KR102610986B1 - 레이다 펄스 충돌 방지를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

레이다 펄스 충돌 방지를 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

수신기에 의해 "자신의" 레이다 펄스 반사와 "간섭하는" 레이다 펄스 반사 사이를 구별하기 위해 연속하는 레이다 펄스 사이에서 제어 가능한 지연을 활용하는 다수의 예시적인 실시형태가 본 명세서에서 개시된다. 예시적인 실시형태는, 성긴 지연 합 회로가 수신기에서 사용되는 설계 및 깔때기형 필터가 수신기에서 사용되는 설계를 포함한다. 또한, 제어 가능한 지연에 대해 사용할 코드를 선택하기 위한 기술뿐만 아니라 간섭하는 레이다 펄스 및 그들의 대응하는 지연 코드를 식별 및 추적하기 위한 기술이 개시된다. 펄스 충돌 방지를 갖는 레이다 시스템의 사용은 또한 광학 데이터 통신 시스템의 일부로서 개시된다.

Description

레이다 펄스 충돌 방지를 위한 방법 및 시스템{Method and System for Ladar Pulse Deconfliction}
관련 특허 출원에 대한 상호 참조 및 우선권 주장:
본 특허 출원은, 2017년 2월 17일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Ladar Pulse Deconfliction"인 미국 특허 가출원 제62/460,520호에 대한 우선권을 주장하는데, 상기 특허 가출원의 전체 개시는 참고로 본 명세서에 통합된다.
향상된 컴퓨터 비전 기술을 위한 분야에서, 특히 자동차 컴퓨터 비전과 같은 영역에서 큰 요구가 있다고 여겨진다. 그러나, 향상된 컴퓨터 비전 기술에 대한 요망이, 자율적 플랫폼 비전(예를 들면, 항공, 육상(지하를 포함함), 수상(water)(수중(underwater)을 포함함), 및 우주용 자율 차량, 예컨대 자율적 육상 기반 차량, 자율적 항공 차량 등), 감시(예를 들면, 국경 보안, 공중 무인 항공기 모니터링 등), 매핑(예를 들면, 지표 아래 터널(sub-surface tunnel)의 매핑, 공중 무인 비행기를 통한 매핑 등), 타깃 인식 애플리케이션, 원격 감지, (예를 들면, 운전자에 대한) 안전 경보 등을 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 아주 다양한 분야에 걸쳐 편재하기 때문에, 이들 요구는 자율적 컴퓨터 비전 시장으로 제한되지는 않는다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "레이다(ladar)"는, 레이저 레이더(laser radar), 레이저 검출 및 거리 측정(ranging), 및 광 검출 및 거리 측정("라이다(lidar)") 중 임의의 것을 가리키며 포괄한다. 레이다는 컴퓨터 비전과 관련하여 널리 사용되는 기술이다. 예시적인 레이다 시스템에서, 레이저 소스를 포함하는 송신기는 레이다 펄스와 같은 레이저 출력을 인근 환경으로 송신한다. 그 다음, 레이다 수신기는 인근 환경의 물체로부터 이 레이저 출력의 반사를 수신할 것이고, 레이다 수신기는 수신된 반사를 처리하여 그러한 물체까지의 거리(범위 정보(range information))를 결정할 것이다. 이 범위 정보에 기초하여, 장애물 회피 시나리오에서의 경로 계획, 중간 지점(way point) 결정 등과 같은 것을 계산하기를 원하는 호스트 프로세서에 의해, 환경의 지오메트리의 더 명확한 이해가 획득될 수 있다.
그러나, 특히 자동차 비전과 같은 분야에서 레이다 사용량이 증가함에 따라, 해당 분야에서 전 세계적으로 수백만 및 수 십억개의 레이다 시스템의 존재는 다음과 같은 기술적인 도전 과제를 제기한다: 레이다 시스템이, 그들 자신의 레이다 리턴을 다른 레이다 시스템의 것들과 구별하도록 어떻게 설계될 수 있는가? 예를 들면, 자동차 사용 사례에서는, 트래픽 패턴이 서로 근접하는 레이다 펄스를 송신하는 많은 레이다 시스템을 종종 수반할 것이라는 것이 예상될 수 있다. 이것은, 주어진 레이다 시스템의 레이다 수신기가, 그 레이다 시스템의 레이다 송신기로부터의 레이다 펄스 반사(그 "자신의" 펄스)뿐만 아니라, 다른 레이다 시스템의 레이다 송신기로부터의 레이다 펄스 및 레이다 반사("간섭하는(interfering)" 펄스)를 또한 포함할 수도 있는 광 신호를 수신하는 것으로 나타날 것이다. 따라서, 레이다 수신기는 노이즈가 있는 광 신호를 검출할 것이며, 해당 분야에서 실시간으로 동작하는 동안, 이 노이즈가 있는 신호 내에서 "자신의" 펄스 반사와 "간섭하는" 펄스/펄스 반사 사이를 구별할 수 있는 기술에 대한 필요성이 존재한다는 것이 이해되어야 한다.
이러한 기술적 도전 과제에 대한 솔루션으로서, 본 발명자들은 레이다 송신기가 연속하는 레이다 펄스 사이의 지연을 통해 그들 자신의 레이다 펄스를 인코딩하도록 설계될 수 있다는 것을 개시한다. 따라서, 상이한 레이다 송신기는 연속하는 레이다 펄스 사이에서 상이한 지연을 활용하여 레이다 수신기가 "자신의" 레이다 펄스와 "간섭하는" 레이다 펄스 사이를 구별하는 것을 허용할 수 있다. 바람직하게는, 이들 지연은 상당히 짧은 시간 간격이며, 유효 에너지의 제곱근 손실(square root loss)을 낮게 유지하기 위해 펄스 시퀀스의 펄스 수는 낮게 유지된다. 따라서, 인코딩은 성긴 버스트 코드(sparse burst code)로 칭해질 수 있다. 예를 들면, 예시적인 실시형태에서, 펄스 시퀀스는, 펄스 사이의 단일의 지연이 "자신의" 펄스를 "간섭하는" 펄스와 구별하기 위해 사용되도록 펄스 쌍(이중선(doublet))일 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 펄스 시퀀스는, 두 개의 지연이 인코딩에 사용되도록 세 개의 펄스(삼중선(triplet))일 수 있다. 일반적으로, 일련의 n개의 펄스의 시퀀스(n 튜플(n-tuple))에 대해, 인코딩을 위해 사용될 수 있는 n-1개의 지연이 있을 것이라는 것이 이해되어야 한다. 성긴 버스트 코드의 다른 이점은, 펄스를 나타내는 데 필요한 샘플의 수가 적을 수 있다는 것인데, 이것은 계산 효율성과 낮은 레이턴시 처리에 기여한다.
또한, 다양한 예시적인 실시형태에서, 레이다 수신기 시스템은, 그러한 통신이 항상 가능하지 않을 수도 있는 또는 이용 가능하지 않을 수 있는 상황에서 유리한 외부 시스템과의 협업 또는 통신에 대한 필요 없이, 수신된 지연 인코딩된 펄스를 디코딩할 수 있다. 여전히 또한, 지연 인코딩된 펄스에 대한 펄스 디코딩 프로세스는, 레이다 시스템이 여전히 목적하는 속도에서 동작할 수 있도록, 수신기 시스템에 의해 효율적으로 구현될 수 있다.
수신된 레이다 신호 내에서 "자신의" 펄스 반사의 존재를 검출하기 위해 지연 합 회로(delay sum circuit)가 활용될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 지연 합 회로는 대략적으로 세분화된 펄스 검출(coarse-grained pulse detection)을 수행할 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 지연 합 회로는 미세하게 세분화된 펄스 검출(fine-grained pulse detection)을 수행하기 위해 추가적인 비교기로 보강될 수 있다.
두 개의 레이다 시스템이 펄스 사이에서 동일한 지연을 활용하는 바람직하지 않는 펄스 충돌의 가능성을 감소시키기 위해, 다수의 레이다 시스템에 의해 사용되는 지연을 선택하기 위해 사용될 수 있는 다양한 기술이 본 명세서에서 설명된다.
본 발명자들은 또한, 본 명세서에서 설명되는 펄스 충돌 방지 기술(pulse deconfliction technique)이, 레이다 펄스 사이에서 상이한 지연 코드를 활용하는 환경에서 다른 레이다 시스템의 존재를 검출 및 추적하기 위해 또한 사용될 수 있다는 것을 개시한다.
여전히 또한, 본 발명자들은 스캐닝 레이다 시스템을 활용하여 인코딩된 레이다 펄스를 통해 메시지 데이터를 전송 및 수신하는 다양한 광학 데이터 통신 기술을 개시한다. 더구나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 레이저 선량 추적(laser dosage tracking)은 사람과 카메라를 과도한 레이저 광에 과도하게 노출시키는 위험을 감소시키기 위해 활용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이들 및 다른 특징부 및 이점이, 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명될 것이다.
도 1은 다수의 레이다 시스템이 서로에게 간섭 위협을 제기할 수도 있는 예시적인 환경을 개시한다.
도 2a는, 착신 신호(incoming signal)를 디코딩하고 성긴 합산을 사용하여 임의의 "자신의" 펄스 반사의 존재를 검출하기 위해, 이중선 펄스 충돌 방지(doublet pulse deconfliction)를 위해 사용될 수 있는 예시적인 신호 처리 회로를 묘사한다.
도 2b는, 데이터 적응식 임계치화(data adaptive thresholding)를 갖는 성긴 합산을 사용하여 이중선 펄스 충돌 방지를 위해 사용될 수 있는 신호 처리 회로의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 2c는 성긴 합산(sparse summation)을 사용하여 삼중선 펄스 충돌 방지(triplet pulse deconfliction)를 위해 사용될 수 있는 신호 처리 회로의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 2d는, 임의의 길이의 지연 코드(들)에 적용될 수 있는, 삼중 비교기를 사용하는 향상된 충돌 방지를 위한 예시적인 프로세스 플로우를 도시한다.
도 3a는 착신 신호를 디코딩하고 미세하게 세분화된 검출을 위해 2d의 삼중 비교기 스킴을 사용하여 임의의 "자신의" 펄스 반사의 존재를 검출하기 위해, 이중선 펄스 충돌 방지를 위해 사용될 수 있는 예시적인 신호 처리 회로를 묘사한다.
도 3b는, 미세하게 세분화된 이중선 펄스 충돌 방지를 위해 사용될 수 있는 신호 처리 회로의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 실시형태는 데이터 적응식 임계치(data adaptive threshold)를 추가하는 것에 의해 도 3a 상에서 확장된다. 결정 영역(decision region)의 형상 때문에, 이것은 깔때기형 필터(funnel filter)로 칭해진다.
도 3c는 다양한 검출 메트릭을 측정하기 위해 사용될 수 있는 공식을 도시한다.
도 4는, 이중선 및 삼중선에 대한 검출 확률 대 SNR의 관점에서 필터 성능을 측정한 플롯을 도시한다.
도 5는 해싱 기술(hashing technique)을 사용하여 지연 코드를 생성하기 위한 예시적인 프로세스 플로우를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는, 차량 사용 시나리오의 예시적인 성능 모델을 도시한다.
도 7은 지연 코드 선택에 영향을 끼치기 위해 위치 검출을 사용하기 위한 예시적인 프로세스 플로우를 도시한다.
도 8은 지연 코드를 공동으로 정의하기 위해 차량 대 차량 통신을 사용하기 위한 예시적인 프로세스 플로우를 도시한다.
도 9는 지연 코드를 정의하기 위해 게시판 기술(billboard technique)을 사용하기 위한 예시적인 프로세스 플로우를 도시한다.
도 10은, 80 nsec의 최대 코드 지연 길이를 갖는 삼중 펄스 코드를 갖는 8 비트, 800 MHz ADC의 경우에 대한 예시적인 펄스 충돌 방지 데이터 플로우를 도시한다.
도 11은 온라인 송신/수신/검출 동작과 조합한 코드 할당/재할당을 위한 다양한 옵션을 도시한다.
도 12는 다른 광학 정보를 또한 수신하도록 보강된 레이다 수신기의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 13은, 자유 공간, 포인트 투 포인트 광학 데이터 통신 시스템으로서 역할을 할 수 있는 광학 트랜스시버(optical transceiver)의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 레이저 히트 맵 제어 루프(laser heat map control loop)의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 1은 레이다 펄스를 송신하는 다수의 레이다 시스템(100)(예를 들면, 1001, 1002, ..., 100n)이 존재하는 예시적인 환경을 묘사한다. 각각의 레이다 시스템(100)은 레이다 송신기(102), 레이다 수신기(104), 및 제어 시스템(106)을 포함한다. 각각의 레이다 송신기(102)는 레이다 펄스를 생성하여 환경으로 송신하도록 구성된다. 각각의 레이다 수신기(104)는, 레이다 펄스 반사를 포함할 수도 있는 광 신호를 수신 및 검출하도록 구성된다. 상기에서 언급되는 바와 같이, 이 수신된 신호는 다른 레이다 시스템으로부터의 간섭하는 펄스/펄스 반사와 같은 노이즈를 또한 포함할 수도 있다. 각각의 제어 시스템(106)은, 자신의 대응하는 레이다 송신기(102) 및 레이다 수신기(104)가 어떻게 동작하는지를 제어하도록 구성될 수 있다. 적절한 레이다 시스템(100)의 예는, 2014년 8월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/038,065호; 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2016/0047895호, 제2016/0047896호, 제2016/0047897호, 제2016/0047898호, 제2016/0047899호, 제2016/0047903호, 제2016/0047900호, 제2017/0242102호, 제2017/0242103호, 제2017/0242104호, 제2017/0242105호, 제2017/0242106호, 제2017/0242107호 및 제2017/0242109호에서 개시되고 상세히 설명되는데, 이들 문헌의 전체 개시는 참고로 본 명세서에 통합된다. 예를 들면, 레이다 시스템(100)은, 미러를 스캐닝하는 것을 포함하며 사전-스캔 압축(pre-scan compression)(이것은 본 명세서에서 "압축 감지"로 칭해질 수 있음)을 지원하기 위해 범위 포인트 다운 선택 알고리즘(range point down selection algorithm)을 사용하는 (상기 언급되고 통합된 특허 출원에서 설명되는 바와 같이) 레이다 송신기(102)를 활용할 수도 있다. 그러한 실시형태는 또한, 범위 포인트 다운 선택을 지원하기 위해 환경 장면 데이터(environmental scene data)를 레이다 송신기에 제공하는 환경 감지 시스템(120)을 포함할 수도 있다. 사전-스캔 압축의 사용을 통해, 그러한 레이다 송신기는 지능형 범위 포인트 타깃 선택(intelligent range point target selection)을 통해 대역폭을 더 잘 관리할 수 있다. 더구나, 레이다 시스템에 대한 검출 및 이미지 품질이 포인트 클라우드당 사용되는 펄스의 수의 제곱근으로서 변하기 때문에, 이것은, 압축 감지를 통해 통신 펄스의 필요한 수를 감소시키는 것이 신호 대 노이즈 비(signal to noise ratio: SNR)를 향상시켜, 검출 범위 또는 위치 정확도를 크게 감소시키지 않고도 강건한 펄스 충돌 방지를 가능하게 한다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 설명되는 펄스 충돌 방지 기술은, 압축 감지를 활용하는 레이다 송신기와 결합될 때 특히 유리하다. 이들 참조되고 통합된 특허 출원이 레이다 시스템(100)에 대한 예시적인 실시형태를 설명하지만, 그럼에도 불구하고, 실무자(practitioner)는 이들 참조되고 통합된 특허 출원에서 개시되는 것과는 상이하게 레이다 시스템(100)을 구현할 것을 선택할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
레이다 시스템은, 각각의 레이다 송신기(102)에 의해 송신되는 연속하는 레이다 펄스 사이에 존재하는 지연에 기초하여 서로의 펄스 사이를 구별할 수 있다. 따라서, 레이다 시스템(1001)을 위한 레이다 송신기(102)는 펄스(1121 및 1141) 사이에서 L의 지연을 갖는 펄스 시퀀스(1101)를 생성할 수 있다. 레이다 시스템(1002)을 위한 레이다 송신기(102)는 펄스(1122 및 1142) 사이에서 M의 지연을 갖는 펄스 시퀀스(1102)를 생성할 수 있고, 계속 그런 식일 수 있다(레이다 시스템(100n)을 위한 레이다 송신기(102)가 펄스(112n 및 114n) 사이에서 N의 지연을 갖는 펄스 시퀀스(110n)를 생성하는 것을 포함함). L, M 및 N은 레이다 시스템(100)에 의한 펄스 구분을 지원하기 위해 모두 상이한 값이라는 것이 이해되어야 한다. 또한, 다양한 펄스 시퀀스(110)가 이중선이라는 것을 도 1의 예가 도시하지만, 실무자에 의해 필요한 경우 더 긴 펄스 시퀀스(예를 들면, 각각의 펄스 시퀀스가 n-1개의 지연을 포함하는 n 튜플 펄스 시퀀스)가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 2a는, 착신 신호를 디코딩하여 임의의 "자신의" 펄스 반사의 존재를 검출하기 위해 레이다 시스템(100)의 수신 측 상에서 사용될 수 있는 예시적인 신호 처리 회로(220)를 묘사한다. 대상 레이다 시스템(100)에 의해 송신되는 "자신의" 레이다 펄스는, 그것이 환경 내의 물체에 부딪히고 수신기(104)로 다시 반사될 때, 자신의 펄스 사이에서 지연 L을 주로 유지할 것으로 예상될 수 있다. 그러나, 상기에서 나타내어지는 바와 같이, 수신기(104)에 의해 감지되는 신호는 또한, 간섭하는 레이다 펄스(interfering ladar pulse) 및 간섭하는 펄스 반사(interfering pulse reflection)와 같은 노이즈를 포함할 것이다. 예시의 용이성을 위해, 도 2a는 "자신의" 레이다 펄스 반사(210) 및 "간섭하는" 레이다 펄스 반사(280) 둘 모두의 존재를 도시하는데, 각각은 펄스 사이에서 자신의 지연을 갖는다(여기서 "자신의" 레이다 펄스 반사(210)는 펄스(212 및 214) 사이에서 L의 지연을 포함하고 한편 "간섭하는" 레이다 펄스 반사(280)는 펄스(282 및 284) 사이에서 M의 지연을 포함한다).
신호 처리 회로(220)는 "성긴 지연 합 회로(sparse delay sum circuit)"로 칭해질 수 있다. 신호 처리 회로(220)는, 동시적으로 펄스 충돌 삭제(pulse collision excision)를 생성하고 후속하는 포인트 클라우드 정보에 대한 n 튜플(예를 들면, 이중선)을 재결합하면서, 대략적인 여과(filtration)를 제공한다. 이 장치(arrangement)는, 스트라이드 내 충돌 제거(in-stride collision removal)를 허용하고, "자신의" 레이다 시스템을 고려하여 임의의 수의 간섭하는 레이다 시스템(예를 들면, 다른 차량)에 대한 수신기의 광검출기에 의해 감지되는 신호의 모든 단일의 샘플의 검사를 지원하는 것을 돕는다. n 튜플 코드를 고유하게 결정하기 위해서는, 단지 n-1개의 지연만이 필요로 된다. 신호 처리 회로(220)는 강도 또는 개별 펄스 형상에 의존하지 않으며, 따라서, 감쇠 및 펄스 확산에 강건하다.
도 2a에서 216에 의해 나타내어지는 합산은 물리적 현상의 영향을 나타내고 착신 레이다 펄스 반사(210 및 280)로부터의 전자기파가 서로 혼합될 때 "공중에서" 발생한다. 따라서, 수신기(104)에 의해 감지되는 광(218)은 레이다 펄스 반사(210 및 280)뿐만 아니라 광 노이즈의 다른 소스의 혼합이다. 수신기(104)는 광 검출기와 같은 광 센서를 포함한다. 수신기(104)는 또한, 광학 프론트 엔드(optical front end) 및 아날로그 대 디지털 변환기(analog-to-digital converter: ADC)와 같은 특징부를 포함할 수도 있지만, 이것은 반드시 그럴 필요가 있는 것은 아니다. 수신기(104)로서의 사용을 위한 적절한 수신기 기술의 예시적인 실시형태가 상기 참조되고 통합된 미국 특허 출원 공개 공보 제2017/0242105호에서 설명된다. 따라서, 수신기(104)는 착신 광(incoming light)(218)을 감지하고 감지된 광을 나타내는 신호(이것은 "자신의" 레이다 펄스 반사(210) 및 간섭하는 레이다 펄스 반사(280)에 기인하는 신호 부분을 포함함)를 생성할 것이다. 수신기(104)가 ADC를 포함하는 예시적인 실시형태에서, 수신기 내에서 생성되는 감지된 광 신호는 복수의 디지털 샘플에 의해 표현될 수 있다.
도 2a의 예시적인 실시형태에서, 이들 샘플은 두 개의 채널(222 및 224)로 전달된다. 채널(222)은 샘플에 대해 L의 지연을 부과하도록 구성되는 지연 회로(226)를 포함하며, 여기서 L은 "자신의" 레이다 펄스에 대한 지연 코드로서 시스템에 의해 알려지는 값이다. 지연 회로(226)의 출력은, 신호 입력 채널(222)의 (L개의 샘플에 의한) 지연된 버전인 신호(228)일 것이다. 지연 회로(226)는, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 이들의 조합이든 또는 전자적으로, 광학적으로, 음향적으로, 그리고/또는 자기적으로 달성되든 간에, 채널(222)로 들어오는 신호를 L만큼 지연시키기에 적절한 임의의 형태로 구현될 수 있다. 펄스 사이의 시간 지연 L이 샘플의 카운트에 의해 표현될 수 있는 디지털 실시형태에서, L은 펄스(212 및 214) 사이의 시간 지연을 나타낼 샘플의 수일 수 있다.
채널(224)은 변경되지 않은 샘플을 수신기(104)로부터 가산기 회로(230)로 전달한다. 가산기 회로는 채널(224)에서의 지연되지 않은 신호와 지연된 신호(228)를 가산한다. 따라서, 가산기 회로(230)에 의해 출력되는 신호(232)는 수신기 및 그것의 지연된 대응부(counterpart)로부터의 지연되지 않은 신호의 합산을 나타낸다. 수신기로부터의 신호 내에 어떠한 노이즈도 없는 경우, "자신의" 레이다 펄스 반사(210)의 제2 펄스(214)가 신호 처리 회로(220)에 의해 수신되고 처리될 때 가산기 출력 신호(232)는 피크 값을 나타낼 것이라는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 이 피크는 유효한 "자신의" 펄스 반사가 수신되는 때를 식별할 것이다. 그러나, 신호 내에서의 노이즈의 존재는 그러한 피크를 모호하게 하는 경향이 있을 것이다.
수신기로부터의 노이즈 영향을 받은 신호 내에서 자신의 레이다 펄스 반사를 검출하기 위한 거친 필터(coarse filter)를 제공하기 위해, 비교기 회로(234)가 사용될 수 있다. 비교기(234)는 가산기 출력 신호(232)를 값 T와 비교한다. 신호(232)가 T보다 더 큰 경우, 신호는 "자신의" 펄스 반사(210)를 포함할 가능성이 있는 것으로 간주될 수 있다. 신호(232)가 T보다 더 작은 경우, 신호는 "자신의" 펄스 반사(210)를 포함하지 않을 가능성이 있는 것으로 간주될 수 있다. T의 값은 플로어(floor)의 통계적 특성 묘사일 수 있는데, 플로어 위에서 신호는 "자신의" 펄스 반사(210)를 포함할 가능성이 있다("자신의" 펄스 반사가 존재할 때 그 신호(232)를 초과하는 관찰치가 피크 값을 나타내는 경향이 있을 것이라는 것으로부터 유도됨). T의 값은 레지스터(236)로부터 비교기(234)로 공급될 수 있다. 비교기(234)의 출력은, 수신기로부터의 신호가 "자신의" 펄스 반사(210)를 포함할 가능성이 있는지의 여부를 나타내는 신호(238)일 수 있다. 예로서, 이 신호(238)는 그 효과에 대한 이진의 예/아니오 플래그일 수 있을 것이다.
도 2b는, 회로(220)가 T 계산 로직(250)을 포함하는 신호 처리 회로(220)의 예시적인 실시형태를 묘사한다. 이 계산 로직(250)은 수신기로부터의 신호에 기초하여 T에 대한 값을 계산하도록 구성될 수 있다. 따라서, 수신된 신호의 특성이 변함에 따라, T에 대한 값은 적응적으로 변할 수도 있다. 이 특징부는, 노이즈 "플로어"가 (예를 들면, 낮 시간 동안의) 주변 조명, 다른 레이다 조명, 및/또는 다른 외부 소스로 구성되는 경우에 유용하다. 시스템이, 단순한 열적 노이즈인 노이즈 플로어에 의해 제한되는 것으로 알려져 있는 경우, 도 2a에서의 비적응식 임계치가 바람직하다. 계산 로직(250)은 수신기로부터 출력되고 채널(222 및 224)로 전달되는 샘플의 이동 평균(moving average)을 계산할 수 있다. 이것은, 임의의 선택된 슬라이딩 윈도우 사이즈를 갖는 러닝 평균(running average)일 수 있다. 계산을 줄이기 위해 샘플의 서브세트가 사용될 수 있다(이동 평균을 조금씩 이동시킬 수 있다):
1) 과거 J개의 샘플의 제곱의 합을 취한다.
2) 임의의 과거의 샘플이 "유효한" 펄스로 선언된 경우, 합계로부터 이들 D 항을 제거한다.
3) 이 합산을, 감산 이후 합계에 남아있는 샘플의 수로 나누고, 결과를 Q에 의해 나타낸다.
4) T = α/√Q를 설정함, 여기서 α는 목적하는 수의 표준 편차이다.
펄스 코딩이 하나의 지연(이중선 펄스)을 사용하는 예를 도 2a 및 2b가 도시하지만, 펄스 코딩이 다수의 지연을 사용하는 경우, 신호 처리 회로(220)는 지연 라인에서의 추가적인 탭 및 종속 접속된 가산기(cascaded adder)를 통해 이것을 수용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 접근법은 "종속 접속된 성긴 지연 합 회로(cascaded sparse delay sum circuit)"로 칭해질 수 있다.
예를 들면, 도 2c는 "자신의" 레이다 펄스가, 두 개의 지연, 펄스(292와 294) 사이의 L1 및 펄스(294와 296) 사이의 L2를 포함하는 삼중선 펄스(290)인 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 장치에서, 채널(222)은 두 개의 지연 회로(226 및 270)를 포함한다. 지연 회로(226)는, 착신 샘플(incoming sample)에 L1의 지연을 부과하기 위해 도 2a와 관련하여 상기에서 설명되는 바와 같이 동작할 수 있다. 그 다음, 지연 회로(270)는, 222에서 착신 샘플을 L1 및 L2만큼 지연시키는 다른 지연된 신호(272)를 생성하기 위해, L2의 지연을 갖는 지연된 신호(228)를 지연시키도록 동작한다.
종속 접속된 가산기는, 지연된 신호(228)를 활용하여 지연된 신호(228)를 채널(224)의 지연되지 않은 신호와 합산하는 가산기(230)를 포함하는데, 가산기(230)로부터의 출력(232)은, 가산기 출력 신호(232)와 합산하여 가산기 출력 신호(276)를 산출하기 위해 지연된 신호(272)를 활용하는 하류의(downstream) 가산기 회로(274)로 공급된다.
그 다음, 비교기(234)는 가산기 출력 신호(276)를 T와 비교하여 상기에서 논의되는 바와 같은 신호(238)를 생성한다. 도 2b와 관련하여 설명되는 바와 같이, T의 값은 수신기로부터의 신호에 기초하여 (도 2b에 도시된 바와 같은) T 계산 로직(250)을 사용하여 계산될 수 있다.
도 2b에서 수반되는 삼중선 펄스 인코딩은 또한, 간섭하는 레이다 펄스/펄스 반사로부터의 다중 경로 확산의 결과로서 발생할 수도 있는 동작 동안의 도전 과제를 해결하는 것을 돕는다. 이 도전 과제를 완화하기 위해, 삼중선의 여분의 펄스 및 지연은, 삼중선 성긴 어퍼처 코드(triplet sparse aperture code)를 형성하는 제3 코드 인덱스를 산출하여, 수신된 스퓨리어스 신호(spurious signal)가 2 펄스 코드 구성과 매치한 (있음직하지는 않지만 그러나 가능한) 경우에, 스퓨리어스 펄스를 잘못 수용하는 위험을 감소시킨다. 삼중선 성긴 어퍼처 코드는 또한, 클록 지터 유도 스퓨리어스 펄스 충돌(clock jitter-induced spurious pulse collision)을 완화시킨다. 예를 들면, "자신의" 레이다 펄스에 대한 삼중선 코드 지연이 3,19(이것은 y(k), y(k-3), 및 y(k-19)의 형태로 신호를 산출함)이라는 것을 가정한다. 이제, 스퓨리어스 간섭 펄스(spurious, interfering pulse)가 범위 [y(k), y(k-3)]에 걸친 리턴을 제공한다는 것을 또한 가정한다. 이 상황에서, 이중선 검출기는 코드를 유효하다고 선언할 수도 있는데, 이것은 위양성(false positive)을 구성한다. 제3 항을 추가하는 것에 의해, 단일의 바운스 경로로부터의 삼중 합(triple sum)(부 이중 합(vice double sum))에서 [임계치 T를 초과함]을 트리거할 가능성은 매우 낮다. 더구나, 3 펄스 [삼중선] 코드는, 실무자에게 코드를 제공한다(여기서 n은 최대 지연임). 따라서, n = 60인 예의 경우, 이것은 약 12 비트의 분리(isolation)를 제공한다. 따라서, 삼중선 코드는 간섭하는 레이다에 대한 분리를 향상시킨다.
도 2c의 회로가 효과적으로 동작하지만, 본 발명자들은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 깔때기형 필터 접근법을 사용하는 것에 의해 더욱더 나은 성능이 획득될 수 있을 것이라는 것을 예상한다. 그러한 접근법은, 이중선, 삼중선, 또는 임의의 n 튜플 코드에 대한, 다중 경로를 완화하는 것 및 간섭하는 레이다로부터의 펄스 충돌을 완화하는 것 둘 모두를 할 것으로 예상된다. 도 2d는 깔때기형 필터의 로직 플로우에 대한 예시적인 프로세스 플로우를 도시한다. 명확성을 위해 Ntuple을 사용하여 코드 길이를 나타낸다. 먼저, 도 2b, 도 2c의 간단한 합 및 임계치 프로세스(또는, 후보 코드를 스크리닝하기 위해, Ntuple > 2로의 확장)를 사용하는 것에 의해 스크리닝한다. 이중선 사례를 고려하고 이들 두 샘플을 x, y로서 표시하는데, x는 두 개 중 가장 큰 것을 나타낸다. 다음의 세 가지 조건이 충족되는 경우, 후보 코드를 수락하는데, 어떤 고정된 τ > 1이다:
1) x + y > T
2) x < τy
2) y < τx
결합되는 2), 3)은 max(x/y, y/x) < τ를 계산하는 것과 동일하다는 것을 유의한다(아래의 삼중 비교기 접근법과 관련한 논의 참조).
따라서, 상기의 세 개의 단계는 도 2d와 정렬되는데, 1)은 도 2d에서의 스크리닝이고, 도 2d에서의 프로빙/거부는 2), 3)에 의해 구현된다. 최대치를 명시적으로 형성하지 않을 것을 선택한 이유는, 2), 3)을 평가하는 것이 더 빠르기 때문이다. 이중선 펄스의 경우, 도 4에 설명되는 바와 같이, 검출 통계치를 찾는 것이 또한 더 용이하다. 그러나, 두 개보다 더 많은 펄스의 경우, 최대치 및 최소치를 명시적으로 형성할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 프로브 단계 1)은, 도 2b, 도 2c의 성긴 합이다. 분명히, 더 많은 에너지가 유효한 코드 존재의 지표이다. 선택될 T의 값에 관해서는, 코드의 존재가 값 S + Noise를 리턴하고, 노이즈는 Noise의 값만을 리턴한다고 가정한다. 그 다음, S + Noise > T > Noise가 되도록 T의 값을 선택해야 한다. 또한, 이 간격에서의 T의 선택은, 도 4에서 논의되는 바와 같이, 오경보 및 검출 확률을 절충하는 것을 허용할 것이다.
단계 2), 3)은 다음과 같이 동기 부여되고 정당화된다. 노이즈가 없고 따라서 x = y = S이라는 것을 가정한다. 그 다음 τ = 1의 값은 실제 펄스가 통과하는 것을 허용하지만, 그러나, 임의의 노이즈는 필터로 하여금 그 샘플을 거부하게 할 것이다. 따라서, τ를 더 크게 만들수록, 노이즈가 존재할 때 더 많은 오경보를 대가로 검출 확률을 증가시킨다. 동일한 논의를 사용하여, Noise < T < 2S이도록 다른 임계치 T가 선택되어야만 한다는 것을 알 수 있다.
도 3a는, 두 개 이상의 비교의 형태를 취할 수 있는, 추가적인 여과 회로부(filtration circuitry), 주로 프로브 스테이지[이것은 상기로부터의 단계 2), 3)을 수행할 수 있음]를 갖는, 도 2a의 신호 처리 회로(220)[이것은 상기로부터의 단계 1)을 수행할 수 있음]를 포함하는 신호 처리 회로(300)를 도시한다. 삼중 비교기에서, 하나의 비교는 임계치 T와의 함께 하고 다른 두 개의 비교는 τ와 함께 한다는 것을 유의한다. 도 3a의 보강을 통해, 자신의 펄스 검출은 이제 삼중 비교기에 기초한다. 삼중 비교기 장치는, 간섭하는 펄스/펄스 반사를 거부하면서, 유효한 "자신의" 레이다 펄스 반사의 더욱 미세하게 세분화된 보존을 제공하는 비선형 결정 영역을 제공한다. 비교기(234)는 도 2a와 관련하여 상기에서 설명되는 바와 같이 동작한다. 그러나, 승산기(302)는 채널(224)의 신호를 활용하고 이 신호에 값 τ를 승산하여 제1 곱 신호(product signal)(308)를 생성한다. 또한, 승산기(304)는 지연된 신호(222)를 활용하고 이 지연된 신호에 τ를 승산하여 제2 곱 신호(310)를 생성한다. τ의 값은 레지스터(306)로부터 승산기(302 및 304)로 공급될 수 있다.
비교기(312)는 지연된 신호(228)를 제1 곱 신호(308)와 비교한다. 지연된 신호(228)가 제1 곱 신호(308)보다 더 작으면, 이것은 두 개의 펄스 x, y가 실질적으로 상이하다는 것을 나타내고, 비교기(312)로부터의 출력 신호(316)는, 자신의 레이다 펄스 반사(210)가 신호에 존재하는 것으로 간주될 가능성이 없다는 것을 나타낼 수 있다.
비교기(314)는 채널(224)에서의 지연되지 않은 신호를 제2 곱 신호(310)와 비교한다. 224에서의 지연되지 않은 신호가 제2 곱 신호(310)를 초과하면, 이것은, x, y가 상당히 상이하는 것을 다시 나타내는데, 이것은 양 채널에 존재하는 유효한 펄스에 대해 발생할 수 없으며, 비교기(314)로부터의 출력 신호(318)는, 자신의 레이다 펄스 반사(210)가 신호에 존재하는 것으로 간주될 가능성이 없다는 것을 나타낼 수 있다.
회로(300)는 또한, 비교기(234, 312 및 314)로부터 하류에 AND 로직(320)을 포함할 수 있다. AND 로직(320)은 비교기(234, 312 및 314)로부터의 출력(238, 316 및 318) 모두가 하이인 경우에 하이가 되도록 동작할 것이다. AND 출력(322)에서의 하이(예) 신호는, 미세하게 세분화된 필터가 신호 내에서 "자신의" 레이다 펄스 반사의 존재를 검출하였다는 것을 나타낼 것이다. 세 개의 비교기(234, 312 및 314)에 의해 부과되는 테스트를 통과하는 신호는, 두 개의 속성, 즉, (1) 후보 펄스 쌍의 합이 (비교기(234)에 의한 결정에 의해) 클 것이라는 것, (2) 펄스간 편차가 작을 것이라는 것을 향유할 것이다. 비교기(234, 312 및 314)로부터의 출력(238, 316 및 318) 중 임의의 것이 낮으면, AND 로직(320)으로부터의 출력 신호(322)는, "자신의" 레이다 펄스 반사가 수신기로부터의 신호 내에 존재하지 않는다는 것을 나타낼 것이다.
도 3a는 또한, 신호(322)를 사용하여 신호 샘플의 슬라이딩 윈도우를, "자신의" 펄스 반사(326) 또는 노이즈/간섭(328) 중 어느 하나로 분류하는 선택기 회로(324)를 도시한다. 신호(322)에 의해 "자신의" 펄스 반사(326)로서 분류되는 샘플은 범위 정보를 추출하도록 추가로 처리될 수 있고, 한편, 신호(322)에 의해 노이즈/간섭(328)으로서 분류되는 샘플은 비트 버킷(330) 안으로 드롭될 수 있고 및/또는 다르게는 노이즈/간섭에 대한 추가적인 정보를 획득하도록 처리될 수 있다.
도 3a의 삼중 비교기 필터는, 몇몇의 로직 게이트, 가산 및 승산만을 사용하여 구현될 수 있는데, 이것은 삼중 비교기 필터를 낮은 레이턴시 펄스 검출을 처리할 수 있게 만든다. 더구나, 실무자는 도 3a에 의해 도시되는 것과는 다른 구현예를 선택할 수도 있을 것이라는 것이 이해되어야 한다. 예를 들면, 승산기(302 및 304)는 분산 연산(distributed arithmetic)을 사용하여 테이블로 대체될 수 있다.
도 3b는, 회로(300)가 τ를 적응시키기 위한 계산 로직(350)을 포함하는 예시적인 실시형태를 묘사하는데, 이것은 깔때기형 필터 장치가 상기에서 논의한 것으로 이어진다. T 계산 로직(250)이 또한 존재할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. τ 계산 로직(350)은 수신기로부터의 지연된 및 지연되지 않은 신호(228 및 224 참조)에 기초하여 τ에 대한 값을 계산하도록 구성될 수 있다. 따라서, 수신된 신호의 특성이 변함에 따라, τ에 대한 값은 적응적으로 변할 수도 있다. 새로운 임계치 τ'이 있다고 가정하고, 비교기를 형성한다:
여기서 "y(i)"는 신호에서의 샘플 i의 값을 나타낸다(여기서, y(k)는 224에서의 신호에 대응하고 y(k - L)은 지연된 신호(228)에 대응한다). 이것은 훌륭한 필터가 될 것이며, 실제로 이제부터 나타내는 적응식 임계치를 갖는 삼중 비교기와 동등하다. 이것이 좋은 검출기인 것에 관한 이유는, 노이즈가 없고 두 개의 유효한 펄스가 있는 경우, 절대 값 내부의 위쪽 항이 제로이기 때문이다. 순수한 노이즈를 갖는 경우, 분모는 노이즈 표준 편차의 추정치이고, 그러므로, 노이즈 분산[일정한 오경보율]과는 독립적이며, 또한, 노이즈가 사라짐에 따라 100% 정확한 검출, 0% 오경보를 제공하는 테스트를 갖는다. 이 후자는 통계학 문헌에서 일치 검정(consistent test)으로 칭해진다. 상기 식의 양변을 제곱한다. y(k) > y(k - L)인 경우, 대수 이후 로 두면, 다음을 획득한다:
좌변이 단조로운 0 < ω < 1이기 때문에, τ'을 어떤 다른 임계치로 대체할 수 있고 ω< 1 또는 y(k) < τy(k - L)을 획득할 수 있다. 식 (1)에서의 검출기는, τ'의 적절한 선택, 즉 τ = f(τ')를 갖는 도 2d의 검출기와 동등하다는 결론이 내려진다. 실제로 이 함수를 찾을 필요가 없다는 것을 유의하는 것은 흥미로우며, 더구나, 도 2d에서의 플로우는, 제곱근과 비율을 형성하는 것 및 식 1에서의 그러한 것보다 계산적으로 훨씬 더 저렴하다. 식 (1)은, 다른 실시형태에서, 더욱 통계적으로 안정적인 추정치를 제공하기 위해 과거의 τ의 러닝 평균을 포함하도록 수정될 수도 있다는 것이 관찰되어야 한다.
식 (1)의 이 장치에서, 비교기(312 및 314)와 조합한 계산 로직(350)은, 시스템이 신호 대 노이즈비(SNR)가 더 커짐에 따라 허용 가능한 드리프트가 더 넓어지는 것을 허용하기 때문에, 깔때기형 필터를 제공한다. 깔때기형 필터는 검출, 누출 및 오경보율의 명시적인 빠른 평가를 허용하는 테스트 통계치를 제공한다. 상기의 식 (1)을 통해, 깔때기형 필터는 τ에 대한 적응 값인 τ'을 활용한다. 따라서 펄스 충돌 필터는 단일의 임계치 T에만 의존한다. 동기 부여는, τ에 대한 식 (1)의 사용이, 신호 존재를 여전히 선언하면서, "a" 표준 편차의 드리프트를 허용하는 것에 대응한다. 축 y(k), y(k - L)는 도 3b에서 (360)에 의해 도시되며, (360) 내의 음영 영역은, 유효한 코드가 존재함을 선언하는 영역이다. 펄스가 의심스럽거나, 또는 단순히 노이즈일 때 "유효"가 선언되면 오경보가 발생한다. 이것은, 유효한 펄스가 존재하지 않더라도 음영 영역 내부에 있을 때 발생한다. 신호가 실제로 존재할 때 음영 영역에 있으면 검출이 발생한다. x 및 y가 임의의 확률로 서로에게 가까이 있을 가능성이 낮기 때문에, 음영 영역 내에 있는 것은 노이즈 단독인 경우는 가능성이 없다. (360) 내의 음영 영역은 식 (1)을 재구성하는 것에 의해, 다음과 같이, 설명된 깔때기 형태를 갖는 것으로 검증된다:
이고, 인데, 이것은 유니터리 연산자(unitary operator)와 관련되는 부호 부정의 2차 형태(sign indefinite quadratic form)이다:
그 다음, 이것은 원뿔 곡선(conic section)의 속성에 의해 입증될 때 깔때기를 정의한다. 임계치를 설정하는 방법을 결정하는 데 (360)만을 필요로 하며, 회로는 결정을 전달하기에 충분하다.
임계치 T를 설정하는 데 필요한 오경보율 Pfa가 도 3c에 도시되어 있다. 검출 확률 Pd는, 레이저 파워를 조정하기 위해, 또는 달성 가능한 범위를 결정하기 위해 사용되고, 뿐만 아니라, Pd 대 Pfa의 균형을 맞추기 위해 T를 결정한다. Pd에 대한 표현은 도 3c에서 또한 도시되는데, 여기서 Φ는 일반 CDF이고, F 일반화된 초기하 함수(hypergeometric function)이고, I는 수정된 베셀 함수(Bessel function)이고, 이며, λ, λ+는, 각각, 수신기의 평균 신호 레벨 및 분산이다. 마지막으로, 리커(leaker)(실제로 간섭하는 펄스인 잘못 선언된 "자신의" 펄스)의 확률인 Pleak가 도 3c에 도시되어 있다. Pleak에 대한 이들 식은 근사식이다; 정확한 형태는 Pd에 대한 공식에서 합산 한계를 수축시키는(deflating) 것에 의해 발견될 수 있다. 또한 그들은 Ntuple이 2와 동일한 경우에만 정확하다는 것을 유의한다. 도 4는 이중선(실선만) 및 삼중선(라인-도트) 코드에 대한 (정확한) 검출 성능을 도시한다. 수평 축은, 광자 에너지와 동일한 열 노이즈 분산을 갖는, 열 및 샷 노이즈 둘 모두를 비롯한, 신호 대 노이즈 비이다. 비교를 위해, 오경보율은 5e-5이다.
상기에서 논의되는 특정한 예가, 펄스가 상대적으로 빨리 연속하여 송신되는(그리고 코드가 실제로 유효하다는 것을 디코더가 나타내는 경우 결합되어 펄스 리턴을 형성하는) 지연 코드의 사용을 수반하였지만, 필요한 경우, 더 긴 펄스 지연이 실무자에 의해 활용될 수 있을 것이라는 것이 이해되어야 한다.
일례로서, 10 usec마다 펄스를 전송하도록 설계되는 레이다 시스템을 고려할 수 있다. 그러한 경우, 실무자는 코드 사이의 시간이 수십 nsec - 예를 들면, 7 nsec - 인 코드를 사용할 수도 있다. 그렇게 함에 있어서, 시스템은 새로운 타깃 리턴을 획득할 것인데, 이것은 10 usec마다 레이다 포인트 클라우드에서 새로운 포인트의 형태를 취할 수 있다. 시스템은 두 개의 펄스를 연속적으로 빨리 전송했을 것이고, 그것은 매우 빠른 시간 지연을 가지고 리턴을 처리하여 리턴을 단일의 타깃 리턴으로 변환할 것이다. 다시 말하면, 시스템은, 펄스 이중선 시나리오의 경우, 형성되는 포인트 클라우드에 포인트가 존재할 때 펄스의 수 두 배로 전송한다.
그러나, 10 usec 샷 사이의 지연을 사용하고, 결과를 샷 단위로(shot-to-shot) 비교하는 것도 또한 가능하다. 이것은, 시스템이 취해진 각각의 레이저 샷에 대해 포인트 클라우드에 하나의 포인트를 생성한다는 이점을 갖는다. 그것은 또한, 샷 사이에 더 많은 충전 시간을 허용하고, 그에 의해, 샷 에너지에 대한 증가를 허용한다. 시스템이 0 usec에 그리고 다시 10.007 usec에, 그 다음 다시 20 usec 및 20.007 usec에 등에 레이저 샷을 가질 수 있는 예의 경우. 그 다음, 처음 두 개의 샷은 도 2a(및 후속하는 도면)에서 입력으로 사용될 것이다. 예를 들면, 도 2a에서, 0 usec, 20 usec, 40 usec 등에서 타임 샷으로부터 리턴하는 짝수 색인의 데이터(even-indexed data)는 하단 채널(224)에 공급될 수 있고, 10.007 usec, 20.007 usec 등에서 타임 샷으로부터 리턴하는 홀수 색인의 데이터(odd-indexed data)는 상단 채널(222)에 공급될 수 있다. 레이다 시스템이 "볼 수 있는" 범위 한계가 약 660 미터 미만인 경우, 0 usec에서의 샷으로부터의 리턴은, 10.007 usec에서의 샷이 시작되기 이전에 종료될 것이라는 것이 이해되어야 한다. 이것은, 리턴 데이터를 채널(222 및 224)에 공급하는 방법을 정렬하는 것과 관련하여 모호성을 방지하는 것을 도울 것이다. 이 접근법은 또한 샷의 쌍에 걸친 타이밍 정확도의 유지 보수에 의존하며, 이와 관련하여, 수십 마이크로 초에 걸쳐 수십 nsec의 정확도를 유지하는 것은, 10억분의 1의 클록 드리프트를 갖는 타이밍 회로가 상업적으로 이용 가능하다는 것을 고려하면, 현재 이용 가능한 타이밍 회로의 성능 내에 충분히 있을 것으로 예상되고, 반면 여기서의 제안된 시스템은 대략적으로 일 천분의 1에서 더욱 적당하다.
따라서, 본 명세서에서의 펄스 코딩, 디코딩, 및 성능 모델링 논의는, 상기에서 논의되는 짧은 지연 실시형태뿐만 아니라, 이 긴 지연 실시형태에도 또한 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 실무자의 설계 절충은 레이저 하드웨어 복잡성(짧은 지연의 경우)과 디지털 메모리(긴 지연의 경우) 사이의 선택 및 이들의 균형을 맞추는 것에 있을 것이다.
지연 코드 선택:
레이다 시스템의 레이다 펄스에 대한 지연 코드를 사용하여 주어진 영역에서 그 레이다 시스템의 위험을 감소시키는 방식으로 그 레이다 시스템에 의해 사용되는 그 지연 코드를 선택하기 위해, 다수의 기술 중 임의의 것이 실무자에 의해 사용될 수 있다.
예를 들면, 몇몇 예시적인 실시형태에서, 지연 코드는, 다른 레이다 시스템이 지연 코드를 선택하는 방법의 어떠한 지식도 상이한 레이다 시스템이 가질 필요가 없는 비공동/비협업 방식으로 선택될 수 있다. 이것은, 고유한 지연 코드를 공동으로 정의하기 위한 차량간 통신의 신뢰성 또는 가용성이 실용적이지 않을 수도 있기 때문에, 자동차와 같은 차량을 수반하는 사용 사례에서 특히 유용할 수 있다. 예를 들면, 도 2a와 관련하여, 두 개의 인근의 레이다 시스템이 동일한 지연을 가지고 인코딩된 레이다 펄스를 송신하고 있는 경우 펄스 충돌을 방지하기 위해, 지연 L 및 M을 구별하기를 원할 것이다.
도 5는 펄스 충돌의 가능성이 매우 낮은 지연 코드를 생성하기 위해 해시 코드가 어떻게 사용될 것인지의 예를 도시한다. 단계 500에서, 프로세스는 1과 N 사이의 범위에 속하는 난수 x를 생성하는데, 여기서 N은 최대 허용 지연이다(그리고 1은 이 예에서 최소 허용 지연이다). 그 다음, 이 난수는 펄스 사이의 지연 L에 대해 선택될 수 있다(단계 502). 난수를 생성하는 하드웨어는 그러한 목적에 적절한 임의의 프로세서 또는 다른 회로부일 수 있다. 예를 들면, 자동차 산업에서 사용되는 임베딩된 프로세서 중 많은 것은, 하드웨어 구현을 위한 옵션의 강건한 세트를 생성하는 라이브러리에 난수 생성기를 이미 구비한다. 난수 생성을 위한 예시적인 하드웨어는, NVidia(엔비디아), Xilinx(자일링스), Altera(알테라) 등과 같은 많은 소스로부터 이용 가능하다. 도 5가 이중선 실시형태에 대한 지연 선택을 도시하지만, 도 5의 프로세스 플로우는 n 튜플(n은 2보다 더 큼) 펄스 인코딩을 위해 다수 회 실행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들면, [단일의 주사위처럼] N = 6을 갖는다고 가정한다. 3을 굴리면, 3의 이중선 코드 간격을 사용한다. 삼중선 코드의 경우, 주사위를 두 번 굴리고 4, 6을 얻는다고 가정한다. 그 다음, 삼중선 코드는 4 및 6만큼 이격되는 세 개의 샘플이다. 두 개의 레이다 시스템 사이에 어떠한 조정용 통신도 없는 두 개의 레이다 시스템이 그들 자신의 해시 코드를 랜덤하게 선택하는 경우, 그들이 우연히 동일한 코드를 선택할 확률은 N-2 중 1이라는 것은, 입문의 대기 행렬 이론(introductory queuing theory)을 사용하여 나타내어질 수 있다. 따라서 N = 60인 경우 확률은 0.05%보다 더 작다. 해시 코드의 우아함은, 조금의 준비도 필요하지 않다는 것이다. 임의의 메시지가 전송되기 이전에 단순히 해시 코드를 생성한다. 그 해시 코드는 난수 생성기를 사용하여 생성된다. 코드는, 성능이 저하되는 것으로 인식되는 그러한 시간까지 유지될 수 있는데(그 예는 하기에서 논의됨), 그 시점에서 해시는 업데이트될 수 있다. 코드가 랜덤하게 생성되기 때문에, 두 개의 레이다가 동일한 코드를 선택하는 확률은 무시 가능하다. 도 2a 내지 도 2c 및 3a 및 도 3b에 도시된 회로의 예시적인 실시형태를 참조하면, 지연 회로에 의해 부과되는 지연의 값은, 선택된 해시 코드를 반영하도록 조정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
여전히 또한, 레이다 시스템에 대한 코드 할당(예컨대, 자동차 애플리케이션에서의 차량 코드 할당)은 환경에 종속적일 수 있다. 도 6a 및 도 6b는 펄스 충돌 성능 모델을 개발하기 위한 시나리오를 도시한다. (602)는, 충돌 펄스에 의해 "블라인드되는" 차량의 속도인 성능 메트릭 D#이고, (603)은 다중 경로를 통해 펄스 충돌이 발생하는 경우의 차량의 속도인 다른 성능 메트릭 M#이다. 일반적으로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 직접 경로(블라인딩)는 착신 레인에서의 펄스로부터 발생한다. 도 6b에서의 (629)는, 총 충돌 횟수에 대한 대략적인 공식을 나타낸다. 예를 들면, 도 6b의 테이블의 (615, 617, 618)에서의 제3의 값, 및 테이블의 다른 파라미터에 대한 공칭 값을 사용하여, 초당 430회의 펄스 충돌을 획득한다. 까다로운 자동차 밀도를 선택했기 때문에, 이것은 보수적이다. 또한 모든 차량이 레이다 시스템을 갖는다고 가정한다. 초당 2,400 회의 펄스 충돌을 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 매우 조밀한 환경에서도 12 비트의 분리는 충분하다. 약간의 광학적 분리를 통해 이것을 달성할 수 있다. 7 비트의 광학적 분리를 갖는 경우, 해시 테이블에서 추가적인 5 비트 또는 유효한 32개의 코드를 필요로 할 것이다. 여기서 하나의 실시형태는, 0.1us 간격으로 이격되는 이중 펄스 코드인 1㎱ 펄스일 것이다. 이것은 약 3 nsec의 잠재적인 펄스 확산에 대한 마진을 포함한다. 0.1us에서, 양방향 비행시간(범위 분해능)은 15m이다. 50,000 PRF에서, 이것은 또한 단일의 범위 게이트 PRF 스팬(single range-gated PRF span)의 1/200이며, 따라서, 충분한 마진을 갖는다.
예시적인 실시형태에서, 지리적 위치 검출과 같은 위치 검출은 레이다 시스템에 의해 사용되는 지연 코드를 조정 및 재설정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, GPS 또는 다른 위치 인식 시스템을 구비한 차량에서, 차량의 검출된 지리적 위치에서의 변화는, 그 차량의 레이다 시스템에 의해 사용되는 지연 코드의 조정/재설정을 트리거할 수 있다. 예시적인 실시형태에서, GPS 위치는, 지연 코드 조정을 제어하기 위해, 셀룰러 영역의 미리 할당된 그리드와 같은 그리드로 오버레이될 수 있다. 차량이 새로운 셀룰러 영역에 접근함에 따라(그리고 이전의 셀 사이트를 빠져 나감에 따라), 차량의 레이다 시스템은 자신의 지연 코드(들)를 조정/재설정하도록 트리거될 수 있다(도 7 참조). 그러한 설계는, 트래픽 모니터링 시스템 캠(traffic monitoring system cam)이 오프라인 차량 밀도뿐만 아니라 고저선 블라인딩 조건(Line of Site Blinding Condition)(RM)을 평가하기 때문에, 지연 코드의 효율적인 재사용을 허용할 수 있고 환경의 요구에 매치하도록 지연 코드 재사용을 구성할 수 있다. 중요한 것은, 이것은 이동 동안 차량간 통신에 대한 필요 없이 달성될 수 있다.
다른 예시적인 실시형태에서, 도 3b의 신호 처리 회로(300)는, 필터에 의해 거부되었던 신호로부터 지연 코드를 추출하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 지연을 갖는 지연 회로는, 거부된 간섭하는 신호에 존재할 수도 있는 지연 코드를 식별하기 위한 추가적인 지연 합 회로로서 사용될 수 있다. 이것은 랜덤화된 데이터 서브세트에 대해 수행될 수 있거나 또는 그것은 비교기(234)에 의해 설정된 T 임계치를 초과하는 그러나 비교기(312 및 314)에 의해 정의되는 테스트에 실패하는 샘플에 대해 행해질 수 있다. 또한, 이 개념은 임의의 n 튜플 지연 코드와 함께 사용될 수 있다. 절차는 다음의 것일 수 있다:
1) 도 2d에서의 제1 단계[스크리닝]가 얼마나 자주 트리거되는지를 카운트함,
2) 프로빙 단계가 펄스를 얼마나 자주 거부하지를 카운트함,
3) 도 3c에서의 공식을 결과에 적용함.
4) 오경보가 노이즈만의 지시보다 더 크고, 이중 및 삼중 누출이 높으면, 해시 코드를, 길이 또는 지연 할당 중 어느 하나에서, 다시 실행한다.
다른 예시적인 실시형태에서, 차량 대 차량 통신은 코드를 공유하기 위해 그리고 충돌을 방지하도록 지연 코드를 협업적으로 조정하기 위해 사용될 수 있다(도 8 참조).
또 다른 예시적인 실시형태에서, 레이다 시스템은 미리 할당된 시간에 미리 할당된 구조체로부터의 다중 경로를 활용하는 방식으로 통신하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대 장치를 통해, 구조체는 레이다 시스템이 그들의 지연 코드를 게시하는 게시판으로서 사용될 수 있다(도 9 참조).
다른 예시적인 실시형태에서, 레이다 시스템은 다중 정적 융합 포인트 클라우드(multi-static fused point cloud)를 비협업적으로(또는 차량 대 차량 통신을 통해 협업적으로) 생성하도록 동작할 수 있다. 그러한 실시형태에서, 펄스 간섭이 다중 정적 레이다(multi-static ladar)를 위한 적절한 시간 전송과 함께 사용될 수 있고, 그에 의해, 시야 내의 모든 레이다 시스템으로부터의 상세한 볼륨 데이터(volumetric data)를 제시할 수 있다.
다중 정적 실시형태에서, 레이다 시스템이, (1) 영역 내의 모든 다른 레이다 시스템의 지연 코드, (2) 영역 내의 레이다 시스템의 위치, 및 (3) 그 자신의 위치를 알고 있다는 것을 가정할 수 있고, 또한, 다른 레이다 시스템이 대상 레이다 시스템의 수신기에 대한 명확한 시선(line of sight)을 가지고 있다는 것을 가정할 수 있다. 따라서, 대상 수신기가 직접 레이다 펄스로부터의 리턴 및 그 펄스로부터의 에코를 (예를 들면, 도로 또는 다른 차량을 통해) 획득하면, 더 큰 리턴은 직접 샷(direct shot)일 것이다. 모든 샷이 클러스터링될 것이 예상된다. 예를 들면, 자동차 A의 레이다 펄스가 자동차 B로부터 튀어나오고 그 다음 대상 수신기에 충돌하면, 그리고 차량 A가 두 개의 펄스를 사용하면, 대상 수신기는 110010…1001을 수신할 것이다(여기서 1은 펄스 "뱅(bang)"이고 각각의 0은 비펄스이다(non-pulse)). 이 시퀀스에서의 처음 두 개의 펄스 뱅은, 그들이 자동차 A로부터 대상 수신기로 곧바로 오기 때문에, 강력하고, 후속하는 펄스 뱅은 에코일 것이고 그러므로 더 약할 것이다.
그 다음, 대상 레이다 시스템은 영역 내의 각각의 레이다 시스템에 대한 펄스 코드 수신기를 생성하는데, 대상 레이다 시스템은, 펄스 코드 수신기를 통해, 모든 다른 레이다 시스템으로부터 펄스 이중선(또는 삼중선)의 모든 도달 시간을 검출할 수 있다. 수신되는 각각의 이중선(또는 삼중선) 쌍에 대해, 대상 시스템은 가장 큰 리턴을 직접 경로로서 그리고 더 작은 리턴을 에코와 관련시킬 수 있다. 그 다음, 시스템은 직접 리턴과 에코 사이의 시간 차이를 문서화하고, 이것을, 대상 레이다 시스템이 위치되는 곳 및 펄스 뱅을 전송한 레이다 시스템이 위치되는 곳의 지식과 결합할 수 있다. 이것은, 에코를 생성하는 타깃이 위치되는 곳에 대한 부분적인 데이터를 제공한다. 이러한 맥락에서의 다중 정적 레이다는, 이러한 종류의 상황에서 타깃 위치(포인트 클라우드)를 알아내기 위해 다수의 수학식에서 다수의 변수의 사용을 설명하는 기술 용어이다.
다른 예시적인 실시형태에서, 펄스 검출(및 간섭하는 펄스의 임의의 검출)은, 트래픽 모니터링에서의 사용을 위한 트래픽 플로우 정보를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 레이다 유도 트래픽 정보는, 예를 들면, 트래픽 라우팅 등을 돕기 위해 셀룰러 폰 기반의 크라우드 소스 트래픽 데이터를 보강하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 이 정보는, 차량 대 차량 또는 다른 형태의 통신을 사용하여 실시간으로 분배될 수 있다. 펄스 충돌 동안 차량이 통신 거부 영역에 있는 경우, 이동 전화 융합이 실시될 수 있는 방법과 유사하게, 정보는 버퍼링되어 시나리오 종속 레이턴시를 가지고 나중에 전송될 수 있다. 도 6a는 차량간 통신의 예인 633/634를 도시한다. 차량이 이동 동안 또는 이동 이후에, 포인트 클라우드, 또는 추적 파일을 공유하는 경우, 신호(signage)의 영향, 또는 그것의 결여의 영향을 비롯한, 트래픽 플로우의 세부 사항은 도로 설계자 및 운송 계획자에게, 전례 없는 통찰력을 제공할 수 있다. 따라서, 시스템은 펄스 충돌 완화로부터 "디지털 배기(digital exhaust)"를 추출하고 이들 아티팩트(artifact)로부터 시스템 레벨 이점을 유도할 수 있다.
회로(220 및 300)는, 실무자가 적절하다고 발견할 전자장치, 회로부, 하드웨어, 펌웨어, 및/또는 소프트웨어의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 회로(220 및 300)의 우아한 단순성이, 자일링스 버텍스(Xilinx Vertex), 또는 징크(Zync)와 같은 임베딩된 프로세서를 사용하여 구현예가 실시간 동작 모드를 산출하는 것을 허용한다는 것을 추가로 주목한다. 예를 들면, 수신기 신호의 샘플을 처리하기 위한 회로(220/300)에 의해 사용되는 계산 리소스를 제공하기 위해, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA)가 사용될 수 있다.
더구나, 아날로그 디바이시즈(Analog devices) 및 다른 공급 업체로부터 입수 가능한 LVDS 병렬 ADC를 사용하여 FPGA 외부 SDRAM이 방지될 수 있다. 이것은 레이턴시를 감소시키고 FPGA(또는 ASIC와 같은 다른 계산 리소스)가 코드 블록 길이를 동적으로 조정하는 것을 허용하는데, 이것은 빠른 차량 식별자 및 블록 길이 재할당을 위해 사용될 수 있다. 최신 FPGA 트랜스시버는 6.4 GSPS를 쉽게 수집할 수 있는데, 이것은, (예를 들면) 3㎱ 레이저 펄스에 적절한 8 비트 800Mhz ADC와 같다.
더구나, 온보드 핑퐁 메모리 및 다중 DSP 코어를 사용한 종속 접속된 데시메이션(decimation)을 갖춘 FPGA는, 회로(220/300)의 고성능 구현을 제공할 수 있다. 도 10은, 80 nsec의 최대 코드 지연 길이를 갖는 삼중 펄스 코드를 갖는 8 비트, 800MHz ADC의 경우에 대한 데이터 플로우를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 삼중 펄스 코드는, 각각의 DSP 슬라이스에서의 단일의 클록 사이클에서 성긴 지연 합을 구현하기 위해, 자일링스(Xilinx) DSP48E1 코어에서 프리-애드(pre-add)를 사용한다.
다른 예시적인 실시형태에서, 레이다 시스템에 의해 사용되는 지연 코드(들)를 생성하기 위해, 편광 및/또는 파장 다이버시티가 사용될 수 있다. 필요한 경우, 실무자는, 시간 자유도를 흡수하지 않으면서 파 분할 공간의 편광에서 성긴 코드의 일부 또는 전부를 다룰 수 있다. 예를 들면, 두 개의 주파수/파장(F1 및 F2)에서 동작할 수 있는 레이저를 사용한, 지연 D를 갖는 이중선 코드를 고려한다. 4개의 레이다가 정확히 동일한 지연 D를 사용하지만, 그러나 간섭하지 않게 할 수 있다. 이것은 (1) 레이저 1의 경우, 제1 펄스에 대해 F1을 그리고 제2 펄스에 대해 F2를 사용하는 것, (2) 레이저 2의 경우, 제1 펄스에 대해 F2를 그리고 제2 펄스에 대해 F1을 사용하는 것, 및 (3) 레이저 3, 4의 경우, 각각, 펄스 둘 모두에 대해 F1을 그리고 펄스 둘 모두에 대해 F2를 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이들 도메인의 사용은, 실무자에게, 조밀한 환경에서 비용/성능을 절충하기 위한 옵션을 제공한다.
다른 예시적인 실시형태에서, 본 명세서에서 설명되는 펄스 인코딩 및 충돌 방지 기술은, 레이다 이외의 송신기/수신기 시스템, 예를 들면, 레이더 시스템, 음향 시스템, 초음파 시스템, 또는 다른 능동적 내비게이션 보조 기구(active navigation aid)와 함께 사용될 수 있다. 잠재적으로 성가신 펄스 충돌/간섭을 생성할 수 있는 환경 감지용 시스템의 생성을 수반하는 센서 시스템은, 본 명세서에서 설명되는 기술에 의해 이익을 얻게 될 수 있다.
요약하자면, 도 11은 온라인 송신/수신/검출 동작과 조합한 코드 할당/재할당을 위한 다양한 옵션을 도시한다. 코드 생성 송신 및 수신은 점선 위쪽에 도시되어 있다. 코드 할당 및 재할당 동작은 점선 아래쪽에 있다. 자신의 차량의 레이다 시스템(레이저 심볼에 의해 표시됨)에 기초하며 구축되는 코드 할당/재할당 동작, 및 외부 통신의 몇몇 수단(와이파이(Wi-Fi) 심볼에 의해 표시됨)을 필요로 하는 것들이 도 11에서 그렇게 표시된다. 와이파이 통신은 폐루프 실시간 연결성을 필요로 하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 허용되는 레이턴시의 정도는 적용 가능한 상황(예를 들면, 신규의 차량이 자신의 차량의 시야에 진입할 때 코드를 업데이트하는 것 대 가상 셀이 재구성을 필요로 하는 경우 공장 설정을 업데이트할 필요성)에 기초하여 변할 수 있다.
데이터 통신:
다른 예시적인 실시형태에서, 본 발명자들은, 레이다 시스템이 광학 통신을 통해 데이터를 송신, 수신, 및/또는 송수신하도록 또한 구성될 수 있다는 것을 개시한다. 본 명세서에서 개시되는 기술을 통해 광학적으로 범위 포인트 검출 데이터 이외의 정보를 수신 및/또는 전송하는 능력은 (레이다 시스템이 배치될 수도 있는 차량을 비롯한) 레이다 시스템에 대한 전반적인 상황 인식을 향상시킬 수 있다. 레이다 시스템을 통한 광학 통신을 사용하는 것에 의해, 실무자는 이미 이용 가능한 (그리고 와이파이 통신, 셀룰러 통신, 및/또는 위성 통신과 달리, 그러한 채널 상에서 혼잡한 대역폭과 경쟁하지 않는) 통신 채널을 사용하여 정보를 통신할 수 있다.
그러나, 통신의 수단으로서의 레이저의 사용은, 소정의 위치에서 상대적으로 일정한 레이저 선량을 수반할 것으로 예상되는데, 이것은 레이저 선량의 모니터링 및 제어에 프리미엄을 부여한다. 이 목적을 위해, 본 발명자들은 레이저 기반의 데이터 통신에 대한 레이저 선량 제어를 위한 기술을 개시한다. 그러한 선량 제어는, 레이저 눈 안전성 및 카메라 손상 방지 둘 모두에 도움이 된다. 예를 들면, 레이저 소스까지의 매우 짧은 거리(예를 들면, 2 피트 정도)에서의 눈에 안전한(예를 들면, 클래스 1) 일관된 카메라 노출이 카메라에서 플래시 발광(flashing)을 야기할 수 있고; 더욱 더 가까운 범위(예를 들면, 10 uJ 레이저의 경우 6 인치 또는 1 uJ 레이저의 경우 2 인치)에서 - 또는 망원 렌즈(telephoto lens)를 통해 - 픽셀 손상이 발생할 수 있다는 것이 잘 문서화되어 있다. 광학 데이터 통신을 위해 사용되는 레이다 시스템이 차량에 설치되어 있고 차량이 움직이고 있을 때 이것은 문제가 될 것으로 예상되지 않는다; 그러나 차량이 교차로에서 정차하면, 특정한 위치에 대한 레이저 선량은 더 높을 것으로 예상될 수 있다(그리고 교차로에서의 카메라의 존재도 또한 예상될 수 있다). 비디오 이미저(video imager)를 사용하여 카메라의 존재를 검출하는 데 이용 가능한 다양한 애플리케이션이 존재한다(예를 들면, 애플 앱 스토어(Apple App Store)에서 Asher L. Poretz로부터 이용 가능한 "Spy hidden camera Detector" 참조). 인간 눈 안전성뿐만 아니라 카메라 손상 방지의 목적을 위한 시스템의 일부로서 사용될 수 있는 계산 및 제어가 하기에서 논의된다.
도 12는, 상기에서 논의되는 바와 같은 레이다 펄스 리턴을 수신 및 처리할 수 있을 뿐만 아니라 다른 광학 정보를 또한 수신 및 처리할 수 있는 광학 수신기(1200)의 예시적인 실시형태를 묘사한다. 광학 수신기(1200)는 상기에서 논의되는 바와 같은 레이다 수신기(104) 및 신호 처리 회로(220 또는 300)를 포함할 수 있다. 그러나, 광학 수신기(1200)는 레이다 수신기(104)로부터 광학적으로 상류에 위치되는 빔 스플리터(1202)를 또한 포함할 수 있다. 빔 스플리터(1202)는, 입사광의 주파수/파장에 기초하여 입사광(1210)을 제어 가능하게 분할하도록 구성될 수 있다. 레이다 펄스 리턴(218)에 대해 예상되는 주파수/파장의 범위 내에 있는 주파수 또는 파장을 갖는 입사광(1210)은 레이다 수신기(104)로 지향될 수 있고, 레이다 펄스 리턴(218)에 대해 예상되지 않는 주파수/파장의 범위 내에 있는 주파수 또는 파장을 갖는 입사광(1210)은 센서(1204)로 지향될 수 있다. 이것은 빔 스플리터가 광(1212)을 센서(1204)로 재지향시키는 것을 허용한다. 따라서, 광(1212)은 광학 수신기(1200)에 대한 정보 소스로서 사용될 수 있다. 처리 로직(1206)은 센서(1204)에 의해 검출되는 바와 같은 이 광(1212)을 처리하여 레이다 수신기(104)에게 보이는 시야에 관한 정보를 결정할 수 있다. 센서(1204)는 레이다 수신기(104)와 공동 보어 사이팅될(co-bore sited) 수 있는데, 이것은 센서(1204)가 레이다 수신기(104)와 동일한 장면을 보고 있을 것이라는 것을 의미한다.
일례로서, 센서(1204)는 가시 스펙트럼 내의 광을 수신하고 처리하는 카메라일 수 있다. 이것은 처리 로직(1206)이 카메라에 의해 생성되는 이미지 데이터를 처리하는 것 및 이미지 데이터에서 주목하는 아이템의 위치를 결정하는 것을 허용한다. 그러한 아이템을 검출하는 능력은, 광학 수신기(1200)가 배치되는 시스템(예컨대, 차량)의 상황 인식을 향상시키는 데 유용할 수 있다. 예를 들면, 처리 로직(1206)은 이미지 분석 및 물체 인식을 사용하여 이미지 데이터 내에서 다른 차량의 존재(또는 심지어 다른 차량 상의 다른 광학 수신기(1200)의 위치)를 검출할 수 있다. 도 13의 트랜스시버 실시형태와 관련하여 하기에서 논의되는 바와 같이, 메시지는, 그 다음, 레이다 송신기(102)의 타깃팅 성능(targeting capability)을 사용하여 이 검출된 차량을 겨냥할 수 있다.
메시지 정보는 지연을 사용하여 레이저 펄스에서 인코딩될 수 있으며, 수신기는 도 2c에서의 처리의 일부로서 이들 지연을 측정할 수 있다. 펄스 지연이 호스트 레이저에서 사용하는 코드가 아닌 경우, 펄스 쌍은 거부될 수 있다. 헤더 메시지 포맷과 같은 통신 프로토콜의 사용을 통해, 수신기는 메시지가 전송되고 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 일례로서, 소스 레이저가 "0" 비트를 전송하기 위해 "a"초의 지연을 사용하고 "1" 비트를 전송하기 위해 "b"초의 지연을 사용한다고 가정한다. 그 다음, 소스 레이저는 지연 "a"를 갖는 펄스 모두의 그룹을 전송할 수 있고, 그 다음 지연 "b"를 갖는 펄스 모두의 다른 그룹을 전송할 수 있다. 그 다음, 수신기는, 메시지를 전송하는 복수의 소스 레이저가 반복 송신을 제공하지 않을 것이기 때문에 단일의 소스 레이저로부터의 코드가 있다는 것을 수신기에게 알려주는 반복 송신을 관찰한다. 그러므로, 수신기는 (i) 다른 시스템이 통신하려고 시도하고 있다는 것, 및 (ii) 통신 코드가 중복성을 통해 공유되고 있다는 것을 알게 된다. 일단 충분한 반복이 전송되면, 전송 레이저는 이제, 수신기가 현재 소유하는 코드북[예를 들면, "0"에 대한 "a" 지연, "1"에 대한 "b" 지연]을 사용하여 정보를 전송할 수 있다.
레이다 수신기(104)와 함께 카메라를 보어 사이팅하는(bore siting) 이점은, 이것이 능동 레이저와 수동 광학기기 사이의 (적어도 수신측 상에서) 방해적 시차(disruptive parallax)를 방지한다는 것인데, 이것은 겨냥된 레이저(targeted laser)의 정밀한 제어를 허용한다. 레이저 포인트 클라우드를 형성하는 데에는 가치가 있지만, 제어의 이 정밀도는 또한 통신 소스로서 레이다 송신기(102)를 사용함에 있어서 상당한 실질적 가치가 있는데, 그 이유는, 레이다 송신기가, 수동 비디오 광학기기가 다른 차량의 수신기의 위치를 정확하게 찾는 것(및 그 다음 자신의 레이저를 발사하는 것에 의해 그 위치에서 데이터를 빠르게 송신하는 것)을 허용하기 때문이다. 추가적인 위치 측정 정밀도(localization acuity)를 제공하는 스테레오 비전을 갖는 제2 비디오 카메라가 또한 사용될 수 있다.
노드 대 노드 간섭의 위험을 더욱 감소시키기 위해, 시스템에 대한 송신 경로에 텔레스코핑 렌즈(telescoping lens)가 포함될 수 있다(도 13의 (1350) 참조). 텔레스코핑 렌즈(13xx)는, 수신기의 광검출기의 사이즈와 매치하도록 빔 발산을 조정하는 것에 의해, 심지어 더 먼 거리에 걸쳐, 시스템이 의도된 광학 수집기 상에 광을 겨냥하는 것을 허용한다.
도 13은, 레이다 송신기(102) 및 레이다 수신기(104)를 활용하며 도 12와 관련하여 상기에서 논의되는 바와 같이 광학적으로 정보를 수신할 수 있는 예시적인 광학 트랜스시버(1300)를 도시한다. 트랜스시버(1300)는, 레이다 송신기(102)에 의해 전송되는 광(1310)을 감지하고 통과시키도록 위치되는 센서(1302)를 포함한다. 이 광(1310)은 상기에서 논의되는 바와 같은 레이다 펄스(110)를 포함할 수도 있지만, 그러나 그것은 또한, 프로빙 메시지 또는 등등과 같은, 정보를 광학적으로 전달하도록 의도되는 다른 형태의 광을 포함할 수 있을 것이다.
서로의 근처에 있는 다수의 차량 상에 다수의 광학 트랜스시버(1300)가 배치되는 환경에서, 광학 트랜스시버(1300)는 본 명세서에서 설명되는 데이터 통신 기술을 활용하여 특정한 차량 사이의 겨냥된 포인트 투 포인트 통신(targeted point-to-point communication)을 달성할 수 있다. 이 통신의 겨냥된 포인트 투 포인트 본질은, 3 mrad의 공칭 빔 발산을 갖는 예시적인 레이저의 사이즈가 50 m에서 직경이 약 6 인치에 불과하다는 것을 고려할 때 이해될 수 있다. 따라서, 광학 트랜스시버(1300)는, 겨냥된 광학 수신기가 위치되는 상대적으로 작은 영역을 선택적으로 조명하도록 구성될 수 있다. 이것은, 네트워크 셀 내의 모든 수신기가 무선 주파수 에너지로 목욕되는(bathed) 셀룰러 네트워크를 통한 통신과는 대조를 이룰 수 있다.
히트 맵 분석 및 제어(Heat Map Analysis and Control):
센서(1302)는 광학 송신 동안 트랜스시버(1300)가 눈 안전성을 유지하는 것을 도울 수 있다. 예를 들면, 송신기가 자유 공간의 포인트 투 포인트 광학 데이터 통신 시스템에서 사용될 때 자유 공간 링크에서 연결성을 유지하기 위해, 많은 선량의 광이 특정한 위치로 지향될 가능성이 있다. 체크되지 않은 채로 두면, 이것은 눈 안전성 문제를 제기할 수 있다. 또한, 텔레스코핑 렌즈(1350)가 빔 발산을 감소시킬 수 있고, 따라서 이것은 광학 송신기와 광학 수신기 사이의 시선에 우연히 위치되는 사람의 동공에 들어갈 수 있는 에너지를 증가시킬 수도 있기 때문에, 텔레스코핑 렌즈(1350)가 활용되는 예시적인 실시형태에서 그러한 위험성은 증가될 수 있다. 자유 공간, 포인트 투 포인트 광학 데이터 통신 시스템으로서의 이 사용은, 레이저 광이 지속적으로 스캔될 것으로 예상되는 스캐닝 레이다 송신기로서의 사용과는 대조적인 입장에 있는데, 레이저 광이 지속적으로 스캔되는 것은 임의의 고정된 위치에서의 광학 선량(optical dose)을 희석시킬 것이다. 따라서, 센서(1302)는, 히트 맵을 유지하는 것 또는 시야 내의 위치로 전달되는 최종 선량의 집계를 실행하는 것에 의해, 제어 시스템(106)과 제휴하여 눈 안전성을 유지하는 것을 도울 수 있다.
도 14a는 히트 맵 제어 프로세스가 구현될 수 있는 방법의 예를 예시한다. 제어 프로세스는 히트 맵의 초기화로 시작할 수 있다. 히트 맵은, 달성 가능한 방위각 및 고도 레이저 샷 위치(azimuth and elevation laser shot location)에 대응하는 행과 열을 구비할 수 있다. 이 히트 맵은 레이다 송신기의 스케줄러에 액세스할 수 있다. 개시시, 시스템은 히트 맵을 제로로 설정할 수 있으며, 그것은 또한 최대 허용 선량(md)을 설정할 수 있다. 일례에서 md에 대한 값은 임의적으로 20 단위로 설정될 수 있다. 그 다음, 제어 프로세스는 모든 스케줄링된 샷을 반복한다. 일례로서, 레이저 샷은 대략 마이크로초 간격으로 발생할 수도 있고, 따라서, 최소의 레이턴시 영향을 제공하면서 경쟁 상황(race condition)을 방지하는 것을 돕기 위해 수백 개의 샷의 큐 깊이가 사용될 수도 있다.
시간 K에서, 시스템은 다음 스케줄링된 샷을 검사하고, 시스템은 또한, 현재의 히트 맵뿐만 아니라 다음 스케줄링된 샷에 대해 계획되는 에너지도 또한 검사한다. 진행 중인 예에서, 시간 K에서, 관련된 K 번째의 스케줄링된 샷은, 에너지의 8 단위 중 스케줄링된 샷 에너지를 가지고, 2행, 1열에서 발사될 것이다. 그 다음, 시스템은 2행, 1열에 대응하는 히트 맵 엘리먼트에 있는 다음 히트 맵 엔트리를 10 + 8 = 18로서 계산할 수 있다. 이것은 20 단위의 최대 선량(md)보다 더 작고, 다라서, 시스템은 스케줄링된 레이저 샷을 취할 수 있다. 대신 스케줄링된 샷 에너지가 11 단위이면, 이것은, 시스템이 샷을 지연시키는 것 또는 샷 에너지를 감소시키는 것을 필요로 할 것이라는 것을 의미한다.
히트 맵 제어 특징부에 대한 추가적인 코멘트로서, 이 예시적인 실시형태에서의 방위각 및 빔 위치는 차량이 이동하고 있을 때 고정된 물리적 위치에 대응하지 않는다는 것을 본 발명자들은 주목한다. 또한, 그들은 움직이고 있는 관찰자에 대한 눈 위치의 시변 위치(time varying position)에 대응하지 않는다. 현재, 국제 레이저 눈 안전성 규정(international laser eye safety regulations)은, 선량 모델을 구성함에 있어서 자신의 차량 움직임을 고려하는 문제점뿐만 아니라 다른 관찰자 또는 차량의 것 둘 모두를 다루지는 않는다. 그러나, 기술이 발전하고 시장이 확장됨에 따라 레이저 눈 안전성 표준에서의 진화를 예상하여, 본 발명자들은, 그러한 추가가 요망될 수도 있을 것이고 본 명세서에서 설명되는 기술을 사용하여 구현될 수 있다는 것을 긍정적으로 가정한다. 현재의 눈 안전성 표준은 10 mw에 대해 10cm의 거리를 명시하며, 그러한 범위에서, 관찰자와 레이저 사이의 상대적인 움직임은 논란의 여지가 있는 문제(moot point)이다. 이동하고 있는 차량 및 고정된 관찰자에 대한, 관찰자 상대 운동을 구현하기 위해, 시스템은 맵을 사용하여, 방위각 및 고도를 맵 위치로 변환할 수 있다.
본 발명자들은 또한, 히트 맵 매트릭스가 일반적으로 큰, 예를 들면, 10,000개가 넘는 엔트리의 어레이일 것으로 예상된다는 것을 주목한다. 그러나, 이것은, 바로, 실시간 히트 맵 관리 및 제어를 유지하기 위한 많은 현존하는 상업적으로 이용 가능한 프로세서의 범위 내에 있다.
또한, 상기에서 논의되는 예에서 사용되는 최대 선량(md)은 정적인 값이지만, 시스템은 가변 최대 선량을 활용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들면, 카메라의 존재 때문에 최대 선량은 조정될 수 있다. 레이저가 카메라에 위험을 제시하기 위해서는 카메라가 레이저에 매우 가까운 것을 필요로 할 것이라는 것이 예상된다는 것을 고려하면, 이것은, 차량이 주차되어 있는 동안의 조밀한 도시 환경으로 주로 국한되는 위험성일 수도 있다.
제어 시스템(106)은, 레이저를 발사할 때 레이다 송신기(102)에 의해 사용되는 샷 목록을 제한하기 위해 히트 맵을 사용할 수 있다. 특정한 목적지 위치가, 히트 맵으로부터 결정되는 바와 같은 광에 의해 과도하게 조사되는 것에 너무 가까워지게 되면, 레이다 송신기(102)로 전달되는 샷 목록은, 시간의 명시된 윈도우 동안 그 특정한 목적지 위치를 겨냥할 샷을 제거하도록(또는 가능하면 샷 에너지를 감소시키도록) 조정될 수 있다. 예를 들면, 1초 간격에 걸쳐 10mw 이하의 레이저 광이 사람의 동공에 들어가는 것을 보장하는 것이 바람직할 수도 있다. 이것은, 순 에너지의 1%를 사용하여 1초 간격에 걸쳐 겨냥된 수신 위치에 대한 자유 공간 광학 통신 송신기로서 1W 레이저가 동작될 가능성이 있을 수 있다는 것을 의미한다(10㎽가 1W의 1%이기 때문이다).
따라서, 광학 트랜스시버(1300)는 레이다 모드 및 자유 공간 광학 통신 모드 둘 모두에서 동작할 수 있다. 레이다 모드에서 동작할 때, 트랜스시버(1300)는, 시스템의 시야 내의 물체에 대한 범위 정보를 결정하기 위해, 상기에서 논의되는 바와 같은 레이다 펄스를 송신 및 수신할 수 있다. 자유 공간 광학 통신 모드에서 동작할 때, 트랜스시버(1300)는 빔 스플리터(1202) 및 센서(1204)를 통한 경로를 통해 광학 정보를 수신할 수 있고, 트랜스시버는 또한, 레이다 송신기(102)(또는 필요한 경우, 다른 광원)를 통해 광학 정보를 전송할 수 있다.
제어 시스템(106)은 상기 언급되고 통합된 특허 출원에서 설명되는 바와 같은 범위 포인트를 샷 목록으로 변환할 수 있고, 레이다 송신기(102)는 이 샷 목록을 사용하여 상기 언급되고 통합된 특허 출원에서 설명되는 바와 같은 빔 스캐너 및 압축 감지를 사용하여 레이다 펄스를 타깃으로 삼을 수 있다. 레이다 송신기(102)는 레이다 수신기(104)와 동일한 렌즈를 공유할 수 있거나(이 경우 편광이 사용될 수 있음) 또는 레이다 수신기(104)에 근접하여 위치될 수 있다.
광(1320)은, 박스(1300)에 의해 포위되는 도 13의 레이다 시스템으로부터의 레이저 소스(1310)와 같이, 광학 검출기(1304)에 입사하는 다른 레이다 시스템으로부터의 광이다. 이 광은 광(1310)과 혼합되고, 둘 모두는 빔 스플리터(1202)로 전달되는데(광(1210) 참조), 빔 스플리터는, 이어서, 광(1210)이 광학 통신을 위해 사용되도록 의도되는 주파수를 나타내는 경우, 이 광을 센서(1204)로 재지향시킨다. 센서(1204)로부터의 이미지 데이터와 같은 데이터는 데이터 링크(1312)를 통해 제어 시스템(106)으로 전달될 수 있고, 도 12와 관련하여 상기에서 논의되는 처리 로직(1206)은 제어 시스템(106)에 임베딩될 수 있다. 따라서, 제어 시스템(106)은 링크(1312) 상의 정보를 처리하여, 차량 상의 광학 수신기 또는 다른 물체(예를 들면, 교통 표지판(traffic sign), 셀 타워 등과 같은 인프라의 고정된 아이템)와 같은 트랜스시버의 시야 내의 주목하는 물체의 위치를 결정할 수 있다. 제어 시스템(106)은 또한, 주목하는 물체의 방위각 및 고도 방위(elevation orientation)와 같은 주목하는 물체에 대한 위치를 결정할 수 있다. 주목하는 물체가 레이다 펄스(110) 또는 어떤 종류의 광학 메시지로 겨냥되어야 한다는 것을 제어 시스템(106)이 결정하면, 그것은, 주목하는 물체의 결정된 위치로 겨냥되는 범위 포인트를 샷 목록에 삽입할 수 있다.
한편, 센서(1302)는 투과된 광량(1310)을 감지 및 추적할 수 있고, 이 선량 정보는 데이터 링크(1316)를 통해 제어 시스템(106)으로 피드백될 수 있고, 그 결과, 제어 시스템(106)은, 시간에 걸쳐 위치에 따른 광 선량을 추적하는 히트 맵을 유지 및 업데이트할 수 있다. 레이다 송신기(102)가 임의의 주어진 시간에 겨냥되는 곳을 제어 시스템(106)이 알 수 있다는 것을 고려하면, 이 정보는 링크(1316)에서의 감지된 선량 정보와 상관되어 히트 맵을 구축 및 업데이트할 수 있다. 그 다음, 제어 시스템(106)은, 특정한 위치가 명시된 윈도우에 걸쳐 너무 많은 광으로 조사되는 것을 방지하기 위해 필요 시 이 히트 맵을 사용하여 샷 목록을 수정할(그리고/또는 샷 에너지를 감소시킬) 수 있다. 따라서, 히트 맵은, 샷 목록으로부터의 스케줄링된 샷이 취소되어야 하는지, 재스케줄링되어야 하는지, 그리고/또는 자신의 샷 에너지를 감소시켜야 하는지의 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 도 14a에서는, 어떠한 윈도우도 도시되지 않지만; 그러나 시스템은, 히트 맵으로부터 더 오래된 데이터를 제외하는 것에 의해, 러닝 평균을 가지고 지속적으로 성장하는 히트 맵을 변환할 수 있다. 이것은 도 14a로부터의 히트 맵에 대한 업데이트 단계를, 도 14b에 도시된 바와 같은 새로운 업데이트 스킴으로 교체하는 것에 의해 행해질 수 있는데, 여기서 m은 실행 중인 윈도우의 지속 기간이다.
더구나, 시스템은 특정한 위치에서 레이저 샷 발사를 선택적으로 방지하기 위해 제어를 또한 실행할 수 있다. 이들 특정한 위치는 "회피(keep away)" 위치로 칭해질 수 있다. 도 12 및 도 13과 관련하여, 센서(1204) 및 처리 로직(1206)은, 실무자가 레이저 광을 사용한 조사를 방지하기를 원하는 지정된 물체에 대응하는 엘리먼트를 환경 장면에서 식별하기 위해 협업할 수 있다. 예를 들면, 카메라, 사람 얼굴, 강한 재귀 반사기(retro-reflector), 교차 통신으로부터 배치되지 않는 다른 레이다 수신기, 및 자유 공간 광학 노드와 같은 물체를 식별하기 위해 센서(1204)에 의해 생성되는 데이터에 대해 처리가 수행될 수 있다. 이미지 처리 및 패턴 매칭 분류 기술을 사용하여 주목하는 그러한 물체를 검출할 수 있다. 그러한 물체를 식별하고 환경 장면에서 그들의 위치(예를 들면, 방위각 및 고도 위치)를 결정하면, 이들 위치는 히트 맵에서 "회피" 위치로서 지정될 수 있다. 이러한 양식에서, 그러한 "회피" 위치로 겨냥되는 샷을 시스템이 샷 목록 상에서 조우하면, 시스템은 히트 맵을 참고하여, 그러한 위치가 레이다 펄스로 겨냥되지 않아야 한다는 것을 결론내리고 그에 따라 샷 목록을 조정할 수 있다. 히트 맵은 다수의 기술 중 임의의 것을 통해 그러한 "회피" 위치를 표시할 수 있다. 예를 들면, "회피" 위치는, 최대 선량과 매치하도록 또는 최대 선량을 초과하도록 그들의 히트 맵 데이터 값을 조정되게 할 수 있는데, 이 경우, 시스템은 그러한 위치에서의 레이저 샷의 발사를 방지할 것이다. 다른 예로서, 히트 맵 데이터 구조는, 그 위치가 "회피" 위치인지의 여부를 식별하기 위해, 각각의 색인된 위치에 대한 개별 플래그를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 히트 맵 데이터 구조는, 다양한 위치에 대한 시간에 걸친 선량을 추적하는 데이터 구조 및 시간에 걸쳐 회피 위치를 식별하는 데이터 구조인 두 개의 독립적인 데이터 구조를 포함할 수 있다.
따라서, 광학 트랜스시버(1300)는 자유 공간(1320)을 통해 양방향으로 통신하여, 범위 포인트 검출 및 측정을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 또한, 데이터를 광학적으로 전달할 수 있다. 일례로서, 그러한 데이터 통신은, 지연 코드를 공유하여 주어진 환경 내에서 간섭에 대한 잠재성을 감소시키기 위해, 차량에 의해 사용될 수 있다. 그러나, 트래픽 데이터, 레이다 포인트 클라우드, 문자 메시지 등과 같은 다른 정보도 또한 공유될 수 있으며, 실무자의 상상력 및 허용 가능한 레이턴시가 유일한 제약 조건이라는 것이 이해되어야 한다.
본 발명이 본 발명의 예시적인 실시형태와 관련하여 상기에서 설명되었지만, 여전히 본 발명의 범위 내에 속하는 다양한 수정이 본 발명에 대해 이루어질 수도 있다. 본 발명에 대한 그러한 수정은 본 명세서의 교시의 재검토(review) 시 인식 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 시야 내에 있는 복수의 표적을 향해 복수의 레이다 펄스를 전송하는 레이다 송신기 - 상기 레이다 송신기는 레이다 모드 및 광학 통신 모드로 동작 가능함 -;
    레이다 모드로 동작할 때 레이다 송신기에 의해 전송된 복수의 레이다 펄스의 반사를 수신 및 처리하여, 레이다 모드로 동작할 때 레이다 송신기에 의해 표적이 된 표적에 대한 범위 포인트 측정을 수행하도록 하는 레이다 수신기; 그리고
    (1) 장치가 위치한 시야에 있는 위치를 결정하고, 이 같은 위치에서 광 전송 데이터 메시지를 수신할 수 있으며, 그리고 (2) 상기 결정된 위치를 광학 통신 모드로 동작할 때 레이다 송신기에 의해 전송되는 복수의 레이다 펄스의 표적으로 식별하는 프로세서 - 광학 통신 모드로 동작할 때 레이다 송신기에 의해 전송되는 레이다 펄스가 상기 장치로 광학 통신될 하나 이상의 데이터 메시지를 인코딩함 - 를 포함하는, 레이다 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이다 송신기는 복수의 스캐닝 가능한 미러를 포함하고, 상기 레이다 송신기는 상기 스캐닝 가능한 미러를 통해 표적을 향해 레이다 펄스를 전송함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 통신 모드에 사용되는 레이다 펄스가 상기 레이다 모드에 사용되는 레이다 펄스에 의해 나타내진 주파수 또는 파장과는 다른 주파수 또는 파장을 나타냄을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로세서가 상기 장치가 위치하는 시야에 있는 위치를 결정하기 위해 이미지 데이터에 대한 이미지 분석 및 물체(object) 검출을 수행함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 이미지 분석 및 물체 검출은 상기 이미지 데이터에서 차량의 존재를 검출하도록 구성됨을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 이미지 분석 및 물체 검출은 상기 이미지 데이터에서 차량 상의 광학 수신기의 존재를 검출하도록 구성되고, 상기 광학 수신기가 상기 장치로서 작용함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 이미지 데이터를 생성하는 센서를 더욱 포함함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 센서는 카메라를 포함함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 카메라는 레이다 수신기와 공동 보어 사이팅(co-bore sited)됨을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 광 수신기를 포함함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광 수신기는 차량에 위치함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이다 송신기, 상기 레이다 수신기 및 상기 프로세서가 차량에 배치됨을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 장치는 다른 차량에 위치한 광 수신기를 포함함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 시스템은 제1 광 트랜시버로서 배치되고, 상기 다른 차량에 위치한 광 수신기는 제2 광 트랜시버로서 배치되며, 상기 제1 및 제2 광 트랜시버는 인코딩 데이터 메시지를 레이다 펄스를 통해 상기 차량과 다른 차량 간에 포인트 투 포인트(point-to-point) 통신을 제공함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터 메시지가 트래픽 데이터를 포함함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터 메시지가 레이다 포인트 클라우드 데이터를 포함함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터 메시지가 텍스트 메시지를 포함함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터 메시지가 레이다 펄스들 사이의 복수의 지연을 통해 레이다 펄스들 내에 인코딩됨을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 레이다 송신기에 의해 시야 내의 복수의 상이한 위치로 시간에 걸쳐 전달되는 레이저 선량을 추적하는 데이터 구조를 저장하기 위한 메모리를 더욱 포함하며; 그리고
    상기 프로세서는, 상기 데이터 구조로부터 추적된 레이저 선량을 기반으로 상기 레이다 송신기를 제어하여, 해당 위치에 대한 추적된 레이저 선량이 정의된 임계값을 초과하게 하는 시야 내의 위치로 레이다 펄스를 전송함을 피하도록 함을 특징으로 하는, 레이다 시스템.
  20. 한 레이다 모드로 시야 내에 있는 복수의 표적을 향해 복수의 레이다 펄스를 전송하는 단계;
    상기 레이다 모드로 전송된 복수의 레이다 펄스 반사를 수신 및 처리하여 상기 레이다 모드로 전송된 레이다 펄스에 의해 표적이 된 표적에 대한 범위 포인트 측정을 수행하는 단계;
    광학적으로 전송된 데이터 메시지를 수신할 수 있는 장치가 위치한 시야의 위치를 결정하는 단계;
    상기 결정된 위치를 광학 통신 모드와 관련하여 복수의 레이다 펄스의 대상으로 식별하는 단계; 그리고
    상기 결정된 위치를 대상으로 하는 광학 통신 모드에서 복수의 레이다 펄스를 전송하는 단계 - 상기 광학 통신 모드에서의 레이다 펄스는 상기 장치로 광학적으로 통신될 하나 이상의 데이터 메시지를 인코딩함 - 를 포함하는, 레이다 방법.
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