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公開番号2024059706
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2024020215,2023515006
出願日2024-02-14,2021-09-02
発明の名称LIDAR位相ノイズ除去システム
出願人オーロラ・オペレイションズ・インコーポレイティッド,AURORA OPERATIONS, INC.
代理人個人,個人,個人
主分類G01S 7/4915 20200101AFI20240423BHJP(測定;試験)
要約【課題】FMCW LIDAR装置により、自律機能を有する車両において移動する環境を感知すること。
【解決手段】LIDARシステムは、LIDAR測定ユニット、基準測定ユニット、および位相除去ユニットを含む。LIDAR測定ユニットは、レーザビームが移動する時間を推定する。基準測定ユニットは、レーザソースの位相を決定する。位相除去ユニットは、レーザソースの位相とレーザビームが移動する時間に少なくとも部分的に基づいて位相ノイズを識別し、レーザビームから位相ノイズを除去する。ノイズが除去された信号は、レーザソースとターゲットとの間の距離を決定するために使用される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
レーザビームがレーザソースとターゲットとの間を移動する時間を推定するＬＩＤＡＲ測定ユニットと、
前記レーザソースの位相を決定するように構成される基準測定ユニットと、
前記レーザソースの位相および前記レーザビームが移動する時間に少なくとも部分的に基づいて、前記レーザビームを表す信号から位相ノイズを除去するように構成される位相除去ユニットと、を含む
ＬＩＤＡＲシステム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
自由空間干渉計と、
固定長干渉計と、をさらに含み、
前記レーザビームを表す信号は、前記自由空間干渉計から受信された第１ビート信号であり、
前記レーザソースの位相は、前記固定長干渉計から受信された第２ビート信号から計算され、
前記レーザソースは、前記自由空間干渉計と前記固定長干渉計に同時にレーザビームを供給する
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項３】
前記自由空間干渉計は、第１局部発振器信号およびターゲット反射信号を結合して前記第１ビート信号を生成し、
前記固定長干渉計は、第２局部発振器信号および固定長光遅延線によって遅延した固定長信号を結合して前記第２ビート信号を生成する
請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項４】
前記位相除去ユニットは、前記ＬＩＤＡＲ測定ユニットで推定された前記レーザビームの移動時間だけ前記レーザソースの位相を遅延させるように構成される遅延演算を通じて前記レーザソースの遅延位相を生成する
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項５】
前記位相除去ユニットは、前記レーザソースの位相から前記レーザソースの遅延した位相を減算して前記レーザソースのデルタ位相を生成し、
前記レーザソースの前記デルタ位相は、前記レーザビームを表す信号内の位相ノイズを表す
請求項４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項６】
前記位相除去ユニットは、前記レーザビームを表す信号に前記デルタ位相の複素共役（ＣｏｍｐｌｅｘＣｏｎｊｕｇａｔｅ）を乗じて位相ノイズを除去する
請求項５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項７】
前記位相ノイズが除去された前記レーザビームを表す信号であるデノイズされた信号（ＤｅｎｏｉｓｅｄＳｉｇｎａｌ）から前記レーザソースと前記ターゲットとの間の距離を計算するように構成される距離計算ユニットをさらに含む
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項８】
前記距離計算ユニットは、前記デノイズされた信号の周波数を決定し、
前記デノイズされた信号の前記周波数は、前記デノイズされた信号の周波数表現のピーク振幅に基づいて決定される
請求項７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項９】
前記ＬＩＤＡＲシステムは、ＦＭＣＷ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）ＬＩＤＡＲシステムである
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項１０】
前記基準測定ユニットは、固定長干渉計からの同相信号（Ｉｎ－ｐｈａｓｅＳｉｇｎａｌ）および直交信号（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＳｉｇｎａｌ）に少なくとも部分的に基づいて前記レーザソースの位相を決定する
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願についての相互参照
本出願は、２０２０年９月４日付で出願された米国仮出願第６３／０７４，８３２号についての優先権を主張する２０２１年８月３１日付で出願された米国特許出願第１７／４６３，２６３号についての優先権を主張する。出願第１７／４６３，２６３号および第６３／０７４，８３２号は、参照として本明細書に含まれる。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
本開示は、一般に光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
周波数変調連続波（ＦＭＣＷ、ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）ＬＩＤＡＲは、周波数変調されたコリメートされた光ビームをターゲットに向けてオブジェクトの距離と速度を直接測定する。ターゲットの距離および速度情報は、ＦＭＣＷＬＩＤＡＲ信号から導出できる。ＬＩＤＡＲ信号の精度を高める設計および技術が好ましい。
【０００４】
自動車産業は、現在、特定の状況で車両を制御するための自律機能を開発している。ＳＡＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ標準Ｊ３０１６によると、レベル０（自律なし）からレベル５（あらゆる条件で運転者入力なしで操作できる車両）まで、６段階の自律性が存在する。自律機能を有する車両は、センサーを用いて車両が移動する環境を感知する。センサーからデータを収集して処理することによって、車両は周囲の環境を探索することができる。自律車両は、環境を感知するための１つ以上のＦＭＣＷＬＩＤＡＲ装置を含み得る。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の実施形態は、ＬＩＤＡＲ測定ユニット、基準測定ユニット、および位相除去ユニットを含むＬＩＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ）システムを含む。ＬＩＤＡＲ測定ユニットは、レーザビームがレーザソースとターゲットとの間を移動する時間を推定するように構成される。基準測定ユニットは、レーザソースの位相を決定するように構成される。位相除去ユニットは、レーザソースの位相およびレーザビームが移動する時間に少なくとも部分的に基づいてレーザビームを表す信号から位相ノイズを除去するように構成される。
【０００６】
一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、自由空間干渉計および固定長干渉計をさらに含む。レーザビームを表す信号は、自由空間干渉計から受信された第１ビート信号である。レーザソースの位相は、固定長干渉計から受信された第２ビート信号から計算される。レーザソースは、自由空間干渉計と固定長干渉計にレーザビームを同時に供給する。
【０００７】
一実施形態において、自由空間干渉計は、第１局部発振器信号をターゲット反射信号と結合して第１ビート信号を生成し、固定長干渉計は、第２局部発振器信号を固定長光遅延線によって遅延した固定長信号と結合して第２ビート信号を生成する。
【０００８】
一実施形態において、位相除去ユニットは、ＬＩＤＡＲ測定ユニットで推定されたレーザビームの移動時間だけレーザソースの位相を遅延させるように構成される遅延演算を通じてレーザソースの遅延位相を生成する。
【０００９】
一実施形態において、位相除去ユニットは、レーザソースの位相からレーザソースの遅延した位相を減算してレーザソースのデルタ位相を生成し、レーザソースのデルタ位相は、レーザビームを表す信号内の位相ノイズを表す。
【００１０】
一実施形態において、位相除去ユニットは、レーザビームを表す信号にデルタ位相の複素共役を乗じて位相ノイズを除去する。
（【００１１】以降は省略されています）

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