KR20170132884A

KR20170132884A - 장거리 조종가능 lidar 시스템

Info

Publication number: KR20170132884A
Application number: KR1020177032011A
Authority: KR
Inventors: 피에르-이브 드로즈; 개탄 펜네코트; 안소니 레반도우스키; 드류 유진 울리치; 재크 모리스; 루크 와처; 도렐 이오누트 이오르다케; 윌리엄 맥캔; 다니엘 그루버; 버나드 피드릭; 사무엘 윌리엄 레니우스
Original assignee: 웨이모 엘엘씨
Priority date: 2015-04-06
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-12-04
Also published as: US20180149732A1; US20160291134A1; AU2016244777A1; US20210333361A1; US11054505B2; CA2981944A1; CA2981944C; MX2020002504A; JP2018511056A; AU2016244777B2; WO2016164131A1; SG11201708238UA; JP2022091804A; EP3281027A4; IL286303A; CN108139465A; KR102182392B1; JP2021043222A; IL254815B; JP7041236B2

Abstract

LIDAR(light detection and ranging) 디바이스에 관련된 시스템들 및 방법들이 기술된다. LIDAR 디바이스는 파장 범위 내의 광을 방출하도록 구성된 광섬유 레이저, 방출 광을 제1 축을 중심으로 왕복 방식으로 지향시키도록 구성된 스캐닝부, 및 파장 범위 내의 광을 감지하도록 구성된 복수의 검출기들을 포함한다. 본 디바이스는 그에 부가하여 객체, 위치, 장소, 또는 각도 범위를 나타낼 수 있는 타깃 정보를 수신하도록 구성된 제어기를 포함한다. 타깃 정보를 수신한 것에 응답하여, 제어기는 LIDAR의 지시 방향을 조정하기 위해 회전 마운트를 회전시킬 수 있다. 제어기는 LIDAR로 하여금 환경의 FOV(field-of-view)를 스캔하게 하도록 추가로 구성된다. 제어기는 FOV를 스캔한 것으로부터의 데이터에 기초하여 환경의 3차원(3D) 표현을 결정할 수 있다.

Description

장거리 조종가능 LIDAR 시스템

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2015년 4월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/679,683호를 우선권 주장하고, 이 미국 특허 출원은 이로써 참조에 의해 그 전체가 원용된다.

본원에서 달리 언급되지 않는 한, 이 섹션에 기술되는 자료들은 본 출원에서의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며 이 섹션에 포함되는 것에 의해 종래 기술이라고 인정되지 않는다.

차량이 운전자로부터의 입력이 거의 또는 전혀 없는 환경에서 운행하는 자율 모드에서 동작하도록 차량들이 구성될 수 있다. 이러한 자율 차량들은 그 차량이 동작하는 환경에 관한 정보를 검출하도록 구성되어 있는 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있다.

하나의 이러한 센서는 LIDAR(light detection and ranging) 디바이스이다. LIDAR는 환경 내의 반사 표면들을 나타내는 "점 구름(point cloud)"을 모으기 위해 장면을 스캔하면서 환경 특징부들까지의 거리를 추정할 수 있다. 레이저 펄스를 전송하고 환경 내의 객체로부터 반사된 복귀 펄스(returning pulse)(있는 경우)를 검출하고, 전송된 펄스와 반사된 펄스의 수신 사이의 시간 지연에 따라 객체까지의 거리를 결정하는 것에 의해, 점 구름에서의 개개의 점들이 결정될 수 있다. 장면에서의 반사 객체들까지의 거리들에 관한 연속적인 실시간 정보를 제공하기 위해, 레이저 또는 레이저들의 세트가 장면에 걸쳐 신속하고 반복적으로 스캔될 수 있다. 각각의 거리를 측정하면서 측정된 거리들과 레이저(들)의 배향을 결합시키는 것은 3차원 위치를 각각의 복귀 펄스와 연관시키는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 스캐닝 구역 전체에 대해 환경에서의 반사 특징부들의 위치들을 나타내는 점들의 3차원 지도가 생성될 수 있다.

제1 양태에서, 디바이스가 제공된다. 본 디바이스는 LIDAR(light detection and ranging) 디바이스를 포함한다. LIDAR 디바이스는 파장 범위 내의 광을 방출하도록 구성된 광원을 포함한다. 광원은 광섬유 레이저(fiber laser)를 포함한다. LIDAR 디바이스는 또한 방출 광(emitted light)을 제1 축을 중심으로 왕복 방식으로(in a reciprocating manner) 지향시키도록 구성된 스캐닝부(scanning portion)와, 파장 범위 내의 광을 감지하도록 구성된 복수의 검출기들을 포함한다. 본 디바이스는 하우징 및 제2 축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전 마운트(rotational mount)를 추가로 포함한다. 적어도 스캐닝부는 하우징 내에 배치되고, 하우징의 벽은 파장 범위 내의 광이 광 필터를 통해 전파할 수 있게 하도록 구성된 광 필터를 포함한다. 본 디바이스는 그에 부가하여 타깃 정보(target information)를 수신하도록 구성된 제어기를 포함한다. 타깃 정보는 객체의 유형, 객체의 크기, 객체의 형상, 위치, 장소, 또는 각도 범위 중 적어도 하나를 나타낸다. 제어기는 그에 부가하여, 타깃 정보를 수신한 것에 응답하여, LIDAR의 지시 방향(pointing direction)을 조정하기 위해 회전 마운트를 회전시키도록 구성된다. 제어기는 LIDAR로 하여금 환경의 FOV(field-of-view)를 스캔하게 하도록 추가로 구성된다. FOV는 지시 방향을 따라 LIDAR로부터 멀어지는 쪽으로 연장된다. 제어기는 또한 FOV를 스캔한 것으로부터의 데이터에 기초하여 환경의 3차원(3D) 표현을 결정하도록 추가로 구성된다.

제2 양태에서, 시스템이 제공된다. 본 시스템은 차량 및 차량 주변의 환경을 나타내는 환경 데이터를 제공하도록 구성된 감지 디바이스를 포함한다. 감지 디바이스는 차량에 결합된다. 본 시스템은 또한 LIDAR(light detection and ranging) 디바이스를 포함한다. LIDAR 디바이스는 차량에 결합된다. 본 시스템은 환경 데이터를 수신하고, 환경 데이터에 기초하여, 타깃 정보를 결정하도록 구성된 제어기를 추가로 포함한다. 타깃 정보는 객체의 유형, 객체의 크기, 객체의 형상, 위치, 장소, 또는 각도 범위 중 적어도 하나를 나타낸다. 제어기는 또한, 적어도 타깃 정보에 기초하여 LIDAR의 지시 방향을 조정하고 LIDAR로 하여금 환경의 FOV(field-of-view)를 스캔하게 하기 위해, 회전 마운트를 회전시키도록 구성된다. FOV는 지시 방향을 따라 LIDAR로부터 멀어지는 쪽으로 연장된다. 제어기는 FOV를 스캔한 것으로부터의 데이터에 기초하여 환경의 3차원(3D) 표현을 결정하도록 추가로 구성된다.

제3 양태에서, 방법이 제공된다. 본 방법은 LIDAR(light detection and ranging) 디바이스의 제어기에 의해 타깃 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 타깃 정보는 객체의 유형, 객체의 크기, 객체의 형상, 거리, 위치, 또는 각도 범위 중 적어도 하나를 나타낸다. 본 방법은 또한 LIDAR의 광원으로 하여금 파장 범위 내의 광을 방출하게 하는 단계를 포함한다. 광원은 광섬유 레이저를 포함한다. 본 방법은 LIDAR의 스캐닝부로 하여금 방출 광을 제1 축을 중심으로 왕복 방식으로 지향시키게 하는 단계 및, 타깃 정보를 수신한 것에 응답하여, LIDAR의 지시 방향을 조정하기 위해 LIDAR에 결합된 회전 마운트를 회전시키는 단계를 추가로 포함한다. 회전 마운트는 제2 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 본 방법은 또한 LIDAR로 하여금 환경의 FOV(field-of-view)를 스캔하게 하는 단계를 추가로 포함한다. FOV는 지시 방향을 따라 LIDAR로부터 멀어지는 쪽으로 연장된다. 본 방법은 또한 FOV를 스캔한 것으로부터의 데이터에 기초하여 환경의 3차원(3D) 표현을 결정하는 단계를 포함한다.

다른 양태들, 실시예들, 및 구현들은, 적절한 경우 첨부 도면들을 참조하여, 이하의 상세한 설명을 읽어보면 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 명백하게 될 것이다.

도 1a는 예시적인 실시예에 따른, 차량의 몇 개의 도면들을 예시한 도면.
도 1b는 예시적인 실시예에 따른, 센서 유닛의 사시도.
도 1c는 예시적인 실시예에 따른, 센서 유닛의 사시도.
도 1d는 예시적인 실시예에 따른, 차량 주변의 스캐닝 환경을 예시한 도면.
도 1e는 예시적인 실시예에 따른, 차량 주변의 스캐닝 환경을 예시한 도면.
도 2는 예시적인 실시예에 따른, 시스템을 예시한 도면.
도 3a는 예시적인 실시예에 따른, LIDAR 디바이스를 예시한 도면.
도 3b는 예시적인 실시예에 따른, LIDAR 디바이스를 예시한 도면.
도 4a는 예시적인 실시예에 따른, LIDAR 디바이스의 단면도.
도 4b는 예시적인 실시예에 따른, LIDAR 디바이스의 단면도.
도 5는 예시적인 실시예에 따른, 장면의 표현을 예시한 도면.
도 6은 예시적인 실시예에 따른, 장면의 표현을 예시한 도면.
도 7은 예시적인 실시예에 따른, 장면의 표현을 예시한 도면.
도 8은 예시적인 실시예에 따른, 차량이 하나 이상의 객체들을 포함하는 환경에서 동작하는 것을 예시한 도면.
도 9는 예시적인 실시예에 따른, 차량의 블록도.
도 10은 예시적인 실시예에 따라 구성된 컴퓨터 판독가능 매체를 나타낸 도면.
도 11은 예시적인 실시예에 따른, 방법을 예시한 도면.

이하의 상세한 설명에서, 본원의 일부를 형성하는 첨부 도면들이 참조된다. 도면들에서, 유사한 심벌들은, 문맥이 달리 언급하지 않는 한, 전형적으로 유사한 컴포넌트들을 가리킨다. 상세한 설명, 도면들, 및 청구항들에 기술되는 예시적인 실시예들은 제한하려는 것으로 의도되어 있지 않다. 본원에 제시되는 발명 요지의 범주를 벗어남이 없이, 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 행해질 수 있다. 본원에 전반적으로 기술되고 도면들에 예시되는 바와 같은, 본 개시내용의 양태들이 아주 다양한 상이한 구성들 - 이들 전부가 본원에서 명시적으로 생각되고 있음 - 로 배열(arrange), 치환(substitute), 결합(combine), 분리(separate), 및 설계될 수 있다는 것을 즉각 알 것이다.

개요

차량은 차량 주변의 환경의 다양한 상황들을 감지하도록 구성된 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량은 상이한 시야(field of view)들, 범위들, 및/또는 목적들을 갖는 복수의 LIDAR 디바이스들을 포함할 수 있다. 일 예에서, LIDAR 디바이스는 좁은 레이저 빔 확산(laser beam spread)을 갖는 단일 빔을 포함할 수 있다. 레이저 빔 확산은 약 0.1° x 0.03˚분해능일 수 있지만, 다른 빔 분해능들이 가능하다. LIDAR 시스템이 차량의 지붕에 장착될 수 있지만, 다른 장착 위치들이 가능하다.

레이저 빔은 차량을 통해 연장되는 수직 축을 중심으로 360°에 걸쳐 조종가능할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 시스템은 LIDAR 시스템이 수직 축을 중심으로 회전할 수 있게 하도록 구성된 회전 베어링을 사용해 장착될 수 있다. 스테퍼 모터(stepper motor)는 LIDAR 시스템의 회전을 제어하도록 구성될 수 있다. 게다가, 레이저 빔은 빔이 상하로 이동될 수 있도록 수평 축을 중심으로 조종될 수 있다. 예를 들어, LIDAR 시스템의 일부분, 예컨대, 다양한 광학계는 스프링을 통해 LIDAR 시스템 마운트에 결합될 수 있다. 레이저 빔이 상하로 조종되도록 다양한 광학계가 수평 축을 중심으로 이동될 수 있다. 스프링은 공진 주파수를 포함할 수 있다. 공진 주파수는 약 140Hz일 수 있다. 대안적으로, 공진 주파수는 다른 주파수일 수 있다. 레이저 빔은 거울들, 모터들, 스프링들, 자석들, 렌즈들, 및/또는 광 빔들을 조종하는 다른 공지된 수단들의 조합을 사용하여 조종될 수 있다.

레이저는 1550 nm 레이저 광을 생성하는 광섬유 레이저일 수 있지만, 다른 파장들도 가능하다. 게다가, LIDAR 광원의 펄스 반복률(pulse repetition rate)은 4Hz일 수 있다. 이러한 LIDAR 시스템의 유효 범위(effective range)는 300 미터 이상일 수 있다.

레이저 빔은 차량의 제어 시스템 또는 LIDAR 시스템과 연관된 제어 시스템에 의해 조종될 수 있다. 예를 들어, 차량이 교차로에 접근하는 것에 응답하여, LIDAR 시스템은 왼쪽에서 다가오는 차량과 오른쪽에서 다가오는 차량이 있는지 스캔할 수 있다. 다른 감지 시나리오들이 가능하다.

예시적인 실시예에서, 특정의 객체들을 식별하기 위해 LIDAR 시스템이 조종될 수 있다. 예를 들어, LIDAR 시스템은 보행자의 어깨 또는 다른 부위를 식별하도록 동작가능할 수 있다. 다른 예에서, LIDAR 시스템은 자전거의 바퀴들을 식별하도록 동작가능할 수 있다.

본원에 기술되는 LIDAR 시스템은 차량 상의 다른 센서들과 협력하여 동작할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 시스템은 특정의 상황들에서 특정 객체들을 식별하는 데 사용될 수 있다. 타깃 정보는 차량과 연관된 다른 센서들 중 임의의 것 또는 그 조합으로부터의 데이터에 기초하여 결정될 수 있다.

특정 예로서, 범용 LIDAR 시스템은, 예를 들어, 차량의 오른쪽을 지나가는 자동차에 관련된 데이터를 제공할 수 있다. 제어기는 범용 LIDAR 시스템으로부터의 데이터에 기초하여 타깃 정보를 결정할 수 있다. 타깃 정보에 기초하여, 제어기는 본원에 개시된 LIDAR 시스템으로 하여금 지나가는 특정 차량이 있는지 스캔하게 하고 보다 높은 분해능으로 그리고/또는 보다 높은 펄스 반복률로 타깃 객체를 평가하게 할 수 있다.

본원에 개시된 실시예들은, 종래의 자동차들 및 자율 동작 모드를 갖는 자동차들을 비롯하여, 임의의 유형의 차량에 사용될 수 있다. 그렇지만, "차량"이라는 용어는, 예를 들어, 트럭, 밴, 세미트레일러 트럭(semi-trailer truck), 모터사이클, 골프 카트, 오프로드 차량(off-road vehicle), 창고 운송 차량, 또는 농장 차량은 물론, 예들 중에서도 특히, 롤러코스터, 트롤리(trolley), 전차(tram), 또는 기차 차량(train car)과 같은 트랙 위를 달리는 캐리어(carrier)를 비롯한, 임의의 움직이는 객체를 커버하도록 광의적으로 해석되어야 한다

시스템 예들

도 1a는 예시적인 실시예에 따른, 차량(100)을 예시하고 있다. 상세하게는, 도 1a는 차량(100)의 우측면도, 정면도, 배면도, 및 평면도를 도시하고 있다. 차량(100)이 도 1a에서 자동차로서 예시되어 있지만, 앞서 논의된 바와 같이, 다른 실시예들이 가능하다. 게다가, 예시적인 차량(100)이 자율 모드에서 동작하도록 구성될 수 있는 차량으로서 도시되어 있지만, 본원에 기술되는 실시예들은 자율적으로 동작하도록 구성되지 않은 차량들에도 적용가능하다. 따라서, 예시적인 차량(100)은 제한하려는 것이 아니다. 도시된 바와 같이, 차량(100)은 5개의 센서 유닛들(102, 104, 106, 108, 및 110) 및, 바퀴(112)에 의해 예시된, 4개의 바퀴들을 포함한다.

이상의 논의에 따르면, 센서 유닛들(102, 104, 106, 108, 및 110) 각각은 다양한 도로 상태들 또는 시나리오들에 따라 차량(100) 주변의 환경을 스캔하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 LIDAR(light detection and ranging device)들을 포함할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 센서 유닛들(102, 104, 106, 108, 및 110)은, 가능한 것들 중에서도 특히, GPS(global positioning system) 센서들, 관성 측정 유닛들, RADAR(radio detection and ranging) 유닛들, 카메라들, 레이저 거리측정기(laser rangefinder)들, LIDAR들, 및/또는 음향 센서들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 센서 유닛(102)은 바퀴(112)가 장착된 차량(100)의 하부 측면의 반대쪽에 있는 차량(100)의 상부 측면에 장착된다. 게다가, 센서 유닛들(104, 106, 108 및 110) 각각은 상부 측면 이외의 차량(100)의 주어진 측면에 장착된다. 예를 들어, 센서 유닛(104)은 차량(100)의 전방 측면에 위치되고, 센서(106)는 차량(100)의 후방 측면에 위치되며, 센서 유닛(108)은 차량(100)의 우측면에 위치되고, 센서 유닛(110)은 차량(100)의 좌측면에 위치된다.

센서 유닛들(102, 104, 106, 108, 및 110)은 차량(100) 상의 특정의 위치들에 장착되는 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예들에서, 센서 유닛들(102, 104, 106, 108, 및 110)은 차량(100) 상의 다른 곳에, 차량(100)의 내부 또는 외부 중 어느 하나에, 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 1a는 센서 유닛(108)이 차량(100)의 우측 리어 뷰 미러(rear-view mirror)에 장착되어 있는 것을 도시하지만, 센서 유닛(108)은 대안적으로 차량(100)의 우측면을 따라 다른 위치에 위치될 수 있다. 게다가, 5개의 센서 유닛들이 도시되어 있지만, 일부 실시예에서, 보다 많은 또는 보다 적은 센서 유닛들이 차량(100)에 포함될 수 있다.

일부 실시예들에서, 센서 유닛들(102, 104, 106, 108, 및 110) 중 하나 이상은 센서들이 이동가능하게 장착될 수 있는 하나 이상의 가동 마운트(movable mount)들을 포함할 수 있다. 가동 마운트는, 예를 들어, 회전 플랫폼(rotating platform)을 포함할 수 있다. 회전 플랫폼 상에 장착된 센서들은, 센서들이 차량(100) 주변의 다양한 방향들로부터 정보를 획득할 수 있도록, 회전될 수 있다. 예를 들어, 센서 유닛(102)의 LIDAR는 회전 플랫폼을 상이한 방향으로 작동(actuate)시키는 것 등에 의해 조정될 수 있는 주시 방향을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 가동 마운트는 틸팅 플랫폼(tilting platform)을 포함할 수 있다. 틸팅 플랫폼 상에 장착된 센서들은, 센서들이 다양한 각도들로부터 정보를 획득할 수 있도록, 주어진 각도 및/또는 방위각 범위 내에서 틸팅될 수 있다. 가동 마운트는 다른 형태들도 취할 수 있다.

게다가, 일부 실시예들에서, 센서 유닛들(102, 104, 106, 108, 및 110) 중 하나 이상은 센서들 및/또는 가동 마운트들을 이동시킴으로써 센서 유닛 내의 센서들의 위치 및/또는 배향을 조정하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터들을 포함할 수 있다. 예시적인 액추에이터들은 모터들, 공압 액추에이터(pneumatic actuator)들, 유압 피스톤(hydraulic piston)들, 릴레이들, 솔레노이드들, 및 압전 액추에이터들을 포함한다. 다른 액추에이터들도 가능하다.

도시된 바와 같이, 차량(100)은 차량으로 하여금 주행 표면(driving surface)을 따라 주행(travel)하게 하기 위해 회전하도록 구성된 바퀴(112)와 같은 하나 이상의 바퀴들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 바퀴(112)는 바퀴(112)의 림(rim)에 결합된 적어도 하나의 타이어를 포함할 수 있다. 그를 위해, 바퀴(112)는 금속과 고무의 임의의 조합, 또는 다른 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 차량(100)은, 도시된 것들에 부가하여 또는 그 대신에, 하나 이상의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

도 1b는 도 1a에 도시된 차량(100)의 상부 측면에 위치된 센서 유닛(102)의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 센서 유닛(102)은 제1 LIDAR(120), 제2 LIDAR(122), 분할 구조물(dividing structure)(124), 및 광 필터(126)를 포함한다.

일부 예들에서, 제1 LIDAR(120)는, 하나 이상의 광 펄스들을 방출하고, 예를 들어, 차량의 환경 내의 객체들에서 반사된 광 펄스들을 검출하면서, 축(예컨대, 수직 축 등)을 중심으로 연속적으로 회전함으로써 차량(100) 주변의 환경을 스캔하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 LIDAR(120)는 환경 내의 객체들의 움직임을 신속하게 검출하기에 충분히 높은 리프레시 레이트로 환경을 스캔할 수 있기 위해 축을 중심으로 반복하여 회전하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 LIDAR(120)는 10 Hz의 리프레시 레이트를 가질 수 있고(예컨대, 제1 LIDAR(120)의 초당 10회의 완전 회전(complete rotation)), 그에 의해 매초 10회 차량 주변의 360°FOV를 스캔한다. 이 프로세스를 통해, 예를 들어, 제1 LIDAR(120)로부터의 데이터에 기초하여 주변 환경의 3D 지도가 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 LIDAR(120)는 905 nm의 파장을 갖는 64개의 레이저 빔들을 방출하는 복수의 광원들을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 제1 LIDAR(120)로부터의 데이터에 기초하여 결정된 3D 지도는 0.2°(수평) x 0.3°(수직) 각도 분해능을 가질 수 있고, 제1 LIDAR(120)는 환경의 360°(수평) x 20°(수직) FOV를 가질 수 있다. 이 실시예에서, 3D 지도는, 예를 들어, 차량(100)으로부터 100 미터의 중간 범위 내에 있는 객체들을 검출 또는 식별하기에 충분한 분해능을 가질 수 있다. 그렇지만, 다른 구성들(예컨대, 광원들의 개수, 각도 분해능, 파장, 범위 등)도 가능하다.

제1 LIDAR(120)와는 달리, 일부 실시예들에서, 제2 LIDAR(122)는 차량(100) 주변의 환경의 보다 좁은 FOV를 스캔하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 LIDAR(122)는 유사한 축을 중심으로 완전 회전 미만만큼 (수평으로) 회전하도록 구성될 수 있다. 게다가, 일부 예들에서, 제2 LIDAR(122)는 제1 LIDAR(120)보다 더 낮은 리프레시 레이트를 가질 수 있다. 이 프로세스를 통해, 차량(100)은 제2 LIDAR(122)로부터의 데이터를 사용하여 환경의 보다 좁은 FOV의 3D 지도를 결정할 수 있다. 3D 지도는, 이 경우에, 제1 LIDAR(120)로부터의 데이터에 기초하여 결정된 대응하는 3D 지도보다 더 높은 각도 분해능을 가질 수 있고, 따라서 제1 LIDAR(120)의 중간 거리 범위보다 더 멀리 있는 객체들의 검출/식별은 물론, 중간 거리 범위 내에 있는 보다 작은 객체들의 식별을 가능하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 LIDAR(122)는 8°(수평) x 15°(수직)의 FOV, 4 Hz의 리프레시 레이트를 가질 수 있고, 1550 nm의 파장을 갖는 하나의 좁은 빔을 방출할 수 있다. 이 실시예에서, 제2 LIDAR(122)로부터의 데이터에 기초하여 결정된 3D 지도는 0.1°(수평) x 0.03°(수직)의 각도 분해능을 가질 수 있고, 그에 의해 차량(100)으로부터 약 300 미터의 범위 내에 있는 객체들의 검출/식별을 가능하게 한다. 그렇지만, 다른 구성들(예컨대, 광원들의 개수, 각도 분해능, 파장, 범위 등)도 가능하다.

일부 예들에서, 차량(100)은 제2 LIDAR(122)의 주시 방향을 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 LIDAR(122)가 좁은 수평 FOV(예컨대, 8도)를 갖지만, 제2 LIDAR(122)는 제2 LIDAR(122)의 주시 방향을 도 1b에 도시된 방향 이외의 지시 방향들로 조정하는 것을 가능하게 하는 스테퍼 모터(도시되지 않음)에 장착될 수 있다. 이와 같이, 일부 예들에서, 제2 LIDAR(122)는 차량(100)으로부터의 임의의 지시 방향을 따라 좁은 FOV를 스캔하도록 조종가능(steerable)할 수 있다.

제2 LIDAR(122)의 구조, 동작, 및 기능은 본원에서의 예시적인 실시예들 내에서 보다 상세히 기술된다.

분할 구조물(124)은 제1 LIDAR(120)를 지지하는 데 그리고/또는 제1 LIDAR(120)를 제2 LIDAR(122)로부터 광학적으로 격리시키는 데 적당한 임의의 고체 재료로 형성될 수 있다. 예시적인 재료들은, 가능한 것들 중에서도 특히, 금속들, 플라스틱들, 발포체(foam)를 포함할 수 있다.

광 필터(126)는 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광에 대해 실질적으로 투명하고 파장 범위 밖의 파장들을 갖는 광에 대해 실질적으로 불투명한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 광 필터(126)는 제1 LIDAR(120)의 제1 파장(예컨대, 905 nm) 및 제2 LIDAR(122)의 제2 파장(예컨대, 1550 nm)을 갖는 광이 광 필터(126)를 통해 전파할 수 있게 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 광 필터(126)는 제1 LIDAR(120) 및 제2 LIDAR(122)를 둘러싸도록 형성(shape)된다. 이와 같이, 일부 예들에서, 광 필터(126)는 또한, 가능한 것들 중에서도 특히, 먼지의 축적 또는 공기 중의 부스러기(airborne debris)와의 충돌과 같은, 제1 LIDAR(120) 및 제2 LIDAR(122)에 대한 환경 손상(environmental damage)을 방지하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 광 필터(126)는 광 필터(126)를 통해 전파하는 가시 광을 감소시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 광 필터(126)는 제1 LIDAR(120) 및 제2 LIDAR(122)를 둘러싸는 것에 의해 차량(100)의 미적 외관을 향상시키면서, 예를 들어, 외부 관찰자의 관점에서 센서 유닛(102)의 컴포넌트들의 시인성(visibility)을 감소시킬 수 있다. 다른 예들에서, 광 필터(126)는 가시 광은 물론 제1 LIDAR(120) 및 제2 LIDAR(122)로부터의 광을 허용하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 광 필터(126)의 부분들은 상이한 파장 범위들이 광 필터(126)를 통해 전파할 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 분할 구조물(124) 위에 있는 광 필터(126)의 상부 부분은 제1 LIDAR(120)의 제1 파장을 포함하는 제1 파장 범위 내의 광의 전파를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 게다가, 예를 들어, 분할 구조물(124) 아래에 있는 광 필터(126)의 하부 부분은 제2 LIDAR(122)의 제2 파장을 포함하는 제2 파장 범위 내의 광의 전파를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 광 필터(126)와 연관된 파장 범위는 제1 LIDAR(120)의 제1 파장 및 제2 LIDAR(122)의 제2 파장 둘 다를 포함할 수 있다.

도 1c는 도 1a에 도시된 차량(100)의 전방 측면에 위치된 센서 유닛(104)의 사시도이다. 일부 예들에서, 센서 유닛들(106, 108 및 110)은 도 1c에 예시된 센서 유닛(104)과 유사하게 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 센서 유닛(104)은 제3 LIDAR(130) 및 광 필터(132)를 포함한다.

제3 LIDAR(130)는 제3 LIDAR(130)가 위치되는 차량(100)의 주어진 측면(즉, 전방 측면)으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 차량(100) 주변의 환경의 FOV를 스캔하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 일부 예들에서, 제3 LIDAR(130)는 제3 LIDAR(130)의 위치선정(positioning)으로 인해 제2 LIDAR(122)보다 더 넓은 FOV에 걸쳐 그러나 제1 LIDAR(120)의 360° FOV보다 작게 (예컨대, 수평으로) 회전하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 LIDAR(130)는 270°(수평) x 110°(수직)의 FOV, 4 Hz의 리프레시 레이트를 가질 수 있고, 905 nm의 파장을 갖는 하나의 레이저 빔을 방출할 수 있다. 이 실시예에서, 제3 LIDAR(130)로부터의 데이터에 기초하여 결정된 3D 지도는 1.2°(수평) x 0.2°(수직)의 각도 분해능을 가질 수 있고, 그에 의해 차량(100)으로부터 30 미터의 단거리 내에 있는 객체들의 검출/식별을 가능하게 한다. 그렇지만, 다른 구성들(예컨대, 광원들의 개수, 각도 분해능, 파장, 범위 등)도 가능하다. 제3 LIDAR(130)의 구조, 동작, 및 기능은 본 개시내용의 예시적인 실시예들 내에서 보다 상세히 기술된다.

광 필터(132)는 도 1b의 광 필터(126)와 유사할 수 있다. 예를 들어, 광 필터(132)는 제3 LIDAR(130)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 게다가, 예를 들어, 광 필터(132)는 제3 LIDAR(130)로부터의 광의 파장을 포함하는 파장 범위 내의 광이 광 필터(132)를 통해 전파할 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 광 필터(132)는 광 필터(132)를 통해 전파하는 가시 광을 감소시키도록 구성될 수 있으며, 그에 의해 차량(100)의 미적 외관을 개선시킨다.

도 1d는 차량(100)이 표면(140) 상에서 동작하는 시나리오를 예시하고 있다. 표면(140)은, 예를 들어, 도로 또는 고속도로와 같은 주행 표면, 또는 임의의 다른 표면일 수 있다. 도 1d에서, 화살표들(142, 144, 146, 148, 150, 152)은 각자의 LIDAR의 수직 FOV의 양단에서의 센서 유닛들(102 및 104)의 다양한 LIDAR들에 의해 방출된 광 펄스들을 예시하고 있다.

예로서, 화살표들(142 및 144)은 도 1b의 제1 LIDAR(120)에 의해 방출된 광 펄스들을 예시하고 있다. 이 예에서, 제1 LIDAR(120)는 화살표들(142 및 144) 사이의 환경의 영역에 일련의 펄스들을 방출할 수 있고, 그 영역에 있는 객체들을 검출 및/또는 식별하기 위해 그 영역으로부터 반사 광 펄스(reflected light pulse)들을 수신할 수 있다. 센서 유닛(102)의 제1 LIDAR(120)(도시되지 않음)를 차량(100)의 상부 측면에 위치시키는 것으로 인해, 제1 LIDAR(120)의 수직 FOV는 도 1d에 예시된 바와 같이 차량(100)(예컨대, 지붕 등)의 구조에 의해 제한된다. 그렇지만, 센서 유닛(102) 내의 제1 LIDAR(120)을 차량(100)의 상부 측면에 위치시키는 것은 제1 LIDAR(120)가 실질적으로 수직인 축(170)을 중심으로 회전함으로써 차량(100) 주변의 모든 방향들을 스캔할 수 있게 한다. 이와 유사하게, 예를 들어, 화살표들(146 및 148)은 제2 LIDAR(122)의 수직 FOV의 양단에서의 도 1b의 제2 LIDAR(122)에 의해 방출된 광 펄스들을 예시하고 있다. 게다가, 제2 LIDAR(122)는 또한 논의에 따라 제2 LIDAR(122)의 주시 방향을 차량(100) 주변의 임의의 방향으로 조정하도록 조종가능할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 LIDAR(120)의 수직 FOV(예컨대, 화살표(142)와 화살표(144) 사이의 각도)는 20°이고, 제2 LIDAR(122)의 수직 FOV는 15°(예컨대, 화살표(146)와 화살표(148) 사이의 각도)이다. 그렇지만, 예를 들어, 차량(100)의 구조 또는 각자의 LIDAR들의 구성과 같은 인자들에 따라 다른 수직 FOV들도 가능하다.

도 1d에 도시된 바와 같이, 센서 유닛(102)(제1 LIDAR(120) 및/또는 제2 LIDAR(122)를 포함함)은 (예컨대, 회전하는 것 등에 의해) 차량(100) 주변의 임의의 방향에서 차량(100)의 환경에 객체들이 있는지 스캔할 수 있지만, 차량(100)에 매우 근접해 있는 객체들이 있는지 환경을 스캔하는 데는 덜 적당할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 차량(100)으로부터 거리(154) 내에 있는 객체들은, 이러한 객체들의 위치들이 화살표들(142 및 144)로 예시된 광 펄스들 사이의 영역 밖에 있는 것으로 인해, 센서 유닛(102)의 제1 LIDAR(120)에 의해 검출되지 않을 수 있거나 부분적으로만 검출될 수 있다. 이와 유사하게, 거리(156) 내에 있는 객체들이 또한 센서 유닛(102)의 제2 LIDAR(122)에 의해 검출되지 않을 수 있거나 부분적으로만 검출될 수 있다.

그에 따라, 센서 유닛(104)의 제3 LIDAR(130)(도시되지 않음)는 차량(100)에 가까운 객체들이 있는지 환경을 스캔하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서 유닛(104)을 차량(100)의 전방 측면에 위치시키는 것으로 인해, 제3 LIDAR(130)는, 적어도 차량(100)의 전방 측면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 환경의 부분에 대해, 차량(100)으로부터 거리(154) 및/또는 거리(156) 내에 객체들이 있는지 환경을 스캔하는 데 적당할 수 있다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, 화살표들(150 및 152)은 제3 LIDAR(130)의 수직 FOV의 양단에서의 제3 LIDAR(130)에 의해 방출된 광 펄스들을 예시하고 있다. 따라서, 예를 들어, 센서 유닛(104)의 제3 LIDAR(130)는, 차량(100)에 가까운 객체들을 비롯하여, 화살표(150)와 화살표(152) 사이의 환경의 일부분을 스캔하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 LIDAR(130)의 수직 FOV는 110°(예컨대, 화살표(150)와 화살표(152) 사이의 각도)이다. 그렇지만, 다른 수직 FOV들도 가능하다.

도 1d에 도시된 다양한 화살표들(142 내지 152) 사이의 각도들이 일정한 축척으로 되어 있지 않으며(not to scale) 예시를 위한 것에 불과하다는 것에 유의해야 한다. 이와 같이, 일부 예들에서, 다양한 LIDAR들의 수직 FOV들도 달라질 수 있다.

도 1e는 차량(100)이 주변 환경을 스캔하고 있는 시나리오에서의 차량(100)의 평면도를 예시하고 있다. 이상의 논의에 따르면, 차량(100)의 다양한 LIDAR들 각각은 그 각자의 리프레시 레이트, FOV, 또는 임의의 다른 인자에 따라 특정의 분해능을 가질 수 있다. 차례로, 다양한 LIDAR들은 차량(100)으로부터 각자의 거리 범위 내에 있는 객체들의 검출 및/또는 식별에 적당할 수 있다.

도 1e에 도시된 바와 같이, 등거리선(contour)들(160, 162)은, 센서 유닛(102)의 제1 LIDAR(120)로부터의 데이터에 기초하여 객체들이 검출/식별될 수 있는, 차량(100)으로부터의 예시적인 거리 범위를 예시하고 있다. 예시된 바와 같이, 예를 들어, 센서 유닛(102)을 차량(100)의 상부 측면 상에 위치시키는 것으로 인해 등거리선(160) 내에 있는 가까운 객체들이 제대로 검출 및/또는 식별되지 않을 수 있다. 그렇지만, 예를 들어, 등거리선(160) 밖에 그리고 등거리선(162)에 의해 정의된 중간 거리 범위(예컨대, 100m 등) 내에 있는 객체들은 제1 LIDAR(120)로부터의 데이터를 사용하여 제대로 검출/식별될 수 있다. 게다가, 도시된 바와 같이, 제1 LIDAR(120)의 수평 FOV는 차량(100) 주변의 모든 방향들로 360°에 걸쳐 있을 수 있다.

게다가, 도 1e에 도시된 바와 같이, 등거리선(164)은 객체들이 센서 유닛(102)의 제2 LIDAR(122)로부터의 보다 높은 분해능의 데이터를 사용하여 검출 및/또는 식별될 수 있는 환경의 영역을 예시하고 있다. 도시된 바와 같이, 등거리선(164)은, 예를 들어, 비교적 보다 긴 거리 범위(예컨대, 300 미터 등)에 걸쳐 차량(100)으로부터 보다 멀리 떨어져 있는 객체들을 포함한다. 등거리선(164)이 제2 LIDAR(122)의 (수평 방향으로) 보다 좁은 FOV를 나타내고 있지만, 일부 예들에서, 차량(100)은 제2 LIDAR(122)의 주시 방향을 도 1e에 도시된 것 이외의 임의의 다른 방향으로 조정하도록 구성될 수 있다. 예로서, 차량(100)은 (예컨대, 등거리선(162) 내에서) 제1 LIDAR(120)로부터의 데이터를 사용하여 객체를 검출하고, 제2 LIDAR(122)의 주시 방향을 객체를 포함하는 FOV로 조정하며, 이어서, 제2 LIDAR(122)로부터의 보다 높은 분해능의 데이터를 사용하여 객체를 식별할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 LIDAR(122)의 수평 FOV는 8°일 수 있다.

게다가, 도 1e에 도시된 바와 같이, 등거리선(166)은 센서 유닛(104)의 제3 LIDAR(130)에 의해 스캔된 환경의 영역을 예시하고 있다. 도시된 바와 같이, 등거리선(166)에 의해 예시된 영역은, 예를 들어, 제1 LIDAR(120) 및/또는 제2 LIDAR(124)에 의해 스캔되지 않을 수 있는 환경의 부분들을 포함한다. 게다가, 예를 들어, 제3 LIDAR(130)로부터의 데이터는 차량(100)으로부터 짧은 거리(예컨대, 30 미터 등) 내에 있는 객체들을 검출 및/또는 식별하기에 충분한 분해능을 갖는다.

앞서 기술된 범위들, 분해능들, 및 FOV들이 예시를 위한 것에 불과하고, 차량(100)의 다양한 구성들에 따라 달라질 수 있다는 것에 유의해야 한다. 게다가, 도 1e에 도시된 등거리선들(160, 162, 164, 및 166)은 일정한 축척으로 되어 있지 않지만 설명의 편의를 위해 도시된 바와 같이 예시되어 있다.

도 2는 차량(210) 및 제어기(230)를 포함할 수 있는 시스템(200)을 예시하고 있다. 차량(210)은 도 1을 참조하여 예시되고 기술된 차량(100)과 유사하거나 동일할 수 있다. 시스템(200)은 하나 이상의 감지 디바이스들(212), 하우징(214), 회전 마운트(216), 및 LIDAR 디바이스(220)를 포함할 수 있다. 제어기(230)는 프로세서(232) 및 메모리(234)를 포함할 수 있다.

감지 디바이스(212)는 차량(210) 주변의 환경에 관한 환경 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다. 감지 디바이스(212)는 차량에 결합될 수 있지만, 차량으로부터 멀리 떨어진 감지 디바이스(212)의 위치들이 가능하다. 감지 디바이스(212)는 카메라, LIDAR 디바이스, RADAR 디바이스, 소나 트랜스듀서(sonar transducer), 또는 다른 유형의 센서를 포함할 수 있다.

LIDAR 디바이스(220)는 차량을 통해 상부로부터 하부로 통과하는 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, LIDAR 디바이스(220)는 레이저 광을 차량 주변의 환경 내로 방출하고 환경 내의 객체들로부터 다시 반사 광(reflected light)을 수광(receive)하도록 구성될 수 있다. 수광 광(received light)을 분석함으로써, 환경의 3차원(3D) 표현을 제공할 수 있는 점 구름이 형성될 수 있다. 환언하면, LIDAR 디바이스(220)는 차량 주변의 360° 시야에 관한 정보를 제공할 수 있을 것이다.

LIDAR 디바이스(220)는 상기 도 1을 참조하여 기술되고 예시된 바와 같은 제2 LIDAR 디바이스(124)와 유사하거나 동일할 수 있다. LIDAR 디바이스(220)은 차량(210)에 결합될 수 있다. LIDAR 디바이스(220)는 하나 이상의 파장들의 광을 방출하도록 구성될 수 있는 광원(222)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, LIDAR 디바이스(220)는 1550nm 파장의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 다른 방출 파장(emission wavelength)들이 가능하다. LIDAR 디바이스(220)의 광원(222)은, 활성 이득 매질(active gain medium)로서 역할할 수 있는 희토류 원소들로 도핑된 광섬유를 포함하는 레이저와 같은, 광섬유 레이저일 수 있다. 대안적으로, 광원(222)은 다른 유형의 레이저일 수 있다.

예시적인 실시예에서, LIDAR 디바이스(220)의 스캐닝부(224)는 방출 광을 제1 축을 중심으로 왕복 방식으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 스캐닝부(224)는 가동 거울(moveable mirror), 스프링, 및 액추에이터를 포함할 수 있다. LIDAR 디바이스(220)의 광원(222)은 광을 가동 거울 쪽으로 방출할 수 있다. 스프링 및 액추에이터는 방출 광의 빔을 실질적으로 수직인 선을 따라 이동시키기 위해 수평축을 중심으로 왕복 방식으로 가동 거울을 이동시키도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 스프링 및 액추에이터는 가동 거울을 공진 주파수에서 제1 축을 중심으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 공진 주파수는 140 Hz일 수 있지만, 다른 주파수들이 가능하다.

게다가, 적어도 가동 거울은 회전 마운트(216) 상에 장착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, LIDAR 디바이스(220)의 스캐닝부(224)는 하우징(214) 내에 배치될 수 있다. 하우징(214)은 차량(210)의 상부 측면에 위치될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 제2 축은 차량(210)의 상부 및 하부를 통과하는 것으로 정의될 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 회전 마운트(216)는, 가동 거울이 제2 축을 중심으로 회전할 수 있도록, 가동 거울에 결합될 수 있다. 그에 따라, 가동 거울은 차량(210) 주변의 360° 시야 내에서 광을 지향시키도록 구성될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 회전 마운트(216)는 360° 회전하도록 구성될 필요가 없고 오히려 보다 작은 각도 범위 내에서 회전하도록 구성될 필요가 있다.

하우징(214)은 광 필터를 포함할 수 있다. 광 필터는 돔 형상일 수 있고 광 필터를 통해 전파하는 가시 광의 양을 감소시키도록 구성될 수 있다.

LIDAR 디바이스(220)는 환경으로부터의 반사된 방출 광(emission light)을 수광하도록 구성된 하나 이상의 검출기들(226)을 추가로 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, LIDAR 디바이스(220)는 환경 정보에 기초하여 3D 표현을 형성하도록 구성될 수 있다. 게다가, LIDAR 디바이스(220)는 3D 표현에 기초하여 환경 내의 객체들을 결정하도록 구성될 수 있다.

LIDAR 디바이스(220)는 다른 감지 디바이스들(212)에 의해 제공된 환경 정보에 응답하여 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다른 감지 디바이스들(212)은 차량의 환경 내의 객체를 나타낼 수 있는 환경 정보를 획득할 수 있다. 타깃 정보는 환경 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 타깃 정보는 객체의 유형, 크기, 또는 형상, 특정의 거리, 특정의 위치, 또는 각도 범위를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 타깃 정보는 보다 높은 품질의 정보, 예컨대, 보다 높은 분해능, 추가의 스캔 횟수 등이 요청되는 타깃 객체를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 다른 감지 디바이스(212)가 횡단보도 근처에 있는 가능한 보행자를 나타내는 환경 정보를 제공하면, 타깃 정보는 가능한 보행자의 위치에 기초할 수 있다.

도 3a는 예시적인 실시예에 따른, LIDAR 디바이스(300)의 도면을 예시하고 있다. LIDAR 디바이스(300)는 도 1b를 참조하여 예시되고 기술된 바와 같은 제2 LIDAR(122)와 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 디바이스(300)는 도 1b의 제2 LIDAR(122)와 유사하게 차량(100)과 같은 차량의 상부 측면에 장착될 수 있다. 도시된 바와 같이, LIDAR 디바이스(300)는 광학계 어셈블리(optics assembly)(310), 거울(320), 핀(pin)(322), 및 플랫폼(330)을 포함한다. 그에 부가하여, 제2 LIDAR 디바이스(300)에 의해 방출된 광 빔들(304)은 거울(320)로부터 제2 LIDAR(300)의 주시 방향을 따라 LIDAR 디바이스(300)의 환경 쪽으로 전파하고, 환경 내의 하나 이상의 객체들에서 반사 광(306)으로서 반사된다.

광학계 어셈블리(310)는 광 펄스들을 거울(320) 쪽으로 방출하도록 구성될 수 있고, 광 펄스들은 이어서 거울(320)에 의해 방출 광(304)으로서 반사된다. 게다가, 광학계 어셈블리(310)는 거울(320)에서 반사되는 반사 광(306)을 수광하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 광학계 어셈블리(310)는 1550 nm의 파장을 갖는 좁은 빔을 제공하도록 구성된 단일 레이저 방출기(single laser emitter)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 좁은 빔은, 도 1b의 제2 LIDAR(122)와 유사하게, 장거리 범위 내에 있는 객체들의 검출에 충분한 고 에너지를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 광학계 어셈블리(310)는, 도 2a 및 도 2b의 LIDAR(200)와 유사하게, 다수의 광원들을 포함할 수 있다. 게다가, 일부 예들에서, 광학계 어셈블리(310)는 방출 광(304)의 평행화(collimation) 및 반사 광(306)의 집속(focus) 둘 다를 위한 단일 렌즈를 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 광학계 어셈블리(310)는 방출 광(304)의 평행화를 위한 제1 렌즈 및 반사 광(306)의 집속을 위한 제2 렌즈를 포함할 수 있다.

거울(320)은, 도 3a에 예시된 바와 같이, 방출 광(304)을 광학계 어셈블리(310)로부터 LIDAR(300)의 주시 방향 쪽으로 조종하도록 배열될 수 있다. 이와 유사하게, 예를 들어, 거울(320)은 반사 광(306)을 환경으로부터 광학계 어셈블리(310) 쪽으로 조종하도록 배열될 수 있다.

핀(322)은 거울(320)을 LIDAR 디바이스(300)에 장착하도록 구성될 수 있다. 차례로, 핀(322)은 거울(320)을 지지할 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 핀(322)은, 가능한 것들 중에서도 특히, 플라스틱 또는 금속과 같은 고체 재료로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, LIDAR(300)는 방출 광(304)을 수직으로 조종하기 위해 핀(322)을 중심으로 거울(320)을 주어진 각도 범위에 걸쳐 회전시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, LIDAR(300)는 핀(322)을 중심으로 거울(320)을 15°의 각도 범위에 걸쳐 회전시킬 수 있다. 이 실시예에서, LIDAR(300)의 수직 FOV는 15°에 대응할 수 있다. 그렇지만, LIDAR(300)의 장착 위치 또는 임의의 다른 인자와 같은 다양한 인자들에 따라 다른 수직 FOV들도 가능하다.

플랫폼(330)은 광학계 어셈블리(310) 및 거울(320)과 같은 LIDAR(300)의 다양한 컴포넌트들을 지지할 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플랫폼(330)은, 가능한 것들 중에서도 특히, 플라스틱 또는 금속과 같은 고체 재료로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 플랫폼(330)은 LIDAR 디바이스(300)의 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 플랫폼(330)은 이러한 회전을 용이하게 하는 스테퍼 모터와 같은 모터를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 축은 실질적으로 수직이다. 다양한 컴포넌트들을 지지하는 플랫폼(330)을 회전시키는 것에 의해, 일부 예들에서, 플랫폼(330)은 방출 광(304)을 수평으로 조종할 수 있고, 따라서 LIDAR(300)가 수평 FOV를 가질 수 있게 한다. 일 실시예에서, 플랫폼(330)은 8°와 같은 정의된 양의 회전만큼 회전할 수 있다. 이 실시예에서, LIDAR(300)는 따라서, 도 1b의 제2 LIDAR(122)와 유사하게, 8°의 수평 FOV를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 플랫폼(330)은, 도 1b의 제1 LIDAR(120)와 유사하게, 수평 FOV가 360°이도록 360° 완전 회전만큼 회전할 수 있다. 플랫폼(330)의 다른 구성들도 가능하다.

도 3b는 예시적인 실시예에 따른, LIDAR 디바이스(300)의 도면을 예시하고 있다. 즉, 도 3b는 LIDAR 디바이스(300)의 오버헤드 사투상도(overhead oblique view)이다.

도 4a 및 도 4b는 예시적인 실시예에 따른, LIDAR 디바이스(400)의 상이한 단면도들을 예시하고 있다. LIDAR 디바이스(400)는, 도 2, 도 3a, 및 도 3b를 참조하여 예시되고 기술된 바와 같은 LIDAR 디바이스(200) 및 LIDAR 디바이스(300)와 같은, 본원에 개시된 다른 디바이스들과 유사하거나 동일할 수 있다. 게다가, LIDAR 디바이스(400)는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 예시되고 기술된 차량(100)과 같은 차량에 통합된 복수의 LIDAR 센서 디바이스들 중 하나일 수 있다.

LIDAR 디바이스(400)는 가동 거울(402), 광원(404), 방출 거울(406), 렌즈(408), 및 하나 이상의 검출기들(410)을 포함할 수 있다. LIDAR 디바이스(400)는 광 필터(412)에 의해 둘러싸일 수 있다.

본원의 다른 곳에서 기술되는 바와 같이, 광원(404)은 광섬유 레이저일 수 있다. 광원(404)은 1550nm의 방출 광을 방출할 수 있다. 광원(404)으로부터의 방출 광은 방출 거울(406)에서 반사될 수 있다. 방출 거울(406)은 평면 거울(flat mirror)일 수 있다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 방출 거울(406)은 수렴 거울(converging mirror), 발산 거울(diverging mirror), 또는 다른 유형의 반사 광학 디바이스(reflective optic device), 예를 들어 원통형 렌즈를 포함할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 방출 거울(406)이 방출 광을 가동 거울(402) 쪽으로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 광학 컴포넌트들을 나타낼 수 있다는 것을 인식할 것이다. 게다가, 하나 이상의 광학 컴포넌트들은 광원(404)으로부터의 방출 광을 형성, 반사, 집속 또는 다른 방식으로 수정하도록 구성될 수 있다.

방출 광은 가동 거울(402)과 상호작용하기 전에 렌즈(408)에 의해 임의로 집속될 수 있다. 대안적으로, 방출 광은 가동 거울(402)과 상호작용하기 전에 렌즈(408) 내의 개구부(opening)(예컨대, 통과 슬릿(pass-through slit) 또는 개구(aperture))를 통과할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 방출 광은 다른 광학 요소에 의해 집속되거나 다른 방식으로 수정될 수 있다.

광 필터(412)는 방출 광의 적어도 일부 파장들에 대해 실질적으로 투명하도록 구성될 수 있다. 광 필터(412)는 다른 파장들의 광에 대해 실질적으로 불투명하도록 구성될 수 있다.

본원의 다른 곳에서 기술되는 바와 같이, LIDAR 디바이스(400)는 회전 마운트(414) 상에서 회전하도록 구성될 수 있다. 구체적으로는, 회전 마운트(414)는 수직 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 가동 거울(402)은, 방출 광을 수직 평면을 따라 상하로 지향시키기 위해, 왕복 방식으로 핀(416)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 회전 마운트(414)를 통한 회전 운동과 가동 거울(402)의 왕복 운동(reciprocating motion)의 조합은 차량의 환경의 시야를 조명하는 것을 가능하게 할 수 있다.

방출 광은 차량의 환경 내의 객체들 및 표면들과 상호작용할 수 있다. 방출 광의 적어도 일부분은 반사 광으로서 LIDAR 디바이스(400) 및 가동 거울(402) 쪽으로 다시 반사될 수 있다. 가동 거울(402)이 반사 광을 렌즈(408) 쪽으로 지향시키도록 반사 광이 가동 거울(402)과 상호작용할 수 있다. 반사 광이 하나 이상의 검출기들(410)과 상호작용하도록 렌즈(408)는 반사 광을 집속, 평행화(collimate) 또는 다른 방식으로 수정한다.

본원의 다른 곳에서 기술되는 바와 같이, 하나 이상의 검출기들(410)에 의해 집광(collect)된 반사 광은 공간 점 구름(spatial point cloud)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 공간 점 구름은 LIDAR 디바이스(400)의 시야 내의 객체들 및/또는 표면들에 관한 정보를 제공할 수 있다.

도 5는 예시적인 실시예에 따른, 장면(500)의 표현을 예시하고 있다. 구체적으로는, 도 5는 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b의 LIDAR 디바이스(300 및 400)로부터의 데이터에 기초한 환경의 공간 점 구름을 예시한 것일 수 있다. 공간 점 구름은 차량 주변의 환경의 3차원(3D) 표현을 나타낼 수 있다. 3D 표현은 컴퓨팅 디바이스에 의해 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b의 LIDAR 디바이스(300 및 400)로부터의 데이터에 기초한 3D 점 구름으로서 생성될 수 있다. 예를 들어, 3D 구름의 각각의 점은 도 3a에 도시된 반사 광 빔들(306)로부터의 반사 광 펄스와 연관될 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, LIDAR 디바이스(300)로부터 보다 먼 거리에 있는 점들은 LIDAR 디바이스(300)의 각도 분해능으로 인해 서로 더 멀리 떨어져 있다.

LIDAR 디바이스(300)의 회전에 기초하여, 장면(500)은 도 5에 도시된 바와 같이 모든 방향들에서의(수평으로 360°) 환경의 스캔을 포함한다. 게다가, 도시된 바와 같이, 장면(500)의 영역(502)은 어떠한 점들도 포함하지 않는다. 예를 들어, 영역(502)은 도 3a의 LIDAR 디바이스(300)가 차량(100)의 상부 측면에 위치되는 것으로 인해 스캔할 수 없는 차량(100) 주변의 등거리선(160)(도 1e)에 대응할 수 있다. 게다가, 도시된 바와 같이, 영역(504)은 LIDAR 디바이스(300)의 환경 내의 객체들을 나타낸다. 예를 들어, 영역(504) 내의 객체들은 LIDAR 디바이스(300)의 환경 내의 보행자들, 차량들, 또는 다른 장애물들에 대응할 수 있다. LIDAR 디바이스(300)가 차량(100)과 같은 차량에 장착되는 예시적인 시나리오에서, 차량(100)은 영역(504)으로부터 영역(504)의 장애물들을 포함하지 않는 영역(506) 쪽으로 차량을 운행하기 위해 장면(500)으로부터의 공간 점 구름 정보를 이용할 수 있다.

도 6은 예시적인 실시예에 따른, 장면(600)의 표현을 예시하고 있다. 일부 예들에서, 3D 표현은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b의 LIDAR 디바이스(300 및 400)에 의해 생성된 공간 점 구름 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 3D 구름의 각각의 점은 도 3a에 도시된 반사 광 빔들(306)로부터의 반사 광 펄스와 연관될 수 있다.

도시된 바와 같이, 장면(600)의 표현은 LIDAR 디바이스(300)를 차량의 상부 측면에 위치시키는 것으로 인해 스캔되지 않는 또는 스캔가능하지 않은 영역을 나타낼 수 있는 장면(500)의 영역(502)과 유사한 영역(602)을 포함한다. 예를 들어, 영역(602)은 차량(100) 주변의 도 1e의 등거리선(160)에 대응할 수 있다.

그렇지만, 도 5의 장면(500)의 표현과는 달리, 장면(600)의 표현은 훨씬 더 좁은 FOV(field-of-view)에 걸쳐 있을 수 있다. 예를 들어, LIDAR(300)에 의해 스캔되고 장면(600)의 표현에 예시된 FOV는 도 1e의 등거리선(164)에 대응할 수 있다. 부분적으로, 보다 좁은 FOV로 인해, 장면(600)의 표현은 장면(500)의 표현보다 더 높은 분해능을 갖는다. 예를 들어, 장면(600)의 점 구름 내의 점들이 서로 더 가깝고, 따라서 환경 내의 일부 객체들이 장면(500)에 의해 표현되는 환경 내의 객체들과 비교하여 더 쉽게 식별될 수 있다.

예시적인 시나리오에서, 차량(100)과 같은 차량은 제1 LIDAR(예컨대, 제1 LIDAR(120)) 및 제2 LIDAR(예컨대, 제2 LIDAR(122))를 포함할 수 있다. 이 시나리오에서, 차량은 도 5의 장면(500)의 표현을 생성하기 위해 제1 LIDAR로부터의 데이터를 이용할 수 있다. 게다가, 이 시나리오에서, 차량은 장면(500)의 표현의 영역(504)을 추가 스캐닝을 위한 관심 영역, 또는 타깃 객체/위치로서 결정할 수 있다. 차례로, 이 시나리오에서의 차량은, 관심 영역을 스캔하고 도 6의 장면(600)의 표현을 획득하기 위해, 제2 LIDAR의 주시 방향을 조정할 수 있다. 이 시나리오에서, 차량은 영상 처리 알고리즘 또는 형상 검출 알고리즘과 같은 컴퓨팅 프로세스를 사용하여 장면(600)의 표현을 처리할 수 있다. 차례로, 이 시나리오의 차량은 장면(600)의 표현의 영역(604) 내의 객체를 보행자로서 그리고 영역(606) 내의 다른 객체를 가로등(light post)으로서 식별할 수 있다. 이 시나리오에서, 차량은 이어서 그에 따라 운행할 수 있다.

한 경우에, 차량은, 가능한 것들 중에서도 특히, 객체들이 보행자를 포함하는 경우 객체들로부터 제1 문턱 거리 내에(예컨대, 영역(604)에 의해 표시됨), 또는 객체들이 가로등과 같은 무생물체(inanimate object)들을 포함하는 경우 보다 낮은 제2 문턱 거리 내에(예컨대, 영역(606)에 의해 표시됨) 있도록 운행할 수 있다. 다른 경우에, 차량은 생물체(animate object)가 식별되면(예컨대, 영역(604)), 제2 LIDAR를 객체들을 추적하는 데 할당할 수 있거나, 무생물체들만이 식별된 경우 제2 LIDAR를 다른 객체들을 추적하는 데 할당할 수 있다. 시나리오에 따라 다른 운행 동작(navigational operation)들이 가능하다.

예시적인 실시예에서, 관심 영역 또는 타깃 객체/위치가 타깃 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 타깃 정보는 특정 관심 객체, 보행자, 다른 차량, 교차로, 교통 신호, 횡단보도, 차량의 "사각" 지대, 또는 차량을 운행함에 있어서 관심이 있을 수 있는 임의의 수의 다른 타깃들을 포함할 수 있다. 타깃 정보는 LIDAR 시스템의 제어기에 의해 수신될 수 있고 감지 디바이스에 의해 제공될 수 있다. 감지 디바이스는 다른 LIDAR 시스템을 포함할 수 있거나, 카메라, 초음파 트랜스듀서, 및/또는 RADAR와 같은, 다른 유형의 센서일 수 있다.

대안적으로 또는 그에 부가하여, 타깃 정보는 차량 주변의 환경의 지도, 차량의 위치, 또는 차량의 이동에 기초할 수 있다. 차량 운행(vehicle navigation) 및 객체 회피(object avoidance)를 돕기 위해 다른 타깃 정보가 가능하다.

이와 같이, 일부 예들에서, 본원에 개시되는 LIDAR 디바이스 및 센서들의 조합을 포함하는 차량은 다양한 도로 상태들 및/또는 시나리오들에 따라 환경을 스캔하기 위해 리프레시 레이트, 분해능, FOV, 위치 등과 같은 각각의 센서의 각자의 특성들을 이용할 수 있다.

도 7은 예시적인 실시예에 따른, 장면(700)의 표현을 예시하고 있다. 추가의 예시적인 예로서, 도 7은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 참조하여 예시되고 기술된 바와 같은 LIDAR 디바이스(300 또는 400)에 의해 생성될 수 있는 다른 공간 점 구름을 포함할 수 있다. 즉, 도 7은 사각(blind)(스캔가능하지 않은) 영역(702) 및 사람(704)의 표현을 포함할 수 있다.

도 8은 예시적인 실시예에 따른, 차량(800)이 하나 이상의 객체들을 포함하는 환경에서 동작하는 것을 예시하고 있다. 차량(800)은 차량(100)과 유사할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 차량(800)은 차량(100)의 센서 유닛들(102, 106, 108, 및 110)과, 각각, 유사한 센서 유닛들(802, 806, 808, 및 810)을 포함한다. 예를 들어, 센서 유닛(802)은 차량(100)의 제1 LIDAR(120) 및 제2 LIDAR(122)와, 각각, 유사한 제1 LIDAR(도시되지 않음) 및 제2 LIDAR(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 게다가, 예를 들어, 센서 유닛들(806 내지 810) 각각은 또한 차량(100)의 제3 LIDAR(130)와 유사한 LIDAR를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 차량(800)의 환경은 차량들(812, 814, 816), 도로 표지판(818), 나무(820), 건물(822), 도로 표지판(824), 보행자(826), 개(828), 자동차(830), 진입로(832), 및 차선(834)을 비롯한 차선들과 같은 다양한 객체들을 포함한다. 본 개시내용에 따르면, 차량(800)은 차량(800)의 자율 동작 및/또는 차량(800)에 의한 사고 회피를 용이하게 하기 위해, 방법들(500 내지 700)과 같은, 본원에서의 방법들 및 프로세스들을 수행할 수 있다. 이하는 본 개시내용에 따른 차량(800)의 동작을 위한 예시적인 시나리오들이다.

제1 시나리오에서, 차량(800)은, 차량(100)의 제1 LIDAR(120)와 유사한, 중거리 LIDAR를 사용하여 도로 표지판(818)을 검출할 수 있다. 환언하면, 제1 LIDAR(120) 또는 다른 센서는 타깃 정보를 LIDAR 시스템(200)의 제어기(230)에게 제공할 수 있다. 차례로, 차량(800)은 정보를 위해 도로 표지판(818)을 분석하기 위해, 차량(100)의 제2 LIDAR(122)와 유사한, 보다 높은 분해능의 LIDAR 및/또는 보다 장거리의 LIDAR의 주시 방향을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제2 LIDAR의 보다 높은 분해능은 도로 표지판(818)에 있는 특징부들의 반사율의 차이로 인해 정보를 분석하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이 시나리오의 한 경우에, 도로 표지판은 전방의 위험들 또는 폐쇄된 차선을 나타낼 수 있으며, 차량(800)은 그에 따라 그의 속도를 조정하거나 차선을 변경할 수 있다. 이 시나리오의 다른 경우에, 도로 표지판은 전방에서의 교통 지연을 나타낼 수 있고, 차량(800)은 그러면 대안의 경로를 결정하라고 차량(800)의 내비게이션 시스템에게 지시할 수 있다. 이 시나리오의 다른 변형들도 가능하다.

제2 시나리오에서, 차량(800)은 도 8에 예시된 다양한 객체들을 검출 및/또는 식별하기 위해 다양한 센서들을 사용할 수 있다. 다양한 센서들은 차량(800) 주변의 환경에 관련된 타깃 정보를 제어기(230)에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 차량(800)은 자동차들(812 내지 816)을 차량(800)의 내비게이션 거동(navigational behavior)에 관련될 수 있는 움직이는 객체들로서 식별할 수 있다. 차량(800)은, 자동차들(812 내지 816)을 추적하고 이러한 내비게이션을 용이하게 하기 위해, LIDAR 디바이스(300 또는 400)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 차량(800)은 LIDAR 디바이스(300 또는 400)로부터의 데이터에 기초하여 자동차들(812 내지 816)과의 접촉을 피하기 위해 그의 속도를 조정할 수 있거나 차선을 변경할 수 있다.

제3 시나리오에서, 차량(800)은, 차량(800)으로부터 문턱 거리(예컨대, 중간 거리 범위) 내에 있는 자동차(814)를 검출 및/또는 식별하기 위해 차량(100)의 LIDAR(120)과 유사한, 센서 유닛(802)의 제1 LIDAR를 이용할 수 있다. 이 시나리오에서, 자동차(814)가 차량(800)과 동일한 차선으로 차선을 변경하는 도중에 있을 수 있다. 이 시나리오에서, 차량(800)은 자동차(814)로부터 안전한 거리를 유지하기 위해 그의 속도를 조정하고 그리고/또는 차선을 변경할 필요가 있을 수 있다. 그렇지만, 제1 LIDAR로부터의 데이터는 자동차(814)가 차선(834)을 넘어가는지를 검출하기에 불충분한 제1 분해능을 가질 수 있거나, 차선(834)을 검출/식별하기에도 불충분할 수 있다. 이와 같이, 이 시나리오에서, 차량(800)은 센서 유닛(802)에 포함되고 제1 LIDAR의 제1 분해능보다 더 높은 제2 분해능을 갖는, 제2 LIDAR(122) 또는 LIDAR 디바이스(300 또는 400)와 유사한, 제2 LIDAR의 주시 방향을 조정할 수 있다. 차례로, 차량(800)은 차선(834) 및/또는 자동차(814)가 차선을 넘어가는지를 분석할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 차량(800)은, 가능한 것들 중에서도 특히, 차량(814)이 차선을 변경 중이라고 결정하기 위해 자동차(814)의 좌측 방향지시등(left light signal)을 검출하기 위해 제2 LIDAR의 보다 높은 분해능을 이용할 수 있다.

제4 시나리오에서, 자동차(816)는, 가능한 것들 중에서도 특히, 비정상적으로 주행하거나 차량(800)에 대해 고속으로 움직이고 있을 수 있다. 이 시나리오에서, 차량(800)은 LIDAR 디바이스(300 또는 400)를 사용하여 자동차(816)를 추적할 수 있고, 자동차(816)와의 접촉을 피하기 위해 그에 따라 운행(예컨대, 차선을 변경, 속도를 조정 등)할 수 있다.

다른 시나리오들도 가능하다. 따라서, 본 방법들 및 시스템들은 차량(800) 주변의 환경에 관한 정보를 제공하도록 구성된 고분해능 LIDAR 시스템을 이용함으로써 차량(800)과 같은 차량에 대한 자율 동작 및/또는 사고 회피를 용이하게 할 수 있다.

도 9는 예시적인 실시예에 따른, 차량(900)의 간략화된 블록도이다. 차량(900)은 차량(100 및/또는 800)과 유사할 수 있다. 게다가, 차량(900)은 방법들(500, 600, 및/또는 700)과 같은 본원에서의 기능들 및 방법들을 수행하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 차량(900)은 추진 시스템(902), 센서 시스템(904), 제어 시스템(906), 주변기기들(908), 및 컴퓨터 시스템(910)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 차량(900)은 보다 많은, 보다 적은, 또는 상이한 시스템들을 포함할 수 있고, 각각의 시스템은 보다 많은, 보다 적은, 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 도시된 시스템들 및 컴포넌트들은 임의의 수의 방식들로 결합 또는 분할될 수 있다.

추진 시스템(902)은 차량(900)에 동력 운동(powered motion)을 제공하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 추진 시스템(902)은 엔진/모터(918), 에너지원(920), 변속기(922), 및 바퀴들/타이어들(924)을 포함한다.

엔진/모터(918)는 내연 기관(internal combustion engine), 전기 모터, 증기 기관(steam engine), 및 스털링 기관(Stirling engine)의 임의의 조합일 수 있거나 그를 포함할 수 있다. 다른 모터들 및 기관들도 가능하다. 일부 실시예들에서, 추진 시스템(902)은 다수 유형의 기관들 및/또는 모터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가솔린-전기 하이브리드 자동차는 가솔린 기관(gasoline engine) 및 전기 모터를 포함할 수 있다. 다른 예들도 가능하다.

에너지원(920)은 엔진/모터(918)에 전체적으로 또는 부분적으로 동력을 공급하는 에너지의 공급원일 수 있다. 즉, 엔진/모터(918)는 에너지원(920)을 기계 에너지로 변환하도록 구성될 수 있다. 에너지원들(920)의 예들은 가솔린, 디젤, 프로판, 다른 압축 가스 기반 연료들, 에탄올, 태양광 패널들, 배터리들, 및 다른 전력 공급원들을 포함한다. 에너지원(들)(920)은, 그에 부가하여 또는 대안적으로, 연료 탱크들, 배터리들, 커패시터들, 및/또는 플라이휠들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에너지원(920)은 차량(900)의 다른 시스템들에도 에너지를 제공할 수 있다.

변속기(922)는 기계적 동력을 엔진/모터(918)로부터 바퀴들/타이어들(924)에 전달하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 변속기(922)는 기어박스, 클러치, 차동 장치, 구동축(drive shaft)들, 및/또는 다른 요소들을 포함할 수 있다. 변속기(922)가 구동축들을 포함하는 실시예들에서, 구동축들은 바퀴들/타이어들(924)에 결합되도록 구성된 하나 이상의 차축(axle)들을 포함할 수 있다.

차량(900)의 바퀴들/타이어들(924)은, 외발 자전거, 자전거/모터사이클, 삼륜차, 또는 자동차/트럭 사륜 형식을 비롯한, 다양한 형식들로 구성될 수 있다. 6개 이상의 바퀴들을 포함하는 것들과 같은, 다른 바퀴/타이어 형식들도 가능하다. 어느 경우든지, 바퀴들/타이어들(924)는 다른 바퀴들/타이어들(924)에 대해 차동적으로 회전하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 바퀴들/타이어들(924)은 변속기(922)에 고정되게 부착된 적어도 하나의 바퀴 및 주행 표면과 접촉할 수 있는 바퀴의 림에 결합된 적어도 하나의 타이어를 포함할 수 있다. 바퀴들/타이어들(924)은 금속과 고무의 임의의 조합, 또는 다른 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 추진 시스템(902)은, 그에 부가하여 또는 대안적으로, 도시된 것들 이외의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

센서 시스템(904)은 차량(900)이 위치되는 환경에 관한 정보를 감지하도록 구성된 다수의 센서들은 물론, 센서들의 위치 및/또는 배향을 수정하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터들(936)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 센서 시스템(904)의 센서들은 GPS(Global Positioning System)(926), IMU(inertial measurement unit)(928), RADAR 유닛(930), 레이저 거리측정기 및/또는 LIDAR 유닛(932), 그리고 카메라(934)를 포함한다. 센서 시스템(904)은, 예를 들어, 차량(900)의 내부 시스템들(예컨대, O₂ 모니터, 연료 게이지, 엔진 오일 온도 등)을 모니터링하는 센서들을 비롯한, 부가의 센서들도 포함할 수 있다. 게다가, 센서 시스템(904)은 다수의 LIDAR들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서 시스템(904)은, 각각이 각자의 위치(예컨대, 상부 측면, 하부 측면, 전방 측면, 후방 측면, 우측면, 좌측면 등)에서 차량에 장착된, 다수의 센서 유닛들로서 구현될 수 있다. 다른 센서들도 가능하다.

GPS(926)는 차량(900)의 지리적 위치를 추정하도록 구성된 임의의 센서(예컨대, 위치 센서)일 수 있다. 이를 위해, GPS(926)는 지구에 대한 차량(900)의 위치를 추정하도록 구성된 송수신기를 포함할 수 있다. GPS(926)는 다른 형태들도 취할 수 있다.

IMU(928)는 관성 가속도에 기초하여 차량(900)의 위치 및 배향 변화들을 감지하도록 구성된 센서들의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서들의 조합은, 예를 들어, 가속도계들 및 자이로스코프들을 포함할 수 있다. 센서들의 다른 조합들도 가능하다.

RADAR 유닛(930)은 무선 신호들을 사용하여 차량(900)이 위치되는 환경 내의 객체들을 감지하도록 구성된 임의의 센서일 수 있다. 일부 실시예들에서, 객체들을 감지하는 것 외에, RADAR 유닛(930)은, 그에 부가하여, 객체들의 속도 및/또는 방위(heading)를 감지하도록 구성될 수 있다.

이와 유사하게, 레이저 거리측정기 또는 LIDAR 유닛(932)은 레이저들을 사용하여 차량(900)이 위치되는 환경 내의 객체들을 감지하도록 구성된 임의의 센서일 수 있다. 상세하게는, 레이저 거리측정기 또는 LIDAR 유닛(932)은 레이저를 방출하도록 구성된 레이저 광원 및/또는 레이저 스캐너 그리고 레이저의 반사들을 검출하도록 구성된 검출기를 포함할 수 있다. 레이저 거리측정기 또는 LIDAR(932)는 코히런트(coherent)(예컨대, 헤테로다인 검출(heterodyne detection)을 사용함) 또는 비코히런트(incoherent) 검출 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, LIDAR 유닛(932)은 각각이 차량(900) 주변의 환경의 특정의 영역을 스캔하는 데 적당한 고유의 위치 및/또는 구성을 갖는 다수의 LIDAR들을 포함할 수 있다.

카메라(934)는 차량(900)이 위치되는 환경의 영상들을 포착하도록 구성된 임의의 카메라(예컨대, 스틸 카메라, 비디오 카메라 등)일 수 있다. 이를 위해, 카메라는 앞서 기술된 형태들 중 임의의 것을 취할 수 있다. 센서 시스템(904)은, 그에 부가하여 또는 대안적으로, 도시된 것들 이외의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

제어 시스템(906)은 차량(900) 및 그의 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제어 시스템(906)은 조향 유닛(steering unit)(938), 스로틀(throttle)(940), 브레이크 유닛(942), 센서 융합 알고리즘(sensor fusion algorithm)(944), 컴퓨터 비전 시스템(computer vision system)(946), 내비게이션 또는 경로지정 시스템(navigation or pathing system)(948), 및 장애물 회피 시스템(950)을 포함할 수 있다.

조향 유닛(938)은 차량(900)의 방위를 조정하도록 구성된 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 스로틀(940)은 엔진/모터(918)의 동작 속도 그리고, 차례로, 차량(900)의 속도를 제어하도록 구성된 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 브레이크 유닛(942)은 차량(900)을 감속시키도록 구성된 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 브레이크 유닛(942)은 바퀴들/타이어들(924)을 저속으로 하기 위해 마찰을 사용할 수 있다. 다른 예로서, 브레이크 유닛(942)은 바퀴들/타이어들(924)의 운동 에너지를 전류로 변환할 수 있다. 브레이크 유닛(942)은 다른 형태들도 취할 수 있다.

센서 융합 알고리즘(944)은 센서 시스템(904)으로부터의 데이터를 입력으로서 받도록 구성된 알고리즘(또는 알고리즘을 저장하는 컴퓨터 프로그램 제품)일 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 센서 시스템(904)의 센서들에서 감지된 정보를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 센서 융합 알고리즘(944)은, 예를 들어, 칼만 필터(Kalman filter), 베이지안 네트워크(Bayesian network), 본원에서의 방법들의 기능들 중 일부를 수행하도록 구성된 알고리즘, 또는 임의의 다른 알고리즘을 포함할 수 있다. 센서 융합 알고리즘(944)은, 예를 들어, 차량(100)이 위치되는 환경 내의 개개의 객체들 및/또는 특징부들의 평가들, 특정의 상황들의 평가들, 및/또는 특정의 상황들에 기초한 가능한 영향들의 평가들을 비롯한, 센서 시스템(904)으로부터의 데이터에 기초한 다양한 평가들을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 다른 평가들도 가능하다.

컴퓨터 비전 시스템(946)은, 예를 들어, 교통 신호들 및 장애물들을 비롯한, 차량(900)이 위치되는 환경 내의 객체들 및/또는 특징부들을 식별하기 위해 카메라(934)에 의해 포착된 영상들을 처리 및 분석하도록 구성된 임의의 시스템일 수 있다. 이를 위해, 컴퓨터 비전 시스템(946)은 객체 인식 알고리즘, SFM(Structure from Motion) 알고리즘, 비디오 추적, 또는 다른 컴퓨터 비전 기법들을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 비전 시스템(946)은, 그에 부가하여, 환경의 지도를 제작하고, 객체들을 추적하며, 객체들의 속도를 추정하고, 기타를 하도록 구성될 수 있다.

내비게이션 및 경로지정 시스템(948)은 차량(900)에 대한 주행 경로(driving path)를 결정하도록 구성된 임의의 시스템일 수 있다. 내비게이션 및 경로지정 시스템(948)은, 그에 부가하여, 차량(900)이 동작하고 있는 동안 동적으로 주행 경로를 업데이트하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내비게이션 및 경로지정 시스템(948)은, 차량(900)에 대한 주행 경로를 결정하기 위해, 센서 융합 알고리즘(944), GPS(926), LIDAR 유닛(932), 및 하나 이상의 미리 결정된 지도들로부터의 데이터를 통합(incorporate)하도록 구성될 수 있다.

장애물 회피 시스템(950)은 차량(900)이 위치되는 환경 내의 장애물들을 식별, 평가, 그리고 회피 또는 다른 방식으로 빠져나가도록 구성된 임의의 시스템일 수 있다. 제어 시스템(906)은, 그에 부가하여 또는 대안적으로, 도시된 것들 이외의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

주변기기들(908)은 차량(900)이 외부 센서들, 다른 차량들, 외부 컴퓨팅 디바이스들, 및/또는 사용자와 상호작용할 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 주변기기들(908)은, 예를 들어, 무선 통신 시스템(952), 터치스크린(954), 마이크로폰(956), 및/또는 스피커(958)를 포함할 수 있다.

무선 통신 시스템(952)은, 직접 또는 통신 네트워크를 통해, 하나 이상의 다른 차량들, 센서들, 또는 다른 엔티티들에 무선으로 결합하도록 구성된 임의의 시스템일 수 있다. 이를 위해, 무선 통신 시스템(952)은, 직접 또는 통신 네트워크를 통해, 다른 차량들, 센서들, 서버들, 또는 다른 엔티티들과 통신하기 위한 안테나 및 칩셋을 포함할 수 있다. 칩셋 또는 무선 통신 시스템(952)은 일반적으로, 가능한 것들 중에서도 특히, 블루투스, IEEE 802.11(임의의 IEEE 802.11 개정판들을 포함함)에 기술된 통신 프로토콜들, 셀룰러 기술(GSM, CDMA, UMTS, EV-DO, WiMAX 또는 LTE 등), ZIGBEE, DSRC(dedicated short range communications), 및 RFID(radio frequency identification) 통신과 같은, 하나 이상의 유형의 무선 통신(예컨대, 프로토콜들)에 따라 통신하도록 구성될 수 있다. 무선 통신 시스템(952)은 다른 형태들도 취할 수 있다.

터치스크린(954)은 차량(900)에 명령들을 입력하기 위해 사용자에 의해 사용될 수 있다. 이를 위해, 터치스크린(954)은, 가능한 것들 중에서도 특히, 용량성 감지, 저항 감지, 또는 표면 탄성파 프로세스를 통해 사용자의 손가락의 위치 및 움직임 중 적어도 하나를 감지하도록 구성될 수 있다. 터치스크린(954)은 터치스크린 표면에 평행한 또는 그에 대해 평면인 방향으로의, 터치스크린 표면에 수직인 방향으로의, 또는 둘 다로의 손가락 움직임을 감지할 수 있고, 또한 터치스크린 표면에 가해지는 압력의 레벨을 감지할 수 있다. 터치스크린(954)은 하나 이상의 반투명 또는 투명 절연층들 및 하나 이상의 반투명 또는 투명 전도층들로 형성될 수 있다. 터치스크린(954)은 다른 형태들도 취할 수 있다.

마이크로폰(956)은 차량(900)의 사용자로부터 오디오(예컨대, 음성 명령 또는 다른 오디오 입력)를 수신하도록 구성될 수 있다. 이와 유사하게, 스피커들(958)은 차량(900)의 사용자에게 오디오를 출력하도록 구성될 수 있다. 주변기기들(908)은, 그에 부가하여 또는 대안적으로, 도시된 것들 이외의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

컴퓨터 시스템(910)은 추진 시스템(902), 센서 시스템(904), 제어 시스템(906), 및 주변기기들(908) 중 하나 이상에게 데이터를 전송하고, 그들로부터 데이터를 수신하며, 그들과 상호작용하고, 그리고/또는 그들을 제어하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 컴퓨터 시스템(910)은 시스템 버스, 네트워크, 및/또는 다른 연결 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 추진 시스템(902), 센서 시스템(904), 제어 시스템(906), 및 주변기기들(908) 중 하나 이상에 통신가능하게 연결될 수 있다.

일 예에서, 컴퓨터 시스템(910)은 연료 효율을 개선시키기 위해 변속기(922)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(910)은 카메라(934)로 하여금 환경의 영상들을 포착하게 하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(910)은 센서 융합 알고리즘(944)에 대응하는 명령어들을 저장하고 실행하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(910)은 LIDAR 유닛(932)을 사용하여 차량(900) 주변의 환경의 3D 표현을 결정하는 명령어들을 저장하고 실행하도록 구성될 수 있다. 다른 예들도 가능하다.

도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(910)은 프로세서(912) 및 데이터 저장소(914)를 포함한다. 프로세서(912)는 하나 이상의 범용 프로세서들 및/또는 하나 이상의 특수 목적 프로세서들을 포함할 수 있다. 프로세서(912)가 하나 초과의 프로세서를 포함하는 한, 이러한 프로세서들은 개별적으로 또는 조합하여 동작할 수 있다. 데이터 저장소(914)는, 차례로, 광학, 자기, 및/또는 유기 저장소와 같은, 하나 이상의 휘발성 및/또는 하나 이상의 비휘발성 저장 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 데이터 저장소(914)는 프로세서(912)와 전체적으로 또는 부분적으로 통합될 수 있다.

일부 실시예들에서, 데이터 저장소(914)는 다양한 차량 기능들(예컨대, 방법들(500 내지 700) 등)을 실행하기 위해 프로세서(912)에 의해 실행가능한 명령어들(916)(예컨대, 프로그램 논리)을 포함할 수 있다. 데이터 저장소(914)는 추진 시스템(902), 센서 시스템(904), 제어 시스템(906), 및/또는 주변기기들(908) 중 하나 이상에게 데이터를 전송하고, 그들로부터 데이터를 수신하며, 그들과 상호작용하고, 그리고/또는 그들을 제어하는 명령어들을 비롯한, 부가의 명령어들도 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(910)은, 그에 부가하여 또는 대안적으로, 도시된 것들 이외의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 차량(900)은 차량(900)의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부에 전력을 제공하도록 구성될 수 있는 전원 공급장치(960)를 추가로 포함한다. 이를 위해, 전원 공급장치(960)는, 예를 들어, 재충전가능 리튬 이온 또는 납축(lead-acid) 배터리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 배터리 뱅크(bank of batteries)들이 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 전원 공급장치 재료들 및 구성들도 가능하다. 일부 실시예들에서, 일부 순수 전기 자동차(all-electric car)들에서와 같이, 전원 공급장치(960)와 에너지원(920)이 하나의 컴포넌트로서 함께 구현될 수 있다.

일부 실시예들에서, 차량(900)은 도시된 것들에 부가하여 또는 그 대신에 하나 이상의 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량(900)은 하나 이상의 부가 인터페이스들 및/또는 전원 공급장치들을 포함할 수 있다. 다른 부가의 컴포넌트들도 가능하다. 이러한 실시예들에서, 데이터 저장소(914)는 부가의 컴포넌트들을 제어하고 그리고/또는 그들과 통신하기 위해 프로세서(912)에 의해 실행가능한 명령어들을 추가로 포함할 수 있다.

게다가, 컴포넌트들 및 시스템들 각각이 차량(900)에 통합되는 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 컴포넌트들 또는 시스템들은 차량(900) 상에 분리가능하게(removably) 장착되거나 유선 또는 무선 연결들을 사용하여 그에 다른 방식으로(기계적으로 또는 전기적으로) 연결될 수 있다. 차량(900)이 다른 형태들도 취할 수 있다.

도 10은 예시적인 실시예에 따라 구성된 컴퓨터 판독가능 매체를 도시하고 있다. 예시적인 실시예들에서, 예시적인 시스템은 하나 이상의 프로세서들, 하나 이상의 형태의 메모리, 하나 이상의 입력 디바이스들/인터페이스들, 하나 이상의 출력 디바이스들/인터페이스들, 및 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때 시스템으로 하여금 앞서 기술된 다양한 기능들, 작업들, 능력들 등을 수행하게 하는 머신 판독가능 명령어들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 개시된 기법들(예컨대, 이하의 방법들(1100) 등)은 머신 판독가능 포맷으로 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 또는 다른 매체 또는 제조 물품들 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령어들(예컨대, 차량(900)의 명령어들(916) 등)에 의해 구현될 수 있다. 도 10은 본원에 개시되는 적어도 일부 실시예들에 따라 구성된, 컴퓨팅 디바이스 상에서 컴퓨터 프로세스를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 예시적인 컴퓨터 프로그램 제품의 부분 개념도를 나타낸 개략도이다.

일 실시예에서, 예시적인 컴퓨터 프로그램 제품(1000)은 신호 전달 매체(signal bearing medium)(1002)를 사용하여 제공된다. 신호 전달 매체(1002)는, 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 도 1 내지 도 9와 관련하여 앞서 기술된 기능 또는 기능의 부분들을 제공할 수 있는 하나 이상의 프로그래밍 명령어들(1004)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 신호 전달 매체(1002)는, 하드 디스크 드라이브, CD(Compact Disc), DVD(Digital Video Disk), 디지털 테이프, 메모리 등(이들로 제한되지 않음)과 같은, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1006)일 수 있다. 일부 구현들에서, 신호 전달 매체(1002)는, 메모리, R/W(read/write) CD들, R/W DVD들 등(이들로 제한되지 않음)과 같은, 컴퓨터 기록가능 매체(1008)를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 신호 전달 매체(1002)는 통신 매체(1010)(예컨대, 광섬유 케이블, 도파로, 유선 통신 링크 등)일 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, 신호 전달 매체(1002)는 무선 형태의 통신 매체(1010)에 의해 전달될 수 있다.

하나 이상의 프로그래밍 명령어들(1004)은, 예를 들어, 컴퓨터 실행가능 및/또는 논리 구현(logic implemented) 명령어들일 수 있다. 일부 예들에서, 컴퓨팅 디바이스는, 프로그래밍 명령어들(1004)이 컴퓨터 판독가능 매체(1006), 컴퓨터 기록가능 매체(1008), 및/또는 통신 매체(1010) 중 하나 이상에 의해 컴퓨팅 디바이스에게 전달된 것에 응답하여, 다양한 동작들, 기능들, 또는 작용들을 제공하도록 구성될 수 있다.

컴퓨터 판독가능 매체(1006)는 또한 서로로부터 원격지에 위치될 수 있는 다수의 데이터 저장 요소들 간에 분산되어 있을 수 있다. 저장된 명령어들의 일부 또는 전부를 실행하는 컴퓨팅 디바이스는 외부 컴퓨터, 또는 스마트폰, 태블릿 디바이스, 개인용 컴퓨터, 웨어러블 디바이스 등과 같은 모바일 컴퓨팅 플랫폼일 수 있다. 대안적으로, 저장된 명령어들의 일부 또는 전부를 실행하는 컴퓨팅 디바이스는, 서버와 같은, 원격지에 위치된 컴퓨터 시스템일 수 있다.

방법 예들

도 11은 예시적인 실시예에 따른, 방법(1100)을 예시하고 있다. 방법(1100)은 임의의 순서로 수행될 수 있는 블록들을 포함한다. 게다가, 본 개시내용의 의도된 범주 내에서 다양한 블록들이 방법(1100)에 추가되거나 그로부터 제거될 수 있다. 방법(1100)은 도 1a 내지 도 1e, 도 2, 도 3a 및 도 3b, 도 4a 및 도 4b, 도 9, 또는 도 10을 참조하여 예시되고 기술된 시스템들 중 일부 또는 전부를 사용하여 수행될 수 있는 단계들에 대응할 수 있다.

블록(1102)은 LIDAR(light detection and ranging) 디바이스의 제어기에 의해 타깃 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 타깃 정보는 다른 감지 디바이스로부터 수신되거나 또는 객체의 예상된 위치 또는 특정의 위치에 기초할 수 있다. 환언하면, 타깃 정보는 객체의 유형, 객체의 크기, 객체의 형상, 거리, 위치, 또는 각도 범위 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다.

블록(1104)은 LIDAR의 광원으로 하여금 파장 범위 내의 광을 방출하게 하는 단계를 포함하고, 여기서 광원은 광섬유 레이저를 포함한다. 앞서 논의된 바와 같이, 광원은 하나 이상의 파장들, 예컨대, 1550 nm의 광을 방출하도록 구성될 수 있다.

블록(1106)은 LIDAR의 스캐닝부로 하여금 방출 광을 제1 축을 중심으로 왕복 방식으로 지향시키게 하는 단계를 포함한다. LIDAR의 스캐닝부는 가동 거울, 스프링, 및 액추에이터를 포함할 수 있다. 스프링 및 액추에이터는 가동 거울을 공진 주파수에서 제1 축을 중심으로 왕복 운동하게(in a back-and-forth motion) 이동시키도록 구성될 수 있다. 공진 주파수는 140 Hz 또는 다른 주파수일 수 있다.

블록(1108)은, 타깃 정보를 수신한 것에 응답하여, LIDAR의 지시 방향을 조정하기 위해 LIDAR에 결합된 회전 마운트를 회전시키는 단계를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 회전 마운트는 제2 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 제2 축은 차량의 지붕과 바닥을 통해 지나가는 수직 축일 수 있다. 따라서, 특정의 관심 방향에 있는 타깃에 관한 타깃 정보를 수신한 것에 응답하여, 회전 마운트는 방출 광이 특정의 관심 방향 쪽으로 지향되거나 조종되도록 가동 거울을 회전시키도록 구성될 수 있다.

블록(1110)은 LIDAR로 하여금 환경의 FOV(field-of-view)를 스캔하게 하는 단계를 포함하고, 여기서 FOV는 지시 방향을 따라 LIDAR로부터 멀어지는 쪽으로 연장된다. 스캔하는 단계는 방출 광으로 FOV를 조명하고 반사된 방출 광을 LIDAR와 연관된 하나 이상의 검출기들에서 수광하기 위해 회전 마운트 및/또는 가동 거울 중 하나 또는 둘 다를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

블록(1112)은 FOV를 스캔한 것으로부터의 데이터에 기초하여 환경의 3차원(3D) 표현을 결정하는 단계를 포함한다. 앞서 기술된 바와 같이, LIDAR 시스템은 차량 주변의 환경 내의 객체들로부터 반사된 방출 광을 수광하도록 구성된 하나 이상의 검출기들을 포함할 수 있다. 따라서, 수광 광에 기초하여, LIDAR 시스템은 차량의 환경을 나타낼 수 있는 점 구름 지도(point cloud map)를 생성할 수 있다. 점 구름 지도는 내비게이션, 객체 인식, 장애물 회피, 및/또는 다른 기능들을 위해 사용될 수 있다.

도면들에 도시된 특정의 배열들이 제한하는 것으로 보아서는 안된다. 다른 실시예들이 주어진 도면에 도시된 각각의 요소를 보다 많이 또는 보다 적게 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 게다가, 예시된 요소들 중 일부가 결합되거나 생략될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예는 도면들에 예시되지 않은 요소들을 포함할 수 있다.

다양한 예들 및 실시예들이 개시되어 있지만, 다른 예들 및 실시예들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다양한 개시된 예들 및 실시예들은 예시를 위한 것이고 제한하려는 것으로 의도되어 있지 않으며, 진정한 범주 및 사상은 이하의 청구항들에 의해 나타내어진다.

Claims

디바이스로서,
LIDAR(light detection and ranging) 디바이스 - 상기 LIDAR 디바이스는:
파장 범위 내의 광을 방출하도록 구성된 광원 - 상기 광원은 광섬유 레이저를 포함함 -;
상기 방출 광을 제1 축을 중심으로 왕복 방식으로(in a reciprocating manner) 지향시키도록 구성된 스캐닝부(scanning portion); 및
상기 파장 범위 내의 광을 감지하도록 구성된 복수의 검출기들을 포함함 -;
하우징 - 적어도 상기 스캐닝부는 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 하우징의 벽은 상기 파장 범위 내의 광이 광 필터를 통해 전파할 수 있게 하도록 구성된 상기 광 필터를 포함함 -;
제2 축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전 마운트(rotational mount); 및
타깃 정보(target information)를 수신하고 - 상기 타깃 정보는 객체의 유형, 객체의 크기, 객체의 형상, 위치, 장소, 또는 각도 범위 중 적어도 하나를 나타냄 -;
상기 타깃 정보를 수신한 것에 응답하여, 상기 LIDAR의 지시 방향(pointing direction)을 조정하기 위해 상기 회전 마운트를 회전시키며;
상기 LIDAR로 하여금 상기 환경의 FOV(field-of-view)를 스캔하게 하며 - 상기 FOV는 상기 지시 방향을 따라 상기 LIDAR로부터 멀어지는 쪽으로 연장됨 -;
상기 FOV를 스캔한 것으로부터의 데이터에 기초하여 상기 환경의 3차원(3D) 표현을 결정하도록 구성된 제어기를 포함하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 방출 광의 파장은 1550 ㎚를 포함하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 차량의 상부 측면에 위치되고, 상기 제2 축은 상기 차량의 상기 상부 측면을 통과하는 축을 포함하며, 상기 회전 마운트는 상기 제2 축을 중심으로 360° 운동 범위 내에서 회전하도록 구성되는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 광 필터는 돔 형상을 갖는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 광 필터는 상기 광 필터를 통해 전파하는 가시 광의 양을 감소시키도록 구성되는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 3D 표현에 기초하여 상기 환경 내의 적어도 하나의 객체를 식별하도록 추가로 구성되는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 타깃 정보는 상기 환경 내의 객체를 나타내는 초기 3D 표현에 기초하는, 디바이스.
시스템으로서,
차량;
상기 차량 주변의 환경을 나타내는 환경 데이터를 제공하도록 구성된 감지 디바이스 - 상기 감지 디바이스는 상기 차량에 결합되어 있음 -;
LIDAR(light detection and ranging) 디바이스 - 상기 LIDAR 디바이스는 상기 차량에 결합되어 있음 -; 및
상기 환경 데이터를 수신하고;
상기 환경 데이터에 기초하여, 타깃 정보를 결정하며 - 상기 타깃 정보는 객체의 유형, 객체의 크기, 객체의 형상, 위치, 장소, 또는 각도 범위 중 적어도 하나를 나타냄 -;
상기 타깃 정보에 적어도 기초하여 상기 LIDAR의 지시 방향을 조정하기 위해 상기 회전 마운트를 회전시키고;
상기 LIDAR로 하여금 상기 환경의 FOV(field-of-view)를 스캔하게 하며 - 상기 FOV는 상기 지시 방향을 따라 상기 LIDAR로부터 멀어지는 쪽으로 연장됨 -;
상기 FOV를 스캔한 것으로부터의 데이터에 기초하여 상기 환경의 3차원(3D) 표현을 결정하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.
제8항에 있어서, 상기 LIDAR는 파장 범위 내의 광을 방출하도록 구성된 광원을 포함하고, 상기 레이저 광원은 광섬유 레이저를 포함하며, 상기 LIDAR로 하여금 FOV를 스캔하게 하는 동작은 상기 LIDAR로 하여금 적어도 1550 nm의 광을 포함하는 광을 방출하게 하는 동작을 포함하는, 시스템.
제9항에 있어서, 상기 LIDAR는 상기 방출 광을 제1 축을 중심으로 왕복 방식으로 지향시키도록 구성된 스캐닝부를 추가로 포함하는, 시스템.
제10항에 있어서, 상기 LIDAR의 적어도 상기 스캐닝부는 하우징 내에 배치되고, 상기 하우징은 상기 차량의 상부 측면에 위치되며, 제2 축은 상기 차량의 상기 상부 측면을 통과하는 축을 포함하고, 상기 회전 마운트는 상기 제2 축을 중심으로 360° 운동 범위 내에서 회전하도록 구성되는, 시스템.
제11항에 있어서, 상기 하우징은 광 필터를 포함하고, 상기 광 필터는 돔 형상을 가지며, 상기 광 필터는 상기 광 필터를 통해 전파하는 가시 광의 양을 감소시키도록 구성되는, 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제어기는 상기 3D 표현에 기초하여 상기 환경 내의 적어도 하나의 객체를 식별하도록 추가로 구성되는, 시스템.
제8항에 있어서, 상기 타깃 정보는 상기 환경 내의 객체를 나타내는 상기 환경 데이터에 기초하는, 시스템.
방법으로서,
LIDAR(light detection and ranging) 디바이스의 제어기에 의해 타깃 정보를 수신하는 단계 - 상기 타깃 정보는 객체의 유형, 객체의 크기, 객체의 형상, 거리, 위치, 또는 각도 범위 중 적어도 하나를 나타냄 -;
상기 LIDAR의 광원으로 하여금 파장 범위 내의 광을 방출하게 하는 단계 - 상기 광원은 광섬유 레이저를 포함함 -;
상기 LIDAR의 스캐닝부로 하여금 상기 방출 광을 제1 축을 중심으로 왕복 방식으로 지향시키게 하는 단계;
상기 타깃 정보를 수신한 것에 응답하여, 상기 LIDAR의 지시 방향을 조정하기 위해 상기 LIDAR에 결합된 회전 마운트를 회전시키는 단계 - 상기 회전 마운트는 제2 축을 중심으로 회전하도록 구성됨 -;
상기 LIDAR로 하여금 상기 환경의 FOV(field-of-view)를 스캔하게 하는 단계 - 상기 FOV는 상기 지시 방향을 따라 상기 LIDAR로부터 멀어지는 쪽으로 연장됨 -; 및
상기 FOV를 스캔한 것으로부터의 데이터에 기초하여 상기 환경의 3차원(3D) 표현을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 방출 광의 파장은 1550 ㎚를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 LIDAR의 적어도 상기 스캐닝부는 하우징 내에 배치되고, 상기 하우징의 벽은 상기 파장 범위 내의 광이 광 필터를 통해 전파할 수 있게 하도록 구성된 상기 광 필터를 포함하며, 상기 하우징은 차량의 상부 측면에 위치되고, 상기 제2 축은 상기 차량의 상기 상부 측면을 통과하는 축을 포함하며, 상기 회전 마운트는 상기 제2 축을 중심으로 360° 운동 범위 내에서 회전하도록 구성되는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 광 필터는 돔 형상을 갖고, 상기 광 필터는 상기 광 필터를 통해 전파하는 가시 광의 양을 감소시키도록 구성되는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 제어기는 상기 3D 표현에 기초하여 상기 환경 내의 적어도 하나의 객체를 식별하도록 추가로 구성되는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 타깃 정보는 상기 환경 내의 객체를 나타내는 초기 3D 표현에 기초하는, 방법.