JP7206206B2 - Ladarパルス干渉回避方法およびシステム - Google Patents
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Description
本特許出願は、2017年2月17日に出願された「Method and System for Ladar Pulse Deconfliction」と題する米国仮特許出願第62/460,520号に対する優先権を主張するものであり、この米国仮特許出願に開示された全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
特に自動車のコンピュータビジョンなどの分野では、コンピュータビジョン技術を改良することに対する多大な要望が当技術において存在するとされている。しかしながら、このような要望は、自動車コンピュータビジョンの市場に限定されるわけではなく、それは、改良されたコンピュータビジョン技術に対する要望が、次のような多種多様な分野にわたって、至るところに存在するためである。この分野としては、自律型プラットフォームビジョン(例えば、自律型陸上車両、自律型航空機などの空中、陸地(地下を含む)、水域(水中を含む)、および宇宙空間用の乗り物)、監視(例えば、国境警備、空中ドローン監視など)、地図作成(例えば、地下トンネルの地図作成、空中ドローンによる地図作成など)、目標認識用途、リモートセンシング、安全警告(例えば、運転手向け)などがあるが、これらに限定されない。
1)過去のJ個のサンプルの平方の合計を求める。
2)過去のサンプルが「有効な」パルスとして宣言されている場合、これらのD項を合計から削除する。
3)この合計を減算後の合計に残っているサンプル数で割り、結果をQによって示す。
4)
1)x+y>T
2)x<τy
3)y<τx
ここで留意すべきは、2)、3)の組み合わせは、max(x/y,y/x)<τの計算と同じであることである(3連比較器アプローチに関する以下の説明を参照)。
0<[y(k)2+y(k-L)2]+2y(k)y(k-L)/(τ’-1),τ″=1/(τ’-1)。これは、以下のユニタリ演算子に関連付けられた不符号2次形式である。
実行者は、LADARパルス用に同じ遅延コードを使用する同じLADARシステムが所与のエリアにあるリスクを減らすように、LADARシステムによって使用される遅延コードを選択するために、数々の技法を使用することができる。
1)図2Dの最初の段階[スクリーニング]がトリガされる頻度を計数する。
2)プロービング段階がパルスを阻止する頻度を計数する。
3)図3Cの式を結果に適用する。
4)誤報がノイズのみの指示よりも大きく、二重リークおよび三重リークが大きい場合には、長さまたは遅延の割り当てのいずれかでハッシュコードを再実行する。
別の例示的な実施形態では、本発明者らはまた、光通信を介してデータを送信、受信、および/または送受信するようにLADARシステムを構成できることを開示する。本明細書に開示される技術を介して光学的に測距点検出データ以外の情報を受信および/または送信する能力は、LADARシステム(LADARシステムが展開される車両を含む)の全体的な状況認識を高めることができる。LADARシステムを介した光通信を使用することにより、実行者は既に利用可能な通信チャネルを使用して情報をやり取りできる(WiFi通信、セルラ通信、および/または衛星通信とは異なり、そのようなチャネルで輻輳した帯域幅と競合しない)。
センサ1302は、送受信機1300が光伝送中に目の安全を維持するのを助けることができる。例えば、送信機が自由空間のポイントツーポイント光データ通信システムで使用されるときに、自由空間リンクの接続性を維持するために、特定の位置に大量の光が向けられる可能性がある。このまま放置しておくと、これは、目の安全性に問題を引き起こすおそれがある。さらに、望遠レンズ1350はビーム発散を低減できるために、光送信機と光受信機との間の見通し内にたまたま配置された人の瞳孔に入る可能性のあるエネルギーを増加させる可能性があるので、望遠レンズ1350が使用される例示的な実施形態では、そのようなリスクが高まる可能性がある。自由空間としてのこのポイントツーポイント光データ通信システムの使用は、走査型LADAR送信機としての使用とは対照的であり、ここでは、レーザ光が絶えず走査されることが予想され、任意の固定位置での光線量を希釈するようになる。したがって、センサ1302は、ヒートマップを維持するか、視野内の位置に送出される最新の線量の集計を実行することにより、制御システム106と連携して作業することにより、目の安全を維持するのに役立ち得る。
Claims (33)
- 連続するLADARパルス間の制御可能な遅延を介して複数の自LADARパルスをコード化するステップであって、前記制御可能な遅延が前記コード化を定義する、ステップと、
前記コード化された自LADARパルスをLADAR送信機によって送信するステップと、
信号を受信するステップであって、受信信号が、前記自LADARパルスの反射光とノイズとを含む、ステップと、
前記制御可能な遅延に基づいて、前記受信信号内の前記自LADARパルス反射光を識別するステップと、
を含み、
前記識別するステップが、
遅延信号を生成するために、前記制御可能な遅延により前記受信信号を遅延させるステップと、
(1)前記受信信号と前記遅延信号との和が、第1の制御可能な閾値により定義された第1の量を超え、かつ、(2)前記受信信号と前記遅延信号との間のパルス間偏差が、第2の制御可能な閾値により定義された第2の量よりも小さいときに、前記受信信号が前記自LADARパルス反射光を含むことを検出するステップと、
を含む、
方法。 - 前記受信信号の前記ノイズが、部分的に、他のLADAR送信機に由来する干渉LADARパルスから生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記検出するステップが、
前記受信信号を前記遅延信号と加算して遅延和信号を生成するステップと、
前記遅延和信号を前記第1の制御可能な閾値と比較するステップと、
前記遅延和信号を前記第1の制御可能な閾値と比較する前記ステップに基づいて、前記受信信号に前記自LADARパルス反射光が存在するか否かを判定するステップと、
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記受信信号の統計解析に基づいて、前記第1の制御可能な閾値を制御可能に調節するステップをさらに含む、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 前記検出するステップが、
第1の積を生成するために、前記遅延信号に前記第2の制御可能な閾値を乗算するステップであって、前記第2の制御可能な閾値は、前記自LADARパルス反射光に対する許可されたパルス間偏差を定義する、ステップと、
第2の積を生成するために、前記受信信号と前記第2の制御可能な閾値を乗算するステップと、
前記第1の積を前記受信信号と比較するステップと、
前記第2の積を前記遅延信号と比較するステップと、
(1)前記遅延和信号を前記第1の制御可能な閾値と比較する前記ステップ、(2)前記第1の積を前記受信信号と比較する前記ステップ、および、(3)前記第2の積を前記遅延信号と比較する前記ステップに基づいて、前記受信信号に前記自LADARパルス反射光が存在するか否かを判定するステップと、
をさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 前記LADAR送信機が移動中である間に、前記コード化するステップ、前記送信するステップ、前記受信するステップおよび前記識別するステップを繰り返し行うステップをさらに含む、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記移動中のLADAR送信機が、画定済み領域の中に移動したか否かを判定するステップと、
前記移動中のLADAR送信機が前記画定済み領域の中に移動したという判定に応答して、前記制御可能な遅延を調節するステップと、
をさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 前記画定済み領域がセルラ領域であり、前記LADAR送信機が新たなセルラ領域に移動するとき、前記制御可能な遅延が調節されるものとする、請求項7に記載の方法。
- 複数のLADARシステムからのLADARパルスに基づいてマルチスタティック融合点群を生成するステップをさらに含む、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 自LADARパルス反射光とノイズとの組み合わせを含む信号を受信するためのLADAR受信機を備え、
前記自LADARパルス反射光は、既知の遅延だけ分離される複数の自LADARパルス反射光を有し、
前記LADAR受信機は、信号処理回路を含み、
前記信号処理回路が、前記LADAR受信機により受信した受信信号内の前記自LADARパルス反射光を検出するために、前記既知の遅延を使用し、
前記信号処理回路は3連比較器を定義し、前記3連比較器は、
(1)遅延信号を生成するために、前記受信信号を前記既知の遅延だけ遅延させ、
(2)(i)前記受信信号と前記遅延信号との和が、第1の制御可能な閾値により定義された第1の量を超え、かつ、(ii)前記受信信号と前記遅延信号との間のパルス間偏差が、第2の制御可能な閾値により定義された第2の量よりも小さいときに、前記受信信号が前記自LADARパルス反射光を含むことを検出する、
ように構成されている、
装置。 - 前記LADAR受信機がパルス干渉回避回路を備え、前記パルス干渉回避回路がスパース遅延和回路を備える、請求項10に記載の装置。
- 前記スパース遅延和回路が、
遅延信号を生成するために、受信信号を前記既知の遅延だけ遅延させるように構成された遅延回路と、
遅延和信号を生成するために、前記受信信号を前記遅延信号と加算するように構成された加算器と、
前記遅延和信号を前記制御可能な閾値と比較するように構成された比較器と、
前記比較器からの結果に基づいて、前記自LADARパルス反射光を検出するように構成された論理回路と、
を備える、請求項11に記載の装置。 - 前記スパース遅延和回路が、前記第1の制御可能な閾値を保存するように構成されたレジスタをさらに備え、
前記比較器が、前記レジスタから前記第1の制御可能な閾値を読み取るように構成されている、
請求項12に記載の装置。 - 前記スパース遅延和回路が、前記受信信号の統計解析に基づいて、前記レジスタ内の前記第1の制御可能な閾値を制御可能に調節するように構成された計算論理回路をさらに備える、請求項13に記載の装置。
- 前記パルス干渉回避回路がさらに、前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を制御可能に調節するように構成されている、請求項12から14のいずれかに記載の装置。
- 前記パルス干渉回避回路がさらに、前記LADAR受信機の判定された位置に基づいて、前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を制御可能に調節するように構成されている、請求項15に記載の装置。
- 前記判定された位置が、セルラ領域を含む、請求項16に記載の装置。
- 前記パルス干渉回避回路がさらに、ハッシュ化に基づいて前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を選択するように構成されている、請求項12から17のいずれかに記載の装置。
- 前記パルス干渉回避回路がさらに、複数の他のLADARシステムとの協調に基づいて、前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を選択するように構成されている、請求項12から18のいずれかに記載の装置。
- 前記パルス干渉回避回路がさらに、電子掲示板による掲示に基づいて、前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を選択するように構成されている、請求項12から19のいずれかに記載の装置。
- 前記比較器が、第1の比較器を有し、
前記3連比較器が、追加の濾過回路を含み、
前記追加の濾過回路が、第1の乗算器と、第2の比較器と、第2の乗算器と、第3の比較器とを有し、
前記第1の乗算器が、前記受信信号に前記第2の制御可能な閾値を乗算して第1の積を生成するように構成され、
前記第2の制御可能な閾値は、前記自LADARパルス反射光に対する許可されたパルス間偏差を定義し、
前記第2の比較器が、前記遅延信号を前記第1の積と比較するように構成され、
前記第2の乗算器が、前記遅延信号を前記第2の制御可能な閾値と乗算して第2の積を生成するように構成され、
前記第3の比較器が、前記受信信号を前記第2の積と比較するように構成され、
前記論理回路がさらに、前記第1の比較器、前記第2の比較器、および前記第3の比較器からの結果に基づいて、前記自LADARパルス反射光を検出するように構成されている、
請求項12から20のいずれかに記載の装置。 - 前記パルス干渉回避回路がさらに、前記受信信号と前記遅延信号とに基づいて、前記第2の制御可能な閾値を制御可能に調節するように構成されている、請求項12から21のいずれかに記載の装置。
- 前記LADAR受信機が、前記パルス干渉回避回路が配備されるフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を含む、請求項11から22のいずれかに記載の装置。
- 前記LADAR受信機が、パルスペア間の短い遅延と、前記短い遅延を有する前記パルスペア間の長い遅延と、の列で間隔を空けられた自LADARパルス反射光を受信する、請求項11から23のいずれかに記載の装置。
- 前記パルス干渉回避回路がさらに、入射自LADARパルス反射光を処理するように構成され、入射自LADARパルス反射光の第1のセットが遅延経路を介して処理されるとともに、入射自LADARパルス反射光の第2のセットが非遅延経路を介して処理されるものとする、請求項24に記載の装置。
- 前記自LADARパルス反射光は、2つ組パルスの反射光を含み、前記2つ組パルスは、前記既知の遅延だけ分離された第1および第2のパルスを含む、請求項10から22のいずれかに記載の装置。
- 前記自LADARパルス反射光は、3つ組パルスの反射光を含み、前記3つ組パルスが、パルス間の既知の遅延を有し、前記スパース遅延和回路が、カスケードスパース遅延和回路を備える、請求項11から22のいずれかに記載の装置。
- 前記自LADARパルス反射光は、n組パルスの反射光を含み、前記n組パルスが、パルス間の既知の遅延を有し、nが2よりも大きく、前記スパース遅延和回路が、カスケードスパース遅延和回路を備える、請求項11から22のいずれかに記載の装置。
- パルス間の前記既知の遅延が、少なくとも複数のパルス間の複数の異なる遅延を含む、請求項27または28に記載の装置。
- パルス間の前記既知の遅延が、パルス間の同じ遅延である、請求項27または28に記載の装置。
- 前記自LADARパルス反射光が、2つ組パルスの反射光を含み、前記2つ組パルスは、前記制御可能な遅延だけ分離された第1および第2のパルスを含む、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
- 前記自LADARパルス反射光が、3つ組パルスの反射光を含み、前記3つ組パルスが、前記第1および第2の制御可能な遅延だけ分離された第1、第2および第3のパルスを含む、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
- 前記自LADARパルス反射光が、n組パルスの反射光を含み、nが2よりも大きく、前記n組パルスが、n-1個の制御可能な遅延だけ分離されたn個のパルスを含む、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
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