KR20210021134A - 비정형 데이터를 이용한 레이더 장착 추정 - Google Patents

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웨이모 엘엘씨
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Abstract

본 출원은 차량의 레이더 유닛에 의해 적어도 2개의 레이더 신호를 송신하는 단계를 포함하는 방법을 설명하며, 제1 신호는 제1 위치로부터 송신되고 제2 신호는 제2 위치로부터 송신된다. 이 방법은 또한 송신된 신호들 각각과 연관된 각각의 반사 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 추가적으로, 이 방법은 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 프로세서에 의해 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 결정된 정지 물체에 기초하여, 레이더 유닛에 대한 오프셋을 프로세서에 의해 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 결정된 오프셋에 기초하여 레이더 유닛을 동작시키는 단계를 또한 추가로 포함한다. 또한, 이 방법은 결정된 오프셋을 이용하여 동작되는 레이더 유닛에 기초하여 자율주행 차량을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

비정형 데이터를 이용한 레이더 장착 추정{RADAR MOUNTING ESTIMATION WITH UNSTRUCTURED DATA}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 2월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/054,570호에 대한 우선권을 주장하고, 이 미국 특허 출원은 이로써 그 전체가 참고로 포함된다.
본 명세서에서 달리 지시하지 않는 한, 이 섹션에 설명된 자료는 본 출원의 청구범위에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함되는 것에 의해 종래 기술로 인정되는 것도 아니다.
라디오 신호들을 방출하고 리턴되는 반사 신호들을 검출함으로써 환경적 피처들에 대한 거리들을 능동적으로 추정하기 위해 라디오 검출 및 레인징(RADAR) 시스템들이 사용될 수 있다. 라디오-반사성 피처들까지의 거리들은 송신과 수신 사이의 시간 지연에 따라 결정될 수 있다. 레이더 시스템은 시간에 따라 주파수가 변하는 신호, 예컨대 시변 주파수 램프를 갖는 신호를 방출하고, 다음에 이 방출된 신호와 반사된 신호 사이의 주파수 차이를 레인지 추정치와 관련시킬 수 있다. 일부 시스템들은 수신된 반사 신호들의 도플러 주파수 편이에 기초하여 반사 물체들의 상대적인 운동을 또한 추정할 수 있다.
지향성 안테나들은 각각의 레인지 추정치를 베어링과 연관시키기 위한 신호들의 송신 및/또는 수신을 위해 사용될 수 있다. 더 일반적으로, 지향성 안테나들은 방사된 에너지를 주어진 관심 시야(field of view)에 포커싱하는데 또한 이용될 수 있다. 측정된 거리들과 방향 정보의 결합은 주변 환경 피처들이 매핑되는 것을 허용한다. 따라서, 레이더 센서는 센서 정보에 의해 표시된 장애물들을 회피하기 위해 예를 들어 자율주행 차량 제어 시스템(autonomous vehicle control system)에 의해 이용될 수 있다.
일부 예시적인 자동차 레이더 시스템들은 밀리미터(mm) 파 전자기파 길이(예를 들어, 77 GHz에 대해 3.9 mm)에 대응하는 77 기가헤르쯔(GHz)의 전자기파 주파수에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 레이더 시스템들은, 레이더 시스템이 자율주행 차량 주위의 환경과 같은 환경을 높은 정확도로 측정할 수 있게 하도록 방사 에너지를 타이트한 빔들에 포커싱할 수 있는 안테나들을 사용할 수 있다. 이러한 안테나들은 압축형이고(통상적으로 직사각형 폼 팩터들을 갖고), 효율적이고(즉, 안테나에서 열로 손실되거나 송신기 전자기기들로 다시 반사되는 77 GHz 에너지가 거의 없고), 비용이 저렴하고, 제조가 용이하다 (즉, 이러한 안테나들을 갖는 레이더 시스템은 대량으로 제조될 수 있다).
비정형 데이터에 기초하여 자동차 레이더에 대한 오프셋을 결정하는 것에 관한 실시예들이 본 명세서에서 개시된다. 일 양태에서, 본 출원은 차량의 레이더 유닛에 의해 복수의 상이한 위치로부터 복수의 레이더 신호를 송신하는 단계를 포함하는 방법을 설명한다. 이 방법은 또한 복수의 반사 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 각각의 반사 신호는 송신된 레이더 신호들 중 하나와 연관된다. 추가적으로, 이 방법은 프로세서에 의해, 복수의 반사 신호에서 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 결정된 정지 물체에 기초하여, 레이더 유닛에 대한 오프셋을 프로세서에 의해 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 결정된 오프셋에 기초하여 레이더 유닛을 동작시키는 단계를 또한 추가로 포함한다. 또한, 이 방법은 결정된 오프셋을 이용하여 동작되는 레이더 유닛에 기초하여 자율주행 차량을 제어하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 출원은 차량을 설명한다. 차량은 레이더 유닛을 포함한다. 레이더 유닛은 차량의 복수의 상이한 위치로부터 복수의 레이더 신호를 송신하고 복수의 반사 신호를 수신하도록 구성되고, 각각의 반사 신호는 송신된 레이더 신호들 중 하나와 연관된다. 추가적으로, 이 장치는 레이더 유닛을 차량 상의 장착 구조체에 결합하도록 구성된 장착 플레이트를 포함한다. 이 장치는 동작들을 수행하도록 구성된 계산 유닛을 또한 포함한다. 계산 유닛은 복수의 레이더 신호에서 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 결정하도록 구성된다. 계산 유닛은 결정된 정지 물체에 기초하여 레이더 유닛에 대한 오프셋을 결정하도록 추가로 구성된다. 추가적으로, 계산 유닛은 결정된 오프셋에 기초하여 레이더 유닛을 동작시키도록 구성된다. 또한, 계산 유닛은 결정된 오프셋을 이용하여 동작되는 레이더 유닛에 기초하여 차량을 제어하도록 구성된다.
또 다른 예에서, 컴퓨팅 디바이스가 제공된다. 컴퓨팅 디바이스는 프로세서 및 프로세서에 의해 실행될 때, 컴퓨팅 디바이스로 하여금 기능들을 수행하게 하는 프로그램 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 기능들은 차량의 레이더 유닛에 의해 복수의 상이한 위치로부터 복수의 레이더 신호의 송신을 야기하는 것을 포함한다. 기능들은 또한 복수의 반사 신호의 수신을 야기하는 것을 포함하며, 각각의 반사 신호는 송신된 레이더 신호들 중 하나와 연관된다. 기능들은 복수의 반사 신호에서 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 결정하는 것을 추가적으로 포함한다. 또한, 기능들은 결정된 정지 물체에 기초하여 레이더 유닛에 대한 오프셋을 결정하는 것을 포함한다. 또한, 기능들은 결정된 오프셋에 기초하여 레이더 유닛을 동작시키는 것을 포함한다. 추가적으로, 기능들은 결정된 오프셋을 이용하여 동작되는 레이더 유닛에 기초하여 자율주행 차량을 제어하는 것을 포함한다.
다른 양태에서, 본 출원은 장치를 설명한다. 이 장치는 비정형 데이터에 기초하여 자동차 레이더에 대한 오프셋을 결정하도록 구성될 수 있다. 이 장치는 차량의 레이더 유닛에 의해 복수의 상이한 위치로부터 복수의 레이더 신호를 송신하는 수단을 추가로 포함할 수 있다. 이 장치는 복수의 반사 신호를 수신하는 수단을 또한 포함하며, 각각의 반사 신호는 송신된 레이더 신호들 중 하나와 연관된다. 추가적으로, 이 장치는 복수의 반사 신호에서 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 결정하는 수단을 포함한다. 또한, 이 장치는 결정된 정지 물체에 기초하여 레이더 유닛에 대한 오프셋을 결정하는 수단을 포함한다. 이 장치는 결정된 오프셋에 기초하여 레이더 수단을 동작시키는 수단을 또한 추가로 포함한다. 또한, 이 장치는 결정된 오프셋을 이용하여 동작되는 레이더 수단에 기초하여 자율주행 차량을 제어하는 수단을 포함한다.
전술한 요약은 단지 예시적이고, 임의의 방식으로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예시적 양태들, 실시예들, 및 위에서 설명한 특징들에 더하여, 추가의 양태들, 실시예들, 및 특징들은 도면들 및 다음의 자세한 설명을 참조하여 분명해질 것이다.
도 1은 레이더 섹터들의 예시적인 레이아웃을 도시한다.
도 2는 레이더 유닛에 대한 섹터에 대한 예시적인 빔 스티어링을 도시한다.
도 3은 예시적인 레이더 유닛 장착을 도시한다.
도 4는 본 명세서에서 개시된 방법들 중 일부를 수행하기 위한 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 도시한다.
도 5는 비정형 데이터를 이용한 레이더 장착 추정에 대한 예시적인 방법이다.
아래의 상세한 설명에서는, 그의 일부를 형성하는 첨부 도면들을 참조한다. 도면들에서, 유사한 부호들은, 문맥이 달리 진술하지 않으면, 유사한 컴포넌트들을 통상적으로 식별한다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항에서 설명되는 실시예들은 한정되는 것으로 의도하지 않는다. 본 명세서에서 제시되는 주제의 범위로부터 벗어나지 않고서, 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 일반적으로 설명되고, 도면들에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 양태들은 다양한 상이한 구성들로 배열, 대체, 조합, 분리, 및 설계될 수 있고, 이들 모두는 본 명세서에서 명백하게 고려된다는 점이 용이하게 이해될 것이다.
이하의 상세한 설명은 비정형 데이터의 캡처에 기초하여 자동차 센서 오프셋 결정을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 실제로, 차량용 레이더 시스템들은 다수의 레이더 유닛을 특징으로 할 수 있고, 각각의 레이더 유닛은 연관된 시야를 갖는다. 일반적으로, 다양한 레이더 유닛들의 정렬은 정확한 측정들과 많은 고가의 도구를 필요로 하는 시간 소모적인 노동 집약적인 절차였다. 본 명세서에 제시된 장치 및 방법들은 보다 시간 효율적이고 장비 효율적인 방식으로 레이더 유닛들의 오프셋 결정을 허용한다.
전통적으로, 차량용 레이더 시스템들은 전방 방향으로 보이는 단일 레이더 유닛을 특징으로 한다. 이러한 전통적인 레이더 시스템들은 또한 일반적으로 레이더 빔을 단일 방향으로만 지향할 것이다. 차량이 단일 방향으로만 지향된 빔을 갖는 단일 레이더 유닛만을 갖는 경우, 레이더 유닛의 배치에 필요한 정밀도는 스티어링가능한 빔들을 갖는 다수의 레이더 유닛을 갖는 시스템들만큼 크지 않을 수 있다. 한 방향으로만 조사하는 비-스티어링가능한 빔은 낮은 정밀도 요건을 야기할 수 있다. 예를 들어, 전통적인 차량 레이더 시스템은 단지 레이더 시스템을 갖는 차량의 바로 앞에 있는 다른 차량의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다. 따라서, 레이더 빔이 일반적으로 전방 방향으로 포인팅하는 한 전통적인 레이더 시스템은 차량을 검출할 수 있을 것이다.
차량의 단지 바로 앞보다 넓은 시야를 획득하기 위해 더욱 진보된 레이더 시스템들이 차량에 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이더가 레이더 빔을 스티어링할 수 있거나 차량이 상이한 방향들로 포인팅하는 다수의 레이더 유닛들을 특징으로 하는 것이 바람직할 수 있다. 추가적으로, 레이더 유닛들은 레이더 유닛을 갖는 차량의 단지 바로 앞에 위치하는 다른 차량들보다 더 많은 것을 검출하도록 구성될 수 있다. 따라서, 레이더 시스템은 차량의 단지 앞의 영역과 상이한 영역들을 조사하는 것이 가능할 수 있다. 일부 예에서, 다수의 레이더 유닛이 스티어링가능한 레이더 빔과 결합되어 차량의 레이더 시스템의 조사 영역 및 이미징 해상도를 추가로 증가시킬 수 있다.
본 개시에 사용하기 위한 예시적인 레이더 시스템은 안테나가 대략 90도의 방위각면(예를 들어, 수평면)을 가로질러 양쪽 모두 스캐닝할 수 있게 하면서 또한 차량의 다양한 표면들에 장착 가능할 수 있는 멀티-섹터(multi-sector) 90도 시야 레이더 안테나 아키텍처를 포함할 수 있다. 90도 시야를 갖는 레이더 안테나를 갖는 것은, 레이더 시스템이 하나의 90도 비중첩 섹터를 스캐닝하도록 각각 구성된 4개의 레이더 유닛을 가짐으로써 전체 360도 방위각면을 스캐닝할 수 있게 한다. 따라서, 예시적인 개시된 레이더 시스템은 차량의 방위각면에서 전체 영역을 조사하기 위해 레이더 빔을 스티어링할 수 있다. 그래서 예를 들어, 차량의 4개의 코너에 위치한 4개의 이러한 레이더는 차량 주위의 전체 360도 커버리지를 제공할 것이다. 예를 들어, 이와 같은 시스템은 차량의 자율 주행을 도울 수 있다.
각각의 레이더 유닛이 90도 영역을 스캐닝하거나 스패닝(span)할 수 있는 경우, 차량 상에 4개의 레이더 유닛을 배치하는 것은 차량이 전체 360도 방위각면에 걸쳐 빔을 스캐닝할 수 있게 한다. 4개의 레이더 유닛 각각은 하나의 섹터(즉, 방위각면의 사분의 일)에 걸쳐 빔을 스캐닝하도록 구성될 수 있고, 따라서 전체 평면이 4개의 레이더 유닛의 조합에 의해 스캐닝될 수 있다. 다양한 예들에서, 레이더 유닛들의 배치는 특정한 차량, 레이더 시스템의 요건들, 또는 다른 설계 기준에 의존하여 조정될 수 있다. 일부 추가 예에서, 레이더 유닛들은 90도가 아닌 각도 폭(angular width)의 영역을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 레이더 유닛들은 30도, 120도, 또는 다른 각도를 스캐닝할 수 있다. 추가로, 일부 예에서, 차량 상의 레이더 유닛들은 전체 360도 미만의 방위각면을 스캐닝할 수 있다. 추가적으로, 일부 예에서, 레이더 유닛들은 방위각면의 중첩하는 스캐닝 세그먼트들을 가질 수 있다.
일부 예에서, 레이더 섹터들은 레이더 유닛들이 차량 상에 장착될 수 있는 위치에 기초하여 정의될 수 있다. 일례에서, 하나의 레이더 유닛이 차량의 사이드 미러들 각각에 장착될 수 있다. 다른 2개의 레이더 유닛이 차량의 미등(taillights) 뒤에 장착될 수 있다. 이러한 예에서, 사분면들이 축들에 기초하여 정의될 수 있고, 여기서 하나의 축은 차량 모션의 방향과 정렬되고 다른 축은 전방에서 후방으로 차량의 중간과 정렬된다. 다른 예에서, 레이더 유닛들은 하나가 전방을 포인팅하고, 하나가 후방을 포인팅하며, 하나가 각각의 사이드를 포인팅하도록 장착될 수 있다. 이러한 제2 예에서, 사분면들의 축들은 차량의 모션의 방향에 대해 45도 각도에 있을 수 있다. 추가적으로, 레이더 유닛은 차량의 상단에 장착될 수 있다.
모듈러 멀티-섹터 90도 시야 레이더 안테나 아키텍처는 각각의 레이더 유닛으로부터 방출된 레이더 빔을 스티어링할 수 있다. 레이더 빔은 다양한 방식들로 레이더 유닛들에 의해 스티어링될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 레이더 유닛들은 각각의 안테나에 대해 90도 시야에 걸쳐 거의 연속적인 방식으로 빔을 스티어링할 수 있거나, 레이더 유닛들은 90도를 스패닝하는 부채꼴의 서브 빔으로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 레이더 유닛들은 각각의 안테나에 대해 90도 시야 내의 미리 정해진 방향들로 레이더 빔을 스티어링할 수 있다.
본 개시의 일 양태는 차량 상의 레이더 센서 유닛들의 배치의 캘리브레이션을 위한 장치를 제공한다. 차량용 레이더의 경우, 일부 경우에, 360도 FOV(Field of View)를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 360도로부터의 데이터를 갖는 것에 의해, 차량은 차량 근처의 물체들을 보다 정확하게 감지하여 안전한 주행 및 내비게이션을 지원할 수 있다. 본 개시는 전체 360 FOV를 달성하기 위해 방위각면의 일부에 걸쳐 스캐닝하도록 각각 구성되는 다수의 개별 레이더 센서 유닛을 사용할 수 있다.
일부 접근법에서, 차량은 다수의 레이더 유닛으로 구성될 수 있다. 본 개시의 설명의 용이함을 위해, 차량은 4개의 레이더 유닛을 갖는 것으로 가정될 것이지만; 더 많거나 더 적은 레이더 유닛을 갖는다. 4개의 레이더 유닛을 갖는 예들에서, 각각의 레이더 유닛은 차량의 방위각면의 하나의 특정 사분면(즉, 90도)에 걸쳐 각각 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 전통적인 접근법에서, 차량 상에 레이더 센서 유닛을 고정밀도로 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 각각의 레이더 유닛은 방위각면 및 앙각면(elevation plane) 양자 모두에서 ± 1도의 각도 허용오차를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 전통적인 시스템들과는 달리, 본 개시는 레이더 유닛들이 보다 큰 각도 허용오차를 가질 수 있게 하지만 레이더 오프셋의 계산을 통해 레이더 캘리브레이션을 가능하게 할 수 있는 레이더 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 레이더 캘리브레이션은 레이더 측정을 하는 것에 기초한다. 레이더 유닛들은 전통적인 낮은 허용오차 정렬을 사용하지 않고 차량에 장착될 수 있다. 레이더 시스템을 동작시키기 위해, 차량에 결합된 레이더 유닛들 각각에 대해 오프셋(또는 오프셋 결여)이 계산될 수 있다. 각각의 레이더 유닛에 대한 오프셋이 계산되면, 레이더 유닛은 전통적인 낮은 허용오차 정렬을 사용하여 레이더 유닛들이 정렬되었던 경우의 방식과 유사한 방식으로 차량에서 동작될 수 있다.
레이더 시스템을 캘리브레이팅하는 방법은 레이더 유닛들이 장착된 차량을 여러 위치에서 레이더 측정을 하면서 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 몇몇 위치는 차량이 주행하는 일련의 위치일 수 있다. 몇몇 위치는 레이더 시스템이 적어도 몇몇 위치의 서브세트에 걸쳐 레이더 반사를 야기하는 동일한 물체들 중 적어도 일부를 볼 수 있도록 서로 비교적 가깝게(예를 들어, 수 피트 내에) 이격될 수 있다. 시스템의 프로세서는 레이더 반사를 일으키는 물체들이 정지 물체들인지 결정하려고 시도할 수 있다.
각 위치에서 레이더 캘리브레이션 장치로 취해진 측정치들에 기초하여, 정지 물체(들)의 레이더 반사가 분석될 수 있다. 레이더 유닛이 복수의 상이한 위치에 있을 때 레이더 유닛에 의해 정적 물체가 보일 때, 시스템은 레이더 유닛에 대한 정렬을 결정할 수 있다. 정렬은 방위각 오프셋 및 앙각 오프셋 양자 모두를 포함할 수 있다. 각 레이더 유닛에 대한 방위각 오프셋 및 앙각 오프셋은 메모리에 저장될 수 있다. 방위각 오프셋 및 앙각 오프셋에 기초하여, 레이더 유닛은 보다 정밀한 허용오차들로 장착된 것처럼 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 오프셋들은 방위각 또는 앙각 중 하나에 대해서만 계산될 수 있다.
(차량에 결합된) 레이더가 움직이고 있는 경우, 그리고 레이더 주위의 장면이 정지한 경우, 레이더의 플랫폼의 내비게이션 프레임에 대해 알려지지 않은 레이더 위치와 배향을 해결할 수 있다. 장면들은 특히 비정형인 경우에는 거의 완전히 정지하지 않아서, 본 방법 및 장치는 장면의 이동 요소와 정지 요소 사이를 또한 구별하는 보다 어려운 문제를 해결한다. 합동으로 고려하면, 이는 매우 어려운 추정 문제를 나타낸다. 본 명세서에서는 기댓값 최대화(expectation maximization) 접근법을 사용하여 알려지지 않은 파라미터들의 정확한 추정치에 반복적으로 수렴하는 솔루션을 개시한다.
도 1은 자율주행 차량(102)에 대한 레이더 섹터들의 예시적인 레이아웃을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 레이더 섹터는 (도 2와 관련하여 설명되는 바와 같이) 레이더 유닛들의 스캐닝 범위와 대략 동일한 각도 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1의 섹터들은 자율주행 차량(102) 주위의 방위각면을 90도 섹터들로 분할한다. 그러나, 레이더 유닛들이 90도와 상이한 각도에 걸쳐 레이더 빔을 스캐닝하도록 구성되는 예들(도시되지 않음)에서, 섹터들의 폭 및 수가 변할 수 있다. 도 1은 자동차를 도시하지만, 본 명세서에 제시된 방법들 및 장치들은 항공기, 보트 등과 같은 다른 차량 시스템들에도 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이더 섹터들은 차량(102)의 축들(112a 및 112b)과 정렬될 수 있다. 예를 들어, 차량(102)의 중점에 의해 정의되는 전방 좌측 섹터, 전방 우측 섹터, 후방 좌측 섹터, 및 후방 우측 섹터가 존재할 수 있다. 각각의 섹터가 하나의 레이더 유닛에 대응하기 때문에, 각각의 레이더 유닛은 하나의 섹터를 가로질러 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 추가로, 도 1의 각각의 예시적인 레이더 유닛이 대략 90도의 스캐닝 각도를 갖기 때문에, 각각의 레이더 유닛은 임의의 다른 레이더 유닛의 스캐닝 각도와 거의 중첩되지 않는 영역을 스캐닝한다. 도 1에 도시된 레이더 섹터들의 레이아웃이 일례이다. 레이더 섹터들의 다른 가능한 레이아웃들도 가능하다.
차량(102)의 중점에 의해 정의된 레이더 섹터들을 달성하기 위해, 각각의 레이더 유닛은 차량(102)의 2개의 축에 관하여 45도 각도로 장착될 수 있다. 차량(102)의 2개의 축에 관하여 45도 각도로 각각의 레이더 유닛을 장착함으로써, 레이더 유닛의 90도 스캔은 하나의 차량 축으로부터 다른 차량 축까지 스캐닝할 것이다. 예를 들어, 사이드 미러 유닛(104)에 축들에 대해 45도 각도로 장착된 레이더 유닛은 전방 좌측 섹터를(즉, 수직축(112a)으로부터 차량(102)의 전방을 통해서 차량의 측면을 관통하는 축(112b)까지) 스캐닝할 수 있다. 사이드 미러 유닛(106)에 축들에 대해 45도 각도로 장착될 수 있는 추가의 레이더 유닛은 전방 우측 섹터를 스캐닝할 수 있다. 후방 우측 섹터를 스캐닝하기 위해, 레이더 유닛은 미등 유닛(110)에 장착될 수 있다. 추가적으로, 후방 좌측 섹터를 스캐닝하기 위해, 레이더 유닛이 미등 유닛(108)에 장착될 수 있다. 도 1에 도시된 레이더 유닛 배치들은 단지 일례이다. 다양한 다른 예들에서, 레이더 유닛들은 차량의 상부와 같은 다른 위치들, 또는 다른 차량 컴포넌트들의 내부 또는 뒤에 배치될 수 있다. 추가로, 섹터들은 또한 다양한 실시예들에서 상이하게 정의될 수 있다. 예를 들어, 섹터들은 차량에 대해 45도 각도로 있을 수 있다. 이러한 예에서, 하나의 레이더 유닛은 전방을 향할 수 있고, 다른 레이더 유닛은 후방을 향할 수 있으며, 다른 2개의 레이더 유닛들은 차량의 측면들을 향할 수 있다.
일부 예들에서, 차량(102)의 모든 레이더 유닛은 동일한 스캐닝 각도로 구성될 수 있다. 차량 주위의 방위각면은 전체 360도와 동일하다. 따라서, 각각의 레이더 유닛이 동일한 스캐닝 각도로 구성되는 경우에, 레이더 유닛들에 대한 스캐닝 각도는 대략 360을 차량 상의 레이더 유닛들의 수로 분할한 것과 동일하다. 따라서, 하나의 레이더 유닛을 갖는 차량(102)은 전체 방위각면 스캐닝을 위해 레이더 유닛이 전체 360도에 걸쳐 스캐닝할 수 있을 필요가 있을 것이다.
차량(102)이 2개의 레이더 유닛을 가졌으면, 각각의 레이더 유닛은 대략 180도를 스캐닝할 것이다. 3개의 레이더 유닛의 경우, 각각의 레이더 유닛은 120도를 스캐닝하도록 구성될 것이다. 4개의 레이더 유닛의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 레이더 유닛은 대략 90도를 스캐닝할 수 있다. 5개의 레이더 유닛은 차량(102) 상에 구성될 수 있고, 각각의 레이더 유닛은 72도를 스캐닝할 수 있다. 추가로, 6개의 레이더 유닛은 차량(102) 상에 구성될 수 있고, 각각의 레이더 유닛은 대략 60도를 스캐닝할 수 있다.
레이더 유닛들의 수는 레이더 유닛들의 제조의 용이함, 차량 배치, 또는 다른 기준과 같은 다수의 기준들에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 레이더 유닛들은 충분하게 작은 평면 구조체로 구성될 수 있다. 평면 레이더 유닛은 차량 상의 다양한 위치들에 장착될 수 있다. 예를 들어, 차량은 차량의 상단에 장착된 전용 레이더 하우징을 가질 수 있다. 레이더 하우징은 다양한 레이더 유닛들을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 레이더 유닛들은 차량 구조체 내에 배치될 수 있다.
레이더 유닛들이 차량 구조체 내에 위치되는 경우, 각각의 레이더 유닛은 차량의 부품들을 제거하지 않고 차량 외부로부터 보이지 않을 수 있다. 따라서, 차량은 레이더 유닛들을 추가하는 것으로부터 미적으로, 장식적으로, 또는 공기역학적으로 변경될 수 없다. 예를 들어, 레이더 유닛들은 차량 트림 아래, 범퍼들 아래, 그릴들 아래, 조명들을 위한 하우징들 내부에, 사이드 미러들 내부에 또는 다른 위치들에 또한 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 레이더 유닛을 커버하는 물체가 레이더에 대해 적어도 부분적으로 투명한 위치들에 레이더 유닛들을 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 다양한 플라스틱들, 폴리머들, 및 다른 재료들이 레이더 신호를 통과시키면서, 차량 구조체의 부품을 형성하고 레이더 유닛들을 커버할 수 있다.
추가적으로, 일부 실시예들에서, 레이더 유닛들은 상이한 레이더 유닛들에 대해 상이한 스캐닝 범위들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 넓은 스캐닝 각도를 갖는 특정한 레이더 유닛은 적절한 위치에서 차량에 배치될 수 없다. 따라서, 더 작은 스캐닝 각도를 갖는 더 작은 레이더 유닛이 그 위치에 배치될 수 있다. 그러나, 다른 레이더 유닛들은 더 큰 스캐닝 각도들을 가질 수 있다. 따라서, 레이더 유닛들의 총 스캐닝 각도는 총 360도(또는 이상)가 되고 전체 360도 방위각 스캐닝을 제공할 수 있다. 예를 들어, 차량은 100도에 걸쳐 각각 스캐닝하는 3개의 레이더 유닛 및 60도에 걸쳐 스캐닝하는 제4 레이더 유닛을 가질 수 있다. 따라서, 레이더 유닛들은 전체 방위각면을 스캐닝할 수 있지만, 스캐닝 섹터들은 각도 크기가 동일하지 않을 수 있다.
도 2는 레이더 유닛(200)에 대한 섹터에 대한 예시적인 빔 스티어링을 도시한다. 레이더 유닛(200)은 스티어링가능한 빔으로 구성될 수 있고, 즉, 레이더 유닛(200)은 빔이 방사되는 방향을 제어할 수 있다. 빔이 방사되는 방향을 제어함으로써, 레이더 유닛(200)은 특정한 방향으로 레이더 반사들(및 따라서 물체들)을 결정하기 위해 특정한 방향으로 방사를 향하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 레이더 유닛(200)은 방위각면의 다양한 각도들에 걸쳐 연속 방식으로 레이더 빔을 스캐닝할 수 있다. 다른 실시예들에서, 레이더 유닛(200)은 방위각면의 다양한 각도들에 걸쳐 개별 단계들에서 레이더 빔을 스캐닝할 수 있다.
도 2에서의 예시적인 레이더 유닛(200)은, 복수의 상이한 각도들에 걸쳐 스티어링될 수 있는 레이더 빔(206)을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 레이더 빔(206)은 대략 22.5도의 하프-파워 빔폭(half-power beamwidth)을 가질 수 있다. 하프-파워 빔폭은 레이더 빔(206)의 최대 진폭의 절반에 대응하는 2개의 포인트들 사이의 레이더 빔(206)의 메인 로브(lobe)의 폭- 도 단위로 측정됨-을 설명한다. 다양한 실시예들에서, 레이더 빔(206)의 하프-파워 빔폭은 22.5도와 상이할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 레이더 빔(206)의 하프-파워 빔폭은 레이더 빔(206)이 포인팅되는 각도에 의존하여 변할 수 있다. 예를 들어, 레이더 빔(206)의 하프-파워 빔폭은, 레이더 빔(206)이 방사면에 대해 직교 방향(204a)(즉, 브로드사이드)으로 더욱 근접하게 포인팅될 때 좁아지고, 레이더 빔(206)이 직교 방향(204a)으로부터 떨어져 스티어링될 때 넓어질 수 있다.
도 2에 도시된 예에서, 레이더 빔은 4개의 상이한 각도로 스티어링될 수 있다. 스티어링 각도는 방사면에 대해 직교 방향(204a)(즉, 브로드사이드)에 관하여 측정될 수 있다. 빔은 204c에서 +36도 및 204e에서 -36도로 스티어링될 수 있다. 또한, 빔은 204b에서 +12도 및 204d에서 -12도로 스티어링될 수 있다. 4개의 상이한 각도들은 레이더 빔(206)이 스티어링될 수 있는 개별 각도들을 나타낼 수 있다. 일부 추가의 예에서, 레이더 빔은 2개의 각도들로 동시에 스티어링될 수 있다. 예를 들어, 레이더 빔은 +12도 및 -12도 양자 모두로 동시에 스티어링될 수 있다. 이것은 각도들의 합의 방향으로 전반적으로 스티어링되는 빔을 발생시킬 수 있다(예를 들어, -12+12=0, 따라서, 이러한 예에서의 빔은 브로드사이드 방향(204a)에 있을 수 있다). 그러나, 레이더 빔이 2개의 방향들에서 한 번에 스티어링되는 경우, 레이더 빔의 하프-파워 빔폭은 넓어질 수 있다. 따라서, 레이더 해상도가 감소할 수 있다.
레이더 빔(206)을 각도들(204b-204e) 각각으로 스티어링하는 것에 의해, 전체 90도 시야가 스캐닝될 수 있다. 예를 들어, 레이더 빔(206)이 +36도(204c)로 스티어링되는 경우, 레이더 빔(206)의 하프-파워 빔폭은 (브로드사이드 방향(204a)으로부터 측정될 때) +47.25도로부터 +24.75도까지 커버할 것이다. 추가적으로, 레이더 빔(206)이 -36도(204e)로 스티어링되는 경우, 레이더 빔(206)의 하프-파워 빔폭은 -47.25도로부터 -24.75도까지 커버할 것이다. 또한, 레이더 빔(206)이 +12도(204b)로 스티어링되는 경우, 레이더 빔(206)의 하프-파워 빔폭은 +23.25도로부터 +0.75도까지 커버할 것이다. 그리고, 최종으로, 레이더 빔(206)이 -12도(204d)로 스티어링되는 경우, 레이더 빔(206)의 하프-파워 빔폭은 -23.25도로부터 -0.75도까지 커버할 것이다. 따라서, 레이더 빔(206)은 95도의 범위를 커버하는 -47.25도로부터 +47.25로까지 실질적으로 스캐닝할 수 있을 것이다(즉, 각도 폭을 스패닝하는 4개의 빔을 선택적으로 인에이블하거나 디스에이블한다). 스티어링 각도들의 수, 스티어링 각도들의 방향, 및 레이더 빔(206)의 하프-파워 빔폭은 특정한 예에 의존하여 변동될 수 있다.
예를 들어, 그리고 아래에 추가로 논의하는 바와 같이, 레이더 유닛의 레이더 빔은 60도 영역만을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 레이더 유닛이 60도 영역을 스캐닝할 수 있는 경우에, 6개의 레이더 유닛이 전체 360도 방위각면을 스캐닝하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 레이더 유닛이 90도를 스캐닝할 수 있는 경우에, 4개의 레이더 유닛이 전체 360도 방위각면을 스캐닝할 수 있다.
도 3은 예시적인 레이더 유닛 장착 구조체(300)를 도시한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 레이더 유닛 장착부(300)는 장착 베이스플레이트(302) 및 레이더 유닛(312)이 장착 베이스플레이트(302)에 장착될 수 있는 연관된 장착 위치(304)를 포함할 수 있다. 장착 위치(304)는 도 5의 방법(500)을 수행하는 동안 레이더 유닛(312)이 장착 베이스플레이트(302)에 장착될 수 있는 위치일 수 있다. 추가적으로, 자율주행 차량의 동작 중에, 레이더 유닛들(312)은 장착 위치(304) 대신에 장착 베이스플레이트(302)에 장착될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 레이더 유닛(312) 및 장착 베이스플레이트(302)는 별개의 컴포넌트들이 아니라 하나의 유닛으로서 통합될 수 있다.
장착 베이스플레이트는 레이더 유닛이 자율주행 차량에 결합될 수 있는 각각의 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 각각의 레이더 유닛 장착 위치(예컨대, 도 1의 위치들(104, 106, 108 및 110))는 레이더 유닛이 장착될 수 있는 장착 베이스플레이트(302)를 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 장착 베이스플레이트(302)는 장착될 때 레이더 유닛을 정렬할뿐만 아니라 레이더 유닛이 스크류들과 같은 부착 디바이스들로 장착 베이스플레이트(302)에 결합될 수 있게 하도록 둘 다 구성된 장착 홀들(그 중 하나는 308로 표지됨)을 포함할 수 있다. 도 3의 장착 베이스플레이트(302)는 다양한 레이더 유닛이 자율주행 차량에 장착될 수 있는 방식의 일례이다.
레이더 유닛(312)이 장착 베이스플레이트(302)에 장착될 때, 레이더 유닛(312)은 설계된 바와 같이 정확히 정렬되지 않을 수 있다. 이러한 오정렬은 원하는 장착 위치로부터의 오프셋으로서 나타낼 수 있다. 예를 들어, 레이더 유닛(312)은 악각 오프셋(306a), 회전각(roll angle) 오프셋(306b), 및 방위각 오프셋(306c)의 관점에서 장착 베이스플레이트(302)에 결합될 때 오프셋을 가질 수 있다. 추가적으로, 레이더 유닛(312)은 X 오프셋, Y 오프셋 및 Z 오프셋의 관점에서 장착 베이스플레이트(302)에 결합될 때 오프셋을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 레이더 유닛이 원하는 방향 주위의 임계값 범위 내에 장착되는 것이 바람직할 수 있다. 레이더 유닛이 임계값 범위 내에 장착되면, 레이더 유닛의 오프셋이 계산될 수 있다. 오프셋이 계산되면, 레이더 신호들을 처리하는 프로세싱 시스템이 데이터 프로세싱을 통해 오프셋을 계산할 수 있다. 예를 들어, 앙각(306a), 회전각(306b) 및 방위각(306c) 각각은 원하는 앙각, 회전각 및 방위각으로부터 ± 1도의 임계값 범위를 가질 수 있다. 오프셋들을 결정하는 것에 의해, 프로세싱 시스템은 원하는 정렬과 실제 정렬 사이의 차이를 수학적으로 보상할 수 있다.
일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스는 개시된 방법들을 머신 판독가능 포맷으로 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 또는 다른 비일시적 매체 또는 제조 물품 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령어들로서 구현할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 차량 내에 통합될 수 있거나 또는 그것은 차량과 통신하는 별도의 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 도 4는 본 명세서에 제시된 적어도 일부 실시예에 따라서 배열된, 컴퓨팅 디바이스 상에서 컴퓨터 프로세스를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 예시적인 컴퓨터 프로그램 제품의 개념적 부분 뷰를 나타내는 개략도이다.
도 4는 실시예에 따른 컴퓨팅 디바이스(400)의 기능 블록도를 도시한다. 컴퓨팅 디바이스(400)는 벌룬 네트워크(balloon network)를 갖는 재구성가능한 모바일 디바이스와 관련된 기능들을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 컴퓨팅 디바이스는 도 1 내지 도 5와 관련하여 위에서 논의된 기능들의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(400)는 예를 들어 서버, 개인용 컴퓨터, 모바일 디바이스, 셀룰러 폰 또는 태블릿 컴퓨터와 같은 다양한 타입의 디바이스들일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 기본 구성(402)에서, 컴퓨팅 디바이스(400)는 하나 이상의 프로세서(410) 및 시스템 메모리(420)를 포함할 수 있다. 메모리 버스(430)는 프로세서(410)와 시스템 메모리(420) 사이의 통신에 사용될 수 있다. 원하는 구성에 따라, 프로세서(410)는 특히 마이크로프로세서(μP), 마이크로컨트롤러(μC) 또는 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함하는 임의의 타입일 수 있다. 메모리 제어기(415)는 또한 프로세서(410)와 함께 사용될 수 있거나, 일부 구현예에서, 메모리 제어기(415)는 프로세서(410)의 내부 부분일 수 있다.
원하는 구성에 따라, 시스템 메모리(420)는 휘발성 메모리(예컨대, RAM) 및 비휘발성 메모리(예컨대, ROM, 플래시 메모리)를 포함하는 임의의 타입일 수 있다. 시스템 메모리(420)는 하나 이상의 애플리케이션(422) 및 프로그램 데이터(424)를 포함할 수 있다. 애플리케이션(들)(422)은 입력들을 전자 회로들에 제공하도록 배열된 인덱스 알고리즘(423)을 포함할 수 있다. 프로그램 데이터(424)는 임의의 수의 타입의 데이터에 지향될 수 있는 콘텐츠 정보(425)를 포함할 수 있다. 애플리케이션(422)은 운영 체제 상의 프로그램 데이터(424)를 이용하여 동작하도록 배열될 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(400)는 기본 구성(402)과 임의의 디바이스들 및 인터페이스들 사이의 통신을 용이하게 하는 추가적인 피처들 또는 기능 및 추가적인 인터페이스들을 가질 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장 디바이스들(440)은 이동식 저장 디바이스들(442), 비이동식 저장 디바이스들(444) 또는 양자 모두를 포함하여 제공될 수 있다. 이동식 저장 디바이스 및 비이동식 저장 디바이스의 예들은, 플렉시블 디스크 드라이브들 및 하드 디스크 드라이브들(HDD)와 같은 자기 디스크 디바이스들, 컴팩트 디스크(CD) 드라이브들 또는 디지털 다기능 디스크(DVD) 드라이브들과 같은 광 디스크 드라이브들, 고체 상태 드라이브들(SSD) 및 테이프 드라이브들을 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들 또는 다른 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술에서 구현되는 휘발성 및 비휘발성, 비일시적, 이동식 및 비이동식 매체를 포함할 수 있다.
시스템 메모리(420) 및 저장 디바이스들(440)은 컴퓨터 저장 매체의 예들이다. 컴퓨터 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD들 또는 기타 광 스토리지, 자기 카세트들, 자기 테이프, 자기 디스크 스토리지 또는 기타 자기 저장 디바이스들, 또는 컴퓨팅 디바이스(400)에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
컴퓨팅 디바이스(400)는 하나 이상의 A/V 포트 또는 통신 인터페이스(470)에 의해 디스플레이 디바이스들(490) 또는 스피커들과 같은 다양한 외부 디바이스들과 통신하도록 구성될 수 있는 그래픽 프로세싱 유닛(452)을 포함할 수 있는 출력 인터페이스(450)를 또한 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(470)는 하나 이상의 통신 포트(474)에 의한 네트워크 통신을 통해 하나 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스와의 통신을 용이하게 하도록 배열될 수 있는 네트워크 컨트롤러(472)를 포함할 수 있다. 통신 접속은 통신 매체의 일례이다. 통신 매체는 반송파(carrier wave) 또는 기타 전송 메커니즘(transport mechanism)과 같은 피변조 데이터 신호(modulated data signal)에 컴퓨터 판독가능 명령어들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들 또는 기타 데이터에 의해 구체화될 수 있고, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. 피변조 데이터 신호는 신호의 특성들 중 하나 이상이 정보를 그 신호에 인코딩하는 방식으로 설정 또는 변경된 신호일 수 있다. 제한이 아니라 예로서, 통신 매체는 유선 네트워크 또는 직접 유선 접속과 같은 유선 매체, 및 음향, 무선 주파수(RF), 적외선(IR) 및 다른 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(400)는 셀 폰, 개인용 데이터 보조단말(PDA), 개인용 미디어 플레이어 디바이스, 무선 웹-워치 디바이스, 개인용 헤드셋 디바이스, 주문형 디바이스, 또는 위 기능들 중 임의의 것을 포함하는 하이브리드 디바이스와 같은, 소형 폼 팩터 휴대용(또는 모바일) 전자 디바이스의 일부분으로서 구현될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(400)는 또한 랩톱 컴퓨터 및 논-랩톱 컴퓨터 구성들 양자 모두를 포함하는 개인용 컴퓨터로서 구현될 수 있다.
개시된 방법들은 머신 판독가능 포맷으로 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 또는 다른 비일시적 매체 또는 제조 물품 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령어들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 일부 개시된 구현예들에 따라서 배열된, 컴퓨팅 디바이스 상에서 컴퓨터 프로세스를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함한다.
컴퓨터 프로그램 제품은 신호 베어링 매체(signal bearing medium)를 사용하여 제공된다. 신호 베어링 매체는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 도 1 내지 도 3 및 도 5와 관련하여 위에서 논의된 기능 또는 기능의 부분들을 제공할 수 있는 하나 이상의 프로그래밍 명령어를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 신호 베어링 매체는 하드 디스크 드라이브, CD, DVD, 디지털 테이프 또는 메모리와 같은 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 구현예에서, 신호 베어링 매체는 메모리, R/W(read/write) CD들, 또는 R/W DVD들과 같은 컴퓨터 기록가능 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 구현예에서, 신호 베어링 매체는 디지털 또는 아날로그 통신 매체(예를 들어, 광섬유 케이블, 도파관, 유선 통신 링크 또는 무선 통신 링크)와 같은 통신 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어 신호 베어링 매체는 무선 형태의 통신 매체(예를 들어, IEEE 802.11 표준 또는 다른 송신 프로토콜을 따르는 무선 통신 매체)에 의해 운반될 수 있다.
하나 이상의 프로그래밍 명령어는, 예를 들어 컴퓨터 실행가능 명령어들일 수 있다. (도 4의 컴퓨팅 디바이스(400)와 같은) 컴퓨팅 디바이스는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체, 컴퓨터 기록가능 매체, 및 통신 매체에 의해 컴퓨팅 디바이스에 운반된 프로그래밍 명령어에 응답하여 다양한 동작들을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 5는 비정형 데이터를 이용한 레이더 장착 추정에 대한 예시적인 방법이다. 또한, 도 5의 방법(500)은 도 1 내지 도 4와 관련하여 설명될 것이다. 블록(502)에서, 방법(500)은 차량의 레이더 유닛에 의해 복수의 상이한 위치로부터 복수의 레이더 신호를 송신하는 단계를 포함한다. 차량 레이더 시스템은 다수의 레이더 유닛을 통해 차량 주위의 영역을 조사하도록 구성될 수 있다. 차량 주위의 영역을 조사하기 위해, 레이더 시스템은 레이더 빔을 주어진 방향으로 송신할 수 있다. 송신된 빔은 해당 지역의 물체들에서 반사될 수 있다.
블록(504)에서, 방법(500)은 복수의 반사 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 각각의 반사 신호는 송신된 레이더 신호들 중 하나와 연관된다. 수신된 반사들은 레이더 시스템 및 컴퓨터가 무슨 물체들이 차량 근처에 위치되는지를 결정하게 할 수 있다. 물체들 자체가 결정될 뿐만 아니라, 위치(즉, 물체들에 대한 각도 및 범위)가 또한 결정될 수 있다. 올바르게 동작하기 위해서, 레이더 시스템의 레이더 유닛들이 올바른 위치들에 배치되고, 아주 정확한 정렬을 가질 필요가 둘 다 있다.
일부 예들에서, 블록들(502 및 504)은 여러 번 반복될 수 있다. 하나의 예에서, 레이더 경로는 다수의 CPI(consecutive coherent processing interval)로 분할될 수 있다. CPI 동안 레이더 유닛은 파형을 송신 및 수신 양자 모두를 하고, 매칭된 필터 뱅크를 적용하고, 레이더를 반사하는 다양한 물체들에 대해 범위, 도플러 및 각도(방위각, 앙각 또는 둘 모두로)를 측정하는 검출 세트를 추출한다. 이 데이터는 추가의 프로세싱을 위해 메모리에 저장될 수 있다. 일부 예에서는, 데이터 프로세싱으로 이동하기 전에 여러 CPI가 캡처된다.
블록(506)에서, 방법(500)은 프로세서에 의해, 복수의 반사 신호에서 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 결정하는 단계를 포함한다. 수집된 데이터를 분석하는 것에 의해, 알고리즘은 레이더 장착 캘리브레이션시 현재 최상의 추측을 사용하고 정지 물체로부터 어떤 측정치들이 발생하는지 결정할 수 있다.
레이더 반사를 야기하는 어떤 물체가 정지한지를 결정하기 위해, 알려지지 않은 파라미터들이 차체 시스템에 대한 레이더 장착 각도들 및 위치인 파라미터 추정 중 하나로서 문제가 정의된다. 근본적으로, 이 계산은 도플러 도메인과 각도 도메인 양자 모두에서 산란 물체들 사이의 대응을 최대화하는 것이 된다.
펄스-도플러(pulse-Doppler) 레이더는 레이더 반사들을 야기하는 다양한 물체들에 대해 범위, 도플러 및 2D 베어링을 측정할 수 있다. 일반적인 경우에, 3 배향 자유도(앙각, 회전 및 방위각)와 3 위치 자유도(X, Y 및 Z) 모두가 추정된다. 일부 예에서, 시스템은 단지 차량에 대해 방위각 오프셋을 계산하도록 구성될 수 있다.
일례에서, 2D 카 차량 좌표계에 대한 도출이 도시되어 있다. 정지 물체들 및 오프셋들을 계산하는 다른 수단이 또한 사용될 수 있다. 다음 변수들은 오프셋들을 계산하기 위해 사용된다.
Figure pat00001
측정된 반사 신호들이 독립적이며 동일하게 분포된 가우시안 노이즈를 포함하는 것으로 가정한다. 가우시안 노이즈는
Figure pat00002
로서 정의되고 분산
Figure pat00003
를 가질 수 있다. 그래서 베어링 각도는 다음과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00004
유사하게, 도플러 측정은, 분산
Figure pat00005
를 갖는 가우시안 노이즈
Figure pat00006
를 포함하여 다음과 같이 모델링될 수 있다.
Figure pat00007
모든 산란체가 정지한 경우, 시스템을 캘리브레이팅할 우도(likelihood) ψ가 정의될 수 있다. 평균적으로, 장착 각도가 이상적으로 정렬되면, 측정의 결합 우도(joint likelihood)는 그 최대가 되고, 우도는 다음과 같이 정의된다.
Figure pat00008
수학식들이 산란체 위치 및 장착 각도에 따라 조절되기 때문에 도플러 및 베어링 측정들은 상관되지 않는다는 점을 유의한다.
실제로 측정들 중 일부 알려지지 않은 서브세트는 움직이는 물체들에 대해 행해질 것이다. 물체의 정상성(stationarity)을 나타내는 숨겨진 랜덤 변수들 z의 추가적인 세트가 사용될 수 있다. 알고리즘이 알려지지 않은 파라미터들에 반복적으로 근사치를 내기 때문에, n번째 단계에서 알려지지 않은 파라미터들
Figure pat00009
와
Figure pat00010
의 이전 추정치가 표시될 것이다. 기댓값 최대화 방법을 통해, 반복적인 추정 수학식은 그러면 다음과 같다.
Figure pat00011
(도플러와 베어링 사이의 결정론적 관계가 더 이상 존재하지 않기 때문에) 우도
Figure pat00012
가 무정보적(uninformative)인 것으로서 실현(realization) zi = 0을 간주하고 사전(prior)
Figure pat00013
를 무정보적인 것으로서 취함으로써, 수학식이 단순화될 수 있다.
이 프로세싱 단계는
Figure pat00014
의 추정을 할 수 있다. 장면에서의 각각의 물체에 대해 많은 측정이 행해지는 것을 보장할 정도로 수집 기간이 충분히 길기 때문에 이 추정이 행해질 수 있다. 그렇게 해서, 시스템은 시간(temporal) 프로세싱을 수행하기에 충분한 데이터를 가질 것이다. 이 검출 문제는 할당과 추정의 두 부분으로 분해될 수 있다. 할당은 기본적인 물체들의 수의 추정뿐만 아니라 물체들에 대한 측정들의 매핑이다. 추정은 각각의 물체에 대한 정상성 표시자 변수 사후확률(posterior)의 계산이다. 그 후, 이 확률은 해당 물체와 연관된 측정에 매핑된다. 따라서, 정지 물체들이 식별될 수 있다.
블록(508)에서, 방법(500)은 결정된 정지 물체에 기초하여, 프로세서에 의해 레이더 유닛에 대한 오프셋을 결정하는 단계를 포함한다. 결정된 정지 물체를 사용하여, 시스템은 레이더 위치 및 배향의 최상의 추측을 계산할 수 있다. 레이더 위치 및 배향은 적어도 하나의 오프셋을 포함할 수 있다.
장착 각도의 최대 우도 추정치(maximum likelihood estimate)(MLE)는 장애 변수(nuisance variable)
Figure pat00015
의 존재에 의해 다소 복잡해진다. 추정치는 MLE에서 알려지지 않은 파라미터들로 포함되거나 소외될 수 있다- 후자를 수행하기 위해 본 명세서에서는 선택함 -. MLE 목적 함수는 음의 로그 우도(negative log likelihood)로서 기능한다.
Figure pat00016
MLE의 최소값은 뉴턴의 방법(Newton’s method)을 통해 알 수 있다. 이 방법의 핵심은 우도의 헤시안(Hessian)(N+1×N+1 행렬 H) 및 자코비언(Jacobian)(N+1 열 벡터(column vector) J)을 계산하는 것이다.
Figure pat00017
알려지지 않은 파라미터들에 대해 일부 추측
Figure pat00018
,
Figure pat00019
으로 시작하여, 그것들이 수렴될 때까지 다음 규칙에 따라 업데이트된다.
Figure pat00020
여기서 γ는 1보다 작은 일부 스케일 팩터이다. 일부 예에서 γ는 1*10^-2이다.
계산된 MLE는 각 레이더 유닛에 대한 오프셋을 준다. 이전 논의된 계산(또는 상이한 계산들)은 차량의 각각의 레이더 유닛에 대한 오프셋을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 레이더 유닛은 정확한 정렬을 가질 수 있고, 따라서 결정된 오프셋은 0도일 수 있다.
블록(510)에서, 방법(500)은 결정된 오프셋에 기초하여 레이더 유닛을 동작시키는 단계를 포함한다. 일단 오프셋들이 결정되면, 오프셋은 레이더 반사들을 야기하는 다양한 물체들을 위치시킬 때 프로세싱 시스템에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 오프셋이 양의 방위각 방향에서 2 도가 되도록 결정되면, 프로세싱 시스템은 이 오프셋을 보상할 수 있다. 일부 예에서, 프로세싱 시스템은 반사 물체의 계산에 오프셋을 적용하는 것에 의해 레이더 유닛을 동작시킬 수 있다. 즉, 방위각면에서 오프셋이 +2도이고 물체가 방위각의 +15도에 있는 것처럼 보일 경우, 시스템은 이 +2도 오프셋에 대해 조정하고, 반사하는 물체가 방위각면에서 실제로 +17(즉, +15+2=+17)에 있음을 알고 동작할 수 있다. 일부 다른 예에서, 상이한 수학적 함수들이 결정된 오프셋에 기초하여 반사하는 물체들의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
블록(512)에서, 방법(500)은 결정된 오프셋을 이용하여 동작되는 레이더 유닛에 기초하여 자율주행 차량을 제어하는 것이다. 레이더 유닛이 블록(510)에서 결정된 오프셋들을 이용하여 동작되기 때문에, 이 레이더 정보는 차량을 자율주행으로 제어하기 위해 차량의 내비게이션 시스템에 사용될 수 있다. 자율주행 모드에서 동작하는 동안, 차량은 컴퓨터 시스템을 사용하여 인간의 입력이 거의 또는 전혀 없이 차량의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 인간-오퍼레이터는 자율주행 차량에 주소를 입력할 수 있고, 그 후 차량은 지정된 목적지로, 인간으로부터의 추가의 입력 없이(예를 들어, 인간이 브레이크/가스 페달을 스티어링하거나 터치할 필요가 없음) 운전할 수 있다.
차량이 자율주행으로 동작하는 동안, 센서 시스템은 레이더 시스템으로부터 차량의 환경에 관한 데이터를 수신하고 있을 수 있다. 차량의 프로세싱 시스템은 다양한 센서들로부터 수신된 데이터에 기초하여 차량의 제어를 변경할 수 있다. 일부 예에서, 자율주행 차량은 다양한 센서들로부터의 데이터에 응답하여 자율주행 차량의 속도를 변경할 수 있다. 자율주행 차량은 장애물들을 피하고, 교통 법규 준수 등을 하기 위해 속도를 변경할 수 있다. 차량의 프로세싱 시스템이 자율주행 차량 근처의 물체들을 식별할 때, 차량이 속도를 변경하거나 다른 방향으로 움직임을 변경할 수 있다. 차량에 의해 사용되는 위치 정보는 본 명세서에 개시된 방법들 및 시스템들에 의해 제공될 수 있다.
본 명세서에 설명된 배열들은 단지 예시의 목적을 위한 것임을 이해해야 한다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 다른 배열들 및 다른 요소들(예를 들어, 머신들, 장치들, 인터페이스들, 기능들, 순서들 및 기능들의 그룹핑들 등)이 대신 사용될 수 있고, 원하는 결과들에 따라 일부 요소들은 완전히 생략될 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 설명되는 요소들 중 다수는 이산 또는 분산된 컴포넌트들로서 또는 다른 컴포넌트들과 함께, 임의의 적합한 조합 및 위치에서 구현될 수 있는 기능적 엔티티들이다.
다양한 양태들 및 실시예들이 본 명세서에 개시되었지만, 다른 양태들 및 실시예들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태들 및 실시예들은 제한하려는 것이 아니라 예시를 위한 것이며, 그 범위는 이하의 청구항들에 의해 지시된다.

Claims (18)

  1. 복수의 수신된 반사 신호에서 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 프로세서에 의해 결정하는 단계;
    상기 결정된 정지 물체에 기초하여, 복수의 레이더 유닛의 각각에 대한 오프셋을 상기 프로세서에 의해 결정하는 단계 - 상기 오프셋은 앙각(elevational) 오프셋, 회전 오프셋 및 방위각(azimuthal) 오프셋 중 적어도 하나를 포함함 -; 및
    레이더 반사들을 야기한 물체의 위치를 결정하기 위해 상기 결정된 오프셋을 보상함으로써 상기 복수의 레이더 유닛의 각각을 동작시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 유닛은 차량에 대해 약 45도의 각도로 장착되는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋은 측방향 오프셋 및 수직 오프셋 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    복수의 레이더 유닛의 각각이 송신 및 수신을 수행하는 것에 기초하여 상기 복수의 레이더 유닛의 각각에 대한 오프셋을 상기 프로세서에 의해 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 오프셋을 메모리에 저장하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 레이더 유닛의 원하는 위치에 기초하여 결정되는, 방법.
  7. 차량으로서,
    복수의 장착 플레이트 - 상기 복수의 장착 플레이트의 각각은 레이더 유닛을 상기 차량 상의 장착 구조체에 결합하도록 구성됨 - ; 및
    동작들을 수행하도록 구성된 계산 유닛
    을 포함하고, 상기 동작들은:
    복수의 수신된 레이더 신호에서 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 결정하는 동작;
    상기 결정된 정지 물체에 기초하여, 복수의 레이더 유닛의 각각에 대한 오프셋을 결정하는 동작 - 상기 오프셋은 앙각 오프셋, 회전 오프셋 및 방위각 오프셋 중 적어도 하나를 포함함 - ; 및
    레이더 반사들을 야기한 물체의 위치를 결정하기 위해 상기 결정된 오프셋을 보상함으로써 상기 복수의 레이더 유닛의 각각을 동작시키는 동작
    을 포함하는, 차량.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 유닛은 상기 차량에 대해 약 45도의 각도로 장착되는, 차량.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 오프셋은 측방향 오프셋 및 수직 오프셋 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 차량.
  10. 제7항에 있어서,
    복수의 레이더 유닛을 추가로 포함하고, 상기 복수의 레이더 유닛의 각각은:
    적어도 2개의 각각의 레이더 신호를 송신하고 - 제1 신호는 차량의 제1 각각의 위치로부터 송신되고 제2 신호는 상기 차량의 제2 각각의 위치로부터 송신됨 -,
    상기 송신된 신호들의 각각과 연관된 각각의 반사 신호를 수신하도록 구성되는, 차량.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 결정된 오프셋을 저장하도록 구성된 메모리를 추가로 포함하는, 차량.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 레이더 유닛의 원하는 위치에 기초하여 결정되는, 차량.
  13. 프로그램 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조 물품으로서,
    상기 프로그램 명령어들은, 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행되는 경우, 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
    복수의 수신된 반사 신호에서 반사를 야기한 적어도 하나의 정지 물체를 프로세서에 의해 결정하는 동작;
    상기 결정된 정지 물체에 기초하여, 복수의 레이더 유닛의 각각에 대한 오프셋을 상기 프로세서에 의해 결정하는 동작 - 상기 오프셋은 앙각 오프셋, 회전 오프셋 및 방위각 오프셋 중 적어도 하나를 포함함 -; 및
    레이더 반사들을 야기한 물체의 위치를 결정하기 위해 상기 결정된 오프셋을 보상함으로써 상기 복수의 레이더 유닛의 각각을 동작시키는 동작
    을 포함하는 동작들을 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조 물품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 유닛은 차량에 대해 약 45도의 각도로 장착되는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조 물품.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 오프셋은 측방향 오프셋 및 수직 오프셋 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조 물품.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 동작들은, 복수의 레이더 유닛 각각에 대해:
    상기 각각의 레이더 유닛에 의한 적어도 2개의 레이더 신호의 송신을 야기하는 동작 - 제1 신호는 제1 각각의 위치로부터 송신되고 제2 신호는 제2 각각의 위치로부터 송신됨 -; 및
    상기 각각의 레이더 유닛에 의해 각각의 반사 신호를 수신하는 동작 - 상기 각각의 반사 신호는 상기 송신된 신호들의 각각과 연관됨 -
    을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조 물품.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 동작들은, 상기 결정된 오프셋을 메모리에 저장하는 동작을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조 물품.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 레이더 유닛의 원하는 위치에 기초하여 결정되는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조 물품.
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