TWI595251B - 速度測定裝置 - Google Patents

速度測定裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI595251B
TWI595251B TW100139839A TW100139839A TWI595251B TW I595251 B TWI595251 B TW I595251B TW 100139839 A TW100139839 A TW 100139839A TW 100139839 A TW100139839 A TW 100139839A TW I595251 B TWI595251 B TW I595251B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
frequency
speed
doppler
doppler frequency
directions
Prior art date
Application number
TW100139839A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201224492A (en
Inventor
馬克 卡佩吉
阿坦斯 佩特奇
Original Assignee
皇家飛利浦電子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 皇家飛利浦電子股份有限公司 filed Critical 皇家飛利浦電子股份有限公司
Publication of TW201224492A publication Critical patent/TW201224492A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI595251B publication Critical patent/TWI595251B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01P3/366—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light by using diffraction of light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4916—Receivers using self-mixing in the laser cavity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/875—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves for determining attitude

Landscapes

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

Description

速度測定裝置
本發明係關於用於測定一物件之一速度之一速度測定裝置、一速度測定方法及一速度測定電腦程式。本發明進一步係關於包括速度測定裝置之一物件。
US 6,233,045 B1揭示用於測定一物件之一速度之一自混合干涉感測器。該自混合感測器包括發射經引導(舉例而言)至地面之一雷射光束之一雷射。該雷射光束被地面反射且該經反射之雷射光束進入該雷射之腔。進入該雷射腔之該經反射雷射光束干涉當前電磁場。該干涉(所謂自混合干涉)隨該腔內之電磁場之強度變化出現。自混合干涉信號之主頻率係都卜勒頻率，其中使用該都卜勒頻率來測定物件之速度。
舉例而言，若物件係一車輛，則此速度測定可受(舉例而言)惡劣的汽車環境及困難的道路狀況干擾。雷射光束亦可臨時由雷射與道路表面(亦即，地面)之間的散射元件阻擋，或自混合回饋(亦即，經反射雷射光束)可由於過大散焦或可因大氣亂流而留下之阻擋物件(如，樹葉或其他廢物)之存在而變得過弱。因此測定速度之品質可能降低。
本發明之一目的係提供用於測定一物件之一速度之一速度測定裝置、一速度測定方法及一速度測定電腦程式，其允許改良測定速度之品質。本發明之一進一步目的係提供包括該速度測定裝置之一對應物件。
在本發明之一第一態樣中，呈現一種用於測定一物件之一速度之速度測定裝置，其中該速度測定裝置包括：
-　一都卜勒頻率量測單元，其用於針對至少三個不同頻率方向量測一都卜勒頻率，
-　一都卜勒頻率計算單元，其用於依據針對該至少三個不同頻率方向中之至少另外兩個頻率方向所量測之該等都卜勒頻率來針對該至少三個不同頻率方向中之一計算頻率方向計算一都卜勒頻率，
-　一速度測定單元，其用於依據已針對該計算頻率方向計算之該所計算都卜勒頻率及針對該至少另外兩個頻率方向之都卜勒頻率來測定該物件之一速度。
由於都卜勒頻率計算單元經調適以依據針對至少三個不同頻率方向中之至少另外兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率來針對該至少三個不同頻率方向中之一計算頻率方向計算一都卜勒頻率，因此即使沿此計算頻率方向之都卜勒頻率之量測受到干擾，亦可沿該計算頻率方向測定一可靠都卜勒頻率。特定而言，即使沿計算頻率方向之都卜勒頻率之量測受到干擾，速度測定單元可藉由使用所計算都卜勒頻率及針對不同於計算頻率方向之至少另外兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率來測定物件之一速度。此允許改良測定物件之速度之品質。
物件優先地係一車輛。
頻率方向係沿其量測一都卜勒頻率之一方向。
速度測定單元優先地經調適以沿三個速度方向測定速度以用於測定一個三維速率。物件優先地沿一水平面內之一正向方向移動，其中三個速度方向優先地包含正向方向、一橫向方向(其亦優先地在該水平面內且優先地正交於該正向方向)及一垂直方向。
優先地，沿不同頻率方向所量測之都卜勒頻率係彼此獨立量測，亦即，沿一第一頻率方向之一都卜勒頻率之量測優先地不受沿不同於該第一頻率方向之一第二頻率方向之一都卜勒頻率之一量測影響。都卜勒頻率量測單元經調適以沿每一頻率方向量測一不同都卜勒頻率。
優先地，都卜勒頻率計算單元經調適以不僅計算都卜勒頻率之絕對值，而且計算都卜勒頻率之正負號，其中速度測定單元可經調適以不僅測定速度之絕對值，而且亦測定速度之方向。
較佳地，速度測定單元經調適以沿三個速度方向測定速度以用於測定一個三維速度，其中該三個速度方向不同於該至少三個頻率方向以使得沿該等速度方向中之一者之一速度係可藉由針對該至少三個頻率方向所量測之都卜勒頻率之一組合而測定。進一步較佳地，該都卜勒頻率計算單元經調適以依據針對至少另外兩個頻率方向所量測之該等都卜勒頻率之一線性組合來針對該計算頻率方向計算該都卜勒頻率。進一步較佳地，都卜勒頻率計算單元經調適以依據針對其他至少兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率之負和來針對計算頻率方向計算都卜勒頻率。此允許用較低計算工作來計算針對計算頻率方向之都卜勒頻率。
進一步較佳地，該速度測定裝置進一步包括用於判定是否滿足指示藉由該都卜勒頻率計算單元所執行之該計算之準確度之一準確度條件之一準確度條件滿足判定單元，其中該都卜勒頻率計算單元經調適以在該準確度滿足判定單元已判定滿足該準確度條件之情況下針對該計算頻率方向計算該都卜勒頻率。進一步較佳地，該速度測定單元經調適以沿三個速度方向判定該速度以用於測定一個三維速度，其中該速度測定裝置包括用於儲存已隨時間沿一速度方向測定之速度之一儲存單元，其中該準確度條件滿足判定單元經調適以依據該等所儲存速度來判定是否滿足指示藉由該都卜勒頻率計算單元所執行之該計算之該準確度之一準確度條件。進一步較佳地，該準確度條件滿足判定單元經調適以藉由計算該等所儲存速度之一平均值及藉由比較該平均值與一預定義臨限值來判定是否滿足指示藉由該都卜勒頻率計算單元所執行之該計算之該準確度之一準確度條件。優先地，在計算該平均值之前，對該等所儲存速度進行低通濾波。此確保在該計算係足夠準確之情況下，才測定針對該計算頻率方向之都卜勒頻率，藉此進一步改良測定該速度之品質。
該預定義臨限值可藉由(舉例而言)校準量測而測定，其中在已知測定速度之準確度是否足夠時計算該平均值。
用於針對該計算頻率方向計算該都卜勒頻率之針對該至少另外兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率之線性組合優先地基於關於一或數個速度之一假定。特定而言，線性組合可基於物件主要在一水平x-y平面中移動(亦即，沿垂直方向之速度為零)之假定。儲存單元優先地經調適以儲存與該假定相關之已隨時間沿一速度方向測定之速度。特定而言，該儲存單元可經調適以儲存對應於一垂直速度方向之速度。若物件係被認為係通常僅在地面上(亦即，在一水平面中)移動之一車輛，則可假定沿垂直方向之速度實質上為零。因此，可藉由使用一方程式來計算沿計算頻率方向之都卜勒頻率，該方程式闡述沿其他頻率方向所量測之都卜勒頻率之一線性組合且其係基於沿垂直方向之速度為零之假定。沿計算頻率方向計算都卜勒頻率之準確度然後取決於已沿垂直速度方向量測且為零之已儲存速度之間的相似性程度。在此實例中，可藉由比較已針對垂直速度方向所量測之所儲存速度之平均值與接近於零之一臨限值來判定是否滿足準確度條件。
進一步較佳地，都卜勒頻率計算單元經調適以測定其中一都卜勒頻率之該量測係錯誤之一錯誤頻率方向，並依據針對該至少三個不同頻率方向中之該至少另外兩個頻率方向所量測之該等都卜勒頻率來針對係該錯誤頻率方向之一計算頻率方向計算該都卜勒頻率。舉例而言，都卜勒頻率計算單元可經調適以比較(舉例而言)一自混合干涉信號之信雜比與一預定義臨限值以判定都卜勒頻率之量測是否係錯誤的。亦可使用其他方法來判定一錯誤都卜勒頻率量測。舉例而言，可比較(舉例而言)一自混合干涉信號之一頻率峰值之形狀與一預期頻率峰值，其中若該比較產生大於一預定義臨限值之一偏差，則可判定各別頻率方向係一錯誤頻率方向。或者，可判定沿某一頻率方向所量測之都卜勒頻率是否將沿此頻率方向導致在一預定義之預期速度範圍內之一速度，其中若速度不在預定義之預期速度範圍內，則可判定沿某一頻率方向之量測係錯誤的。此外，可基於所量測之對應之都卜勒頻率來沿該某一頻率方向計算加速度且可判定該加速度是否在一預定義之預期加速度範圍內以判定都卜勒頻率之量測是否係錯誤的。可基於物件之已知可能速度及/或加速度而預定義速度範圍及/或加速度範圍。亦可使用卡爾曼濾波來判定沿一頻率方向之一都卜勒頻率之一量測是否係錯誤的。都卜勒頻率計算單元優先地經調適以僅在都卜勒頻率計算單元已測定沿其之一都卜勒頻率之量測係錯誤之一錯誤頻率方向之情況下針對該計算頻率方向計算都卜勒頻率，其中在此情形下，該計算頻率方向係該錯誤頻率方向。此可確保在沿該計算頻率方向之都卜勒頻率之量測實質上係錯誤之情況下才計算沿該計算頻率方向之都卜勒頻率，藉此避免不必要的計算。
進一步較佳地，該都卜勒頻率量測單元包括沿該至少三個不同頻率方向引導以用於沿該至少三個不同頻率方向量測該都卜勒頻率之至少三個雷射。
進一步較佳地，該都卜勒頻率量測單元經調適以使用一自混合干涉技術來沿該至少三個不同頻率方向量測該等都卜勒頻率。藉由使用雷射及自混合干涉，都卜勒頻率可經測定具有一經進一步改良之準確度。
由於該都卜勒頻率量測單元優先地包括沿該至少三個不同頻率方向引導之至少三個雷射，因此該等頻率方向亦可視為雷射光束方向。
進一步較佳地，該都卜勒頻率測定單元包括三個以上雷射，且其中至少兩個雷射係沿相同頻率方向引導。由於至少兩個雷射沿相同頻率方向引導，因此沿相同頻率方向冗餘量測都卜勒頻率。因此，即使藉由此等兩個雷射中之一者進行之都卜勒頻率之量測受到干擾，仍可藉由使用沿相同頻率方向引導之該至少兩個雷射中之另一雷射來以高品質量測都卜勒頻率。此可進一步改良測定物件之速度之品質。
進一步較佳地，都卜勒頻率測定單元包括三個以上沿不同頻率方向引導之雷射。由於都卜勒頻率測定單元包括三個以上沿不同頻率方向引導之雷射，因此可針對三個以上頻率方向來測定都卜勒頻率。此外，由於三個以上雷射沿不同頻率方向引導，因此該等不同頻率方向係彼此線性相依且針對一第一頻率方向所量測之一都卜勒頻率亦可藉由線性組合針對其他頻率方向所量測之都卜勒頻率來計算。因此，在此實施例中，亦存在一冗餘，其可用於在一所量測之都卜勒頻率係錯誤之情況下將該所量測之都卜勒頻率替換為一所計算都卜勒頻率。舉例而言，若上文所提及之已針對該第一頻率方向量測之都卜勒頻率係錯誤的，則此所量測都卜勒頻率可經替換為該所計算都卜勒頻率，同時測定速度。
進一步較佳地，都卜勒頻率測定單元包括三個以上沿不同頻率方向引導之雷射，其中速度測定單元經調適以使用該等雷射之一第一子組來測定一第一線性速度並使用該等雷射之一第二子組來測定一第二線性速度。優先地，速度測定單元經調適以基於所測定之第一線性速度及所測定之第二線性速度來測定物件之一旋轉參數，特定而言，一旋轉位置及/或一旋轉速度。特定而言，速度測定單元經調適以將偏駛速度、側傾速度及縱傾速度中之至少一者測定為旋轉速度。可動態挑選用於形成該第一子組及該第二子組之雷射。該等雷射之第一子組及該等雷射之第二子組可視為兩個虛擬感測器。優先地，速度測定單元經調適以在該等雷射之第一子組與該等雷射之第二子組之間轉換以使得連續且重複地測定第一線性速度及第二線性速度，其中基於經連續且重複測定之第一線性速度及第二線性速度來測定物件之旋轉速度。由於該等雷射之第一子組與該等雷射之第二子組不同，因此該等雷射之第一子組之至少一個雷射光束方向(亦即，頻率方向)係不同於該等雷射之第二子組之雷射光束方向中之任一者。物件之一旋轉移動(如，一偏駛移動、縱傾移動或側傾移動)將因此通常導致沿該等速度方向中之至少一者之不同線性速度。速度測定單元可經調適以基於此差異來測定旋轉速度。
在本發明之一進一步態樣中，呈現一種物件，該物件包括用於測定物件之一速度之速度測定裝置。該物件優先地係一車輛，如一汽車、一腳踏車、一摩托車、一卡車、一火車、一船艦、一小船、一飛機等等，或另一可移動物件。
在本發明之一進一步態樣中，呈現一種用於測定一物件之一速度之速度測定方法，其中該速度測定方法包括：
-　針對至少三個不同頻率方向量測一都卜勒頻率，
-　依據針對該至少三個不同頻率方向中之至少另外兩個頻率方向所量測之該等都卜勒頻率來針對該至少三個不同頻率方向中之一計算頻率方向計算一都卜勒頻率，
-　依據已針對該計算頻率方向計算之該所計算都卜勒頻率及針對該至少另外兩個頻率方向之該等都卜勒頻率來測定該物件之一速度。
在本發明之一進一步態樣中，呈現一種用於測定一關注物件之一速度之速度測定電腦程式，其中該電腦程式包括程式碼構件，該程式碼構件用於當該速度測定電腦程式在控制如技術方案1之一速度測定裝置之一電腦上運行時致使該速度測定裝置實施如技術方案14之速度測定方法之步驟。
應理解，技術方案1之速度測定裝置、技術方案13之物件、技術方案14之速度測定方法及技術方案15之速度測定電腦程式具有相似及/或完全相同之較佳實施例，特定而言，如附屬技術方案中定義。
應理解，本發明之一較佳實施例亦可係該等附屬技術方案與各別獨立技術方案之任一組合。
圖1示意性且實例性展示在此實施例中係一車輛之一物件2，其包括用於測定車輛2之一速度之一速度測定裝置1。圖2中更詳細地示意性且實例性展示速度測定裝置1。
速度測定裝置1包括用於針對三個不同頻率方向量測一都卜勒頻率之一都卜勒頻率量測單元3。圖3中更詳細地示意性且實例性展示都卜勒頻率量測單元3。
都卜勒頻率量測單元3包括三個雷射13、14、15，其用於沿三個不同頻率方向10、11、12朝向地面8發射輻射9以用於沿此等不同頻率方向10、11、12量測都卜勒頻率。雷射13、14、15係由一控制單元16控制。都卜勒頻率量測單元3經調適以使用一自混合干涉技術來沿三個不同頻率方向10、11、12量測都卜勒頻率。藉由各別雷射發射之雷射光束被地面8反射且經反射光重新進入各別雷射之腔。經反射雷射光之重新進入導致腔內之一自混合干涉，藉此產生腔內之強度變化。一內建光二極體或一外部光二極體經提供以用於量測此等強度變化及用於產生一對應之強度信號。在另一實施例中，亦可藉由量測各別雷射之一供應電流或供應電壓上之波動來量測該等變化。若使用一外部光二極體，雷射光之一部分向外耦合且雷射光之此向外耦合部分經引導至該外部光二極體。所產生之強度信號可視為一自混合干涉信號且該強度信號之主頻率可視為都卜勒頻率。控制單元16因此優先地經調適以接收來自經指派至三個雷射13、14、15之光二極體之三個強度信號，且根據該三個強度信號中之每一者(亦即，根據該三個自混合干涉信號中之每一者)測定針對各別頻率方向10、11、12之一都卜勒頻率。關於自混合干涉技術之一更詳細說明，參考Xavier Raoul等人之論文「A Double-Laser Diode Onboard Sensor for Velocity Measurements」(IEEE儀器與量測會刊，第53卷，第1期，第95至101頁，2004年2月)，特此將該論文以引用方式併入。
速度測定裝置1進一步包括一都卜勒頻率計算單元4，其用於依據針對該至少三個不同頻率方向10、11、12中之至少另外兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率來針對三個不同頻率方向10、11、12中之一計算頻率方向計算一都卜勒頻率。速度測定裝置1進一步包括一速度測定單元5，其用於依據已針對該計算頻率方向計算之所計算都卜勒頻率及該至少另外兩個頻率方向之都卜勒頻率來測定物件2之一速度。
由於都卜勒頻率計算單元4經調適以依據針對三個不同頻率方向10、11、12中之至少另外兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率來針對三個不同頻率方向10、11、12中之一計算頻率方向計算一都卜勒頻率，因此即使沿此計算頻率方向之都卜勒頻率之量測受到干擾，亦可沿該計算頻率方向測定一可靠都卜勒頻率。因此，即使沿計算頻率方向之都卜勒頻率之量測受到干擾，速度測定單元5可藉由使用所計算都卜勒頻率及針對不同於計算頻率方向之至少另外兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率來測定物件2之一速度。此改良測定物件2之速度之可靠性。
在一實施例中，都卜勒頻率計算單元4經調適以判定一都卜勒頻率之量測是否係錯誤的。若三個所量測都卜勒頻率非錯誤的，則將該三個所量測都卜勒頻率提供至速度測定單元5以用於依據該三個所量測之都卜勒頻率來測定速度。若該等所量測之都卜勒頻率中之一者係錯誤的，則都卜勒頻率計算單元4依據非錯誤的所量測之都卜勒頻率來計算一都卜勒頻率，其中速度測定單元5依據該所計算都卜勒頻率及該等所量測之非錯誤的都卜勒頻率來測定速度。
舉例而言，都卜勒頻率計算單元可經調適以比較(舉例而言)一自混合干涉信號之信雜比與一預定義臨限值以判定都卜勒頻率之量測是否係錯誤的。亦可使用其他方法來判定一錯誤都卜勒頻率量測。舉例而言，可比較(舉例而言)一自混合干涉信號之一頻率峰值之形狀與一預期頻率峰值，其中若該比較產生大於一預定義臨限值之一偏差，則可判定各別頻率方向係一錯誤頻率方向。或者，可判定沿某一頻率方向所量測之都卜勒頻率是否將沿此頻率方向導致在一預定義之預期速度範圍內之一速度，其中若速度不在預定義之預期速度範圍內，則可判定沿某一頻率方向之量測係錯誤的。此外，可基於所量測之對應之都卜勒頻率來沿該某一頻率方向計算加速度且可判定該加速度是否在一預定義之預期加速度範圍內以判定都卜勒頻率之量測是否係錯誤的。可基於物件之已知可能速度及/或加速度而預定義速度範圍及/或加速度範圍。亦可使用卡爾曼濾波來判定沿一頻率方向之一都卜勒頻率之一量測是否係錯誤的。
速度測定單元5經調適以沿三個速度方向測定速度v x 、v y 、v z 以用於測定一個三維速率。物件2優先地沿一水平面(亦即，平行於地面8之一平面)內之一正向方向移動，其中三個速度方向v x 、v y 、v z 優先地包含正向方向、一橫向方向(其亦在該水平面內且正交於該正向方向)及一垂直方向。該三個速度方向在圖1中藉由座標系統42指示。
該三個速度方向不同於至少三個頻率方向10、11、12，以使得沿速度方向中之一者之一速度係可藉由針對三個頻率方向10、11、12所量測之都卜勒頻率之一組合而測定的。在此實施例中，速度測定單元5經調適以根據以下方程式測定物件2之速度，亦即，車輛之對地速度向量v x 、v y 、v z ：優先地在一預定義車輛參考系統中測定車輛之速度，如ISO 8855中所闡述。該車輛參考系統係固定至該車輛之一右手正交軸系統。正x軸指向車輛之駕駛方向，當觀看正x方向時，正y軸指向左側，且正z軸指向上。
一般而言，若一目標移動遠離一速度感測器，則該都卜勒頻率為負，且若目標朝向該速度感測器移動，則該都卜勒頻率為正。在本實施例中，目標係道路，其中該道路之速度係車輛之負速度。因此可根據以下方程式計算都卜勒頻率：
其中係各別頻率方向之單位向量。藉由在車輛參考系統中投影頻率方向，可獲得以下方程式：
其中λ標示由雷射13、14、15發射之雷射光束之波長且f 1、f 2、f 3分別標示針對頻率方向10、11、12所量測或計算之都卜勒頻率。
針對具有單位向量(其中i=1,2,3)之頻率方向之角度θ i 及Φ i 優先地如下予以定義。角度θ i 優先地係各別頻率方向與一單位z向量之間的角度且角度Φ i 優先地係在x-y平面上之投影與單位x向量之間的角度。
在一實施例中，該等角度可如下設定：
圖3僅示意性展示三個頻率方向10、11、12，而未指示頻率方向10、11、12之一較佳三維定向。圖4中展示頻率方向10、11、12之一較佳三維定向。如圖4中可見，三個頻率方向10、11、12優先地具有相同25度之傾斜角及分別0度、210度及330度之方位角。
沿不同頻率方向10、11、12所量測之都卜勒頻率係彼此獨立量測，亦即，沿一第一頻率方向之一都卜勒頻率之量測不受沿不同於該第一頻率方向之一第二頻率方向之一都卜勒頻率之一量測影響。特定而言，都卜勒頻率量測單元3經調適以沿每一頻率方向10、11、12量測一不同都卜勒頻率。
由於惡劣的汽車環境及困難的道路狀況，一個偵測通道(亦即，沿頻率方向10、11、12中之一者之一都卜勒頻率之一量測)可能失敗。舉例而言，沿一個頻率方向之雷射光束可由各別雷射與道路表面8之間的散射物件臨時阻擋，或自混合回饋(亦即，已重新進入各別腔之經反射光之強度)已由於大散焦而變得過弱。若沿一個頻率方向之一都卜勒頻率之量測失敗，則根據方程式(2)之速度之一可靠測定通常將係不可能的。然而，在車輛之垂直速率與正向分量及橫向分量相比係相對小之假定下，三通道系統(亦即，方程式(2))超定。此導致以下方程式：
藉由使用方程式(4)，失敗偵測通道之都卜勒頻率(亦即，沿某一頻率方向(其在一實例中可係圖3及圖4中指示為10之頻率方向)之錯誤都卜勒頻率)可根據其他偵測通道(亦即，根據沿其他頻率方向11、12所量測之都卜勒頻率)恢復。特定而言，若角度θ1、θ2、θ3相等，則沿該某一頻率方向之錯誤都卜勒頻率可根據以下方程式根據沿其他頻率方向所量測之都卜勒頻率恢復：
因此，在此實例中，都卜勒頻率計算單元4經調適以依據針對其他兩個頻率方向11、12所量測之都卜勒頻率f 2、f 3之一線性組合來針對計算頻率方向10計算都卜勒頻率f 1。特定而言，都卜勒頻率計算單元4經調適以依據針對其他兩個頻率方向11、12所量測之都卜勒頻率f 2、f 3之負和來針對計算頻率方向10計算都卜勒頻率f 1。此允許用較低計算工作來計算針對計算頻率方向10之都卜勒頻率f 1。
圖5實例性展示相依於時間t(以任意單位)之所量測及所計算頻率f(以MHz為單位)。由43、44及45標示之曲線分別表示所量測之都卜勒頻率f 1、f 2、f 3。都卜勒頻率f 2、f 3並不展示將指示量測各別都卜勒頻率之失敗之跳躍或諸如此類。然而，表示所量測之都卜勒頻率f 1之曲線43展示指示都卜勒頻率f 1之量測係錯誤之跳躍。圖5進一步展示表示一所計算都卜勒頻率f 1之一曲線46，其可根據方程式(5)計算且並不展示跳躍。因此，儘管一個偵測通道(亦即，沿計算頻率方向10之都卜勒頻率之量測)(舉例而言)由於低信號品質而臨時出問題，但信號失落恰好依據其他兩個偵測通道(亦即，依據沿其他頻率方向11、12所量測之都卜勒頻率)恢復。基於垂直速率為零之假定，車輛之對地速度係仍可量測的。
速度測定裝置1進一步包括一準確度條件滿足判定單元6，其用於判定是否滿足一準確度條件(其指示藉由都卜勒頻率計算單元4所執行之計算之準確度且其亦可視為信號強度條件)，其中都卜勒頻率計算單元4經調適以在該準確度滿足判定單元6已判定滿足準確度條件之情況下針對計算頻率方向10計算都卜勒頻率f 1。速度測定裝置1進一步包括一儲存單元7，其用於儲存已隨時間沿一速度方向測定之速度，其中準確度條件滿足判定單元6經調適以依據該等所儲存速度來判定是否滿足指示藉由都卜勒頻率計算單元4所執行之計算之準確度之一準確度條件。準確度條件滿足判定單元6可經調適以藉由計算所儲存之速度之一平均值及藉由比較該平均值與一預定義臨限值來判定是否滿足指示藉由都卜勒頻率計算單元4所執行之計算之準確度之一準確度條件。優先地，在計算該平均值之前，對該等所儲存速度進行低通濾波。
在此實施例中，儲存單元7經調適以儲存對應於垂直速度方向之速度v z ，其中可假定沿垂直方向之速度v z 實質上為零。沿計算頻率方向10計算都卜勒頻率f 1之準確度然後取決於已沿垂直速度方向量測且為零之已儲存速度v z 之間的相似性程度。在此實例中，準確度條件滿足判定單元6經調適以藉由比較已針對垂直速度方向所量測之所儲存速度v z 之平均值與接近於零之一臨限值來判定是否滿足準確度條件。該臨限值優先地係可藉由(舉例而言)校準量測而測定之一經預定義臨限值，其中在已知測定速度之準確度是否足夠時計算該平均值。
因此，準確度條件滿足判定單元6藉由監視垂直速率之歷史記錄來確保垂直速率在沿該計算頻率方向計算都卜勒頻率時係足夠小的。準確度條件滿足判定單元6可因此區分根據方程式(4)及(5)之上文所提及之方法將導致一過低準確度，從而指示速度測定裝置之一嚴重故障之情形，及滿足準確度要求且速度測定裝置可繼續進行速度測定之情形。
如可依據方程式(4)擷取，亦可計算其他兩種頻率f 2、f 3。特定而言，若角度θ1、θ2、θ3相等，則可根據以下方程式計算其他兩個頻率f 2、f 3：
在沿頻率方向11或沿頻率方向12之都卜勒頻率之量測分別係錯誤之情況下。
都卜勒頻率計算單元4經調適以不僅計算都卜勒頻率之絕對值，而且計算都卜勒頻率之正負號，其中速度測定單元5經調適以測定速度之絕對值且亦測定速度之方向。根據方程式(3)，特定而言，根據方程式(5)至(7)，可測定各別所計算都卜勒頻率之正負號且所計算都卜勒頻率之所測定正負號可用於測定車輛2速度之方向。因此，根據兩個偵測通道之正負號，亦即，根據沿兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率之正負號，可檢查並修復其他偵測通道之正負號，亦即，沿其他方向之都卜勒頻率之正負號，若需要。因此可增加方向偵測可靠性。
速度測定單元5優先地經調適以將所測定之速度發送至用於向一人展示該所測定之速度之一顯示器47。速度測定單元5及顯示器47可經調適以用無線方式或經由一有線資料連接而通信。
在下文，將參考圖6中所示之一流程圖而實例性闡述用於測定一物件之速度之一速度測定方法之一實施例。
在步驟201中，針對三個不同頻率方向10、11、12來量測都卜勒頻率f 1、f 2、f 3。在步驟202中，依據三個所量測頻率f 1、f 2、f 3(優先地，根據方程式(2))來測定物件2之速度v x 、v y 、v z 。在步驟203中，判定沿不同頻率方向10、11、12中之一者之都卜勒頻率之量測是否係錯誤的。若在步驟203中，判定沿頻率方向10、11、12中之任一者都卜勒頻率之量測非錯誤，則在步驟204中儲存垂直速度v z ，且在步驟205中，將該所測定之速度發送至用於展示該所測定之速度之顯示器47。該方法然後繼續進行步驟201。
若在步驟203中，已判定沿頻率方向10、11、12中之一者之都卜勒頻率之量測係錯誤的，則在步驟206中，判定是否已儲存一或數個垂直速度v z 。若尚未儲存一垂直速度v z ，則在步驟207中，在顯示器47中展示一錯誤訊息，或顯示器47恰好未更新，藉此顯示一先前所測定之速度。
若在步驟206中，判定已儲存垂直速度v z ，則在步驟208中對所儲存之垂直速度v z 進行低通濾波且在步驟209中對該等經低通濾波之垂直速度求平均以用於測定一平均值。可藉由對某一數目個最新量測(舉例而言，對最新十個量測)進行求一移動平均值或藉由其他已知低通濾波程序來執行該低通濾波。在步驟210中，比較平均值之絕對值與接近於零之一預定義臨限值。該臨限值可藉由如上文所提及之校準量測來預定義。若該平均值之絕對值不小於該預定義臨限值，則未滿足準確度條件(亦即，垂直速度v z 實質上為零)且方法繼續進行步驟207。若該平均值之絕對值小於該預定義臨限值，則滿足準確度條件且方法繼續進行步驟211。
在步驟211中，針對錯誤的所量測之都卜勒頻率，依據其他兩個所量測之都卜勒頻率根據上文所提及方程式(5)至(7)中之一者來計算一都卜勒頻率，且在步驟211中，依據所計算都卜勒頻率(已針對一計算頻率方向(亦即，針對沿其已量測一錯誤的都卜勒頻率之該頻率方向)計算)及沿兩個其他頻率方向所量測之都卜勒頻率來測定速度。在步驟212中，儲存所測定之速度之垂直部分v z ，且在步驟205中將所測定之速度發送至顯示器47且展示於其上。該方法然後繼續進行步驟201。
圖7示意性且實例性展示可與上文所闡述之進一步組件(特定而言，參考圖2)一起使用之都卜勒頻率量測單元之一進一步實施例。
圖7中所示之都卜勒頻率量測單元103包括四個雷射13、14、15、17，其中兩個雷射13、17沿相同頻率方向10、10'引導。由於兩個雷射13、17沿相同頻率方向10、10'引導，因此沿相同頻率方向10、10'冗餘量測都卜勒頻率。因此，即使藉由兩個雷射13、17中之一者進行之都卜勒頻率之量測受到干擾，仍可藉由使用沿相同頻率方向10、10'之兩個雷射13、17中之另一者來以高品質量測都卜勒頻率。此進一步改良測定物件2之速度之品質。若藉由使用雷射13、17所量測之都卜勒頻率中之一者之量測受到干擾，則可將可能未受到干擾之由兩個雷射13、17中之另一雷射所量測之都卜勒頻率提供至速度測定單元以用於測定物件2之速度。若由雷射13、17所量測之都卜勒頻率皆未受到干擾，則可將該等都卜勒頻率求平均且經平均之都卜勒頻率可與其他所量測之都卜勒頻率一起用於測定物件之速度。
在一進一步實施例中，都卜勒頻率測定單元包括三個以上沿不同頻率方向引導之雷射。由於在此其他實施例中，都卜勒頻率測定單元包括三個以上沿不同頻率方向引導之雷射，因此可針對三個以上頻率方向來測定都卜勒頻率。若沿該等頻率方向中之一者之一都卜勒頻率之量測係錯誤的，則可使用沿其他三個頻率方向所量測之都卜勒頻率來測定速度。
為改良速度測定裝置之可靠性及延長其壽命，因此可提供冗餘雷射。複數個冗餘雷射可整體整合於一多雷射晶片中或體現為離散器件。在兩種情形中，子複數個彼等雷射可共用與冗餘雷射形成量測通道之一光學系統及一光學路徑。在另一實施例中，每一個別雷射可具有一部分或完全個別光學系統。
冗餘雷射可視為提供共用相同或數個信號處理單元(其可係上文所提及之都卜勒頻率計算單元及速度測定單元)之冗餘量測通道。使用共用相同一或數個信號處理單元之空間分離(特定而言，藉助個別光學系統)冗餘量測通道可提供以下益處：a)針對不同量測計劃使用不同量測通道之可能性，其中不同量測計劃可在光功率、作用時間循環及脈衝寬度上不同但仍遵守視力無害(eye safe)要求，及b)藉由選擇且分組單獨的量測通道子組來定義虛擬感測器。
關於量測計劃，可藉由一同時增加光功率、加寬脈衝寬度及降低作用時間循環來改良困難工作條件中(特定而言，在低雜訊比條件中)之量測可靠性。然而，若光功率、脈衝寬度及作用時間循環之組合導致雷射強度大於與視力無害相關之一臨限值，則速度測定單元不可使用此組合。為增加信雜比，在藉助雷射之量測仍係視力無害時，可使用不同量測計劃，如下文參考圖8實例性所闡述。
圖8示意性且實例性展示沿頻率方向24...29量測都卜勒頻率之雷射18...23之一配置。在此實施例中，根據一第一量測計劃控制一子組雷射(舉例而言，雷射18、20、22)，且根據不同於該第一量測計劃之一第二量測計劃控制一第二子組雷射(舉例而言，雷射19、21、23)。該第一量測計劃及該第二量測計劃經調適以使得可產生具有一可接受信雜比之自混合干涉信號，同時滿足視力無害要求。舉例而言，根據第一量測計劃，雷射18、20及22可發射具有850 nm之一波長下之1 mW之一功率、0.3 ms之一脈衝寬度及1 kHz之一重複頻率之雷射光束。第二量測計劃可定義雷射19、21、23發射具有850 nm之一波長下之1.9 mW之一功率、3 ms之一脈衝寬度及10 Hz之一重複頻率之雷射光。視力無害要求禁止對一單組雷射之兩種量測計劃之組合，但在空間分離光學量測通道之情形下，允許其組合。藉助應用第二量測計劃，可在最糟信號條件下顯著改良量測可靠性，此乃因其組合一較長量測時間與較高光功率。
進一步較佳地，都卜勒頻率測定單元包括三個以上沿不同頻率方向引導之雷射，其中速度測定單元經調適以使用該等雷射之一第一子組來測定一第一線性速度及使用該等雷射之一第二子組來測定一第二線性速度。可挑選不同虛擬感測器之幾何組態以使得由不同虛擬感測器所量測之線性速率向量變得對車輛車身之角度位置敏感或不關心。舉例而言，具有如方程式(8)中所定義之方位角之組態，
對一側傾角改變敏感，但對一縱傾角改變不關心；而具有如方程式(9)所定義之方位角之組態，
對縱傾角改變敏感，但對側傾角改變不關心。以此方式，藉由挑選虛擬感測器之一適當角度組態，且以數學方式操縱單獨量測之線性速率向量，可計算車輛車身之角度座標及速度，亦即，旋轉位置及旋轉速度。量測一角度座標及速度之另一方式係組態可直接量測一角度座標之更簡單之虛擬感測器。舉例而言，具有根據方程式(10)之一組態之一雙雷射感測器將能夠直接量測車輛車身之縱傾角：
優先地，速度測定單元經調適以基於所測定之第一線性速度及所測定之第二線性速度來測定物件之一旋轉速度。特定而言，速度測定單元經調適以將偏駛角及/或速度、側傾角及/或速度以及縱傾角及/或速度中之至少一者測定為旋轉角或速度。可動態挑選用於形成該第一子組及該第二子組之雷射。該等雷射之第一子組及該等雷射之第二子組可視為兩個虛擬感測器。優先地，速度測定單元經調適以在該等雷射之第一子組與該等雷射之該第二子組之間轉換以使得連續且重複地測定第一線性速度及第二線性速度，其中基於該等經連續且重複測定之第一線性速度及第二線性速度來測定物件之旋轉速度。由於該等雷射之第一子組與該等雷射之第二子組不同，因此該等雷射之第一子組之至少一個雷射光束方向(亦即，頻率方向)係不同於該等雷射之第二子組之雷射光束方向中之任一者。物件之一旋轉移動(如，一偏駛移動、縱傾移動或側傾移動)將因此通常導致沿該等速度方向中之至少一者之不同線性速度。速度測定單元可經調適以基於此差異來測定旋轉速度。
可藉由簡單數學考量或藉由校準量測來測定此差異與旋轉速度之間的關係，其中該差異係在存在一已知旋轉速度時量測。速度測定單元優先地經調適以基於實際所量測之差異及旋轉速度與差異之間的所測定關係來測定旋轉速度。在一初始化程序中，可測定車輛之旋轉位置，其中在駕駛車輛期間可基於初始所測定或先前所測定之旋轉位置及所測定之旋轉速度來測定實際旋轉位置。在一較佳實施例中，定義車輛之旋轉位置之角度初始經設定為零。
車輛經假定係一剛體以使得在位置x、y、z處量測之一局部速度 (x,y,z)可根據以下方程式經定義為車輛之質量中心之速度向量 (x,y,z)與圍繞該質量中心之一旋轉之和：
其中係具有與旋轉速度之量成比例之一量值及垂直於旋轉平面之一方向之一旋轉向量，且係位置x、y、z與質量中心之間的一連接向量。都卜勒頻率量測單元可經調適以量測至少兩個不同位置處之都卜勒頻率，其中速度測定單元可經調適以測定車輛在此等至少兩個不同位置處之速度及以基於在該至少兩個不同方向處所測定之速度且基於方程式(12)來測定旋轉向量。
可選擇並分組單獨通道子組(亦即，沿不同頻率方向發射雷射光束之單獨雷射)，以(特定而言)實時地定義虛擬感測器。此將在下文中參考圖9予以更詳細地實例性闡述。
圖9示意性且實例性展示沿不同頻率方向36...41發射雷射光以用於沿此等頻率方向36...41量測都卜勒頻率之雷射30...35之一配置。舉例而言，可形成以下兩個子組：具有雷射30、31、32之一第一子組及具有雷射33、34、35之一第二子組。兩個子組可視為空間分離之兩個單獨虛擬感測器。藉由使用各別子組之雷射所量測之都卜勒頻率可用於針對藉由該第一子組及該第二子組定義之兩個單獨感測器中之每一者測定一個三維速率向量。該兩個三維速率向量可用於計算車輛動態之額外參數，如偏駛角、側傾角及/或縱傾角。如上文已提及，虛擬感測器可經動態重新組態。舉例而言，在一第一組態中，該第一子組可包括雷射30、31、32且該第二子組可包括雷射33、34、35，且在一第二組態中，該第一子組可包括雷射30、33、34且該第二子組可包括雷射31、32、35。
虛擬感測器可共用相同硬體及軟體信號處理資源，以降低感測器複雜性。
儘管在上文參考圖1至圖4所闡述之實施例中，都卜勒頻率量測單元僅包括三個用於沿三個頻率方向量測都卜勒頻率之雷射，但參考圖1至圖4所闡述之實施例亦可包括三個以上用於沿三個以上頻率方向量測都卜勒頻率之雷射。
儘管在上文所闡述之實施例中，已使用雷射來光學量測都卜勒頻率，但在其他實施例中，可使用其他構件來以另一方式量測都卜勒頻率。舉例而言，可藉由使用聲學感測器來發送出聲波及用於接收聲波來以聲學方式測定都卜勒頻率。舉例而言，可使用超音波傳感器來以聲學方式量測都卜勒頻率。
儘管在上文所闡述之實施例中，已藉由使用一自混合干涉技術來以光學方式測定一都卜勒頻率，但亦可藉由使用如習用干涉法之另一光學技術來以光學方式測定該都卜勒頻率。
儘管在圖1中，車輛經展示為一汽車，但該車輛亦可係一腳踏車、一摩托車、一卡車、一火車、一船艦、一小船、一飛機等等，或另一可移動物件。
儘管在一上文所闡述之實施例中，將所測定之速度發送至用於對一人展示該所測定速度之一顯示器，但另外或另一選擇為，速度測定單元可經調適以將所測定之速度發送至另一單元，如一防阻擋單元、一電子穩定性控制單元、一適應性巡航控制單元、一停車輔助單元，等等。
根據對圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之研究，熟習此項技術者在實踐所主張之發明時可理解及實現對所揭示實施例之其他變化。
在申請專利範圍中，詞語「包括(comprising)」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一(a)」或「一(an)」並不排除複數個。
一單個單元或器件可實現申請專利範圍中所述數個項目之功能。在互不相同的附屬請求項中陳述某些措施此一事實本身並不指示不能有利地使用此等措施之一組合。
可藉由任一其他數目之單元或器件來執行藉由一或數個單元或器件執行之計算及判定，如，一都卜勒頻率之計算、一速度之計算、是否滿足一準確度條件之判定，等等根據速度測定方法之速度測定裝置之計算及測定及/或控制可實施為一電腦程式之程式碼構件及/或實施為專用硬體。
一電腦程式可儲存/散佈於與其他硬體一起供應或作為其他硬體之一部分來供應之一適當媒體(諸如一光學儲存媒體或一固態媒體)上，但亦可以其他形式散佈，諸如經由網際網路或其他有線或無線電信系統。
申請專利範圍中之任何參考符號皆不應解釋為限制該範疇。
本發明係關於用於測定一物件之一速度之一速度測定裝置。一都卜勒頻率量測單元經調適以沿至少三個不同頻率方向量測都卜勒頻率，其中一都卜勒頻率計算單元經調適以依據針對該至少三個不同頻率方向中之至少另外兩個頻率方向所量測之都卜勒頻率來針對類似於該至少三個不同頻率方向中之一者之一計算頻率方向計算一都卜勒頻率。然後可依據所計算都卜勒頻率及所量測都卜勒頻率來測定速度。由於沿該計算頻率方向，測定速度不需要所量測都卜勒頻率，因此即使沿此計算頻率方向之都卜勒頻率之量測受到干擾，亦可沿該計算頻率方向測定一可靠速度。
1．．．速度測定裝置
2．．．車輛
3．．．都卜勒頻率量測單元
4．．．都卜勒頻率計算單元
5．．．速度測定單元
6．．．準確度條件滿足判定單元
7．．．儲存單元
8．．．地面
9．．．輻射
13．．．雷射
14．．．雷射
15．．．雷射
16．．．控制單元
17．．．雷射
18．．．雷射
19．．．雷射
20．．．雷射
21．．．雷射
22．．．雷射
23．．．雷射
30．．．雷射
31．．．雷射
32．．．雷射
33．．．雷射
34．．．雷射
35．．．雷射
42．．．座標系統
47．．．顯示器
103．．．都卜勒頻率量測單元
圖1　示意性且實例性展示一車輛之一實施例，該車輛包括用於測定該車輛之速度之一速度測定裝置之一實施例，
圖2　更詳細地示意性且實例性展示速度測定裝置之實施例，
圖3　示意性且實例性展示速度測定單元之一都卜勒頻率量測單元之一實施例，
圖4　示意性且實例性展示相對於沿其測定車輛之速度之速度方向之沿其量測都卜勒頻率之一頻率方向定向，
圖5　實例性展示相依於時間的都卜勒頻率，
圖6　實例性展示圖解說明用於測定車輛之速度之一速度測定方法之一實施例之一流程圖，
圖7　示意性且實例性展示都卜勒頻率量測單元之一進一步實施例，
圖8及圖9　展示都卜勒頻率量測單元之進一步實施例之雷射及頻率方向之可能組態。
1．．．速度測定裝置
2．．．車輛
8．．．地面
9．．．輻射
42．．．座標系統
47．．．顯示器

Claims (13)

  1. 一種用於測定一物件之一速度之速度測定裝置，該速度測定裝置(1)包括：一都卜勒頻率量測單元(3)，其用於沿至少三個不同頻率方向(10、11、12)量測一都卜勒頻率，沿該至少三個不同頻率方向(10、11、12)引導以用於沿該至少三個不同頻率方向(10、11、12)量測該都卜勒頻率之至少三個雷射(13、14、15)，一都卜勒頻率計算單元(4)，其用於針對該至少三個不同頻率方向(10、11、12)中之一計算頻率方向計算一都卜勒頻率，其中該都卜勒頻率計算單元(4)經調適以測定在該計算頻率方向中之該都卜勒頻率之該量測是否係錯誤(faulty)，並依據針對該至少三個不同頻率方向(10、11、12)中之至少另外兩個頻率方向所量測之該等都卜勒頻率來針對該計算頻率方向計算該都卜勒頻率，一速度測定單元(5)，其用於依據已針對該計算頻率方向計算之該所計算都卜勒頻率及針對該至少另外兩個頻率方向之該等都卜勒頻率來測定該物件(2)之一速度。
  2. 如請求項1之速度測定裝置，其中該速度測定單元(5)經調適以沿三個速度方向(x、y、z)測定該速度以用於測定一個三維速度(v x 、v y 、v z )，其中該三個速度方向(x、y、z)不同於該至少三個頻率方向(10、11、12)以使得沿該等速度方向(x、y、z)中之一者之一速度係可藉由針對該至少三個頻率方向(10、11、12)所量測之都卜勒頻 率之一組合而測定。
  3. 如請求項1之速度測定裝置，其中該都卜勒頻率計算單元(4)經調適以依據針對該至少另外兩個頻率方向所量測之該等都卜勒頻率之一線性組合來針對該計算頻率方向計算該都卜勒頻率。
  4. 如請求項1之速度測定裝置，其中該速度測定裝置(1)進一步包括用於判定是否滿足指示藉由該都卜勒頻率計算單元(4)所執行之該計算之準確度之一準確度條件之一準確度條件滿足判定單元(6)，其中該都卜勒頻率計算單元(4)經調適以在該準確度滿足判定單元(6)已判定滿足該準確度條件之情況下針對該計算頻率方向計算該都卜勒頻率。
  5. 如請求項4之速度測定裝置，其中該速度測定單元(5)經調適以沿三個速度方向(x、y、z)判定該速度(v x 、v y 、v z )以用於測定一個三維速度，其中該速度測定裝置(1)包括用於儲存已隨時間沿一速度方向(z)測定之速度之一儲存單元(7)，其中該準確度條件滿足判定單元(6)經調適以依據該等所儲存速度來判定是否滿足指示藉由該都卜勒頻率計算單元所執行之該計算之該準確度之一準確度條件。
  6. 如請求項5之速度測定裝置，其中該準確度條件滿足判定單元(6)經調適以藉由計算該等所儲存速度(v z )之一平均值及藉由比較該平均值與一預定義臨限值來判定是否滿足指示藉由該都卜勒頻率計算單元(4)所執行之該計算 之該準確度之一準確度條件。
  7. 如請求項5之速度測定裝置，其中該儲存單元(7)經調適以儲存對應於一垂直速度方向(z)之速度(v z )。
  8. 如請求項1之速度測定裝置，其中該都卜勒頻率量測單元(3)經調適以使用一自混合干涉技術來沿該至少三個不同頻率方向(10、11、12)量測該等都卜勒頻率。
  9. 如請求項1之速度測定裝置，其中該都卜勒頻率測定單元包括沿不同頻率方向(24...29；36...41)引導之三個以上雷射(18...23；30...35)，其中該速度測定單元經調適以使用該等雷射之一第一子組來測定一第一線性速度並使用該等雷射之一第二子組來測定一第二線性速度。
  10. 如請求項9之速度測定裝置，其中該速度測定單元經調適以基於該所測定之第一線性速度及該所測定之第二線性速度來測定該物件之一旋轉參數。
  11. 一種可移動載具物件，其包括用於測定該物件之一速度之如請求項1之速度測定裝置。
  12. 一種用於測定一物件之一速度之速度測定方法，該速度測定方法包括：針對至少三個不同頻率方向量測一都卜勒頻率，測定在一計算頻率方向中之該都卜勒頻率之該量測是否係錯誤，依據針對該至少三個不同頻率方向中之至少另外兩個頻率方向所量測之該等都卜勒頻率來針對該至少三個不同頻率方向中之該計算頻率方向計算一都卜勒頻率， 依據已針對該計算頻率方向計算之該所計算都卜勒頻率及針對該至少另外兩個頻率方向之該等都卜勒頻率來測定該物件之一速度。
  13. 一種用於測定一物件之一速度之速度測定電腦程式，該電腦程式包括程式碼構件，該程式碼構件用於當該速度測定電腦程式在控制如請求項1之速度測定裝置之一電腦上運行時致使該速度測定裝置實施如請求項12之速度測定方法之步驟。
TW100139839A 2010-11-03 2011-11-01 速度測定裝置 TWI595251B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10189859 2010-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201224492A TW201224492A (en) 2012-06-16
TWI595251B true TWI595251B (zh) 2017-08-11

Family

ID=45370527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100139839A TWI595251B (zh) 2010-11-03 2011-11-01 速度測定裝置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9506944B2 (zh)
EP (1) EP2635920B1 (zh)
JP (1) JP6006726B2 (zh)
CN (1) CN103180756B (zh)
BR (1) BR112013010667A2 (zh)
RU (1) RU2595794C2 (zh)
TW (1) TWI595251B (zh)
WO (1) WO2012059863A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015161892A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 Statoil Petroleum As Optical underwater navigation
JP6352540B2 (ja) * 2015-06-17 2018-07-04 旭化成エレクトロニクス株式会社 検出装置、回転角度検出装置、検出方法、およびプログラム
WO2017016888A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Koninklijke Philips N.V. Laser sensor for particle density detection
RU2719573C1 (ru) * 2016-12-09 2020-04-21 Конинклейке Филипс Н.В. Модуль оптического датчика частиц
EP3422147A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-02 Koninklijke Philips N.V. Display apparatus for computer-mediated reality
CN108303705A (zh) * 2017-12-27 2018-07-20 西安理工大学 Nd:YAG固体激光器自混合速度传感器及其测速方法
US10830881B2 (en) * 2018-03-20 2020-11-10 Panosense Inc. Active signal detection using adaptive identification of a noise floor
US10830880B2 (en) 2018-03-20 2020-11-10 Panosense Inc. Selecting LIDAR pulse detector depending on pulse type
US10824275B2 (en) * 2018-09-25 2020-11-03 Apple Inc. Waveguide-based interferometric multi-point/distributed force and touch sensors
RU2758561C1 (ru) * 2021-02-19 2021-10-29 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Устройство измерения скорости подвижного наземного объекта
CN113050114B (zh) * 2021-03-16 2023-12-29 深圳市杰普特光电股份有限公司 激光测速方法和测速装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05288760A (ja) * 1992-04-08 1993-11-02 Nkk Corp ドップラ速度計測装置
EP1494045A2 (en) * 2003-06-30 2005-01-05 Hitachi, Ltd. Ground-speed measuring apparatus
US20070058157A1 (en) * 2003-05-28 2007-03-15 Deines Kent L System and method for measuring velocity using frequency modulation of laser output
WO2009037278A1 (de) * 2007-09-18 2009-03-26 Continental Teves Ag & Co. Ohg Auf die strassenoberfläche gerichtete lasersensoren zum erfassen der bewegung eines fahrzeugs
WO2010084448A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-29 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Method for adjusting a self mixing laser sensor system for measuring the velocity of a vehicle

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52116272A (en) * 1976-01-29 1977-09-29 Furuno Electric Co System for measuring speed of moving object
JP3237034B2 (ja) * 1993-05-25 2001-12-10 アイシン精機株式会社 車載用超音波計測装置
RU2108585C1 (ru) * 1995-09-06 1998-04-10 Институт теплофизики СО РАН Способ лазерного измерения вектора скорости
US6233045B1 (en) 1998-05-18 2001-05-15 Light Works Llc Self-mixing sensor apparatus and method
JPH11352225A (ja) * 1998-06-11 1999-12-24 Furuno Electric Co Ltd 速度測定装置
US6483577B2 (en) 1998-11-02 2002-11-19 Hunter Engineering Company Vehicle alignment sensor system
US6542227B2 (en) * 2001-09-04 2003-04-01 Rosemount Aerospace, Inc. System and method of measuring flow velocity in three axes
JP2006513399A (ja) * 2002-05-29 2006-04-20 ケント・エル・デインズ レーザ出力の周波数変調を用いて速度を測定するためのシステム及び方法
RU2231757C1 (ru) * 2003-04-03 2004-06-27 Мамошин Владимир Романович Способ определения вектора земной скорости и угла сноса летательного аппарата
CN101321686A (zh) 2005-10-07 2008-12-10 佛罗里达大学研究基金会有限公司 用于多路信号传递和光编码的多组分纳米颗粒
US7283214B2 (en) 2005-10-14 2007-10-16 Microsoft Corporation Self-mixing laser range sensor
US20080297808A1 (en) 2005-12-06 2008-12-04 Nabeel Agha Riza Optical Sensor For Extreme Environments
JP5288760B2 (ja) 2007-10-03 2013-09-11 アロン化成株式会社 熱可塑性樹脂配合物、および複合材料、および複合材料の製造方法
BRPI0911715A2 (pt) 2008-07-31 2019-09-24 Alma Mater Studiorum - Universita' Di Bologna partículas ativas para aplicações bio-analíticas e métodos para sua preparação.
IT1391530B1 (it) 2008-07-31 2012-01-11 Cyanagen S R L Particelle attive per applicazioni bio-analitiche e metodi per la loro preparazione
US8725310B2 (en) * 2009-04-29 2014-05-13 Koninklijke Philips N.V. Laser diode based self-mixing sensor for a vehicle electronic stability program
EP2425261B1 (en) * 2009-04-29 2015-03-25 Koninklijke Philips N.V. A laser diode based multiple-beam laser spot imaging system for characterization of vehicle dynamics

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05288760A (ja) * 1992-04-08 1993-11-02 Nkk Corp ドップラ速度計測装置
US20070058157A1 (en) * 2003-05-28 2007-03-15 Deines Kent L System and method for measuring velocity using frequency modulation of laser output
EP1494045A2 (en) * 2003-06-30 2005-01-05 Hitachi, Ltd. Ground-speed measuring apparatus
WO2009037278A1 (de) * 2007-09-18 2009-03-26 Continental Teves Ag & Co. Ohg Auf die strassenoberfläche gerichtete lasersensoren zum erfassen der bewegung eines fahrzeugs
WO2010084448A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-29 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Method for adjusting a self mixing laser sensor system for measuring the velocity of a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP6006726B2 (ja) 2016-10-12
RU2013125462A (ru) 2014-12-10
TW201224492A (en) 2012-06-16
BR112013010667A2 (pt) 2020-07-07
EP2635920B1 (en) 2019-06-05
CN103180756B (zh) 2016-01-20
US20130226508A1 (en) 2013-08-29
WO2012059863A1 (en) 2012-05-10
CN103180756A (zh) 2013-06-26
EP2635920A1 (en) 2013-09-11
US9506944B2 (en) 2016-11-29
RU2595794C2 (ru) 2016-08-27
JP2013545098A (ja) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI595251B (zh) 速度測定裝置
US8954260B2 (en) Method and system for collision assessment for vehicles
JP6404679B2 (ja) 物体検知装置
JP5614489B2 (ja) 状態推定装置
CN106796758B (zh) 障碍物警报装置
US8363211B2 (en) Sensor device and method for detecting the motion of a vehicle
JP5690329B2 (ja) 光学的車両レーザ検出システム
JP6333412B2 (ja) 障害物検知装置
KR101686646B1 (ko) 차량 전자식 안정성 프로그램을 위한 레이저 다이오드 기반 자체 혼합 센서
JP6430777B2 (ja) 物体検知装置
US9802619B2 (en) Moving amount estimating apparatus, autonomous mobile body, and moving amount estimating method
JP2014008957A (ja) 衝突防止システム及び方法
JP2016080648A (ja) 物体検知装置
JP2012078347A (ja) シーンを検知するための方法及びシステム
US10976426B2 (en) Apparatus and method for ascertaining object kinematics of a movable object
JP2020004342A (ja) 移動体制御装置
GB2565218A (en) Occupant position detection
JP4782816B2 (ja) センサユニット
KR102547420B1 (ko) 선배열 센서를 이용한 3차원 표적기동분석 방법, 장치 및 프로그램, 및 상기 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체
JP2021025902A (ja) 位置姿勢推定装置、位置姿勢推定方法及びプログラム
US20220383642A1 (en) Position detection system, position detection method, and three-dimensional geometry measurement system
US20240069206A1 (en) Apparatus for estimating vehicle pose using lidar sensor and method thereof
EP4328619A1 (en) Apparatus for estimating vehicle pose using lidar sensor and method thereof
JP2023135107A (ja) 情報処理装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体