RU2787082C2 - Systems and methods for improvement of detection of echo signal in optical ranging and detection system - Google Patents

Systems and methods for improvement of detection of echo signal in optical ranging and detection system Download PDF

Info

Publication number
RU2787082C2
RU2787082C2 RU2020121407A RU2020121407A RU2787082C2 RU 2787082 C2 RU2787082 C2 RU 2787082C2 RU 2020121407 A RU2020121407 A RU 2020121407A RU 2020121407 A RU2020121407 A RU 2020121407A RU 2787082 C2 RU2787082 C2 RU 2787082C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
signature
pulse train
echo
pulses
Prior art date
Application number
RU2020121407A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020121407A (en
Inventor
Дэвид ХОЛЛ
Ананд ГОПАЛАН
Original Assignee
Велодайн Лидар, Инк
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
Priority claimed from US15/835,983 external-priority patent/US11294041B2/en
Application filed by Велодайн Лидар, Инк filed Critical Велодайн Лидар, Инк
Publication of RU2020121407A publication Critical patent/RU2020121407A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2787082C2 publication Critical patent/RU2787082C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: present disclosure relates, in general, to systems and methods for light transmission and reception and, in particular, to improvement of the safety of systems for light transmission and reception by means of use of unique and identifiable light pulse sequences to prevent substitution of reflected light detected by the system (systems). The system contains a transmitter and a receiver. The first pulse sequence can be encoded using a signature protecting from substitution and transmitted in a laser beam. An echo signal containing the second pulse sequence can be received by the receiver, and the signature protecting from substitution is extracted from the second pulse sequence. If, based on the extraction, the first and the second pulse sequences match, the receiver outputs data of the echo signal. If, based on extraction, the first and the second pulse sequences do not match, the echo signal is ignored. The system can dynamically change the signature protecting from substitution for subsequent pulse sequences. In addition, an element of chance relatively to the previous pulse sequence can be introduced into the first pulse sequence.
EFFECT: improvement of detection of an echo signal in a light detection and ranging system, including weakening an effect of a substitution attack.
19 cl, 11 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ НА ПАТЕНТCROSS-REFERENCE TO RELATED PATENT APPLICATION

[0001] Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет согласно совместной заявке на патент США №15/835,983 (реестровый номер 20151-2163), поданной 8 декабря 2017 года, названной “СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЕ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭХО-СИГНАЛА В СВЕТОВОЙ СИСТЕМЕ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ И ОБНАРУЖЕНИЯ” ("SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVING DETECTION OF A RETURN SIGNAL IN A LIGHT RANGING AND DETECTION SYSTEM"), авторы изобретения David Hall и Anand Gopalan, содержание которой полностью и во всех отношениях включено в настоящую заявку посредством ссылки.[0001] This patent application claims priority under U.S. Joint Patent Application No. 15/835,983 (Ac. No. 20151-2163), filed December 8, 2017, titled “SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVING ECHO DETECTION IN A LIGHT RANGING AND "SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVING DETECTION OF A RETURN SIGNAL IN A LIGHT RANGING AND DETECTION SYSTEM" by David Hall and Anand Gopalan, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety and in all respects.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

A. Область техники A. Technical field

[0002] Настоящее раскрытие в целом относится к системам и способам для пропускания и приема света и, в частности, к улучшению безопасности систем пропускания и приема света посредством применения уникальных и идентифицируемых последовательностей световых импульсов, чтобы препятствовать подмене отраженного света, обнаруженного системой (системами).[0002] The present disclosure relates generally to systems and methods for transmitting and receiving light, and in particular to improving the security of light transmitting and receiving systems through the use of unique and identifiable light pulse sequences to prevent spoofing reflected light detected by the system(s) .

B. Уровень техники B. State of the art

[0003] Световые системы обнаружения и измерения дальности, такие как система LIDAR, работают посредством передачи последовательности световых импульсов, которые отражаются от объектов. Отраженный сигнал или эхо-сигнал возвращения принимается световой системой обнаружения и измерения дальности, и на основе обнаруженного времени пролета (TOF) система определяет расстояние (дальность), на котором система расположена от объекта. Световые системы обнаружения и измерения дальности могут иметь широкий спектр применения, в том числе автономное вождение и аэрофотосъемку поверхности. Эти применения могут накладывать высокий приоритет на безопасность, точность и надежность работы. Если другая сторона намеренно или непреднамеренно искажает лазерный луч или эхо-сигнал, это может отрицательно повлиять на точность и надежность. Одной из форм нарушения может подменная атака, когда злонамеренная сторона искажает или подражает характеристикам эхо-сигнала.[0003] Light detection and ranging systems, such as the LIDAR system, operate by transmitting a sequence of light pulses that reflect off objects. The return signal or return echo is received by the light detection and ranging system, and based on the detected time of flight (TOF), the system determines the distance (range) at which the system is located from the object. Light detection and ranging systems can have a wide range of applications, including autonomous driving and aerial photography of the surface. These applications can place a high priority on safety, accuracy and reliability. If the other side intentionally or unintentionally distorts the laser beam or echo, accuracy and reliability may be adversely affected. One form of violation can be a spoofing attack, where a malicious party distorts or mimics the characteristics of an echo signal.

[0004] В соответствии с этим необходимы системы и способы для улучшения обнаружения эхо-сигнала в световой системе обнаружения и измерения дальности, включающие в себя ослабление воздействия подменной атаки.[0004] Accordingly, systems and methods are needed to improve echo detection in a light detection and ranging system, including mitigating the effect of spoofing.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0005] Будут сделаны ссылки на варианты осуществления изобретения, примеры которых могут быть проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Эти чертежи предназначены для иллюстрации, но не для ограничения. Хотя изобретение в целом описывается в контексте этих вариантов осуществления, следует понимать, что оно не предназначено для ограничения объема изобретения этими конкретными вариантами осуществления. Масштаб элементов на фигурах не соблюдается.[0005] Reference will be made to embodiments of the invention, examples of which may be illustrated in the accompanying drawings. These drawings are intended to be illustrative and not limiting. Although the invention is generally described in the context of these embodiments, it should be understood that it is not intended to limit the scope of the invention to these specific embodiments. The scale of the elements in the figures is not respected.

[0006] Фиг. 1 изображает работу световой системы обнаружения и измерения дальности в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа.[0006] FIG. 1 depicts the operation of a light detection and ranging system in accordance with embodiments of the present document.

[0007] Фиг. 2 иллюстрирует работу световой системы обнаружения и измерения дальности и многократные световые эхо-сигналы в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа.[0007] FIG. 2 illustrates the operation of a light detection and ranging system and multiple light echoes in accordance with embodiments of the present document.

[0008] Фиг. ЗА изображает систему LIDAR с вращающимся зеркалом в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа.[0008] FIG. 3A depicts a rotating mirror LIDAR system in accordance with embodiments of this document.

[0009] Фиг. 3B изображает систему LIDAR с вращающейся электроникой в структуре "ротор-вал", содержащей ротор и вал, в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа.[0009] FIG. 3B depicts a LIDAR system with rotating electronics in a rotor-shaft structure comprising a rotor and a shaft, in accordance with embodiments of this document.

[0010] Каждая из фиг. 4А, 4B и 4C изображает защищающую от подмены сигнатуру в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия.[0010] Each of FIGS. 4A, 4B and 4C depict an anti-spoof signature in accordance with embodiments of the present disclosure.

[0011] Фиг. 5 изображает систему для ослабления воздействия подмены эхо-сигнала в световой системе обнаружения и измерения дальности в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия.[0011] FIG. 5 depicts a system for mitigating echo spoofing in a light detection and ranging system in accordance with embodiments of the present disclosure.

[0012] Фиг. 6А и 6B изображают блок-схемы последовательности этапов для ослабления воздействия подмены эхо-сигнала в световой системе обнаружения и измерения дальности в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия.[0012] FIG. 6A and 6B are flowcharts for mitigating echo spoofing in a light detection and ranging system in accordance with embodiments of the present disclosure.

[0013] Фиг. 7 изображает упрощенную блок-схему вычислительного устройства/система обработки информации в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа[0013] FIG. 7 depicts a simplified block diagram of a computing device/information processing system in accordance with embodiments of this document.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0014] В следующем описании в целях разъяснения сформулированы конкретные подробности, чтобы обеспечить понимание изобретения. Однако специалисту в области техники будет очевидно, что изобретение может быть осуществлено без этих подробностей. Кроме того, специалист в области техники поймет, что варианты осуществления описанного ниже настоящего изобретения могут быть реализованы различными путями, например, как процесс, устройство, система, прибор или способ на материальном машиночитаемом носителе.[0014] In the following description, for purposes of explanation, specific details are set forth in order to provide an understanding of the invention. However, the person skilled in the art will be obvious that the invention can be carried out without these details. In addition, one skilled in the art will appreciate that the embodiments of the present invention described below may be implemented in various ways, for example, as a process, apparatus, system, apparatus, or method on a tangible computer-readable medium.

[0015] Компоненты или модули, показанные на схемах, являются примерами иллюстративных вариантов осуществления изобретения, и они предназначены для того, чтобы избежать затруднения понимания изобретение. Также в ходе текущего обсуждения следует подразумевать, что компоненты могут быть описаны как отдельные функциональные блоки, которые могут содержать дочерние блоки, но специалисты в области техники признают, что различные компоненты или их части могут быть разделены на отдельные компоненты или могут быть объединены вместе, в том числе интегрированы в единую систему или компонент. Следует отметить, что функции или операции, обсуждаемые в настоящем документе, могут быть реализованы как компоненты. Компоненты могут быть реализованы в программном обеспечении, аппаратных средствах или их комбинации.[0015] The components or modules shown in the diagrams are examples of exemplary embodiments of the invention and are intended to avoid obscuring the invention. It should also be understood in the course of the current discussion that components may be described as separate functional units that may contain child units, but those skilled in the art will recognize that various components, or portions thereof, may be separated into separate components or may be combined together, in including integrated into a single system or component. It should be noted that the functions or operations discussed herein may be implemented as components. Components may be implemented in software, hardware, or a combination thereof.

[0016] Кроме того, соединения между компонентами или системами на фигурах не подразумеваются как ограниченные прямыми соединениями. Вместо этого данные между этими компонентами могут быть модифицированы, переформатированы, или иным образом изменены посредством промежуточных компонентов. Кроме того, могут использоваться дополнительные соединения или меньше соединений. Также следует отметить, что термины "присоединен", "соединенные" или "коммуникативно присоединен" должны подразумевать охват прямых соединений, непрямых соединений через одно или более промежуточных устройств и беспроводных соединений.[0016] In addition, connections between components or systems in the figures are not meant to be limited to direct connections. Instead, the data between these components can be modified, reformatted, or otherwise changed by intermediate components. In addition, additional connections or fewer connections may be used. It should also be noted that the terms "attached", "connected", or "communicatively connected" are intended to encompass direct connections, indirect connections through one or more intermediate devices, and wireless connections.

[0017] Ссылка в описании на "один вариант осуществления", "предпочтительный вариант осуществления", "вариант осуществления" или "варианты осуществления" означает, что конкретный признак, структура, характеристика или функция, описанная в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления изобретения и могут присутствовать более чем в одном варианте осуществления. Кроме того, появления упомянутых выше фраз в различных местах в описании не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления или вариантам осуществления.[0017] Reference in the description to "one embodiment", "preferred embodiment", "an embodiment", or "embodiments" means that a particular feature, structure, characteristic, or function described in connection with an embodiment is included at least in at least one embodiment of the invention and may be present in more than one embodiment. In addition, the occurrences of the phrases mentioned above in various places in the description do not necessarily all refer to the same embodiment or embodiments.

[0018] Использование некоторых терминов в различных местах в описании предназначено для иллюстрации и не должно быть истолковано как ограничение. Служба, функция или ресурс не ограничены единственной службой, функцией или ресурсом; использование этих терминов может относиться к группе связанных служб, функций или ресурсов, которые могут быть распределены или объединены.[0018] The use of certain terms in various places in the description is for illustrative purposes and should not be construed as limiting. A service, function, or resource is not limited to a single service, function, or resource; the use of these terms may refer to a group of related services, functions, or resources that may be distributed or combined.

[0019] Термины "включает в себя", "включающий в себя", "содержит" и "содержащий" должны быть истолкованы как открытые термины, и любые последующие списки являются примерами и не предусматривают ограничения перечисленными пунктами. Любые заголовки, используемые в настоящем документе, предназначены лишь для организационных целей и не должны использоваться для ограничения объема описания или формулы изобретения. Каждая ссылка, упомянутая в этом патентном документе, полностью включена в настоящий документ.[0019] The terms "comprises", "including", "comprises", and "comprising" are to be construed as open terms, and any following listings are examples and are not intended to be limiting to the items listed. Any headings used herein are for organizational purposes only and should not be used to limit the scope of the description or claims. Every reference mentioned in this patent document is incorporated herein in its entirety.

[0020] Кроме того, специалист в области техники должен признать, что: (1) некоторые этапы могут выполняться опционально; (2) этапы не могут быть ограничены конкретным порядком, сформулированным в настоящем документе; (3) некоторые этапы могут быть выполнены в другом порядке; и (4) некоторые этапы могут быть выполнены одновременно.[0020] In addition, one skilled in the art will recognize that: (1) some of the steps may be optional; (2) steps cannot be limited to the specific order set forth herein; (3) some steps may be performed in a different order; and (4) some of the steps can be performed simultaneously.

A. Световая система обнаружения и измерения дальности A. Light detection and ranging system

[0021] Световая система обнаружения и измерения дальности, такая как система LIDAR, может представлять собой инструмент для измерения формы и контуров окружения системы. Системы LIDAR могут иметь многочисленные применения, в том числе автономную навигацию и аэрофотосъемку поверхности. Системы LIDAR излучают световой импульс, который затем отражается от объекта в окружающей обстановке, в которой работает система. Время, в течение которого каждый импульс проходит от момента его излучения до его приема может быть измерено (т.е., время пролета "TOF"), чтобы определить расстояние между объектом и системой LIDAR. Наука основана на физике света и оптике.[0021] A light detection and ranging system, such as a LIDAR system, may be a tool for measuring the shape and contours of the system's environment. LIDAR systems can have numerous applications, including autonomous navigation and aerial photography of the surface. LIDAR systems emit a pulse of light, which is then reflected from an object in the environment in which the system operates. The time it takes for each pulse to travel from when it is emitted to when it is received can be measured (i.e., "TOF" time of flight) to determine the distance between the object and the LIDAR system. Science is based on the physics of light and optics.

[0022] В системе LIDAR свет может излучаться от лазера с частым испусканием луча. Лазерный свет проходит через среду и отражается от точек предметов в окружении, таких как здания, ветви дерева и транспортные средства. Отраженная энергия света возвращается к приемнику LIDAR (детектор), где она регистрируется и используется для составления карты окружения.[0022] In a LIDAR system, light may be emitted from a laser with frequent beam emission. Laser light travels through the medium and reflects off points of objects in the environment such as buildings, tree branches, and vehicles. The reflected light energy is returned to the LIDAR receiver (detector), where it is recorded and used to map the environment.

[0023] Фиг. 1 изображает операцию 100 оптических компонентов 102 обнаружения и измерения дальности и системы 109 анализа и интерпретации данных в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа. Оптические компоненты 102 обнаружения и измерения дальности могут содержать передатчик 104, который передает излучаемый световой сигнал 110, приемник 106, содержащий детектор, и систему 108 управления и сбора данных. Излученный световой сигнал 110 распространяется через среду и отражается от объекта 112. Световой эхо-сигнал 114 распространяется через среду и принимается приемником 106. Система 108 управления и сбора данных может управлять световым излучением посредством передатчика 104, и сбор данных может регистрировать световой эхо-сигнал 114, обнаруженный приемником 106. Система 109 анализа и интерпретации данных может принять выходные данные через соединение 116 от системы 108 управления и сбора данных и выполнить функции анализа данных. Соединение 116 может быть реализовано с беспроводным или бесконтактным способом связи. Передатчик 104 и приемник 106 могут включать в себя оптическую линзу и зеркала (не показаны). Передатчик 104 может излучать лазерный луч, имеющий множество импульсов в конкретной последовательности.[0023] FIG. 1 depicts operation 100 of optical detection and ranging components 102 and data analysis and interpretation system 109 in accordance with embodiments of this document. Optical detection and ranging components 102 may include a transmitter 104 that transmits an emitted light signal 110, a receiver 106 containing a detector, and a control and data acquisition system 108. The emitted light signal 110 propagates through the medium and reflects off the object 112. The light echo 114 propagates through the medium and is received by the receiver 106. The control and data acquisition system 108 may control the light emission through the transmitter 104 and the data acquisition may register the light echo 114 detected by the receiver 106. The data analysis and interpretation system 109 may receive output data via connection 116 from the control and data acquisition system 108 and perform data analysis functions. Connection 116 may be implemented with a wireless or contactless communication method. Transmitter 104 and receiver 106 may include an optical lens and mirrors (not shown). The transmitter 104 may emit a laser beam having a plurality of pulses in a particular sequence.

В некоторых вариантах осуществления оптические компоненты 102 обнаружения и измерения дальности и система 109 анализа и интерпретация данных содержат систему LIDAR.In some embodiments, the detection and ranging optical components 102 and the data analysis and interpretation system 109 comprise a LIDAR system.

[0024] Фиг. 2 иллюстрирует операцию 200 оптической системы 202 обнаружения и измерения дальности, включающей в себя множество световых эхо-сигналов: (1) эхо-сигнал 203 и (2) эхо-сигнал 205 в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа. Оптическая система 202 обнаружения и измерения дальности может представлять собой систему LIDAR. Вследствие расхождения лазерного луча единственный лазер, испускающий частые импульсы, попадает (направляет излучение) во множество объектов, производя несколько отражений. Оптическая система 202 обнаружения и измерения дальности может проанализировать множество отражений и может выдать отчет либо о самом сильном отражении, либо о последнем отражении, либо об обоих отражениях. На фиг. 2 оптическая система 202 обнаружения и измерения дальности обеспечивает излучение лазером в направлении близкой стены 204 (стены на близком расстоянии) и далекой стены 208 (стены на дальнем расстоянии). Как проиллюстрировано, большая часть луча попадает в стену 204 на близком расстоянии в области 206, обеспечивая в результате эхо-сигнал 203, и другая часть луча попадает в стену 208 на дальнем расстоянии в области 210, обеспечивая в результате эхо-сигнал 205. Эхо-сигнал 203 может иметь более короткое время пролета TOF и более сильную интенсивность принятого сигнала по сравнению с эхо-сигналом 205. Световая система 202 обнаружения и измерения дальности может зарегистрировать оба отражения, только если расстояние между двумя объектами больше минимального расстояния. И системе LIDAR и с единственным отражением, и с множественными отражениями для вычисления точного времени пролета TOF важно, чтобы эхо-сигнал был точно ассоциирован с переданным световым сигналом.[0024] FIG. 2 illustrates an operation 200 of an optical detection and ranging system 202 including a plurality of light echoes: (1) an echo 203 and (2) an echo 205, in accordance with embodiments of the present document. The optical detection and ranging system 202 may be a LIDAR system. Due to the divergence of the laser beam, a single laser emitting frequent pulses hits (directs radiation) into many objects, producing several reflections. The detection and ranging optical system 202 may analyze multiple reflections and may report either the strongest reflection, the last reflection, or both reflections. In FIG. 2, the optical detection and ranging system 202 provides laser radiation in the direction of the near wall 204 (walls at close range) and the far wall 208 (walls at far distance). As illustrated, most of the beam hits wall 204 at close range in region 206, resulting in echo 203, and the other part of the beam hits wall 208 at far distance in region 210, resulting in echo 205. signal 203 may have a shorter TOF and stronger received signal strength than echo 205. Light detection and ranging system 202 can detect both reflections only if the distance between two objects is greater than the minimum distance. For both single-bounce and multiple-bounce LIDAR systems, it is important for accurate TOF time-of-flight calculations that the echo be accurately associated with the transmitted light signal.

[0025] Некоторые варианты осуществления системы LIDAR могут собирать данные о расстоянии методом двухмерного облака точек (т.е., в одной плоскости). Эти системы LIDAR могут часто использоваться в промышленном применении и могут часто перепрофилироваться для инспекции, картографирования, автономной навигации и другого использования. Некоторые варианты осуществления этих устройств полагаются на использование единственной лазерной пары эмиттера/детектора, объединенной с движущимся зеркала некоторого типа для сканирования в пределах по меньшей мере одной плоскости. Это зеркало не только отражает излучаемый свет от диода, но и также может отражать световой эхо-сигнал детектору. Использование вращающегося зеркала в этой заявке может представлять собой средство для достижения 90-180-360 градусов обзора азимута, упрощая как системную конструкцию, так и технологичность.[0025] Some embodiments of a LIDAR system may collect distance data using a two-dimensional point cloud method (ie, in one plane). These LIDAR systems can often be used in industrial applications and can often be repurposed for inspection, mapping, autonomous navigation, and other uses. Some embodiments of these devices rely on the use of a single emitter/detector laser pair combined with some type of moving mirror to scan within at least one plane. This mirror not only reflects the emitted light from the diode, but can also reflect the light echo to the detector. The use of a rotating mirror in this application may be a means to achieve 90-180-360 degrees of azimuth viewing, simplifying both system design and manufacturability.

[0026] Фиг. 3 изображает систему 300 LIDAR с вращающимся зеркалом в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа. Система 300 LIDAR использует один лазерный эмиттер/детектор, объединенный с вращающимся зеркалом, чтобы осуществлять эффективное сканирование в пределах плоскости. Измерения расстояния, выполняемые такой системой, являются существенно двухмерными (т.е., в плоскости), и захваченные точки расстояния воспроизводятся как двухмерное облако точек (т.е., единственная плоскость). В некоторых вариантах осуществления, но без ограничений, вращающиеся зеркала вращаются с очень быстрой скоростью, например, тысячи оборотов в минуту. Вращающееся зеркало также может упоминаться как крутящееся зеркало.[0026] FIG. 3 depicts a rotating mirror LIDAR system 300 in accordance with embodiments of the present document. The 300 LIDAR system uses a single laser emitter/detector combined with a rotating mirror to perform efficient in-plane scanning. The distance measurements performed by such a system are essentially two-dimensional (ie, in a plane) and the captured distance points are reproduced as a two-dimensional point cloud (ie, a single plane). In some embodiments, but not limited to, the rotating mirrors rotate at very fast speeds, such as thousands of revolutions per minute. A rotating mirror may also be referred to as a spinning mirror.

[0027] Система 300 LIDAR содержит лазерный электронный блок 302 (лазерная электроника), который содержит единый световой эмиттер и световой детектор. Излучаемый лазерный сигнал 301 может быть направлен на фиксированное зеркало 304, которое отражает излучаемый лазерный сигнал 301 на вращающееся зеркало 306. По мере "вращения" вращающегося зеркала 306 излучаемый лазерный сигнал 301 может отражаться от объекта 308 на пути его распространения. Отраженный сигнал 303 может быть подан на детектор в лазерный электронный блок 302 через вращающееся зеркало 306 и фиксированное зеркало 304.[0027] The LIDAR system 300 includes a laser electronics assembly 302 (laser electronics) that includes a single light emitter and light detector. The emitted laser signal 301 may be directed to a fixed mirror 304, which reflects the emitted laser signal 301 onto a rotating mirror 306. As the rotating mirror 306 "spins", the emitted laser signal 301 may reflect off an object 308 along its propagation path. The reflected signal 303 can be applied to the detector in the laser electronics 302 via the rotating mirror 306 and the fixed mirror 304.

[0028] Фиг. 3B изображает систему 350 LIDAR с вращающейся электроникой в структуре "ротор-вал", содержащей ротор 351 и вал 361, в соответствии с вариантами осуществления настоящего документа. Ротор 351 может иметь цилиндрическую форму и содержать цилиндрическое отверстие в центре ротора 351. Вал 361 может быть помещен в цилиндрическое отверстие. Как проиллюстрировано, ротор 351 вращается вокруг вала 361. Эти компоненты могут быть включены в систему LIDAR. Ротор 351 может содержать компоненты 352 ротора, и вал 361 может содержать компоненты 366 вала. В компоненты 352 ротора включена верхняя печатная плата (PCB), и в компоненты 366 вала включена нижняя печатная плата (PCB). В некоторых вариантах осуществления компоненты 352 ротора могут содержать оптические компоненты 102 обнаружения и измерения дальности, и компоненты 366 вала могут содержать систему 109 анализа и интерпретации данных, показанные на фиг. 1.[0028] FIG. 3B depicts a LIDAR system 350 with rotating electronics in a rotor-shaft structure comprising a rotor 351 and a shaft 361, in accordance with embodiments of the present document. The rotor 351 may be cylindrical in shape and include a cylindrical hole in the center of the rotor 351. The shaft 361 may be placed in the cylindrical hole. As illustrated, a rotor 351 rotates around a shaft 361. These components may be included in a LIDAR system. Rotor 351 may include rotor components 352 and shaft 361 may include shaft components 366. Rotor components 352 include an upper printed circuit board (PCB), and shaft components 366 include a lower printed circuit board (PCB). In some embodiments, the rotor components 352 may include optical detection and ranging components 102, and the shaft components 366 may include the data analysis and interpretation system 109 shown in FIG. 1.

[0029] К компонентам 352 ротора через соединения 354 присоединены кольцо 356 и кольцо 358. Кольцо 356 и кольцо 358 представляют собой кольцевые полоски, расположенные на внутренней поверхности ротора 351, и обеспечивают функциональность электродной пластины для одной стороны конденсатора с воздушным зазором. К компонентам 366 вала через соединения 364 присоединены кольцо 360 и кольцо 362. Кольцо 360 и кольцо 362 представляют собой кольцевые полоски, расположенные на внешней поверхности вала 361, и обеспечивают функциональность электродной пластины для другой стороны конденсатора с воздушным зазором. Конденсатор C1 может быть создан на основе пространства между кольцом 356 и кольцом 360. Другой конденсатор C2 может быть создан на основе пространства между кольцом 358 и кольцом 362. Емкость для упомянутых выше конденсаторов может быть частично определена воздушным зазором 368.[0029] Ring 356 and ring 358 are attached to rotor components 352 via connections 354. Ring 356 and ring 358 are annular strips located on the inner surface of rotor 351 and provide electrode plate functionality for one side of the air gap capacitor. Attached to the shaft components 366 are ring 360 and ring 362 through joints 364. Ring 360 and ring 362 are annular strips located on the outer surface of shaft 361 and provide electrode plate functionality for the other side of the air gap capacitor. Capacitor C1 can be created from the space between ring 356 and ring 360. Another capacitor C2 can be created from the space between ring 358 and ring 362. The capacitance for the capacitors mentioned above can be partly determined by the air gap 368.

[0030] Кольцо 356 и кольцо 360 являются компонентами электродной пластины конденсатора C1, и кольцо 358 и кольцо 362 являются компонентами электродной пластины конденсатора C2. Вертикальный зазор 370 между кольцом 356 и кольцом 358 может повлиять на рабочие характеристики емкостной связи между конденсатором C1 и конденсатором C2, поскольку значение вертикального зазора 370 может определить уровень интерференции между двумя конденсаторами. Специалист в области техники поймет, что каждый из ротора 351 и вала 361 может каждый содержать N колец, которые могут поддерживать N емкостных связей.[0030] Ring 356 and ring 360 are components of the electrode plate of capacitor C1, and ring 358 and ring 362 are components of the electrode plate of capacitor C2. The vertical gap 370 between ring 356 and ring 358 can affect the performance of the capacitive coupling between capacitor C1 and capacitor C2 because the value of vertical gap 370 can determine the level of interference between the two capacitors. One skilled in the art will appreciate that each of rotor 351 and shaft 361 may each contain N rings, which may support N capacitive couplings.

[0031] Как отмечено ранее, время пролета, или TOF является способом, который система LIDAR использует для составления карты окружения и обеспечивает устойчивую к условиям эксплуатации и проверенную методику, используемую для обнаружения целевых объектов. Одновременно, по мере того как лазеры испускают лучи, программно-аппаратное обеспечение в системе LIDAR может анализировать и измерять принятые данные. Оптическая линза приема в системе LIDAR действует как телескоп, собирающий фрагменты световых фотонов, возвращающихся из окружения. Чем больше лазеров использовано в системе, тем больше информация об окружении может быть собрано. Системы LIDAR с единственным лазером могут находиться в невыгодном положении по сравнению с системами с несколькими лазерами, поскольку может быть извлечено меньше фотонов, и тем самым будет собрано меньше информации. Некоторые варианты осуществления, но без ограничения, систем LIDAR были реализованы с 8, 16, 32 и 64 лазерами. Кроме того, некоторые варианты осуществления LIDAR, но без ограничения, могут иметь вертикальное поле зрения (FOV) 30-40° с интервалом лазерного луча 0,3 °, и могут иметь скорости вращения 5-20 вращений в секунду.[0031] As noted earlier, time-of-flight, or TOF, is the method that the LIDAR system uses to map the environment and provides a robust and proven technique used to detect targets. Simultaneously, as the lasers emit beams, the firmware in the LIDAR system can analyze and measure the received data. The optical receiving lens in the LIDAR system acts like a telescope, collecting fragments of light photons returning from the environment. The more lasers used in the system, the more information about the environment can be collected. Single laser LIDAR systems may be at a disadvantage compared to multiple laser systems because fewer photons can be extracted and thus less information is collected. Some embodiments of, but not limited to, LIDAR systems have been implemented with 8, 16, 32, and 64 lasers. In addition, some embodiments of LIDAR, but without limitation, may have a vertical field of view (FOV) of 30-40° with a laser beam spacing of 0.3°, and may have rotation speeds of 5-20 revolutions per second.

[0032] Функциональность вращающегося зеркала также может быть реализована с помощью твердотельной технологии, такой как MEMS.[0032] Rotating mirror functionality can also be implemented using solid state technology such as MEMS.

B. Защита от подмены эхо-сигналаB. Echo Spoofing Protection

[0033] Одной целью вариантов осуществления настоящего документа является создание защищенной от подмены оптической системы обнаружения и измерения дальности. В контексте настоящего документа световая система обнаружения и измерения дальности может представлять собой, но без ограничения, систему LIDAR.[0033] One goal of the embodiments of this document is to provide a tamper-resistant optical detection and ranging system. In the context of this document, a light detection and ranging system may be, but is not limited to, a LIDAR system.

[0034] Защищенная от подмены система LIDAR может иметь способность анализировать эхо-сигнал, содержащий последовательность импульсов, и сопоставлять принятую последовательность импульсов с переданной последовательностью импульсов, чтобы отличить ее от других поддельных импульсов. В контексте настоящего документа эхо-сигнал, содержащий последовательность импульсов, может быть эквивалентен многократному эхо-сигналу или одиночному эхо-сигналу.[0034] A tamper-proof LIDAR system may have the ability to analyze an echo containing a pulse train and compare the received pulse train with the transmitted pulse train to distinguish it from other fake pulses. In the context of this document, an echo containing a train of pulses may be equivalent to a multiple echo or a single echo.

[0035] Защищенная от подмены система может быть основана на защищающих от подмены сигнатурах. Защищающая от подмены сигнатура может однозначно идентифицировать достоверный отраженный световой сигнал. Защищающая от подмены сигнатура может быть закодирована или встроена в импульсы, которые затем испускаются системой LIDAR. Когда система LIDAR принимает эхо-сигнал, система LIDAR может извлечь защищающую от подмены сигнатуру из одиночного или многократного эхо-сигнала и определить, совпадают ли декодированные импульсы принятого эхо-сигнала с импульсами, переданными в лазерном луче. Если импульсы действительно совпадают, эхо-сигнал можно считать удостоверенным, и данные могут декодироваться из импульсов эхо-сигнала. Если импульсы не совпадают, эхо-сигнал можно считать поддельным сигналом, и от эхо-сигнала можно отказаться. Действительно, система подтверждает подлинность или достоверность эхо-сигнала, используя характеристики переданных импульсов, которые содержат встроенную защищающую от подмены сигнатуру. Система может идентифицировать намеренные или непреднамеренные поддельные эхо-сигналы, которые могут ошибочно инициировать вычисление поддельного эхо-сигнала. Таким образом, система LIDAR может отличить переданные импульсы от поддельных импульсов. Кроме того, система может включать в себя два признака для ослабления воздействия подмены эхо-сигналов.[0035] The tamper-proof system may be based on tamper-proof signatures. The tamper-proof signature can uniquely identify a valid reflected light signal. The tamper-proof signature can be encoded or embedded in pulses that are then emitted by the LIDAR system. When the LIDAR system receives an echo, the LIDAR system can extract the anti-spoof signature from the single or multiple echo and determine if the received echo's decoded pulses match those transmitted in the laser beam. If the pulses do match, the echo can be considered valid and data can be decoded from the echo pulses. If the pulses do not match, the echo can be considered a fake signal and the echo can be discarded. Indeed, the system authenticates or validates the echo using the characteristics of the transmitted pulses, which contain an embedded anti-tampering signature. The system can identify intentional or unintentional spoof echoes that may erroneously trigger a spoof echo calculation. Thus, the LIDAR system can distinguish transmitted pulses from fake pulses. In addition, the system may include two features to mitigate the effect of echo spoofing.

[0036] Во-первых, система LIDAR может динамически изменять характеристики импульсов для следующего или последующего испускания лазерного луча. Как обсуждалось ранее, характеристики импульсов могут быть определены посредством защищающей от подмены сигнатуры. Этот признак позволяет системе LIDAR отвечать на подменные атаки поддельных импульсов. Злонамеренная сторона может отслеживать переданный лазерный луч или эхо-сигналы, чтобы подвергнуть систему LIDAR подмене. При статической, а не динамической операции для защищающей от подмены сигнатуры злонамеренная сторона может без труда суметь подвергать систему LIDAR подмене.[0036] First, the LIDAR system can dynamically change the characteristics of the pulses for the next or subsequent emission of the laser beam. As discussed earlier, the characteristics of the pulses can be determined by the signature tamper-proof. This feature allows the LIDAR system to respond to fake pulse spoof attacks. A malicious party can monitor the transmitted laser beam or echoes to spoof the LIDAR system. With a static rather than a dynamic operation for a tamper-resistant signature, a malicious party can easily be able to tamper with the LIDAR system.

[0037] Система LIDAR также может динамически изменять сигнатуру для следующего испускания луча, когда переданные последовательности импульса совпадают с последовательностями эхо-сигналов импульсов. Как отмечено, динамически изменяя защищающую от подмены сигнатуру для следующего испускания лазерного луча, потенциал для намеренных или непреднамеренных подмен может быть ослаблен. Обычно время пролета (TOF) лазерного луча, отправленного к объекту и отраженного обратно к системе LIDAR, составляет порядка 0,5-2 микросекунд. В этом периоде времени система LIDAR может проанализировать эхо-сигнал и принять решение, следует ли изменить сигнатуру для следующего испускания лазерного луча.[0037] The LIDAR system can also dynamically change the signature for the next beam emission when the transmitted pulse sequences match the pulse echo sequences. As noted, by dynamically changing the tamper-proof signature for the next laser beam emission, the potential for intentional or unintentional tampering can be reduced. Typically, the time of flight (TOF) of a laser beam sent to an object and reflected back to a LIDAR system is on the order of 0.5-2 microseconds. In this time period, the LIDAR system can analyze the echo and decide whether to change the signature for the next laser beam emission.

[0038] В различных вариантах осуществления система LIDAR также может динамически изменять передаваемую последовательность импульсов, которая содержит защищающую от подмены сигнатуру, а также адаптировать последовательность импульсов к окружающей обстановке, в которой она работает. Например, если система LIDAR используется в системе автономной навигации, погодные условия и/или загруженность дорог могут затронуть характер распространения световых сигналов. В этом варианте осуществления система LIDAR может подстраивать шаблон световых импульсов, не только чтобы однозначно идентифицировать его для приемника, но также, и чтобы улучшить рабочие характеристики системы на основе окружающей обстановки, в которой она работает.[0038] In various embodiments, the LIDAR system can also dynamically change the transmitted pulse train that contains the anti-spoof signature, as well as adapt the pulse train to the environment in which it operates. For example, if the LIDAR system is used in an autonomous navigation system, weather conditions and/or traffic may affect the propagation of light signals. In this embodiment, the LIDAR system can tailor the pattern of light pulses, not only to uniquely identify it to the receiver, but also to improve system performance based on the environment in which it operates.

[0039] Во-вторых, чтобы добавить другой элемент безопасности, система LIDAR может случайным образом изменять передаваемые импульсы. Кодирование на основе случайного алгоритма может быть инициировано инструкцией от контроллера. Этот признак может быть полезен для ослабления воздействия непреднамеренных эхо-сигналов. Непреднамеренные эхо-сигналы могут увеличиться с ростом автономного вождения на основе систем LIDAR.[0039] Second, to add another safety element, the LIDAR system can randomly change the transmitted pulses. Random coding may be initiated by an instruction from the controller. This feature can be useful for mitigating unintentional echoes. Unintentional echoes may increase with the growth of autonomous driving based on LIDAR systems.

[0040] Защищающие от подмены сигнатуры могут быть основаны, но без ограничений, на количестве импульсов, расстоянии между импульсами, амплитуде и отношении амплитуд импульсов, и форме импульсов. В качестве примера одной защищающей от подмены сигнатуры, количество импульсов в двух последовательностях испускания луча может содержать X импульсов в первой последовательности и Y импульсов во второй последовательности, где X не равно Y.[0040] The tamper-resistant signatures can be based on, but are not limited to, the number of pulses, the spacing between pulses, the amplitude and amplitude ratio of the pulses, and the shape of the pulses. As an example of one anti-spoof signature, the number of pulses in two beam emitting sequences may comprise X pulses in the first sequence and Y pulses in the second sequence, where X is not equal to Y.

[0041] Каждая из фиг. 4А, 4B и 4C изображает защищающую от подмены сигнатуру 400 в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия. На этих фигурах A представляет амплитуду импульсов, и di представляет расстояние на временной шкале T. Фиг. 4А иллюстрируют последовательность из четырех импульсов, в которой вариация расстояний между каждым импульсом может определять защищающую от подмены сигнатуру. Например, расстояние между импульсом P1 и импульсом P2 может составлять d1. Расстояние между импульсом P2 и импульсом P3 может составлять d2. Расстояние между импульсом P3 и импульсом P4 может составлять d3. Как проиллюстрировано, d1>d3>d2.[0041] Each of FIG. 4A, 4B, and 4C depict a tamper-proof signature 400 in accordance with embodiments of the present disclosure. In these figures, A represents the amplitude of the pulses and di represents the distance on the time scale T. FIG. 4A illustrates a sequence of four pulses in which the variation in the spacing between each pulse can determine the anti-spoof signature. For example, the distance between pulse P1 and pulse P2 may be d1. The distance between pulse P2 and pulse P3 may be d2. The distance between pulse P3 and pulse P4 may be d3. As illustrated, d1>d3>d2.

[0042] Фиг. 4B иллюстрирует последовательность из трех импульсов, в которой вариация амплитуд может определять защищающую от подмены сигнатуру. Например, импульс P5 может иметь амплитуду a2. Импульс P6 может иметь амплитуду a4. Импульс P7 может иметь амплитуду a3. Как проиллюстрировано, a4>a3>a2. Сигнатура может быть основана на фиксированном отношении для амплитуд импульсов, и/или сигнатура может быть основана на переменных отношениях между импульсами, и/или сигнатура может быть основана на абсолютных амплитудах, заданных предопределенным или динамическим порогом.[0042] FIG. 4B illustrates a three-pulse sequence in which amplitude variation can define a tamper-resistant signature. For example, pulse P5 may have amplitude a2. The pulse P6 may have an amplitude a4. The pulse P7 may have amplitude a3. As illustrated, a4>a3>a2. The signature may be based on a fixed ratio for pulse amplitudes and/or the signature may be based on variable ratios between pulses and/or the signature may be based on absolute amplitudes given by a predefined or dynamic threshold.

[0043] Фиг. 4C иллюстрирует последовательность из трех импульсов, в которой вариация форм импульса может определять защищающую от подмены сигнатуру. В варианте осуществления на фиг. 4C вариация формы импульсов может представлять собой вариацию ширины импульсов. Например, импульс P8 может иметь ширину импульса d4. Импульс P9 может иметь ширину импульса d5. Импульс P10 может иметь ширину импульса d6, как проиллюстрировано d5>d6>d4.[0043] FIG. 4C illustrates a three-pulse sequence in which a variation in pulse shapes can define a tamper-resistant signature. In the embodiment of FIG. 4C, the pulse shape variation may be a pulse width variation. For example, pulse P8 may have a pulse width of d4. The P9 pulse may have a pulse width of d5. The P10 pulse may have a pulse width of d6, as illustrated by d5>d6>d4.

[0044] Специалист в области техники поймет, что защищающие от подмены сигнатуры могут изменяться на основе применения и окружающей обстановки, в которой реализованы варианты осуществления изобретения, и подразумевается, что все это входит в объем изобретения. Защищающие от подмены сигнатуры могут быть использованы отдельно или в комбинации. Обнаружение защищающих от подмены сигнатур может быть реализовано с фиксированными или переменными порогами.[0044] One skilled in the art will appreciate that spoofing signatures may vary based on the application and environment in which embodiments of the invention are implemented, and all of these are intended to be within the scope of the invention. Signatures that protect against substitution may be used alone or in combination. The detection of anti-spoof signatures can be implemented with fixed or variable thresholds.

[0045] Фиг. 5 изображает систему 500 для ослабления воздействия подмены эхо-сигнала в световой системе измерения дальности и обнаружения в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия. В контексте настоящего документа "защищающая от подмены сигнатура" может упоминаться как "сигнатура". Как обсуждалось ранее, защищающая от подмены сигнатура может быть основана на характеристиках импульсов, таких как вариации количества импульсов в двух или больше последовательностях импульсов, вариации расстояний между импульсами, вариации отношений амплитуд импульсов или вариации ширины импульсов.[0045] FIG. 5 depicts a system 500 for mitigating echo spoofing in a light ranging and detection system in accordance with embodiments of the present disclosure. In the context of this document, a "protective signature" may be referred to as a "signature". As discussed earlier, the anti-spoof signature may be based on characteristics of the pulses, such as variations in the number of pulses in two or more pulse trains, variations in pulse spacing, variations in pulse amplitude ratios, or variations in pulse width.

[0046] Модуль 524 извлечения сигнатуры может отправлять сигнал, который определяет сигнатуру, которая будет встроена в последовательность импульсов, кодеру 506 с защитой от подмены и контроллеру 504. Кодер 506 с защитой от подмены может формировать на основе заданной сигнатуры сигнал 507 кодирования сигнатуры, который содержит последовательность импульсов со встроенной сигнатурой, которая будет испущена лазером 514. Чтобы создать элемент случайности в последовательностях импульсов, случайный кодер 508 (на основе инструкций от контроллера 504) может обеспечить случайную подстройку текущей последовательности импульсов относительно предшествующей последовательности импульсов. Случайный кодер 508 выполнен с возможностью вносить случайность в характеристики последовательностей импульсов передаваемого лазерного луча относительно предшествующей последовательности переданных импульсов. Контроллер 504 может инициировать случайную подстройку текущей последовательности импульсов, даже если подменная атака не была идентифицирована. Модуль 524 извлечения сигнатуры может обеспечить контроллеру 504 статус для защищающей от подмены операции.[0046] The signature extraction module 524 may send a signal that specifies a signature to be embedded in the pulse train to the anti-spoof encoder 506 and the controller 504. Based on the predetermined signature, the anti-spoof encoder 506 may generate a signature encoding signal 507 that contains a signature embedded pulse train to be emitted by laser 514. To create an element of randomness in the pulse trains, random encoder 508 (based on instructions from controller 504) can randomly adjust the current pulse train relative to the previous pulse train. The random encoder 508 is configured to introduce randomness into the characteristics of the transmitted laser beam pulse trains relative to the previous transmitted pulse train. The controller 504 may initiate a random adjustment of the current pulse train even if no spoofing attack has been identified. The signature extraction module 524 may provide the controller 504 with status for a tamper-proof operation.

[0047] Сигнал 507 кодирования сигнатуры может быть подан на мультиплексор 510. В свою очередь мультиплексор 510 объединяет сигнал 509 с внесенным элементом случайности от случайного кодера 508 и сигнал 507 кодирования сигнатуры от кодера 506 с защитой от подмены. Выходные данные мультиплексора 510 могут быть поданы на передатчик 512, который может быть присоединен к лазеру 514. После приема последовательности импульсов от передатчика 512 лазер 514 испускает лазерный луч 516, который включает в себя последовательность импульсов со встроенной сигнатурой.[0047] The signature encoding signal 507 may be applied to a multiplexer 510. In turn, the multiplexer 510 combines the randomized signal 509 from the random encoder 508 and the signature encoding signal 507 from the anti-spoof encoder 506. The output of multiplexer 510 may be provided to transmitter 512, which may be coupled to laser 514. Upon receiving a pulse train from transmitter 512, laser 514 emits a laser beam 516 that includes a signature embedded pulse train.

[0048] Световой эхо-сигнал 518 может быть сформирован посредством отражения от объекта лазерным лучом 516 и может быть принят фотодетектором 520. В качестве альтернативы световой эхо-сигнал 518 может являться подмененным эхо-сигналом, сформированным другим световым передатчиком. Подмененный эхо-сигнал может являться намеренным или непреднамеренным эхо-сигналом.[0048] Light echo 518 may be generated by reflection from an object by laser beam 516 and may be received by photodetector 520. Alternatively, light echo 518 may be a spoofed echo generated by another light transmitter. The spoofed echo may be an intentional or unintentional echo.

[0049] Фотодетектор 520 преобразовывает сигнал из оптической области в электрическую область и подает информацию эхо-сигнала на приемник 522. Приемник 522 может выдать оцифрованную форму информации эхо-сигнала модулю 524 извлечения сигнатуры или аналоговый сигнал на основе заданных характеристик фотодетектора. Модуль 524 извлечения сигнатуры обрабатывает информацию эхо-сигнала и извлекает сигнатуру, чтобы подтвердить подлинность или достоверность эхо-сигнала. Если характеристики последовательности импульсов эхо-сигнала совпадают с характеристиками переданной последовательности импульсов, то многократный эхо-сигнал можно считать подлинным. Модуль извлечения сигнатуры может перейти к выдаче выходных данных 526. Модуль извлечения сигнатуры также может перейти к выдаче аварийного сигнала 528, который может быть подан на контроллер более высокого уровня.[0049] The photodetector 520 converts the signal from the optical domain to the electrical domain and provides echo information to the receiver 522. The receiver 522 may provide a digitized form of the echo signal information to the signature extractor 524 or an analog signal based on predetermined characteristics of the photodetector. The signature extraction module 524 processes the echo information and extracts the signature to confirm the authenticity or validity of the echo. If the characteristics of the echo pulse train match those of the transmitted pulse train, then the multiple echo can be considered genuine. The signature extractor may proceed to issue output 526. The signature extractor may also proceed to issue an alarm 528, which may be applied to a higher level controller.

[0050] Если характеристики последовательности эхо-сигнала не совпадают c характеристиками переданной последовательности импульсов, то эхо-сигнал можно считать не подлинным. В ответ модуль 524 извлечения сигнатуры может динамически указать кодеру 506 с защитой от подмены выбрать другую сигнатуру для следующего испускания лазерного луча. Другими словами, модуль 524 извлечения сигнатуры может динамически изменить защищающую от подмены сигнатуру для следующей последовательности импульсов, которые будут переданы, относительно предшествующей последовательности переданных импульсов. Порог для определения соответствия импульсов может быть предопределен или динамически подстраиваться на основе вариации эксплуатационных параметров.[0050] If the characteristics of the echo sequence do not match the characteristics of the transmitted pulse sequence, then the echo signal can be considered not authentic. In response, the signature extractor 524 may dynamically direct the anti-spoof encoder 506 to select a different signature for the next laser beam emission. In other words, the signature extractor 524 can dynamically change the anti-spoof signature for the next pulse train to be transmitted relative to the previous transmitted pulse train. The threshold for determining pulse matching may be predetermined or dynamically adjusted based on variation in operating parameters.

[0051] Контроллер 504 принимает окружающие условия 502, которые могут включать в себя информацию о погодных условиях, загруженности дорог, условиях проверки/калибровки/изготовления. На основе окружающих условий 502 и инструкций от модуля 524 извлечения сигнатуры контроллер 504 может обеспечить инструкции для работы случайного кодера 508 и мультиплексора 510.[0051] The controller 504 receives environmental conditions 502, which may include information about weather conditions, traffic conditions, inspection/calibration/manufacturing conditions. Based on environmental conditions 502 and instructions from signature extractor 524, controller 504 may provide instructions for operating random encoder 508 and multiplexer 510.

[0052] Фиг. 6А и 6B изображают блок-схемы 600 и 650 последовательности этапов для ослабления воздействия подмены эхо-сигнала в световой системе измерения дальности и обнаружения в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия. Способ содержит следующие этапы в световой системе измерения дальности и обнаружения.[0052] FIG. 6A and 6B depict flowcharts 600 and 650 of steps for mitigating the effects of echo spoofing in a light ranging and detection system in accordance with embodiments of the present disclosure. The method comprises the following steps in a light ranging and detection system.

[0053] Выбор защищающей от подмены сигнатуры (этап 602),[0053] Selecting an anti-spoof signature (step 602),

[0054] Кодирование последовательности импульсов с помощью защищающей от подмены сигнатуры (этап 606),[0054] Encoding the Pulse Train with a Spoofing Signature (Step 606),

[0055] Активация случайного алгоритма кодирования (этап 604) (факультативный),[0055] Activate random coding algorithm (step 604) (optional),

[0056] Модификация последовательности импульсов на основе случайного алгоритма кодирования, если активирован (этап 608),[0056] Modify the pulse train based on a random coding algorithm, if enabled (block 608),

[0057] Испускание лазерного луча, содержащего модифицированную последовательность импульсов (этап 609),[0057] Emission of a laser beam containing a modified pulse train (step 609),

[0058] В объекте: формирование достоверного многократного эхо-сигнала, когда лазерный луч отражается от объекта (этап 610),[0058] In an object: generating a reliable multiple echo when the laser beam is reflected from the object (step 610),

[0059] Или в другом световом передатчике: формирование поддельного многократного эхо-сигнала (этап 611),[0059] Or in another light transmitter: fake multiple echo generation (step 611),

[0060] Прием и декодирование принятого сигнала, который содержит достоверный многократный эхо-сигнал или поддельный многократный эхо-сигнал (этап 612),[0060] Receiving and decoding a received signal that contains a valid multiple echo or a fake multiple echo (block 612),

[0061] Извлечение защищающей от подмены сигнатуры из принятого сигнала (этап 614),[0061] Extracting the anti-spoof signature from the received signal (block 614),

[0062] Определение, совпадают ли характеристики импульсов в принятом сигнале с характеристиками импульсов в переданных последовательностях импульсов? (этап 616),[0062] Determining whether the characteristics of the pulses in the received signal match the characteristics of the pulses in the transmitted pulse trains? (step 616)

[0063] Если да, формирование выходных данных (этап 618),[0063] If yes, generate output data (block 618),

[0064] Если нет, формирование сигнала тревоги (этап 617) и повторение этапа 602.[0064] If not, generate an alarm (step 617) and repeat step 602.

[0065] Варианты осуществления настоящего документа могут включать в себя систему, содержащую модуль извлечения сигнатуры, выполненный с возможностью выбора защищающей от подмены сигнатуры; кодер с защитой от подмены, выполненный с возможностью встраивать защищающую от подмены сигнатуру в передаваемый лазерный луч, содержащий последовательность импульсов; контроллер; и декодер, выполненный с возможностью декодировать эхо-сигнал. Модуль извлечения сигнатуры извлекает защищающую от подмены сигнатуру из декодированного эхо-сигнала и определяет, совпадают ли характеристики декодированного эхо-сигнала с характеристиками последовательностей импульсов переданного лазерного луча. Если декодированный эхо-сигнал совпадает с характеристиками переданного лазерного луча, модуль извлечения сигнатуры подтверждает достоверность декодированного эхо-сигнала и выдает данные декодированного эхо-сигнала. Если декодированный эхо-сигнал не совпадает с характеристиками переданного лазерного луча, модуль извлечения сигнатуры признает недостоверным декодированный эхо-сигнал, игнорирует декодированный эхо-сигнал и выдает аварийный сигнал. Для следующей последовательности импульсов, которые будут переданы, модуль извлечения сигнатуры динамически изменяет защищающую от подмены сигнатуру.[0065] Embodiments of the present document may include a system comprising a signature extraction module configured to select an anti-spoof signature; a tamper-proof encoder configured to embed a tamper-proof signature in the transmitted laser beam comprising the pulse train; controller; and a decoder configured to decode the echo signal. The signature extraction module extracts the anti-spoof signature from the decoded echo and determines whether the characteristics of the decoded echo match those of the transmitted laser beam pulse trains. If the decoded echo matches the characteristics of the transmitted laser beam, the signature extractor validates the decoded echo and outputs the decoded echo data. If the decoded echo does not match the characteristics of the transmitted laser beam, the signature extraction module invalidates the decoded echo, ignores the decoded echo, and generates an alarm. For the next sequence of pulses to be transmitted, the signature extraction module dynamically changes the anti-spoof signature.

[0066] Система дополнительно содержит случайный кодер, выполненный с возможностью придавать элемент случайности характеристикам последовательностей импульсов передаваемого лазерного луча относительно предшествующей последовательности переданных импульсов. Контроллер принимает окружающие условия, которые определяют характеристики для последовательности импульсов передаваемого лазерного луча. Защищающая от подмены сигнатура динамически изменяется на основе окружающих условий. Защищающая от подмены сигнатура динамически изменяется на основе окружающих условий. Характеристикам для последовательностей импульсов переданного лазерного луча придается элемент случайности на основе окружающих условий. Окружающие условия содержат погодные условия, загруженность дорог или условия проверки/калибровки/изготовления, защищающая от подмены сигнатура основана на характеристиках импульсов, таких как вариации количества импульсов в двух или более последовательностях импульсов, вариации расстояния между импульсами, вариации отношений амплитуд импульсов или вариации ширины импульсов.[0066] The system further comprises a random encoder configured to impart an element of randomness to the characteristics of the transmitted laser beam pulse trains relative to a preceding transmitted pulse train. The controller receives environmental conditions that determine the characteristics for the pulse train of the transmitted laser beam. The tamper-proof signature changes dynamically based on environmental conditions. The tamper-proof signature changes dynamically based on environmental conditions. The characteristics for the pulse trains of the transmitted laser beam are given an element of randomness based on environmental conditions. Ambient conditions include weather conditions, traffic congestion, or inspection/calibration/manufacturing conditions, anti-tampering signature based on pulse characteristics such as variations in the number of pulses in two or more pulse trains, variations in pulse spacing, variations in pulse amplitude ratios, or variations in pulse widths .

C. Варианты осуществления системы C. In system embodiments

[0067] В вариантах осуществления аспекты настоящего патентного документа могут быть направлены или реализованы на системах обработки информации /вычислительных системах. В целях этого раскрытия вычислительная система может включать в себя любой инструментарий или совокупность инструментариев, выполненных с возможностью подсчитывать, вычислять, определять, классифицировать, обрабатывать, передавать, принимать, извлекать, создавать, маршрутизировать, переключать, хранить, отображать, сообщать, демонстрировать, обнаруживать, записывать, воспроизводить, манипулировать или использовать любую форму информации, знаний или данных для коммерческих, научных, управленческих или других целей. Например, вычислительная система может представлять собой световую систему измерения, такую как система LIDAR, которая использует время пролета, чтобы составить карту объектов в своем окружении. Вычислительная система может включать в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ; RAM), один или несколько ресурсов обработки, таких как центральный процессор (ЦП; CPU) или аппаратные средства или логическую схему программного управления, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ; ROM) и/или память других типов. Дополнительные компоненты вычислительной системы могут включать в себя один или более сетевых или беспроводных портов для связи с внешними устройствами, а также различные устройства ввода и вывода (I/O), такие как клавиатура, мышь, сенсорный экран и/или видеодисплей. Вычислительная система также может включать в себя одну или более шин, выполненных с возможностью осуществлять связь между различными аппаратными компонентами.[0067] In embodiments, aspects of this patent document may be directed to or implemented on information processing/computing systems. For the purposes of this disclosure, a computing system may include any tool or set of tools configured to count, calculate, determine, classify, process, transmit, receive, retrieve, create, route, switch, store, display, report, display, detect , record, reproduce, manipulate or use any form of information, knowledge or data for commercial, scientific, managerial or other purposes. For example, the computing system may be a light measurement system such as a LIDAR system that uses time of flight to map objects in its environment. A computing system may include a random access memory (RAM; RAM), one or more processing resources such as a central processing unit (CPU) or hardware or software control logic, a read only memory (ROM; ROM), and/or other types of memory. Additional computing system components may include one or more network or wireless ports for communication with external devices, as well as various input and output (I/O) devices such as a keyboard, mouse, touch screen, and/or video display. The computing system may also include one or more buses configured to communicate between various hardware components.

[0068] Фиг. 7 изображает упрощенную блок-схему вычислительного устройства/системы обработки информации (или вычислительной системы) в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия. Следует понимать, что функциональность, показанная для системы 700, может быть выполнена с возможностью поддерживать различные варианты осуществления системы обработки информации - хотя следует понимать, что система обработки информации может быть сконфигурирована по-другому и включать в себя разные компоненты.[0068] FIG. 7 depicts a simplified block diagram of a computing device/information processing system (or computing system) in accordance with embodiments of the present disclosure. It should be understood that the functionality shown for system 700 may be configured to support various embodiments of the information processing system - although it should be understood that the information processing system may be configured differently and include different components.

[0069] Как проиллюстрировано на фиг. 7, система 700 включает в себя один или более центральных процессоров 701 (ЦП; CPU), которые обеспечивают вычислительные ресурсы и управляет компьютером. Центральный процессор 701 может быть реализован с помощью микропроцессора и т.п., а также может включать в себя один или более графических процессоров 717 (GPU) и/или сопроцессор для операций с плавающей точкой для математических вычислений. Система 700 также может включать в себя системную память 702, которая может иметь форму оперативного запоминающего устройства (ОЗУ; RAM), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ; ROM) или обоих.[0069] As illustrated in FIG. 7, system 700 includes one or more central processing units (CPUs) 701 that provide computing resources and control a computer. The central processing unit 701 may be implemented with a microprocessor or the like, and may also include one or more graphics processing units (GPUs) 717 and/or a floating point co-processor for mathematical calculations. System 700 may also include system memory 702, which may be in the form of random access memory (RAM; RAM), read only memory (ROM; ROM), or both.

[0070] Также могут быть обеспечены несколько контроллеров и периферийных устройств, как показано на фиг. 7. Входной контроллер 703 представляет интерфейс различным устройствам 704 ввода, таким как клавиатура, мышь или стилус. Также может иметься беспроводной контроллер 705, который взаимодействует с беспроводным устройством 706. Система 700 также может включать в себя контроллер 707 запоминающих устройств для установления интерфейса с одним или более запоминающими устройствами 708, каждое из которых включает в себя носитель информации, такой как флэш-память или оптический носитель, который может использоваться записи программ инструкций для операционных систем, утилит и приложений, которые могут включать в себя варианты осуществления программ, которые реализуют различные аспекты настоящего изобретения. Запоминающее устройство (устройства) 708 также может использоваться для хранения обработанных данных или данных, которые будут обработаны, в соответствии с изобретением. Система 700 также может включать в себя контроллер 708 отображения для обеспечения интерфейса устройству 711 отображения. Вычислительная система 700 также может включать в себя контроллер 712 автомобильного сигнала для связи с автомобильной системой 713. Контроллер 714 связи может взаимодействовать с одним или более устройствами 715 связи, которые позволяют системе 700 соединяться с удаленными устройствами через любую из множества сетей, в том числе автомобильную сеть, Интернет, облачный ресурс (например, облако Ethernet, оптический канал через Ethernet (FCoE) / облако моста центра обработки данных (DCB) и т.д.), локальная сеть (LAN), широкомасштабная сеть (WAN), сеть хранения данных (SAN) или через любые подходящие сигналы электромагнитной несущей, в том числе инфракрасные сигналы.[0070] Multiple controllers and peripherals may also be provided, as shown in FIG. 7. An input controller 703 provides an interface to various input devices 704 such as a keyboard, mouse, or stylus. There may also be a wireless controller 705 that communicates with a wireless device 706. System 700 may also include a storage controller 707 for interface with one or more storage devices 708, each of which includes a storage medium such as flash memory. or an optical medium that may be used to record programs of instructions for operating systems, utilities, and applications, which may include embodiments of programs that implement various aspects of the present invention. The storage device(s) 708 may also be used to store processed data or data to be processed in accordance with the invention. System 700 may also include a display controller 708 for providing an interface to display device 711. Computing system 700 may also include a vehicle signal controller 712 for communicating with vehicle system 713. Communications controller 714 may interface with one or more communication devices 715 that allow system 700 to communicate with remote devices over any of a variety of networks, including vehicle networks. network, Internet, cloud resource (such as Ethernet cloud, optical link over Ethernet (FCoE) / data center bridge (DCB) cloud, etc.), local area network (LAN), wide area network (WAN), storage area network (SAN) or through any suitable electromagnetic carrier signals, including infrared signals.

[0071] В проиллюстрированной системе все главные системные компоненты могут быть соединены с шиной 716, которая может представлять более чем одну физическую шину. Однако различные системные компоненты могут находиться или могут не находиться в физической близости друг к другу. Например, входные данные и/или выходные данные могут удаленно передаваться из одного физического местоположения в другое. Кроме того, к программам, которые реализуют различные аспекты этого изобретения, можно осуществить доступ из удаленного местоположения (например, сервера) по сети. Такие данные и/или программы могут быть перемещены через любые разнообразные машиночитаемые носители, в том числе, но без ограничения: магнитные носители, такие как жесткие диски, гибкие диски и магнитная лента; оптические носители, такие как компакт-диски, предназначенные только для чтения (CD-ROM) и голографические устройства; магнитооптические носители; и устройства, которые специально сконфигурированы для хранения или хранения и исполнения программного кода, такие как специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые логические устройства (PLD), устройства флэш-памяти, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ; RAM) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ; ROM).[0071] In the illustrated system, all major system components may be connected to bus 716, which may represent more than one physical bus. However, the various system components may or may not be in physical proximity to each other. For example, inputs and/or outputs may be remotely transmitted from one physical location to another. In addition, programs that implement various aspects of this invention can be accessed from a remote location (eg, a server) over a network. Such data and/or programs may be transferred over any variety of computer-readable media, including, but not limited to: magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as read-only CD-ROMs and holographic devices; magneto-optical media; and devices that are specifically configured to store or store and execute program code, such as application specific integrated circuits (ASICs), programmable logic devices (PLDs), flash memory devices, random access memory (RAM) and read only memory (ROM). ROM).

[0072] Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть закодированы на одном или более машиночитаемых носителях долговременного хранения с помощью инструкций для одного или более процессоров или блоков обработки, чтобы предписать выполнение этапов. Следует отметить, что один или более машиночитаемых носителей долговременного хранения должен включать в себя энергозависимую и энергонезависимую память. Следует отметить, что возможны альтернативные реализации, включающие в себя аппаратную реализацию или программно-аппаратную реализацию. Реализованные аппаратными средствами функции могут быть реализованы с использованием специализированной интегральной схемы (схем) (ASIC), программируемой матрицы, схемы цифровой обработки сигналов и т.п. В соответствии с этим термин "средство" в любом пункте формулы изобретения охватывает и программную, и аппаратную реализации. Аналогичным образом, термин “машиночитаемый носитель или носители” в контексте настоящего документа включает в себя программное обеспечение и/или аппаратные средства, имеющие воплощенную на них программу инструкций, или их комбинацию. Помня об этих альтернативных реализациях, следует понимать, что чертежи и прилагаемое описание предоставляют функциональную информацию, которая потребовалась бы специалисту в области техники, чтобы написать программный код (т.е., программное обеспечение) и/или изготовить схемы (т.е., аппаратные средства), чтобы выполнить требуемую обработку.[0072] Embodiments of the present invention may be encoded on one or more machine-readable non-volatile storage media with instructions to one or more processors or processing units to cause steps to be performed. It should be noted that one or more machine-readable non-volatile storage media must include volatile and non-volatile memory. It should be noted that alternative implementations are possible, including a hardware implementation or a firmware implementation. The functions implemented in hardware may be implemented using an application specific integrated circuit(s) (ASIC), a programmable matrix, a digital signal processing circuit, and the like. Accordingly, the term "means" in any claim encompasses both software and hardware implementations. Similarly, the term "computer-readable medium or media" as used herein includes software and/or hardware having a program of instructions embodied thereon, or a combination thereof. With these alternative implementations in mind, it should be understood that the drawings and the accompanying description provide functional information that would be required by a person skilled in the art to write program code (i.e., software) and/or make circuits (i.e., hardware) to perform the required processing.

[0073] Следует отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения также могут относиться к компьютерным продуктам с материальным машиночитаемым носителем долговременного хранения, которые имеют записанный на них компьютерный код для выполнения различных реализованных с помощью компьютера операций. Носители и компьютерный код могут быть специально разработаны и сконструированы в целях настоящего изобретения, или они могут иметь вид, известный или доступный специалистам в соответствующих областях техники. Примеры материальных машиночитаемых носителей включают в себя, но без ограничения: магнитные носители, такие как жесткие диски, гибкие диски и магнитная лента; оптические носители, такие как компакт-диски, предназначенные только для чтения (CD-ROM) и голографические устройства; магнитооптические носители; и устройства, которые специально сконфигурированы для хранения или хранения и исполнения программного кода, такие как специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые логические устройства (PLD), устройства флэш-памяти, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ; RAM) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ; ROM). Примеры компьютерного кода включают в себя машинный код, например, произведенный компилятором, и файлы, содержащие высокоуровневый код, который исполняется компьютером с использованием интерпретатора. Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы полностью или частично как исполняемые машиной инструкции, которые могут находиться в программных модулях, которые исполняются устройством обработки. Примеры программных модулей включают в себя библиотеки, программы, подпрограммы, объекты, компоненты и структуры данных. В распределенных вычислительных средах программные модули могут быть физически расположены в местах, которые являются локальными, удаленными, или и теми, и другими.[0073] It should be noted that embodiments of the present invention may also relate to computer products with tangible machine-readable non-volatile storage media that have computer code recorded thereon for performing various computer-implemented operations. The media and computer code may be specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be in a form known or available to those skilled in the art. Examples of tangible computer-readable media include, but are not limited to: magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as read-only CD-ROMs and holographic devices; magneto-optical media; and devices that are specifically configured to store or store and execute program code, such as application specific integrated circuits (ASICs), programmable logic devices (PLDs), flash memory devices, random access memory (RAM) and read only memory (ROM). ROM). Examples of computer code include machine code, such as that produced by a compiler, and files containing high-level code that is executed by a computer using an interpreter. Embodiments of the present invention may be implemented in whole or in part as machine executable instructions, which may reside in program modules that are executed by a processing device. Examples of program modules include libraries, programs, routines, objects, components, and data structures. In distributed computing environments, program modules may be physically located in locations that are local, remote, or both.

[0074] Специалист в области признает, что ни вычислительная система, ни язык программирования не являются критически важными для практики настоящего изобретения. Специалист области техники также признает, что многие описанные выше элементы могут быть физически и/или функционально разделены на подмодули или объединены вместе.[0074] One skilled in the art will recognize that neither the computer system nor the programming language is critical to the practice of the present invention. The person skilled in the art will also recognize that many of the elements described above may be physically and/or functionally divided into submodules or combined together.

[0075] Специалистам в области техники будет очевидно, что предыдущие примеры и варианты осуществления являются иллюстративными и не ограничивают объем настоящего раскрытия. Подразумевается, что все перестановки, усовершенствования, эквиваленты, комбинации и улучшения к ним, которые очевидны для специалистов в области техники после прочтения описания и изучения чертежей, включены в сущность и объем настоящего раскрытия. Следует также отметить, что элементы любого пункта формулы изобретения могут быть скомпонованы по-другому, в том числе иметь множественные зависимости, конфигурации и комбинации.[0075] Those skilled in the art will appreciate that the previous examples and embodiments are illustrative and do not limit the scope of the present disclosure. All permutations, improvements, equivalents, combinations and improvements thereto that are apparent to those skilled in the art upon reading the description and studying the drawings are intended to be included within the spirit and scope of the present disclosure. It should also be noted that the elements of any claim may be arranged differently, including having multiple dependencies, configurations, and combinations.

Claims (33)

1. Световая система измерения и обнаружения дальности, содержащая:1. Light system for measuring and detecting range, containing: модуль извлечения сигнатуры, выполненный с возможностью выбирать защищающую от подмены сигнатуру;a signature extraction module, configured to select an anti-spoof signature; кодер с защитой от подмены, выполненный с возможностью встраивать защищающую от подмены сигнатуру в передаваемый лазерный луч, содержащий последовательность импульсов;a tamper-proof encoder configured to embed a tamper-proof signature in the transmitted laser beam comprising the pulse train; контроллер; иcontroller; and декодер, выполненный с возможностью декодировать эхо-сигнал,a decoder configured to decode the echo, причем модуль извлечения сигнатуры извлекает защищающую от подмены сигнатуру из декодированного эхо-сигнала и определяет, совпадают ли одна или более характеристик декодированного эхо-сигнала в соответствующих пороговых значениях с одной или более характеристиками последовательностей импульсов переданного лазерного луча, при этом одна или более характеристик включают вариации количества импульсов в двух или более последовательностях импульсов, вариации расстояний между импульсами, вариации отношений амплитуд импульсов или вариации ширины импульсов, или их комбинации.wherein the signature extractor extracts the anti-spoof signature from the decoded echo signal and determines whether one or more of the characteristics of the decoded echo match at appropriate thresholds with one or more of the characteristics of the pulse trains of the transmitted laser beam, wherein the one or more characteristics include variations the number of pulses in two or more pulse trains, the variation in pulse spacing, the variation in pulse amplitude ratios, or the variation in pulse width, or combinations thereof. 2. Система по п. 1, в которой, если декодированный эхо-сигнал совпадает с характеристиками переданного лазерного луча, модуль извлечения сигнатуры подтверждает достоверность декодированного эхо-сигнала и выдает данные декодированного эхо-сигнала.2. The system of claim 1, wherein if the decoded echo matches the characteristics of the transmitted laser beam, the signature extractor validates the decoded echo and outputs decoded echo data. 3. Система по п. 1, в которой, если декодированный эхо-сигнал не совпадает с характеристиками переданного лазерного луча, модуль извлечения сигнатуры признает недостоверным декодированный эхо-сигнал, игнорирует декодированный эхо-сигнал и выдает аварийный сигнал.3. The system of claim 1, wherein if the decoded echo does not match the characteristics of the transmitted laser beam, the signature extraction module invalidates the decoded echo, ignores the decoded echo, and generates an alarm. 4. Система по п. 1, в которой для следующей последовательности импульсов, которые будут переданы, модуль извлечения сигнатуры динамически изменяет защищающую от подмены сигнатуру.4. The system of claim 1, wherein for the next sequence of pulses to be transmitted, the signature extraction module dynamically changes the anti-spoof signature. 5. Система по п. 1, дополнительно содержащая случайный кодер, выполненный с возможностью внести элемент случайности в характеристики последовательностей импульсов, которые будут переданы, относительно предшествующей последовательности переданных импульсов.5. The system of claim 1, further comprising a random encoder configured to introduce an element of randomness into the characteristics of the pulse trains to be transmitted relative to the previous transmitted pulse train. 6. Система по п. 1, в которой контроллер принимает окружающие условия, которые определяют характеристики для последовательности импульсов передаваемого лазерного луча.6. The system of claim. 1, in which the controller receives the environmental conditions that determine the characteristics for the pulse train of the transmitted laser beam. 7. Система по п. 6, в которой защищающая от подмены сигнатура динамически изменяется на основе окружающих условий.7. The system of claim 6, wherein the tamper-resistant signature changes dynamically based on environmental conditions. 8. Система по п. 6, в которой в характеристики для последовательностей импульсов передаваемого лазерного луча вносится элемент случайности на основе окружающих условий.8. The system of claim. 6, in which the characteristics for the pulse trains of the transmitted laser beam is introduced an element of randomness based on environmental conditions. 9. Система по п. 6, в которой окружающие условия содержат погодные условия, загруженность дорог или условия проверки/калибровки/изготовления.9. The system of claim. 6, in which the environmental conditions include weather conditions, traffic congestion, or verification/calibration/manufacturing conditions. 10. Способ измерения и обнаружения дальности с помощью света, содержащий этапы, на которых:10. A method for measuring and detecting range using light, comprising the steps of: выбирают защищающую от подмены сигнатуру;selecting a tamper-resistant signature; кодируют защищающую от подмены сигнатуру в первой последовательности импульсов; испускают лазерный луч, содержащий первую последовательность импульсов, принимают и декодируют эхо-сигнал, содержащий вторую последовательность импульсов; извлекают защищающую от подмены сигнатуры из второй последовательности импульсов; и определяют, совпадает ли одна или более характеристик второй последовательности импульсов в соответствующих пороговых значениях с одной или более характеристиками первой последовательностью импульсов, при этом одна или более характеристик включают вариации количества импульсов в двух или более последовательностях импульсов, вариации расстояний между импульсами, вариации отношений амплитуд импульсов или вариации ширины импульсов, или их комбинации.encode protecting from substitution signature in the first sequence of pulses; emitting a laser beam containing a first pulse train, receiving and decoding an echo signal containing a second pulse train; extracting the tamper-proof signature from the second pulse train; and determining whether one or more of the characteristics of the second pulse train at respective threshold values coincides with one or more of the characteristics of the first pulse train, wherein the one or more characteristics include variations in the number of pulses in the two or more pulse sequences, variations in pulse distances, variations in amplitude ratios pulses or pulse width variations, or combinations thereof. 11. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором динамически изменяют защищающую от подмены сигнатуру для следующей последовательности импульсов, которые будут переданы.11. The method of claim 10, further comprising dynamically changing the anti-spoof signature for the next pulse train to be transmitted. 12. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором привносят элемент случайности в характеристики следующей последовательности импульсов, которые будут переданы.12. The method of claim 10, further comprising introducing an element of randomness into the characteristics of the next pulse train to be transmitted. 13. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором,13. The method of claim 10, further comprising the step of, если вторая последовательность импульсов совпадает с первой последовательностью импульсов, формируют выходные данные декодированного эхо-сигнала.if the second pulse train matches the first pulse train, a decoded echo output is generated. 14. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором,14. The method of claim 10, further comprising the step of, если вторая последовательность импульсов не совпадает с первой последовательностью импульсов, игнорируют вторую последовательность импульсов и формируют аварийный сигнал.if the second pulse sequence does not match the first pulse sequence, ignore the second pulse sequence and generate an alarm. 15. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором подстраивают первую последовательность импульсов на основе окружающих условий.15. The method of claim 10, further comprising adjusting the first pulse train based on environmental conditions. 16. Способ по п. 15, в котором окружающие условия содержат погодные условия, загруженность дорог, условия проверки/калибровки/изготовления.16. The method of claim 15, wherein the environmental conditions comprise weather conditions, traffic congestion, verification/calibration/manufacturing conditions. 17. Машиночитаемый носитель информации долговременного хранения, имеющий сохраненный на нем компьютерный программный код, который при его исполнении на одном или более процессорах, реализованных в оптической системе обнаружения и измерения дальности, побуждает оптическую систему обнаружения и измерения дальности выполнять способ, содержащий этапы, на которых:17. A machine-readable storage medium having a computer program code stored thereon, which, when executed on one or more processors implemented in an optical detection and ranging system, causes the optical detection and ranging system to perform a method, comprising steps in which : выбирают вторую защищающую от подмены сигнатуру для второй последовательности импульсов, которая отличается от первой защищающей от подмены сигнатуры, использованной в ранее переданной первой последовательности импульсов;selecting a second spoofing signature for the second pulse train that is different from the first spoofing signature used in the previously transmitted first pulse train; кодируют вторую защищающую от подмены сигнатуру во второй последовательности импульсов; вносят элемент случайности во вторую последовательность импульсов; испускают лазерный луч, содержащий вторую последовательность импульсов; принимают и декодируют эхо-сигнал, содержащий третью последовательность импульсов; извлекают вторую защищающую от подмены сигнатуры из третьей последовательности импульсов; иencoding a second anti-spoof signature in a second pulse train; introduce an element of randomness into the second sequence of pulses; emit a laser beam containing the second sequence of pulses; receive and decode the echo signal containing the third sequence of pulses; extracting a second anti-spoofing signature from the third pulse train; and определяют, совпадает ли третья последовательность импульсов со второй последовательностью импульсов.determining whether the third pulse train matches the second pulse train. 18. Машиночитаемый носитель информации по п. 17, в котором способ дополнительно содержит этап, на котором,18. The computer-readable storage medium of claim 17, wherein the method further comprises: если третья последовательность импульсов совпадает со второй последовательностью импульсов, формируют выходные данные на основе эхо-сигнала.if the third pulse train matches the second pulse train, output data is generated based on the echo signal. 19. Машиночитаемый носитель информации по п. 17, в котором способ дополнительно содержит этап, на котором,19. The computer-readable storage medium of claim 17, wherein the method further comprises: если третья последовательность импульсов не совпадает со второй последовательностью импульсов, игнорируют третью последовательность импульсов и формируют аварийный сигнал.if the third pulse sequence does not match the second pulse sequence, ignore the third pulse sequence and generate an alarm.
RU2020121407A 2017-12-08 2018-11-06 Systems and methods for improvement of detection of echo signal in optical ranging and detection system RU2787082C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/835,983 2017-12-08
US15/835,983 US11294041B2 (en) 2017-12-08 2017-12-08 Systems and methods for improving detection of a return signal in a light ranging and detection system
PCT/US2018/059452 WO2019112736A1 (en) 2017-12-08 2018-11-06 Systems and methods for improving detection of a return signal in a light ranging and detection system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020121407A RU2020121407A (en) 2022-01-10
RU2787082C2 true RU2787082C2 (en) 2022-12-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5023888A (en) * 1972-07-24 1991-06-11 Martin Marietta Corporation Pulse code recognition method and system
US5274379A (en) * 1991-11-08 1993-12-28 Her Majesty The Queen As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government Optical identification friend-or-foe
US20090245788A1 (en) * 2002-02-01 2009-10-01 Cubic Corporation Integrated optical communication and range finding system and application thereof
US9383753B1 (en) * 2012-09-26 2016-07-05 Google Inc. Wide-view LIDAR with areas of special attention
US20170343652A1 (en) * 2016-05-24 2017-11-30 Autoliv Asp, Inc. Direct detection lidar system and method with frequency modulation (fm) transmitter and quadrature receiver

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5023888A (en) * 1972-07-24 1991-06-11 Martin Marietta Corporation Pulse code recognition method and system
US5274379A (en) * 1991-11-08 1993-12-28 Her Majesty The Queen As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government Optical identification friend-or-foe
US20090245788A1 (en) * 2002-02-01 2009-10-01 Cubic Corporation Integrated optical communication and range finding system and application thereof
US9383753B1 (en) * 2012-09-26 2016-07-05 Google Inc. Wide-view LIDAR with areas of special attention
US20170343652A1 (en) * 2016-05-24 2017-11-30 Autoliv Asp, Inc. Direct detection lidar system and method with frequency modulation (fm) transmitter and quadrature receiver

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102664105B1 (en) Systems and methods for improving detection of return signals in optical ranging and detection systems
US20210003681A1 (en) Interference mitigation for light detection and ranging
JP5596011B2 (en) Photoelectric sensor, object detection and distance measuring method
US9268013B2 (en) Method for measuring distances
US9383201B2 (en) Optoelectric sensor and method for the detection and distance determination of objects
CN113167893A (en) Improved echo signal detection in optical ranging and detection systems with pulse coding
US20200064452A1 (en) Systems and methods for mitigating optical crosstalk in a light ranging and detection system
JP2023126963A (en) Systems and methods for efficient multi-return light detectors
US9470520B2 (en) LiDAR scanner
US9977118B2 (en) Method of operating a distance-measuring monitoring sensor and monitoring sensor
JP2012521546A (en) Method for optically scanning and measuring the surrounding space
CN107678012A (en) Laser radar closed-loop control system, laser radar and laser radar control method
JP6919764B2 (en) Radar image processing device, radar image processing method, and program
RU2787082C2 (en) Systems and methods for improvement of detection of echo signal in optical ranging and detection system
US11513188B2 (en) Detection and prevention of a cyber physical attack aimed at sensors
CN115201781A (en) Lidar sensor and method of removing noise therefrom
Chen et al. Novel multipulses technology for pulse laser radar
US11573308B2 (en) Method of operating a distance-measuring monitoring sensor and distance measuring monitoring sensor
Bordin et al. An intensity recovery algorithm (IRA) for minimizing the edge effect of LIDAR data
WO2024180686A1 (en) Laser sensor, object detection system, and object detection method
EP3682267A1 (en) A system and method for fusing information of a captured environment