KR20180098281A - 이미저를 이용한 텔레메트리 방법 및 시스템 - Google Patents

이미저를 이용한 텔레메트리 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180098281A
KR20180098281A KR1020187018552A KR20187018552A KR20180098281A KR 20180098281 A KR20180098281 A KR 20180098281A KR 1020187018552 A KR1020187018552 A KR 1020187018552A KR 20187018552 A KR20187018552 A KR 20187018552A KR 20180098281 A KR20180098281 A KR 20180098281A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
distance
integration period
integration
slice
Prior art date
Application number
KR1020187018552A
Other languages
English (en)
Inventor
파스깔 루소
Original Assignee
탈레스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 탈레스 filed Critical 탈레스
Publication of KR20180098281A publication Critical patent/KR20180098281A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/499—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using polarisation effects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 펄스 이미터 및 매트릭스 검출기에 의해 타겟의 거리를 측정하는 방법에 관한 것이며, 상기 매트릭스 검출기는 적분의 지속기간이 미니-검출기들의 편파에 의해 제어되는 커패시터들에 커플링된 공간 미니-검출기들을 포함한다. 본 방법은,
A) 방출된 펄스들의 알려진 방향에 대한 타겟의 방향, 및 타겟에 의해 백스캐터링된 펄스의 에코가 상기 검출기에 의해 검출되는 제 1 적분 주기의 결정 단계로서, 상기 제 1 적분 주기는 상기 타겟이 위치되는 제 1 거리 슬라이스를 결정하는, 상기 타겟의 방향 및 상기 제 1 적분 주기의 결정 단계,
B) 연속하는 텔레메트리 반복들 동안, 즉 상기 이미터에 의한 펄스의 방출 및 상기 검출기에 의한 에코의 검출 테스트 동안, 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계로서, 연속하는 텔레메트리 반복들은:
- 상기 제 1 적분 주기에 기초하여,
- 적분의 지속기간의 이분 처리에 의해, 그리고
- 상기 타겟의 에코의 검출에 기초하여 수행되고,
상기 타겟이 위치되고 상기 제 1 거리 슬라이스에 포함된 제 2 거리 슬라이스가 이 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계의 완료시 결정되는, 상기 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계,
C) 연속하는 텔레메트리 반복들 동안 상기 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계로서, 연속하는 텔레메트리 반복들은:
- 단계 B 로부터 발생하는 상기 적분 주기에 기초하여,
- 적분의 일정한 지속기간들에서 상기 적분 주기의 포지션의 변동들에 의해,
- 그리고 상기 타겟의 에코의 검출에 기초하여 수행되고,
상기 타겟이 위치되고 상기 제 2 거리 슬라이스에 포함된 제 3 거리 슬라이스가 이 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계의 완료시 결정되는, 상기 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계를 포함한다.

Description

이미저를 이용한 텔레메트리 방법 및 시스템
본 발명의 분야는 타겟이라고 지칭되는 원격 측정될 오브젝트와 시스템 사이에서 광이 전파하는 시간에 기초한 거리 측정의 분야이다. 시스템이 타겟의 방향으로 광을 방출한다. 방출된 광의 일부분은 시스템을 향하여 백스캐터링된다. 시스템은 이 광을 검출하고 광의 왕복 (return journey) 전파 시간에 기초하여 거리를 추정한다. 이 원격 측정 원리는 레이저 펄스식 텔레미터들에 의해 오랫동안 이용되어 왔다.
이러한 텔레미터들은 비협업 타겟들의 거리들을 메트릭 정확도로 측정할 수 있게 한다. 텔레미터의 방출는 타겟의 방향으로 잘 배향되어야 하고 리턴되는 플럭스는 검출될 수 있기에 충분히 고려되어야 한다.
도달될 타겟이 작고 먼거리 떨어져 있을 때, 성능을 실현하기 위해 2 개의 방안들이 존재한다. 첫번째는 타겟의 조명의 증가이다. 두번째는 수신기의 감도를 개선하는 것이다.
타겟의 조명의 증가는 이미터의 플럭스를 증가시키고 방출의 다이버전스를 감소시키는 것에 의해 얻어질 수 있다. 방출의 플럭스의 증가는 종종 시각적 안전 제약들에 의해 종종 제한되며, 다이버전스의 감소는 타겟 상의 방출 정렬에 높은 정확도를 부과한다.
텔레미터에서 방출의 양호한 정렬을 허용하는 공간 검출 및 텔레메트리의 정확도를 위한 시간 검출을 갖는 원리는 특허들 PCT/EP2009/066360 및 EP13783289.5 에 기술되어 있다. 공간 검출을 통해 타겟의 가장 기여하는 부분에 대해 가능한 최상의 정렬을 제공하는 것에 의해 거리 측정 프로세스의 개선에도 불구하고, 범위는 시간 검출의 용량에 의해 제한된다.
본 발명의 대상은 펄스 이미터 및 매트릭스 검출기에 의해 타겟의 거리를 측정하는 방법이며, 매트릭스 검출기는 적분의 지속기간이 미니-검출기들의 편파에 의해 제어되는 커패시터들에 커플링된 공간 미니-검출기들을 포함하고, 본 방법은:
A) 방출된 펄스들의 알려진 방향에 대한 타겟의 방향, 및 이미터에 의해 방출되어 상기 타겟의 의해 백스캐터링된 펄스의 에코가 상기 검출기에 의해 검출되는 제 1 적분 주기의 결정 단계로서, 상기 제 1 적분 주기는 상기 타겟이 위치되는 제 1 거리 슬라이스를 결정하는, 상기 타겟의 방향 및 상기 제 1 적분 주기의 결정 단계,
B) 연속하는 텔레메트리 반복들 동안, 즉 상기 이미터에 의한 펄스의 방출 및 상기 검출기에 의한 에코의 검출 테스트 동안, 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계로서, 연속하는 텔레메트리 반복들은:
- 상기 제 1 적분 주기에 기초하여,
- 상기 적분의 지속기간의 이분 처리 (dichotomy) 에 의해, 그리고 적분의 미리 정해진 최소 지속기간에 도달할 때까지, 그리고
- 상기 타겟의 에코의 검출에 기초하여 수행되고,
상기 타겟이 위치되고 상기 제 1 거리 슬라이스에 포함된 제 2 거리 슬라이스가, 마지막 반복의 적분 주기에 기초하여 이 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계의 완료시 결정되는, 상기 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계,
C) 연속하는 텔레메트리 반복들 동안 상기 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계로서, 연속하는 텔레메트리 반복들은:
- 단계 B 로부터 발생하는 상기 적분 주기에 기초하여,
- 적분의 일정한 지속기간들에서 상기 적분 주기의 포지션의 변동들에 의해, 그리고
- 상기 타겟의 에코의 검출에 기초하여 수행되고,
상기 타겟이 위치되고 상기 제 2 거리 슬라이스에 포함된 제 3 거리 슬라이스가 이 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계의 완료시 결정되는, 상기 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계를 포함한다.
공간 검출과 연관된 노이즈 레벨은 시간 검출과 연관된 노이즈 레벨보다 훨씬 낮을 수 있다. 트랜스임피던스 회로가 뒤따르는 포토다이오드의 도움에 의한 종래의 검출은 이미저 (매트릭스 공간 검출기) 와 같은 양호한 감도를 허용하지 않는다. 이미저의 존재는 타겟을 향한 레이저 방출의 우수한 정렬을 허용하고, 이에 따라 텔레메트리 빔의 다이버전스가 감소될 수 있다. 이는 타겟의 조명의 증가라는 이점을 가지며, 이에 따라 보다 강한 에코를 제공하는 이점을 갖는다. 따라서, 에코의 검출 감도 및 에코의 강화에 이득이 있다. 이로부터 하나의 동일한 레이저 소스 및 하나의 동일한 직경의 수광 옵틱스에 대해 텔레메트리 범위가 현저하게 증가하는 것이 뒤따른다.
또한, 이미저는 타겟의 세밀한 추적을 가능하게 하기 위해 타겟의 편향 파라미터들을 제공할 수 있다.
다음과 같은 서브-단계들:
- 거리 슬라이스에 대응하여, 주간 (daytime) 동작에 의해 결정된 적분의 미리 정해진 시간 포지션 및 최대 지속기간에 의해 정의된 초기 적분 주기의 선택 서브-단계,
- 상기 초기 적분 주기에 기초하여 그리고 적분의 동일한 지속기간의 인접한 연속하는 적분 주기들에서 텔레메트리들에 의해 미리 정해진 거리 도메인의 스캐닝 서브-단계로서, 에코가 검출되는 상기 제 1 적분 주기는 상기 타겟이 위치되는 제 1 거리 슬라이스를 결정하는, 상기 거리 도메인의 스캐닝 서브-단계
에 의해, 방향은 패시브 모드에서 결정될 수 있으며 제 1 거리 슬라이스는 액티브 모드에서 결정될 수 있다.
방향 및 제 1 거리 슬라이스는 액티브 모드에서 그리고 동시에 결정될 수 있다.
연속하는 반복들 동안, 적분 주기들은 적분의 지속기간의 시작시 검출기의 낮은 감도에 관련된 미리 정해진 오버랩을 고려하는 것에 의해 유리하게 확립된다.
연속하는 반복들의 과정에서, 타겟이 상대 속도를 가질 때, 각각의 적분 주기는 타겟의 상대 속도를 고려하여 바람직하게 확립된다.
본 발명의 특징에 따르면, 적분 주기의 포지션의 변동들은 연속하는 반복들 동안 적분 주기의 포지션의 이분 처리들에 의해 획득되고, 제 3 거리 슬라이스는 마지막 반복의 적분 주기에 기초하여 결정된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 타겟은 일정한 상대 속도를 가지며, 이 속도는 알려져 있지 않지만, 미리 정해진 최소 접근 속도와 미리 정해진 최대 후퇴 속도 사이에 존재하며, 제 2 거리 슬라이스에서의 감소는 연속하는 반복들 동안 각각의 텔레메트리에서:
방향에 따른 상기 적분 주기의 포지션의 랜덤한 변동으로서, 상기 변동의 방향은 검출에 의한 적분 주기에 따라 에코 검출의 제 1 부재가 있자마자 역전하는, 상기 랜덤한 변동,
에코가 검출될 때, 대응하는 적분 주기의 포지션 및 펄스의 방출 날짜의 기록,
기록된 날짜들 및 포지션들에 기초한 최소 속도 직선 라인 및 최대 속도 직선 라인의 계산,
상기 최소 속도 직선 라인의 기울기와 상기 최대 속도 직선 라인의 기울기 사이에 있는 상기 타겟의 상대 속도,
임의의 순간에, 상기 최소 속도 직선 라인과 상기 최대 속도 직선 라인 사이에 있는 상기 제 3 거리 슬라이스
에 의해 획득된다.
본 발명의 대상은 또한, 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 탁세의 거리를 측정하는 방법의 단계들을 설명한 바와 같이 수행하는 것을 가능하게 하는 코드 명령들을 포함한다.
본 발명은 또한, 타겟의 거리를 측정하는 시스템에 관한 것이고, 이 시스템은:
- 펄스 이미터,
- 적분의 지속기간이 미니-검출기들의 편파에 의해 제어되는 커패시터들에 커플링된 공간 미니-검출기들을 포함하는 매트릭스 검출기,
- 이미터 및 검출기를 배향하기 위한 수단,
- 배향하기 위한 수단을 제어하고 방법을 설명한 바와 같이 구현하기 위해 이미터 및 검출기를 동기시킬 수 있는 프로세싱 유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 비제한적 예에 의해 주어진 다음에 오는 상세한 설명을 읽을 때 명백하게 될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 예시적 거리 측정 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2 는 시간에 따라 커패시터와 매트릭스 검출기의 감도를 개략적으로 예시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 제 1 대형 거리 슬라이스를 검색하는 단계를 예시한다.
도 4 는 본 발명에 따른 방법의 제 1 거리 슬라이스 감소의 단계를 예시한다.
도 5 는 본 발명에 따른 방법의 제 2 거리 슬라이스 감소의 단계를 예시한다.
도 6 은 시간에 따라 타겟의 트레이스 뿐만 아니라 동일한 길이이지만 가변 포지션들의 적분 주기들에 대응하는 연속하는 거리 슬라이스들의 시리즈를 나타낸다.
도 7 은 시간에 따라 타겟의 트레이스 뿐만 아니라 타겟이 검출되었던 슬라이스들만을 갖는 도 6 의 거리 슬라이스의 시리즈를 나타낸다.
도 8 은 도 7 을 재현하며, 이는 각각의 적분 주기 동안 미리 정해진 최소 및 최대 속도의 기울기를 갖고 그리고나서 이들 기울기의 직선 라인은 미리 정해진 최대 속도가 더이상 유효하지 않을 때 측정의 완료시 계산되는 최대 속도인 한계 직선 라인들을 추가한 것이다.
도 9 는 도 7 을 재현하며, 기울기들이 시간에걸쳐 확립되는 최대 속도인 여러 직선 라인들을 추가한 것이다.
도 10 은 도 7 을 재현하며, 기울기들이 시간에 걸쳐 확립되는 최소 속도들인 여러 직선 라인들을 추가한 것이다.
도 11 은 최대 속도, 최소 속도 및 이들 평균의 시간에 따른 전개를 나타낸다.
도 12 는 프로젝트된 최대 거리, 프로젝트된 최소 거리, 프로젝트된 평균 거리 및 타겟의 실제 거리의 변동의 시간에 따른 전개를 나타낸다.
도면들마다 동일한 엘리먼트들은 동일한 도면부호들로 태깅한다.
도 1 과 연계하여 설명된 본 발명에 따른 거리 측정 시스템은 다음을 포함한다:
- 레이저 펄스들 (11) 의 이미터 (1),
- 패시브 모드에서 타겟의 이미지 (21) 및/또는 액티브 모드에서 타겟의 에코들 (21) 의 공간 검출을 허용하는 매트릭스 검출기 (2)(또한 이미저로서 지칭됨),
- 주간 광학 플럭스를 감소시키고 에코들의 검출을 지원하기 위해 수신기의 앞에 위치되고 레이저의 파장에 대해 센터링된 스펙트럼 필터로서, 이는 바람직하게 리트랙터블식인, 스펙트럼 필터,
- 원격 측정될 타겟의 방향으로 이미터 및 수신기를 배향시키는 수단 (3) 으로서, 타겟이 놓이는 각도 필드는 예를 들어, 밀리라디안 정도인, 배향시키는 수단,
- 이미터, 검출기 및 배향시키는 수단에 접속되고, 이후 설명된 방법을 구현할 수 있는 프로세싱 유닛 (4).
본 발명은 하드웨어 및/또는 소프트웨어 엘리먼트들에 기초하여 구현될 수도 있다. 이는 프로세싱 유닛에 의해 판독가능 매체 상에서 컴퓨터 프로그램 제품으로 대신하여 이용가능할 수도 있다. 이 매체는 전자적, 자기적, 광학적, 전자기적일 수도 있거나, 또는 적외선 유형의 전파 매체일 수도 있다. 이러한 매체는 예를 들어, 반도체 메모리들 (랜덤 액세스 메모리 (RAM), 판독 전용 메모리 (ROM), 테이프들), 디스켓들 또는 자기 또는 광학 디스크들 (콤팩트 디스크 - 판독 전용 메모리 (CD-ROM), 콤팩트 디스크 - 읽기/쓰기 (CD-R/W) 및 DVD) 이다.
통상의 텔레메트리 시스템에서, 수신기의 감도는 100 m 보다 멀리 위치된 타겟에 대한 메트릭 정확도와 같은 거리를 획득하기 위해 검출의 양호한 시간 정확도를 만족시키는 것에 의해 최적화된다. 수신기는 타겟에 의해 백스캐터링된 광을 전자들로 변환한다. 이 수신기는 전자들의 플럭스를 가변 전압으로 변환하는 트랜스임피던스 회로에 탑재된다. 이 전압의 변동은 수신기에 도달하는 광 플럭스의 변동을 나타낸다. 따라서, 에코 (이미터에 의해 방출되고, 타겟에 의해 백스캐터링되고, 그리고 수신기에 도달한 펄스) 의 도달 날짜가 정확하게 검출될 수 있다. 감도는 트랜스임피던스 회로의 노이즈에 의해 제약된다. 양호한 시간 태깅은 수 메가헤르쯔의 넓은 통과대역을 요구한다. 이 넓은 통과대역은 수신기의 감도를 제한하는 노이즈의 주요 소스들 중 하나이다.
일반적으로, 공간 검출기들은 공간 미니-검출기인 엘리먼트들을 갖는 매트릭스로서 어셈블리된다. 각각의 공간 미니-검출기는 커패시터에 커플링된다. 공간 미니-검출기의 적분 지속기간은 미니-검출기들의 편파에 의해 제어된다. 광 플럭스가 미니-검출기에 도달할 때 각각의 포톤은 미니-검출기의 편파으로 인해 커패시터를 향하여 정의되는 전자(들)로 변환된다.
본 발명에 따른 거리 측정 시스템은 트랜스임피던스 회로로서 배치된 어떠한 수신기를 포함하지 않지만, 공간 미니-검출기들이 커패스터들에 커플링된 매트릭스 검출기를 포함하며, 커패시터들의 적분 지속기간은 미니-검출기의 편파에 의해 제어된다.
이 매트릭스 검출기에서, 포톤들의 전자로의 변환 효율이 하나가 아니다. 이는 미니-검출기들의 기술에 의존한다. 적분 주기의 시작시, 양자 효율은 최대에 있지 않다. 약한 에코가 검출되지 않지만, 적분 주기의 시작에 대해 이후의 동일한 에코가 정확하게 검출될 것이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 지속기간 S 동안 적분의 지속기간의 시작시 편파의 확립 동안, 미니-검출기들의 감도가 따라서 최적화되지 않는다. 이 보다 낮은 효율의 지속기간 S 는 검출 회로들에 의존한다. 따라서 적분 주기의 지속기간은 S 보다 작은 값들로, 본 예에서의 이 예에서는 몇 마이크로초로 감소될 수 없다. 강한 신호가 감쇠되었지만 감지되기 때문에 이 검출 주기의 시작은 무시될 수 없다. 유사한 현상이지만 훨씬 더 짧은 지속기간이 적분 주기의 종점에서 발생한다.
선택적으로, 이는 또한 방출된 펄스의 총 지속기간을 고려하는 것도 가능하다. 에코는 적어도 방출된 펄스의 폭만큼의 시간 폭을 갖는다. 감도가 전체 적분의 지속기간에 걸쳐 균일하였다면, 이것이 펄스의 부분적 적분의 각 종점에서 발생할 필요가 있고, 실제로 펄스의 에너지 일부가 너무 일찍 또는 너무 늦게 도착한다. 이 효과는 적분 주기의 시작시 감도에서의 감소와 유사하다. 적분이 에코의 지속기간 전반에 걸쳐 항상 액티브 상태임을 특정하기 위하여, 펄스 폭을 고려하기 위해 필요한 오버랩의 지속기간은 일반적으로 방출된 펄스의 중간 높이에서 (시간) 폭의 4 배이다.
적분 주기는 레이저 펄스의 방출에 대하여 적분의 지속기간에 의해 그리고 적분 주기의 포지션에 의해, 이를 테면, 예를 들어, 적분의 지속기간의 시작에 의해 정의된다.
이 예에서는 적분 주기의 시작에서 감도 변동의 영향들 및 펄스의 폭의 영향은 2 ㎲ 의 오버랩에 포함된다.
설명을 위해, 5 ㎲ 는 적분 주기의 총 최소 지속기간의 일 예로서 취해진다. 적분 주기의 시작시, 2 ㎲ 의 부분은 덜 민감한 것으로 간주된다.
다음으로, 적분 지속기간의 종점 이후, 전자들의 수를 정량화하기 위해, 미니-검출기 판독 회로는 커패시터를 비운다. 적분의 시작 S 의 것과 유사하지만 훨씬 짧은 지속기간의 현상은 또한 적분 주기의 종점에서 발생한다. 기생 현상은 또한 노이즈의 소스이다.
공간 검출과 연관된 노이즈 레벨은 시간 검출과 연관된 노이즈 레벨보다 훨씬 낮을 수 있다. 공간 검출의 감도는 따라서 시간 검출의 것보다 현저하게 더 양호할 수도 있다. 이는 낮은 시간 분해능의 결과이다.
장거리 타겟들 상에서, 전형적으로 100 m 보다 멀리 떨어져 있는 거리에서 시간 검출에 대한 공간 검출의 보다 양호한 성능의 가능성으로부터 이익을 얻기 위해, 본 발명에 따른 방법은 공간 검출만을 이용하여, 특히 타겟에 의해 제공된 리턴이 시간 검출이 동작할 수 있기에 불충분하다고 가정할 때 적용한다.
본 발명에 따른 방법은 주로 다음의 단계들을 포함한다.
A) 방출된 펄스들의 알려진 방향에 대한 타겟의 방향 및 타겟이 위치되는 제 1 거리 슬라이스를 결정하는 제 1 적분 주기의 결정,
B) 적분의 지속기간의 이분 처리에 의해 그리고 적분의 미리 정해진 최소 지속기간에 도달할 때까지의 연속하는 텔레메트리 반복들 동안 제 1 거리 슬라이스의 감소로서, 타겟이 위치되고 제 1 거리 슬라이스에 포함된 제 2 슬라이스가 이 단계의 완료시 결정되는, 제 1 거리 슬라이스의 감소,
적분의 일정한 지속기간에 의해, 적분 주기의 포지션의 변동에 의해 수행된 연속하는 텔레메트리 반복들 동안 제 2 거리 슬라이스의 감소로서, 타겟이 위치되고, 제 2 거리 슬라이스에 포함된 제 3 거리 슬라이스가 이 단계의 완료시 결정되는, 제 2 거리 슬라이스의 감소.
타겟의 거리는 타겟과 시스템의 결합된 속도들로 인한 시간 동안 또는 타겟에 시스템을 접속하는 직선 라인 상에서 타겟과 시스템의 속도 벡터들의 프로젝션으로 인한 시간 동안 보다 정확하게 변경될 수 있다. 일반적으로, 이러한 조건들 하에서, 이 상대 속도는 알려져 있지 않다. 각각의 단계마다, 2 개의 케이스들이 고려된다.
1. 상대 속도가 정확하게 알려진 케이스는 가능한 제로이다.
2. 상대 속도가 정확하게 알려져 있지 않은 케이스는 알려진 속도 도메인에 속한다.
정확하게 알려진 상대 속도 (Vr) 를 갖는 타겟에 대해:
- 타겟이 후퇴하고 있으면, 그 상대 속도는 양이고, 펄스간 거리는 증가한다.
- 타겟이 접근하고 있다면, 그 상대 속도는 음이고, 펄스간 거리는 감소한다.
펄스간 주파수 (Fr; Hz 단위) 에서 펄스 반복에 대해, 타겟에 의해 진행된 거리는 에코의 추가적인 도달 지연에 의해 조작된다. τ 를 이 추가적이 지연이라 하면:
Figure pct00001
알려져 있지 않은 상대 속도를 갖는 타겟에 대해, 타겟은 양의 최대 속도 (Vmax) 로 후퇴할 수 있다. 타겟은 또한 음의 최소 속도 (Vmin) 를 갖고 접근할 수 있다.
펄스간 주파수 (Fr; Hz 단위) 에서 펄스 반복에 대해, 타겟에 의해 진행된 거리는 2 개의 값으로 분해하는 에코의 상보적인 도달 지연에 의해 조작된다:
- 펄스 반복 주파수 (Fr) 에 대해 최대 속도의 영향에 대응하는 양의 지연 (μ).
Figure pct00002
- 펄스 반복 주파수 (Fr) 에 대해 최소 속도의 영향에 대응하는 음의 지연 (γ).
Figure pct00003
각각의 반복에서, γ 는 적분의 시작시 가산되고, μ 는 적분의 종점에서 가산된다. 이는 타겟의 상대 속도가 없는 상황에 대하여 적분 주기의 μ - γ 만큼의 확폭에 대응한다.
다음에 오는 설명은 각각의 단계를 세부설명한다. 상대 속도의 발생 범위가 특정된다. 설명은 예들로서 예시된다.
A) 타겟의 방향과 제 1 거리 슬라이스의 결정.
텔레메트리는, 공간 검출기의 스펙트럼 대역에서 타겟 자신의 방출이 검출가능하지 않은 밤의 경우에서와 같이, 방출의 도움없이 타겟의 항상 공간 검출을 허용하는 것은 아니다. 패시브 모드로서 지칭되는, 방출의 도움이 없는 동작은 따라서, 액티브 모드로서 지칭되는 방출의 도움에 의한 동작으로부터 구별된다. 타겟은 공간 검출에 의해 인식가능한 온도를 고려하여 공간 검출기의 스펙트럼 대역에서 자체적인 방출을 갖는다.
주변 조명 또는 타겟 자체의 방출이 패시브 검출을 허용하기에는 불충분할 때, 타겟의 방향은 액티브 모드에서 결정된다. 공간 검출이 레이저 펄스에 의해 조명되는 타겟을 인식할 때 이 모드는 액티브 에이전트로 지칭된다. 타겟의 패시브 방출은 약하고 적분의 지속기간은 시스템의 전체 예상되는 거리 도메인을 커버하도록 선택될 수 있다.
거리-와이즈 성능은 타겟의 방향에서의 방출 축의 배향에 의존한다. (방출된 빔의 다이버전스와 미니-검출기들의 단위 필드가 클 수 있는) 미니-검출기들의 필드의 제약이 없거나 또는 공간 검출의 단위 필드에 대한 적분 주기의 제약이 없는 밤에는, 이 지속기간은 수 십, 또는 실제로 수백 킬로미터의 거리 슬라이스에 대응할 수 있다. 측정 시스템에 의해 커버되는 전체 거리 도메인을 커버하는 적분의 지속기간을 이용하여 타겟의 가능한 존재 콘을 스캔하는 것에 의해 타겟의 존재에 대한 검색이 가능하다.
한편으로 방출의 순시적 필드 (다이버전스) 와 이에 따른 한계 범위, 다른 한편으로 타겟이 위치되는 가능성있는 필드의 방향으로 연속하는 펄스들의 방출에 의한 탐색을 위한 시간 사이에 이루어지는 타협이 존재한다.
이 단계의 완료시 그리고 타겟의 상대 속도가 무엇이든 간에, 타겟의 거리가 제 1 거리 슬라이스로서 지칭되는 매우 큰 거리 슬라이스에서 태깅된다. 표시된 바와 같이, 제 1 거리 슬라이스는 수십 킬로미터, 또는 실제로는 수백 킬로미터를 커버할 수도 있다.
방향은 패시브 모드에서 결정될 수 있다. 공간 검출이 이를 테면, 주변 조명에 의해 조명될 때, 또는 타겟 자체 방출에 의해, 즉, 레이저 펄스로 타겟을 조명하는 것이 필요없이 타겟을 인식할 때의 모드는 패시브 모드로 지칭된다. 패시브 모드에서의 공간 검출은 타겟을 로케이션할 수 있고, 타겟과 펄스들의 방출축의 정렬에 필요한 정보를 배향 수단에 제공하는 것을 가능하게 한다.
패시브 모드에서의 공간 검출의 목표는 시스템에 의해 지시되는 방향과 공간 검출기 (2) 에 의해 타겟의 인식 사이의 정확한 편향을 제공하는 것에 의해 추적을 리파이닝하는 것이다. 검출기 앞에 위치된 공간 필터는 검출을 지원하기 위해 패시브 모드 동안 후퇴될 수 있다. 이것이 후퇴되지 않으면, 적분의 지속기간은 공간 필터링에도 불구하고 주변 조명 단독으로 타겟을 인식하는 것이 매우 충분해야 한다. 적분 주기의 지속기간은 수 밀리초일 수도 있다.
패시브 검출에 후속하여, 방출의 방향에 대한 타겟의 편향은 타겟의 방향에서 텔레메트리의 방출 방향의 조정을 허용한다. 잔차 편향은 방출 다이버전스보다 더 작아야 한다.
타겟의 방향은 또한 텔레미터의 방출 방향을 인식해야 하는 카메라 또는 특정 편향측정계 (deviometer) 와 같은 시스템에 고정되고 이 기능에 전용되는 다른 디바이스에 의해 패시브 모드에서 결정될 수 있다.
공간 검출에 의해 패시브 모드에서 인식된 신호의 정량화는 타겟 자체의 방출에 의해 또는 주변 일광에 의한 타겟의 조명에 의해 생성된 배경 플럭스의 측정으로서 기능한다.
따라서, 패시브 모드에서 타겟의 방향이 결정되고, 타겟이 위치되는 제 1 거리 슬라이스가 액티브 모드에 대해 검색된다. 실제로, 액티브 모드에서 이 공간 검출의 목표는 미리 정해진 적분 주기에서 공간 검출을 갖는 것에 의해 타겟의 거리를 대략적 방식으로 초기에 결정하는 것이다.
패시브 모드에서 타겟의 검출이 가능한 경우, 시스템의 범위에 대응하는 최대 적분 지속기간에 걸친 패시브 플럭스는 타겟의 최적의 검출을 허용하기 위해 또한 고려가능할 수도 있다. 이 단계에서, 공간 검출의 적분의 지속기간은 가능한 커서, 타겟의 자체 방출에 의해 또는 주변 일광에 의한 타겟의 조명에 의해 배경 플럭스가 생성되었음에도 불구하고 펄스에 의해 조명되는 타겟의 에코의 무시를 허용한다. 배경 플럭스는 연속하는 플럭스이다. 공간 미니-검출기들에 의한 배경 플럭스의 인식 신호들은 적분 주기의 지속기간에 비례한다. 실제로 적분 주기 동안 검출기들에 도달하는 포톤들이 누적되는 것이 상기된다. 그 후, (짧은 지속기간의) 타겟의 에코는 적분의 지속기간이 너무 길 때 배경 신호에 묻혀질 수도 있다. 이로부터 에코가 고속으로 묻혀져버릴 수도 있는 주간 주변 조명이 낮은 야간 주변 조명으로부터 소멸되는 것이 뒤따르며, 이 야간 주변 조명에서 에코는 매우 긴 지속기간에 걸쳐 검출될 수도 있다. 공간 검출기들 상에서의 타겟의 포지션은 알려져 있다. 주어진 검출 확률 및 주어진 오류 알람 레이트로 검출할 수 있기 위하여 펄스에 의해 조명된 타겟의 에코의 최소 레벨을 초과하지 않는 배경플럭스의 계산은 종래 기술에 알려져 있다. 적분의 지속기간이 감소되는 페이즈에서, 검출된 배경 플럭스는 감소될 것이고, 검출 임계값은 감소될 수 있는 한편, 검출 확률을 증가시키기 위하여 동일한 오류 알람 레이트를 보존할 수 있다.
반대로, 에코가 적분 주기 외부에 있다면 에코는 검출될 수 없다. (예를 들어, 적분의 지속기간 및 이 지속기간의 포지션, 예를 들어, 시작에 의해 정의되는) 이 적분 주기에 관련한 타협은 주변 조명, 검출기의 감도, 검출 체인의 노이즈, 검출될 에코의 최소 레벨 등에 따라 결정된다.
도 3 에 예시된 바와 같이, 측정 시스템에 의해 커버된 거리 도메인은 동일한 길이들의 거리 슬라이스들에 의해 조사될 것이고, 이 길이는 위에 나타낸 적분의 "최대 가능한" 지속기간에 대응한다. 타겟이 놓이는 거리 슬라이스를 검출하는 것이 목표이다. 텔레미터로부터의 거리의 함수로서, 타겟의 에코는 6.67128 ㎲/km 의 지연을 갖고 리턴한다 (광의 왕복은 299792458 m/s 에서 전파한다). 거리 및 시간의 동시적 표현인 예들에서 보다 쉬운 가독성을 위하여, 1 ㎲ 는 진공에서 149.896229 m 를 대신하여 150 m 의 거리를 나타낸다.
시스템으로부터 15175 m 에 위치된 타겟을 일례로 한다. 그럼에도 불구하고 주변 조명의 에코를 무시할 수 있거나 또는 달리 말하면 타겟의 액티브 식별을 허용하는 적분의 가장 긴 지속기간은 98 ㎲ 이고, 이는 길이에 있어서 거리 슬라이스 14700 m 를 나타낸다. 이 적분 지속기간을 너머서, 에코는 주변 조명에 묻혀져 버릴 수도 있다.
타겟이 가능하게 침해받으면, 연속하는 거리 슬라이스는 거리를 증가시키는 것에 의해 조사될 것이다. 그러나, 본 방법은 또한 거리를 감소시키는 것에 의해 이들을 조사할 때에도 적용한다.
상대 속도가 제로인 경우, 최적의 감도를 갖는 거리 도메인의 탐색을 보장하기 위하여, 적분 주기의 시작 (S) 에서 감도가 최적이 아닌 순간을 상쇄시킬 필요가 있다.
여기에 적분 주기를 포지셔닝하는 알고리즘이 존재한다.
제 1 거리 슬라이스의 결정을 위하여, 액티브 모드는 폭 P 의 동일한 적분 주기를 이용한다.
시스템에 의해 예상되는 최단 거리에 대응하는 제 1 적분 주기의 시작의 지연을 D0 라 한다. 이 제 1 적분 주기의 종점의 지연을 F0 라 한다. 적분 주기는 이 단계 동안 동일한 폭 (또는 지속기간)(P) 을 갖는다.
F0=D0+P
검출이 없고 시스템의 최대 거리에 도달되지 않으면, 새로운 적분 주기가 다음에 오는 펄스에 대해 포지셔닝된다. 적분 주기의 시작 (S) 의 보다 적은 감도의 지속기간이 고려되어야 한다.
Figure pct00004
이 프로세스는 검출이 존재하거나 또는 최대 거리에 대응하는 지연에 도달될 때까지 계속된다. 이 경우, 타겟이 순간적으로 검출가능하지 않으면, 프로세스는 시작에서 다시 재개된다.
적분 주기에서 검출이 존재하자마자, 새로운 단계가 시작한다.
이전에 표시된 바와 같이, 공간적 검출은 지속기간 (S) 동안의 적분의 지속기간의 시작에서 공간 검출이 거의 민감하지 않으며; 이 예에서 이 지속기간은 약 2 ㎲ 이다 (S = 2 ㎲).
연속하는 적분 주기들은 따라서, 이 지속기간 (S) 만큼 바람직하게 오버랩해야 하며, 따라서, 길이 (LS) 의 오버랩으로 연속하는 거리 슬라이스들에 대응한다 (이 예에서, S = 2 ㎲ → LS = 300).
제 1 적분 주기의 포지션은 시스템에 의해 미리 정해진다: 매우 짧은 거리에서 원격 측정할 타겟이 예상되지 않을 때 제 1 거리 슬라이스는 0 m 에서 시작하지 않지만 적용에 따라 수십 또는 수백 미터에서 시작할 수 있다. 이 예에서, 검출은 t = 0 에서 시작하는 적분 주기에서 시작한다.
제 1 적분주기에서 0 내지 14700 m 의 제 1 거리 슬라이스에 대응하는 제 1 적분 주기에서의 에코 검출이 없는 것을 도 3 에서 점선으로 나타낸다. 타겟이 300 m 미만으로 떨어져 있으면 에코가 강하기 때문에 적분 주기의 2 ㎲ 시작 동안 보다 낮은 감도를 고려할 이유가 없다.
제 2 펄스 방출에 후속하여, 적분 주기는 96 ㎲ (= 98 ㎲ - 2 ㎲) 의 지연으로 시작한다. 실제로 전체 감도로 타겟에 대한 검색을 보장하기 위해 기간의 제 1 S 초 (S = 2 ㎲) 가 이전의 적분 주기의 종점과 오버랩한다. 이는 300 m 의 오버랩 (LS) 에 대응한다. 이 적분 주기는 14400 m (= 14700 - 300) 에서 29100 m (= 14400 + 14700) 까지의 거리 슬라이스에 대응한다. 이 예에서 타겟이 15175 m 떨어져 있으므로 이 적분 기간에 에코가 감지되고; 따라서 타겟은 대응하는 거리 슬라이스에 있다.
텔레메트리에서, 일반적으로 두 가지 유형의 로직이 있으며, 이는 구하였던 타겟의 특성에 의존하여 제 1 에코 로직, 또는 마지막 에코 로직이다. 본 발명에 따르면, 검출을 허용하는 이미저에 기초하여, 검출에 기여하는 프로파일이 이용가능하게 된다. 거리 슬라이스에서 검출되는 것은 예상되는 것이며, 이 경우 다른 거리 슬라이스들에서 검출될 이유가 없다. 또는 검출되는 것은 예상되는 것이 아니며, 이 경우, 이전에 설명한 것과 동일한 원리에 따라 동일한 길이 (이 예의 경우 14700 m) 의 모든 다음에 오는 슬라이스들에 대해 방법이 계속되는데, 에코가 거리 슬라이스에서 검출될 때까지 또는 시스템의 범위 한계에 도달할 때까지 제 3 거리 슬라이스가 거리 28800 m (= 29100 - 300) 와 43500m (= 28800 + 14700) 사이 등에 놓이는 거리들을 커버한다.
이 단계가 완료되면 타겟이 제 1 거리 슬라이스라고 또한 지칭되는 큰 거리 슬라이스에 태깅된다. 이 예에서는 이는 14400 m 와 29100 m 사이에 놓이는 거리 슬라이스이다.
타겟의 속도가 정확하게 알려질 때 추가적인 지연 (τ) 도 고려할 필요가 있다.
제 1 거리 슬라이스의 결정을 위하여, 액티브 모드는 폭 P 의 동일한 적분 주기를 이용한다.
시스템에 의해 예상되는 최단 거리에 대응하는 제 1 적분 주기의 시작의 지연을 D0 라 한다. 이 제 1 적분 주기의 종점의 지연을 F0 라 한다. 적분 주기는 이 단계 동안 동일한 폭 (P) 을 갖는다.
F0=D0+P
검출이 없고 시스템의 최대 거리에 도달되지 않으면, 새로운 적분 주기가 다음에 오는 펄스에 대해 포지셔닝된다. 적분 주기의 시작 (S) 의 보다 적은 감도의 지속기간을 고려할 필요가 있다.
Figure pct00005
이 프로세스는 검출이 존재하거나 또는 최대 거리에 대응하는 지연에 도달될 때까지 계속된다. 이 경우, 타겟이 순간적으로 검출가능하지 않으면, 프로세스는 시작에서 다시 재개된다.
타겟의 속도가 정확하게 알려지지 않을 때 가능한 속도 도메인을 또한 고려할 필요가 있다.
시스템에 의해 예상되는 최단 거리에 대응하는 제 1 적분 주기의 시작의 지연을 D0 라 한다. 이 제 1 적분 주기의 종점의 지연을 F0 라 한다. 적분 주기는 이 단계 동안 동일한 폭 (P+μ-γ) 을 갖는다.
Figure pct00006
검출이 없고 시스템의 최대 거리에 도달되지 않으면, 새로운 적분 주기가 다음에 오는 펄스에 대해 포지셔닝된다. 적분 주기의 시작 (S) 의 보다 적은 감도의 지속기간을 고려할 필요가 있다.
Figure pct00007
이 프로세스는 검출이 존재하거나 또는 최대 거리에 대응하는 지연에 도달될 때까지 계속된다. 이 경우, 타겟이 순간적으로 검출가능하지 않으면, 프로세스는 시작에서 다시 재개된다.
적분 주기에서 검출이 되자마자, 새로운 단계 (단계 B) 가 시작된다. 검출 주기에 의해 커버되는 도메인에 대응하는 제 1 거리 슬라이스가 알려진다. 제 1 거리 슬라이스는 Di-1 에서부터 Fi-1 으로 확장하는 검출 주기에 대응한다.
이 단계가 완료되면 타겟이 제 1 거리 슬라이스라고 또한 지칭되는 큰 거리 슬라이스에 태깅된다.
B) 적분의 지속기간의 이분 처리에 의한, 타겟이 위치되는 거리 슬라이스의 제 1 감소
이 단계는 도 4 에 예시된 바와 같이, 타겟의 에코가 적절하게 존재하는 것을 검증하면서 적분 주기의 지속기간을 감소시키는 것에 의해 이 제 1 슬라이스 내에서 타겟의 거리를 리파이닝하는 것을 가능하게 한다.
적분 주기의 지속기간의 이분 처리는 검출기의 기술에 의해 그리고 방출을 동기시키는 수단 및 적분 주기의 지연에 의해 허용되는 미리 정해진 최소 지속기간으로, 그리고 적분 주기의 방출 및 지연을 동기시키는 수단에 의해 지속기간을 감소시킨다.
상대 속도가 먼저 0 인 것으로 고려된다.
원칙적으로, 에코의 검출이 주어진 지연을 갖고 적분 주기에서 발생한 후, 적분의 시작 동안 동일한 지연으로 그러나, 1/2 로 감소된 적분 지연 (이는 제 1 거리 슬라이스의 첫번째 1/2 에 대응한다 (바람직하게 조정됨)) 으로 다음 텔레메트리가 수행된다 (바람직하게는 낮은 감도의 지속기간 (S) 을 고려하여 바람직하게 조정된다). 이 적분의 지속기간 동안 에코 검출이 없으면, 이 초기 적분 주기의 다른 1/2 에서 다음에 오는 텔레메트리가 수행되고, 이 다른 1/2 는 제 1 슬라이스의 두번째 1/2 에 대응한다. 이 예에서, 에코는 적분 주기의 첫번째 1/2 에서 검출된다.
이 이분 처리는 각각의 반복에서 이전 적분 주기의 지속 기간을 1/2 로 (또는 이후 설명될 바와 같이 약 1/2 로) 감소시키는 것에 의해 반복되며, 타겟의 에코가 첫번째 1/2 에서 검출될 때, 도 4 의 첫번째 4 반복들의 경우에서와 같이 다음에 오는 반복으로 넘어가며, 그렇지 않은 경우 도 4 의 다섯번째 반복에서의 경우와 같이 다음에 오는 반복으로 넘어가기 전에 다른 1/2 에서 에코가 획득됨이 검증된다. 따라서, 연속하는 반복에 의해, 적분의 지속기간의 폭은 감소되고, 타겟의 에코가 검출되는 한, 대응하는 적분 주기가 유지된다. 거리 슬라이스의 길이는 궁극적으로 좁다.
바람직하게는, 공간 검출이 덜 민감한 적분 주기의 시작 (S) 이 고려된다.
이전 검출은 펄스 방출에 대해 96 ㎲ 의 지연으로 시작하여 적분 주기 98 ㎲ 폭에 대해 발생하였다. 이 예에서 이 적분 주기는 14400 에서 29100 m 까지의 거리 슬라이스에 대응한다.
적분 지속기간 (DI) 의 제 1 분할은 이전과 동일한 지연, 즉 펄스 방출 후 96 ㎲ 에서 시작하여 50 ㎲의 적분 지속기간에서 수행된다.
연속하는 적분 지속기간 (DIi) 은 필요한 오버랩을 고려하여 다음과 같은 방식으로 계산된다:
Figure pct00008
적분 주기의 포지션 (i + 1) 은 다음과 같이 설정된다:
i 번째 반복에서, 제 1 검출 테스트는 Di 에서부터 Fi 로 확장되며, 검출이 없으면, Ki 에서부터 Li 로 확장되는 반복을 이용하여 제 2 테스트가 행해진다. 2 개의 테스트들의 반복들은 더 낮은 감도의 지속기간 (S) 만큼 오버랩된다.
제 1 텔레메트리 시도 i = 0 에 대해,
Figure pct00009
제 1 테스트에서 검출이 있으면 타겟이 놓인 새로운 슬라이스는 다음과 같다:
시작:
Figure pct00010
종점:
Figure pct00011
제 1 테스트에서 검출이 없으면 제 2 테스트가 이 반복을 위해 행해진다.
적분의 시작은 다음에서 발생한다:
Figure pct00012
및
Figure pct00013
타겟을 로케이션하는 새로운 슬라이스의 계산은 이 반복의 제 1 테스트에서 비검출을 고려한다.
시작:
Figure pct00014
종점:
Figure pct00015
따라서, 거리 슬라이스의 폭은 각각의 반복시 1/2씩 감소한다.
기간 i 의 첫번째 "1/2" 를 처리할 때, 기간 i + 1 의 시작 = 기간 i 의 시작이거나, 그렇지 않으면, 거리 슬라이스 i + 1 의 하한값 = 거리 슬라이스 i 의 하한값이다;
기간 i 의 두번째 "1/2"를 처리할 때 기간 i + 1 의 종점 = 기간 i 의 종점이거나 그렇지 않으면 거리 슬라이스 i + 1 의 상한값 = 거리 슬라이스 i 의 상한값이다.
이 예에서는 2 ㎲ 의 오버랩에 의해 적분의 지속기간의 연속 폭들은 98, 50, 26, 14, 8 및 5 ㎲ 이다. 적분의 지속기간은 무한하게 감소될 수 없다. 이전에 설명한 바와 같이 이미저의 레벨에서 물리적 한계들이 있고 방출된 펄스의 시간 폭의 영향도 또한 있기 때문이다.
이 예에서, 타겟이 15175 m 떨어진 경우, 위에 표시된 값들에 대한 적분 지속기간 폭의 이분 처리는 거리 슬라이스들에 대응한다.
14400 내지 29100 m, 그 길이가 14700 m 임,
14400 내지 21900 m, 그 길이가 7500 m 임,
14400 내지 18300 m, 그 길이가 3900 m 임,
14400 내지 16500 m, 그 길이가 2100 m 임,
14400 내지 15600 m, 그 길이가 1200 m 임,
14400 내지 15150 m, 그 길이가 750 m 이지만, 에코 검출이 없고 따라서 다음에 오는 슬라이스는 :
동일한 길이 750 m 의 14850 내지 15600 m 이고, 이전 거리 슬라이스 (14400 - 15600 m) 의 상한값으로 설정된다.
그래픽 표현은 도 4 에 도시되어 있으며, 거리 슬라이스는 검출이 없을 때 점선으로 도시된다.
대안예에 따르면, 이들 이분 처리들은 첫번째 1/2 전에 두번째 1/2 를 고려하는 것에 의해 수행될 수 있다.
제로 상대 속도를 갖고 이 단계 B 의 완료시, 타겟은 제 2 거리 슬라이스로 지칭되고 제 1 거리 슬라이스 내에 포함되고 제 1 거리 슬라이스보다 더 좁은 거리 슬라이스에서 로케이션된다.
상대 속도가 알려진 경우, 적분 DI 의 지속기간은 동일한 방식으로 전개된다.
Figure pct00016
그러나, 각각의 반복에서, 적분의 시작과 종점이 속도를 고려하여 슬립한다.
Figure pct00017
제 1 테스트에서 검출이 있으면 타겟이 놓인 새로운 슬라이스는 다음과 같다:
시작:
Figure pct00018
종점:
Figure pct00019
제 1 테스트에서 검출이 없으면 제 2 테스트가 이 반복을 위해 행해진다.
적분의 시작은 다음에서 발생한다:
Figure pct00020
및
Figure pct00021
타겟을 로케이션하는 새로운 슬라이스의 계산은 이 반복의 제 1 테스트에서 비검출을 고려한다.
시작:
Figure pct00022
종점:
Figure pct00023
따라서, 거리 슬라이스의 폭은 각각의 반복시 1/2씩 감소한다.
타겟의 속도가 정확하게 알려지지 않을 때 가능한 속도 도메인을 또한 고려할 필요가 있다.
Figure pct00024
제 1 테스트에서,
Figure pct00025
제 1 테스트에서 검출이 있으면 타겟이 놓인 새로운 슬라이스는 다음과 같다:
시작:
Figure pct00026
종점:
Figure pct00027
제 1 테스트에서 검출이 없으면 제 2 테스트가 이 반복을 위해 행해진다.
Figure pct00028
및
Figure pct00029
시작:
Figure pct00030
종점:
Figure pct00031
적분 주기의 폭을 감소시키는 프로세스는 시스템에 대하여 부여되는 윈도우의 최소 폭에 도달될 때 정지한다.
비-제로 상대 속도를 갖고 이 단계 B 의 완료시, 타겟은 제 2 거리 슬라이스로 지칭되고 제 1 거리 슬라이스 내에 포함되고 제 1 거리 슬라이스보다 더 좁은 거리 슬라이스에서 로케이션된다.
우리는 적분 지속기간의 이분 처리에 의해 상대 속도로 타겟의 거리 슬라이스를 먼저 감소시키는 경우를 예로 들어 설명할 것이다.
제 1 거리 슬라이스는 앞서 설명된 바와 같이 속도와 관련된 추가적인 오버랩을 도입하는 것에 의해 단계 A의 완료시 결정된다.
이 예에서 39030 m 에서 78030 m 까지의 거리 슬라이스 (= 제 1 거리 슬라이스) 에서 검출, 즉, 260.2 ㎲ 에서부터 520.2 ㎲ 까지의 지연을 커버하는 적분이 있었던 것을 고려하여 본다. 고정 거리 타겟과 마찬가지로 반복과 함께 거리 슬라이스는 1/2 로 스플릿되면서 적분 동안 완전한 성능을 얻기 위해 지속기간을 고려한다. 그러나 타겟이 상대 속도를 가질 때, 2 개의 1/2 거리 슬라이스로의 스플릿은 또한 이 속도를 고려한다. 따라서 밸런싱된 1/2 슬라이스들을 갖고 유지되기 위해, 접근할 때 또는 후퇴할 때 타겟의 알려지지 않은 속도로 인하여 그리고 적분 동안에 완전한 성능을 얻기 위한 지속기간으로 인하여 요구되는 오버랩 영향이 1/2 슬라이스들 간에 스플릿된다. 지속기간 (D) 의 이전 슬라이스에 대해 검색된 중간 지점을 M 이라 한다. 첫번째 1/2 슬라이스는 M 에 접근하여 종료하는 타겟의 확률을 고려하기 위해 0.8 ㎲ 보다 이르게 시작해야 한다. 검출이 없다면, 다른 1/2 슬라이스의 시작은 보다 낮은 감도의 2 ㎲ 를 마스킹하고 타겟이 접근하는 확률을 고려하기 위해 2.8 ㎲ 보다 더 이르게 시작해야 한다. 이 1/2 슬라이스의 종점은 마지막 검출의 슬라이스의 종점이어야 하고, 마지막 검출 이래 타겟의 후퇴 속도를 고려하기 위해 0.2 ㎲ 를 두배씩 증가시킨다.
지속기간 (D) 의 슬라이스는 따라서 동일한 지속기간의 2 개의 1/2 슬라이스들로 분해된다: (D + 0.8 + 2.8 + 0.4)/2 = (D + 4)/2=D/2 + 2.
이들 1/2 슬라이스의 지속기간은 이 예에서 2 ㎲ (600 m) 씩 증가된다.
다음에 오는 펄스에 대해, 고려되는 첫번째 1/2 슬라이스는 가장 가까울 것이다. 타겟이 이동되었다. 에코가, 고유적으로 약한 적분 주기의 시작에서 강할 수도 있다는 사실이 적분 주기의 시작에서 (이 예에서 259.2 ㎲ 에서) 이미 고려된다. 1/2 지속기간의 적분은 속도 양태를 고려해야 한다. 이들 현상을 고려하고 밸런싱된 1/2 슬라이스들로 유지하기 위해,
Figure pct00032
적분 주기의 시작은 260.2 - 0.8 = 259.4 ㎲
(39030 - 120= 38910 m) 에 있다.
Figure pct00033
부여된 지속기간은 260 / 2 + 2 = 132 ㎲
(39000 2 + 300 = 19800 m).
Figure pct00034
주기의 종점은 259.4 + 132 = 391.4 ㎲
(38910 + 19800 = 58710 m).
검출이 존재하면, 적분의 지속기간의 새로운 스플릿에 대해 동일한 추론이:
Figure pct00035
259.4 - 0.8 = 258.6 ㎲
(38910 - 120 = 38790 m) 에서의 적분의 시작,
Figure pct00036
132 / 2 + 2 = 68 ㎲
(19800 / 2 + 300 = 10200 m) 에서의 적분의 지속기간,
Figure pct00037
258.6 + 68 = 326.6 ㎲
(38910 + 10200 = 49110 m) 에서의 적분의 종점으로 행해진다.
Figure pct00038
검출이 없으면, 다음에 오는 주기의 시작은 낮은 감도의 2 ㎲ 만큼 그리고 타겟의 최대 접근 속도를 고려하기 위해 0.8 ㎲ 만큼 앞에 있는 이전 주기의 종점으로 설정되어야 한다:
391.4 - 0.8 - 2 = 388.6 ㎲ (58710 - 120 - 300 = 58290 m).
적분 주기의 종점에 대해, 후퇴의 형태에서 타겟의 상대 속도, 즉, 10Hz 에서 3 개의 연속하는 펄스들 사이에서 (제 2 펄스에 대해 어떠한 검출도 없었음) 300 m/s 를 고려하고; 따라서 종점은 520.2 + 0.4 = 520.6 ㎲ (78030 + 60 = 78090 m).
Figure pct00039
그 후, 이 제 3 펄스에 후속하는 세분이 이전과 같이 행해진다.
따라서, 적분의 지속기간은 이하 특정된 감소 규칙들에 따라 연속하는 이분 처리들로 감소된다. 이 예에서, 누구나 260, 132, 68, 36, 20, 12, 8, 6, 5 ㎲ 의 적분 지속기간을 획득한다.
이 이분 처리 법에 의해, 매우 협소한 거리 슬라이스에서의 타겟의 포지션의 인식이 가능해진다. 그러나, 적분의 지속기간은 매우 짧은 지속기간들로 감소될 수 없다. 한편, 타겟의 속도에서의 불확정성은 하나의 검출 테스트로부터 다른 검출 테스트까지 최소 폭을 부여한다. 또한 고정 거리 목표와 마찬가지로, 공간 검출의 특성으로 인해 최상의 효율을 얻기 위하여 최소 지속기간 미만으로 떨어지는 것이 불가능하다. 타겟의 가능한 속도 때문에, 그리고 최대 검출 효율에 도달하는 2 ㎲ 때문에, 예를 들어 2 x (0.8 + 0.2) ㎲ 의 지속기간을 갖는 것이 가능하다. 이 예에서는 5 ㎲ (> 2 + 2 ㎲) 의 적분의 최소 지속기간 즉, 거리 슬라이스 길이가 750 m 인 것이 선택된다.
이 제 1 감소 단계의 완료시 상대 속도를 갖는 타겟은 제 1 거리 슬라이스보다 더 협소하고 제 2 거리 슬라이스로 지칭되는 거리 슬라이스에 로케이션된다.
C) 적분 주기의 포지션의 이분 처리에 의한, 타겟이 위치된 거리 슬라이스의 제 2 감소.
이때 더 이상 적분 주기의 폭을 감소시킬 수 없다. 이 방법은 레이저 펄스의 방출 순간과 관련하여 적분 주기의 포지션의 제어된 하락 (slippage) 에 의존한다.
이 단계 동안, 적분 지속기간은 고정되어 있으며 이전 단계의 완료시 유지된 최소의 적분 유지기간과 동일하다.
상대 속도가 정확하게 알려지고 가능하게 제로일 때, 거리 슬라이스에 대한 인식의 리파이닝은 다음과 같이 행해진다.
Figure pct00040
Figure pct00041
제 1 테스트에서 검출이 있으면 타겟이 놓인 새로운 슬라이스는 다음과 같다:
시작:
Figure pct00042
종점:
Figure pct00043
제 1 테스트에서 검출이 없으면 제 2 테스트가 이 반복을 위해 행해진다.
Figure pct00044
및
Figure pct00045
그리고 새로운 슬라이스는 다음과 같다:
시작:
Figure pct00046
종점:
Figure pct00047
이 단계의 원리는 연속하는 반복들로 적분의 시작을 시프트하는 것이다. 따라서 적분의 지속기간의 시작시 표현되는 보다 낮은 효율을 갖는 부분 (S) (이 예에서, 좌측 부분) 으로 제한되지 않도록, 후자는 적분 주기의 포지션을 결정하는데 고려된다.
에코가 시프트된 적분 주기의 첫번째 1/2 에 존재하지 않은 것이 알려져 있는 경우에도, 제 2 거리 슬라이스에 대응하는 적분 주기의 포지션에 기초하여, 이 포지션은 전체 폭의 1/2 만큼 앞서 있다 (즉, 이는 더 이르게 시작한다).
따라서, 검출이 있다면, 타겟은 제 2 거리 슬라이스에서 가진 것과 실제로 동일한 폭의 1/2 만큼인 거리 슬라이스에 (바람직하게는 오버랩 내에) 로케이션된다. 실제로 검출이 있다면, 따라서 제 2 거리 슬라이스의 첫번째 1/2 에 (바람직하게는 오버랩 내에) 있다. 이후, 다음에 오는 적분 주기는 이전 시프트보다 1/2 만큼 (바람직하게는 오버랩 내에) 앞에 있다.
검출이 없으면, 이는 타겟이 제 2 거리 슬라이스의 다른 1/2 에 (바람직하게는 오버랩 내에) 위치되기 때문이다. 그러나 타겟의 거리의 리파인먼트는 유효 검출들에만 의존한다. 펄스의 방출 후에도 검출이 없다면, 검출이 덜 효율적인 적분 주기의 시작시에 에코가 있거나 또는 목적 라인이 타겟에서 덜 잘 지적될 수 있기 때문에 타겟이 상보적 적분 윈도우 (다른 1/2) 에 존재하는 것을 확인하는 것이 가능하지 않다. 체크가 수행될 것이다. 따라서, 적분 주기가 제 2 거리 슬라이스의 두번째 1/2 (바람직하게는 오버랩 내에) 를 커버하도록 지연되면, 덜 유효한 적분 부분이 이전 적분 지속기간에 중첩되도록 오버랩이 도입된다. 따라서 타겟의 가능한 존재 도메인은 최대 감도로 완전히 커버된다.
적분 주기의 포지션의 이 첫번째 이분 처리의 완료시, 타겟은 그후 제 1 거리 슬라이스에 대해 2 로 나누어진 거리 슬라이스 내에서 (바람직하게는 오버랩 내에서) 로케이션된다.
포지션의 연속적인 이분 처리와 함께, 타겟이 로케이션되는 거리 슬라이스의 길이는 각각의 시간을 2 로 (바람직하게는 오버랩 내에서) 나눈 것이다.
이 예에서, 이 최소 지속기간은 5 ㎲ 이다. 제로 상대 속도에서, 또한 도 5 에 예시되고, 거리들로 해석된, 연속하는 텔레메트리들의 다음의 테이블이 얻어지며, 여기에서, 이전 단계로부터 계승된 제 1 거리 슬라이스는 초기 텔레메트리로서 지칭된다:
Figure pct00048
상대 속도가 알려지지 않은 타겟에 대해, 거리 측정 방법은 이전에 설명된 것과 유사하지만, 그러나, 타겟의 가능한 속도 도메인을 나타내는 확폭을 도입한다. 제 1 거리 슬라이스는 Di-1 에서부터 Fi-1 으로 확장하는 검출 주기에 대응한다.
i 번째 반복에서, 제 1 검출 테스트는 Di 에서부터 Fi 로 확장되며, 검출이 없으면, Ki 에서부터 Li 로 확장되는 반복을 이용하여 제 2 테스트가 행해진다. 2 개의 테스트들의 반복들은 더 낮은 감도의 지속기간 (S) 만큼 오버랩된다.
이 목표는 타겟이 위치된 거리 슬라이스를 조밀화하는 것이다. 주기의 최소 지속기간은 P 이다.
Figure pct00049
제 1 테스트에서 검출이 있으면 타겟이 놓인 새로운 슬라이스는 다음과 같다:
시작:
Figure pct00050
종점:
Figure pct00051
제 1 테스트에서 검출이 없으면 제 2 테스트가 이 반복을 위해 행해진다.
적분의 시작은 다음에서 발생한다:
Figure pct00052
및
Figure pct00053
타겟을 로케이션하는 새로운 슬라이스의 계산은 이 반복의 제 1 테스트에서 비검출을 고려한다.
시작:
Figure pct00054
종점:
Figure pct00055
따라서, 거리 슬라이스의 폭은 각각의 반복시 감소한다. 그러나, 이 감소는 속도 도메인으로 제한된다.
이 단계는 다음의 반복으로 넘어갈 때 적분 주기의 포지션에 앞서 있는 상태에서 기술된다. 대안예에 따르면, 이 단계는 이 포지션을 재처리하는 상태에서 진행할 수 있다.
타겟은 접근할 수도 또는 후퇴할 수도 있다. 예를 들어, 2 개의 레이저 펄스들 사이에서 예를 들어 100 ms 의 미리 정해진 지속기간 (반복 주파수) 에 대해, Vmin = -1200 m/s 의 가정된 최대 접근 속도에서는, 타겟이 120 m 로 접근할 것이고 : 적어도 γ = - 0.8 ㎲ 의 오버랩이 필요하다. 예를 들어, 타겟이 또한 Vmax = 300 m/s 의 가정된 최대 속도로 후퇴할 수도 있고, 30 m 의 거리에 대응하는 μ = 0.2 ㎲ 의 오버랩이 필요하다.
적분 주기의 포지셔닝은 또한 적분 주기에서 에코의 포지션에 따라 그리고 필요한 경우 방출 및 동기화 노이즈의 펄스폭에 따라 검출 효율을 고려한다.
예들이 쉽게 읽혀지도록, 적분 주기들이 거리 등가물들로 변환된다.
예를 들어, 제 1 거리 슬라이스가 450 m 로부터 39450 m 로 진행하고 즉, 260 ㎲ 의 적분 주기가 텔레미터의 방출에 대해 지연들을 3 ㎲ 로부터 263 ㎲ 까지만큼 오버랩한다. 공간 검출은 신호들의 레벨이 타겟의 존재를 검출하는 미리 정해진 임계값을 초과하는지의 여부를 검색한다.
제 1 적분 주기에 대해, 단거리 타겟에 의해 제공된 에코가 강하기 때문에 검출기들의 더 낮은 감도의 지속기간 (S) 을 고려해야 하는 이유가 없다.
이 주기 동안 검출이 없으면, 다음에 오는 펄스의 방출에 대해, 검출에서의 펄스들 간의 타겟의 가정된 속도들을 고려하여, 다음에 오는 거리 슬라이스가 커버되도록 적분 주기의 포지션이 시프트될 것이다.
예를 들어, 다음에 오는 슬라이스에 대해, 적분은 263 - 0.8 - 2 = 260.2 ㎲ (39450 - 120 - 300 = 39030 m, 여기서 0.8 ㎲ (- 120 m) 은 0.1 s 에서 1200 m/s 에서 접근하는 가능성 및 마스킹되어야 하는 보다 적은 감도의 지속기간 (S) 의 2 ㎲ (300 m) 를 고려한다) 에서부터:
260.2 + 259 = 519.2 ㎲ (77880 m) 까지 활성화되어야 할 것이다.
검출이 여전히 없다면, 새로운 추가로 떨어진 거리 슬라이스가 동일한 원리에 따라 포지셔닝된다.
설명한 바와 같이 측정 방법 전반에 걸쳐, 타겟의 방향으로 펄스의 방출 방향을 유지하는 것은 타겟이 상대 속도를 가질 때 더욱 중요하다. 동일 검출기에 의한 패시브 모드에서의 공간 검출들은 목표 라인의 배향을 지원하기 위해 액티브 모드의 공간 검출들 사이에서 이루어질 수도 있다. 또한, 검출이 있는 경우, 방향의 최적화는 에코에 대해 가장 큰 기여도를 갖는 타겟의 구역 상에서 방출을 센터링하는 것에 의해 행해질 수도 있다. 타겟 레벨에서의 조명의 공간 분포를 갖는 디콘볼루션은 정렬을 리파이닝할 수 있게 한다. 패시브 검출과 액티브 검출 사이에서 인식되는 정렬 편차에 대한 인식은 패시브 모드에서의 검출에 후속하는 추적에 대한 편향 보정의 정확도를 강화시킨다.
타겟이 작지 않으면, 이 모드는 제 1 검출 주변 방향으로 스캔을 행하는 것에 의해 타겟의 보다 양호한 공간 기술을 갖는데 이용될 수 있다.
고정된 기준 프레임과 관련하여 지시 방향을 모니터링하면 시스템이 타겟을 지시하는 상태를 유지하도록 허용한다.
거리를 리파이닝하는 2 개의 방법이, 즉 적분 포지션의 이분 처리 또는 적분 포지션의 랜덤한 드로잉에 의해 제안된다.
C1 : 적분 포지션의 이분 처리에 의한 제 2 감소.
이미 언급된 바와 같이, 타겟의 거리의 리파인먼트는 유효 검출에만 의존한다.
각각의 펄스마다 적분 주기의 유효 지연이 정확하게 측정된다.
제 1 감소 단계의 마지막 검출에 후속하여, 타겟이 있을 기간이 가능한 속도 영역을 고려하여 예측될 수 있다. 고정된 거리 타겟과 마찬가지로, 이 주기는 2 로 스플릿된다. 다음에 오는 주기는 2 개의 1/2 중 하나만을 커버할 것이다. 타겟을 손실하고 이를 잃을 위험을 피하기 위해 적분 주기의 시작이 거의 유효하지 않다는 사실이 고려되어야 한다.
예를 들어, 마지막 검출은 펄스 방출 순간에 270 에서부터 275 ㎲ 로 확장하는 주기 동안 발생한다.
다음에 오는 펄스에 대해, 타겟은 하기 간격에 있을 수도 있다:
270 - 0.8 = 269.2 ㎲ 그리고 275 + 0.2 = 275.2 ㎲ 즉, 6㎲ 폭.
거리를 리파이닝하기 위하여, 6 ㎲ 의 편차가 2 로 스플릿된다. 검출 주기는 267.2 내지 272.2 ㎲ 까지 포시셔닝된다.
검출이 있다면, 따라서 타겟은 가능한 것 [269.2 - 275.2] 과 테스트된 것 [267.2 - 272.2] 사이의 공통 슬라이스, 즉 새로운 슬라이스 [269.2 - 272.2] 에 있다.
검출이 없다면, 타겟은 상보적 부분 [272.2 - 275.2] 에 있는 것으로 본다. 다음에 오는 펄스에서, 타겟이 있어야 하는 이 상보적 부분은 [271.4 - 275.4] 이다. 검출 테스트는 [268.4 - 273.4] 에서 행해진다.
검출이 있다면, 타겟은 공통 부분 [271.4 - 273.4] 에 있다.
검출이 없다면, 타겟은 상보적 부분 [273.4 - 275.4] 에 있는 것으로 본다.
표적의 상대 속도가 알려져 있지 않을 때, 타겟이 놓이는 가능한 구역의 각각의 단계에서 확폭으로 인해 프로세스가 천천히 수렴하며, 이는 가능한 구역의 폭을 나누는 것과 경합한다. 이 프로세스는 각각의 단계에서 확폭하는 것보다 거리에 대한 세밀한 인식을 얻게 하지는 않는다. 이 예에서 이 인식 정보는 1 ㎲, 즉 150 m 로 제한된다.
대안은 거리를 리파이닝하도록 제안되며, 따라서 타겟의 상대 속도를 특정하도록 제안된다.
C2: 적분 주기의 포지션의 랜덤한 드로잉에 의한 제 2 감소.
이미 표시한 바와 같이, 거리의 인식을 개선하기 위해 특정 값 너머서 적분 지속기간을 감소시키는 것은 가능하지 않다. 그러나 타겟의 상대 속도의 불확실성은 검색을 매우 자주 보존하기 위한 최소의 폭을 부가하며, 그렇지 않으면 타겟은 잃게 된다.
이 단계의 원리는 적분 주기의 지연이 가변적인 수개의 검출들을 누적하는 것이다. 각각의 검출 후에, 프로세싱은 적분 주기의 정확한 주기와 이전 주기들을 비교한다. 프로세싱은 타겟의 거리 도메인 및 속도 도메인의 추정을 제공한다. 이들 추정은 검출들이 진행할 때 더욱더 정확하게 된다.
검출들을 누적하는 원리는 펄스들의 방출에 대하여 적분 주기의 지연의 랜덤한 변동에 의존한다.
각각의 방출된 펄스마다, 랜덤한 변동 크기는 0 과 1 사이의 난수가 곱해진 적분 주기의 지속기간의 곱으로서 획득된다. 각각의 새로운 크기에 대해 새로운 난수가 인출된다. 일련의 난수들은 프리리코딩될 수도 있다. 난수의 크기의 평균 값은 적분 주기의 지속기간의 1/2 이다. 타겟이 탈출하지 못하게 하기 위해, 반복 주파수로 곱해진 거리로 변환된 크기의 평균 값은 타겟 외부 속도 추정값들의 절대값보다 더 커야 된다.
첫번째 감소의 단계의 마지막 검출에 기초하여, 다음에 오는 펄스에 대하여 적분 주기의 지연은 첫번째 랜덤한 크기로 감소된 이전 지연과 등가이다. 검출이 있다면, 지연의 전개는 동일한 방향으로 이루어지고, 즉 제 2 랜덤한 크기의 지연으로 감소한다. 다음에 오는 적분에 대해, 검출이 있는 한 동일한 방향으로 전개가 이루어진다.
검출이 없다면, 지연의 전개 방향은 역전된다. 따라서, 매시간마다 새로운 랜덤 지연 크기로 지연이 증가한다. 지연 크기들의 연속하는 진폭에 따라 몇몇 펄스들에서 검출을 취출한다. 지연이 증가하면 연속하는 검출들이 있다. 지연에서의 증가는 첫번째 검출 부재까지 계속된다. 이 검출의 부재는 지연의 전개의 방향의 역전을 트리거링한다. 지연의 전개의 방향은 검출들을 취출하기 위해 일정하게 유지된다. 이 사이클은 만족스러운 정확도로 파라미터들 (포지션, 속도) 가 획득될 때까지 반복된다.
이 단계의 시뮬레이션은 도 6 에 예시되어 있으며, 여기에서의 타겟은 0 으로 표기된 순간에 41000 m 떨어져 있고 그 방사 속도는 -450 m/s 이며, 따라서 접근중에 있다. 10 Hz 에서 펄스들의 방출이 존재한다.
각각의 방출 순간이 날짜 기록된다. 펄스의 방출에 대한 각각의 적분 주기의 포지션은 펄스의 방출 날짜와 연관되면서 측정되고 기록된다. 적분 주기의 포지션에 영향을 주는 일시적 노이즈의 가능성은 포지션의 유효 값이 정확하게 기록되는 경우 적분 주기의 변위의 랜덤한 변동 프로세스에 영향을 주지 않는다.
프로세싱은 방출과 병행하여 행해지고, 검출과 함께 적분 주기의 획득과 병행하여 수행된다. 프로세싱을 위하여, 도 7 에서와 같이 검출들에 대응하는 데이터만이 보존된다.
첫번째 감소 단계의 검출에서의 마지막 적분 지속기간은 5 ㎲ 이다. 이는 (진공에서 광의 정확한 속도에 대해) 40472 에서부터 41221 m 까지의 가능한 거리에 대응하여 270 과 275 ㎲ 사이에 있다.
다음의 4 초 (= 시스템 측정 시간) 동안, 10 Hz 의 반복 주파수에서 방출된 펄스들로, 적분 주기의 포지션이 위에 설명된 바와 같이 랜덤하게 전개된다. 적분 지속기간의 폭은 5 ㎲ 이다. 이 포지션은 이전 주기의 검출 또는 비검출에 따라 방향에서 랜덤한 값으로 변위된 이전 포지션에 의존한다.
보존된 데이터의 프로세싱.
검출이 있었던 적분 주기들만이 도 7 에 도시된 바와 같이 유지된다. 예를 들어, 0.2 또는 0.6 또는 0.7 s 에서 방출되는 펄스들은 어떠한 에코 검출도 발생시키지 않았고 따라서 유지되지 않는다.
타겟의 속도는 알려져 있지 않지만, 이는 한계 최대 후퇴 값과 한계 최소 접근 값 사이에 놓인다. 한계 최소 값과 한계 최대 값은 알려진 가정들이다. 예를 들어, 접근할 때에는 -1200 m/s 이고, 후퇴할 때에는 +300 m/s 이다.
측정 동안 데이터의 프로세싱을 도 8 과 연계하여 기술한다.
시간 0 에서의 주기는 타겟이 놓이는 거리 도메인을 나타낸다. 타겟은 도메인 -1200 m/s 과 +300 m/s 에 속하는 일정한 상대 속도를 갖는다. 이 한계 속도들로 인해 0 과 0.1 s 사이에서 타겟이 놓이는 도메인은 적분 거리들의 시작과 종점에 연결된 평균 점선 세그먼트들로 구분되며 그 기울기는 한계 최소 속도와 한계 최대 속도이다.
0.1 초에서의 새로운 검출은 시간 0 에서 생성된 도메인의 프로젝션에 포함된 거리 도메인을 구분한다. 타겟이 0.1 s 에서 적분 거리의 시작과 종점의 경계들 사이에 있고, 이후, 이들 경계들에 놓여 있는 점선의 직선 라인들로 구분되는 도메인에 있고 이들의 기울기는 한계 최소 속도와 한계 최대 속도이다.
다음 검출은 0.3 s 에 발생한다. 하한은 이전의 프로젝션에 포함되고 따라서 새로운 바운더리로 된다. 상한 (가느다란 점선 프로젝션) 은 0.1 s 에서 상한에 놓여 있는 세그먼트 위에 있고, 따라서 이는 유지되지 않는다. 0.1 s 의 상한에 놓여 있는 이전 세그먼트는 타겟이 놓이는 도메인을 여전히 구분한다.
0.4 s 에서 하한은 새로운 경계로 된다. 이 경계에 놓여 있는 트레이스는 실제로 검출된 모든 주기에서 시간 0 이후에 항상 포함되어 왔음을 주지한다. 상한은 0.1 s 의 주기에 놓여 있는 세그먼트를 넘어선다.
0.5 s 에서 하한은 새로운 경계로 된다. 그러나 타겟의 한계 최소 속도를 나타내는 직선 라인 (가느다란 점들) 의 기울기는 0 과 0.1 초의 주기에서 나오고: 따라서 타겟은 이 극단적 최소 속도를 가질 수 없다. 타겟의 최소 속도는 0 s 에서의 상한과 0.5 s 에서의 하한을 통과하는 직선 라인의 기울기보다 낮지 않다.
이와 동일한 것이 1 s 에서 유지된다. 한계 최대 속도는 더 이상 한계 최대 속도가 아니지만 직선 라인의 기울기 (넓은 점들) 가 0.5 s 에서의 하한과 1 s 에서의 상한에 놓여 있다.
검출되었던 모든 적분 주기들을 통과해야 하는 극한 속도와 동일한 기울기를 갖는 어떠한 직선 라인도 존재하지 않을 때, 기울기가 모든 검출 주기들을 통과하는 최대값 또는 최소값인 직선 라인들을 검색할 필요가 있다. 어느 순간에, 타겟의 거리는 기울기가 최소 속도 및 최대 속도인 2 개의 직선 라인들에 놓여 있는 경계들에 대해 후방에 있는 순간에 유효한 마지막 직선 라인들 사이에 놓인다.
각각의 검출 (Di) 이 다음과 연관된다:
- 펄스의 방출 시간 (ti),
- 검출 (Di) 의 하한으로 지칭되는 적분 시작 거리 (적분 시작)(Idi), 및
- 검출 (Di) 의 상한으로 지칭되는 적분 종점 거리 (적분 종점)(Ifi).
i 개의 검출들 후, 최대 속도 직선 라인은 최대 기울기의 직선이며, 이들 모두에서 유지된 적분 주기의 시작은 직선 라인 아래에 있고, 이들 모두에서 유지된 주기들의 종점들은 직선 라인 위에 있다.
각각의 검출 후에 최대 속도 VMaxk,l 는 이 단계의 시작 이후에 누적된 값들의 n 개의 세트를 고려하여 계산된다.
Figure pct00056
인덱스 k 와 l 은 최저 기울기의 i 와 j 의 값들이다.
최대 속도 직선 라인은 Dk 의 하한과 Dl의 상한을 통과한다.
다른 직선 라인은 0 에서 n 까지의 검출이 있는 모든 적분 주기들을 통과하지 않는다.
도 9 는 취득과 협력하는 연속하는 최대 직선 라인들을 일 예로서 도시한다.
바로 첫번째 직선 라인들은 이들 라인이 시스템에 의해 부여되는 한계 최대 속도 가정 (여기에서 후퇴할 때 300 m/s 임) 보다 훨씬 더 높은 최대 속도에 대응하기 때문에 표현되지 않는다.
첫번째 직선 라인은 0.5 s 에서 적분의 시작 그리고 1.0 s 에서 적분의 종점에 놓여 있다. 이 직선 라인은 1.1 s 에서의 결정을 고려하여 유효하게 유지된다.
새로운 직선 라인 (제 2 직선 라인) 은 최대 1.4 s 까지 검출에 대한 기준을 충족한다. 기타 등등도 이와 같다.
일곱번째 직선 라인은 1.1 s 에서 적분의 시작 그리고 3.8 s 에서 적분의 종점에 놓여 있다.
동일한 방식으로, 최소 속도 직선 라인 (Vmint,u) 이 구해지고, 이 예가 도 10 에 도시된다. 이는 적분 종점 거리와 이후 적분 시작 거리를 통과하는 직선이고, 이 직선의 기울기는 가장 높고, 0 내지 n 까지의 적분 주기들 모두를 통과한다.
Figure pct00057
인덱스 t 와 u 는 가장 높은 기울기의 i 및 j 의 값들이다.
최소 속도 직선 라인은 Dt 의 상한과 Du 의 하한을 통과한다.
다른 직선 라인은 0 에서 n 까지의 검출이 있는 모든 적분 주기들을 통과하지 않는다.
검출과 협력하여, 최소 속도 및 최대 속도에 의해 실제 속도의 브래킷이 감소된다. 도 11 은 타겟의 추정된 속도가 그 사이에 놓이는 최소 속도와 최대 속도의 값들의 예시적인 전개를 도시한다. 평균 값은 실제 속도를 향하여 수렴하는 양호한 추정값이다. 이 시뮬레이션에서의 기록에 대해, 타겟의 속도는 -450 m/s 이다.
프로세스와 협력하여, 각각의 검출 후, 최소 속도 직선 라인과 최대 속도 직선 라인이 재계산된다. 이후 시간들 동안 이들은 타겟이 전개중에 있는 거리 도메인을 바운딩한다. 마지막 검출 이후 각각의 순간에, 2 개의 직선 라인들이 타겟이 놓이는 거리 도메인을 바운딩한다.
각각의 순간에, 평균 값은 타겟의 거리의 추정값이다. 도 12 의 곡선은 시간에 따른 타겟의 거리의 인식의 예시적인 전개를 표현한다. 이 값과 연관된 허용오차는 2 개의 직선 라인들 사이의 편차에 의해 주어진다.
도 12 에 도시된 이 예에서 흥미로운 점은, 750 m 에 대응하는 적분 주기 폭에도 불구하고, 2.6 s 에서 추정된 타겟의 거리는 타겟의 실제 포지션으로부터 35 m 떨어져 있는 것이다.
본 발명에 따른 방법은 종래의 검출 방법에 비해 다음의 이점들을 나타낸다.
트랜스임피던스 회로가 뒤따르는 포토다이오드의 도움에 의한 종래의 검출은 이미저와 같은 양호한 감도를 허용하지 않는다. 또한, 이미저의 존재는 타겟을 향한 레이저 방출의 우수한 정렬을 허용하고, 이에 따라 텔레메트리 빔의 다이버전스가 감소될 수 있다. 이는 타겟의 조명의 증가라는 이점을 가지며, 이에 따라 보다 강한 에코를 제공하는 이점을 갖는다. 따라서, 에코의 검출 감도 및 에코의 강화에 이득이 있다. 이로부터 하나의 동일한 레이저 소스 및 하나의 동일한 직경의 수광 옵틱스에 대해 텔레메트리 범위가 현저하게 증가하는 것이 뒤따른다.
또한, 이미저는 타겟의 세밀한 추적을 가능하게 하기 위해 타겟의 편향 파라미터들을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 펄스 이미터 (1), 및 매트릭스 검출기 (2) 에 의해 타겟의 거리를 측정하는 방법으로서,
    상기 매트릭스 검출기 (2) 는 적분의 지속기간이 미니-검출기들의 편파에 의해 제어되는 커패시터들에 커플링된 공간 미니-검출기들을 포함하고,
    상기 방법은:
    A) 방출된 펄스들의 알려진 방향에 대한 타겟의 방향, 및 상기 이미터에 의해 방출되어 상기 타겟의 의해 백스캐터링된 펄스의 에코가 상기 검출기에 의해 검출되는 제 1 적분 주기의 결정 단계로서, 상기 제 1 적분 주기는 상기 타겟이 위치되는 제 1 거리 슬라이스를 결정하는, 상기 타겟의 방향 및 상기 제 1 적분 주기의 결정 단계,
    B) 연속하는 텔레메트리 반복들 동안, 즉 상기 이미터에 의한 펄스의 방출 및 상기 검출기에 의한 에코의 검출 테스트 동안, 상기 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계로서, 연속하는 텔레메트리 반복들은:
    - 상기 제 1 적분 주기에 기초하여,
    - 상기 적분의 지속기간의 이분 처리 (dichotomy) 에 의해, 그리고 적분의 미리 정해진 최소 지속기간에 도달할 때까지, 그리고
    - 상기 타겟의 에코의 검출에 기초하여 수행되고,
    상기 타겟이 위치되고 상기 제 1 거리 슬라이스에 포함된 제 2 거리 슬라이스가, 마지막 반복의 적분 주기에 기초하여 이 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계의 완료시 결정되는, 상기 제 1 거리 슬라이스의 감소 단계,
    C) 연속하는 텔레메트리 반복들 동안 상기 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계로서, 연속하는 텔레메트리 반복들은:
    - 단계 B 로부터 발생하는 상기 적분 주기에 기초하여,
    - 적분의 일정한 지속기간들에서 상기 적분 주기의 포지션의 변동들에 의해, 그리고
    - 상기 타겟의 에코의 검출에 기초하여 수행되고,
    상기 타겟이 위치되고 상기 제 2 거리 슬라이스에 포함된 제 3 거리 슬라이스가 이 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계의 완료시 결정되는, 상기 제 2 거리 슬라이스의 감소 단계를 포함하는, 타겟의 거리를 측정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 거리 슬라이스에 대응하여, 적분의 미리 정해진 시간 포지션 및 최대 지속기간에 의해 정의된 초기 적분 주기의 선택 서브-단계,
    - 상기 초기 적분 주기에 기초하여 그리고 적분의 동일한 지속기간의 인접한 연속하는 적분 주기들에서 텔레메트리들에 의해 미리 정해진 거리 도메인의 스캐닝 서브-단계로서, 에코가 검출되는 상기 제 1 적분 주기는 상기 타겟이 위치되는 상기 제 1 거리 슬라이스를 결정하는, 상기 거리 도메인의 스캐닝 서브-단계에 의해
    상기 방향이 패시브 모드에서 결정되고 상기 제 1 거리 슬라이스가 액티브 모드에서 결정되는 것을 특징으로 하는 타겟의 거리를 측정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방향 및 상기 제 1 거리 슬라이스는 액티브 모드에서 그리고 동시에 결정되는 것을 특징으로 하는 타겟의 거리를 측정하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연속하는 반복들 동안, 상기 적분 주기들은 적분의 지속기간의 시작시 상기 검출기의 낮은 감도에 관련된 미리 정해진 오버랩을 고려하는 것에 의해 확립되는 것을 특징으로 하는 타겟의 거리를 측정하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟은 상대 속도를 갖고, 연속하는 반복들 동안, 각각의 적분 주기는 상기 타겟의 상대 속도를 고려하는 것에 의해 확립되는 것을 특징으로 하는 타겟의 거리를 측정하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상대 속도는 알려져 있는 것을 특징으로 하는 타겟의 거리를 측정하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적분 주기의 포지션의 변동들은 연속하는 반복들 동안 상기 적분 주기의 포지션의 이분 처리들에 의해 획득되고, 상기 제 3 거리 슬라이스는 마지막 반복의 상기 적분 주기에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 타겟의 거리를 측정하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟은 알려져 있지 않지만, 미리 정해진 최소 접근 속도와 미리 정해진 최대 후퇴 속도 사이에 존재하는 일정한 상대 속도를 가지며, 상기 제 2 거리 슬라이스에서의 감소는 연속하는 반복들 동안 각각의 텔레메트리에서:
    - 방향에 따른 상기 적분 주기의 포지션의 랜덤한 변동으로서, 상기 변동의 방향은 검출에 의한 적분 주기에 따라 에코 검출의 제 1 부재가 있자마자 역전하는, 상기 랜덤한 변동,
    - 에코가 검출될 때, 대응하는 적분 주기의 포지션 및 펄스의 방출 날짜의 기록,
    - 기록된 날짜들 및 포지션들에 기초하는 최소 속도 직선 라인 및 최대 속도 직선 라인의 계산,
    - 상기 최소 속도 직선 라인의 기울기와 상기 최대 속도 직선 라인의 기울기 사이에 있는 상기 타겟의 상대 속도, 및
    - 임의의 순간에, 상기 최소 속도 직선 라인과 상기 최대 속도 직선 라인 사이에 있는 상기 제 3 거리 슬라이스에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 타겟의 거리를 측정하는 방법.
  9. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    컴퓨터 프로그램은 상기 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 타겟의 거리를 측정하는 방법의 단계들을 수행하는 것을 가능하게 하는 코드 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  10. 타겟의 거리를 측정하는 시스템으로서,
    - 펄스 이미터 (1),
    - 적분의 지속기간이 미니-검출기들의 편파에 의해 제어되는 커패시터들에 커플링된 공간 미니-검출기들을 포함하는 매트릭스 검출기 (2),
    - 상기 이미터 및 상기 검출기를 배향하기 위한 수단 (3),
    - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 구현하고 상기 배향하기 위한 수단을 제어하기 위해 상기 이미터 및 상기 검출기를 동기시킬 수 있는 프로세싱 유닛 (4) 을 포함하는, 타겟의 거리를 측정하는 시스템.
KR1020187018552A 2015-12-29 2016-11-30 이미저를 이용한 텔레메트리 방법 및 시스템 KR20180098281A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1502709A FR3046251B1 (fr) 2015-12-29 2015-12-29 Procede et systeme de telemetrie par imageur
FR1502709 2015-12-29
PCT/EP2016/079287 WO2017114622A1 (fr) 2015-12-29 2016-11-30 Procede et systeme de telemetrie par imageur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180098281A true KR20180098281A (ko) 2018-09-03

Family

ID=56101493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187018552A KR20180098281A (ko) 2015-12-29 2016-11-30 이미저를 이용한 텔레메트리 방법 및 시스템

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11085999B2 (ko)
EP (1) EP3397984B1 (ko)
JP (1) JP6945536B2 (ko)
KR (1) KR20180098281A (ko)
CN (1) CN108700647B (ko)
FR (1) FR3046251B1 (ko)
IL (1) IL260099B (ko)
WO (1) WO2017114622A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109253974A (zh) * 2018-10-25 2019-01-22 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种新型单兵便携式化学毒剂被动遥测成像仪

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09178853A (ja) * 1995-12-25 1997-07-11 Hitachi Ltd イメージングレーザー測距装置
JP2000146523A (ja) 1998-09-02 2000-05-26 Sony Corp 距離測定装置および方法
JP4008179B2 (ja) * 2000-03-14 2007-11-14 三菱重工業株式会社 水上浮遊物の探知・追尾方法及びその装置
JP2005127826A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 監視装置
CN101231343B (zh) * 2008-02-20 2010-12-15 北京理工大学 基于液晶调制的激光测距机瞄准与接收轴平行性测量装置
JP2009257982A (ja) * 2008-04-18 2009-11-05 Calsonic Kansei Corp 車両用距離画像データ生成装置
FR2939516B1 (fr) * 2008-12-05 2011-01-21 Thales Sa Telemetre
FR2954494B1 (fr) * 2009-12-18 2012-07-27 Thales Sa Procede de calibrage d'un instrument de mesure d'un systeme optronique
US9052381B2 (en) * 2010-05-07 2015-06-09 Flir Systems, Inc. Detector array for high speed sampling of an optical pulse
DE102011010102B4 (de) * 2011-02-01 2012-09-13 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Messen einer Entfernung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
FR2974432B1 (fr) * 2011-04-21 2014-10-03 Thales Sa Dispositif de guidage differentiel par imagerie active laser
FR2997198A1 (fr) 2012-10-18 2014-04-25 Thales Sa Telemetrie longue portee de petite cible
CN103760567B (zh) * 2014-01-27 2016-06-15 中国科学院半导体研究所 一种具有测距功能的被动成像系统及其测距方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108700647B (zh) 2022-01-04
IL260099B (en) 2021-08-31
IL260099A (en) 2018-07-31
JP6945536B2 (ja) 2021-10-06
JP2019500615A (ja) 2019-01-10
CN108700647A (zh) 2018-10-23
FR3046251A1 (fr) 2017-06-30
US20190011540A1 (en) 2019-01-10
EP3397984A1 (fr) 2018-11-07
EP3397984B1 (fr) 2019-12-25
US11085999B2 (en) 2021-08-10
WO2017114622A1 (fr) 2017-07-06
FR3046251B1 (fr) 2017-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11681029B2 (en) Detecting a laser pulse edge for real time detection
US10830881B2 (en) Active signal detection using adaptive identification of a noise floor
US10768281B2 (en) Detecting a laser pulse edge for real time detection
KR20200100099A (ko) 효율적인 다중-귀환 광 검출기들을 위한 시스템들 및 방법들
KR102317072B1 (ko) 라이다 시스템에서의 시간-디지털 변환 방법 및 장치
US11933896B2 (en) Optical distance measuring apparatus
CN110741281B (zh) 采用迟锁盖格模式检测的LiDAR系统及方法
US11573302B2 (en) LiDAR system comprising a Geiger-mode avalanche photodiode-based receiver having pixels with multiple-return capability
CN113050071B (zh) 激光雷达数据处理方法、装置、设备及存储介质
JPWO2019116641A1 (ja) 距離測定装置、距離測定装置の制御方法、および距離測定装置の制御プログラム
US20220187430A1 (en) Time of flight calculation with inter-bin delta estimation
KR20180098281A (ko) 이미저를 이용한 텔레메트리 방법 및 시스템
US20230194666A1 (en) Object Reflectivity Estimation in a LIDAR System
US20220326358A1 (en) Method and device for determining distances to a scene

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal