(57)【要約】  本明細書では、受信機により「自」ＬＡＤＡＲパルス反射光と「干渉」ＬＡＤＡＲパルス反射光とを区別するために、連続するＬＡＤＡＲパルス間の制御可能な遅延を使用するいくつかの例示的な実施形態が開示される。例示的な実施形態は、スパース遅延和回路が受信機で使用され、漏斗フィルタが受信機で使用される設計を含む。また、制御可能な遅延に使用するコードを選択するための技法、および干渉ＬＡＤＡＲパルスとそれらに対応する遅延コードを識別し追跡するための技法が開示されている。光データ通信システムの一部として、パルス干渉回避を伴うＬＡＤＡＲシステムの使用も開示される。
2020508447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続するＬＡＤＡＲパルス間の制御可能な遅延を介して複数のＬＡＤＡＲパルスをコード化するステップであって、前記制御可能な遅延が前記コード化を定義するステップと、
前記コード化ＬＡＤＡＲパルスをＬＡＤＡＲ送信機によって送信するステップと、
信号を受信するステップであって、受信信号が、反射された前記コード化ＬＡＤＡＲパルスとノイズとを含むステップと、
前記制御可能な遅延に基づいて、前記受信信号内の前記反射されたコード化ＬＡＤＡＲパルスを識別するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記受信信号の前記ノイズが、部分的に、他のＬＡＤＡＲ送信機に由来する干渉ＬＡＤＡＲパルスから生じる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記識別するステップが、
前記制御可能な遅延により前記受信信号を遅延させて遅延信号を生成することと、
前記受信信号を前記遅延信号と加算して遅延和信号を生成することと、
前記遅延和信号を、制御可能な閾値と比較することと、
前記閾値の比較に基づいて、前記遅延和信号に前記反射されたコード化ＬＡＤＡＲパルスが含まれるか否かを判定することと、
を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記受信信号の統計解析に基づいて、前記制御可能な閾値を制御可能に調節するステップをさらに含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記識別するステップが、
前記遅延信号と制御可能な値とに基づいて、第１のデータ値を計算することと、
前記受信信号と前記制御可能な値とに基づいて、第２のデータ値を計算することと、
前記第１のデータ値を前記受信信号と比較することと、
前記第２のデータ値を前記遅延信号と比較することと、
をさらに含み、
前記比較するステップが、前記閾値の比較、前記第１のデータ値と前記受信信号との比較、および、前記第２のデータ値と前記遅延信号との比較に基づいて、前記遅延和信号に、前記反射されたコード化ＬＡＤＡＲパルスが含まれるか否かを判定することを含む、
請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記識別するステップが、遅延サンプル内の最小および最大の値を計算し、前記最小／最大ペアが２次元空間の画定済み領域の内側にあるか外側にあるかを判定することをさらに含む、
請求項３から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記受信信号および前記遅延信号に基づいて、前記制御可能な値を制御可能に調節するステップをさらに含む、
請求項５から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記コード化ＬＡＤＡＲパルスが、２つ組パルスを含む、
請求項２から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記コード化ＬＡＤＡＲパルスが、３つ組パルスを含む、
請求項２から７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記コード化ＬＡＤＡＲパルスが、前記コード化の一部としてｎ個の連続するパルス間にｎ−１個の制御可能な遅延があるようなｎ個組パルスを含む、
請求項２から７のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
複数の前記ｎ個の連続するＬＡＤＡＲパルスの間に、異なった制御可能な遅延が使用される、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＬＡＤＡＲ送信機が移動中である間に、前記方法ステップを繰り返し行うステップをさらに含む、
請求項２から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記移動中のＬＡＤＡＲ送信機が、画定済み領域の中に移動したか否かを判定するステップと、
前記移動中のＬＡＤＡＲ送信機が前記画定済み領域の中に移動したという判定に応答して、前記制御可能な遅延を調節するステップと、
をさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記画定済み領域がセルラ領域であり、前記ＬＡＤＡＲ送信機が新たなセルラ領域に移動するとき、前記制御可能な遅延が調節されるものとする、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ハッシュ化に基づいて前記制御可能な遅延を選択するステップをさらに含む、
請求項２から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記コード化するステップが、複数の異なったＬＡＤＡＲ送信機の前記ＬＡＤＡＲパルスをコード化することを含み、複数の前記ＬＡＤＡＲ送信機のそれぞれが、連続するＬＡＤＡＲパルスの間に異なった制御可能な遅延を使用するものとする、
請求項２から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
複数の異なったＬＡＤＡＲシステムのそれぞれが、前記他のＬＡＤＡＲシステムと非協調的に前記識別するステップを行うことをさらに含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
複数の異なったＬＡＤＡＲシステムのそれぞれが、前記他のＬＡＤＡＲシステムと協調的に前記識別するステップを行うことをさらに含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
複数の前記ＬＡＤＡＲシステムが、互いに通信して、互いに制御可能な異なる遅延を選択するための情報を共有するステップをさらに含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
電子掲示板に掲示される遅延に基づいて前記制御可能な遅延を選択するステップをさらに含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
複数の前記ＬＡＤＡＲ送信機が自動車に備わっており、
前記受信信号の前記ノイズを処理して、交通状況を示すデータを生成するステップをさらに含む、
請求項１６から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記受信信号を処理して、他のＬＡＤＡＲ送信機からのＬＡＤＡＲパルスに対応する前記制御可能な遅延を抽出するステップと、
前記他のＬＡＤＡＲ送信機の前記抽出された制御可能な遅延を保存するステップと、
をさらに含む、
請求項２から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
複数のＬＡＤＡＲシステムからのＬＡＤＡＲパルスに基づいてマルチスタティック融合点群を生成するステップをさらに含む、
請求項１から２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記識別するステップがハードウェア回路によって行われる、
請求項１から２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記ハードウェア回路が、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）に備わっている、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記送信するステップが、パルスペア間の短い遅延と、前記短い遅延を有する前記パルスペア間の長い遅延と、の列で、前記コード化されたパルスに間隔を空けることを含む、
請求項１から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記受信するステップが、前記列からの反射光の第１のセットが遅延経路を介して処理されるとともに、前記列からの反射光の第２のセットが非遅延経路を介して処理されるように、前記反射されたコード化ＬＡＤＡＲパルスを処理することを含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
パルス干渉回避回路を含むＬＡＤＡＲ受信機を備え、
前記パルス干渉回避回路が、自パルス反射光と干渉を区別するためにパルス間の遅延を使用する装置。
【請求項２９】
前記パルス干渉回避回路がスパース遅延和回路を備える、
請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記スパース遅延和回路が、パルス間に既知の遅延を有する２つ組パルスから自パルス反射光を検出するように構成されている、
請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記スパース遅延和回路が、
遅延信号を生成するために、受信信号を前記既知の遅延だけ遅延させるように構成された遅延回路と、
遅延和信号を生成するために、前記受信信号を前記遅延信号と加算するように構成された加算器と、
前記遅延和信号を制御可能な閾値と比較するように構成された比較器と、
前記閾値の比較に基づいて、前記遅延和信号に自パルス反射光が含まれるか否かを判定するように構成された論理回路と、
を備える、
請求項２９から３０のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記スパース遅延和回路が、前記制御可能な閾値を保存するように構成されたレジスタをさらに備え、
前記比較器が、前記レジスタから前記制御可能な閾値を読み取るように構成されている、
請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記スパース遅延和回路が、
前記受信信号の統計解析に基づいて、前記レジスタ内の前記制御可能な閾値を制御可能に調節するように構成された計算論理回路をさらに備える、
請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記パルス干渉回避回路がさらに、前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を制御可能に調節するように構成されている、
請求項３１から３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記パルス干渉回避回路がさらに、前記ＬＡＤＡＲ受信機の判定された位置に基づいて、前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を制御可能に調節するように構成されている、
請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記判定された位置が、セルラ領域を含む、
請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記パルス干渉回避回路がさらに、ハッシュ化に基づいて前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を選択するように構成されている、
請求項３１から３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
前記パルス干渉回避回路がさらに、複数の他のＬＡＤＡＲシステムとの協調に基づいて、前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を選択するように構成されている、
請求項３１から３７のいずれかに記載の装置。
【請求項３９】
前記パルス干渉回避回路がさらに、電子掲示板による掲示に基づいて、前記遅延回路によって使用される前記既知の遅延を選択するように構成されている、
請求項３１から３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
前記スパース遅延和回路が、パルス間に既知の遅延を有する３つ組パルスから自パルス反射光を検出するように構成されたカスケードスパース遅延和回路を備える、
請求項２９から３９のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
前記スパース遅延和回路が、
直列の第１の遅延回路および第２の遅延回路であって、前記第１の遅延回路が、受信信号を第１の遅延だけ遅延させて、第１の遅延信号を生成するように構成され、前記第２の遅延回路が、前記第１の遅延信号を第２の遅延だけ遅延させて、第２の遅延信号を生成するように構成され、前記第１の遅延および前記第２の遅延が前記既知の遅延に対応する、前記第１の遅延回路および前記第２の遅延回路と、
前記第１の遅延信号を引き出し、前記受信信号を前記第１の遅延信号と加算して、第１の遅延和信号を生成するように構成された第１の加算器と、
前記第２の遅延信号を引き出し、前記第１の遅延和信号を前記第２の遅延信号と加算して、第２の遅延和信号を生成するように構成された第２の加算器と、
前記第２の遅延和信号を制御可能な閾値と比較するように構成された比較器と、
前記閾値の比較に基づいて、前記第２の遅延和信号に自パルス反射光が含まれるか否かを判定するように構成された論理回路と、
を備える、
請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１の遅延および前記第２の遅延が、異なる遅延である、
請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記第１の遅延および前記第２の遅延が、同じ遅延である、
請求項４１に記載の装置。
【請求項４４】
前記スパース遅延和回路が、前記制御可能な閾値を保存するように構成されたレジスタをさらに備え、
前記比較器が、前記レジスタから前記制御可能な閾値を読み取るように構成されている、
請求項４１から４３のいずれかに記載の装置。
【請求項４５】
前記スパース遅延和回路が、
前記受信信号の統計解析に基づいて、前記レジスタ内の前記制御可能な閾値を制御可能に調節するように構成された計算論理回路をさらに備える、
請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記パルス干渉回避回路がさらに、前記第１の遅延回路および前記第２の遅延回路によって使用される前記第１の遅延および前記第２の遅延を制御可能に調節するように構成されている、
請求項４１から４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
前記スパース遅延和回路が、パルス間に既知の遅延を有するｎ個組パルスから自パルス反射光を検出するように構成されたカスケードスパース遅延和回路を備え、ｎが２よりも大きい、
請求項２９から４６のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
パルス間の前記既知の遅延が、少なくとも複数のパルス間の複数の異なる遅延を含む、
請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
パルス間の前記既知の遅延が、パルス間の同じ遅延である、
請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
前記パルス干渉回避回路が３連比較回路を備え、
前記３連比較回路が、（１）第１の比較動作に基づいた第１の閾値を超える大きさを有する候補パルスペアの合計、ならびに（２）第２の比較動作および第３の比較動作に基づいた第２の閾値よりも小さい偏差を有する候補パルスペア間のパルス間偏差に応答して、受信信号の自パルス反射光を検出するように構成されている、
請求項２８から４９のいずれかに記載の装置。
【請求項５１】
前記３連比較回路が、前記第１の比較動作を行うように構成されたスパース遅延和回路を備える、
請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記３連比較回路が、
前記受信信号に前記第２の閾値を乗算して第１の積を生成するように構成された第１の乗算器と、
前記受信信号の遅延バージョンを前記第１の積と比較するように構成された第１の比較器と、
前記受信信号の前記遅延バージョンを前記第２の閾値と乗算して第２の積を生成するように構成された第２の乗算器と、
前記受信信号を前記第２の積と比較するように構成された第１の比較器と、
前記スパース遅延和回路、前記第１の比較器、および前記第２の比較器からの結果に基づいて、前記自パルス反射光を検出するように構成された論理回路と、
をさらに備える、
請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記パルス干渉回避回路がさらに、前記受信信号と前記受信信号の遅延バージョンとに基づいて、前記第２の閾値を制御可能に調節するように構成されている、
請求項５０から５２のいずれかに記載の装置。
【請求項５４】
前記ＬＡＤＡＲ受信機が、前記パルス干渉回避回路が配備されるフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む、
請求項２８から５３のいずれかに記載の装置。
【請求項５５】
前記ＬＡＤＡＲ受信機が、パルスペア間の短い遅延と、前記短い遅延を有する前記パルスペア間の長い遅延と、の列で間隔を空けられた自パルス反射光を受信する、
請求項２８から５４のいずれかに記載の装置。
【請求項５６】
前記パルス干渉回避回路がさらに、入射パルス反射光を処理するように構成され、入射パルス反射光の第１のセットが遅延経路を介して処理されるとともに、入射パルス反射光の第２のセットが非遅延経路を介して処理されるものとする、
請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】
ＬＡＤＡＲシステムによって使用される遅延コードを選択するステップであって、前記ＬＡＤＡＲシステムが、ＬＡＤＡＲ送信機とＬＡＤＡＲ受信機とを含むステップと、
前記ＬＡＤＡＲ送信機が、前記選択された遅延コードに対応する遅延値の分だけ分離される複数のＬＡＤＡＲパルスを送信するステップであって、前記遅延値で分離された前記送信されたＬＡＤＡＲパルスが、自ＬＡＤＡＲ信号として機能するステップと、
前記ＬＡＤＡＲ受信機が、前記選択された遅延コードに基づいて受信光信号を処理して、前記受信光信号に前記自ＬＡＤＡＲ信号の反射光が存在するか否かを検出するステップと、
を含む方法。
【請求項５８】
前記選択するステップが、ハッシュ化演算に基づいて前記遅延コードを選択することを含む、
請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記選択するステップが、
許可された数の範囲内で乱数を生成することであって、前記許可された数の最大値が、許可された最大遅延値に対応することと、
前記生成された乱数を前記選択された遅延コードとして使用することと、
を含む、
請求項５７から５８のいずれかに記載の方法。
【請求項６０】
前記許可された数の最小値が、許可された最小遅延値に対応する、
請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記選択するステップが、前記ＬＡＤＡＲシステムの位置に基づいて前記遅延コードを選択することを含む、
請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
前記選択するステップが、
前記ＬＡＤＡＲシステムが空間を移動する際の前記ＬＡＤＡＲシステムの前記位置を追跡することと、
前記ＬＡＤＡＲシステムが前記空間を移動する際に、前記追跡された位置に基づいて前記遅延コードを変更することと、
を含む、
請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記ＬＡＤＡＲ送信機および前記ＬＡＤＡＲ受信機が、前記変更された遅延コードを使用して、前記送信することおよび前記処理することのステップを繰り返すことを含む、
請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記選択するステップが、電子掲示板による掲示に基づいて前記遅延コードを選択することを含む、
請求項５７に記載の方法。
【請求項６５】
前記電子掲示板が、別々のＬＡＤＡＲシステムで使用するための種々の遅延コードを掲示することをさらに含む、
請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記選択するステップが、複数の他のＬＡＤＡＲシステムとの協調に基づいて前記遅延コードを選択することを含む、
請求項５７から６５のいずれかに記載の方法。
【請求項６７】
前記他のＬＡＤＡＲシステムが前記ＬＡＤＡＲシステムと共に一つの環境にあり、
前記環境内の前記ＬＡＤＡＲシステムと前記他のＬＡＤＡＲシステムとが、それぞれ異なる遅延コードを使用するように、前記ＬＡＤＡＲシステムが、前記環境内の前記他のＬＡＤＡＲシステムと協調することをさらに含む、
請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記協調するステップは、前記ＬＡＤＡＲシステムが、前記環境内の前記他のＬＡＤＡＲシステムと遅延コードを交換することを含み、
前記選択するステップは、前記選択された遅延コードが、前記環境内の前記他のＬＡＤＡＲシステムによって現在使用されていない遅延コードであるように、前記交換された遅延コードに基づいて前記遅延コードを選択することを含む、
請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記選択するステップが、経時的な前記受信光信号の特性の分析に基づいて前記遅延コードを選択することを含む、
請求項５７から６８のいずれかに記載の方法。
【請求項７０】
前記選択するステップが、複数のｎ個の遅延コードを選択することを含み、
前記送信するステップは、前記ＬＡＤＡＲ送信機が、前記ｎ個の遅延コードに対応するｎ個の遅延値の分だけ分離されたｎ個組のＬＡＤＡＲパルスを送信することを含み、前記遅延値の分だけ分離された前記送信されたｎ個組のＬＡＤＡＲパルスが、前記自ＬＡＤＡＲ信号として機能し、
前記処理するステップは、前記ＬＡＤＡＲ受信機が、前記選択された遅延コードに基づいて前記受信光信号を処理して、前記受信光信号に前記自ＬＡＤＡＲ信号の反射光が存在するか否かを検出することを含む、
請求項５７から６９のいずれかに記載の方法。
【請求項７１】
前記自ＬＡＤＡＲ信号の複数の送信のそれぞれについて前記方法ステップを繰り返すことをさらに含む、
請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
ＬＡＤＡＲシステムであって、
遅延コードを選択するように構成されているプロセッサと、
前記選択された遅延コードに対応する遅延値の分だけ分離された複数のＬＡＤＡＲパルスを送信するように構成されているＬＡＤＡＲ送信機であって、前記遅延値の分だけ分離された前記送信されたＬＡＤＡＲパルスが、自ＬＡＤＡＲ信号として機能するＬＡＤＡＲ送信機と、
前記選択された遅延コードに基づいて受信光信号を処理して、前記受信光信号に前記自ＬＡＤＡＲ信号の反射光が存在するか否かを検出するように構成されているＬＡＤＡＲ受信機と、
を備えるＬＡＤＡＲシステム。
【請求項７３】
前記プロセッサがさらに、ハッシュ化演算に基づいて前記遅延コードを選択するように構成されている、
請求項７２に記載のシステム。
【請求項７４】
前記プロセッサがさらに、
許可された数の範囲内で乱数を生成することであって、前記許可された数の最大値が、許可された最大遅延値に対応することと、
前記生成された乱数を前記選択された遅延コードとして使用することと、
を行うように構成されている、
請求項７２から７３のいずれかに記載のシステム。
【請求項７５】
前記許可された数の最小値が、許可された最小遅延値に対応する、
請求項７４に記載のシステム。
【請求項７６】
前記プロセッサがさらに、前記ＬＡＤＡＲシステムの位置に基づいて前記遅延コードを選択するように構成されている、
請求項７２に記載のシステム。
【請求項７７】
前記ＬＡＤＡＲシステムが移動車両の一部であり、
前記プロセッサがさらに、（１）前記車両が空間を移動する際に前記ＬＡＤＡＲシステムの前記位置を追跡すること、および（２）前記ＬＡＤＡＲシステムが前記空間を移動する際に、前記追跡された位置に基づいて前記遅延コードを変更することを行うように構成されている、
請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
前記ＬＡＤＡＲ送信機および前記ＬＡＤＡＲ受信機が、前記変更された遅延コードを使用して、前記送信および前記処理の動作を繰り返すように構成されている、
請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記プロセッサがさらに、電子掲示板による掲示に基づいて前記遅延コードを選択するように構成されている、
請求項７２に記載のシステム。
【請求項８０】
前記電子掲示板をさらに含み、前記電子掲示板が、別々のＬＡＤＡＲシステムで使用するための種々の遅延コードを掲示するように構成されている、
請求項７９に記載のシステム。
【請求項８１】
前記プロセッサがさらに、複数の他のＬＡＤＡＲシステムとの協調に基づいて前記遅延コードを選択するように構成されている、
請求項７２から８０のいずれかに記載のシステム。
【請求項８２】
前記他のＬＡＤＡＲシステムが前記ＬＡＤＡＲシステムと共に一つの環境にあり、
前記プロセッサはさらに、前記環境内の前記ＬＡＤＡＲシステムと前記他のＬＡＤＡＲシステムとが、それぞれ異なる遅延コードを使用するように、前記環境内の前記他のＬＡＤＡＲシステムと協調する構成となっている、
請求項８１に記載のシステム。
【請求項８３】
前記プロセッサがさらに、（１）前記環境内の前記他のＬＡＤＡＲシステムと遅延コードを交換することによって、前記環境内の前記他のＬＡＤＡＲシステムと協調すること、（２）前記選択された遅延コードが、前記環境内の前記他のＬＡＤＡＲシステムによって現在使用されていない遅延コードであるように、前記交換された遅延コードに基づいて前記遅延コードを選択することを行うように構成されている、
請求項８２に記載のシステム。
【請求項８４】
前記プロセッサがさらに、経時的な前記受信光信号の特性の分析に基づいて前記遅延コードを選択するように構成されている、
請求項７２から８３のいずれかに記載のシステム。
【請求項８５】
前記プロセッサがさらに、複数のｎ個の遅延コードを選択するように構成され、
前記ＬＡＤＡＲ送信機がさらに、前記ｎ個の遅延コードに対応するｎ個の遅延値の分だけ分離されたｎ個組のＬＡＤＡＲパルスを送信するように構成され、前記遅延値の分だけ分離された前記送信されたｎ個組のＬＡＤＡＲパルスが、前記自ＬＡＤＡＲ信号として機能し、
前記ＬＡＤＡＲ受信機がさらに、前記選択された遅延コードに基づいて受信光信号を処理して、前記受信光信号に前記自ＬＡＤＡＲ信号の反射光が存在するか否かを検出するように構成されている、
請求項７２から８４のいずれかに記載のシステム。
【請求項８６】
前記プロセッサがさらに、複数の新たな自ＬＡＤＡＲ信号送信のそれぞれに対して新たな遅延コードを選択するように構成されている、
請求項８５に記載のシステム。
【請求項８７】
遅延コードに基づいて入射光を処理して、前記入射光の一部を、自ＬＡＤＡＲシステムからの自ＬＡＤＡＲ信号の反射光を含むものとして、または干渉に対応するものとして分類するステップであって、前記自ＬＡＤＡＲ信号が、前記遅延コードに対応する遅延値によって分離された複数のＬＡＤＡＲパルスを含み、前記干渉が、ＬＡＤＡＲパルスに対応する複数の干渉ＬＡＤＡＲ信号と、異なる遅延コードに対応する異なる遅延値によって分離された１つ以上の他のＬＡＤＡＲシステムからのその反射光と、を含むステップと、
前記処理することに応答して、前記干渉ＬＡＤＡＲ信号を検出するステップと、
前記検出された干渉ＬＡＤＡＲ信号から前記異なる遅延コードを抽出するステップと、
前記抽出された異なる遅延コードを保存するステップと、
を含む方法。
【請求項８８】
前記抽出するステップが、前記検出された干渉ＬＡＤＡＲ信号を、異なる遅延値によって分離されたＬＡＤＡＲパルスを検出するために前記異なる遅延値を使用する複数のスパース遅延和回路に適用することを含む、
請求項８７に記載のシステム。
【請求項８９】
前記処理するステップが、前記遅延コードに対応する前記遅延値を使用して前記自ＬＡＤＡＲ信号を検出する、スパース遅延和回路を介して、前記入射光を処理することを含む、
請求項８８に記載のシステム。
【請求項９０】
直接干渉ＬＡＤＡＲ信号とエコー干渉ＬＡＤＡＲ信号との間で、同じ異遅延コードを共有する干渉ＬＡＤＡＲ信号を、前記同じ異遅延コードについて、前記同じ異遅延コードを共有する前記干渉ＬＡＤＡＲ信号の大きさの比較に基づき、前記大きさが大きい方が前記直接干渉ＬＡＤＡＲ信号として分類され、前記大きさが小さい方が前記エコー干渉ＬＡＤＡＲ信号として分類されるように、分類するステップと、
前記分類された直接干渉ＬＡＤＡＲ信号と前記分類されたエコー干渉ＬＡＤＡＲ信号との間の時間遅延を判定するステップと、
前記判定された時間遅延に基づいて、前記分類された直接干渉ＬＡＤＡＲ信号と前記分類されたエコー干渉ＬＡＤＡＲ信号とを生成した前記他のＬＡＤＡＲシステムの位置を追跡するステップと、
をさらに含む、
請求項８７から８９のいずれかに記載の方法。
【請求項９１】
複数の異なる他のＬＡＤＡＲシステムからの干渉ＬＡＤＡＲ信号に対して、前記方法ステップを繰り返すステップと、
前記他のＬＡＤＡＲシステムの前記追跡された位置に基づいて、マルチスタティック点群を生成するステップと、
をさらに含む、
請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
前記抽出された異なる遅延コードに基づいて、１つ以上の他のＬＡＤＡＲシステムを追跡するステップをさらに含む、
請求項８７から９１のいずれかに記載の方法。
【請求項９３】
遅延コードに基づいて入射光を処理して、前記入射光の一部を、自ＬＡＤＡＲシステムからの自ＬＡＤＡＲ信号の反射光を含むものとして、または干渉に対応するものとして分類する、前記入射光を処理することであって、前記自ＬＡＤＡＲ信号が、前記遅延コードに対応する遅延値によって分離された複数のＬＡＤＡＲパルスを含み、前記干渉が、ＬＡＤＡＲパルスに対応する複数の干渉ＬＡＤＡＲ信号と、異なる遅延コードに対応する異なる遅延値によって分離された１つ以上の他のＬＡＤＡＲシステムからのその反射光とを含む、前記入射光を処理することを行うように構成されているパルス干渉回避回路と、
（１）前記パルス干渉回避回路による分類に基づいて前記干渉ＬＡＤＡＲ信号を検出すること、（２）前記検出された干渉ＬＡＤＡＲ信号から前記異なる遅延コードを抽出すること、および（３）前記抽出された異なる遅延コードをメモリに保存することを行うように構成されているプロセッサと
を備えるシステム。
【請求項９４】
前記プロセッサが、異なる遅延値によって分離されたＬＡＤＡＲパルスを検出するために前記異なる遅延値を使用する複数のスパース遅延回路を備え、
前記プロセッサがさらに、前記検出された干渉ＬＡＤＡＲ信号をスパース遅延和回路に適用するように構成されている、
請求項９３に記載のシステム。
【請求項９５】
前記パルス干渉回避回路が、前記遅延コードに対応する前記遅延値を使用して前記自ＬＡＤＡＲ信号を検出する別のスパース遅延和回路を備える、
請求項９４に記載のシステム。
【請求項９６】
前記プロセッサがさらに、
直接干渉ＬＡＤＡＲ信号とエコー干渉ＬＡＤＡＲ信号との間で、同じ異遅延コードを共有する干渉ＬＡＤＡＲ信号を、前記同じ異遅延コードについて、前記同じ異遅延コードを共有する前記干渉ＬＡＤＡＲ信号の大きさの比較に基づき、前記大きさが大きい方が前記直接干渉ＬＡＤＡＲ信号として分類され、前記大きさが小さい方が前記エコー干渉ＬＡＤＡＲ信号として分類されるように、分類することと、
前記分類された直接干渉ＬＡＤＡＲ信号と前記分類されたエコー干渉ＬＡＤＡＲ信号との間の時間遅延を判定することと、
前記判定された時間遅延に基づいて、前記分類された直接干渉ＬＡＤＡＲ信号と前記分類されたエコー干渉ＬＡＤＡＲ信号とを生成した前記他のＬＡＤＡＲシステムの位置を追跡することと、
を行うように構成されている、
請求項９３から９５のいずれかに記載のシステム。
【請求項９７】
前記パルス干渉回避回路および前記プロセッサが、複数の異なる他のＬＡＤＡＲシステムからの干渉ＬＡＤＡＲ信号に対して、各自の動作を繰り返すように構成され、
前記プロセッサがさらに、前記他のＬＡＤＡＲシステムの前記追跡された位置に基づいて、マルチスタティック点群を生成するように構成されている、
請求項９６に記載のシステム。
【請求項９８】
前記プロセッサがさらに、前記抽出された異なる遅延コードに基づいて、１つ以上の他のＬＡＤＡＲシステムを追跡するように構成されている、
請求項９３から９７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９９】
複数の走査可能なミラーを備えたＬＡＤＡＲ送信機であって、前記ＬＡＤＡＲ送信機が、前記走査可能なミラーを介して複数の測距点に向けて複数のＬＡＤＡＲパルスを送信するように構成されるＬＡＤＡＲ送信機と、
反射ＬＡＤＡＲパルスを受信し処理して、測距点測定を実行するように構成された受信機と、
を備え、
前記ＬＡＤＡＲ送信機がさらに、（ｉ）メッセージデータをコード化する複数の前記ＬＡＤＡＲパルス、および（ｉｉ）前記走査可能なミラーを介して、前記メッセージデータを宛先に光学的に伝えるように構成されている、
ＬＡＤＡＲシステム。
【請求項１００】
前記メッセージデータが、ＬＡＤＡＲパルス間の複数の遅延を介して、前記ＬＡＤＡＲパルスにコード化される、
請求項９９に記載のシステム。
【請求項１０１】
ＬＡＤＡＲパルス間の第１の遅延が「０」ビットをコード化し、ＬＡＤＡＲパルス間の第２の遅延が「１」ビットをコード化する、
請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０２】
（１）前記第１の遅延および前記第２の遅延を介して前記メッセージデータをコード化するＬＡＤＡＲパルスのショットの列をスケジュール設定すること、ならびに（２）前記ＬＡＤＡＲ送信機を制御して、（ｉ）前記第１の遅延および前記第２の遅延を介して前記メッセージデータをコード化する前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルス列、および（ｉｉ）前記走査可能なミラーを介して、前記メッセージデータを前記宛先に光学的に伝えることを行うように構成されたプロセッサをさらに備える、
請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０３】
入射光を感知するように配置されたセンサと、
（１）前記感知された入射光を表すデータを処理すること、（２）前記処理されたデータに基づいて前記宛先を特定すること、および（３）前記コード化されたＬＡＤＡＲパルスと前記走査可能なミラーとを介して、前記特定された宛先に前記メッセージデータを送信するように前記ＬＡＤＡＲ送信機に指示することを行うように構成されているプロセッサと、
をさらに備える、
請求項９９から１０２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０４】
入射光を受け取ること、前記入射光の第１の部分を前記センサに転送すること、および前記入射光の第２の部分を前記受信機に転送することを行うように配置されたビームスプリッタであって、前記第１の部分が、前記感知された入射光に対応し、前記第２の部分が、前記反射されたＬＡＤＡＲパルスに対応するビームスプリッタをさらに備える、
請求項１０３に記載のシステム。
【請求項１０５】
（１）前記ＬＡＤＡＲ送信機によって複数の異なる位置に出力されるレーザ線量を追跡すること、および（２）前記追跡されたレーザ線量に基づいて前記ＬＡＤＡＲ送信機を制御することを行うように構成されたプロセッサおよびメモリをさらに備える、
請求項９９から１０４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０６】
前記プロセッサおよびメモリがさらに、（１）線量閾値を維持すること、および（２）前記線量閾値と比較される前記追跡されたレーザ線量に基づいて、前記ＬＡＤＡＲ送信機を制御することを行うように構成されている、
請求項１０５に記載のシステム。
【請求項１０７】
前記プロセッサおよびメモリがさらに、（１）特定の位置を標的とするＬＡＤＡＲパルスのスケジュール設定されたショットにより、前記特定の位置の前記追跡された線量が、前記線量閾値を超えることが可能になるか否かを判定すること、および（２）前記特定の位置を標的とする前記ＬＡＤＡＲパルスの前記スケジュール設定されたショットにより、前記特定の位置の前記追跡された線量が、前記線量閾値を超えることが可能になるという判定に応答して、前記ＬＡＤＡＲ送信機を制御して、前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットを発射しないようにすることを行う構成となっている、
請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１０８】
前記プロセッサおよびメモリがさらに、（１）特定の位置を標的とするＬＡＤＡＲパルスのスケジュール設定されたショットにより、前記特定の位置の前記追跡された線量が、前記線量閾値を超えることが可能になるか否かを判定すること、および（２）前記特定の位置を標的とする前記ＬＡＤＡＲパルスの前記スケジュール設定されたショットにより、前記特定の位置の前記追跡された線量が、前記線量閾値を超えることが可能になるという判定に応答して、前記ＬＡＤＡＲ送信機を制御して、前記特定の位置の前記追跡された線量が、前記線量閾値を超えないようにするために、前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットのエネルギーを低減させることを行う構成となっている、
請求項１０６に記載のシステム。
【請求項１０９】
前記メモリが、定義された時間ウィンドウにわたって前記位置の前記レーザ線量を追跡するヒートマップデータ構造を格納するように構成され、
前記ヒートマップデータ構造は、方位角と仰角の位置によってインデックスが付けられた複数のデータ値を備え、
前記データ値は、前記インデックス付きの方位角と仰角の位置の前記追跡されたレーザ線量を表す、
請求項１０５から１０８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１０】
（１）前記ＬＡＤＡＲ送信機の環境シーンを表すデータを処理して、ＬＡＤＡＲパルスの不入位置を特定すること、および（２）前記特定された不入位置に基づいて前記ＬＡＤＡＲ送信機を制御することを行うように構成されたプロセッサおよびメモリをさらに備える、
請求項９９から１０９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１１】
前記宛先が、別のＬＡＤＡＲシステムを含む、
請求項９９から１１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１２】
前記受信機がさらに、（１）リモートシステムからＬＡＤＡＲパルスを受信することであって、前記受信したＬＡＤＡＲパルスが前記リモートシステムからのメッセージデータをコード化する、前記ＬＡＤＡＲパルスを受信すること、および（２）前記受信したコード化ＬＡＤＡＲパルスを処理して前記メッセージデータを抽出することを行うように構成されている、
請求項９９から１１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１３】
前記受信したＬＡＤＡＲパルスは、前記受信したＬＡＤＡＲパルス間の複数の遅延を介して前記リモートシステムからの前記メッセージデータをコード化し、
前記受信機は、前記受信したＬＡＤＡＲパルス間の前記遅延を抽出して、前記メッセージデータを判定するように構成されたパルス干渉回避回路を備える、
請求項１１２に記載のシステム。
【請求項１１４】
複数のミラーを走査するステップと、
前記走査ミラーを介して、第１の複数のＬＡＤＡＲパルスを複数の標的測距点に向けて送信するステップと、
前記第１の複数のＬＡＤＡＲパルスの反射光を受信し処理して、測距点の測定を行うステップと、
前記走査ミラーを介して、宛先に向けて、第２の複数のＬＡＤＡＲパルスを送信するステップであって、前記第２の複数のＬＡＤＡＲパルスがメッセージデータをコード化するステップと、
を含む方法。
【請求項１１５】
ＬＡＤＡＲパルス間の複数の遅延を介して、前記第２の複数のＬＡＤＡＲパルスの前記メッセージデータをコード化するステップをさらに含む、
請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
ＬＡＤＡＲパルス間の第１の遅延が「０」ビットをコード化し、ＬＡＤＡＲパルス間の第２の遅延が「１」ビットをコード化する、
請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記第１の遅延および前記第２の遅延を介して、前記第２の複数のＬＡＤＡＲパルスのショットの列をスケジュール設定するステップをさらに含み、
前記第２の複数のＬＡＤＡＲパルスを送信するステップが、前記走査ミラーを介して、前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットの列を送信することを含む、
請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
ビームスプリッタが、入射光を受信するステップと、
前記ビームスプリッタが、前記入射光の第１の部分をセンサに転送するステップと、
前記ビームスプリッタが、前記入射光の第２の部分を受信機に転送するステップであって、前記第２の部分が、前記第１の複数のＬＡＤＡＲパルスの反射光を含むステップと、
前記センサが、前記転送された入射光の第１の部分に対応する光を感知するステップと、
プロセッサが、（１）前記感知された光を表すデータを処理するステップと、（２）前記処理されたデータに基づいて前記宛先を特定するステップと、ステップ（３）前記第２の複数のＬＡＤＡＲパルスを送信する前記ステップを制御して、前記コード化されたＬＡＤＡＲパルスおよび前記走査ミラーを介して、前記特定された宛先に前記メッセージデータを送信するステップと、
をさらに含む、
請求項１１４から１１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１１９】
前記送信するステップによって、複数の異なる位置に出力されたレーザ線量を追跡するステップと、
前記追跡されたレーザ線量に基づいて前記送信するステップを制御するステップと、
をさらに含む、
請求項１１４から１１８のいずれかに記載の方法。
【請求項１２０】
前記制御するステップが、線量閾値と比較される前記追跡されたレーザ線量に基づいて、前記送信するステップを制御することを含む、
請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記制御するステップが、特定の位置を標的とするスケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットに対して、（１）前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットのキャンセル、（２）前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットの再スケジュール設定、および（３）前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットにより、前記特定の位置の前記追跡されたレーザ線量が前記線量閾値を超えることになるという判定に応答した、前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットのエネルギー削減の少なくとも１つを行うことを含む、
請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
追跡するステップが、時間ウィンドウにわたって前記位置のレーザ線量を追跡するヒートマップデータ構造を構築することを含み、
前記ヒートマップデータ構造は、方位角と仰角の位置によってインデックスが付けられた複数のデータ値を備え、
前記データ値は、前記インデックス付きの方位角と仰角の位置の前記追跡されたレーザ線量を表す、
請求項１１９から１２１のいずれかに記載の方法。
【請求項１２３】
前記方法ステップがＬＡＤＡＲシステムによって行われ、前記宛先が別のＬＡＤＡＲシステムを含む、
請求項１１４から１２２のいずれかに記載の方法。
【請求項１２４】
前記方法ステップがＬＡＤＡＲシステムによって行われ、
前記メッセージデータが、（１）自ＬＡＤＡＲパルスをコード化するために、前記ＬＡＤＡＲシステムによって使用される遅延コード、（２）前記ＬＡＤＡＲシステム用のＬＡＤＡＲ点群、および（３）交通データの少なくとも１つを含む、
請求項１１４から１２３のいずれかに記載の方法。
【請求項１２５】
リモートシステムからＬＡＤＡＲパルスを受信するステップであって、前記受信したＬＡＤＡＲパルスが、前記リモートシステムからのメッセージデータをコード化するステップと、
前記受信したコード化されたＬＡＤＡパルスを処理して、前記メッセージデータを抽出するステップと、
をさらに含む、
請求項１１４から１２４のいずれかに記載の方法。
【請求項１２６】
複数のミラーを走査するステップと、
前記走査ミラーを介して、複数の標的位置に向けて複数のＬＡＤＡＲパルスを送信するステップと、
前記複数の前記ＬＡＤＡＲパルスの反射光を受信し処理して、複数の測距点の測定を行うステップと、
前記送信するステップによって、複数の異なる位置に出力されたレーザ線量を追跡するステップと、
前記追跡されたレーザ線量に基づいて前記送信するステップを制御するステップと、
を含む方法。
【請求項１２７】
前記制御するステップが、特定の位置を標的とするスケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットに対して、（１）前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットにより、前記特定の位置の前記追跡されたレーザ線量が線量閾値を超えることが可能になるか否かを判定すること、ならびに（２）前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットにより、前記特定の位置の前記追跡されたレーザ線量が、前記線量閾値を超えることが可能になるという判定に応答して、（１）前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットのキャンセル、（２）前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットの再スケジュール設定、および（３）前記スケジュール設定されたＬＡＤＡＲパルスショットのエネルギー削減の少なくとも１つを行うことを含む、
請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２８】
環境シーンを表すデータを処理して、ＬＡＤＡＲパルスの不入位置を特定するステップをさらに含み、
前記制御するステップが、前記追跡されたレーザ線量と前記特定された不入位置に基づいて、前記送信するステップを制御することをさらに含む、
請求項１２６から１２７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照および優先権主張
本特許出願は、２０１７年２月１７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｌａｄａｒ  Ｐｕｌｓｅ  Ｄｅｃｏｎｆｌｉｃｔｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６２／４６０，５２０号に対する優先権を主張するものであり、この米国仮特許出願に開示された全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
序論：
特に自動車のコンピュータビジョンなどの分野では、コンピュータビジョン技術を改良することに対する多大な要望が当技術において存在するとされている。しかしながら、このような要望は、自動車コンピュータビジョンの市場に限定されるわけではなく、それは、改良されたコンピュータビジョン技術に対する要望が、次のような多種多様な分野にわたって、至るところに存在するためである。この分野としては、自律型プラットフォームビジョン（例えば、自律型陸上車両、自律型航空機などの空中、陸地（地下を含む）、水域（水中を含む）、および宇宙空間用の乗り物）、監視（例えば、国境警備、空中ドローン監視など）、地図作成（例えば、地下トンネルの地図作成、空中ドローンによる地図作成など）、目標認識用途、リモートセンシング、安全警告（例えば、運転手向け）などがあるが、これらに限定されない。
【０００３】
本明細書で使用するとき、「ＬＡＤＡＲ」という用語は、レーザレーダ、レーザ検出と測距、および光検出と測距（「ライダ（ＬＩＤＡＲ）」）のいずれかを指し、これらを包含する。ＬＡＤＡＲは、コンピュータビジョンとの関連で広く用いられる技術である。例示的なＬＡＤＡＲシステムでは、レーザ光源を含む送信機が、ＬＡＤＡＲパルスなどのレーザ出力を近傍の環境に送信する。次に、ＬＡＤＡＲ受信機が、その近傍の環境にある物体からこのレーザ出力の反射光を受信し、ＬＡＤＡＲ受信機は、受信した反射光を処理してそのような対象物までの距離（距離情報）を判定する。この距離情報に基づいて、障害物回避シナリオでの経路計画、ウェイポイントの判定などを計算させようとするホストプロセッサによって、環境の幾何学的形状のより明確な理解を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、特に自動車のビジョンなどの分野でＬＡＤＡＲの使用が増加するとき、世界中に数百万台、潜在的に数十億台のＬＡＤＡＲシステムが存在することによって技術的に困難な課題がもたらされる。すなわち、ＬＡＤＡＲシステムをどのように設計すれば、自機のＬＡＤＡＲ帰還を、他のＬＡＤＡＲシステムのＬＡＤＡＲ帰還から区別させることができるのか。例えば、自動車のユースケースでは、交通パターンにしばしば、互いにごく近接してＬＡＤＡＲパルスを送信する多くのＬＡＤＡＲシステムが関与するであろうことが予想される。これにより、所与のＬＡＤＡＲシステムのＬＡＤＡＲ受信機は、そのＬＡＤＡＲシステムのＬＡＤＡＲ送信機からのＬＡＤＡＲパルス反射光（それ「自体の」パルス）のみならず、他のＬＡＤＡＲシステムのＬＡＤＡＲ送信機からのＬＡＤＡＲパルスおよびＬＡＤＡＲ反射光（「干渉」パルス）をも含む光信号を受信することになる。したがって、ＬＡＤＡＲ受信機は、ノイズのある光信号を検出することが理解されるべきであり、このノイズのある信号内の「自」パルス反射光と「干渉」パルス（複数可）反射光とを、現場にてリアルタイムで動作しながら区別することができる技術が必要である。
【０００５】
この技術的課題に対する解決策として、本発明者らは、ＬＡＤＡＲ送信機が、連続するＬＡＤＡＲパルス間の遅延を介して自機のＬＡＤＡＲパルスをコード化するように設計できることを開示する。すなわち、個別のＬＡＤＡＲ送信機は、ＬＡＤＡＲ受信機に、「自」ＬＡＤＡＲパルスと「干渉」ＬＡＤＡＲパルスとを区別させるために、連続するＬＡＤＡＲパルス間の他とは別の遅延を用いることができる。好ましくは、これらの遅延はかなり短い時間間隔であり、パルス列内のパルスの数は、実効エネルギーの平方根損失を低く保つように、小さく保たれる。よって、このコード化を、スパースバーストコードと呼ぶことができる。例えば、例示的な実施形態では、パルス列は、パルス間の単一の遅延を用いて「自」パルスを「干渉」パルスから区別するようなパルス対（２つ組）であり得る。別の例示的な実施形態では、パルス列は、２つの遅延がコード化に使用されるような３つのパルス（３つ組）とすることができる。一般に、ｎパルスの列（ｎ個組）の場合、コード化に使用できるｎ−１個の遅延があることを理解すべきである。スパースバーストコードの別の利点は、パルスを表すのに必要なサンプルの数が少なくて済むことであり、これは、計算効率および低レイテンシ処理に寄与する。
【０００６】
また、様々な例示的な実施形態では、ＬＡＤＡＲ受信機システムは、外部システムとの連携または通信を必要とせずに、受信した遅延コード化パルスを復号することができる。このＬＡＤＡＲ受信機システムは、そのような通信が常にあり得るわけではなく、または利用可能であるとは限らない可能性がある状況では有利である。さらに、遅延コード化されたパルスのパルス復号プロセスを、ＬＡＤＡＲシステムが引き続き所望の速度で動作できるように、受信機システムによって効率的に実施することができる。
【０００７】
受信したＬＡＤＡＲ信号内の「自」パルス反射光の存在を検出するために、遅延和回路を使用してもよい。例示的な実施形態では、遅延和回路は、粗粒度パルス検出を行い得る。別の例示的な実施形態では、遅延和回路は、細粒度パルス検出を実行するための追加の比較器で拡張され得る。
【０００８】
本明細書には、２つのＬＡＤＡＲシステムがパルス間の同じ遅延を用いる場合に、望ましくないパルス衝突の可能性を低減するために、ＬＡＤＡＲシステムの領域によって使用される遅延を選択するのに使用できる様々な技法が記載されている。
【０００９】
本発明者らはまた、本明細書に記載されたパルス干渉回避技法を用いて、ＬＡＤＡＲパルス間で異なる遅延コードを使用する、環境内の他のＬＡＤＡＲシステムの存在を検出して追跡できることを開示する。
【００１０】
さらに、本発明者らは、コード化されたＬＡＤＡＲパルスを介してメッセージデータを送受信するために、走査型ＬＡＤＡＲシステムを活用する様々な光データ通信技法を開示する。さらに、本明細書に記載されたレーザ線量追跡を使用して、人間およびカメラを過剰なレーザ光に過度に曝すリスクを低減することができる。
【００１１】
本明細書では以降、本発明のこれらおよび他の特徴ならびに利点を、当業者に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】複数のＬＡＤＡＲシステムが互いに対して干渉の脅威を及ぼすおそれがある環境の例を開示する図である。
【図２Ａ】入力信号を復号し、スパース加算を使用した「自」パルス反射光の存在を検出するための２つ組パルス干渉回避に用いることができる信号処理回路の例を示す図である。
【図２Ｂ】データ適応的閾値処理を伴うスパース加算を使用した２つ組パルス干渉回避に用いることができる信号処理回路の別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２Ｃ】スパース加算を使用した３つ組パルス干渉回避に用いることができる信号処理回路の例示的な実施形態を示す図である。
【図２Ｄ】任意の長さの遅延コード（複数可）に適用できる３連比較器を使用した高度干渉回避の例示的なプロセスの流れを示す図である。
【図３Ａ】入力信号を復号し、２Ｄの細粒度検出用の３連比較器方式を使用した「自」パルス反射光の存在を検出するための２つ組パルス干渉回避に用いることができる信号処理回路の例を示す図である。
【図３Ｂ】細粒度２つ組パルス干渉回避に用いることができる信号処理回路の別の例示的な実施形態を示す図である。この実施形態は、データ適応的閾値を追加することによって、図３Ａをさらに発展させたものである。決定領域の形状から、これを漏斗フィルタと呼ぶ。
【図３Ｃ】様々な検出メトリックの測定に使用できる式を示す図である。
【図４】２つ組および３つ組について検出確率対ＳＮＲの観点からフィルタ性能を測定したプロットを示す図である。
【図５】ハッシュ化技法を使用して遅延コードを生成する例示的なプロセスの流れを示す図である。
【図６Ａ】車両使用シナリオ用の性能モデルの例を示す図である。
【図６Ｂ】車両使用シナリオ用の性能モデルの例を示す図である。
【図７】位置検出を使用する遅延コード選択に影響を及ぼす例示的なプロセスの流れを示す図である。
【図８】協調的に遅延コードを定義するために車両間通信を使用する例示的なプロセスの流れを示す図である。
【図９】遅延コードを定義するために掲示板技法を使用する例示的なプロセスの流れを示す図である。
【図１０】最大コード遅延長が８０ｎｓｅｃで、３連パルスコードを有し、８ビット、８００ＭＨｚＡＤ変化器の場合の例示的なパルス干渉回避のデータの流れを示す図である。
【図１１】ネットワーク上の送信／受信／検出の動作と組み合わせたコードの割り当て／再割り当てのための様々な選択肢を示す図である。
【図１２】他の光学情報をも受信するように拡張されたＬＡＤＡＲ受信機の例示的な実施形態を示す図である。
【図１３】自由空間のポイントツーポイント光データ通信システムとして機能し得る光学送受信機の例示的な実施形態を示す図である。
【図１４】図１４Ａおよび図１４Ｂは、レーザヒートマップ制御ループの例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、ＬＡＤＡＲパルスを送信する複数のＬＡＤＡＲシステム１００（例えば、１００１、１００２、・・・１００ｎ）が存在する環境の例を示す。各ＬＡＤＡＲシステム１００は、ＬＡＤＡＲ送信機１０２、ＬＡＤＡＲ受信機１０４、および制御システム１０６を備える。各ＬＡＤＡＲ送信機１０２は、ＬＡＤＡＲパルスを生成して環境に送信するように構成されている。各ＬＡＤＡＲ受信機１０４は、ＬＡＤＡＲパルス反射光を含み得る光信号を受信して検出するように構成されている。上記の通り、この受信信号には、他のＬＡＤＡＲシステムからの干渉パルス（複数可）反射光などのノイズが含まれる場合もある。各制御システム１０６は、その付随するＬＡＤＡＲ送信機１０２およびＬＡＤＡＲ受信機１０４がどのように動作するかを制御するように構成することができる。好適なＬＡＤＡＲシステム１００の例は、２０１４年８月１５日に出願された米国特許出願第６２／０３８，０６５号、ならびに米国特許出願公開第２０１６／００４７８９５号、第２０１６／００４７８９６号、第２０１６／００４７８９７号、第２０１６／００４７８９８号、第２０１６／００４７８９９号、第２０１６／００４７９０３号、第２０１６／００４７９００号、第２０１７／０２４２１０２号、第２０１７／０２４２１０３号、第２０１７／０２４２１０４号、第２０１７／０２４２１０５号、第２０１７／０２４２１０６号、第２０１７／０２４２１０７号、および第２０１７／０２４２１０９号に、より詳細に開示され、記載されている。これら米国特許出願および米国特許出願公開の全開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。例えば、ＬＡＤＡＲシステム１００は、走査ミラーを含んでおり、かつ事前走査圧縮（本明細書では「圧縮センシング」と呼ぶ場合がある）を支援するために測距点選定アルゴリズムを使用する（上記で参照され組み込まれる特許出願に記載された）ＬＡＤＡＲ送信機１０２を使用してもよい。そのような実施形態はまた、測距点選定を支援するために環境シーンデータをＬＡＤＡＲ送信機に提供する環境センシングシステム１２０を含んでもよい。事前走査圧縮の使用により、そのようなＬＡＤＡＲ送信機は、インテリジェントな測距点標的選択を介して帯域幅をより良く管理できる。さらに、ＬＡＤＡＲシステムの検出と画質とは、点群当たり使用されるパルス数の平方根として変化するため、このことは、圧縮センシングを介して必要な通信パルス数を減らすことで、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を向上させ、検出範囲または位置精度を大幅に低下させることなく、安定したパルス衝突回避を可能にすることを意味する。したがって、本明細書に記載されたパルス干渉回避技法は、圧縮センシングを使用するＬＡＤＡＲ送信機と組み合わせた場合に特に有益である。これらの参照され組み込まれた特許出願は、ＬＡＤＡＲシステム１００の例示的な実施形態を記載するものであるが、それにもかかわらず実行者は、これらの参照され組み込まれた特許出願に開示されているものとは異なる方法でＬＡＤＡＲシステム１００を実施することを選択できることを理解されたい。
【００１４】
ＬＡＤＡＲシステムは、各ＬＡＤＡＲ送信機１０２によって連続して送信されるＬＡＤＡＲパルスの間にある遅延に基づいて、互いのパルスを区別することができる。例えば、ＬＡＤＡＲシステム１００１のＬＡＤＡＲ送信機１０２は、パルス１１２１とパルス１１４１との間にＬの遅延を有するパルス列１１０１を生成し得る。ＬＡＤＡＲシステム１００２のＬＡＤＡＲ送信機１０２は、パルス１１２２とパルス１１４２との間にＭの遅延を有するパルス列１１０２を生成し得るなど、以下同様である（例えば、ＬＡＤＡＲシステム１００ｎのＬＡＤＡＲ送信機１０２は、パルス１１２ｎとパルス１１４ｎとの間にＮの遅延を有するパルス列１１０ｎを生成し得るなど）。Ｌ、Ｍ、およびＮは全て、ＬＡＤＡＲシステム１００によるパルスの差別化を支援するために、異なる値であることを理解されたい。また、図１の例は、種々のパルス列１１０が２つ組であることを示しているが、実行者によって望まれる場合は、より長いパルス列（例えば、各パルス列がｎ−１個の遅延を含むｎ個組のパルス列）を使用できることを理解されたい。
【００１５】
図２Ａは、入力信号を復号して「自」パルス反射光の存在を検出するために、ＬＡＤＡＲシステム１００の受信側に使用することができる信号処理回路２２０の例を示す。本ＬＡＤＡＲシステム１００によって送信される「自」ＬＡＤＡＲパルスは、これが環境内の対象物に衝突し、受信機１０４に反射し返されたときに、そのパルス間の遅延Ｌを大部分において保持することが予想され得る。しかしながら、前述の通り、受信機１０４によって感知された信号は、干渉ＬＡＤＡＲパルスや干渉パルス反射光などのノイズを含むこともある。説明を簡単にするために、図２Ａは、「自」ＬＡＤＡＲパルス反射光２１０および「干渉」ＬＡＤＡＲパルス反射光２８０の両方の存在を示し、それぞれがパルス間にそれ自体の遅延を伴う（「自」ＬＡＤＡＲパルス反射光２１０はパルス２１２とパルス２１４との間にＬの遅延を含み、「干渉」ＬＡＤＡＲパルス反射光２８０はパルス２８２とパルス２８４との間にＭの遅延を含む）。
【００１６】
信号処理回路２２０は、「スパース遅延和回路」と称し得る回路である。信号処理回路２２０は、粗濾過を提供すると同時に、パルス衝突除去をもたらし、かつ後続の点群形成のためにｎ個組（例えば、２つ組）を再結合させる。この装置は、平衡を失うことなく衝突を除去することを可能とし、「自」ＬＡＤＡＲシステムの観点から、任意数の干渉ＬＡＤＡＲシステム（例えば、他の車両）の受信機の光検出器によって検出される信号の各単一サンプルの検査を支援する。ｎ個組のコードを一意に決定するには、ｎ−１個の遅延のみが必要とされる。信号処理回路２２０は、強度または個々のパルス形状に依存せず、それゆえ減衰およびパルス拡散に対してロバストである。
【００１７】
図２Ａの２１６によって示される加算は、物理的作用の影響を表し、入射ＬＡＤＡＲパルス反射光２１０および２８０に由来する電磁波が互いに混じり合うときに「空中で」生じる。したがって、受信機１０４によって感知される光２１８は、ＬＡＤＡＲパルス反射光２１０および２８０、ならびにその他の光ノイズ源の混合である。受信機１０４は、光検出器などの光センサを含む。受信機１０４は、光フロントエンドやアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）などの機能を含むこともできるが、そうである必要はない。受信機１０４として使用するのに好適な受信機技術である例示的な実施形態は、上で参照され組み込まれた米国特許出願公開第２０１７／０２４２１０５号に記載されている。したがって、受信機１０４は、入射光２１８を感知し、感知した光を表す信号（「自」ＬＡＤＡＲパルス反射光２１０および干渉ＬＡＤＡＲパルス反射光２８０に起因する信号部分を含む）を生成する。受信機１０４がＡＤＣを含む例示的な実施形態では、受信機内で生成される感知光信号は、複数のデジタルサンプルによって表現され得る。
【００１８】
図２Ａの例示的な実施形態では、これらのサンプルは、２つのチャネル２２２および２２４に渡される。チャネル２２２は、サンプルにＬの遅延を与えるように構成された遅延回路２２６を含む。ここでＬは、「自」ＬＡＤＡＲパルス向けの遅延コードとしてシステムによって知られている値である。遅延回路２２６の出力は、チャネル２２２に入る信号の（Ｌサンプルの分だけ）遅延したバージョンである信号２２８となる。遅延回路２２６は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、これらの組み合わせ、または電子的、光学的、音響的、および／または磁気的に達成されるかどうかにかかわらず、チャネル２２２に入る信号をＬだけ遅延させるのに適したいずれかの形態で具体化することができる。パルス間の時間遅延Ｌをサンプルの計数によって表すことができるデジタルの実施形態では、Ｌはパルス２１２および２１４間の時間遅延を表すサンプルの数であり得る。
【００１９】
チャネル２２４は、変更のないサンプルを受信機１０４から加算回路２３０へと伝える。加算回路は、遅延信号２２８をチャネル２２４の遅延のない信号に加算する。したがって、加算回路２３０によって出力される信号２３２は、受信機からの遅延されていない信号とその遅延された片割れとの合計を表す。受信機からの信号にノイズが全くない場合には、加算器出力信号２３２は、「自」ＬＡＤＡＲパルス反射光２１０の第２のパルス２１４が信号処理回路２２０によって受信され処理されるときにピーク値を示すことを理解されたい。したがって、このピークは、有効な「自」パルス反射光が受信されたときに識別される。ただし、信号内にノイズが存在すると、そのようなピークは不明瞭になる傾向がある。
【００２０】
受信機から来たノイズの影響を受けた信号内の自ＬＡＤＡＲパルス反射光を検出する粗フィルタを提供するために、比較回路２３４を使用することができる。比較器２３４は、加算器出力信号２３２を値Ｔと比較する。信号２３２がＴよりも大きい場合、信号は「自」パルス反射光２１０を含む可能性が高いとみなされ得る。信号２３２がＴ未満の場合、信号は「自」パルス反射光２１０を含まない可能性が高いと見なされ得る。Ｔの値は、信号がそれを超えると「自」パルス反射光２１０を含む可能性が高くなるフロアの統計的特性とすることができる（「自」パルス反射光が存在する場合に、信号２３２がピーク値を示す傾向があるという上記の観察から導き出すことができる）。Ｔの値は、レジスタ２３６から比較器２３４に供給され得る。比較器２３４の出力は、受信機からの信号が「自」パルス反射光２１０を含む可能性が高いかどうかを示す信号２３８であり得る。一例として、この信号２３８は、その効果に対する２値の肯定／否定フラグであってもよい。
【００２１】
図２Ｂは、回路２２０がＴ計算論理回路２５０を含む信号処理回路２２０の例示的な実施形態を示す。この計算論理回路２５０は、受信機からの信号に基づいてＴの値を計算するように構成され得る。そのため、受信信号の特性が変化すると、Ｔの値は適応的に変化し得る。この機能は、ノイズ「フロア」が、周囲の光（例えば、日中）、他のＬＡＤＡＲ光、および／またはその他の外部光源で構成されている場合に有用である。システムが単なる熱ノイズであるノイズフロアによって制限されることが分かっている場合には、図２Ａの非適応閾値が好ましい。計算論理回路２５０は、受信機から出力され、チャネル２２２および２２４に渡されるサンプルの移動平均（ｍｏｖｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ）を計算することができる。これは、選択したスライディングウィンドウサイズでの移動平均（ｒｕｎｎｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ）であってもよい。サンプルのサブセットを使用して（トリクル移動平均（ｍｏｖｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ））、計算を削減することができる。
１）過去のＪ個のサンプルの平方の合計を求める。
２）過去のサンプルが「有効な」パルスとして宣言されている場合、これらのＤ項を合計から削除する。
３）この合計を減算後の合計に残っているサンプル数で割り、結果をＱによって示す。
４）
【数１】
2020508447.tif 000003
を設定する。ただし、αは所望の標準偏差の数である。
【００２２】
図２Ａおよび図２Ｂは、パルスコード化に１つの遅延（２つ組パルス）を使用する例を示しているが、パルスコード化に複数の遅延を使用する場合には、信号処理回路２２０は、遅延線の追加タップとカスケード加算器とによってこれに対応できることを理解されたい。そのようなアプローチは、「カスケードスパース遅延和回路」と呼ぶことができる。
【００２３】
例えば、図２Ｃは、「自」ＬＡＤＡＲパルスが、パルス２９２とパルス２９４との間のＬ１と、パルス２９４とパルス２９６との間のＬ２との２つの遅延を含む３つ組パルス２９０である例示的な実施形態を示す。この装置に関しては、チャネル２２２が、２つの遅延回路２２６および２７０を含む。遅延回路２２６は、図２Ａに関連して先に述べたように動作して、入力サンプルにＬ１の遅延を与えることができる。次に、遅延回路２７０が、遅延信号２２８をＬ２の遅延で遅延させて、別の遅延信号２７２を作成するように動作する。この遅延信号２７２は、２２２での入力サンプルをＬ１およびＬ２だけ遅延させる信号である。
【００２４】
カスケード加算器は、遅延信号２２８を引き出して、遅延信号２２８をチャネル２２４の遅延のない信号と加算する加算器２３０を含む。ここで、加算器２３０からの出力２３２は、下流の加算器回路２７４に供給され、この加算器回路２７４は、加算器出力信号２３２と加算するために遅延信号２７２を引き出して、加算器出力信号２７６を発生させる。
【００２５】
次に、比較器２３４が、加算器出力信号２７６をＴと比較して、上記の信号２３８を生成する。図２Ｂに関連して説明したように、Ｔの値は、受信機からの信号に基づいて、（図２Ｂによって示す）Ｔ計算論理回路２５０を使用して計算することができる。
【００２６】
図２Ｂに含まれる３つ組パルスのコード化はまた、干渉ＬＡＤＡＲパルス（複数可）反射光からの多経路拡散の結果として生じ得る、動作中の課題の解決にも役立つ。この課題を軽減するために、３つ組の余分なパルスおよび遅延は、３つ組スパースアパーチャコードを形成する第３のコードインデックスを発生させ、受信したスプリアス信号が２パルスコード構成と一致する（可能性は低いが可能な）場合にスプリアスパルスを誤って受け入れるリスクを減らす。３つ組スパースアパーチャコードはまた、クロックジッタによって誘起されるスプリアスパルス衝突をも軽減する。例えば、「自」ＬＡＤＡＲパルスの３つ組コード遅延が３，１９（ｙ（ｋ）、ｙ（ｋ−３）、およびｙ（ｋ−１９）の形式の信号を生成する）であるとする。次に、スプリアス干渉パルスが範囲［ｙ（ｋ），ｙ（ｋ−３）］にわたってリターンを示すものとする。この状況では、２つ組の検出器がコードを有効であると宣言する可能性があり、これは誤検知に当たる。第３の項を追加することにより、単一のバウンス経路からの（二重和に代わって）三重和でトリガする［閾値Ｔを超える］確率は非常に低くなる。さらに、３パルス［３つ組］コードは、実行者に
【数２】
2020508447.tif 000004
コードを提示する（ただし、ｎは最大遅延である）。そのようにして、ｎ＝６０の例では、これは約１２ビットの分離を提供する。したがって、３つ組コードは干渉ＬＡＤＡＲに対する分離を強化する。
【００２７】
図２Ｃの回路は効果的に動作するが、本発明者らは、本明細書に記載されている漏斗フィルタアプローチを使用することによって、さらに良好な性能が得られることを見込む。そのようなアプローチは、２つ組コード、３つ組コード、または任意のｎ個組コードに対して、干渉ＬＡＤＡＲからの多経路および緩和パルス衝突の両方を軽減することが見込まれる。図２Ｄは、漏斗フィルタの論理の流れの例示的なプロセスの流れを示す。明確にするために、コード長を示すためのＮｔｕｐｌｅを使用する。先ず、図２Ｂ、図２Ｃの単純な合計および閾値プロセスを使用することによってスクリーニングを行う（またはＮｔｕｐｌｅ＞２の拡張を使用することによって、候補コードをスクリーニングする）。２つ組の場合を考慮して、これらの２つのサンプルをｘ、ｙとして示し、ｘが２つのうちの大きい方であるとする。次の３つの条件が満たされたときに、τ＞１に固定されたものについては、候補コードを受け入れる。
１）ｘ＋ｙ＞Ｔ
２）ｘ＜τｙ
３）ｙ＜τｘ
ここで留意すべきは、２）、３）の組み合わせは、ｍａｘ（ｘ／ｙ，ｙ／ｘ）＜τの計算と同じであることである（３連比較器アプローチに関する以下の説明を参照）。
【００２８】
したがって、上記の３つのステップは図２Ｄと一致し、１）は図２Ｄのスクリーニングであり、図２Ｄのプロービング／阻止は２）、３）によって実施される。最大値を明示的に形成しないことを選択した理由は、２）、３）を評価する方が速いためである。２つ組パルスについては、図４で説明されているように、検出統計を見出すことも容易である。ただし、３つ以上のパルスについては、最大値および最小値を明示的に形成できることに留意されたい。プローブステップ１）は、図２Ｂ、図２Ｃが提供しているスパースな合計である。明らかに、より多くのエネルギーは、有効なコードの存在の指標である。選択されるＴの値に応じて、コードの存在が値Ｓ＋Ｎｏｉｓｅを返し、ノイズがＮｏｉｓｅの値のみを返すものとする。次に、Ｓ＋Ｎｏｉｓｅ＞Ｔ＞ＮｏｉｓｅとなるようにＴの値を選択する必要がある。さらに、この間隔でＴを選択すると、図４で説明されるように、誤報および検出確率を交換することができる。
【００２９】
ステップ２）、３）は、次のように動機付けられ、合理化される。ノイズがなく、ｘ＝ｙ＝Ｓと仮定する。その場合、τ＝１の値は本来のパルスを通過させるが、ノイズがあればフィルタはそのサンプルを阻止する。そのように、τを大きくするにつれて、誤報の増加を犠牲にして、ノイズが存在する場合に検出確率が高くなる。同じ引数を使用するとき、Ｎｏｉｓｅ＜Ｔ＜２Ｓとなるように他のしきい値Ｔが選択される必要があることが分かる。
【００３０】
図３Ａは、図２Ａの信号処理回路２２０［上記のステップ１）を行うことができる］を含む信号処理回路３００を示し、追加の濾過回路、主にプローブ段［上記の手順２）、３）を行うことができる］を備え、これはさらに２つの比較を行うことができる。３連比較器では、１つの比較は閾値Ｔとの比較であり、もう２つの比較はτとの比較であることに留意されたい。図３Ａの拡張により、自パルス検出はここでは３連比較器に基づいている。３連比較器の装置は、干渉パルス（複数可）反射光を阻止しながら、有効な「自」ＬＡＤＡＲパルス反射光をより細粒度で維持する非線形決定領域を提供する。比較器２３４は、図２Ａに関連して上に述べたように動作する。また一方、乗算器３０２は、チャネル２２４の信号を引き出し、この信号に値τを乗じて、第１の積信号３０８を生成する。また、乗算器３０４は、遅延信号２２２を引き出し、この遅延信号にτを乗算して、第２の積信号３１０を生成する。レジスタ３０６から、τの値が乗算器３０２および３０４に供給され得る。
【００３１】
比較器３１２は、遅延信号２２８を第１の積信号３０８と比較する。遅延信号２２８が第１の積信号３０８より小さい場合に、このことは２つのパルスｘ、ｙが実質的に異なることを示し、比較器３１２からの出力信号３１６は、信号に自ＬＡＤＡＲパルス反射光２１０が存在する可能性は低いと考えられることを示し得る。
【００３２】
比較器３１４は、チャネル２２４の遅延のない信号を第２の積信号３１０と比較する。２２４での遅延のない信号が第２の積信号３１０を超える場合に、このことは、両方のチャネルに存在する有効なパルスでは発生し得ないｘ、ｙが著しく異なることを再び示し、比較器３１４からの出力信号３１８は、信号に自ＬＡＤＡＲパルス反射光２１０が存在する可能性は低いと考えられることを示し得る。
【００３３】
回路３００はまた、比較器２３４、３１２、および３１４の下流にＡＮＤ論理回路３２０を含み得る。ＡＮＤ論理回路３２０は、比較器２３４、３１２、および３１４からの出力２３８、３１６、および３１８の全てがハイレベルのときにハイレベルになるように動作する。ＡＮＤ出力３２２のハイレベル（肯定）信号は、細粒度フィルタが信号内の「自」ＬＡＤＡＲパルス反射光の存在を検出したことを示す。３つの比較器２３４、３１２、および３１４によって課せられた試験に合格する信号は、２つの属性、すなわち（１）候補パルス対の合計が（比較器２３４による決定の理由で）大きく、（２）パルス間偏差が小さいという属性を享受する。比較器２３４、３１２、および３１４からの出力２３８、３１６、および３１８のいずれかがローレベルの場合に、ＡＮＤ論理３２０からの出力信号３２２は、受信機からの信号内に「自」ＬＡＤＡＲパルス反射光が存在しないことを示す。
【００３４】
図３Ａはまた、信号３２２を使用して、信号サンプルのスライディングウィンドウを、「自」パルス反射光３２６かそれともノイズ／干渉３２８として分類するセレクタ回路３２４をも示す。信号３２２によって「自」パルス反射光３２６として分類されたサンプルは、さらに処理されて、距離情報が抽出されてもよく、一方、信号３２２によってノイズ／干渉３２８として分類されたサンプルは、ビットバケット３３０に落とし込まれてもよく、および／または別の方法で処理されて、ノイズ／干渉に関する追加情報が獲得されてもよい。
【００３５】
図３Ａの３連比較器フィルタは、わずかだけの論理ゲート、加算、および乗算を使用して実装することができ、これにより低レイテンシのパルス検出に適用することが可能になる。さらに、図３Ａに示すもの以外の実装を実行者が選択できることを理解されたい。例えば、乗算器３０２および３０４は、分散計算を使用するテーブルで置き換えることができる。
【００３６】
図３Ｂは、回路３００がτを適合させるための計算論理回路３５０を含む例示的な実施形態を示し、これは、上述の漏斗フィルタの装置をもたらす。Ｔ計算論理回路２５０もまた存在し得ることを理解されたい。τ計算論理回路３５０は、受信機からの遅延信号および遅延のない信号に基づいてτの値を計算するように構成され得る（２２８および２２４を参照）。そのため、受信信号の特性が変化すると、τの値は適応的に変化し得る。新しい閾値τ′を有し、次の式（１）の比較器を構成するものとする。
【数３】
2020508447.tif 000005
上式で、「ｙ（ｉ）」は信号のサンプルｉの値を表す（ここで、ｙ（ｋ）は２２４の信号に対応し、ｙ（ｋ−Ｌ）は遅延信号２２８に対応する）。これは優れたフィルタであり、実際に、ここで示す適応型閾値を備えた３連比較器と同等である。これが優れた検出器である理由は、ノイズがなく、２つの有効なパルスがある場合に、絶対値内の上項がゼロになるためである。純粋なノイズがある場合、分母はノイズの標準偏差の推定値であり、それゆえノイズ分散［一定の誤報率］に依存しないテストがあり、また、ノイズの消失時に１００％の正確な検出、０％の誤報を与えるテストもある。後者は統計学文献では一致検定と呼ばれる。上記の式の両側を二乗する。ｙ（ｋ）＞ｙ（ｋ−Ｌ）のとき、以下の代数学を経て
【数４】
2020508447.tif 000006
を取得する。
【数５】
2020508447.tif 000007
左辺は単調な０＜ω＜１であるため、τ′を他の閾値に置き換えて、ω＜１またはｙ（ｋ）＜τｙ（ｋ−Ｌ）を取得できる。式（１）の検出器は、τ′が適切に選択され、つまりτ＝ｆ（τ′）である図２Ｄの検出器と同等であると結論付けられる。この関数を実際に見つける必要はなく、さらに、図２Ｄのフローは、式１の平方根や比率などを計算するよりも計算的にはるかに低コストで済むことに着目するのは興味深いことである。別の実施形態では、より統計的に安定した推定値を提供するために、過去のτの移動平均（ｒｕｎｎｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ）を含むように式（１）を修正できることに留意されたい。
【００３７】
この装置では、式（１）は、計算論理回路３５０が比較器３１２および３１４と組み合わされて漏斗フィルタを提供するが、これは、システムが、信号対雑音比（ＳＮＲ）が大きくなるにつれて、許容されるドリフトを広くするためである。漏斗フィルタは、検出、漏れ、および誤報率の明確で急速な評価を可能にする検定統計量を提供する。上記の式（１）を通じて、漏斗フィルタは、τの適応値であるτ′を使用する。したがって、パルス衝突フィルタは単一の閾値Ｔのみに依存する。動機は、τの式（１）の使用が、依然として信号の存在を宣言しながら、「ａ」標準偏差のドリフトを可能にすることに対応することである。軸ｙ（ｋ）、ｙ（ｋ−Ｌ）は図３Ｂの３６０で示されており、３６０の網掛け領域は存在すべき有効なコードを宣言する領域である。パルスが特殊な場合、または単にノイズの場合に「有効」と宣言されると、誤報が発生する。これは、有効なパルスが存在しないにもかかわらず、網掛け領域内に含まれる場合に発生する。検出は、信号が実際に存在する場合に、網掛け領域内に含まれるときに発生する。ｘとｙとが偶然に互いに接近する可能性は低いため、ノイズだけでは網掛け領域に含まれる可能性は低い。３６０の網掛け領域は、式（１）を再編成することにより、次のように記述された漏斗形状を有することが検証される。
０＜［ｙ（ｋ）２＋ｙ（ｋ−Ｌ）２］＋２ｙ（ｋ）ｙ（ｋ−Ｌ）／（τ’−１），τ″＝１／（τ’−１）。これは、以下のユニタリ演算子に関連付けられた不符号２次形式である。
【数６】
2020508447.tif 000008
次いでこれは、円錐断面の性質によって明示される漏斗を画定する。閾値を設定する方法を決定するのに必要なのは３６０だけであり、回路はこの決定を下すために十分である。
【００３８】
閾値Ｔの設定に必要な誤報率Ｐｆａを図３Ｃに示す。検出確率Ｐｄは、レーザ出力を調整すること、または達成可能な距離を判定すること、およびＴを判定してＰｄをＰｆａと平衡させることのために使用される。Ｐｄの式も図３Ｃに示す。ただし、Φは通常のＣＤＦ、Ｆは一般化超幾何関数、Ｉは変形ベッセル関数、
【数７】
2020508447.tif 000009
およびλ、λ＋はそれぞれ受信機の平均信号レベルと分散である。最後に、リークパルス（実際には干渉パルスである誤って宣言された「自」パルス）の確率Ｐｌｅａｋを図３Ｃに示す。Ｐｌｅａｋのこれらの定式化は近似である。正確な形は、Ｐｄの式の和の極限を収縮させることによって、見つけ出すことができる。また、これらはＮｔｕｐｌｅが２の場合にのみ正確であることに留意されたい。図４は、２つ組（実線のみ）コードおよび３つ組（線と点）コードの（正確な）検出性能を示す。横軸は、熱ノイズとおよびショットノイズの両方を含む信号対ノイズ比であり、熱ノイズの分散は光子エネルギーに等しい。比較のため、誤報率は５ｅ−５である。
【００３９】
上記の特定の例は、パルスが比較的迅速に連続して（また、コードが実際に有効であることをデコーダが示す場合、パルスリターンを形成するために組み合わされて）送信される遅延コードの使用を含むが、実行者が望むなら、より長いパルス遅延を使用できることを理解されたい。
【００４０】
例として、１０マイクロ秒ごとにパルスを送信するように設計されたＬＡＤＡＲシステムを検討することができる。そのような場合、実行者は、コード間の時間が数十ナノ秒、例えば、７ナノ秒であるコードを使用することができる。その際に、システムは新たな標的リターンを取得することになり、これは、１０マイクロ秒ごとに、ＬＡＤＡＲ点群内の新たな点の形をとることができる。システムは２つのパルスを続けざまに送信し、非常に速い時間遅延でリターンを処理して、リターンを単一の標的リターンに変換する。言い換えると、システムは、パルス２つ組シナリオでは、形成される点群内に点がある場合に、２倍のパルス数を送信する。
【００４１】
ただし、１０マイクロ秒ショット間の遅延を使用し、ショット間で結果を比較することもできる。これには、取得されるレーザショットごとに点群内に１つの点をシステムが生成するという利点がある。また、ショット間の充電時間を長くすることを可能にし、それによってショットのエネルギーを増やすことを可能にする。例えば、システムが、０マイクロ秒でレーザショットを取得し、次に１０．００７マイクロ秒で再度取得し、さらに２０マイクロ秒および２０．００７マイクロ秒などで再度レーザショットを取得する。その場合、最初の２つのショットが図２Ａ（および後続の図）の入力として使用されることになる。例えば、図２Ａでは、０マイクロ秒、２０マイクロ秒、４０マイクロ秒などのタイムショットから返される偶数インデックス付きデータを下部チャネル２２４に供給でき、１０．００７マイクロ秒、２０．００７マイクロ秒などのタイムショットから返される奇数インデックス付きデータを上部チャネル２２２に供給できる。ＬＡＤＡＲシステムが「見る」ことのできる距離の範囲が約６６０メートル未満の場合には、０マイクロ秒でのショットからのリターンは、１０．００７マイクロ秒でのショットが放たれる前に消滅することを理解されたい。これは、リターンデータをチャネル２２２および２２４に供給する方法を選定することに関する曖昧さを回避するのに役立つ。このアプローチは、ショットのペア間のタイミング精度の維持にも依存しており、この点で、数十マイクロ秒にわたって数十ナノ秒の精度を維持することは、１０億分の１のクロックドリフトを備えたタイミング回路が市販されていることを考えると、現在利用可能なタイミング回路の能力の範囲内に十分収まることが予想され、一方、本明細書で提案されているシステムは、およそ１０００分の１程度の控えめなシステムである。
【００４２】
したがって、本明細書でのパルスコード化、復号、および性能モデリングの議論は、上述の短い遅延の実施形態だけでなく、この長い遅延の実施形態にも適用できることを理解されたい。実行者の設計上のトレードオフは、レーザハードウェアの複雑さ（短い遅延の場合）とデジタルメモリ（長い遅延の場合）との間で選択すること、およびこれらのバランスを取ることにある。
【００４３】
遅延コードの選択：
実行者は、ＬＡＤＡＲパルス用に同じ遅延コードを使用する同じＬＡＤＡＲシステムが所与のエリアにあるリスクを減らすように、ＬＡＤＡＲシステムによって使用される遅延コードを選択するために、数々の技法を使用することができる。
【００４４】
例えば、いくつかの例示的な実施形態では、個別のＬＡＤＡＲシステムは、他のＬＡＤＡＲシステムがどのように遅延コードを選択しているかといった知識を必要とせず、遅延コードを非協調的／非協同的に選択することができる。これは、重複しない遅延コードを協調して定義するための車間通信の信頼性または可用性が実用的ではない可能性があるため、自動車などの車両が関係するユースケースで特に役立ち得る。例えば、図２Ａを参照すると、近くにある２つのＬＡＤＡＲシステムが、同じ遅延でコード化されたＬＡＤＡＲパルスを送信している場合、パルス衝突を回避するために、遅延Ｌと遅延Ｍとが区別できることが望ましい。
【００４５】
図５は、パルス衝突の可能性が極めて低い遅延コードを生成するためのハッシュコードを使用する方法の例を示す。ステップ５００において、プロセスは、１からＮの間の範囲に入る乱数ｘを生成する。ここで、Ｎは最大許容遅延である（この例では１は最小許容遅延である）。次いで、この乱数を、パルス間の遅延Ｌ用に選択することができる（ステップ５０２）。乱数を生成するハードウェアは、そのような目的に適した任意のプロセッサまたはその他の回路であってもよい。例えば、自動車産業で使用されている組み込みプロセッサの多くは、ハードウェア実装のための堅固なオプションセットを作成するライブラリに既に乱数発生器が組み込まれている。乱数発生用のハードウェア例は、ＮＶｉｄｉａ、Ｘｉｌｉｎｘ、Ａｌｔｅｒａなどの多くの提供元から入手可能である。図５は、２つ組の実施形態の遅延選択を示しているが、図５のプロセスの流れは、ｎが２より大きいｎ個組パルスのコード化のために、複数回実行できることを理解されたい。例えば、［単一のサイコロのように］Ｎ＝６であるとする。３を振り出した場合、３である２つ組コード間隔を使用する。３つ組コードの場合は、さいころを２回振って４、６を得るとする。その場合、３つ組コードは４と６の間隔を置いた３つのサンプルである。予備的な待ち行列理論を使用して、２つのＬＡＤＡＲシステムが、それらの間でやり取りが全く調整されずに各自システムのハッシュコードをランダムに選択する場合、それらが同じコードを偶然に選択する確率はＮ２分の１になることを示すことができる。したがって、Ｎ＝６０の場合、確率は．０５％未満である。ハッシュコードの簡潔さは、どんな準備も必要としないことである。メッセージを送信する前にハッシュコードを作成するだけである。そのハッシュコードは、乱数発生器で生成される。コードは、性能が低下していると認識されるまで保持でき（その例を以下で説明する）、その時点でハッシュを更新することができる。コードはランダムに生成されるので、２つのＬＡＤＡＲが同じコードを選択する確率は無視できる。図２Ａ〜図２Ｃおよび図３Ａ〜図３Ｂに示す回路の例示的な実施形態を参照すると、遅延回路によって加えられる遅延の値は、選択されたハッシュコードを反映するように調節可能であることを理解されたい。
【００４６】
さらに、ＬＡＤＡＲシステムへのコード割り当て（自動車用途の車両コード割り当てなど）は、環境に依存する可能性がある。図６Ａおよび図６Ｂは、パルス衝突性能モデルを開発するシナリオを示す。６０２は、衝突パルスによって「盲検化された」車両の速度である性能メトリックＤ＃であり、６０３は、多経路を介してパルス衝突が発生する車両の速度である別の性能メトリックＭ＃である。通常、図６Ａに示すように、直接経路（盲検法）は、入力レーンのパルスから生じる。図６Ｂの６２９は、衝突の総数の近似式を示している。例えば、図６Ｂの表の６１５、６１７、６１８の第３の値と、表の他のパラメータの公称値とを使用して、１秒あたり４３０回のパルス衝突を取得する。要求の厳しい車両密度を選択したために、これは控えめである。また、全ての車両がＬＡＤＡＲシステムを備えていると想定している。１秒あたり２，４００回のパルス衝突が起きていることが分かる。したがって、非常に密集した環境でも１２ビットの分離で十分である。これは、何らかの光学的分離によって実現することができる。７ビットの光学的分離がある場合は、ハッシュテーブルに追加の５ビットかまたは有効な３２コードが必要になる。ここでの１つの実施形態は、１ｎｓパルスであり、最大で０．１ｕｓの間隔が空けられるデュアルパルスコードである。これは、約３ナノ秒の潜在的なパルス拡散のマージンを含む。０．１ｕｓでは、双方向の飛行時間（距離分解能）は１５ｍである。５０，０００ＰＲＦでは、これはまた、単一のレンジゲートＰＲＦスパンの１／２００であるため、十分なマージンがある。
【００４７】
例示的な実施形態では、地理的位置検出などの位置検出を使用して、ＬＡＤＡＲシステムによって使用される遅延コードを調節しリセットすることができる。例えば、ＧＰＳまたはその他の位置認識システムを搭載した車両では、車両の検出された地理的位置の変化により、その車両のＬＡＤＡＲシステムで使用される遅延コードの調節／リセットがトリガされる可能性がある。例示的な実施形態では、ＧＰＳ位置は、遅延コード調節を制御するために、事前に割り当てられたセルラ領域のグリッドなどのグリッドと重ね合わせることができる。車両が新しいセルラ領域に近づくと（古いセルサイトを出ると）、車両のＬＡＤＡＲシステムをトリガして、その遅延コード（複数可）を調節／リセットすることができる（図７を参照）。そのような設計では、交通監視システムカメラが、オフライン車両密度とサイトの盲検法条件（ＲＭ）を評価し、環境のニーズに適合する遅延コード再利用を構成するので、遅延コードの効率的な再利用を可能にし得る。重要なことは、これは通行中に車間通信を必要とせずに達成できることである。
【００４８】
別の例示的な実施形態では、図３Ｂの信号処理回路３００を使用して、フィルタによって阻止された信号から遅延コードを抽出することができる。遅延が変化する遅延回路を追加の遅延和回路として使用して、阻止された干渉信号に存在し得る遅延コードを特定することができる。これは、ランダム化されたデータのサブセットに対して行うことができ、または比較器２３４によって設定されたＴ閾値を超えるが、比較器３１２および３１４によって定義された試験に失敗するサンプルに対して行うことができる。さらに、この概念は、任意のｎ個組遅延コードで使用できる。手順は次のとおりであり得る。
１）図２Ｄの最初の段階［スクリーニング］がトリガされる頻度を計数する。
２）プロービング段階がパルスを阻止する頻度を計数する。
３）図３Ｃの式を結果に適用する。
４）誤報がノイズのみの指示よりも大きく、二重リークおよび三重リークが大きい場合には、長さまたは遅延の割り当てのいずれかでハッシュコードを再実行する。
【００４９】
別の例示的な実施形態では、車両間通信を使用してコードを共有し、遅延コードを協調的に調節して衝突を回避することができる（図８を参照）。
【００５０】
さらに別の例示的な実施形態では、ＬＡＤＡＲシステムを使用して、事前に割り当てられた時間に事前に割り当てられた構造からの多経路を活用するように通信することができる。装置などを介して、構造は、ＬＡＤＡＲシステムが遅延コードを掲示する掲示板として使用できる（図９参照）。
【００５１】
別の例示的な実施形態では、ＬＡＤＡＲシステムは、非協調的に（または車両間通信を介して協調的に）動作して、マルチスタティック融合点群を生成し得る。そのような実施形態では、マルチスタティックＬＡＤＡＲのための適切な時間転送でパルス干渉を使用することができ、それによって視野内の全てのＬＡＤＡＲシステムからの詳細な体積データを提示する。
【００５２】
マルチスタティックの実施形態では、ＬＡＤＡＲシステムが（１）エリア内の他の全てのＬＡＤＡＲシステムの遅延コード、（２）エリア内のＬＡＤＡＲシステムの位置、および（３）自システムの位置を認識していることを仮定することができ、さらに、他のＬＡＤＡＲシステムが対象のＬＡＤＡＲシステムの受信機に対して明確な視線を有するものと仮定できる。したがって、対象の受信機が、直接のＬＡＤＡＲパルスからのリターンと、そのパルスからの（例えば、道路または別の車を介した）エコーとを取得する場合には、より大きなリターンは直接ショットになる。全てのショットがクラスタ化されることが予想される。例えば、車ＡのＬＡＤＡＲパルスが車Ｂで跳ね返り、対象の受信機に衝突した場合、および車Ａが２つのパルスを使用する場合、対象の受信機は１１００１０・・・１００１を受信する（各１はパルス「衝撃」であり、各０は非パルスである）。この列の最初の２つのパルス衝撃は、これらがＡ車から対象の受信機まで真っすぐに到来するので強く、後続のパルス衝撃はエコーであり、したがって弱い。
【００５３】
次に、対象のＬＡＤＡＲシステムは、エリア内のＬＡＤＡＲシステムごとにパルスコード受信機を作成し、対象のＬＡＤＡＲシステムは、パルスコード受信機を通じて、他の全てのＬＡＤＡＲシステムからのパルス２つ組（または３つ組）の全ての到着時刻を検出できる。受信した２つ組（または３つ組）の各ペアに対して、対象のシステムは、最大リターンを直接経路として関連付け、小さなリターンをエコーに関連付けることができる。次に、システムは、直接リターンとエコーとの間の時間差を記録し、これを、対象のＬＡＤＡＲシステムがどこに位置しているか、およびパルス衝撃を送信したＬＡＤＡＲシステムがどこに位置しているかという知識と組み合わせることができる。これにより、エコーを生成する標的の位置に関する部分的なデータが提供される。この文脈でのマルチスタティックＬＡＤＡＲは、この種の状況で標的位置（点群）を引き出すために、複数方程式に、複数の変数を使用することを記述する技術用語である。
【００５４】
別の例示的な実施形態では、パルス検出（および干渉パルスの検出）を使用して、交通監視で使用するための交通流量情報を生成することができる。例えば、ＬＡＤＡＲから生成された交通情報は、セルラ電話ベースのクラウドソース交通データを増強し、交通の経路決定などを支援するために使用することができる。この情報は、車両間または他の形式の通信を使用してリアルタイムで配信できる。車両がパルス衝突中に通信拒絶エリアにある場合には、情報はバッファリングされ、後で携帯電話の融合が行われる方法と同様にして、シナリオ依存のレイテンシを伴って送信され得る。図６Ａは、車両間通信の６３３／６３４の例を示す。通行中または通行後に車両が点群またはトラックファイルを共有している場合に、標識の影響やその欠如を含む交通の流れの詳細は、道路設計者および輸送計画者に、前例のない深い洞察を提供し得る。したがって、システムは、パルス衝突の軽減から「デジタル排出」を抽出し、これらの人工物からシステムレベルの恩恵を引き出すことができる。
【００５５】
回路２２０および３００は、実行者が適切と考える電子機器、回路、ハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアの任意の組み合わせで実装することができる。また一方、本発明者はさらに、回路２２０および３００の洗練された単純さにより、Ｘｉｌｉｎｘ  Ｖｅｒｔｅｘ、またはＺｙｎｃなどの組み込みプロセッサを使用して、リアルタイム動作モードをもたらす実装が可能になることに言及する。例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用して、受信機信号のサンプルを処理するために回路２２０／３００によって使用される計算リソースを提供することができる。
【００５６】
さらに、Ａｎａｌｏｇ  ｄｅｖｉｃｅｓや他のベンダーから入手可能なＬＶＤＳパラレルＡＤＣを使用して、ＦＰＧＡ外部ＳＤＲＡＭを回避できる。これにより、レイテンシが短縮され、ＦＰＧＡ（またはＡＳＩＣなどの他の計算リソース）がコードブロック長を動的に調節できるようになり、迅速な車両識別子とブロック長の再割り当てに使用できる。最新のＦＰＧＡ送受信機は、６．４ＧＳＰＳを簡単に取り込むことができ、これは、８ビット、８００ＭｈｚのＡＤＣに相当し、（例えば、）３ｎｓのレーザパルスに適している。
【００５７】
さらに、オンボードのピンポンメモリと複数のＤＳＰコアを使用したカスケードデシメーションとを備えたＦＰＧＡは、回路２２０／３００の高性能実装を提供できる。図１０は、８ビット、８００ＭＨｚのＡＤＣ、３連パルスコード、最大コード遅延長８０ｎｓｅｃの場合のデータの流れを示す。この例の実施形態では、３連パルスコードは、Ｘｉｌｉｎｘ  ＤＳＰ４８Ｅ１コアの事前追加を使用して、各ＤＳＰスライスの単一クロックサイクルでスパース遅延和を実装する。
【００５８】
別の例示的な実施形態では、偏光および／または波長の多様性を使用して、ＬＡＤＡＲシステムによって使用される遅延コード（複数可）を作成することができる。必要に応じて、実行者は、時間的自由度を使い尽くすことなく、波分割空間の偏光におけるスパースコードの一部または全部の部分を働かせることができる。例えば、２つの周波数／波長Ｆ１およびＦ２で動作可能なレーザを使用して、遅延Ｄの２つ組コードについて検討する。４つのＬＡＤＡＲで全く同じ遅延Ｄを使用できるが、干渉はない。これは、（１）レーザ１には、第１のパルスにＦ１、第２のパルスにＦ２を使用し、（２）レーザ２には、第１のパルスにＦ２、第２のパルスにＦ１を使用し、（３）レーザ３、４には、両方のパルスにＦ１、両方のパルスにＦ２をそれぞれ使用することによって達成することができる。これらのドメインを使用することにより、実行者は、高密度環境でコスト／パフォーマンスを取り引きするための選択肢を得ることができる。
【００５９】
他の例示的な実施形態では、本明細書に記載のパルスコード化技法およびパルス干渉回避技法は、ＬＡＤＡＲ以外の送信機／受信機システム、例えばレーダシステム、音響システム、超音波システム、または他の能動航法支援で使用してもよい。厄介なパルス衝突／干渉を潜在的に生成する可能性のある環境センシング用のシステムを生成することを含むセンサシステムは、本明細書で説明される技法によって恩恵を受ける可能性がある。
【００６０】
要約すると、図１１は、ネットワーク上の送信／受信／検出の動作と組み合わせたコードの割り当て／再割り当てのための様々な選択肢を示す。コード生成の送信および受信を、点線の上に示す。点線の下は、コードの割り当ておよび再割り当ての動作である。自車のＬＡＤＡＲシステムに基づいて構築されたコード割り当て／コード再割り当ての動作（レーザ記号で示されている）、および外部通信の何らかの手段を必要とする動作（Ｗｉ−Ｆｉ記号で示されている）が、図１１にそのように記されている。Ｗｉ−Ｆｉ通信には、クローズドループのリアルタイム接続が必要ないことを理解されたい。許容されるレイテンシの程度は、該当する状況によって異なる場合がある（例えば、仮想セルの再構成が必要な場合に工場設定を更新する必要があるのかに対して、新たな車両が自車の視野に入るときにコードを更新するか）。
【００６１】
データ通信：
別の例示的な実施形態では、本発明者らはまた、光通信を介してデータを送信、受信、および／または送受信するようにＬＡＤＡＲシステムを構成できることを開示する。本明細書に開示される技術を介して光学的に測距点検出データ以外の情報を受信および／または送信する能力は、ＬＡＤＡＲシステム（ＬＡＤＡＲシステムが展開される車両を含む）の全体的な状況認識を高めることができる。ＬＡＤＡＲシステムを介した光通信を使用することにより、実行者は既に利用可能な通信チャネルを使用して情報をやり取りできる（ＷｉＦｉ通信、セルラ通信、および／または衛星通信とは異なり、そのようなチャネルで輻輳した帯域幅と競合しない）。
【００６２】
ただし、通信手段としてのレーザの使用には、特定の位置で比較的均一なレーザ線量が含まれることが予想されるため、レーザ線量の監視と制御とが重視される。この目的のために、本発明者らは、レーザを基盤としたデータ通信に関するレーザ線量制御の技法を開示する。そのような線量制御は、レーザの目の安全性とカメラの損傷の回避との両方に役立つ。例えば、目に安全なレーザ光源（例えば、クラス１）までの非常に短い距離（例えば、２フィート程度）での一定したカメラ露光は、カメラ内でのフラッシュを引き起こす可能性があることが詳細に記録されている。そして、さらに近い距離（例えば、１０ｕＪレーザの場合は６インチ、１ｕＪレーザの場合は２インチ）では、または望遠レンズでは、ピクセル損傷が発生する可能性がある。このことは、光データ通信に使用されるＬＡＤＡＲシステムが車両に設置され、その車両が動いている場合、問題になるとは予想されていない。しかし、車両が交差点で停止している場合、特定の位置へのレーザ照射量は高くなることが予想される（交差点でのカメラの存在を予想することもできる）。カメラの存在を、ビデオイメージャを使用して検出するための、入手できる様々なアプリケーションがある（例えば、Ａｐｐｌｅ  Ａｐｐ  ＳｔｏｒｅのＡｓｈｅｒ  Ｌ．  Ｐｏｒｅｔｚから入手可能な「Ｓｐｙ  ｈｉｄｄｅｎ  ｃａｍｅｒａ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ」を参照）。以下に説明するのは、カメラの損傷を防ぐだけでなく、人の目の安全のためにシステムの一部として使用できる計算および制御である。
【００６３】
図１２は、上記のＬＡＤＡＲパルスリターンを受信し処理できるだけでなく、他の光学情報も受信し処理できる光受信機１２００の例示的な実施形態を示す。光受信機１２００は、ＬＡＤＡＲ受信機１０４と上記の信号処理回路２２０または３００とを含み得る。また一方、光受信機１２００は、ＬＡＤＡＲ受信機１０４から光学的に上流に配置されたビームスプリッタ１２０２をも含み得る。ビームスプリッタ１２０２は、入射光の周波数／波長に基づき、入射光１２１０を制御可能に分割するように構成され得る。ＬＡＤＡＲパルスリターン２１８に期待される周波数／波長の範囲内の周波数または波長を有する入射光１２１０を、ＬＡＤＡＲ受信機１０４に向けることができ、ＬＡＤＡＲパルスリターン２１８に対して予期されない周波数／波長の範囲内の周波数または波長を有する入射光１２１０を、センサ１２０４に向けることができる。これにより、ビームスプリッタは光１２１２をセンサ１２０４に転送することができる。したがって、光１２１２は、光受信機１２００の情報源として使用することができる。処理論理回路１２０６は、センサ１２０４によって検出されるこの光１２１２を処理して、ＬＡＤＡＲ受信機１０４に見える視野に関する情報を判定することができる。センサ１２０４は、ＬＡＤＡＲ受信機１０４と共穴に配置することができ、これは、センサ１２０４がＬＡＤＡＲ受信機１０４と同じシーンを見ていることを意味する。
【００６４】
一例として、センサ１２０４は、可視スペクトルの光を受信して処理するカメラであり得る。これにより、処理論理回路１２０６は、カメラによって生成された画像データを処理し、画像データ内に目的のアイテムを見つけることができる。そのようなアイテムを検出する能力は、光受信機１２００が使用されているシステム（車両など）の状況認識を強化するのに役立ち得る。例えば、処理論理回路１２０６は、画像分析および対象物認識を使用して、画像データ内の別の車両の存在を（または別の車両上の別の光受信機１２００の位置さえも）検出することができる。図１３の送受信機の実施形態に関連して後述するように、ＬＡＤＡＲ送信機１０２のターゲティング能力を使用して、メッセージは、この検出された車両を標的にすることができる。
【００６５】
メッセージ情報は、遅延を使用してレーザパルスでコード化することができ、受信機は図２Ｃの処理の一部として、これらの遅延を測定できる。パルス遅延がホストレーザで使用されるコードではない場合、パルスペアは阻止され得る。ヘッダーメッセージ形式などの通信プロトコルを使用することにより、受信者はメッセージが送信されていることを知ることができる。例として、ソースレーザが「０」ビットの送信に「ａ」秒の遅延を使用し、「１」ビットの送信に「ｂ」秒の遅延を使用するものとする。次に、ソースレーザは、全て「ａ」の遅延でパルスのグループを送信し、次に、全て「ｂ」の遅延でパルスの別のグループを送信できる。次に、受信機は、メッセージを送信する複数のソースレーザが繰り返し送信を提供しないので、単一のソースレーザからのコードがあることを知らせる繰り返し送信を観測する。それにより、受信機は、（ｉ）別のシステムが通信しようとしていること、および（ｉｉ）冗長性を介して通信コードが共有されていることを知る。十分に繰り返し送信されると、送信レーザは、受信機が現在持っているコードブックを使用して情報［例えば、「０」の「ａ」遅延、「１」の「ｂ」遅延］を送信できるようになる。
【００６６】
ＬＡＤＡＲ受信機１０４でカメラを配置するボアの利点は、これにより、ターゲットレーザの正確な制御を可能にするアクティブレーザとパッシブ光学系との間の破壊的視差が（少なくとも受信側で）回避されることである。レーザ点群を形成する価値はあるが、パッシブビデオ光学系が他の車両の受信機の正確な位置を見つける（次いでレーザを照射してその位置に迅速にデータを送信する）ことを可能にするので、この制御精度は、通信源としてＬＡＤＡＲ送信機１０２を使用する場合にも非常に実用的な価値がある。第２のビデオカメラを使用することもでき、ステレオビジョンを使用すると、追加のローカライズ精度が得られる。
【００６７】
ノード間干渉のリスクをさらに減らすために、システムの送信経路に伸縮レンズを含めることができる（図１３の１３５０参照）。テレスコープレンズ１３ｘｘを使用すると、システムは、受信機の光検出器のサイズに合わせてビームの発散を調節することによって、より長い距離にわたって、システムが意図された光コレクタ上の光を目標とすることを可能にする。
【００６８】
図１３は、ＬＡＤＡＲ送信機１０２およびＬＡＤＡＲ受信機１０４を使用し、図１２に関連して上に述べたように、情報を光学的に受信することができる例示的な光学送受信機１３００を示す。光学送受信機１３００は、ＬＡＤＡＲ送信機１０２によって送信された光１３１０を感知して通過させるように配置されたセンサ１３０２を含む。この光１３１０は、上記のＬＡＤＡＲパルス１１０を含むことができるが、プローブメッセージなどの情報を光学的に伝えることを意図した他の形態の光を含むこともできる。
【００６９】
複数の光学送受信機１３００が互いに近くにある複数の車両に配備されている環境では、光学送受信機１３００は、本明細書で説明するデータ通信技法を活用して、特定の車両間で目標とするポイントツーポイント通信を実現できる。この通信の目標とするポイントツーポイントの性質は、３ｍｒａｄの公称ビーム発散を有する例示的なレーザのサイズが５０ｍで直径約６インチであることを考慮すると理解できる。したがって、光学送受信機１３００は、標的とする光受信機が位置する比較的小さな領域を選択的に照明するように構成することができる。これは、ネットワークセル内の全ての受信機が無線周波数エネルギーに浸されるセルラネットワーク上の通信とは対照的である。
【００７０】
ヒートマップの分析および制御：
センサ１３０２は、送受信機１３００が光伝送中に目の安全を維持するのを助けることができる。例えば、送信機が自由空間のポイントツーポイント光データ通信システムで使用されるときに、自由空間リンクの接続性を維持するために、特定の位置に大量の光が向けられる可能性がある。このまま放置しておくと、これは、目の安全性に問題を引き起こすおそれがある。さらに、望遠レンズ１３５０はビーム発散を低減できるために、光送信機と光受信機との間の見通し内にたまたま配置された人の瞳孔に入る可能性のあるエネルギーを増加させる可能性があるので、望遠レンズ１３５０が使用される例示的な実施形態では、そのようなリスクが高まる可能性がある。自由空間としてのこのポイントツーポイント光データ通信システムの使用は、走査型ＬＡＤＡＲ送信機としての使用とは対照的であり、ここでは、レーザ光が絶えず走査されることが予想され、任意の固定位置での光線量を希釈するようになる。したがって、センサ１３０２は、ヒートマップを維持するか、視野内の位置に送出される最新の線量の集計を実行することにより、制御システム１０６と連携して作業することにより、目の安全を維持するのに役立ち得る。
【００７１】
図１４Ａは、ヒートマップ制御プロセスを実装する方法の例を示す。制御プロセスは、ヒートマップの初期化から開始できる。ヒートマップには、達成可能な方位角と仰角のレーザショット位置に対応する行と列を含めることができる。このヒートマップは、ＬＡＤＡＲ送信機のスケジューラからアクセスできる。開始時に、システムはヒートマップをゼロに設定でき、最大許容線量（ｍｄ）も設定できる。例のｍｄの値は、２０単位で任意に設定してもよい。次いで制御プロセスは、スケジュール設定された全てのショットをループする。例として、レーザショットはマイクロ秒間隔で発生し得るので、数百ショットのキュー深度を使用して、レイテンシの影響を最小限に抑えながら競合状態を回避することができる。
【００７２】
時間Ｋにおいて、システムは次のスケジュール設定されたショットを検査し、また、システムは現在のヒートマップと次のスケジュール設定されたショットとに対して計画されたエネルギーも検査する。実行例では、時間Ｋにおいて、関連するＫ番目のスケジュール設定されたショットが、８単位のエネルギーのスケジュール設定されたショットエネルギーで、行２、列１で発射される。システムは、行２、列１に対応するヒートマップ要素において、次のヒートマップエントリを１０＋８＝１８として計算し得る。これは２０単位の最大線量（ｍｄ）よりも少ないため、システムはスケジュール設定されたレーザショットを取得できる。代わりに、スケジュール設定されたショットエネルギーが１１単位であった場合、これはシステムがショットを遅らせるか、ショットエネルギーを減らす必要があることを意味する。
【００７３】
ヒートマップ制御機能に関する追加のコメントとして、本発明者らは、この例示的な実施形態における方位角およびビーム位置は、車両が動いているときの固定された物理的位置に対応しないことに言及する。さらに、それらは、移動する観察者の目の位置の時間的に変化する位置に対応しない。現在、国際的なレーザの目の安全規制は、自家用車の動きだけでなく、線量モデルの構築における他の観測者や乗り物の動きの両方を考慮する問題に対処していない。しかし、技術の発展と市場の拡大とに伴うレーザアイの安全基準の進化を予想し、本発明者らは、そのような追加が望まれる可能性があり、本明細書に記載の技法を使用して実装できると仮定する。現在の眼の安全基準では、１０ｍｗで１０ｃｍの距離が指定されており、そのような範囲では、観測者とレーザとの相対運動が重要なポイントである。移動車両と固定観測者との観測者相対運動を実装するために、システムは地図を使用し、方位角と仰角を地図位置に変換できる。
【００７４】
本発明者らは、ヒートマップ行列が一般に大きく、例えば１０，０００を超えるエントリの配列であると予想されることにさらに言及する。ただし、これは、リアルタイムのヒートマップ管理と制御とを維持するための既存の多くの市販プロセッサの範囲内に十分収まる。
【００７５】
また、上記の例で使用される最大線量（ｍｄ）は静的な値だが、システムは可変の最大線量を使用できることを理解する必要がある。例えば、カメラの存在に合わせて最大線量を調節できる。レーザがカメラに危険をもたらすためには、カメラがレーザに非常に近くなる必要があると予想されるため、これは、車両が駐車している間の密集した都市環境にほぼ限定されるリスクである可能性がある。
【００７６】
制御システム１０６は、ヒートマップを使用してレーザを発射するときに、ＬＡＤＡＲ送信機１０２によって使用されるショットリストを制約することができる。特定の目的地の位置が、ヒートマップから判定して光が過剰に照射されすぎている場合、ＬＡＤＡＲ送信機１０２に配信されたショットリストは、指定された時間ウィンドウの間、その特定の目的地位置を標的とするショットを除去するように調節することができる（または、可能であればショットのエネルギーを減らす）。例えば、１秒間隔で人の瞳孔に入射するレーザ光が１０ｍｗを超えないようにすることが望ましい場合がある。つまり、１Ｗレーザは、（１０ｍＷは１Ｗの１％であるため）１％の正味エネルギーを使用して、１秒間隔でターゲット受信場所への自由空間光通信送信機としてのみ動作する可能性がある。
【００７７】
したがって、光学送受信機１３００は、ＬＡＤＡＲモードと自由空間光通信モードとの両方で動作することができる。ＬＡＤＡＲモードで動作しているとき、送受信機１３００は、システムの視野内の対象物の距離情報を判定するために、前述のとおり、ＬＡＤＡＲパルスを送受信できる。自由空間光通信モードで動作している場合、送受信機１３００は、ビームスプリッタ１２０２とセンサ１２０４とを通る経路を介して光学情報を受信でき、また、送受信機は、ＬＡＤＡＲ送信機１０２（または必要に応じて他の光源）を介して光学情報を送信できる。
【００７８】
制御システム１０６は、上記で参照され組み込まれた特許出願に記載されているように、測距点をショットリストに変換することができる。ＬＡＤＡＲ送信機１０２は、このショットリストを使用して、上記で参照され組み込まれた特許出願に記載されているように、ビームスキャナおよび圧縮センシングを使用してＬＡＤＡＲパルスを標的にすることができる。ＬＡＤＡＲ送信機１０２は、ＬＡＤＡＲ受信機１０４と同じレンズを共有することができ（この場合、偏光を使用することができる）、ＬＡＤＡＲ受信機１０４の近くに配置してもよい。
【００７９】
光１３２０は、ボックス１３００に囲まれた図１３のＬＡＤＡＲシステムからのレーザ源１３１０のように、光学検出器１３０４に入射する別のＬＡＤＡＲシステムからの光である。この光は光１３１０と混合され、両方がビームスプリッタ１２０２に渡され（光１２１０を参照）、光１２１０が光通信に使用されることを意図した周波数を示す場合、この光はセンサ１２０４に順番に転送される。センサ１２０４からの画像データなどのデータは、データリンク１３１２を介して制御システム１０６に渡すことができ、図１２に関連して上述した処理論理回路１２０６を制御システム１０６に埋め込むことができる。したがって、制御システム１０６は、リンク１３１２上の情報を処理して、車両の光受信器または他の対象物（例えば、交通標識、セルタワーなどのインフラストラクチャの固定アイテム）などの送受信機の視野内の関心のある対象物の位置を特定することができる。制御システム１０６は、関心のある対象物の方位角および仰角方位など、関心のある対象物の位置を判定することもできる。制御システム１０６が、関心のある対象物をＬＡＤＡＲパルス１１０または何らかの光学メッセージで標的とすべきであると判定した場合、関心のある対象物の判定された位置を標的とするショットリストに測距点を挿入することができる。
【００８０】
一方、センサ１３０２は、透過光１３１０の量を検知し追跡することができ、この線量情報は、データリンク１３１６を介して制御システム１０６にフィードバックすることができる。その結果、制御システム１０６は、時間ごとに位置ごとの光量を追跡するヒートマップを維持し更新できる。制御システム１０６が、いつでもＬＡＤＡＲ送信機１０２がどこに向けられているかを知ることができるとすると、この情報をリンク１３１６の感知された線量情報と相関させて、ヒートマップを構築し、更新することができる。次に、制御システム１０６は、このヒートマップを使用して、必要に応じてショットリストを変更（および／またはショットエネルギーを低減）し、特定の位置が特定のウィンドウ上に過剰な光が照射されるのを防ぐことができる。したがって、ヒートマップを使用して、ショットリストのスケジュール設定されたショットをキャンセルすべきか、再スケジュール設定すべきか、および／またはショットエネルギーを削減するべきかどうかを決定できる。図１４Ａでは、ウィンドウは表示されていないが、システムは、ヒートマップから古いデータを減算することにより、継続的に増加するヒートマップを移動平均（ｒｕｎｎｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ）に変換できる。これは、図１４Ａのヒートマップの更新手順を、図１４Ｂに示す新しい更新スキームに置き換えることで実行できる。ただし、ｍは実行中のウィンドウの期間である。
【００８１】
さらに、本システムは、特定の位置でのレーザショットの発射を選択的に回避するための制御を働かせることもできる。これらの特定の位置は、「不入」位置と呼ばれてもよい。図１２および図１３を参照すると、センサ１２０４および処理論理回路１２０６が協同して、実行者がレーザ光の投与を避けたい指定対象物に対応する環境シーン内の要素を識別することができる。例えば、カメラ、人間の顔、強い逆反射体、相互通信から配置されていない他のＬＡＤＡＲ受信機、および自由空間光ノードなどの対象物を識別するために、センサ１２０４によって生成されたデータに対して処理を実行できる。画像処理とパターンマッチングの分類技法とを使用して、そのような関心のある対象物を検出できる。そのような対象物を識別し、環境シーン内のそれらの位置（方位角および仰角位置など）を決定すると、これらの位置はヒートマップで「不入」位置として指定され得る。このように、システムがそのような「不入」位置を標的とするショットリストのショットを検出すると、システムはヒートマップを参照して、そのような位置をＬＡＤＡＲパルスで標的にすべきではないと結論付け、それに応じてショットリストを調節できる。ヒートマップは、数々の技法を使用して、そのような「不入」位置を示すことができる。例えば、「不入」位置では、最大線量に一致するかそれを超えるようにヒートマップデータ値を調節できる。その場合、システムはそのような位置でのレーザショットの発射を回避するようになる。別の例として、ヒートマップのデータ構造は、その位置が「不入」位置であるかどうかを識別するために、インデックス付きの位置ごとの個別のフラグを含めることができる。さらに別の例として、ヒートマップデータ構造は、２つの独立したデータ構造を含むことができる。１つは様々な位置の時間経過に伴う線量を追跡し、もう１つは経時的に不入位置を特定する。
【００８２】
したがって、光学送受信機１３００は、自由空間１３２０を介して双方向に通信して、測距点の検出および測定を実行するだけでなく、データを光学的に通信することができる。一例として、そのようなデータ通信は、所与の環境内での干渉の可能性を減らすべき遅延コードを共有するために、車両によって使用され得る。ただし、実行者の想像力と許容できるレイテンシとが唯一の制約でありながら、交通データ、ＬＡＤＡＲ点群、テキストメッセージなど、他の情報も同様に共有できることを理解しておく必要がある。
【００８３】
本発明は、その例示的な実施形態に関連して上記で説明されたが、それらに対して、本発明の範囲内に依然として収まる様々な修正を加えることができる。本発明に対するそのような修正は、本明細書の教示を検討することで認識できるであろう。
【図１】
2020508447.tif 000010
【図２Ａ】
2020508447.tif 000011
【図２Ｂ】
2020508447.tif 000012
【図２Ｃ】
2020508447.tif 000013
【図２Ｄ】
2020508447.tif 000014
【図３Ａ】
2020508447.tif 000015
【図３Ｂ】
2020508447.tif 000016
【図３Ｃ】
2020508447.tif 000017
【図４】
2020508447.tif 000018
【図５】
2020508447.tif 000019
【図６Ａ】
2020508447.tif 000020
【図６Ｂ】
2020508447.tif 000021
【図７】
2020508447.tif 000022
【図８】
2020508447.tif 000023
【図９】
2020508447.tif 000024
【図１０】
2020508447.tif 000025
【図１１】
2020508447.tif 000026
【図１２】
2020508447.tif 000027
【図１３】
2020508447.tif 000028
【図１４】
2020508447.tif 000029
【国際調査報告】
2020508447.tif 000030
2020508447.tif 000031
2020508447.tif 000032
2020508447.tif 000033