(57)【要約】  ここでは、高ノイズ環境での波形のセントロイドを決定するシステムおよび方法について記載する。１つの実施形態では、この方法には、ノイズ除外領域、減衰領域、及び全体領域を具備する波形の３層ダイナミックレンジを画定する波形の減衰閾値及びノイズ除外閾値を決定することを含めることができる。ノイズ除外閾値は減衰閾値より小さくすることができる。各質量スカラーの重みは、３層ダイナミックレンジに基づいて決定することができる。セントロイドは、決定した重み及び対応する位置ベクトルに基づいて決定することができる。【選択図】図３
2021502572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波形のノイズ除外閾値及び減衰閾値を決定するような動作が可能な閾値定義回路であって、前記ノイズ除外閾値が前記減衰閾値よりも小さいことを特徴とする閾値定義回路と、
前記ノイズ除外閾値、前記減衰閾値、及び質量スカラー値に基づいて前記波形の質量スカラーの重みを決定するような動作が可能な重み計算回路と、
質量スカラーについて決定した重み及びそれらに対応する位置ベクトルに基づいて前記波形のセントロイドを決定するような動作が可能なセントロイド計算回路と、
を具備する装置。
【請求項２】
前記波形のセントロイドは、ｉ番目の位置ベクトルと、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みとの乗算結果の合計を、前記質量スカラーについて決定した前記重みの合計で除算した値を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ｉ番目の質量スカラーが前記減衰閾値よりも小さいが、前記ノイズ除外閾値よりも大きい場合、前記ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みは、前記ｉ番目の質量スカラーと前記ノイズ除外閾値との差を、前記減衰閾値と前記ノイズ除外閾値との差で除算した値に等しくなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ｉ番目の質量スカラーが前記減衰閾値より大きい場合、前記ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みは、前記ｉ番目の質量スカラーの値に等しくなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ｉ番目の質量スカラーが前記ノイズ除外閾値よりも小さい場合、前記ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みはゼロとなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
減衰領域は、前記ノイズ除外閾値より大きく前記減衰閾値より小さい値を持つ質量スカラーを具備し、
全体領域は、前記減衰閾値より大きい値を持つ質量スカラーを具備し、
ノイズ除外領域は、前記減衰閾値よりも小さい値を有する質量スカラーを具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記全体領域に位置する前記波形の前記質量スカラーは、前記減衰領域に位置する前記波形の前記質量スカラーより大きなＳ／Ｎ比を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記減衰領域に位置する前記波形の前記質量スカラーは、前記ノイズ除外領域に位置する前記波形の前記質量スカラーよりも大きなＳ／Ｎ比を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
セントロイド装置で、ノイズ除外領域、減衰領域、及び全体領域を具備する波形の３層ダイナミックレンジを定義する前記波形の減衰閾値及びノイズ除外閾値を決定するステップであって、前記ノイズ除外閾値が前記減衰閾値より小さいことを特徴とするステップと、
前記セントロイド装置で、前記３層ダイナミックレンジに基づいて前記波形の質量スカラーのそれぞれの重みを決定するステップと、
前記セントロイド装置で、前記決定した重み及びそれらに対応する位置ベクトルに基づいてセントロイドを決定するステップと、
を具備する方法。
【請求項１０】
前記波形のセントロイドは、ｉ番目の位置ベクトルと、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みとの乗算結果の合計を、前記質量スカラーについて決定した前記重みの合計で除算した値を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ｉ番目の質量スカラーが前記減衰閾値よりも小さいが、前記ノイズ除外閾値よりも大きい場合、前記ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みは、前記ｉ番目の質量スカラーと前記ノイズ除外閾値との差を、前記減衰閾値と前記ノイズ除外閾値との差で除算した値に等しくなることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ｉ番目の質量スカラーが前記減衰閾値より大きい場合、前記ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みは、前記ｉ番目の質量スカラーの値に等しくなることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ｉ番目の質量スカラーが前記ノイズ除外閾値よりも小さい場合、前記ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みはゼロとなることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記減衰領域は、前記ノイズ除外閾値より大きく前記減衰閾値より小さい値を持つ質量スカラーを具備し、
前記全体領域は、前記減衰閾値より大きい値を持つ質量スカラーを具備し、
前記ノイズ除外領域は、前記減衰閾値よりも小さい値を有する質量スカラーを具備することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記全体領域に位置する前記波形の前記質量スカラーは、前記減衰領域に位置する前記波形の前記質量スカラーより大きなＳ／Ｎ比を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記減衰領域に位置する前記波形の前記質量スカラーは、前記ノイズ除外領域に位置する前記波形の前記質量スカラーよりも大きなＳ／Ｎ比を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記波形の前記減衰閾値と前記ノイズ除外閾値は、前記セントロイドを決定するときに動的に調整されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
コンピュータプログラムコードを格納した非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記コンピュータプログラムコードは、セントロイド装置に実装された１つ以上のプロセッサにより実行されたとき、前記セントロイド装置に、
ノイズ除外領域、減衰領域、及び全体領域を具備する波形の３層ダイナミックレンジを定義する前記波形の減衰閾値及びノイズ除外閾値を決定するステップであって、前記ノイズ除外閾値が前記減衰閾値より小さいことを特徴とするステップと、
前記３層ダイナミックレンジに基づいて前記波形の質量スカラーのそれぞれの重みを決定するステップと、
前記決定した重み及びそれらに対応する位置ベクトルに基づいてセントロイドを決定するステップと、
を具備する方法を実行させることを特徴とする非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１９】
前記波形のセントロイドは、前記質量スカラーについて決定した前記重みの合計で除算された、ｉ番目の位置ベクトルとｉ番目の質量スカラーについて決定した重みとの乗算結果の合計を具備することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記波形の前記減衰閾値と前記ノイズ除外閾値は、前記セントロイドを決定するときに動的に調整されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、Kanke Gao、Kiran Kumar Gunnam、Nitinkumar Sagarbhai Barotを発明者として、２０１７年１１月３日に出願された「多層セントロイド計算のためのシステムと方法」というタイトルの共同所有の米国特許出願第１５／８０３，４９４号（整理番号２０１５１−２１６０）に基づく優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
Ａ．技術分野
本開示は、一般に、オブジェクトのセントロイドを計算するためのシステム及び方法に関し、さらに詳細には、波形のセントロイドを計算することに関する。
【０００３】
Ｂ．背景技術
形状のセントロイド、つまり幾何学的中心は、形状内のすべてのポイントの算術平均（「平均」）位置である。この定義は、ｎ次元空間の任意のオブジェクトに拡張できる。つまり、オブジェクトのセントロイドは、すべての座標方向のすべてのポイントの平均位置になる。形状が波形の場合、セントロイド分析には、明確に定義されたピークを持つパルスのエネルギーの中心を決定するアルゴリズムが含まれることがある。例えば、ＬＩＤＡＲシステムでは、レーザーの送信波形と戻り波形は、相対光強度値の時系列となる。ＬＩＤＡＲシステムでは、１ｃｍの精度を達成することを目的とすることがある。セントロイド分析の従来の方法では、この目的の達成は高ノイズ環境では困難なことがある。
【０００４】
従って、必要なのは、高ノイズ環境で正確なセントロイド推定値を提供するシステムと方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本発明の実施形態を参照し、実施例を添付図に示す。これらの図は、限定ではなく例示を意図するものである。本発明は一般にこれらの実施形態と関連させて説明されているが、本発明の範囲は、これらの特定の実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。図はノンスケールとなっている。
【０００６】
【図１】本明細書の実施形態による波形のセントロイドをグラフで示す。
【０００７】
【図２】本明細書の実施形態による「インテリジェント」セントロイド計算で利用される波形の３層ダイナミックレンジをグラフで示す。
【０００８】
【図３】本明細書の実施形態による波形の３層ダイナミックレンジに基づく「インテリジェント」セントロイド計算を示す。
【０００９】
【図４Ａ】ここで開示された実施形態に従って示される減衰閾値ｔ２及びノイズ除外閾値ｔ１を有する受信波形をグラフで示す。
【００１０】
【図４Ｂ】ここで開示された実施形態に従って示される減衰閾値ｔ２及びノイズ除外閾値ｔ１を有する処理された波形をグラフで示す。
【００１１】
【図５】本明細書の実施形態による、波形の３層ダイナミックレンジに基づいて波形のセントロイドを決定するためのフローチャートを示す。
【００１２】
【図６Ａ】本明細書の実施形態による、波形の３層ダイナミックレンジに基づく平均誤差性能改善をグラフで示す。
【００１３】
【図６Ｂ】本明細書の実施形態による、波形の３層ダイナミックレンジに基づくＲＭＳ誤差性能改善をグラフで示す。
【００１４】
【図７】本明細書の実施形態による、コンピューティングデバイス／情報処理システムの簡略化されたブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の記載では、説明目的で、本発明を理解してもらうために具体的詳細が示されている。しかしながら、当業者には、このような詳細な記載がなくても本発明を実施できることが明らかであろう。さらに、当業者は、以下に説明される本発明の実施形態が、プロセス、装置、システム、デバイス、又はタンジブルコンピュータ読み取り可能媒体上での方法のような様々な方法で実施することができることを認識するであろう。
【００１６】
図に示されているコンポーネント又はモジュールは、本発明の例示的な実施形態の例示であり、本発明が不明瞭とならないようにすることを意図している。また、この説明全体を通じて、コンポーネントは、サブユニットを含むことができる別個の機能ユニットとして記述することができることを理解すべきであるが、当業者は、様々なコンポーネント又はその一部を別個のコンポーネントに分割することができ、又は、単一のシステムまたはコンポーネント内に統合することも含めて、統合することができることを認識するであろう。本明細書で論じられる機能又は動作を、コンポーネントとして実施できることに留意すべきである。コンポーネントは、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせとして組み込むことができる。ハードウェアには、電子コンポーネント及び回路が含まれることがある。
【００１７】
さらに、図中のコンポーネント又はシステム間の接続は、直接接続に限定することを意図しない。むしろ、これらのコンポーネント間のデータは、中間コンポーネントによって修正、再フォーマット、又は変更されることがある。また、接続を追加又は減少させて使用されることがある。「結合された」、「接続された」、又は「通信可能に結合された」という用語は、直接接続、1つ又は複数の中間装置を介した間接接続、及び無線接続を含むと理解されることにも留意すべきである。
【００１８】
本明細書における「１つの実施形態」、「好ましい実施形態」、又は「実施形態」との表現は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、特性、又は機能が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味し、複数の実施形態が含まれることもある。また、本明細書の様々な場所におけるこれらの表現は、必ずしもすべて同じ実施形態又は複数の実施形態を意味するとは限らない。
【００１９】
本明細書の様々な場所での特定の用語の使用は、例示のためのものであり、限定するためであると解釈すべきではない。サービス、機能、又はリソースは、単一のサービス、機能、又はリソースに限定されず、これらの用語の使用は、分散又は集約されることもある関連するサービス、機能、又はリソースのグループを意味することがある。
【００２０】
「含む」、「含まれる」、「具備する」、及び「具備している」という用語は非限定用語であると理解されるべきであり、言及される項目は例示であり、言及された項目に限定されることを意味しない。本書で使用されている見出しは、整理を目的としたものであり、説明又は特許請求の範囲を限定するものではない。この本明細書に記載した各参考文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００２１】
さらに、当業者は、（１）特定のステップは、任意に実行されてもよいこと、（２）ステップは、ここに記載された特定の順序に限定されないこと、（３）特定のステップは異なる順序で実行できること、（４）特定のステップを同時に実行できること、を認識すべきである。
Ａ．セントロイド計算
【００２２】
セントロイドは、位置ベクトルと、対応する位置ベクトルに関連付けられた質量スカラーとに基づいて計算することができる。特定のノイズレベルの条件下で位置ベクトルのセントロイドを正確に計算するアルゴリズムの開発を目的とすることができる。波形の場合、質量スカラーは、波形の信号強度又は波形の相対強度を表すことができる。
【００２３】
波形のセントロイドは、その形状に対して波形のバランスを取ることができる空間内のポイントとして視覚化できる。図１は、本明細書の実施形態による、波形１０２のセントロイド１０６のグラフ１００を示す。波形１０２は、ＬＩＤＡＲシステムへの戻り信号を表すことができる。波形１０２は、相対強度（ｙ軸）及びサンプル数（ｘ軸）で表示することができる。点線１０８は、波形１０２の境界を示す領域、言い換えれば、波形１０２の幅を示す。波形１０２は、対応する相対強度／サンプル数（ｘ、ｙ）値を得るために、複数回サンプリングしてもよい。図１は、波形１０２は、離散強度値１０４によって示されるような、サンプル番号１、３、５、７、９、１１でサンプリングできることを示す。サンプル情報は、波形１０２におけるセントロイド１０６の位置を決定することができるセントロイド計算のための入力とすることができる。セントロイド分析で使用される垂直位置１１０が図１に示されている。サンプル数は、位置ベクトルと見なすことができる。
【００２４】
セントロイド計算の１つの方法は、下記の通り、質量スカラーと位置ベクトルに基づく加重和アルゴリズムを具備する。
【数１】
2021502572.tif 000003
ここで、ｐｉは位置ベクトルで、ｍｉはｉ番目のエントリ（つまりｉ番目のサンプル）の質量スカラーである。
【００２５】
前述のアルゴリズムでは、低ノイズ環境でのセントロイドを推定するための許容可能な精度を得ることができる。ノイズの多い環境でＳ／Ｎ比（ＳＮＲ）が低い場合、推定されたセントロイドの精度が低下することがある。この問題により、光検出システム、例えば、これに限定されるわけではないが、ＬＩＤＡＲシステムにおいて対応する精度の低下を引き起こすことがある。ノイズを減らすことは不可能かもしれないが、セントロイド推定の精度を向上させるために、「インテリジェント」セントロイド計算を利用してノイズバイアスを除去し、ノイズの影響を最小限に抑えることが望ましい場合がある。
Ｂ．３層セントロイド計算
【００２６】
ノイズの影響を減らすために、信号又は波形のダイナミックレンジは、ノイズ除外領域、減衰領域、及び全体領域の３つの層に分割できる。図２は、本明細書に記載の実施形態による「インテリジェント」セントロイド計算で利用することができる波形２０２の３層ダイナミックレンジ２００をグラフで示す。概念的には、ｉ番目の質量スカラーの値に基づき、そして波形２０２のダイナミックレンジの３層構造に基づいて、ｉ番目の質量スカラー（ｍｉ）の重みを決定することである。この方法により、セントロイドを計算する際のノイズの影響を抑制することができる。当業者であれば、信号又は波形のダイナミックレンジを３つ以上の層に分割することができ、層の数が３よりも多い多層のセントロイド計算を可能にすることができることがわかるであろう。
【００２７】
一般に、ノイズ除外領域のノイズが支配的となる可能性があるため（つまり、Ｓ／Ｎ比が低い）、セントロイド計算に質量スカラーを含めることは有益とはならない場合がある。減衰領域では、ある程度のノイズが発生する可能性があるが、質量スカラーには有用な情報が残っている可能性がある。全体領域では、Ｓ／Ｎ質量スカラーの完全な値をセントロイド計算に含めることが有益な場合があります比が高くなる可能性があり、質量スカラーの全部の値をセントロイド計算に含めることが有益な場合がある。
【００２８】
波形２０２の３層ダイナミックレンジは、以下の閾値に基づいて定義することができる。すなわち、１）ノイズ除外閾値ｔ１、及び２）減衰閾値ｔ２である。ｉ番目のサンプルには、ｉ番目の質量スカラー又はｍｉが含まれる。ｉ番目の質量スカラーの位置は、次のように決定できる。
【００２９】
ｉ番目の質量スカラーがｔ１より小さい場合、ｉ番目の質量スカラーはノイズ除外領域に位置する可能性がある。
【００３０】
ｉ番目の質量スカラーがｔ１より大きいがｔ２未満の場合、ｉ番目の質量カラーは減衰領域に位置する可能性がある。
【００３１】
ｉ番目の質量スカラーがｔ２より大きい場合、ｉ番目の質量カラーは全体領域に位置する可能性がある。
【００３２】
ノイズ除外領域は、波形の信号強度に比べて大きなノイズ環境を含んでいる場合がある。図２に示すように、ノイズ除外領域では、質量スカラーの値、すなわち信号強度は、０．２未満の相対強度を有する。高ノイズ環境の悪影響を最小限に抑えるために、ノイズ除外領域の質量スカラーの重みを最小限に抑えることがセントロイド計算にとって有益な場合がある。ノイズ除外領域の１つの実施形態では、重み（@noise exclusion）は、ｗｉ＝０であり、ここでｗｉはｉ番目の質量スカラーの重みである。当業者であれば、ノイズ除外閾値が、本願発明の技術的範囲に含まれる発明の実施形態を実行するアプリケーション及び環境に基づいて変化することを認識するであろう。
【００３３】
減衰領域では、質量スカラーの情報とノイズ環境での悪影響とのバランスを取るために、減衰係数が割り当てられる。減衰領域の１つの実施形態では、どちらの因子も支配的とはならないことがある。減衰領域の別の実施形態では、重量（@damping）：ｗｉ＝（ｍｉ-ｔ１）／（ｔ２-ｔ１）となり、ここでｗｉは、ｉ番目の質量スカラーｍｉの重み、つまり、波形２０２のｉ番目のサンプルであり、ｔ１とｔ２は、それぞれノイズ除外閾値と減衰閾値である。当業者であれば、減衰閾値が、本発明の実施形態を実行するアプリケーション及び環境に基づいて変化する場合があることを認識するであろう。これらのすべては、本発明の範囲に含まれるものとする。
【００３４】
全体領域では、ノイズ環境が最小であるか、Ｓ／Ｎ比が高い可能性がある。この領域のｉ番目の質量スカラーの重みの値を維持すると有益な場合がある。全体領域の１つの実施形態では、重み（@full）：Ｗｉ＝ｍｉとなる。
【００３５】
全体領域における波形の質量スカラーは、減衰領域における波形の質量スカラーよりもＳ／Ｎ比が大きくなる。減衰領域における波形の質量スカラーは、ノイズ除外領域における波形の質量スカラーよりもＳ／Ｎ比が大きくなる。
【００３６】
セントロイドは、次のように３層領域を利用するアルゴリズムに基づいて計算することができる。
【数２】
2021502572.tif 000004
ここで説明しているようにＷｉが３層領域に対して定義されている場合、ｐｉはｉ番目のサンプル（又はｉ番目のエントリ）の位置ベクトルである。
【００３７】
ノイズ除外閾値ｔ１及び減衰閾値ｔ２は、ノイズ環境の分析に基づいて決定することができる。セントロイドの計算期間中、ノイズ除外閾値ｔ１と減衰閾値ｔ２は固定されているか又は、ノイズ環境分析に基づいて動的に調整されます。
【００３８】
図３は、本明細書に記載の実施形態による、波形の３層ダイナミックレンジに基づく「インテリジェント」セントロイド計算３００を示す。「インテリジェント」セントロイド計算３００は、閾値定義回路３０２、重み計算回路３０４、及びセントロイド計算回路３０６を含むことができる。波形３０１は、図２の波形２０２と同等となることができる波形３０１は、閾値定義回路３０２の入力に結合することができる。いくつかの実施形態では、波形３０１は、ＬＩＤＡＲシステムのピーク検出器の出力となることができる。「回路」という用語は、プロセスのハードウェアでの実行／加速、ソフトウェアコードが組み込まれ、プロセッサやアプリケーション固有のハードウェアにみられるような回路を用いて実行されるソフトウェアの実行、又はそれらの組み合わせをカバーするものとする。
【００３９】
閾値定義回路３０２では、ノイズ除外閾値ｔ１及び減衰閾値ｔ２の値を決定することができる。ノイズ除外閾値ｔ１は、ホワイトガウスノイズ（ＡＷＧＮ）に基づく３つのオプション、すなわち３、４、又は５に基づくことができる。減衰閾値ｔ２は４つのオプション、すなわち０．３、０．４、０．５、又は０．６に基づくことができ、これらの値は１に正規化される。好ましい性能でのノイズ除外閾値ｔ１と減衰閾値ｔ２を決定するために、ｔ１とｔ２の組み合わせに対してスイープ分析が実行される。セントロイドの計算の期間中、ノイズ除外閾値ｔ１及び減衰閾値ｔ２は、固定であってもよく、又はノイズ環境分析に基づいて動的に調整されてもよい。
【００４０】
ノイズ除外閾値ｔ１及び減衰閾値ｔ２の決定された値は、波形３０３を介して重み計算回路３０４に結合される。ノイズ除外領域におけるｉ番目の質量スカラーの重みは、重み計算回路３０４によって計算され、重み（@noise exclusion）：ｗｉ＝０であり、ｍｉはｉ番目のサンプルの質量スカラーを表す。全体領域におけるｉ番目の質量スカラーの重みは、重み計算回路３０４によって計算することができ：重み（@full）：ｗｉ＝ｍｉであり、ｍｉはｉ番目のサンプルの質量スカラーを表す。重み（@damping）：ｗｉ＝（ｍｉ−ｔ１）／（ｔ２−ｔｉ）、ここでｗｉはｉ番目の質量スカラーｍｉの重みである。
【００４１】
重み計算回路３０４では、処理された波形３０５を生成することができ、３つの層領域における質量スカラーの重み計算を具備する。処理された波形３０５を、セントロイド計算回路３０６に結合することができる。次に、セントロイド計算回路３０６は、アルゴリズム（２）を実行し、出力３０８を介してセントロイドの推定値を提供することができる。ＬＩＤＡＲシステムでは、出力３０８は、戻り信号の位置及び振幅を具備することができる。
【００４２】
図４Ａは、本開示の実施形態に従って示される減衰閾値ｔ２及びノイズ除外閾値ｔ１を有する受信波形４０２をシート４００にグラフで示す。受信波形４０２は、図３の波形３０１で表すことができる。図４Ａに示されるように、ノイズ除外閾値ｔ１は、高ノイズ環境における受信波形４０２の質量スカラーを除外するために、約０．１のレベルに設定することができる。図示の通り、このアクションは、約１００より大きい、又は約−１００より小さい値を有する位置ベクトルを有するエントリを除外することができる。ノイズ除外閾値ｔ１に対するこれらの設定により、受信波形４０２のノイズを抑制することができる。図４Ａに示す通り、減衰閾値ｔ２は、質量スカラーの情報と減衰領域におけるノイズによる情報損失との間のバランスを取るために、約０．５のレベルに設定することができる。
【００４３】
図４Ｂは、本開示の実施形態に従って示した、減衰閾値ｔ２及びノイズ除外閾値ｔ１を有する処理された波形４０４をシート４００にグラフで示す。図４Ｂに示す通り、処理された波形４０４は、受信波形４０２の勾配よりも鋭い勾配を有するピークを具備することができ、受信波形４０２よりも小さいノイズ環境を有することができる。事実上、処理された波形４０４は、質量スカラーの「重み付け」を反映している。処理された波形４０４により、受信波形４０２のセントロイドをさらに正確に推定することができる。処理された波形４０４は、重み計算回路３０４の出力である処理された波形３０５を表すことができる。
【００４４】
図５は、本明細書に記載の実施形態による、波形の３層ダイナミックレンジに基づいて波形のセントロイドを決定するためのフローチャート５００を示す。この方法は、１）ノイズ除外領域、減衰領域、及び全体領域を具備する３層ダイナミックレンジを有する波形の減衰閾値ｔ２及びノイズ除外閾値ｔ１を決定するステップであって、ノイズ除外閾値は、減衰閾値よりも小さい場合があるステップ（ステップ５０２）、２）３層ダイナミックレンジ領域に基づいて、ｉ番目の質量スカラー項目のそれぞれの重みを決定するステップ（ステップ５０４）。及び３）決定した重み及びそれらに対応する位置ベクトルに基づいてセントロイドを決定するステップ（ステップ５０６）を具備する。
Ｃ．結果
【００４５】
これらの実験及び結果は例示として提供されたものであり、特定の実施形態を特定の条件下で行ったものであることに留意すべきである。従って、これらの実験もその結果も、本特許出願の開示の範囲を制限するために使用すべきではない。
【００４６】
図６Ａは、本開示の実施形態による、波形の３層ダイナミックレンジに基づく平均誤差性能改善をシート６００にグラフで示す。図示の通り、Original_CG_algorithm（アルゴリズム（１））の平均エラー（ｃｍ）は、特にＳＮＲ値が低い場合、Modified_CG_algorithm（アルゴリズム（２））の平均誤差（ｃｍ）よりも大きくなる。
【００４７】
図６Ｂは、本開示の実施形態による、波形の３層ダイナミックレンジに基づくＲＭＳ誤差性能改善をシート６００にグラフで示す。図示の通り、Original_CG_algorithm（アルゴリズム（１））のＲＭＳエラー（ｃｍ）は、特にＳＮＲ値が低い場合、Modified_CG_algorithm（アルゴリズム（２））のＲＭＳ誤差（ｃｍ）よりも大きくなる。
Ｄ．まとめ
【００４８】
波形のセントロイドを計算する方法は、セントロイド装置で、ノイズ除外領域、減衰領域、及び全体領域を具備する波形の３層ダイナミックレンジを定義する波形の減衰閾値及びノイズ除外閾値を決定するステップであって、ノイズ除外閾値が減衰閾値より小さいことを特徴とするステップと、セントロイド装置で、３層ダイナミックレンジに基づいてｉ番目の質量スカラーのそれぞれの重みを決定するステップと、セントロイド装置で、決定した重み及びそれらに対応する位置ベクトルに基づいてセントロイドを決定するステップとを具備することができる。
【００４９】
加えて、波形のセントロイドは、ｉ番目の位置ベクトルとｉ番目の質量スカラーの重みの乗算の合計を質量スカラーの重みの合計で除算した値を有することができる。ｉ番目の質量スカラーが減衰閾値よりも小さいが、ノイズ除外閾値よりも大きい場合、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みは、ｉ番目の質量スカラーとノイズ除外閾値との差を、減衰閾値とノイズ除外閾値との差で除算した値に等しくなる。ｉ番目の質量スカラーが減衰閾値より大きい場合、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みはｉ番目の質量スカラーに等しくなる。ｉ番目の質量スカラーがノイズ除外閾値よりも小さい場合、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みはゼロとなる。
【００５０】
さらに、減衰領域は、ノイズ除外閾値より大きく、減衰閾値より小さい値を持つ質量スカラーを具備することができ、全体領域は、減衰閾値より大きい値を持つ質量スカラーを具備し、そして、ノイズ除外領域は、減衰閾値よりも小さい値を有する質量スカラーを具備する。全体領域に位置する波形の質量スカラーは、減衰領域に位置する波形の質量スカラーよりもＳ／Ｎ比が大きい。減衰領域に位置する波形の質量スカラーは、ノイズ除外領域に位置する波形の質量スカラーよりもＳ／Ｎ比が大きい。波形の減衰閾値とノイズ除外閾値は、セントロイドを決定するときに動的に調整される。
【００５１】
別の実施形態では、波形のセントロイドを計算するための装置は、波形のノイズ除外閾値及び減衰閾値を決定するような動作が可能な閾値定義回路であって、ノイズ除外閾値が減衰閾値よりも小さいことを特徴とする閾値定義回路と、ノイズ除外閾値、減衰閾値、及び質量スカラー値に基づいて、波形の質量スカラーの重みを決定するような動作が可能な重み計算回路と、質量スカラーについて決定した重み及びそれらに対応する位置ベクトルに基づいて波形のセントロイドを決定するような動作が可能なセントロイド計算回路と、を具備することができる。波形のセントロイドは、ｉ番目の位置ベクトルと、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みとの乗算結果の合計を、質量スカラーについて決定した重みの合計で除算した値を有する。
【００５２】
ｉ番目の質量スカラーが減衰閾値よりも小さいが、ノイズ除外閾値よりも大きい場合、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みは、ｉ番目の質量スカラーとノイズ除外閾値との差を、減衰閾値とノイズ除外閾値との差で除算した値に等しくなる。ｉ番目の質量スカラーが減衰閾値より大きい場合、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みは、ｉ番目の質量スカラーの値に等しくなる。ｉ番目の質量スカラーがノイズ除外閾値よりも小さい場合、ｉ番目の質量スカラーについて決定した重みはゼロとなる。
Ｅ．システムの実施形態
【００５３】
実施形態では、本特許出願明細書に記載の態様には、情報処理システム／コンピューティングシステムを対象とするか、又はそれに実装することができる。この開示の目的のために、コンピューティングシステムは、演算、計算、決定、分類、処理、送信、受信、取得、発信、ルーティング、切り替え、保存、表示、通信、マニフェスト、検出、記録、複製、操作、又はあらゆる形式の情報、インテリジェンス、又はビジネス、科学、制御、又はその他の目的ためのデータの使用、のために動作する手段又は手段の集合を含めることができる。例えば、コンピューティングシステムは、ＬＩＤＡＲ装置、パーソナルコンピュータ（例えば、ラップトップ）、タブレットコンピュータ、ファブレット、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、スマートウォッチ、又は他の適切な装置とすることができ、サイズ、形状、パフォーマンス、機能性、及び価格は様々なものとなる。コンピューティングシステムには、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、中央処理装置（ＣＰＵ）又はハードウェア制御ロジック又はソフトウェア制御ロジック、ＲＯＭ、及び／又は他のタイプのメモリのような１つ又は複数の処理リソースを含めることができる。コンピューティングシステムの追加のコンポーネントには、１つ以上のメモリ装置、外部装置と通信するための１つ以上のネットワークポート、及びタッチスクリーンやビデオディスプレイのような様々な入出力（Ｉ／Ｏ）装置を含むことができる。コンピューティングシステムにはまた、様々なハードウェアコンポーネント間の通信を行うような動作が可能な１つ又は複数のバスを含めることができる。
【００５４】
図７は、本開示の実施形態によるコンピューティングデバイス／情報処理システム（又はコンピューティングシステム）の簡略化されたブロック図を示す。システム７００について示された機能として、情報処理システムの様々な実施形態をサポートするような動作行うことが理解できるであろうが、情報処理システムを別の構成とし、異なるコンポーネントを有するようにすることもできることを理解すべきである。
【００５５】
図７に示すように、システム７００には、コンピューティング資源を提供し、コンピューティングデバイスを制御する１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）７０１が含まれる。ＣＰＵ７０１は、マイクロプロセッサ等に実装することができ、１つ以上のグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）７１７及び／又は数学的計算のための浮動小数点コプロセッサ又は任意の他のタイプのコプロセッサを有することができる。システム７００はまた、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、又はその両方の形態となることのあるシステムメモリ７０２を有することができる。
【００５６】
図７に示すように、いくつかのコントローラ及び周辺装置も取り付けることができる。入力コントローラ７０３は、キーボード、マウス、又はスタイラスのような様々な入力デバイス７０４とのインターフェースを表す。無線デバイス７０６と通信する無線コントローラ７０５も取り付けることができる。システム７００はまた、それぞれが様々なタイプの記憶媒体を有する１つ以上の記憶デバイス７０８とのインターフェースを行うための記憶コントローラ７０７を有することができる。記憶デバイス７０８はまた、本発明に従って処理したデータ又は処理すべきデータを記憶するために使用することができる。システム７００はまた、ディスプレイデバイス７１１とのインターフェースを行うためのディスプレイコントローラ７０９を有することができる。コンピューティングシステム７００はまた、１つ又は複数の自動車システム（例えば、自動運転システム）７１３と通信するための自動車信号コントローラ７１２を有することができる。通信コントローラ７１４は、１つ又は複数の通信デバイス７１５とインターフェースすることができ、これにより、システム７００が、インターネット、クラウドリソース（例えば、イーサネットクラウド、ファイバーチャンネル・オーバー・イーサネット（ＦＣｏＥ）／データセンターブリッジング（ＤＣＢ）クラウド、等）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）、又は赤外線信号を含む適切な電磁キャリア信号を含む様々なネットワークのいずれかを介してリモートデバイスに接続できるようになる。
【００５７】
図示のシステムでは、すべての主要なシステム構成要素は、バス７１６に接続することができ、ここでバス７１６は、複数の物理バスを意味することができる。ただし、様々なシステムコンポーネントが互いに物理的に近接している場合とそうでない場合がある。例えば、入力データ及び／又は出力データを、物理的に１つの場所から別の場所にリモートで送信することができる。さらに、本発明の様々な態様を実装するプログラムには、ネットワークを介して遠隔（例えば、サーバー）からアクセスすることができる。そのようなデータ及び／又はプログラムは、ハードディスク、フロッピーディスク、及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭやホログラフィックデバイスのような光学メディア、光磁気メディア、及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フラッシュメモリデバイス、ＲＯＭ及びＲＡＭデバイスのようなプログラムコードを格納又は格納して実行するように特別に構成されたハードウェアデバイスを含むがこれらに限定されない様々な機械読み取り可能媒体のいずれかを介して伝達することができる。
【００５８】
本発明の実施形態では、１つ以上のプロセッサ又は処理ユニットにステップを実行させるための命令を、１つ以上の非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体上にエンコードすることができる。１つ以上の非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを含むことに留意すべきである。ハードウェアでの実施又はソフトウェア／ハードウェアでの実施を含む代替的実施が可能であることに留意すべきである。ハードウェアでの実施機能は、ＡＳＩＣ、プログラマブルアレイ、デジタル信号処理回路、等を使用して実現できる。従って、請求項の「手段」という用語は、ソフトウェアでの実施とハードウェアでの実施の両方を包含するものとする。同様に、本明細書で使用される「コンピュータ読み取り可能媒体」という用語には、それにより実行される命令のプログラムを有するソフトウェア及び／又はハードウェア、あるいはそれらの組み合わせが含まれる。これらの実施形態の代替案を念頭に置いて、図及び付随する説明は、必要な処理を実行するために当業者がプログラムコード（すなわち、ソフトウェア）を記述し、及び／又は回路（すなわち、ハードウェア）を製造するために必要とする機能情報を提供するものであることを理解すべきである。
【００５９】
本発明の実施形態はさらに、様々なコンピュータに実装された操作を実行するためのコンピュータコードを有する非一時的なタンジブルコンピュータ読み取り可能媒体を備えたコンピュータ製品に関するものであることに留意すべきである。メディア及びコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計及び構築されたものとすることができ、又は、当業者に知られているか又は利用可能な種類のものとすることができる。タンジブルコンピュータ読み取り可能媒体の例として、ハードディスク、フロッピーディスク、及び磁気テープのようなの磁気媒体、Ｄ−ＲＯＭやホログラフィックデバイスなどの光学メディア、光磁気メディア、及びアプリケーション固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フラッシュメモリデバイス、ＲＯＭ及びＲＡＭデバイスのような、プログラムコードを格納又は格納し実行するように特別に構成されたハードウェアデバイス、が含まれるが、これらに限定されない。コンピュータコードの例には、コンパイラによって生成されるようなマシンコード、及びインタプリタを使用してコンピュータによって実行される高いレベルのコードを含むファイルが含まれる。本発明の実施形態は、処理デバイスによって実行されるプログラムモジュール内に収納することができる機械で実行可能な命令として、全体的又は部分的に実施することができる。プログラムモジュールの例には、ライブラリ、プログラム、ルーチン、オブジェクト、コンポーネント、及びデータ構造が含まれる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、ローカル、リモート、又はその両方の設定で物理的に配置できる。
【００６０】
当業者であれば、コンピューティングシステム又はプログラミング言語は本発明の実施に重要でないことを理解するであろう。当業者であれば、上述のいくつかの要素を物理的及び／又は機能的にサブモジュールに分離することができ、又は一緒に組み合わせることができることも理解するであろう。
【００６１】
前述の例及び実施形態は例示であり、本開示の範囲を限定するものではないことが当業者には分かるであろう。明細書を読み、図面を検討することで、
当業者には明らかな、すべての置換、強化、均等物、組み合わせ、及び改善は、本開示の思想及び範囲内に含まれるものとする。また、すべての請求項の構成要素は、複数の依存関係、構成、及び組み合わせを有することを含めて、異なる構成とすることができることにも留意すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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