コンピュータ読み取り可能ストレージ媒体にストアされ得る。
上述した製造の方法、装置、及び物品は、低レートサンプリングされた反射信号を低レートサンプリングされた参照信号と比較することにより、ターゲットの距離を正確に判定する。本明細書において説明される例は、低レートサンプルに基づいて補間し、反射信号１０９に対する複数の相関を生成するために、複数の位相シフトされ再構築された参照信号を生成する。本明細書において説明される例は、最良の相関に関連する位相に基づいて、ターゲットまでの距離を判定する。本明細書において説明される例を用いて、測距システムは、コスト、複雑度、及び／又は電力を低減する一方で、ターゲットの正確な距離を推定する。
幾つかの従来の技法では、受信した信号を非常に高いレートでサンプリングする。しかし、このような従来の技法は、より一層複雑で、高価であり、電力を消費するシステムを要する。幾つかの従来の技法は、位相補間せずに低レートでサンプリングする。しかし、このような従来の技法は、粗悪な距離推定を提供する。本明細書において説明される例は、高度に正確で精密な距離推定をつくるために、低レートでサプリングし、参照信号を位相補間することによって、このような問題を緩和する。
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に改変が成され得、他の実施例が可能である。

Claims (18)

  1. 方法であって、
    或る周波数を有する参照信号の第１及び第２のサンプルを受信することであって、前記第１及び第２のサンプルが物体からの反射を含まない前記参照信号のものである、前記参照信号の第１及び第２のサンプルを受信することと、
    異なる位相オフセットにおいて前記周波数を有する再構築された参照信号を生成することであって、前記第１及び第２のサンプルの間に補間することによることを含む、前記再構築された参照信号を生成することと、
    前記物体に反射した信号を受信することであって、前記物体に反射した信号が前記物体からの前記参照信号の反射を含む、前記物体に反射した信号を受信することと、
    前記再構築された参照信号を前記物体に反射した信号と相関させることによって相関を生成することと、
    前記相関に基づいて位相を選択することと、
    前記選択された位相に基づいて前記物体の距離を判定することと、
    を含む、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記参照信号がトランスデューサから送信される、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記選択された位相が前記物体の距離に対応する、方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    前記異なる位相オフセットが前記第１のサンプルと前記第２のサンプルとの間にある、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記相関がそれぞれのピーク値とそれぞれのサイドローブ値とを含む、方法。
  6. 請求項５に記載の方法であって、
    前記相関が前記異なる位相オフセットに対応する、方法。
  7. 請求項６に記載の方法であって、
    前記位相を選択することが、前記相関の最高ピーク値又は前記相関の最高ピーク対サイドローブ比の少なくとも１つに基づいて前記位相を選択することを含む、方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、
    前記選択された位相に基づいて遅延を判定することであって、前記遅延が前記距離に対応する、前記遅延を判定することを更に含む、方法。
  9. 請求項８に記載の方法であって、
    前記最高ピーク値の微細推定を判定するために前記最高ピーク値辺りの曲線フィット演算を行うことであって、前記最高ピーク値が前記遅延に対応する、前記曲線フィット演算を行うことを更に含む、方法。
  10. 装置であって、
    出力を有する補間器であって、
    或る周波数を有する参照信号の第１及び第２のサンプルであって、物体からの反射を含まない前記参照信号のものである、前記第１及び第２のサンプルを入力し、
    前記第１及び第２のサンプルの間に補間することによることを含み、異なる位相オフセットにおいて前記周波数を有する再構築された参照信号を生成し、
    前記補間器の出力に前記再構築された参照信号を提供する、
    ように構成される、前記補間器と、
    出力と、前記補間器の出力に結合される入力とを有する相関器であって、
    前記物体からの前記参照信号の反射を含む前記物体に反射した信号を入力し、
    前記再構築された参照信号を前記物体に反射した信号と相関させることによって相関を生成し、
    前記相関器の出力に前記相関を提供する、
    ように構成される、前記相関器と、
    出力と、前記相関器の出力に結合される入力とを有する位相選択器であって、
    前記相関に基づいて位相を選択し、
    前記選択された位相に基づいて前記物体の距離を判定し、
    前記位相選択器の出力に前記距離を提供する、
    ように構成される、前記位相選択器と、
    を含む、装置。
  11. 請求項１０に記載の装置であって、
    前記参照信号を送信するトランスデューサを更に含む、装置。
  12. 請求項１０に記載の装置であって、
    前記選択された位相が前記物体の距離に対応する、装置。
  13. 請求項１０に記載の装置であって、
    前記異なる位相オフセットが前記第１のサンプルと前記第２のサンプルとの間にある、装置。
  14. 請求項１０に記載の装置であって、
    前記相関がそれぞれのピーク値とそれぞれのサイドローブ値とを含む、装置。
  15. 請求項１４に記載の装置であって、
    前記相関が前記異なる位相オフセットに対応する、装置。
  16. 請求項１５に記載の装置であって、
    前記位相選択器が、前記相関の最高ピーク値又は前記相関の最高ピーク対サイドローブ比の少なくとも１つに基づいて前記位相を選択するように更に構成される、装置。
  17. 請求項１６に記載の装置であって、
    前記位相選択器が、前記選択された位相に基づいて遅延を判定するように更に構成され、前記遅延が前記距離に対応する、装置。
  18. 請求項１７に記載の装置であって、
    前記位相選択器が、前記最高ピーク値の微細推定を判定するために前記最高ピーク値辺りの曲線フィット演算を行うように更に構成され、前記最高ピーク値が前記遅延に対応する、装置。
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