JPWO2019004146A1 - 情報処理装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、実施例に係るライダの基本的な構成について説明する。
図1は、実施例に係るライダの全体構成を示す。ライダ1は、繰り返し射出される光パルスの射出方向(以下、「走査方向」という。)を適切に制御することにより周辺空間を走査し、その戻り光を観測することにより、周辺に存在する物体に関する情報(例えば距離やその存在確率あるいは反射率など)を把握する。具体的に、ライダ1は、光パルス(以下、「射出光Lo」と呼ぶ。)を射出し、外部の物体(ターゲット)により反射された光パルス(以下、「戻り光Lr」と呼ぶ。)を受光することにより、物体に関する情報を生成する。ライダ1は、本発明における「情報処理装置」の一例である。
トランスミッタ30は、ASIC10から供給されるパルストリガ信号PTに応じて、幅5nsec程度の光パルスを出力する。トランスミッタ30の構成を図2(A)に示す。トランスミッタ30は、充電抵抗31と、ドライバ回路32と、キャパシタ33と、充電ダイオード34と、レーザダイオード(LD)35と、CMOSスイッチ36とを備える。
レシーバ40は、物体からの戻り光Lrの強度に比例した電圧信号を出力する。一般的に、APDなどの光検出素子は電流出力であるため、レシーバ40はこの電流を電圧に変換(I/V変換)して出力する。レシーバ40の構成を図2(B)に示す。レシーバ40は、APD41と、I/V変換部42と、抵抗45と、キャパシタ46と、ローパスフィルタ(LPF)47とを備える。I/V変換部42は、帰還抵抗43と、オペアンプ44とを備える。ここで、後述するレシーバ雑音には、帰還抵抗43で発生する熱雑音、オペアンプ44で発生する電流雑音及び電圧雑音が含まれる。
走査光学部50は、トランスミッタ30から入力される光パルスを射出光Loとして適切な方向に射出するとともに、この射出光Loが空間中の物体に出会って反射あるいは散乱されることにより戻ってきた戻り光Lrをレシーバ40に導く。走査光学部50の構成例を図3に示す。走査光学部50は、回転ミラー61と、コリメータレンズ62と、集光レンズ64と、光学フィルタ65と、同軸ミラー66と、ロータリーエンコーダ67とを備える。
ASIC10は、射出光パルスのタイミング制御、APD出力信号のAD変換などを行う。また、ASIC10は、AD変換出力に対して適切な信号処理を施すことにより、物体に関するパラメータ(距離、戻り光強度など)の推定を行い、その推定結果を外部に出力する。図1に示すように、ASIC10は、レジスタ部11と、クロック生成部12と、同期制御部13と、ゲート抽出部14と、受信セグメントメモリ15と、DSP16と、トランスミッタ用高電圧生成部(TXHV)17と、レシーバ用高電圧生成部(RXHV)18と、プリアンプ19と、AD変換器(ADC)20と、走査制御部21とを備える。
DSP16は、受信セグメントメモリ15から受信セグメント「yfrm,seg」を順次的に読み出して、これに対して処理を行う。ここで、「frm」はフレームインデックス、「seg」はセグメントインデックスである。以下、誤解の恐れのない範囲でこれらインデックスの表記を省略する。受信セグメントyはベクター長wGateの実数ベクトルであり、次式で表される。
ライダ1は、特定の走査方向の射出光Loを吸収する暗基準反射体7を備え、DSP16は、暗基準反射体7に入射する走査方向に対応する受信セグメントyを、後述するレシーバ雑音やショット雑音を推定する際の基準となるAPD41の出力信号として取得する。また、ライダ1は、特定の走査方向の射出光Loを反射する明基準反射体8を備え、DSP16は、明基準反射体8に入射する走査方向に対応する受信セグメントyに基づき、受信セグメントyに畳み込むインパルス応答「h」を推定する。
DSP16は、暗基準期間Tdでのレシーバ雑音の推定とターゲット期間Ttでの背景光に起因したショット雑音の推定を組み合わせることで動的に総合雑音スペクトラムを推定し、推定した総合雑音スペクトラムにより雑音を白色化した受信セグメントyに対してマッチドフィルタを適用する。これにより、DSP16は、SNRの最大化を好適に実現する。
5 システムCPU
7 暗基準反射体
10 ASIC
30 トランスミッタ
40 レシーバ
50 走査光学部
Claims (11)
- 射出方向を変えながら、電磁波を射出する射出部と、
所定の射出方向に配置され、前記電磁波を吸収する吸収体と、
前記電磁波が対象物によって反射された反射波を受光する受光部と、
前記射出部の射出方向が前記所定の射出方向であるときの前記受光部の出力信号に基づいて、第1ノイズ信号を推定する第1推定部と、
前記第1ノイズ信号に基づいて、前記受光部の出力信号の処理を行なう処理部と、
を備える情報処理装置。 - 対象物によって反射された太陽光を前記受光部が受信することに起因する第2ノイズ信号を推定する第2推定部を更に備え、
前記処理部は、前記第1ノイズ信号及び前記第2ノイズ信号に基づいて前記処理を行なう請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記推定部は、前記電磁波が射出されない所定期間における前記受光部の出力信号に基づいて前記第2ノイズ信号を推定する請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記推定部は、前記射出部の射出方向が前記所定の射出方向であるときの前記所定期間における前記受光部の出力信号と、前記射出部の射出方向が対象物の検出対象となる射出方向であるときの前記所定期間における前記受光部の出力信号と、に基づいて、前記第2ノイズ信号を推定する請求項3に記載の情報処理装置。
- 前記処理部は、前記受光部の出力信号の雑音の白色化を行うマッチドフィルタである請求項1〜4のいずれか一項に記載の情報処理装置。
- 前記処理部は、前記受光部の出力信号に対する前記処理を、周波数領域において実行する請求項5に記載の情報処理装置。
- 射出方向を変えながら、電磁波を射出する射出部と、所定の射出方向に配置され、前記電磁波を吸収する吸収体と、前記電磁波が対象物によって反射された反射波を受光する受光部とを備える情報処理装置が実行する制御方法であって、
前記射出部の射出方向が前記所定の射出方向であるときの前記受光部の出力信号に基づいて、第1ノイズ信号を推定する第1推定工程と、
前記第1ノイズ信号に基づいて、前記受光部の出力信号の処理を行なう処理工程と、
を有する制御方法。 - 射出方向を変えながら、電磁波を射出する射出部と、所定の射出方向に配置され、前記電磁波を吸収する吸収体と、前記電磁波が対象物によって反射された反射波を受光する受光部とを備える装置のコンピュータが実行するプログラムであって、
前記射出部の射出方向が前記所定の射出方向であるときの前記受光部の出力信号に基づいて、第1ノイズ信号を推定する第1推定部と、
前記第1ノイズ信号に基づいて、前記受光部の出力信号の処理を行なう処理部
として前記コンピュータを機能させるプログラム。 - 請求項8に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
- 射出方向を変えながら、電磁波を射出する射出部と、
前記電磁波が対象物によって反射された反射波を受光する受光部と、
前記受光部の出力信号に基づいて、所定の処理を実行する処理部と、
前記出力信号に含まれるノイズ成分を推定する推定部と、
を備え、
前記処理部は、前記推定部の推定結果に基づいて、前記出力信号の雑音の白色化処理を施し、前記白色化処理が施された信号にフィルタリング処理を行なう情報処理装置。 - 射出方向を変えながら、電磁波を射出する射出部と、
前記電磁波が対象物によって反射された反射波を受光する受光部と、
予め記憶部に記憶された前記受光部に起因する第1ノイズに関する情報に基づいて、前記受光部の出力信号の処理を行なう処理部と、
を備える情報処理装置。
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