KR20230122998A - 교체 가능한 렌즈 시스템 - Google Patents

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KR20230122998A
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lidar
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티모시 오도넬
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모셔널 에이디 엘엘씨
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Abstract

교체 가능한 링 렌즈 내에서 회전 축을 중심으로 회전하고 전자기 방사선을 수신하도록 구성된 LiDAR 센서를 포함할 수 있는, 감지 시스템들을 위한 교체 가능한 링 렌즈들이 제공된다. 일부 시스템들은 교체 가능한 링 렌즈를 베이스에 제거 가능하게 결합시키기 위한 나사형 연결부를 포함하는 교체 가능한 링 렌즈의 마운트 부분을 또한 포함한다. 일부 시스템들은 나사형 연결부에 의해 베이스로부터 제거 가능한, 교체 가능한 링 렌즈를 또한 포함한다. 일부 시스템들은 교체 가능한 링 렌즈를 베이스에 적어도 부분적으로 시일링하기 위한 탄성중합체 시일을 또한 포함한다. 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들이 또한 제공된다.

Description

교체 가능한 렌즈 시스템{INTERCHANGEABLE LENS SYSTEMS}
관련 출원들의 상호 참조
본 출원은 2022년 2월 15일에 출원된 미국 가출원 제63/310,426호에 대한 우선권을 주장하며, 이 미국 가출원의 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
일부 차량들은 환경에서 정보를 캡처하도록 구성된 시스템들을 포함한다. 렌즈들과 같은, 이러한 시스템들의 컴포넌트들은 요소들(예를 들면, 비, 도로 잔해, 먼지, 곤충, 꽃가루, UV 광 등)에 노출된다. 시간이 지남에 따라, 이러한 노출은 시스템들의 렌즈들에 손상(예를 들면, 균열, 흠집, 변형, 변색 등)을 일으키고 성능이 저하될 수 있다.
도 1은 자율 주행 시스템(autonomous system)의 하나 이상의 컴포넌트를 포함하는 차량이 구현될 수 있는 예시적인 환경이다.
도 2는 자율 주행 시스템을 포함하는 차량의 하나 이상의 시스템의 다이어그램이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 하나 이상의 디바이스 및/또는 하나 이상의 시스템의 컴포넌트들의 다이어그램이다.
도 4는 자율 주행 시스템의 특정 컴포넌트들의 다이어그램이다.
도 5는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템(ring lens sensor system)을 갖는 차량의 예시이다.
도 6은 도 5의 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템의 예시이다.
도 7은 도 5의 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템의 방위각 스캐닝 능력의 예시이다.
도 8은 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템들을 사용하는 방법이다.
도 9는 본 시스템의 베이스(base)를 완전히 커버하는 링 렌즈를 갖는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템의 예시이다.
도 10은 제거 가능한(removable) 커버를 갖는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템의 예시이다.
도 11은 차량의 리세스(recess) 내에 마운팅되는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템의 예시이다.
도 12는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템의 예시이다.
이하의 설명에서는, 설명 목적으로 본 개시내용에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 제시된다. 그렇지만, 본 개시내용에 의해 설명되는 실시예들이 이러한 특정 세부 사항들이 없더라도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 일부 경우에, 본 개시내용의 양상들을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 잘 알려진 구조들 및 디바이스들은 블록 다이어그램 형태로 예시되어 있다.
시스템들, 디바이스들, 모듈들, 명령어 블록들, 데이터 요소들 등을 나타내는 것들과 같은, 개략적인 요소들의 특정 배열들 또는 순서들이 설명의 편의를 위해 도면들에 예시되어 있다. 그렇지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자라면 도면들에서의 개략적인 요소들의 특정 순서 또는 배열이, 그러한 것으로 명시적으로 설명되지 않는 한, 프로세스들의 특정 프로세싱 순서 또는 시퀀스, 또는 프로세스들의 분리가 필요하다는 것을 암시하려는 것이 아님을 이해할 것이다. 게다가, 도면에 개략적인 요소를 포함시키는 것은, 그러한 것으로 명시적으로 설명되지 않는 한, 모든 실시예들에서 그러한 요소가 필요하다는 것 또는 일부 실시예들에서 그러한 요소에 의해 표현되는 특징들이 다른 요소들에 포함되지 않거나 다른 요소들과 결합되지 않을 수 있다는 것을 암시하려는 것이 아니다.
게다가, 2 개 이상의 다른 개략적인 요소 간의 또는 이들 사이의 연결, 관계 또는 연관을 예시하기 위해 실선들 또는 파선들 또는 화살표들과 같은 연결 요소들이 도면들에서 사용되는 경우에, 임의의 그러한 연결 요소들의 부재는 연결, 관계 또는 연관이 존재하지 않을 수 있다는 것을 암시하려는 것이 아니다. 환언하면, 본 개시내용을 모호하게 하지 않기 위해 요소들 사이의 일부 연결들, 관계들 또는 연관들이 도면들에 예시되어 있지 않다. 추가적으로, 예시의 편의를 위해, 요소들 사이의 다수의 연결들, 관계들 또는 연관들을 나타내기 위해 단일의 연결 요소가 사용될 수 있다. 예를 들어, 연결 요소가 신호들, 데이터 또는 명령어들(예를 들면, "소프트웨어 명령어들")의 통신을 나타내는 경우에, 본 기술 분야의 통상의 기술자라면 그러한 요소가, 통신을 수행하기 위해 필요할 수 있는, 하나 또는 다수의 신호 경로들(예를 들면, 버스)을 나타낼 수 있다는 것을 이해할 것이다.
제1, 제2, 제3 등과 같은 용어들이 다양한 요소들을 설명하는 데 사용되지만, 이러한 요소들이 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다. 제1, 제2, 제3 등과 같은 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 설명된 실시예들의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 접촉은 제2 접촉이라고 지칭될 수 있고, 유사하게 제2 접촉은 제1 접촉이라고 지칭될 수 있다. 제1 접촉과 제2 접촉은 양쪽 모두 접촉이지만, 동일한 접촉은 아니다.
본 명세서에서의 다양한 설명된 실시예들에 대한 설명에서 사용되는 전문용어는 특정 실시예들을 설명하기 위해서만 포함되어 있으며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 다양한 설명된 실시예들에 대한 설명 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들("한", "어떤" 및 "그")은 복수 형태들도 포함하는 것으로 의도되고, 문맥이 달리 명확히 나타내지 않는 한, "하나 이상" 또는 "적어도 하나"와 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. "및/또는"이라는 용어가, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 모든 가능한 조합들을 지칭하고 포괄한다는 것이 또한 이해될 것이다. "포함한다(includes)", 포함하는(including), 포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어들이, 본 설명에서 사용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "통신" 및 "통신하다"라는 용어들은 정보(또는, 예를 들어, 데이터, 신호들, 메시지들, 명령어들, 커맨드들 등에 의해 표현되는 정보)의 수신, 접수, 송신, 전달, 제공 등 중 적어도 하나를 지칭한다. 하나의 유닛(예를 들면, 디바이스, 시스템, 디바이스 또는 시스템의 컴포넌트, 이들의 조합들 등)이 다른 유닛과 통신한다는 것은 하나의 유닛이 직접적으로 또는 간접적으로 다른 유닛으로부터 정보를 수신하고/하거나 다른 유닛에 정보를 전송(예를 들면, 송신)할 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 본질적으로 유선 및/또는 무선인 직접 또는 간접 연결을 지칭할 수 있다. 추가적으로, 송신되는 정보가 제1 유닛과 제2 유닛 사이에서 수정, 프로세싱, 중계 및/또는 라우팅될 수 있을지라도 2 개의 유닛은 서로 통신하고 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 유닛이 정보를 수동적으로(passively) 수신하고 정보를 제2 유닛에 능동적으로(actively) 송신하지 않을지라도 제1 유닛은 제2 유닛과 통신하고 있을 수 있다. 다른 예로서, 적어도 하나의 중간 유닛(예를 들면, 제1 유닛과 제2 유닛 사이에 위치되는 제3 유닛)이 제1 유닛으로부터 수신되는 정보를 프로세싱하고 프로세싱된 정보를 제2 유닛에 송신하는 경우 제1 유닛은 제2 유닛과 통신하고 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 메시지는 데이터를 포함하는 네트워크 패킷(예를 들면, 데이터 패킷 등)을 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "~ 경우"라는 용어는, 선택적으로, 문맥에 따라 "~할 때", 또는 "~시에" 또는 "~라고 결정하는 것에 응답하여", "~을 검출하는 것에 응답하여" 등을 의미하는 것으로 해석된다. 유사하게, 문구 "~라고 결정되는 경우" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]가 검출되는 경우"는, 선택적으로, 문맥에 따라, "~라고 결정할 시에", "~라고 결정하는 것에 응답하여", "[언급된 조건 또는 이벤트]를 검출할 시에", "[언급된 조건 또는 이벤트]를 검출하는 것에 응답하여" 등을 의미하는 것으로 해석된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "갖는다(has, have)", "갖는(having)" 등의 용어들은 개방형(open-ended) 용어들인 것으로 의도된다. 게다가, 문구 "~에 기초하여"는, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, "~에 적어도 부분적으로 기초하여"를 의미하는 것으로 의도된다.
그 예들이 첨부 도면들에 예시되어 있는 실시예들에 대해 이제 상세하게 언급될 것이다. 이하의 상세한 설명에서, 다양한 설명된 실시예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적인 세부 사항들이 제시된다. 그렇지만, 다양한 설명된 실시예들이 이러한 구체적인 세부 사항들이 없더라도 실시될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 실시예들의 양상들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 방법들, 절차들, 컴포넌트들, 회로들, 및 네트워크들은 상세하게 설명되지 않았다.
일반적 개관
본 발명은 차량에 설치되는 센서 시스템들(예를 들면, LiDAR 시스템들, 카메라 시스템들 등과 같은 이미징 시스템들)을 위한 교체 가능한 링 렌즈들에 관한 것이다. 본 명세서에서 설명되는 교체 가능한 링 렌즈들은 차량으로부터 센서 시스템을 제거하지 않고도 센서 시스템으로부터 제거되어 교체될 수 있다.
일부 양상들 및/또는 실시예들에서, 본 명세서에서 설명되는 센서 시스템들은 교체 가능한 링 렌즈, 적어도 하나의 센서(예를 들면, LiDAR 센서 또는 카메라와 같은 광학 센서) 및 베이스를 포함한다. 일부 시스템들에서는, 베이스가 차량에 부착(예를 들면, 마운팅, 설치)되고 센서들이 베이스에 마운팅된다. 일부 예들에서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 베이스는 차량(예를 들면, 자율 주행 차량)의 내부 또는 외부에 마운팅된다. 일부 예들에서, 링 렌즈는 센서들을 둘러싸고 있다. 링 렌즈는 차량의 주변 환경으로부터 센서들을 보호하며, 필요할 때(예를 들면, 링 렌즈가 손상될 때) 제거 및 교체될 수 있다.
일부 양상들 및/또는 실시예들에서, 베이스는 주변 환경으로부터 센서를 적어도 부분적으로 시일링(sealing)하기 위해 링 렌즈의 측벽과 맞물리는 탄성중합체 시일(elastomeric seal)(예를 들면, O 링(o-ring), 개스킷 등)을 위한 리세스를 또한 포함한다. 탄성중합체 시일은 요소들(예를 들면, 먼지, 파편, 꽃가루, 곤충 등)로부터 센서의 컴포넌트들(예를 들면, 레이저들, 광학 컴포넌트들, 모터들과 같은 전자 장치들) 및 링 렌즈의 내부(예를 들면, 측벽의 내부 표면)를 보호한다.
일부 양상들 및/또는 실시예들에서, 센서들을 제거하지 않고도 링 렌즈가 베이스로부터 제거될 수 있도록 링 렌즈는 베이스에 제거 가능하게 부착된다. 일부 예들에서, 링 렌즈는 링 렌즈의 마운트 부분(mount portion)에 위치되는 나사형 연결부(threaded connection)(예를 들면, 헬리컬 나사산, NPT(National Pipe Thread) 유형 나사산, ASME(American Society of Mechanical Engineers) 나사산 등)를 사용하여 베이스에 결합된다. 나사형 연결부는 링 렌즈가 조립을 위해 나사를 조여 베이스에 고정되도록 하고 제거 동안 나사를 풀어 베이스로부터 분리되도록 할 수 있다. 손상된 링 렌즈를 제거한 후에, 완전히 새로운 센서 시스템을 필요로 하지 않으면서 교체용 링 렌즈가 베이스에 나사로 고정되어 센서 시스템의 계속적인 동작을 가능하게 할 수 있다. 그리고 센서들 또는 전체 센서 시스템이 아닌 링 렌즈만이 교체되기 때문에, 제거 가능하지 않은 렌즈들에 비해 교체 가능한 링 렌즈의 설치 복잡성과 비용이 감소된다.
일부 양상들 및/또는 실시예들에서, 링 렌즈가 설치되는 동안 센서들은 차량의 주변부 주위의 대상체들을 감지한다. 예를 들어, 링 렌즈가 센서들을 둘러싸고 있는 동안 차량 주위의 대상체들을 검출하기 위해 센서들은 차량의 360º 방위각에 걸쳐 회전할 수 있다. 예를 들어, 센서의 방출기(emitter)는 링 렌즈의 측벽을 통해 전자기 방사선을 송신한다. 반사된 전자기 방사선은 이어서 링 렌즈의 측벽을 통과하여 센서의 수신기에 의해 수신된다. 일부 예들에서, 센서들이 링 렌즈 내부에서 회전할 때 센서들은 전자기 방사선을 송신 및 수신한다. 이러한 방식으로, 본 명세서에서 설명되는 링 렌즈들은 센서 시스템의 센서들을 둘러싸서 센서들이 다양한 방위각 배향들로 렌즈의 측벽을 통해 전자기 방사선을 송신 및 수신하는 것을 가능하게 한다.
이제 도 1을 참조하면, 자율 주행 시스템들을 포함하는 차량들은 물론 포함하지 않는 차량들이 동작되는 예시적인 환경(100)이 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 환경(100)은 차량들(102a 내지 102n), 대상체들(104a 내지 104n), 루트들(106a 내지 106n), 구역(108), 차량 대 인프라스트럭처(vehicle-to-infrastructure, V2I) 디바이스(110), 네트워크(112), 원격 자율 주행 차량(AV) 시스템(114), 플릿 관리 시스템(fleet management system)(116), 및 V2I 시스템(118)을 포함한다. 차량들(102a 내지 102n), 차량 대 인프라스트럭처(V2I) 디바이스(110), 네트워크(112), 자율 주행 차량(AV) 시스템(114), 플릿 관리 시스템(116), 및 V2I 시스템(118)은 유선 연결들, 무선 연결들, 또는 유선 또는 무선 연결들의 조합을 통해 상호 연결된다(예를 들면, 통신 등을 하기 위해 연결을 설정한다). 일부 실시예들에서, 대상체들(104a 내지 104n)은 유선 연결들, 무선 연결들, 또는 유선 또는 무선 연결들의 조합을 통해 차량들(102a 내지 102n), 차량 대 인프라스트럭처(V2I) 디바이스(110), 네트워크(112), 자율 주행 차량(AV) 시스템(114), 플릿 관리 시스템(116), 및 V2I 시스템(118) 중 적어도 하나와 상호 연결된다.
차량들(102a 내지 102n)(개별적으로는 차량(102)이라고 지칭되고 집합적으로는 차량들(102)이라고 지칭됨)은 상품 및/또는 사람들을 운송하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 차량들(102)은 네트워크(112)를 통해 V2I 디바이스(110), 원격 AV 시스템(114), 플릿 관리 시스템(116), 및/또는 V2I 시스템(118)과 통신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 차량들(102)은 자동차들, 버스들, 트럭들, 기차들 등을 포함한다. 일부 실시예들에서, 차량들(102)은 본 명세서에서 설명되는 차량들(200)(도 2 참조)과 동일하거나 유사하다. 일부 실시예들에서, 한 세트의 차량들(200) 중의 한 차량(200)은 자율 주행 플릿 관리자와 연관되어 있다. 일부 실시예들에서, 차량들(102)은, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 각자의 루트들(106a 내지 106n)(개별적으로는 루트(106)라고 지칭되고 집합적으로는 루트들(106)이라고 지칭됨)을 따라 주행한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 차량(102)은 자율 주행 시스템(예를 들면, 자율 주행 시스템(202)과 동일하거나 유사한 자율 주행 시스템)을 포함한다.
대상체들(104a 내지 104n)(개별적으로는 대상체(104)라고 지칭되고 집합적으로는 대상체들(104)이라고 지칭됨)은, 예를 들어, 적어도 하나의 차량, 적어도 하나의 보행자, 적어도 하나의 자전거 타는 사람, 적어도 하나의 구조물(예를 들면, 건물, 표지판, 소화전(fire hydrant) 등) 등을 포함한다. 각각의 대상체(104)는 정지해(예를 들면, 일정 시간 기간 동안 고정 위치에 위치해) 있거나 움직이고(예를 들면, 속도를 가지며 적어도 하나의 궤적과 연관되어) 있다. 일부 실시예들에서, 대상체들(104)은 구역(108) 내의 대응하는 위치들과 연관되어 있다.
루트들(106a 내지 106n)(개별적으로는 루트(106)라고 지칭되고 집합적으로는 루트들(106)이라고 지칭됨) 각각은 상태들을 연결하는 행동들의 시퀀스(궤적이라고도 함)와 연관되어 있으며(예를 들면, 행동들의 시퀀스를 규정하며), 이 행동들의 시퀀스를 따라 AV가 운행할 수 있다. 각각의 루트(106)는 초기 상태(예를 들면, 제1 시공간적 위치, 속도 등에 대응하는 상태)에서 시작되고 최종 목표 상태(예를 들면, 제1 시공간적 위치와 상이한 제2 시공간적 위치에 대응하는 상태) 또는 목표 영역(예를 들면, 허용 가능한 상태들(예를 들면, 종료 상태(terminal state)들)의 부분 공간(subspace))에서 종료된다. 일부 실시예들에서, 제1 상태는 개인 또는 개인들이 AV에 의해 픽업(pick-up)되어야 하는 위치를 포함하고, 제2 상태 또는 영역은 AV에 의해 픽업되는 개인 또는 개인들이 하차(drop-off)해야 하는 위치 또는 위치들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 루트들(106)은 복수의 허용 가능한 상태 시퀀스들(예를 들면, 복수의 시공간적 위치 시퀀스들)을 포함하며, 복수의 상태 시퀀스들은 복수의 궤적들과 연관되어 있다(예를 들면, 복수의 궤적들을 정의한다). 일 예에서, 루트들(106)은, 도로 교차로들에서의 회전 방향들을 결정짓는 일련의 연결된 도로들과 같은, 상위 레벨 행동들 또는 부정확한 상태 위치들만을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 루트들(106)은, 예를 들어, 특정 목표 차선들 또는 차선 구역들 내에서의 정확한 위치들 및 해당 위치들에서의 목표 속력과 같은, 보다 정확한 행동들 또는 상태들을 포함할 수 있다. 일 예에서, 루트들(106)은 중간 목적지들에 도달하는 제한된 룩어헤드 구간(lookahead horizon)을 갖는 적어도 하나의 상위 레벨 행동 시퀀스를 따라 있는 복수의 정확한 상태 시퀀스들을 포함하며, 여기서 제한된 구간의 상태 시퀀스들의 연속적인 반복들의 조합은 누적되어 복수의 궤적들에 대응하며 이 복수의 궤적들은 집합적으로 최종 목표 상태 또는 영역에서 종료하는 상위 레벨 루트를 형성한다.
구역(108)은 차량들(102)이 운행할 수 있는 물리적 구역(예를 들면, 지리적 영역)을 포함한다. 일 예에서, 구역(108)은 적어도 하나의 주(state)(예를 들면, 국가, 지방, 국가에 포함된 복수의 주들의 개개의 주 등), 주의 적어도 하나의 부분, 적어도 하나의 도시, 도시의 적어도 하나의 부분 등을 포함한다. 일부 실시예들에서, 구역(108)은 간선 도로(highway), 주간 간선 도로(interstate highway), 공원 도로, 도시 거리 등과 같은 적어도 하나의 명명된 주요 도로(thoroughfare)(본 명세서에서 "도로"라고 지칭됨)를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 구역(108)은 진입로(driveway), 주차장의 섹션, 공터 및/또는 미개발 부지의 섹션, 비포장 경로 등과 같은 적어도 하나의 명명되지 않은 도로를 포함한다. 일부 실시예들에서, 도로는 적어도 하나의 차선(예를 들면, 차량들(102)에 의해 횡단될 수 있는 도로의 일 부분)을 포함한다. 일 예에서, 도로는 적어도 하나의 차선 마킹과 연관된(예를 들면, 적어도 하나의 차선 마킹에 기초하여 식별되는) 적어도 하나의 차선을 포함한다.
차량 대 인프라스트럭처(V2I) 디바이스(110)(때때로 차량 대 인프라스트럭처(V2X) 디바이스라고 지칭됨)는 차량들(102) 및/또는 V2I 인프라스트럭처 시스템(118)과 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 실시예들에서, V2I 디바이스(110)는 네트워크(112)를 통해 차량들(102), 원격 AV 시스템(114), 플릿 관리 시스템(116), 및/또는 V2I 시스템(118)과 통신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, V2I 디바이스(110)는 RFID(radio frequency identification) 디바이스, 사이니지(signage), 카메라들(예를 들면, 2차원(2D) 및/또는 3차원(3D) 카메라들), 차선 마커들, 가로등들, 주차 미터기들 등을 포함한다. 일부 실시예들에서, V2I 디바이스(110)는 차량들(102)과 직접 통신하도록 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, V2I 디바이스(110)는 V2I 시스템(118)을 통해 차량들(102), 원격 AV 시스템(114), 및/또는 플릿 관리 시스템(116)과 통신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, V2I 디바이스(110)는 네트워크(112)를 통해 V2I 시스템(118)과 통신하도록 구성된다.
네트워크(112)는 하나 이상의 유선 및/또는 무선 네트워크를 포함한다. 일 예에서, 네트워크(112)는 셀룰러 네트워크(예를 들면, LTE(long term evolution) 네트워크, 3G(third generation) 네트워크, 4G(fourth generation) 네트워크, 5G(fifth generation) 네트워크, CDMA(code division multiple access) 네트워크 등), PLMN(public land mobile network), LAN(local area network), WAN(wide area network), MAN(metropolitan area network), 전화 네트워크(예를 들면, PSTN(public switched telephone network)), 사설 네트워크, 애드혹 네트워크, 인트라넷, 인터넷, 광섬유 기반 네트워크, 클라우드 컴퓨팅 네트워크 등, 이러한 네트워크들의 일부 또는 전부의 조합 등을 포함한다.
원격 AV 시스템(114)은 네트워크(112)를 통해 차량들(102), V2I 디바이스(110), 네트워크(112), 원격 AV 시스템(114), 플릿 관리 시스템(116), 및/또는 V2I 시스템(118)과 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일 예에서, 원격 AV 시스템(114)은 서버, 서버들의 그룹, 및/또는 다른 유사한 디바이스들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 원격 AV 시스템(114)은 플릿 관리 시스템(116)과 동일 위치에 배치된다(co-located). 일부 실시예들에서, 원격 AV 시스템(114)은 자율 주행 시스템, 자율 주행 차량 컴퓨트(autonomous vehicle compute), 자율 주행 차량 컴퓨트에 의해 구현되는 소프트웨어 등을 포함한, 차량의 컴포넌트들의 일부 또는 전부의 설치에 관여하고 있다. 일부 실시예들에서, 원격 AV 시스템(114)은 차량의 수명 동안 그러한 컴포넌트들 및/또는 소프트웨어를 유지 관리(예를 들면, 업데이트 및/또는 교체)한다.
플릿 관리 시스템(116)은 차량들(102), V2I 디바이스(110), 원격 AV 시스템(114), 및/또는 V2I 인프라스트럭처 시스템(118)과 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일 예에서, 플릿 관리 시스템(116)은 서버, 서버들의 그룹, 및/또는 다른 유사한 디바이스들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 플릿 관리 시스템(116)은 라이드 셰어링(ridesharing) 회사(예를 들면, 다수의 차량들(예를 들면, 자율 주행 시스템들을 포함하는 차량들 및/또는 자율 주행 시스템들을 포함하지 않는 차량들)의 동작을 제어하는 조직 등)와 연관되어 있다.
일부 실시예들에서, V2I 시스템(118)은 네트워크(112)를 통해 차량들(102), V2I 디바이스(110), 원격 AV 시스템(114), 및/또는 플릿 관리 시스템(116)과 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 예들에서, V2I 시스템(118)은 네트워크(112)와 상이한 연결을 통해 V2I 디바이스(110)와 통신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, V2I 시스템(118)은 서버, 서버들의 그룹, 및/또는 다른 유사한 디바이스들을 포함한다. 일부 실시예들에서, V2I 시스템(118)은 지자체 또는 사설 기관(예를 들면, V2I 디바이스(110) 등을 유지 관리하는 사설 기관)과 연관되어 있다.
도 1에 예시된 요소들의 수 및 배열은 예로서 제공된다. 도 1에 예시된 것들보다, 추가적인 요소들, 더 적은 요소들, 상이한 요소들, 및/또는 상이하게 배열된 요소들이 있을 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 환경(100)의 적어도 하나의 요소는 도 1의 적어도 하나의 상이한 요소에 의해 수행되는 것으로 설명되는 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 환경(100)의 적어도 하나의 요소 세트는 환경(100)의 적어도 하나의 상이한 요소 세트에 의해 수행되는 것으로 설명되는 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 차량(200)은 자율 주행 시스템(202), 파워트레인 제어 시스템(204), 조향 제어 시스템(206), 및 브레이크 시스템(208)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 차량(200)은 차량(102)(도 1 참조)과 동일하거나 유사하다. 일부 실시예들에서, 차량(102)은 자율 주행 능력을 갖는다(예를 들면, 완전 자율 주행 차량들(예를 들면, 인간 개입에 의존하지 않는 차량들), 고도 자율 주행 차량들(예를 들면, 특정 상황들에서 인간 개입에 의존하지 않는 차량들) 등을, 제한 없이, 포함한, 차량(200)이 인간 개입 없이 부분적으로 또는 완전히 동작될 수 있게 하는 적어도 하나의 기능, 특징, 디바이스 등을 구현한다). 완전 자율 주행 차량들 및 고도 자율 주행 차량들에 대한 상세한 설명에 대해서는, 참조에 의해 그 전체가 포함되는, SAE 국제 표준 J3016: 온로드 자동차 자동 운전 시스템에 관한 용어의 분류 및 정의(SAE International's standard J3016: Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems)가 참조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 차량(200)은 자율 주행 플릿 관리자 및/또는 라이드 셰어링 회사와 연관되어 있다.
자율 주행 시스템(202)은 카메라들(202a), LiDAR 센서들(202b), radar 센서들(202c), 및 마이크로폰들(202d)과 같은 하나 이상의 디바이스를 포함하는 센서 제품군(sensor suite)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 자율 주행 시스템(202)은 보다 많은 또는 보다 적은 디바이스들 및/또는 상이한 디바이스들(예를 들면, 초음파 센서들, 관성 센서들, GPS 수신기들(아래에서 논의됨), 차량(200)이 주행한 거리의 표시와 연관된 데이터를 생성하는 주행 거리 측정 센서들 등)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 자율 주행 시스템(202)은 본 명세서에서 설명되는 환경(100)과 연관된 데이터를 생성하기 위해 자율 주행 시스템(202)에 포함된 하나 이상의 디바이스를 사용한다. 자율 주행 시스템(202)의 하나 이상의 디바이스에 의해 생성되는 데이터는 차량(200)이 위치되는 환경(예를 들면, 환경(100))을 관측하기 위해 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 시스템에 의해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 자율 주행 시스템(202)은 통신 디바이스(202e), 자율 주행 차량 컴퓨트(202f), 및 드라이브 바이 와이어(drive-by-wire, DBW) 시스템(202h)을 포함한다.
카메라들(202a)은 버스(예를 들면, 도 3의 버스(302)와 동일하거나 유사한 버스)를 통해 통신 디바이스(202e), 자율 주행 차량 컴퓨트(202f) 및/또는 안전 제어기(202g)와 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 카메라들(202a)은 물리적 대상체들(예를 들면, 자동차들, 버스들, 연석들, 사람들 등)을 포함하는 이미지들을 캡처하기 위한 적어도 하나의 카메라(예를 들면, CCD(charge-coupled device)와 같은 광 센서를 사용하는 디지털 카메라, 열 카메라, 적외선(IR) 카메라, 이벤트 카메라 등)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 카메라(202a)는 출력으로서 카메라 데이터를 생성한다. 일부 예들에서, 카메라(202a)는 이미지와 연관된 이미지 데이터를 포함하는 카메라 데이터를 생성한다. 이 예에서, 이미지 데이터는 이미지에 대응하는 적어도 하나의 파라미터(예를 들면, 노출, 밝기 등과 같은 이미지 특성들, 이미지 타임스탬프 등)를 지정할 수 있다. 그러한 예에서, 이미지는 한 포맷(예를 들면, RAW, JPEG, PNG 등)으로 되어 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라(202a)는 입체시(stereopsis)(스테레오 비전(stereo vision))를 위해 이미지들을 캡처하도록 차량 상에 구성된(예를 들면, 차량 상에 배치된) 복수의 독립적인 카메라들을 포함한다. 일부 예들에서, 카메라(202a)는 복수의 카메라들을 포함하는데, 이 복수의 카메라들은 이미지 데이터를 생성하고 이미지 데이터를 자율 주행 차량 컴퓨트(202f) 및/또는 플릿 관리 시스템(예를 들면, 도 1의 플릿 관리 시스템(116)과 동일하거나 유사한 플릿 관리 시스템)에 송신한다. 그러한 예에서, 자율 주행 차량 컴퓨트(202f)는 적어도 2 개의 카메라로부터의 이미지 데이터에 기초하여 복수의 카메라들 중 적어도 2 개의 카메라의 시야 내의 하나 이상의 대상체까지의 깊이를 결정한다. 일부 실시예들에서, 카메라들(202a)은 카메라들(202a)로부터 일정한 거리(예를 들면, 최대 100 미터, 최대 1 킬로미터 등) 내의 대상체들의 이미지들을 캡처하도록 구성된다. 그에 따라, 카메라들(202a)은 카메라들(202a)로부터 하나 이상의 거리에 있는 대상체들을 인지하도록 최적화된 센서들 및 렌즈들과 같은 특징부들을 포함한다.
일 실시예에서, 카메라(202a)는 시각적 운행 정보를 제공하는 하나 이상의 교통 신호등, 거리 표지판 및/또는 다른 물리적 대상체와 연관된 하나 이상의 이미지를 캡처하도록 구성된 적어도 하나의 카메라를 포함한다. 일부 실시예들에서, 카메라(202a)는 하나 이상의 이미지와 연관된 교통 신호등 데이터를 생성한다. 일부 예들에서, 카메라(202a)는 한 포맷(예를 들면, RAW, JPEG, PNG 등)을 포함하는 하나 이상의 이미지와 연관된 TLD 데이터를 생성한다. 일부 실시예들에서, TLD 데이터를 생성하는 카메라(202a)는, 카메라(202a)가 가능한 한 많은 물리적 대상체들에 관한 이미지들을 생성하기 위해 넓은 시야(예를 들면, 광각 렌즈, 어안 렌즈, 대략 120도 이상의 시야각을 갖는 렌즈 등)를 갖는 하나 이상의 카메라를 포함할 수 있다는 점에서, 카메라들을 포함하는 본 명세서에서 설명되는 다른 시스템들과 상이하다.
LiDAR(Laser Detection and Ranging) 센서들(202b)은 버스(예를 들면, 도 3의 버스(302)와 동일하거나 유사한 버스)를 통해 통신 디바이스(202e), 자율 주행 차량 컴퓨트(202f), 및/또는 안전 제어기(202g)와 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. LiDAR 센서들(202b)은 광 방출기(예를 들면, 레이저 송신기)로부터 광을 송신하도록 구성된 시스템을 포함한다. LiDAR 센서들(202b)에 의해 방출되는 광은 가시 스펙트럼 밖에 있는 광(예를 들면, 적외선 광 등)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 동작 동안, LiDAR 센서들(202b)에 의해 방출되는 광은 물리적 대상체(예를 들면, 차량)와 조우하고 LiDAR 센서들(202b)로 다시 반사된다. 일부 실시예들에서, LiDAR 센서들(202b)에 의해 방출되는 광은 광이 조우하는 물리적 대상체들을 투과하지 않는다. LiDAR 센서들(202b)은 광 방출기로부터 방출된 광이 물리적 대상체와 조우한 후에 해당 광을 검출하는 적어도 하나의 광 검출기를 또한 포함한다. 일부 실시예들에서, LiDAR 센서들(202b)과 연관된 적어도 하나의 데이터 프로세싱 시스템은 LiDAR 센서들(202b)의 시야에 포함된 대상체들을 나타내는 이미지(예를 들면, 포인트 클라우드, 결합된 포인트 클라우드(combined point cloud) 등)를 생성한다. 일부 예들에서, LiDAR 센서(202b)와 연관된 적어도 하나의 데이터 프로세싱 시스템은 물리적 대상체의 경계들, 물리적 대상체의 표면들(예를 들면, 표면들의 토폴로지) 등을 나타내는 이미지를 생성한다. 그러한 예에서, 이미지는 LiDAR 센서들(202b)의 시야 내의 물리적 대상체들의 경계들을 결정하는 데 사용된다.
radar(Radio Detection and Ranging) 센서들(202c)은 버스(예를 들면, 도 3의 버스(302)와 동일하거나 유사한 버스)를 통해 통신 디바이스(202e), 자율 주행 차량 컴퓨트(202f), 및/또는 안전 제어기(202g)와 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. radar 센서들(202c)은 전파(radio wave)들을 (펄스형으로 또는 연속적으로) 송신하도록 구성된 시스템을 포함한다. radar 센서들(202c)에 의해 송신되는 전파들은 미리 결정된 스펙트럼 내에 있는 전파들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 동작 동안, radar 센서들(202c)에 의해 송신되는 전파들은 물리적 대상체와 조우하고 radar 센서들(202c)로 다시 반사된다. 일부 실시예들에서, radar 센서들(202c)에 의해 송신되는 전파들이 일부 대상체들에 의해서는 반사되지 않는다. 일부 실시예들에서, radar 센서들(202c)과 연관된 적어도 하나의 데이터 프로세싱 시스템은 radar 센서들(202c)의 시야에 포함된 대상체들을 나타내는 신호들을 생성한다. 예를 들어, radar 센서(202c)와 연관된 적어도 하나의 데이터 프로세싱 시스템은 물리적 대상체의 경계들, 물리적 대상체의 표면들(예를 들면, 표면들의 토폴로지) 등을 나타내는 이미지를 생성한다. 일부 예들에서, 이미지는 radar 센서들(202c)의 시야 내의 물리적 대상체들의 경계들을 결정하는 데 사용된다.
마이크로폰들(202d)은 버스(예를 들면, 도 3의 버스(302)와 동일하거나 유사한 버스)를 통해 통신 디바이스(202e), 자율 주행 차량 컴퓨트(202f), 및/또는 안전 제어기(202g)와 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 마이크로폰들(202d)은 오디오 신호들을 캡처하고 오디오 신호들과 연관된(예를 들면, 오디오 신호들을 나타내는) 데이터를 생성하는 하나 이상의 마이크로폰(예를 들면, 어레이 마이크로폰, 외부 마이크로폰 등)을 포함한다. 일부 예들에서, 마이크로폰들(202d)은 트랜스듀서 디바이스들 및/또는 유사 디바이스들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 시스템은 마이크로폰들(202d)에 의해 생성되는 데이터를 수신하고 이 데이터와 연관된 오디오 신호들에 기초하여 차량(200)에 상대적인 대상체의 위치(예를 들면, 거리 등)를 결정할 수 있다.
통신 디바이스(202e)는 카메라들(202a), LiDAR 센서들(202b), radar 센서들(202c), 마이크로폰들(202d), 자율 주행 차량 컴퓨트(202f), 안전 제어기(202g), 및/또는 DBW 시스템(202h)과 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 통신 디바이스(202e)는 도 3의 통신 인터페이스(314)와 동일하거나 유사한 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 디바이스(202e)는 차량 대 차량(vehicle-to-vehicle, V2V) 통신 디바이스(예를 들면, 차량들 간의 데이터의 무선 통신을 가능하게 하는 디바이스)를 포함한다.
자율 주행 차량 컴퓨트(202f)는 카메라들(202a), LiDAR 센서들(202b), radar 센서들(202c), 마이크로폰들(202d), 통신 디바이스(202e), 안전 제어기(202g), 및/또는 DBW 시스템(202h)과 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 예들에서, 자율 주행 차량 컴퓨트(202f)는 클라이언트 디바이스, 모바일 디바이스(예를 들면, 셀룰러 전화, 태블릿 등), 서버(예를 들면, 하나 이상의 중앙 프로세싱 유닛, 그래픽 프로세싱 유닛 등을 포함하는 컴퓨팅 디바이스) 등과 같은 디바이스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 자율 주행 차량 컴퓨트(202f)는 본 명세서에서 설명되는 자율 주행 차량 컴퓨트(400)와 동일하거나 유사하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 자율 주행 차량 컴퓨트(202f)는 자율 주행 차량 시스템(예를 들면, 도 1의 원격 AV 시스템(114)과 동일하거나 유사한 자율 주행 차량 시스템), 플릿 관리 시스템(예를 들면, 도 1의 플릿 관리 시스템(116)과 동일하거나 유사한 플릿 관리 시스템), V2I 디바이스(예를 들면, 도 1의 V2I 디바이스(110)와 동일하거나 유사한 V2I 디바이스), 및/또는 V2I 시스템(예를 들면, 도 1의 V2I 시스템(118)과 동일하거나 유사한 V2I 시스템)과 통신하도록 구성된다.
안전 제어기(202g)는 카메라들(202a), LiDAR 센서들(202b), radar 센서들(202c), 마이크로폰들(202d), 통신 디바이스(202e), 자율 주행 차량 컴퓨트(202f), 및/또는 DBW 시스템(202h)과 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 예들에서, 안전 제어기(202g)는 차량(200)의 하나 이상의 디바이스(예를 들면, 파워트레인 제어 시스템(204), 조향 제어 시스템(206), 브레이크 시스템(208) 등)를 동작시키기 위한 제어 신호들을 생성 및/또는 송신하도록 구성된 하나 이상의 제어기(전기 제어기, 전기기계 제어기 등)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 안전 제어기(202g)는 자율 주행 차량 컴퓨트(202f)에 의해 생성 및/또는 송신되는 제어 신호들보다 우선하는(예를 들면, 이를 오버라이드하는) 제어 신호들을 생성하도록 구성된다.
DBW 시스템(202h)은 통신 디바이스(202e) 및/또는 자율 주행 차량 컴퓨트(202f)와 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 예들에서, DBW 시스템(202h)은 차량(200)의 하나 이상의 디바이스(예를 들면, 파워트레인 제어 시스템(204), 조향 제어 시스템(206), 브레이크 시스템(208) 등)를 동작시키기 위한 제어 신호들을 생성 및/또는 송신하도록 구성된 하나 이상의 제어기(예를 들면, 전기 제어기, 전기기계 제어기 등)를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, DBW 시스템(202h)의 하나 이상의 제어기는 차량(200)의 적어도 하나의 상이한 디바이스(예를 들면, 방향 지시등, 헤드라이트들, 도어록들, 윈도실드 와이퍼들 등)를 동작시키기 위한 제어 신호들을 생성 및/또는 송신하도록 구성된다.
파워트레인 제어 시스템(204)은 DBW 시스템(202h)과 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 예들에서, 파워트레인 제어 시스템(204)은 적어도 하나의 제어기, 액추에이터 등을 포함한다. 일부 실시예들에서, 파워트레인 제어 시스템(204)은 DBW 시스템(202h)으로부터 제어 신호들을 수신하고, 파워트레인 제어 시스템(204)은 차량(200)이 전진하는 것을 시작하게 하고, 전진하는 것을 중지하게 하며, 후진하는 것을 시작하게 하고, 후진하는 것을 중지하게 하며, 한 방향으로 가속하게 하고, 한 방향으로 감속하게 하며, 좌회전을 수행하게 하고, 우회전을 수행하게 하는 등을 한다. 일 예에서, 파워트레인 제어 시스템(204)은 차량의 모터에 제공되는 에너지(예를 들면, 연료, 전기 등)가 증가하게 하거나, 동일하게 유지되게 하거나, 또는 감소하게 하여, 이에 의해 차량(200)의 적어도 하나의 바퀴가 회전하게 하거나 회전하지 않게 한다.
조향 제어 시스템(206)은 차량(200)의 하나 이상의 바퀴를 회전시키도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 예들에서, 조향 제어 시스템(206)은 적어도 하나의 제어기, 액추에이터 등을 포함한다. 일부 실시예들에서, 조향 제어 시스템(206)은 차량(200)이 좌측 또는 우측으로 방향 전환하게 하기 위해 차량(200)의 2 개의 앞바퀴 및/또는 2 개의 뒷바퀴가 좌측 또는 우측으로 회전하게 한다.
브레이크 시스템(208)은 차량(200)이 속력을 감소시키게 하고/하거나 정지해 있는 채로 유지하게 하기 위해 하나 이상의 브레이크를 동작시키도록 구성된 적어도 하나의 디바이스를 포함한다. 일부 예들에서, 브레이크 시스템(208)은 차량(200)의 대응하는 로터(rotor)에서 차량(200)의 하나 이상의 바퀴와 연관된 하나 이상의 캘리퍼(caliper)가 닫히게 하도록 구성된 적어도 하나의 제어기 및/또는 액추에이터를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 브레이크 시스템(208)은 자동 긴급 제동(automatic emergency braking, AEB) 시스템, 회생 제동 시스템 등을 포함한다.
일부 실시예들에서, 차량(200)은 차량(200)의 상태 또는 조건의 속성들을 측정하거나 추론하는 적어도 하나의 플랫폼 센서(명시적으로 예시되지 않음)를 포함한다. 일부 예들에서, 차량(200)은 GPS(global positioning system) 수신기, IMU(inertial measurement unit), 바퀴 속력 센서, 바퀴 브레이크 압력 센서, 바퀴 토크 센서, 엔진 토크 센서, 조향각 센서 등과 같은 플랫폼 센서들을 포함한다.
이제 도 3을 참조하면, 디바이스(300)의 개략 다이어그램이 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 디바이스(300)는 프로세서(304), 메모리(306), 저장 컴포넌트(308), 입력 인터페이스(310), 출력 인터페이스(312), 통신 인터페이스(314), 및 버스(302)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 디바이스(300)는 차량들(102)의 적어도 하나의 디바이스 및/또는 네트워크(112)의 하나 이상의 디바이스(예를 들면, 네트워크(112)의 시스템의 하나 이상의 디바이스)에 대응한다. 일부 실시예들에서, 차량들(102)의 하나 이상의 디바이스, 및/또는 네트워크(112)의 하나 이상의 디바이스(예를 들면, 네트워크(112)의 시스템의 하나 이상의 디바이스)는 적어도 하나의 디바이스(300) 및/또는 디바이스(300)의 적어도 하나의 컴포넌트를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 디바이스(300)는 버스(302), 프로세서(304), 메모리(306), 저장 컴포넌트(308), 입력 인터페이스(310), 출력 인터페이스(312), 및 통신 인터페이스(314)를 포함한다.
버스(302)는 디바이스(300)의 컴포넌트들 간의 통신을 가능하게 하는 컴포넌트를 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세서(304)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현된다. 일부 예들에서, 프로세서(304)는 적어도 하나의 기능을 수행하도록 프로그래밍될 수 있는, 프로세서(예를 들면, 중앙 프로세싱 유닛(CPU), 그래픽 프로세싱 유닛(GPU), 가속 프로세싱 유닛(APU) 등), 마이크로폰, 디지털 신호 프로세서(DSP), 및/또는 임의의 프로세싱 컴포넌트(예를 들면, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC) 등)를 포함한다. 메모리(306)는 프로세서(304)가 사용할 데이터 및/또는 명령어들을 저장하는, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 및/또는 다른 유형의 동적 및/또는 정적 저장 디바이스(예를 들면, 플래시 메모리, 자기 메모리, 광학 메모리 등)를 포함한다.
저장 컴포넌트(308)는 디바이스(300)의 동작 및 사용에 관련된 데이터 및/또는 소프트웨어를 저장한다. 일부 예들에서, 저장 컴포넌트(308)는 하드 디스크(예를 들면, 자기 디스크, 광학 디스크, 광자기 디스크, 솔리드 스테이트 디스크 등), CD(compact disc), DVD(digital versatile disc), 플로피 디스크, 카트리지, 자기 테이프, CD-ROM, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, NV-RAM 및/또는 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체를, 대응하는 드라이브와 함께, 포함한다.
입력 인터페이스(310)는 디바이스(300)가, 예컨대, 사용자 입력을 통해, 정보를 수신할 수 있게 하는 컴포넌트(예를 들면, 터치스크린 디스플레이, 키보드, 키패드, 마우스, 버튼, 스위치, 마이크로폰, 카메라 등)를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 입력 인터페이스(310)는 정보를 감지하는 센서(예를 들면, GPS(global positioning system) 수신기, 가속도계, 자이로스코프, 액추에이터 등)를 포함한다. 출력 인터페이스(312)는 디바이스(300)로부터의 출력 정보를 제공하는 컴포넌트(예를 들면, 디스플레이, 스피커, 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 등)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 통신 인터페이스(314)는 디바이스(300)가 유선 연결, 무선 연결, 또는 유선 연결과 무선 연결의 조합을 통해 다른 디바이스들과 통신할 수 있게 하는 트랜시버 유사 컴포넌트(예를 들면, 트랜시버, 개별 수신기 및 송신기 등)를 포함한다. 일부 예들에서, 통신 인터페이스(314)는 디바이스(300)가 다른 디바이스로부터 정보를 수신하고/하거나 다른 디바이스에 정보를 제공할 수 있게 한다. 일부 예들에서, 통신 인터페이스(314)는 이더넷 인터페이스, 광학 인터페이스, 동축 인터페이스, 적외선 인터페이스, RF(radio frequency) 인터페이스, USB(universal serial bus) 인터페이스, Wi-Fi® 인터페이스, 셀룰러 네트워크 인터페이스 등을 포함한다.
일부 실시예들에서, 디바이스(300)는 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 프로세스를 수행한다. 디바이스(300)는 프로세서(304)가, 메모리(305) 및/또는 저장 컴포넌트(308)와 같은, 컴퓨터 판독 가능 매체에 의해 저장된 소프트웨어 명령어들을 실행하는 것에 기초하여 이러한 프로세스들을 수행한다. 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들면, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체)는 본 명세서에서 비일시적 메모리 디바이스로서 정의된다. 비일시적 메모리 디바이스는 단일의 물리적 저장 디바이스 내부에 위치된 메모리 공간 또는 다수의 물리적 저장 디바이스들에 걸쳐 분산된 메모리 공간을 포함한다.
일부 실시예들에서, 소프트웨어 명령어들은 통신 인터페이스(314)를 통해 다른 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 또는 다른 디바이스로부터 메모리(306) 및/또는 저장 컴포넌트(308) 내로 판독된다. 실행될 때, 메모리(306) 및/또는 저장 컴포넌트(308)에 저장된 소프트웨어 명령어들은 프로세서(304)로 하여금 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 프로세스를 수행하게 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 고정 배선(hardwired) 회로는 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 프로세스를 수행하기 위해 소프트웨어 명령어들 대신에 또는 소프트웨어 명령어들과 함께 사용된다. 따라서, 본 명세서에서 설명되는 실시예들은, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 하드웨어 회로와 소프트웨어의 임의의 특정 조합으로 제한되지 않는다.
메모리(306) 및/또는 저장 컴포넌트(308)는 데이터 저장소 또는 적어도 하나의 데이터 구조(예를 들면, 데이터베이스 등)를 포함한다. 디바이스(300)는 메모리(306) 또는 저장 컴포넌트(308) 내의 데이터 저장소 또는 적어도 하나의 데이터 구조로부터 정보를 수신하는 것, 이들에 정보를 저장하는 것, 이들에게로 정보를 전달하는 것, 또는 이들에 저장된 정보를 탐색하는 것을 할 수 있다. 일부 예들에서, 정보는 네트워크 데이터, 입력 데이터, 출력 데이터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
일부 실시예들에서, 디바이스(300)는 메모리(306)에 및/또는 다른 디바이스(예를 들면, 디바이스(300)와 동일하거나 유사한 다른 디바이스)의 메모리에 저장된 소프트웨어 명령어들을 실행하도록 구성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "시스템"이라는 용어는, 프로세서(304)에 의해 및/또는 다른 디바이스(예를 들면, 디바이스(300)와 동일하거나 유사한 다른 디바이스)의 프로세서에 의해 실행될 때, 디바이스(300)(예를 들면, 디바이스(300)의 적어도 하나의 컴포넌트)로 하여금 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 프로세스를 수행하게 하는, 메모리(306)에 및/또는 다른 디바이스의 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령어를 지칭한다. 일부 실시예들에서, 시스템은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 등으로 구현된다.
도 3에 예시된 컴포넌트들의 수 및 배열은 예로서 제공된다. 일부 실시예들에서, 디바이스(300)는 도 3에 예시된 것들보다, 추가적인 컴포넌트들, 더 적은 컴포넌트들, 상이한 컴포넌트들, 또는 상이하게 배열된 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 디바이스(300)의 컴포넌트 세트(예를 들면, 하나 이상의 컴포넌트)는 디바이스(300)의 다른 컴포넌트 또는 다른 컴포넌트 세트에 의해 수행되는 것으로 설명되는 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 자율 주행 차량 컴퓨트(400)(때때로 "AV 스택"이라고 지칭됨)의 예시적인 블록 다이어그램이 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 자율 주행 차량 컴퓨트(400)는 인지 시스템(402)(때때로 인지 모듈이라고 지칭됨), 계획 시스템(404)(때때로 계획 모듈이라고 지칭됨), 로컬화 시스템(406)(때때로 로컬화 모듈이라고 지칭됨), 제어 시스템(408)(때때로 제어 모듈이라고 지칭됨), 및 데이터베이스(410)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 인지 시스템(402), 계획 시스템(404), 로컬화 시스템(406), 제어 시스템(408), 및 데이터베이스(410)는 차량의 자율 주행 운행 시스템(예를 들면, 차량(200)의 자율 주행 차량 컴퓨트(202f))에 포함되고/되거나 구현된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서, 인지 시스템(402), 계획 시스템(404), 로컬화 시스템(406), 제어 시스템(408), 및 데이터베이스(410)는 하나 이상의 독립형 시스템(예를 들면, 자율 주행 차량 컴퓨트(400) 등과 동일하거나 유사한 하나 이상의 시스템)에 포함된다. 일부 예들에서, 인지 시스템(402), 계획 시스템(404), 로컬화 시스템(406), 제어 시스템(408), 및 데이터베이스(410)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 차량 및/또는 적어도 하나의 원격 시스템에 위치되는 하나 이상의 독립형 시스템에 포함된다. 일부 실시예들에서, 자율 주행 차량 컴퓨트(400)에 포함된 시스템들 중 임의의 것 및/또는 모두는 소프트웨어(예를 들면, 메모리에 저장된 소프트웨어 명령어들), 컴퓨터 하드웨어(예를 들면, 마이크로프로세서들, 마이크로컨트롤러들, 주문형 집적 회로(ASIC)들, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)들 등), 또는 컴퓨터 소프트웨어와 컴퓨터 하드웨어의 조합들로 구현된다. 일부 실시예들에서, 자율 주행 차량 컴퓨트(400)가 원격 시스템(예를 들면, 원격 AV 시스템(114)과 동일하거나 유사한 자율 주행 차량 시스템, 플릿 관리 시스템(116)과 동일하거나 유사한 플릿 관리 시스템, V2I 시스템(118)과 동일하거나 유사한 V2I 시스템 등)과 통신하도록 구성된다는 것이 또한 이해될 것이다.
일부 실시예들에서, 인지 시스템(402)은 환경 내의 적어도 하나의 물리적 대상체와 연관된 데이터(예를 들면, 적어도 하나의 물리적 대상체를 검출하기 위해 인지 시스템(402)에 의해 사용되는 데이터)를 수신하고 적어도 하나의 물리적 대상체를 분류한다. 일부 예들에서, 인지 시스템(402)은 적어도 하나의 카메라(예를 들면, 카메라들(202a))에 의해 캡처되는 이미지 데이터를 수신하고, 이미지는 적어도 하나의 카메라의 시야 내의 하나 이상의 물리적 대상체와 연관되어 있다(예를 들면, 이를 나타낸다). 그러한 예에서, 인지 시스템(402)은 물리적 대상체들(예를 들면, 자전거들, 차량들, 교통 표지판들, 보행자들 등)의 하나 이상의 그룹화에 기초하여 적어도 하나의 물리적 대상체를 분류한다. 일부 실시예들에서, 인지 시스템(402)이 물리적 대상체들을 분류하는 것에 기초하여 인지 시스템(402)은 물리적 대상체들의 분류와 연관된 데이터를 계획 시스템(404)에 송신한다.
일부 실시예들에서, 계획 시스템(404)은 목적지와 연관된 데이터를 수신하고 차량(예를 들면, 차량들(102))이 목적지를 향해 따라가면서 주행할 수 있는 적어도 하나의 루트(예를 들면, 루트들(106))와 연관된 데이터를 생성한다. 일부 실시예들에서, 계획 시스템(404)은 인지 시스템(402)으로부터의 데이터(예를 들면, 위에서 설명된, 물리적 대상체들의 분류와 연관된 데이터)를 주기적으로 또는 연속적으로 수신하고, 계획 시스템(404)은 인지 시스템(402)에 의해 생성되는 데이터에 기초하여 적어도 하나의 궤적을 업데이트하거나 적어도 하나의 상이한 궤적을 생성한다. 일부 실시예들에서, 계획 시스템(404)은 로컬화 시스템(406)으로부터 차량(예를 들면, 차량들(102))의 업데이트된 위치와 연관된 데이터를 수신하고, 계획 시스템(404)은 로컬화 시스템(406)에 의해 생성되는 데이터에 기초하여 적어도 하나의 궤적을 업데이트하거나 적어도 하나의 상이한 궤적을 생성한다.
일부 실시예들에서, 로컬화 시스템(406)은 한 구역에서의 차량(예를 들면, 차량들(102))의 한 위치와 연관된(예를 들면, 이를 나타내는) 데이터를 수신한다. 일부 예들에서, 로컬화 시스템(406)은 적어도 하나의 LiDAR 센서(예를 들면, LiDAR 센서들(202b))에 의해 생성되는 적어도 하나의 포인트 클라우드와 연관된 LiDAR 데이터를 수신한다. 특정 예들에서, 로컬화 시스템(406)은 다수의 LiDAR 센서들로부터의 적어도 하나의 포인트 클라우드와 연관된 데이터를 수신하고, 로컬화 시스템(406)은 포인트 클라우드들 각각에 기초하여 결합된 포인트 클라우드를 생성한다. 이러한 예들에서, 로컬화 시스템(406)은 적어도 하나의 포인트 클라우드 또는 결합된 포인트 클라우드를 데이터베이스(410)에 저장된 해당 구역의 2차원(2D) 및/또는 3차원(3D) 맵과 비교한다. 로컬화 시스템(406)이 적어도 하나의 포인트 클라우드 또는 결합된 포인트 클라우드를 맵과 비교하는 것에 기초하여 로컬화 시스템(406)은 이어서 해당 구역에서의 차량의 위치를 결정한다. 일부 실시예들에서, 맵은 차량의 운행 이전에 생성된 해당 구역의 결합된 포인트 클라우드를 포함한다. 일부 실시예들에서, 맵들은 도로 기하학적 속성들의 고정밀 맵들, 도로 네트워크 연결 속성들을 설명하는 맵들, 도로 물리적 속성들(예컨대, 교통 속력, 교통량, 차량 교통 차선들과 자전거 타는 사람 교통 차선들의 수, 차선 폭, 차선 교통 방향들, 또는 차선 마커 유형들 및 위치들, 또는 이들의 조합들)을 설명하는 맵들, 및 횡단보도들, 교통 표지판들 또는 다양한 유형들의 다른 주행 신호들과 같은 도로 특징물들의 공간적 위치들을 설명하는 맵들을, 제한 없이, 포함한다. 일부 실시예들에서, 맵은 인지 시스템에 의해 수신되는 데이터에 기초하여 실시간으로 생성된다.
다른 예에서, 로컬화 시스템(406)은 GPS(global positioning system) 수신기에 의해 생성되는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 데이터를 수신한다. 일부 예들에서, 로컬화 시스템(406)은 해당 구역 내에서의 차량의 위치와 연관된 GNSS 데이터를 수신하고, 로컬화 시스템(406)은 해당 구역 내에서의 차량의 위도 및 경도를 결정한다. 그러한 예에서, 로컬화 시스템(406)은 차량의 위도 및 경도에 기초하여 해당 구역에서의 차량의 위치를 결정한다. 일부 실시예들에서, 로컬화 시스템(406)은 차량의 위치와 연관된 데이터를 생성한다. 일부 예들에서, 로컬화 시스템(406)이 차량의 위치를 결정하는 것에 기초하여 로컬화 시스템(406)은 차량의 위치와 연관된 데이터를 생성한다. 그러한 예에서, 차량의 위치와 연관된 데이터는 차량의 위치에 대응하는 하나 이상의 시맨틱 특성과 연관된 데이터를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제어 시스템(408)은 계획 시스템(404)으로부터 적어도 하나의 궤적과 연관된 데이터를 수신하고, 제어 시스템(408)은 차량의 동작을 제어한다. 일부 예들에서, 제어 시스템(408)은 계획 시스템(404)으로부터 적어도 하나의 궤적과 연관된 데이터를 수신하고, 제어 시스템(408)은 파워트레인 제어 시스템(예를 들면, DBW 시스템(202h), 파워트레인 제어 시스템(204) 등), 조향 제어 시스템(예를 들면, 조향 제어 시스템(206)) 및/또는 브레이크 시스템(예를 들면, 브레이크 시스템(208))이 동작하게 하는 제어 신호들을 생성하여 송신하는 것에 의해 차량의 동작을 제어한다. 궤적이 좌회전을 포함하는 예에서, 제어 시스템(408)은 조향 제어 시스템(206)으로 하여금 차량(200)의 조향각을 조정하게 함으로써 차량(200)이 좌회전하게 하는 제어 신호를 송신한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 시스템(408)은 차량(200)의 다른 디바이스들(예를 들면, 헤드라이트들, 방향 지시등, 도어록들, 윈도실드 와이퍼들 등)로 하여금 상태들을 변경하게 하는 제어 신호들을 생성하여 송신한다.
일부 실시예들에서, 인지 시스템(402), 계획 시스템(404), 로컬화 시스템(406), 및/또는 제어 시스템(408)은 적어도 하나의 머신 러닝 모델(예를 들면, 적어도 하나의 다층 퍼셉트론(multilayer perceptron, MLP), 적어도 하나의 콘볼루션 신경 네트워크(CNN), 적어도 하나의 순환 신경 네트워크(RNN), 적어도 하나의 오토인코더, 적어도 하나의 트랜스포머(transformer) 등)을 구현한다. 일부 예들에서, 인지 시스템(402), 계획 시스템(404), 로컬화 시스템(406), 및/또는 제어 시스템(408)은 단독으로 또는 위에서 언급된 시스템들 중 하나 이상과 결합하여 적어도 하나의 머신 러닝 모델을 구현한다. 일부 예들에서, 인지 시스템(402), 계획 시스템(404), 로컬화 시스템(406), 및/또는 제어 시스템(408)은 파이프라인(예를 들면, 환경에 위치된 하나 이상의 대상체를 식별하기 위한 파이프라인 등)의 일부로서 적어도 하나의 머신 러닝 모델을 구현한다.
데이터베이스(410)는 인지 시스템(402), 계획 시스템(404), 로컬화 시스템(406) 및/또는 제어 시스템(408)에 송신되며, 이들로부터 수신되고/되거나 이들에 의해 업데이트되는 데이터를 저장한다. 일부 예들에서, 데이터베이스(410)는 동작에 관련된 데이터 및/또는 소프트웨어를 저장하고 자율 주행 차량 컴퓨트(400)의 적어도 하나의 시스템을 사용하는 저장 컴포넌트(예를 들면, 도 3의 저장 컴포넌트(308)와 동일하거나 유사한 저장 컴포넌트)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 데이터베이스(410)는 적어도 하나의 구역의 2D 및/또는 3D 맵들과 연관된 데이터를 저장한다. 일부 예들에서, 데이터베이스(410)는 도시의 일 부분, 다수의 도시들의 다수의 부분들, 다수의 도시들, 카운티, 주, 국가(State)(예를 들면, 나라(country)) 등의 2D 및/또는 3D 맵들과 연관된 데이터를 저장한다. 그러한 예에서, 차량(예를 들면, 차량들(102) 및/또는 차량(200)과 동일하거나 유사한 차량)은 하나 이상의 운전 가능한 영역(예를 들면, 단일 차선 도로, 다중 차선 도로, 간선도로, 시골 길(back road), 오프로드 트레일 등)을 따라 운전할 수 있고, 적어도 하나의 LiDAR 센서(예를 들면, LiDAR 센서들(202b)과 동일하거나 유사한 LiDAR 센서)로 하여금 적어도 하나의 LiDAR 센서의 시야에 포함된 대상체들을 나타내는 이미지와 연관된 데이터를 생성하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 데이터베이스(410)는 복수의 디바이스들에 걸쳐 구현될 수 있다. 일부 예들에서, 데이터베이스(410)는 차량(예를 들면, 차량들(102) 및/또는 차량(200)과 동일하거나 유사한 차량), 자율 주행 차량 시스템(예를 들면, 원격 AV 시스템(114)과 동일하거나 유사한 자율 주행 차량 시스템), 플릿 관리 시스템(예를 들면, 도 1의 플릿 관리 시스템(116)과 동일하거나 유사한 플릿 관리 시스템), V2I 시스템(예를 들면, 도 1의 V2I 시스템(118)과 동일하거나 유사한 V2I 시스템) 등에 포함된다.
도 5는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템(504)을 포함하는 차량(502)의 예시이며, 차량(502)은 환경(500) 내에서 동작한다. 일부 예들에서, 차량(502)은 도 1 및 도 2를, 제각기, 참조하여 위에서 설명된 차량(102) 또는 차량(200)과 동일하거나 유사하다.
도시된 예에서, 센서 시스템(504)은 차량(502)의 루프(506)에 마운팅된다. 그렇지만, 일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 차량의 다른 위치들에, 예컨대, 차량(502)의 전면, 측면들 또는 후면을 따라 및/또는 차량(502)의 내부를 따라 마운팅된다. 예로서, 센서 시스템(504)은 (예를 들면, 하나 이상의 마운트 또는 브래킷을 사용하여) 차량(502) 내부의 대시보드 또는 루프에 마운팅될 수 있다.
일부 예들에서, 차량(502)은 차량(502)의 하나 이상의 위치에 마운팅되는 하나 이상의 센서 시스템(504)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 차량들에서, 센서 시스템(504)은 내부 대시보드, 전방 범퍼(508), 전방 그릴(도시되지 않음), 후방 범퍼(507)에 및/또는 사이드 뷰 미러들(510)에 인접하여 마운팅된다. 이러한 위치들은 단지 예들일 뿐이며 다른 위치들이 가능하다. 일부 차량들은 1 개, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개 또는 그 이상의 센서 시스템(504)을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 센서 시스템들(504)은 작고(예를 들면, 10 센티미터(cm) 미만의 마운팅 표면 직경을 갖고, 10 cm 미만의 전체 높이 등을 가짐) 가벼우며(예를 들면, 2 킬로그램(kg) 미만의 질량 등을 가짐), 이는 이들이 차량(502)의 다양한 위치들에 위치될 수 있도록 한다.
센서 시스템(504)은 베이스(520), 링 렌즈(522) 및 센서(524)를 포함한다. 일부 예들에서, 센서(524)는 약 900 내지 1600 나노미터(nm)의 파장들을 갖는 전자기 방사선을 송신 및 수신하도록 구성된 LiDAR 센서와 같은 이미징 센서이다. 일부 예들에서, 센서(524)는 도 2를 참조하여 설명된 LiDAR 센서들(202B)과 동일하거나 유사하다.
동작 중에, 센서(524)의 방출기(526)는 링 렌즈(522)의 측벽을 통과하는 전자기 방사선(512)을 방출한다. 측벽은 링 렌즈(522)의 전체 두께에 걸쳐(예를 들면, 내측 방사상 표면으로부터 외측 방사상 표면까지) 연장된다.
일부 예들에서, 링 렌즈(522)는 전자기 방사선의 하나 이상의 파장에서 적어도 75% 광학 투과율을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 링 렌즈(522)는 900 nm 내지 1600 nm의 파장들을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 75% 투명한 폴리카보네이트 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 전체 링 렌즈(522)는 900 nm 내지 1600 nm의 파장들을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 75% 투명한 폴리카보네이트 플라스틱으로 제조된다. 일부 예들에서, 나사형 부분(560) 및 상부 부분(521)도 폴리카보네이트 재료로 제조되고 투명하다. 일부 예들에서, 상부 부분(521)은 금속(예를 들면, 알루미늄을 포함함)이며, 이로써 센서(524)에 의해 수신되는 주변 전자기 방사를 감소시킨다.
일부 예들에서, 링 렌즈(522)는 광학 코팅을 포함한다. 예를 들어, 링 렌즈(522)는 전자기 방사선을 필터링하는 외측 방사상 표면 상의 광학 코팅을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 광학 코팅은 900 nm 내지 1600 nm의 파장들을 갖는 전자기 방사선이 링 렌즈(522)의 측벽을 통과할 수 있도록 한다.
전자기 방사선(512)의 에너지의 일 부분은 대상체(514)에 의해 반사되고 에너지의 일 부분은 대상체(514)에 의해 흡수된다. 이 예에서, 대상체(514)가 나무로서 나타내어져 있지만, 대상체(514)는 환경(500)에 있는 다른 대상체들일 수 있다. 예를 들어, 대상체(514)는 보행자, 다른 차량, 건물 등일 수 있다. 일부 예들에서, 대상체(514)는 도 1을 참조하여 설명된 대상체들(104)(예를 들면, 도 1의 대상체들(104a 내지 104n)) 중 임의의 것이다. 반사된 전자기 방사선(516)은 센서(524)로 다시 진행하고, 링 렌즈(522)의 측벽을 통과하며, 센서(524)의 수신기(528)에 의해 수신된다. 차례로, 센서(524)는 반사된 전자기 방사선에 기초하여 및 방출기(526)에 의해 송신된 전자기 방사선에 기초하여 센서 데이터를 생성한다. 설명을 용이하게 하기 위해, 센서(524)는 전자기 방사선을 방출하고 수신하는 것으로 설명되어 있다. 예들에서, 센서(524)는 LiDAR이다. 센서(524)는 추가적인 또는 보다 적은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 센서(524)는 카메라/이미징 센서, radar, 또는 정보를 수신하고 센서 데이터를 생성하는 임의의 다른 센서이다.
일부 구현들에서, 센서 데이터는 통신 버스(도 3에 도시되지 않음)를 사용하여 차량(502)의 프로세서(530)에 전송된다. 일부 예들에서, 프로세서(304)는 도 3을 참조하여 설명된 프로세서(304)와 동일하거나 유사하다. 일부 예들에서, 통신 버스는 도 3을 참조하여 설명된 버스(302)이다. 일부 예들에서, 차량(502)의 에너지 소스(531)(예를 들면, 하나 이상의 배터리)는 방출기(526) 및 수신기(528)에 전력을 제공한다. 일부 예들에서, 하나 초과의 센서 시스템이 차량에 설치될 때 프로세서(530)는 다수의 센서들(524) 각각에 전기적으로 연결된다. 그러한 예들에서, 프로세서(530)는 복수의 센서 시스템들(504)에 전기적으로 연결된다.
도 6은 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템(504)의 예시이다. 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 센서 시스템(504)은 베이스(520), 링 렌즈(522) 및 센서(524)를 포함한다. 센서(524)는 방출기(526) 및 수신기(528)를 하우징(house)하는 하우징(housing)(536)을 포함한다. 방출기(526) 및 수신기(528) 각각은 전자기 방사선을 방출 및 수신하기 위한 전자 장치들(532A, 532B)(집합적으로 전자 장치들(532)이라고 지칭됨)을 포함한다. 예를 들어, 방출기(526)는 전자 장치(532A)를 포함하고 수신기(528)는 전자 장치(532B)를 포함한다. 일부 예들에서, 전자 장치들(532)은 레이저들, 레이저들을 제어하기 위한 프로세서들, 광학 필터들 등을 포함한다. 전자 장치들(532)은 프로세서(530)에 전기적으로 연결된다. 일부 예들에서, 프로세서(530)는 (도 6에 도시된 바와 같이) 차량(502) 내에 위치된다. 다른 예들에서, 프로세서(530)는 센서(524) 내에 위치된다. 일부 예들에서, 프로세서(530)에 대한 전기적 연결은 무선 프로토콜(예를 들면, Wi-Fi, 블루투스 등)을 사용하는 무선 연결이다. 일부 예들에서, 프로세서(530)에 대한 이러한 전기적 연결은 하나 이상의 전선을 사용하는 유선 연결이다.
일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 링 렌즈(522) 내에 하나 이상의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 렌즈를 포함한다. 일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 링 렌즈(522) 내에 위치되는 내부 렌즈들(534A, 534B)(집합적으로 렌즈들(534)이라고 지칭됨)을 포함한다. 일부 예들에서, 방출기(526)는 렌즈(534A)를 포함하고 수신기(528)는 렌즈(534B)를 포함한다. 일부 예들에서, 렌즈들(534)은 요소들로부터 전자 장치들(532)을 보호한다. 일부 예들에서, 렌즈들(534)은 사용자들이 자신의 손가락들 또는 다른 물체들을 방출기(526) 및 수신기(528)에 삽입하는 것을 방지하며, 이에 의해 전자 장치들(532)에 대한 접근 경로를 차단함으로써 전자 장치들(532)을 터치하는 것을 방지한다.
일부 예들에서, 렌즈들(534)은 광학적으로 투명 및/또는 반투명하다. 예를 들어, 렌즈들(534)은 900 nm 내지 1600 nm의 파장들을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 80% 투명한 폴리카보네이트 재료를 포함한다.
일부 예들에서, 전자기 방사선은 렌즈들(534)과 링 렌즈(522)의 측벽 양쪽 모두를 통과한다. 예를 들어, 방출기(526)는 렌즈(534) 및 측벽을 통해 전자기 방사선(512)를 송신하는 반면, 수신기(528)는 측벽 및 렌즈(534)를 통과한 전자기 방사선(516)를 수신한다.
센서 시스템(504)에 렌즈들(534)이 도시되어 있지만, 일부 예들에서는 렌즈들(534)이 배제되어 있다. 예를 들어, 링 렌즈(522)가 (예를 들면, 시일(556)에 의해) 환경으로부터 전자 장치들(532)을 시일링하기 때문에 렌즈들(534)이 배제되어 있을 수 있다. 그러한 예들에서, 방출기(526)는 링 렌즈(522)의 측벽을 통해 전자기 방사선(512)을 송신하는 반면, 수신기(528)는 링 렌즈(522)의 측벽을 통과한 전자기 방사선(516)을 수신한다.
일부 예들에서, 하우징(536)은 피벗 가능하게(pivotably) 마운팅된다. 예를 들어, 하우징(536)은 받침대(pedestal)(538)의 단부에 피벗 가능하게 마운팅된다. 이는 하우징(536)이 받침대(538)의 종방향 축(longitudinal axis)(540)에 대해 회전할 수 있도록 한다.
일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 하나 이상의 모터를 포함한다. 예를 들어, 센서 시스템(504)은 하우징(536)에 회전 가능하게(rotationally) 부착되는 모터(542)를 포함한다. 일부 예들에서, 모터(542)는 받침대(538)에 부착되는 샤프트(544)를 회전시키는 것에 의해 종방향 축(540)을 중심으로 한 하우징(536)의 회전을 제어한다. 따라서, 모터(542)가 회전할 때, 샤프트(544)는 받침대(538)에 고정된 채로 있으며, 이는 하우징(536)이 받침대(538)에 대해 회전하게 한다. 일부 예들에서, 하나 이상의 기어, 연결 장치(linkage), 캠(cam) 및/또는 벨트가 모터(542)와 받침대(538) 사이에서 회전을 전달하는 데 사용된다.
이러한 회전 능력은 센서(524)가 센서(524)의 완전한 360º 방위각 주위에 있는 대상체들을 스캔할 수 있도록 한다. 센서(524)는 하우징(536)이 회전할 때 링 렌즈(522)의 측벽을 통해 복수의 방위각들에서 전자기 방사선을 수신하도록 구성된다.
일부 예들에서, 모터(542)는 프로세서(530)와 통신한다. 예를 들어, 모터(542)는 무선 또는 유선 연결을 사용하여 프로세서(530)와 통신한다. 일부 예들에서, 프로세서(530)는 모터(542)에 대한 제어 신호들을 결정하고, 이러한 신호들을 모터(542)에 송신하여 방출기(526) 및 수신기(528)로 하여금 종방향 축(540)을 중심으로 회전하게 한다. 일부 예들에서, 모터(542)는 하우징(536)을 특정 위치(예를 들면, 전방 방향(forward heading)으로부터 20º, 30º 등)로 회전시킨다.
일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 에너지 소스를 포함한다. 예를 들어, 센서 시스템(504)은 차량(502) 내에 위치되는 에너지 소스(531)를 포함한다. 일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 센서 시스템(504)의 내부 공간(563) 내부로 향해 있는 에너지 소스를 포함한다. 일부 예들에서, 에너지 소스(531)는 모터(542), 프로세서(530) 및 전자 장치들(532)에 전력을 제공한다.
일부 예들에서, 센서(524)는 마운트를 포함한다. 예를 들어, 센서(524)는, 받침대(538)에 기계적으로 부착되고 센서(524)를 베이스(520)에 부착시키는, 마운트(546)를 포함한다. 일부 예들에서, 마운트(546)는 하드웨어(550)를 패스닝(fastening)하기 위한 하나 이상의 관통 홀(548)을 포함한다. 도시된 예에서, 패스닝 하드웨어(550)는 볼트들을 포함하지만 다른 패스너(fastener)들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 나사들 및 리벳들이 또한 이 예에서 도시된 볼트들에 더하여 또는 그 대신에 센서(524)를 베이스(520)에 부착시키는 데 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 베이스(520)는 센서(524)를 베이스(520)에 마운팅하기 위한 하나 이상의 홀의 제1 세트를 포함한다. 예를 들어, 베이스(520)는 패스닝 하드웨어(550)를 나사식으로(threadably) 수용(receive)하기 위한 내부 나사산들을 갖는 하나 이상의 막힌 홀(blind hole)(552)을 포함한다. 이러한 나사식 맞물림(threaded engagement)은 센서(524)가 베이스(520)에 대해 종방향 축(540)을 따라 회전할 수 있도록 센서(524)를 베이스(520)에 부착시킨다.
일부 예들에서, 베이스(520)는 하나 이상의 리세스를 포함한다. 예를 들어, 베이스(520)는 원통형(cylindrical)이고, 베이스(520)의 외측 방사상 표면(558)에 위치되는 원주상 리세스(554)를 포함한다. 리세스(554)는 베이스(520)의 전체 원주에 걸쳐 있다. 리세스(554)는 탄성중합체 시일(556)을 수용(예를 들면, 하우징)하도록 구성된다. 일부 예들에서, 리세스(554)는 베이스(520) 둘레에 뻗어 있는(circumscribe) 채널이다.
일부 예들에서, 탄성중합체 시일(556)은 링 렌즈(522)를 베이스(520)에 적어도 부분적으로 시일링한다. 예를 들어, 시일(556)은 대기 중 미립자들(562)(예를 들면, 파편, 먼지, 꽃가루 등)이 주변 환경으로부터 센서 시스템(504)의 내부 공간(563)으로 들어가는 것을 실질적으로 방지한다. 대기 중 미립자들(562)이 (예를 들면, 경로(564)를 따라 이동하는 것에 의해) 내부 공간(563)을 향해 진행할 때, 대기 중 미립자들이 시일(556)의 존재에 의해 저지된다.
일부 예들에서, 리세스(554)는 정사각형 형상이다. 예를 들어, 리세스(554)는 정사각형 형상의 O 링 그루브이고, 시일(556)은 O 링 시일이다. 일부 예들에서, 리세스는 개스킷 표면이고 시일은 개스킷이다. 일부 예들에서, 다른 리세스들 및 시일들이 센서 시스템(504)에 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 링 렌즈(522)는 탄성중합체 시일을 하우징하기 위한 리세스를 포함한다. 예를 들어, 링 렌즈(522)는 내측 방사상 표면에 위치되는 리세스를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이 리세스는 링 렌즈(522) 둘레에 뻗어 있는 채널이다. 일부 실시예들에서, 링 렌즈(522)와 베이스(520) 양쪽 모두는 각자의 탄성중합체 시일들을 하우징하기 위한 리세스들을 포함한다. 즉, 대기 중 미립자들(562)이 주변 환경으로부터 센서 시스템(504)의 내부 공간(563)으로 들어가는 것을 방지하기 위해 하나 초과의 탄성중합체 시일이 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 베이스(520)는 하나 이상의 나사형 부분을 포함한다. 예를 들어, 베이스(520)는 베이스(520)의 외측 반경 방향 표면(558)에 위치되는 하나 이상의 나사산을 갖는 나사형 부분(560)을 포함한다. 일부 예들에서, 나사형 부분(560)은 헬리컬 나사산, NPT 나사산, ASME 나사산 등을 포함한다.
일부 예들에서, 나사형 부분(560)은 링 렌즈의 상대 나사형 부분과 맞물린다. 예를 들어, 링 렌즈(522)는 링 렌즈(522)의 마운트 부분(561)에 위치되는 상대 나사형 부분(560)을 포함한다. 마운트 부분(561)은 링 렌즈(522)의 내측 방사상 표면(574)을 포함한다. 이러한 나사식 맞물림은 베이스(520)에 대해 링 렌즈(522)를 회전시키는 것에 의해 링 렌즈(522)가 센서 시스템(504)에 부착되고 그로부터 제거될 수 있도록 한다. 예를 들어, 베이스(520)에 대한 링 렌즈(522)의 시계 방향 회전은 나사를 조여 링 렌즈(522)를 베이스(520)에 고정시키고 베이스(520)에 대한 링 렌즈(522)의 반시계 방향 회전은 나사를 풀어 링 렌즈(522)를 베이스(520)로부터 분리되게 한다.
일부 예들에서, 베이스(520)는 차량(502)에 기계적으로 마운팅된다. 예를 들어, 베이스(520)는 하나 이상의 기계적 패스너를 사용하여 차량(502)에 기계적으로 마운팅된다. 예를 들어, 베이스(520)는 기계적 패스너들(568)을 수용(accommodate)하기 위한 하나 이상의 관통 홀(570)을 포함한다. 일부 예들에서, 기계적 패스너들(568)은 차량(502)이 움직이고 있는 동안 센서 시스템(504)이 차량(502)으로부터 떨어지지 않도록 베이스(520)를 차량(502)에 기계적으로 고정시킨다. 도시된 예에서, 기계적 패스너들(568)은 볼트들을 포함하지만 다른 패스너들도 사용될 수 있다. 예를 들어, 나사들 및 리벳들이 또한 이 예에서 도시된 볼트들에 더하여 또는 그 대신에 베이스(520)를 차량(502)에 부착시키는 데 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 차량(502)은 센서 시스템(504)을 차량(502)에 마운팅하기 위한 하나 이상의 마운팅 홀을 포함한다. 예를 들어, 차량(502)은 베이스(520)를 차량(502)에 마운팅하기 위해 기계적 패스너들(568)을 나사식으로 수용하기 위한 내부 나사산들을 갖는 하나 이상의 막힌 홀(572)을 포함한다. 이러한 나사식 맞물림은, 센서(524)가 차량(502)에 대해 종방향 축(540)을 중심으로 회전할 수 있고 차량이 움직이는 동안 차량(502)에 고정된 채로 유지될 수 있도록, 베이스(520)를 차량(502)에 부착시킨다.
일부 예들에서, 링 렌즈(522)가 센서 시스템(504)으로부터 제거 가능하다. 예를 들어, 베이스(520)가 차량(502)에 부착되어 있는 동안 링 렌즈(522)가 제거 가능하고 교체 가능하다. 예를 들어, 사용자는 센서 시스템(504)이 차량(502)에 마운팅되어 있는 동안 링 렌즈(522)를 제거하기 위해 링 렌즈(522)의 나사를 풀 수 있다. 일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 차량(502) 내부에 설치되고, 사용자는 링 렌즈(522)를 제거 및 교체하기 위해 나사를 풀어 링 렌즈(522)를 차량(502)의 내부로부터 분리되게 한다.
일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 베이스(520)를 차량(502)에 마운팅하기 위한 마운트(566)를 포함한다. 예를 들어, 마운트(566)는 브래킷을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 베이스(520)와 차량(502) 사이에 바로 위치되는 마운트(566)를 포함한다. 이 예에서, 마운트(566)는 차량(502)의 구조적 프레임과 베이스(520) 사이에 견고한 구조적 연결을 제공한다.
일부 예들에서, 마운트(566)는 차량(502)의 진동들로부터 센서(524)를 진동 면에서(vibrationally) 격리시키는 탄성중합체 패드를 포함한다. 일부 예들에서, 탄성중합체 패드는 마운트(566)와 베이스(520) 사이에 위치되는 네오프렌 고무 시트이다.
일부 예들에서, 센서 시스템(504)은 링 렌즈(522)가 센서 시스템(504)에 부착되는지 여부에 관계없이 차량(502)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 베이스(520)가 (예를 들면, 마운트(566)를 통해) 차량(502)에 직접 마운팅될 수 있기 때문에, 링 렌즈(522)가 베이스(520)로부터 분리되더라도 센서(524)는 차량(502)에 마운팅될 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자는 차량(502)으로부터 센서(524)를 제거할 필요 없이 링 렌즈(522)를 제거 및 교체할 수 있으며, 이에 의해 링 렌즈를 교체하기 위해 센서가 제거될 필요가 있는 시나리오들에서보다 제거 및 교체를 더 쉽게 만들어 준다.
도 7은 센서 시스템(504)의 방위각 스캐닝 능력의 예시이다. 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템(504)은 도 6을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이 차량(502)의 루프에 마운팅된다. 환경(500)은 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템(504)에 의해 검출되는 다른 대상체들(예를 들면, 차량들(602 및 604))을 포함한다.
일부 예들에서, 방출기(526)는 전자기 방사선을 송신하고 수신기(528)는 반사된 전자기 방사선을 수신한다. 예를 들어, 방출기(526)는 링 렌즈(522)의 측벽을 통해 전자기 방사선을 연속적으로 송신한다. 전자기 방사선은 이어서 환경의 대상체들에서 반사되고, 반사된 전자기 방사선은 링 렌즈(522)의 측벽을 통해 수신기(528)에 의해 수신된다.
일부 예들에서, 전자기 방사선은 감지 구역(sensing zone) 내에서 전파된다. 예를 들어, 전자기 방사선은 차량(502)을 둘러싼 환경에 있는 감지 구역(606) 내에서 전파된다. 일반적으로, "감지 구역"은 대상체들이 센서 시스템(504)에 의해 검출될 수 있는 경계가 있는(bounded) 3D 체적 공간을 지칭한다. 감지 구역(606)의 체적 치수는 방출기(526) 및 수신기(528)(예를 들면, 사용되는 특정 렌즈들(534))의 광학적 구성의 함수이다. 추가적으로, 감지 구역(606)의 경계(608)는 일반적으로, 대상체들이 수신기(528)에 의해 검출될 수 있는, 센서 시스템(504)으로부터 떨어진 최대 방사상 거리에 대응한다. 경계(608)의 방사상 거리는 방출기(526)의 송신 전력과 수신기(528)의 감도의 함수이다.
동작 중에, 그리고 도 6을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 프로세서(530)는 제어 신호들을 모터(542)에 송신하며, 이는 모터(542)로 하여금 종방향 축(540)을 중심으로 방출기(526) 및 수신기(528)를 회전시키게 한다. 일부 예들에서, 방출기(526) 및 수신기(528)가 회전함에 따라, 이들은 링 렌즈(522)의 측벽을 통해 전자기 방사선을 연속적으로 송신 및 수신한다. 이러한 회전은 감지 구역(606)으로 하여금 화살표(610)에 의해 표현되는 방향으로 종방향 축(540)을 중심으로 회전하게 한다. 종방향 축(540)을 중심으로 감지 구역(606)을 회전시키는 것에 의해, 전체 차량(502) 주위에서 대상체들이 검출된다. 예를 들어, 감지 구역(606)이 종방향 축(540)을 중심으로 차량(502)의 좌측, 우측 및 후방으로, 제각기, 회전함에 따라, 차량(502)의 좌측, 우측 및 후방에 있는 대상체들이 검출될 수 있다.
도 8은 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템들을 사용하는 방법(650)이다. 일부 예들에서, 방법(650)의 하나 이상의 단계는 사용자에 의해 수행되고, 하나 이상의 단계는 센서 시스템의 하나 이상의 컴포넌트(예를 들면, 방출기(526)의 전자 장치들(532), 수신기(528)의 전자 장치들(523), 프로세서(530) 등)에 의해 수행된다.
단계(652)에서, 사용자는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템의 베이스에 링 렌즈를 설치한다. 예를 들어, 링 렌즈(522)는 링 렌즈(522)의 나사형 부분(560)을 베이스(520)의 나사형 부분(560)과 맞물리게 하기 위해 나사를 조여 링 렌즈(522)를 베이스(520)에 고정시키는 것에 의해 센서 시스템(504)의 베이스(520) 상에 나사식으로 설치된다.
단계(654)에서, 방출기는 링 렌즈의 측벽을 통해 전자기 방사선을 방출한다. 예를 들어, 프로세서(530)는 링 렌즈(522)의 측벽을 통해 전자기 방사선(512)을 방출하도록 방출기(526)를 제어한다. 일부 예들에서, 프로세서(530)는 전자기 데이터를 송신하는 동안 센서(524)의 방위각을 제어한다. 다수의 센서 시스템들을 갖는 시나리오들에서, 프로세서(530)는 각각의 센서 시스템의 방위각을 제어하기 위해 하나 이상의 제어 신호를 각각의 센서에 송신한다. 예들에서, 방위각은 구면 좌표계에서의 각도 측정값이다.
단계(656)에서, 수신기는 링 렌즈의 측벽을 통해 전자기 방사선의 반사된 부분을 수신한다. 예를 들어, 전자기 방사선(512)은 하나 이상의 대상체(예를 들면, 도 1의 대상체들(104a 내지 104n), 도 5의 대상체(514), 도 6의 차량(602) 및/또는 차량(604))와 접촉하고, 전자기 방사선(516)의 일 부분은 하나 이상의 대상체에서 반사된다. 전자기 방사선(516)의 반사된 부분은 링 렌즈(522)의 측벽을 통해 수신기(528)를 향해 전파되고 수신기(528)에 의해 수신된다. 일부 예들에서, 프로세서(530)는 전자기 데이터를 수신하는 동안 센서(524)의 방위각을 제어한다. 일부 예들에서, 방출 단계와 수신 단계는 동시에 수행된다.
단계(658)에서, 프로세서는 송신 및 수신된 전자기 방사선에 기초하여 차량의 환경에서의 하나 이상의 대상체의 존재를 결정한다. 예를 들어, 프로세서(530)는 방출 및 수신된 전자기 방사선에 관한 센서 데이터를 수신한다. 센서 데이터를 프로세싱할 시에, 프로세서(530)는 차량(502)의 환경(500)에서의 하나 이상의 대상체의 위치를 결정한다. 일부 예들에서, 차량(502)의 자율 주행 차량 컴퓨트(400)는 하나 이상의 대상체의 존재를 결정한다. 일부 예들에서, 인지 시스템(402)은 하나 이상의 대상체의 존재를 결정한다. 차례로, 인지 시스템(402)은 하나 이상의 대상체 각각에 관한 데이터(예를 들면, 위치 데이터, 속도 데이터, 가속도 데이터, 체적 경계 데이터 등)를 결정한다. 인지 시스템은 또한 센서 데이터를 사용하여 환경에서 검출되는 하나 이상의 대상체를 분류할 수 있다.
단계(660)에서, 제어 시스템은 하나 이상의 대상체를 피하여 운행하도록 차량을 제어한다. 예를 들어, 인지 시스템(402)은 환경에 있는 물리적 대상체들의 분류와 연관된 데이터를 계획 시스템(404)에 송신한다. 계획 시스템(404)은 물리적 대상체들의 분류와 연관된 데이터에 기초하여 파워트레인 제어 시스템(204) 및/또는 조향 제어 시스템(206)을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 결정한다. 차례로, 파워트레인 제어 시스템(204) 및/또는 조향 제어 시스템(206)은 하나 이상의 대상체를 피하여 운행하도록 차량의 2D 위치, 2D 속도 및/또는 2D 가속도를 제어하는 것에 의해 차량을 운행한다.
단계(662)에서, 사용자(단계(652)로부터의 동일한 사용자 또는 상이한 사용자)는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템의 베이스로부터 링 렌즈를 제거한다. 예를 들어, 링 렌즈(522)가 손상되거나 다른 방식으로 교체될 필요가 있는 시나리오들에서, 사용자는 나사를 풀어 링 렌즈(522)를 베이스(520)로부터 제거하는 것에 의해 손상된 링 렌즈(522)를 베이스(520)로부터 제거할 수 있다.
단계(664)에서, 사용자(단계들(652, 662)로부터의 동일한 사용자들 또는 상이한 사용자)는 베이스 상에 새로운 링 렌즈를 설치한다. 예를 들어, 일단 링 렌즈(522)가 제거되었으면, 사용자는 동일한 새로운 링 렌즈(522)를 베이스(520) 상에 설치할 수 있다. 센서 시스템(504)의 동작 수명을 연장시키기 위해 방법(650)의 단계들 모두가 이어서 반복될 수 있다.
도 9는 센서 시스템(700)의 베이스를 완전히 커버하는 링 렌즈(702)를 갖는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템(700)의 예시이다. 센서 시스템(504)의 컴포넌트들 및 특징부들과 동일하거나 실질적으로 유사한 컴포넌트들 및 특징부들은 동일한 참조 번호들을 사용하여 도시되어 있다.
센서 시스템(504)과 비교하여 센서 시스템(700)의 차이점은 센서 시스템(700)이 차량(502)까지 완전히 연장되는 링 렌즈(702)를 포함한다는 것이다. 일부 예들에서, 링 렌즈(702)는 차량(502)과 물리적으로 접촉한다. 그러한 예에서, 미립자들(562)이 링 렌즈(702)와 차량(502) 사이의 접촉에 의해 저지되도록 이 접촉은 공기 유동 경로(564)를 변경한다. 일부 예들에서, 링 렌즈(702)는 링 렌즈(522)와 동일한 재료 및 투명도를 포함한다.
링 렌즈(702)와 차량(502) 사이의 직접 접촉이 설명되고 예시되지만, 일부 예들에서, 링 렌즈(702)는 작은 거리(예를 들면, 1 cm 등)만큼 차량으로부터 오프셋되어 있다. 일부 예들에서, 링 렌즈(702)와 차량(502) 사이의 직접 접촉 대신에, 링 렌즈(702)는 베이스(520)의 돌출부와 접촉한다(이 접촉은 명시적으로 도시되어 있지 않음).
도 10은 제거 가능한 커버(752)를 갖는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템(750)의 예시이다. 센서 시스템(504)의 컴포넌트들 및 특징부들과 동일하거나 실질적으로 유사한 컴포넌트들 및 특징부들은 동일한 참조 번호들을 사용하여 도시되어 있다.
센서 시스템(504)과 비교하여 센서 시스템(750)의 차이점은 센서 시스템(700)이 제거 가능한 커버(752)를 포함한다는 것이다. 제거 가능한 커버(752)는 사용자가 센서 시스템(750) 내부의 컴포넌트들에 접근할 수 있도록 한다. 예를 들어, 제거 가능한 커버(752)가 제거된 상태에서, 사용자는 (예를 들면, 패스닝 하드웨어(550)(이 예에서, 볼트들)를 제거하고 베이스(520)로부터 떨어지게 센서(524)를 들어 올리는 것에 의해) 센서(524)를 제거 및 교체할 수 있다. 이어서 사용자는 커버(752)를 재설치할 수 있다.
일부 예들에서, 제거 가능한 커버(752)는 하나 이상의 나사형 부분을 포함한다. 예를 들어, 제거 가능한 커버(752)는 커버(752)의 외측 방사상 표면(756)에 위치되는 나사형 부분(754)을 포함한다. 일부 예들에서, 나사형 부분(754)은 헬리컬 나사산, NPT 나사산, ASME 나사산 등을 포함한다.
일부 예들에서, 나사형 부분(754)은 링 렌즈(758)와 맞물리도록 구성된다. 예를 들어, 나사형 부분(754)은 링 렌즈(758)와 나사식으로 맞물리도록 구성된다. 일부 예들에서, 링 렌즈(758)는 링 렌즈(758)의 내측 방사상 표면(760)에 위치되는 상대 나사형 부분(754)을 포함한다. 커버(752)와 링 렌즈(758) 사이의 나사식 맞물림은 링 렌즈(758)에 대해 커버(752)를 회전시키는 것에 의해 커버(752)가 링 렌즈(758)(및 보다 일반적으로, 센서 시스템(750))에 부착되고 그로부터 제거될 수 있도록 한다. 예를 들어, 링 렌즈(758)에 대한 커버(752)의 시계 방향 회전은 나사를 조여 커버(752)를 링 렌즈(758)에 고정시키고, 링 렌즈(758)에 대한 커버(752)의 반시계 방향 회전은 나사를 풀어 커버(752)를 링 렌즈(758)로부터 분리되게 한다.
일부 예들에서, 커버(752)는 하나 이상의 리세스를 포함한다. 예를 들어, 커버(752)는 원통형이고, 외측 방사상 표면(756)에 위치되는 원주상 리세스(762)를 포함한다. 리세스(762)는 커버(752)의 전체 원주에 걸쳐 있다. 리세스(762)는 주변 환경으로부터 센서(524)를 적어도 부분적으로 시일링하기 위한 탄성중합체 시일(764)을 수용하도록 구성된다. 예를 들어, 시일(764)은 미립자들(562)이 환경으로부터 센서 시스템(750)의 내부 공간(563)으로 들어가는 것을 실질적으로 방지한다. 예를 들어, 미립자들(562)이 (예를 들면, 경로(766)를 따라 이동하는 것에 의해) 내부 공간(563)을 향해 이동할 때, 미립자들이 시일(764)의 존재에 의해 저지된다.
일부 예들에서, 리세스(762)는 정사각형 형상이다. 예를 들어, 리세스(762)는 정사각형 형상의 O 링 그루브이고, 시일(764)은 O 링 시일이다. 일부 예들에서, 리세스는 개스킷 표면이고 시일은 개스킷이다. 일부 예들에서, 다른 리세스들 및 시일들이 센서 시스템(750)에 사용될 수 있다.
도 11은 차량(예를 들면, 차량(502))의 리세스(802) 내에 마운팅되는 교체 가능한 링 렌즈 센서 시스템(800)의 예시이다. 센서 시스템(504)의 컴포넌트들 및 특징부들과 동일하거나 실질적으로 유사한 컴포넌트들 및 특징부들은 동일한 참조 번호들을 사용하여 도시되어 있다.
센서 시스템(504)과 비교하여 센서 시스템(800)의 차이점은 센서 시스템(800)이 차량(502)의 리세스(802) 내에 마운팅된다는 것이다. 예를 들어, 리세스(802) 내에 센서 시스템(800)을 마운팅하는 것은 센서 시스템(800)의 링 렌즈(522)가 도 6에 도시된 센서 시스템(504)보다 더 낮은 프로파일로 차량(502)에 마운팅될 수 있도록 한다. 이러한 보다 낮은 프로파일은 요소들로부터 링 렌즈(522)의 하부 부분(804)을 보호한다.
추가적으로, 센서 시스템(800)이 보다 낮은 프로파일로 마운팅되기 때문에, 환경으로부터 내부 공간(563)으로의 공기 유동 경로는 도 6, 도 9 및 도 10에 도시된 경로와 상이하다. 예를 들어, 미립자들(562)이 경로(808)를 따라 이동할 때, 미립자들(562)이 리세스(802) 내로 진행한다. 리세스(802) 내로의 이러한 이동은 미립자들(562)에 대한 보다 긴 진행 경로를 결과하고, 센서 시스템(800)의 시일링 능력을 개선시킨다.
일부 예들에서, 리세스(802)는 하나 이상의 단차 특징부를 포함한다. 예를 들어, 링 렌즈(522)가 베이스(520) 상에 완전히 설치될 때 리세스(802)는 링 렌즈(522)와 맞물리도록 구성된 단차 특징부(806)를 포함한다.
도 12는 하나 이상의 교체 가능한 렌즈를 갖는 교체 가능한 렌즈 센서 시스템(850)의 예시이다. 센서 시스템(504)의 컴포넌트들 및 특징부들과 동일하거나 실질적으로 유사한 컴포넌트들 및 특징부들은 동일한 참조 번호들을 사용하여 도시되어 있다. 센서 시스템(850)은 방출기(526) 및 수신기(528)를 갖는 센서(852)를 포함한다. 일부 예들에서, 센서(852)는 다음의 차이점들을 제외하고는 도 6을 참조하여 설명된 센서(524)와 동일하다.
일부 예들에서, 센서(852)는 하나 이상의 교체 가능한 렌즈를 포함하는 하우징(854)을 포함한다. 예를 들어, 센서(852)는 렌즈들(862A, 862B)(집합적으로 렌즈들(862)이라고 지칭됨)을 포함한다. 도시된 예에서, 방출기(526)는 교체 가능한 렌즈(862A)를 포함하고, 수신기(528)는 교체 가능한 렌즈(862B)를 포함한다. 일반적으로, 센서 시스템(850)은 센서(852)를 둘러싸는 링 렌즈를 포함하지 않는다. 이는 렌즈들(862)이 요소들에 노출되고 차량(502)에 마운팅될 때 사용 동안 손상될 수 있다는 것을 의미한다.
렌즈(862)는 교체될 수 있도록 센서(852)로부터 제거되도록 구성된다. 이러한 방식으로, 렌즈들(862)은 교체 가능한 링 렌즈들(522, 702, 758)과 유사한 기능을 가능하게 한다.
일부 예들에서, 렌즈들(862)은 하나 이상의 나사산(856)을 포함한다. 예를 들어, 렌즈(862A)는 렌즈(862A)의 외측 방사상 표면에 위치되는 하나 이상의 나사산(856)을 포함한다. 나사산들(856)은 방출기(526)의 하우징의 내부 방사상 표면에 위치되는 상대 나사산들(856)과 맞물리도록 구성된다. 나사산들은 사용자가 나사를 풀어 손상된 렌즈(862A)를 방출기(526)로부터 분리하고 나사산들(856)을 사용하여 나사를 조여 새로운 렌즈(862A)를 고정시키는 것에 의해 렌즈를 동일한 새로운 렌즈(862A)로 교체하는 것을 가능하게 한다. 일부 예들에서, 나사산들(856)은 헬리컬 나사산, NPT 나사산, ASME 나사산 등을 포함한다.
일부 예들에서, 렌즈들(862)은 외측 방사상 그리핑 표면(outer radial gripping surface)(858)을 포함한다. 예를 들어, 렌즈(862A)는 방출기(526)로부터 렌즈(862A)를 제거/교체하기 위해 렌즈(862A)를 그리핑하기 위한 외측 방사상 표면(858)을 포함한다. 일부 예들에서, 그리핑 표면(858)은 사용자의 손가락들과 렌즈(862A) 사이의 마찰을 증가시키기 위해 널링된 그리핑 패턴(knurled gripping pattern)을 포함한다.
일부 예들에서, 렌즈들(862)은 전자기 방사선의 하나 이상의 파장에서 적어도 75% 광학 투과율을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 렌즈(862A)는 900 nm 내지 1600 nm의 파장들을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 75% 투명한 폴리카보네이트 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 전체 렌즈(862A)는 900 nm 내지 1600 nm의 파장들을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 75% 투명한 폴리카보네이트 플라스틱으로 제조된다. 일부 예들에서, 나사산들(856)이 또한 폴리카보네이트 재료로 제조되고 투명하다.
일부 예들에서, 렌즈들(862)은 광학 코팅을 포함한다. 예를 들어, 렌즈(862A)는 전자기 방사선을 필터링하는 외측 평면 표면(860) 상의 광학 코팅을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 광학 코팅은 900 nm 내지 1600 nm의 파장들을 갖는 전자기 방사선이 링 렌즈(522)의 측벽을 통과할 수 있도록 한다. 일부 예들에서, 방출기(526) 및 수신기(528) 중 적어도 하나 또는 양쪽 모두는 광학 코팅들을 갖는 렌즈들을 포함한다.
일부 예들에서, 렌즈들(825)은 하나 이상의 리세스(868)를 포함한다. 예를 들어, 렌즈(862A)는 원통형이고, 렌즈(862A)의 외측 방사상 표면(864)에 위치되는 원주상 리세스(868)를 포함한다. 리세스(868)는 렌즈(862A)의 전체 원주에 걸쳐 있다. 리세스(868)는 탄성중합체 시일(866)을 수용(예를 들면, 하우징)하도록 구성된다.
일부 예들에서, 탄성중합체 시일(866)은 렌즈들(862)을 센서(852)에 적어도 부분적으로 밀봉한다. 예를 들어, 시일(866)은 대기 중 미립자들(562)(예를 들면, 파편, 먼지, 꽃가루 등)이 주변 환경으로부터 센서(852)의 내부 공간으로 들어가는 것을 실질적으로 방지한다. 대기 중 미립자들(562)이 (예를 들면, 경로들(870) 중 하나 이상을 따라 이동하는 것에 의해) 내부 공간을 향해 진행할 때, 대기 중 미립자들이 시일(866)의 존재에 의해 저지된다.
일부 예들에서, 리세스들(868)은 정사각형 형상이다. 예를 들어, 리세스(868)는 정사각형 형상의 O 링 그루브이고, 시일(866)은 O 링 시일이다. 일부 예들에서, 리세스는 개스킷 표면이고 시일은 개스킷이다. 일부 예들에서, 다른 리세스들 및 시일들이 센서 시스템(850)에 사용될 수 있다.
일부 예들에서 센서 시스템(850)은 베이스(878)를 포함한다. 예를 들어, 센서(852)는 도 6을 참조하여 설명된 마운트(546)와 실질적으로 유사하거나 동일한 베이스(878)에 마운팅된다. 예를 들어, 베이스(878)는 기계적 패스너들을 사용하여 센서(852)를 차량(502)에 기계적으로 연결시킨다.
일부 예들에서, 센서 시스템(850)은 베이스(520)를 차량(502)에 마운팅하기 위한 마운트(890)를 포함한다. 예를 들어, 마운트(890)는 브래킷을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서 시스템(850)은 베이스(878)와 차량(502) 사이에 바로 위치되는 마운트(890)를 포함한다. 이 예에서, 마운트(890)는 차량(502)의 구조적 프레임과 베이스(878) 사이에 견고한 구조적 연결을 제공한다.
동작 중에, 프로세서(530)는 제어 신호들을 모터(542)에 송신하며, 이는 모터(542)로 하여금 종방향 축(540)을 중심으로 방출기(526) 및 수신기(528)를 회전시키게 한다. 일부 예들에서, 방출기(526) 및 수신기(528)가 회전함에 따라, 이들은 렌즈들(862)을 통해 전자기 방사선을 연속적으로 송신 및 수신한다. 예를 들어, 센서(852)의 방출기(526)는 (예를 들면, 렌즈(862A)의 내측 평면 표면(876)으로부터 렌즈(862A)의 외측 평면 표면(860)으로) 렌즈(862A)를 통과하는 전자기 방사선(872)을 방출한다. 전자기 방사선은 이어서 환경의 하나 이상의 대상체에서 반사되고, 반사된 전자기 방사선(874)은 렌즈(862B)를 통해 수신기(528)에 의해 수신된다. 도 6을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 수신기(528)는 수신된 광에 기초하여 센서 데이터를 생성하고 센서 데이터를 프로세서(530)에 송신한다.
전술한 설명에서, 본 개시내용의 양상들 및 실시예들은 구현마다 달라질 수 있는 다수의 구체적인 세부 사항들을 참조하여 설명되었다. 그에 따라, 설명 및 도면들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 한다. 본 발명의 범위의 유일한 독점적인 지표, 및 출원인들이 본 발명의 범위이도록 의도한 것은, 본 출원에서 특정 형태로 나오는 일련의 청구항들의 문언적 등가 범위이며, 임의의 후속 보정을 포함한다. 그러한 청구항들에 포함된 용어들에 대한 본 명세서에 명시적으로 기재된 임의의 정의들은 청구항들에서 사용되는 그러한 용어들의 의미를 결정한다. 추가적으로, 전술한 설명 및 이하의 청구항들에서 "더 포함하는"이라는 용어가 사용될 때, 이 문구에 뒤따르는 것은 추가적인 단계 또는 엔티티, 또는 이전에 언급된 단계 또는 엔티티의 서브단계/서브엔티티일 수 있다.

Claims (20)

  1. LiDAR(Laser Detection and Ranging) 시스템에 있어서,
    교체 가능한 링 렌즈 내에서 종방향 축(longitudinal axis)을 중심으로 회전하고 전자기 방사선을 수신하도록 구성된 LiDAR 센서
    를 포함하고,
    상기 교체 가능한 링 렌즈의 마운트 부분은 상기 교체 가능한 링 렌즈를 베이스에 제거 가능하게(removably) 결합시키는 나사형 연결부(threaded connection)를 포함하고, 상기 교체 가능한 링 렌즈는 상기 나사형 연결부에 의해 상기 베이스로부터 제거 가능하며,
    상기 베이스는 상기 교체 가능한 링 렌즈를 상기 베이스에 적어도 부분적으로 시일링(sealing)하기 위한 탄성중합체 시일(elastomeric seal)을 포함하는 것인, LiDAR 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LiDAR 센서는, 상기 교체 가능한 링 렌즈의 측벽을 통해 복수의 방위각들에서 전자기 방사선을 수신하도록 구성되는 것인, LiDAR 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 LiDAR 센서의 방위각을 상기 복수의 방위각들 중 하나 이상이 되도록 제어하고 상기 수신된 전자기 방사선을 나타내는 하나 이상의 신호를 상기 LiDAR 센서로부터 수신하도록 동작 가능한 프로세서를 더 포함하는, LiDAR 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 교체 가능한 링 렌즈는, 상기 전자기 방사선의 하나 이상의 파장에서 적어도 75% 광학 투과율을 갖는 재료를 포함하는 것인, LiDAR 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 베이스는 원통형(cylindrical)이고, 상기 탄성중합체 시일을 하우징하기 위한 그루브를 포함하는 외측 방사상 표면(outer radial surface)을 포함하며, 상기 외측 방사상 표면은 상기 나사형 연결부의 하나 이상의 나사산을 포함하는 것인, LiDAR 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 마운트 부분은, 상기 외측 방사상 표면의 하나 이상의 나사산과 정합(mating)하기 위한 상기 나사형 연결부의 하나 이상의 나사산을 포함하는 내측 방사상 표면을 포함하는 것인, LiDAR 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 LiDAR 센서는 상기 베이스에 마운팅되도록 구성되는 것인, LiDAR 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 교체 가능한 링 렌즈는 상기 베이스를 커버하도록 구성되는 것인, LiDAR 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 교체 가능한 링 렌즈 내에 위치되는 하나 이상의 렌즈를 더 포함하는, LiDAR 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 LiDAR 센서는, 상기 교체 가능한 링 렌즈의 측벽 및 상기 하나 이상의 렌즈를 통과한 전자기 방사선을 수신하도록 구성되는 것인, LiDAR 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 베이스는, 상기 LiDAR 센서를 상기 베이스에 마운팅하기 위한 하나 이상의 홀의 제1 세트 및 상기 베이스를 차량에 마운팅하기 위한 하나 이상의 마운팅 홀의 제2 세트를 포함하는 것인, LiDAR 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 교체 가능한 링 렌즈는, 상기 베이스가 차량에 마운팅되어 있는 동안 상기 베이스로부터 제거 가능한 것인, LiDAR 시스템.
  13. 차량에 있어서,
    하나 이상의 LiDAR 시스템; 및
    프로세서
    를 포함하고,
    각각의 LiDAR 시스템은 교체 가능한 링 렌즈 및 각각의 각자의 교체 가능한 링 렌즈 내의 LiDAR 센서를 포함하고,
    각각의 교체 가능한 링 렌즈는, 상기 교체 가능한 링 렌즈를 상기 LiDAR 시스템의 각자의 베이스에 부착하기 위한 나사형 부분을 포함하고;
    상기 프로세서는, (i) 각각의 LiDAR 센서에 의해 생성되는 센서 데이터를 수신하고; (ii) 각각의 LiDAR 센서의 각자의 방위각을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 각각의 LiDAR 센서에 송신하도록 구성되는 것인, 차량.
  14. 제13항에 있어서, 각각의 교체 가능한 링 렌즈는, 상기 LiDAR 센서가 상기 베이스에 마운팅되어 있는 동안 상기 차량으로부터 제거 가능한 것인, 차량.
  15. 제13항에 있어서, 각각의 LiDAR 센서는, 각자의 교체 가능한 링 렌즈가 상기 LiDAR 센서에 부착되어 있는지 여부와 상관없이 상기 차량에 부착되는 것인, 차량.
  16. 제13항에 있어서, 각각의 교체 가능한 링 렌즈는, 주변 환경으로부터 각각의 각자의 LiDAR 센서를 적어도 부분적으로 시일링하도록 구성되는 것인, 차량.
  17. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 LiDAR 시스템은 5 개의 LiDAR 시스템인 것인, 차량.
  18. 차량에 있어서,
    LiDAR 시스템; 및
    프로세서
    를 포함하고,
    상기 LiDAR 시스템은, 교체 가능한 링 렌즈 내에서 회전 축을 중심으로 회전하고 전자기 방사선을 수신하도록 구성된 LiDAR 센서를 포함하고,
    상기 교체 가능한 링 렌즈의 마운트 부분은 상기 교체 가능한 링 렌즈를 베이스에 제거 가능하게 결합시키는 나사형 연결부를 포함하고, 상기 교체 가능한 링 렌즈는 상기 나사형 연결부에 의해 상기 베이스로부터 제거 가능하고,
    상기 프로세서는, 상기 LiDAR 시스템의 방위각을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 상기 LiDAR 시스템에 송신하도록 구성되는 것인, 차량.
  19. 제18항에 있어서, 상기 LiDAR 센서는, 복수의 방위각들에서 상기 교체 가능한 링 렌즈의 측벽을 통해 상기 복수의 방위각들에서 전자기 방사선을 수신하도록 구성되는 것인, 차량.
  20. 제18항에 있어서, 상기 교체 가능한 링 렌즈는, 상기 전자기 방사선의 하나 이상의 파장에서 적어도 75% 광학 투과율을 갖는 재료를 포함하는 것인, 차량.
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