JP2023517877A - Ｌｉｄａｒセンシング装置 - Google Patents

Abstract

光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）用のシステムおよび方法が開示される。ＬＩＤＡＲシステムは、波長分散素子に向けて、様々な波長のビームを投射するように構成された光源を備える。波長分散素子は、ビームを受光し、このビームの少なくとも一部分を、周波数に依存する角度で視野（ＦＯＶ）内に向けて送出するように構成される。このシステムはまた、ＦＯＶ内の物体から反射されるビームの各部分を受光するように配置された検出器と、この光源を制御し、物体の速度を決定するように構成されたプロセッサとを備える。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年３月５日出願の米国特許出願第１６／８１０２６９号の優先権を主張し、その全体を参照により本明細書に援用する。

本出願は一般に、センシングの分野に関し、より詳細には、光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）のセンシング装置に関する。

ＬＩＤＡＲシステムは、光を使用して、光源とターゲットの間の距離を検出する。ビーム（たとえば、レーザ）が、このターゲットに向けて送出される。ＬＩＤＡＲシステムは通常、光がターゲットに到達し、そのターゲットから偏向され、検出器に戻るのに要する時間を特定する。この時間および光の速度に基づいて、ターゲットまでの距離が決定される。ターゲットを検出すること、およびターゲットの動きを決定することは、機械（すなわち、自律走行車両）が安全に運行するために、確実、連続的、かつ適時に実行されることが求められる機能である。

この技術は、視野（ＦＯＶ）内の物体の速度を捕捉し、追跡し、決定することができるＬＩＤＡＲ用のシステムおよび方法を提供する。一実装形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、様々な時点において離散周波数（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）を有するビームを生成するように構成された光源と、このビームの少なくとも一部分を受光するように配置され、視野（ＦＯＶ）における角度の範囲にわたってビームを掃引するように構成された波長分散素子（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）であって、このビームのそれぞれの離散周波数がＦＯＶにおける互いに異なる角度に対応する波長分散素子と、ＦＯＶ内の物体から反射されるビームの各部分を受光するように配置された検出器と、この検出器に通信可能なように結合されたプロセッサとを備える。このプロセッサは、ランプアップ期間にわたって、第１の時点での第１の周波数から第２の周波数まで掃引し、ランプダウン期間（ｒａｍｐ ｄｏｗｎ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ）にわたって第２の周波数から第１の周波数まで戻るように掃引するビームを光源に生成させ、このビームに基づいて物体の速度を決定するように構成される。

実施形態によっては、物体の速度を決定するために、プロセッサは、ランプアップ期間中に検出される物体に対応する、物体信号の第１の部分を特定し、ランプダウン期間中に検出される物体に対応する、物体信号の第２の部分を特定するようにさらに構成される。実施形態によっては、物体の速度を決定するために、プロセッサは、物体信号の第１の部分について第１のビート周波数を計算し、物体信号の第２の部分について第２のビート周波数を計算するようにさらに構成される。実施形態によっては、第１のビート周波数は、物体信号の第１の部分と、第１の物体信号に対応する生成済みビームの第１の部分とを使用して計算され、第２のビート周波数は、物体信号の第２の部分と、第２の物体信号に対応する生成済みビームの第２の部分とを使用して計算される。実施形態によっては、プロセッサは、第１のビート周波数および第２のビート周波数を使用して、ＬＩＤＡＲシステムから物体までの距離を決定するようにさらに構成される。実施形態によっては、このシステムは、干渉計、および光源と波長分散素子の間に配置されたビーム分割装置をさらに備え、このビーム分割装置は、光源によって生成されるビームを受光し、波長分散素子に向けて送出される物体ビームと干渉計に向けて送出される基準ビームとにビームを分割するように構成され、この干渉計は、基準ビームの周波数を検出するように構成される。

実施形態によっては、ランプアップ期間およびランプダウン期間は、第１のフレームに対応し、プロセッサは、第２のランプアップ期間にわたって、第２の時点での第１の周波数から第２の周波数までビームを掃引させ、第２のランプダウン期間にわたって、第２の周波数から第１の周波数まで戻るようにビームを掃引させるようにさらに構成され、ここで、第２の時点、第２のランプアップ期間、および第２のランプダウン期間は、第２のフレームに対応する。実施形態によっては、プロセッサは、第１のフレーム中に、ＬＩＤＡＲシステムに対する物体の第１の距離および第１の角度を決定し、第２のフレーム中に、ＬＩＤＡＲシステムに対する物体の第２の距離および第２の角度を決定し、この第１の距離、第２の距離、第１の角度、および第２の角度を使用して、ＬＩＤＡＲシステムに対する物体の速度ベクトルを決定するようにさらに構成される。実施形態によっては、物体の第２の距離を決定するために、プロセッサは、物体の第１の距離および速度を使用して、ＬＩＤＡＲシステムに対する物体の第２の距離を予測し、予測されたこの第２の距離に基づいてフィルタを生成し、このフィルタを使用して、第２のフレーム内の物体からの受光信号をフィルタリングするようにさらに構成される。実施形態によっては、プロセッサは、ＬＩＤＡＲシステムに対する物体の速度ベクトルと、ＬＩＤＡＲシステムの外部の環境に対するＬＩＤＡＲシステムの速度ベクトルとを使用して、ＬＩＤＡＲシステムの外部の環境に対する物体の速度ベクトルを決定するようにさらに構成される。

別の実装形態では、システムは、様々な時点において離散周波数を有するビームを生成するように構成された光源と、このビームの少なくとも一部分を受光するように配置され、視野（ＦＯＶ）における角度の範囲にわたってビームを掃引するように構成された波長分散素子であって、このビームのそれぞれの離散周波数がＦＯＶにおける互いに異なる角度に対応する波長分散素子と、ＦＯＶ内の物体から反射されるビームの各部分を受光するように配置された検出器と、この検出器に通信可能なように結合されたプロセッサとを備える。プロセッサは、ある期間にわたって、第１の時点での第１の周波数から第２の周波数まで掃引するビームを光源に生成させ、検出器によって受光されるビームの各部分に基づいて物体の速度を決定するように構成される。

実施形態によっては、速度を決定するために、プロセッサは、検出器によって受光されるビームの各部分に基づく物体信号の第１の部分の位相を決定し、この物体信号の第２の部分の位相を決定するようにさらに構成される。実施形態によっては、物体信号の第１の部分に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行することによって、第１の部分の位相が決定され、物体信号の第２の部分にＦＦＴを実行することによって、第２の部分の位相が決定される。実施形態によっては、プロセッサは、システムからの物体の距離を決定するようにさらに構成され、この距離は、物体信号の第１の部分のＦＦＴの振幅、および物体信号の第２の部分のＦＦＴの振幅に基づいて決定される。
実施形態によっては、速度を決定するために、プロセッサは、第１の部分と第２の部分との間の時間差を決定し、ビームの波長を推定し、第１の部分の位相、第２の部分の位相、時間差、および波長を使用して、速度を決定するようにさらに構成される。

実施形態によっては、期間は第１のフレームに対応し、プロセッサは、第２の期間にわたって、第２の時点での第１の周波数から第２の周波数まで連続してビームを掃引させるようにさらに構成され、この第２の期間は、第２のフレームに対応する。実施形態によっては、速度を決定するために、プロセッサは、第１のフレーム内の物体に対応する第１の物体信号の位相を決定し、第２のフレーム内の物体に対応する第２の物体信号の位相を決定し、第１の部分の位相、第２の部分の位相、および第１の物体信号に対応する波長を使用して速度を決定するようにさらに構成される。

別の実装形態では、方法は、第１の期間にわたって、第１の周波数から、第１の時点で開始する最後の周波数まで連続して掃引されるビームを投射するように、プロセッサを介して光源を制御することであって、周波数に依存する角度で、このビームをＦＯＶに投射するように構成され、ＦＯＶ内の物体から反射されるビームの各部分を検出器に向けて送出するようにさらに構成された波長分散素子に向けて、このビームが投射され、この検出器が、物体信号を生成するように構成される、光源を制御することと、プロセッサを介して、この物体信号に基づいて物体の速度を決定することとを含む。

実施形態によっては、物体の速度は、物体信号の第１の部分の位相、および物体信号の第２の位相の位相を使用して決定される。実施形態によっては、この方法は、第１の期間の後で第２の期間にわたって、最後の周波数から第１の周波数まで戻るようにビームを連続して掃引するように、プロセッサを介して光源を制御することをさらに含み、物体の速度を決定することが、第１の期間中に検出される物体に対応する物体信号、および第２の期間中に検出される物体に対応する物体信号に基づく。実施形態によっては、この方法は、第２の期間中に、第１の周波数から第２の時点での最後の周波数まで連続して掃引されるビームを投射するように、プロセッサを介して光源を制御することをさらに含み、この第２の時点が第１の期間の後であり、物体の速度を決定することが、第１の期間中に検出される物体に対応する物体信号、および第２の期間中に検出される物体に対応する物体信号に基づく。

前述の概要は、例示のためのものにすぎず、決して限定するものではない。以下の図面および詳細な説明を参照することにより、前述の例示的な態様および特徴に加えて、さらなる態様および特徴が明白になろう。

添付の図面とともになされる以下の説明および添付の特許請求の範囲から、本開示の上記その他の特徴がより完全に明らかとなろう。こうした図面は、本開示によるいくつかの実装形態を示すものにすぎず、したがって、その範囲を限定するものとはみなされないことを理解し、添付図面を使用して、本開示をさらに具体的かつ詳細に説明する。

例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムを示すブロック図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムからの信号プロファイルを示すグラフである。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムを示すブロック図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムからの信号プロファイルを示すグラフである。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムからの、複数のフレームを含む信号プロファイルを示すグラフである。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムを示すブロック図である。 例示的な実施形態による、干渉計を備えるＬＩＤＡＲシステムからの信号プロファイルを示すグラフである。 例示的な実施形態による、干渉計を備えるＬＩＤＡＲシステムからの、複数のフレームの信号プロファイルを示すグラフである。 例示的な実施形態による、図７ａの信号プロファイルに対応するビート信号のビート信号プロファイルを示す図である。 例示的な実施形態による、図７ｂの信号プロファイルに対応するビート信号のビート信号プロファイルを示す図である。 例示的な実施形態による、動いているＬＩＤＡＲシステムを示す図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの視野（ＦＯＶ）を示す図である。 例示的な実施形態による、物体信号をフィルタリングする様子を示す図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶを示す図である。 例示的な実施形態による、動いているＬＩＤＡＲシステムを示す図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ内での、物体の速度を計算する方法を示す流れ図である。

以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成する添付図面について述べる。各図面においては、他に異なる記載がない限り、同様の記号は通常、同様の構成要素を特定する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載された例示的な実装形態は、限定するものではない。ここに提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の実装形態を利用してもよく、また他の変更を加えてもよい。本開示の各態様は、全体として本明細書に記載され、各図に示してあるように、多種多様な異なる構成で構成され、置換され、組み合わされ、また設計されてもよく、そのすべてが明瞭に企図されており、本開示の一部をなすことが容易に理解されよう。

本明細書には、ＬＩＤＡＲセンシング用のシステムおよび方法が記載されている。以下でさらに詳細に述べるように、本明細書には、様々な波長でのビーム（たとえば、赤外線ビーム、ビーム、平行ビームなど）を投射するように制御される光源を備えるＬＩＤＡＲセンシングシステムが開示されている。ビームは、波長分散素子に向けて送出される。このビームは、ビームの波長に対応する角度で、１つまたは複数の波長分散素子から投射される。ビームの波長を変化させる結果として、ＬＩＤＡＲセンシングシステムは、外部環境の視野（ＦＯＶ）の垂直走査（たとえば、２次元走査）を生成する。ビームステアリング装置を使用して、ＬＩＤＡＲセンシングシステムが、水平軸に沿って（または、逆もまた同じ）複数の垂直走査を発生させて、ＬＩＤＡＲセンシングシステムの視野（ＦＯＶ）の３次元走査を発生させることができるようにしてもよい。実施形態によっては、ＦＯＶの３次元走査は、静的素子（たとえば、波長分散素子の第１および第２の素子は両方とも静的素子である）のみで達成される。次いで、この走査からのビームの受光部分を処理して、ＦＯＶ内の物体の速度を計算してもよい。ＦＯＶの１つまたは複数の走査を、（たとえば、複数のフレームを生成するために）何度も繰り返して、ＬＩＤＡＲシステムが、時間とともに物体を追跡し、物体の絶対速度ベクトルを計算し、または他の方法でＬＩＤＡＲシステムに対する物体の範囲、速度、および位置を監視できるようにしてもよい。ＬＩＤＡＲシステムが短い時間枠内で物体の速度を測定できることで、ＬＩＤＡＲシステムに対する物体のこの先の位置を、このＬＩＤＡＲシステムが予測できるようになり、これにより、ＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ内の物体の、機能強化された監視および追跡を必要とする用途（たとえば、自律走行車両）においてＬＩＤＡＲシステムを使用することができるようになる。したがって、ＬＩＤＡＲシステムは、各信号におけるドップラー効果または位相変化を考慮に入れて、ＦＯＶ内の物体の速度を非常に短時間で決定することができ、これにより、ＬＩＤＡＲシステムが、第１の測定中に検出される第１の物体と、第２の測定中に検出される第２の物体とを間違えることになる可能性が減る。その結果、物体を精度よく追跡しなければならない用途（たとえば、自律走行車両）に、ＬＩＤＡＲシステムを実装することができる。

図１を参照すると、ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００のブロック図が示してある。ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００は、ＬＩＤＡＲシステム１０１、およびこのＬＩＤＡＲシステム１０１の視野（ＦＯＶ）１９０を含むものとして示してある。実施形態によっては、物体１９０は、ＦＯＶ１９０内に存在してもよい。実施形態によっては、それぞれがＬＩＤＡＲシステム１０１に対して固有の範囲および速度を有する、１つまたは複数の物体１９１が、ＦＯＶ１９０内に存在してもよい。

ＬＩＤＡＲシステム１０１は、光源１０２を備える。実装形態によっては、光源１０２はビームを出力する。実施形態によっては、ビーム（たとえば、レーザビーム）は、選択可能な離散周波数を有する。さらに、光源１０２は、ビームの波長λ（たとえば、したがって周波数）を調整するように構成される。すなわち、実施形態によっては、光源１０２は、レーザの波長λが同調されまたは選択される、同調可能レーザでもよい。光源１０２は、ある範囲にわたって、ビームの波長λを調整するように構成されてもよい。例によっては、波長λの範囲は、１．２５μｍ～１．３５μｍの間でもよい。以下でより詳細に述べるように、光源１０２は、波長λの範囲にわたって掃引されてもよい。実施形態によっては、光源１０２は、第１の波長（したがって、第１の周波数）から最後の波長（したがって、最後の周波数）までの波長の範囲にわたって連続して掃引されてもよい。光源１０２は、線形パターンまたは非線形パターンで、第１の波長から最後の波長まで連続して掃引されてもよい。実施形態によっては、光源１０２は、この光源１０２がさらに広い範囲の波長λを有するように、互いに縦続接続された１つまたは複数の同調可能レーザを含んでもよい。

図１において、ＬＩＤＡＲシステム１０１はまた、波長分散素子１０４、検出器１０９、およびコンピューティングシステム１１４を備えるものと示してある。波長分散素子１０４は、光源１０２からの光をＦＯＶ１９０を通して送出し、受光した光の散乱部分または反射部分を検出器１０９に戻すように構成される。すなわち、光源１０２は、ビームの成分を波長分散素子１０４に投射するように構成される。波長分散素子１０４は、ビームを受光し、このビームの各部分をＦＯＶ１９０に向けて送出する。このビームの各部分は、ＦＯＶ１９０内の物体１９１から反射し、反射したビームの少なくとも一部分が、波長分散素子１０４に戻って受光される。波長分散素子１０４は、反射ビームの一部分を受光し、この反射ビームの一部分を検出器１０９に向けて送出する。検出器１０９は、反射ビームの各部分を受光し、受光した反射光の各部分を示し、したがって物体を示す電気信号を生成する。この電気信号は、電気信号（たとえば、物体信号）を処理することのできるコンピューティングシステム１１２のプロセッサ１１４に伝送されて、ＦＯＶ１９０内の物体１９１の範囲および速度を決定してもよい。

実施形態によっては、波長分散素子１０４は、光源１０２からのビームの少なくとも一部分を、ＦＯＶ１９０の第１の軸１９１の角度に沿って送出し、またはこれを制御するように構成された、第１の素子１４０を備えてもよい。実施形態によっては、この第１の素子１４０は、ビームのそれぞれの各部分の波長に基づいて、ＦＯＶ１９０の第１の軸１９１に対して様々な角度に沿ってビームの各部分を送出する。実施形態によっては、第１の素子１４０は、１つまたは複数の回折格子、プリズム、結晶、または他の分散光学素子を備えてもよい。実施形態によっては、１つまたは複数の回折格子は、一定の入射角で光源１０２からビームの各部分を受光し、このビームの一部分の波長λに依存する回折角で、ビームの各部分をＦＯＶ１９０に向けて反射するように構成されてもよい。次いで、この環境に向けて送出されたビームの各部分は、ＦＯＶ１９０内の物体１９１から反射される場合があり、このビームの反射部分を、回折格子において受光し、検出器１０９に向けて送出してもよい。このようにして、実施形態によっては、第１の素子１４０は、光ビームの特性（たとえば、波長）に基づいて、ＦＯＶ１９０の第１の軸に沿って光ビームを分散させるように構成されてもよい。

実施形態によっては、波長分散素子１０４はまた、第２の素子１４１を備えてもよい。実施形態によっては、この第２の素子１４１は、光源１０２からのビームの少なくとも一部分を、ＦＯＶ１９０の第２の軸（たとえば、水平軸）に沿って送出するように構成される。実施形態によっては、第２の素子１４１は、ビームステアリング装置（たとえば、回転鏡、または第１の素子のアクチュエータ）を備えてもよい。実施形態によっては、ビームステアリング装置１０２は、第１の素子１４０を使用して、第２の軸に沿って複数の走査（たとえば、第１の軸に沿った各走査）を生成して、ＦＯＶ１９０の３次元走査を生成することができるように、第１の素子（たとえば、回折格子）を制御し、回転させ、または調整するように構成されてもよい。実施形態によっては、第２の素子１４０は、光源１０２からのビームをＮ個の部分に分割し、１×Ｎスプリッタの各出力においてそれぞれの分散素子（たとえば、第１の素子１４０）に向けて、このＮ個の部分のそれぞれを送出する１×Ｎスプリッタを備えてもよい。すなわち、分散素子のそれぞれは、ビームの各部分を第１の軸に沿って送出することによって走査を発生させてもよく、第２の素子１４１（たとえば、１×Ｎスプリッタ）は、各分散素子の走査を第２の軸全体を通して広げることを可能にする。このようにして、一実装形態では、ＬＩＤＡＲシステム内の静的素子のみを使用して、ＬＩＤＡＲシステム１０１の外部環境の３次元走査を実行してもよい。

検出器１０９は、ＦＯＶ１９０内の物体から反射された光の各部分を受光するように構成され、システム内に配置される。実施形態によっては、検出器１０９は、コンピューティングシステム１１２（たとえば、プロセッサ１１４）に通信可能なように結合されてもよい。実施形態によっては、検出器１０９は、赤外線センサ、カメラ、赤外線カメラ、または受光された光の周波数を検知することのできる他の任意の光検出装置を備える。検出器１０９は、波長分散素子１０４で受光された光（たとえば、物体１９０から反射された光）を検出器１０９に向けて送出することができるように配置される。たとえば、実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１０１はビーム分割装置１５７を備えてもよく、この装置は、光源１０２からのビームがビーム分割装置１５７を横切り、波長分散素子１０４に向けて送出されるように、光源１０２と波長分散素子１０４の間に配置される。実施形態によっては、ビーム分割装置１５７は、光源１０２からの光を波長分散素子１０４に向けて送出し、波長分散素子１０４からの光を検出器１０９に向けて送出するように構成された、ハーフミラー、マジックミラー、ハーフシルバーミラー、または他の光学素子を備えてもよい。ビーム分割装置１５７はまた、物体１９０から反射される光（および、波長分散素子１０４によって送出される光）が、検出器１０９に向けてビーム分割装置１５７によって反射され、回折され、または他の方法で送出されるように配置されてもよい。実施形態によっては、その他の光学構成部品または他の構成部品が、ビーム分割装置１５７に加えて、またはこれに代えて使用されてもよい。検出器１０９は、この検出器１０９によって検出されるビームの各部分を示す物体信号を生成するように構成される。実施形態によっては、この物体信号は、電気信号の形態であり、コンピューティングシステム１１２に伝送されて処理される。

コンピューティングシステム１１２は、プロセッサ１１４およびメモリ１１６を備える。プロセッサ１１４は、本明細書に記載のプロセスもしくは機能のいずれかを実行し、実装し、かつ／もしくは遂行するように構成された、任意の構成要素もしくは構成要素のグループ、またはこのようなプロセスを実行し、もしくはこのようなプロセスを遂行できるようにするための任意の形式の命令を含んでもよい。１つまたは複数の構成において、プロセッサ１１４は、ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００のメインプロセッサでもよい。適切なプロセッサの例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰプロセッサ、およびソフトウェアを実行できる他の回路が含まれる。適切なプロセッサのさらなる例には、それだけには限定されないが、中央処理装置（ＣＰＵ）、アレイプロセッサ、ベクトルプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路、および制御装置が含まれる。プロセッサ１１４は、プログラムコードに含まれる命令を実行するように構成された少なくとも１つのハードウェア回路（たとえば、集積回路）を備えてもよい。複数のプロセッサが存在する構成では、このようなプロセッサは、互いに独立して動作してもよく、または１つまたは複数のプロセッサを互いに組み合わせて動作してもよい。

メモリ１１６は、１つまたは複数のタイプのデータを記憶するように構築されてもよい。メモリ１１６の記憶装置には、揮発性メモリおよび／または不揮発性メモリが含まれ得る。適切なメモリ１１６の例には、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブルリードオンリメモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブルリードオンリメモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気消去可能プログラマブルリードオンリメモリ）、レジスタ、磁気ディスク、光ディスク、ハードドライブ、もしくは他の任意の適切な記憶媒体、またはこれらの任意の組合せが含まれる。実施形態によっては、メモリ１１６には、プロセッサ１１４に通信可能なように結合された、持続的でコンピュータ読取り可能な記憶媒体が含まれる。このコンピュータ読取り可能な記憶媒体は、プロセッサによって実行されるとき、本明細書に記載の動作、ステップ、または方法のいずれかをプロセッサが実行できるようにするための命令を、符号化し、または他の方法でこの記憶媒体に記憶してもよい。メモリ１１６は、プロセッサ１１４の構成要素でもよく、またはメモリ１１６は、プロセッサ１１４によって使用されるように、このプロセッサ１１４に動作可能なように接続されてもよい。構成によっては、メモリ１１６は、遠隔に配置され、適切な通信装置などを介してプロセッサ１１４によってアクセス可能でもよい。

プロセッサ１１４は、光源１０２に通信可能なように結合されており、メモリ１１８上に記憶またはプログラムされた、光源制御装置１１８からの命令を読み取り、これを実行するように構成されてもよい。光源制御装置１１８は、光源１０２の１つまたは複数の特徴を制御するためのコンピュータ読取り可能な命令でもよく、またはこの命令を含んでもよい。図に示すように、光源制御装置１１８はメモリ１１６に記憶されてもよい。他の実装形態では、光源制御装置１１８は、リモートで記憶され、ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００の様々な構成要素によってアクセス可能でもよい。プロセッサ１１４は、光源制御装置１１８からの命令に従って、光源１０２を制御してもよい。

光源制御装置１１８は、光源１０２から投射されるビームのパターンを生成するための命令を含んでもよい。たとえば、実装形態によっては、このビームは、ある周波数を有するパターン（たとえば、パルス状、鋸歯状など）で、光源１０２から投射されてもよい。光源制御装置１１８は、たとえば、光源１０２から投射されるビームの周波数パターンに対応する鋸歯状信号を生成するための命令を含んでもよい。実施形態によっては、光源制御装置１１８は、ランプアップ期間にわたって、第１の時点での第１の周波数から第２の周波数まで掃引し、ランプダウン期間にわたって、第２の周波数から第１の周波数まで戻るように掃引するビームを光源１０２に生成させる命令を含んでもよい。実施形態によっては、光源制御装置１１８は、１つまたは複数のフレームを光源に生成させるための命令を含んでもよい。実施形態によっては、この複数のフレームは周期的であり、設定された期間を各フレーム間に有する。以下でさらに詳細に述べるように、フレームの周波数パターンを使用して、物体１９０の範囲および速度を決定してもよい。

実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１０１の１つまたは複数の構成要素を省略してもよい。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１０１の他の様々な構成要素が含まれてもよい。図１は、ＬＩＤＡＲシステム１０１の実装形態の一例であり、これは限定的なものではないことを理解されたい。

たとえば、実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、干渉計を備えてもよい。この干渉計は、光源１０２からのビームを受光し、このビームを１つまたは複数の成分のビームに分割するように構成された構成要素でもよく、またはこの構成要素を備えてもよい。たとえば、干渉計１１０は、このビームを物体ビームと基準ビームに分割してもよい。物体ビームは、波長分散素子１０４に向けて投射されてもよく、基準ビームは、基準ミラーに向けて投射されてもよい。干渉計は、外部環境における物体の表面から反射される光と、基準ミラーから反射される光との差に基づいて干渉パターンを生成してもよい。ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００（たとえば、プロセッサ１１４）は、この干渉パターンに基づいて物体までの距離を決定してもよい。

図２を参照すると、物体１９０の対応する信号プロファイル２００の一例が示してある。図１の様々な構成要素を参照しながら、実証するために図２を考察する。信号プロファイル２００は、周波数を示すｙ軸、および時間を示すｘ軸を含む。実施形態によっては、信号プロファイル２００は、ＬＩＤＡＲシステム１００からの測定値の第１の「フレーム」である。この第１のフレームは、ＦＯＶ１９０の第１の軸に沿った、ＬＩＤＡＲシステムの完全掃引を含む。

信号プロファイル２００は、基準信号２０１、静止物体信号２０２、および移動物体信号２０３を含む。基準信号２０１は、光源１０２から生成され、時間１０２にわたって光源から投射されるビームの周波数を表す。実施形態によっては、光源制御装置１１８は、基準信号パターン（たとえば、鋸歯状パターン）を生成し、プロセッサ１１４は、光源１０２と通信して、（たとえば、第１の周波数から最後の周波数まで、かつ第１の周波数に戻るまで）の基準信号特性を有するビームを、光源１０２が時間とともに放射できるようにする。実施形態によっては、基準信号２０１は、光源制御装置１１８において記憶されたパターンの特性を有するものと推定される。実施形態によっては、基準信号２０１は、干渉計、検出器１０９、第２の検出器によって、または別の装置を用いて測定されてもよい。

実施形態によっては、波長分散素子１０４は、ビームの波長（たとえば、ビームの周波数の逆）に依存する角度でビームを送出する。たとえば、波長分散素子１０４は、ビームが第１の波長λ１にあるとき、このビームがＦＯＶ１９０の第１の区域Ａ１の中央に向けて送出され、ビームが第２の波長λ２にあるとき、このビームがＦＯＶ１９０の第２の区域Ａ２の中央に向けて送出され、ビームが第３の波長λ３にあるとき、このビームがＦＯＶ１９０の第３の区域Ａ３の中央に向けて送出されるように、ビームを送出してもよい。実施形態によっては、波長分散素子１０４がビームをＦＯＶ１９０に向けて送出する角度は、ビームの周波数とともに線形に変化してもよい。

光源１０２は、第１の時点ｔ₀において、第１の周波数ｆ₀で掃引を開始する。光源１０２は、第１の期間Δｔ_mにわたって第２の時点ｔ₁まで、ビームを最高周波数ｆ_maxまで連続して掃引する。最高周波数ｆ_maxと第１の周波数ｆ₁との差を、この例では、周波数の変化Δｆと呼んでもよい。第１の時点ｔ₀と第２の時点ｔ₁との間の時間を、この例では「ランプアップ」時間と呼んでもよい。次いで、光源１０２は、第３の時点ｔ₂までの別の期間にわたって、第１の周波数ｆ₁まで戻るようにビームを線形に掃引する。第２の時点ｔ₁と第３の時点ｔ₂との間の時間を、この例ではランプダウン時間と呼んでもよい。第１の時点ｔ₀と第３の時点ｔ₂との間の時間を、フレームと呼んでもよい。フレームは、光源１０２からの掃引の１サイクルである。実施形態によっては、フレームは、ランプアップ期間またはランプダウン期間のみを含んでもよい。

この例では、基準信号２０１のランプアップ時間についての式は、ランプアップ時間についての式（１）およびランプダウン時間についての式（２）によって与えることができる。

一例では、ＬＩＤＡＲシステム１０１に対して物体が静止している場合、物体１９１からの検出済み周波数は、静止物体信号２０２によって示される。この静止物体信号は、物体１９１から反射された光がランプアップ期間中に受光され、物体１９１がＬＩＤＡＲシステム１０１に対して静止している際の周波数および時間を表す、第１の信号２２０を含んでもよい。静止物体信号２０２はまた、物体１９１から反射された光がランプダウン期間中に受光され、物体１９１がＬＩＤＡＲシステム１０１に対して静止している際の周波数および時間を表す、第２の信号２２１を含んでもよい。

別の例では、物体１９１がＬＩＤＡＲシステム１０１に対して静止している場合、物体１９１からの検出済み周波数は、移動物体信号２０３によって示される。この移動物体信号２０３は、物体１９１から反射された光がランプアップ期間中に受光され、物体１９１がＬＩＤＡＲシステム１０１から遠ざかる際の周波数および時間を表す、第１の信号２３０を含む。移動物体信号２０３は、物体１９１から反射された光がランプダウン期間中に受光され、物体１９１がＬＩＤＡＲシステム１０１から遠ざかる際の周波数および時間を示す、第２の信号２３１を含んでもよい。

静止物体信号２０２および移動物体信号２０３は、基準信号２０１に対して時定数τだけシフトされる。時定数τは、ビームが物体に到達し、反射してＬＩＤＡＲシステム１０１に戻るのに要する時間である。したがって、実施形態によっては、時定数τは、物体の距離Ｒを光の速度ｃで除算した値の２倍に等しい。

物体１９１からの検出済み周波数は、ビームがランプアップ期間中に物体１９１に衝突している（また、そこから反射している）ときは、式（３）とともに（または、式（３）と比較して）使用してもよく、ビームがランプダウン期間中に物体１９１に衝突している（また、そこから反射している）ときには、式（４）とともに使用してもよい。

すなわち、プロセッサ１１４は、検出された物体信号とともに式（３）および（４）を使用して、物体１９１の速度および／または位置を推定または決定してもよい。ビームが物体１９１に衝突していないとき（たとえば、ビームの周波数および結果として得られる角度が物体１９１の位置に対応していないので）、検出された光または結果として得られる信号（たとえば、移動物体信号または静止物体信号）が存在しないはずであることを理解されたい。しかし、信号には雑音が存在する場合がある。次いで、プロセッサ１１４は、検出された物体信号とともに式（３）および（４）を使用して、物体１９１の速度および／または位置を推定または決定してもよい。

実施形態によっては、コンピューティングシステム１１２は、ランプアップ期間における第１の信号（たとえば、信号２２０または２３０）に対応する第１のビート周波数ｆ_beat1、およびランプダウン期間における検出信号の第２の信号（たとえば、信号２２１または２３１）に対応する第２のビート周波数ｆ_beat2を計算することによって、物体の速度を決定する。実施形態によっては、このビート周波数は、検出信号から基準信号を差し引くことによって、非移動物体について計算されてもよい。実施形態によっては、このビート周波数を使用して、基準信号と検出信号の間の時間シフトの既知の値を使用して物体１９０の距離を決定することができる。

プロセッサ１１４は、信号プロファイル２００の特性およびドップラー効果を使用して、物体１９１の速度を計算してもよい。このドップラー効果は、静止物体信号２０２と移動物体信号２０３の間の差２８０（たとえば、ドップラーシフト２８０）として図２に示してある。このドップラーシフトは、式（５）によって与えることができる。

したがって、ドップラーシフト２８０は、物体１８１の速度ｖに比例する。ドップラーシフト２８０を考慮に入れると、第１のビート周波数ｆ_beat1（たとえば、ランプアップ時間に対応するビート周波数）は、式（６）を使用して計算してもよく、第２のビート周波数ｆ_beat2（たとえば、ランプダウン時間に対応するビート周波数）は、式（７）を使用して計算してもよい。

式（６）および（７）では、ｔ₃は、ランプアップ時間に検出される第１の信号（たとえば、信号２２０または２３０）に対応し、ｔ₅は、ランプダウン時間に検出される第２の信号（たとえば、信号２２１または２３１）に対応する。物体１９１の距離は、式（８）を使用して決定してもよく、物体１９１の速度は、式（９）を使用して決定してもよい。

式（８）および（９）では、ｆ_cは、物体が測定される中心周波数である。たとえば、図１の物体１９１の中心周波数は、光の速度を第２の波長λ２で除算したものとして与えられてもよく、または推定されてもよい。したがって、第１の周波数から最高周波数まで上昇してまた第１の周波数に戻る基準信号２０１を使用することにより、プロセッサ１１４は、（たとえば、ドップラー効果を考慮に入れることによって）物体の範囲と速度の両方を決定することができる。図２は、一例としてのものであり、ＬＩＤＡＲシステム１０１のＦＯＶ内の数多くの物体が、同様の方式で測定され、決定され、または計算されてもよいことを理解されたい。すなわち、（第１の軸での掃引を介した）２次元、または（第１の軸に沿った掃引、および数多くの部分全体を通した掃引、もしくは第２の軸に沿った掃引を介した）３次元のいずれかでの周波数の掃引全体において、環境内の物体の距離と速度を連続して測定することができる。

図３には、図１のＬＩＤＡＲセンシングシステム１００と同様のシステム３００が示してある。図３は、ＬＩＤＡＲシステム１０１、視野１９０、および物体３０１を含む。ＬＩＤＡＲシステム１０１による測定の隣接する区間での位相シフトを使用して、物体３０１の速度を測定する方法を実証するために、図３とともに図４を参照する。図４は、システム３００でのＬＩＤＡＲシステム１０１による測定値の信号プロファイル４００を含む。この信号プロファイル４００は、基準信号４０１、および物体信号４０２を含む。この物体信号４０２は、光源１０２からのビームがＦＯＶ１９０に向けて送出され、物体３０１から反射されるあらゆる周波数において、検出器１０９によって検出される。図２の信号プロファイル２００と同様に、物体信号４０２は、τ（たとえば、ビームが、物体３０１からＬＩＤＡＲシステム１０１まで反射されて戻るのに要する時間）に等しい時間量だけ、グラフ上でシフトされる。

信号プロファイル４００は、ビームの周波数がＦＯＶ１９０の第１の部分Ａ０を走査し、その全体にわたって掃引し、またはこれに対応する第１の期間４２０と、ビームの周波数がＦＯＶ１９０の第２の部分Ａ１を走査し、その全体にわたって掃引し、またはこれに対応する第２の期間４２１と、ビームの周波数がＦＯＶ１９０の第２の部分Ａ２を走査し、その全体にわたって掃引し、またはこれに対応する第３の期間４２２とを示す。第１の期間４２０、第２の期間４２１、および第３の期間４２２に対応する物体信号４０２の各部分は、離散的信号に分解され、物体３０１の速度を決定するように処理されてもよい。たとえば、物体３０１の速度が十分に低くて（たとえば、１ｍ／秒未満）、第１の周波数から最高周波数まで（ｆ₁～ｆ_max）の掃引時間の間に、物体３０１までの距離があまり変化しない実施形態においては、第１の期間４２０、第２の期間４２１、および第３の期間４２２に対応する物体信号４０２の隣接部分の位相シフトを使用して、物体３０１の速度を決定してもよい。

式（１０）に示すように、反射した物体ビーム（たとえば、物体信号４０２に対応するビーム）の位相φ₀は、基準ビーム（たとえば、このビームの物体ビーム）の位相φ_rと関連付けられる。

式（１０）において、ＲはＬＩＤＡＲシステムからの物体２９０の距離であり、λは物体信号４０３の関連する部分の推定された中心波長である。時間による位相の変化は、式（１１）を使用して表すことができる。
（１１） ｄφ／ｄｔ＝４π／λ＊ｄＲ／ｄｔ＝４π／λ＊ｖ

したがって、ある期間Ｔにわたる位相の変化Δφを使用して、速度を計算することができる。したがって、速度は、第１の期間４２０、第２の期間４２１、および第３の期間４２２に対応する物体信号４０２の隣接部分の間の位相差を検出することから計算することができる。具体的には、期間Ｔは、プロセッサによって設定されてもよく、またはプロセッサによって知られていてもよい。たとえば、第１の波長λ１と第２の波長λ２との間の期間（たとえば、第１の期間４２０すなわちＦＯＶの第１の部分Ａ０）を期間Ｔとして使用してもよい。物体３０１の速度は、式（１２）を使用して計算することができる。

式（１２）において、φ_iは、期間４２０、４２１、または４２２の第１の期間での物体信号４０２の初期位相であり、φ_i+1は、隣接する期間での物体信号４０２の位相である。しかし、隣接する期間は、λがλ_iとほぼ等しくなるように、また両方がλ_i+1にほぼ等しく（たとえば、λ_i+1の１～５％以内に）なるように、互いに接近して間隔をあけなければならない。式（１２）は、位相の変化Δφが、負のパイπよりも大きく、パイπよりも小さい状況に抑制されるべきである。すなわち、位相シフトを使用して、式（１３）によって特定のＬＩＤＡＲシステム１０１について計算することのできる最大速度Ｖ_maxまでの、物体３０１の速度を正確に計算することができる。

実施形態によっては、物体信号４０２の隣接部分の間の位相シフトは、この物体信号４０２の隣接部分に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行することによって計算することができる。ＦＦＴの振幅を使用して、ＬＩＤＡＲシステム１０１からの物体３０１の距離（すなわち、または範囲）を計算することができる。物体信号４０２の各隣接部分間の位相シフトは、物体３０１の距離での各信号のＦＦＴを使用し、物体信号４０２の第１の信号の距離での第１の位相を、第２の（たとえば、または隣接した）物体信号４０２の距離での第２の位相から減算することによって計算されてもよい。実施形態によっては、位相シフトの計算は、物体信号４０２の複数の隣接部分を使用して何度も実行されてよく、次いで、計算されたこの複数の位相シフトをともに平均化して、速度の計算における誤差の任意の潜在的可能性を低減してもよい。

実施形態によっては、物体３０１の速度は、物体信号４０２の隣接部分を使用することなく測定されてもよい。物体３０１が小さいか、またはＬＩＤＡＲシステム１０１から遠く離れている場合があり、その結果、位相シフトを計算するのに使用できる十分な（または、場合によっては任意の）隣接部分を、物体信号４０２が有していない状況においては、このことが有利である。たとえば、図５には、物体信号の隣接部分を使用することなく、物体３０１の速度を測定または計算する１つの方式が示してある。

図５には、位相シフトを計算するために使用されてもよい、信号プロファイル５００の複数のフレームが示してある。信号プロファイル５００は、第１のフレーム５０１、第２のフレーム５０２、およびＮ番目のフレーム５０３を含む。第１のフレーム５０１は、第１の基準信号５１０、および第１の物体信号５１１を含む。第２のフレーム５０２は、第２の基準信号５２０および第２の物体信号５２１を含む。Ｎ番目のフレームは、Ｎ番目の基準信号５３０およびＮ番目の物体信号５３１を含む。すなわち、実施形態によっては、２つ以上のフレームを使用して、隣接フレーム内の物体信号５１１と、５２１と、５３１との間の位相シフトを計算してもよい。実施形態によっては、物体３０１が非常にゆっくりと動いているとき（たとえば、波長を期間Ｔの４倍で除算したものよりも速度が低いとき）、位相シフトは、互いに離れている２つ以上のフレームである隣接フレーム間で計算されてもよい。ＬＩＤＡＲシステム１０１は、各フレームにおける基準信号５１０、５２０、および５３０に対して、物体信号がどこで受信されるかに起因して、物体信号５１１、５２１、５３１のそれぞれが同じ物体３０１に対応すると仮定してもよい。たとえば、物体信号５１１、５２１、および５３１はすべて、各フレームにおける基準信号５１０、５２０、および５３０の同じ（または、同様の）周波数に対応する。実施形態によっては、フレーム５０１、５０２、および５０３は、一貫した期間Ｔ_fで他のフレームに隣接している。

たとえば、実施形態によっては、物体３０１の速度は、式（１４）を使用して、第１のフレーム５０１（すなわち、第１のフレームｉ）と、フレームＮの期間Ｔ_fとの間で計算されてもよい。

前述の通り、物体３０１の測定可能な速度の分解能ｖ_resは、隣接フレーム間で位相シフトが非常に小さい（たとえば、物体３０１の速度が非常に低い）状況において制限されてもよい。このような実施形態によっては、プロセッサ１１４は、さらに離れたフレームから物体信号５１１、５２１、または５３１を選択して、物体の速度を正確に測定し、計算し、または推定してもよい。たとえば、隣接するフレーム間での測定可能な速度の分解能ｖ_resは、ＬＩＤＡＲシステム１０１の測定可能な最小位相シフトΔφ_minに制限され、これは各実装形態において特定のものでもよい。測定可能な速度の分解能ｖ_resは、式（１５）を使用して計算されてもよい。

したがって、実施形態によっては、速度を計算するためにプロセッサ１１４によって選択される各フレームを増やして、測定可能な速度の分解能ｖ_resを改善してもよい。たとえば、測定可能な速度の分解能ｖ_resは、別々のＮ個のフレームであるフレームを選択することによって改良されてもよい。このようにして、ＬＩＤＡＲシステム１０１に対して非常にゆっくりと動いている物体の速度を、依然として精度よく測定または計算することができる。別々のＮ個のフレームである物体信号５１１と、５２１と、５３１との間での、測定可能な速度の分解能ｖ_resは、式（１６）を使用して計算されてもよい。

しかし、主要なシフトに起因する誤差なしに速度を一意に決定するためには、Ｎ個のフレーム間で測定される最高速度は、Ｎ個のフレーム間の位相シフトΔφが、負のパイπより大きく、ただし同様にパイπよりも小さい状況に制限されるべきであることを理解されたい。すなわち、Ｎ個のフレーム間で一意に測定することのできる最高速度は、式（１７）を使用して計算することができる。

図６には、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステム６００が示してある。図１において述べたように、実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、干渉計を備えてもよい。ＬＩＤＡＲシステム６００は、このＬＩＤＡＲシステム１０１および干渉計６０３と同様の、様々な類似の構成要素を備える。すなわち、ＬＩＤＡＲシステム６００は、光源１０２、波長分散素子１０４、および検出器１０９を備える。実施形態によっては、干渉計６０３は、マッハツェンダー干渉計として実装される基準干渉計でもよい。実施形態によっては、光源１０２は、ビームスプリッタ６０３に向けてビーム６０２を投射し、ビームスプリッタ６０３は、このビーム６０２を基準ビーム６０４と物体ビーム６０５に分割する。基準ビーム６０４は、干渉計６０８の入力に向けて送出される。次いで、干渉計６０８は、既知の距離にわたって基準ビーム６０４を回折させ、反射し、または他の方法で方向付けして送出し、この基準ビーム６０４は、第２の検出器６０９で受光される。実施形態によっては、第２の検出器６０９および検出器１０９は、同じ検出器でもよく、この検出器が、基準ビーム６０４と、ＦＯＶからの物体ビーム６０５の反射部分との両方を受光するように構成されてもよい。

実施形態によっては、物体ビーム６０５は、ビームスプリッタ６０３に向けて送出され、そこで屈折され、またはそこを通過し、ハーフミラー６１１を通過する。物体ビーム６０５は、波長分散素子１０４に衝突し、ＦＯＶに向けて送出される。物体ビーム６０５は、ＦＯＶ内の物体に衝突し、反射され、または散乱されて、波長分散素子１０４に戻ってもよい。次いで、波長分散素子１０４は、物体ビーム６０５の反射部分を、検出器１０９に向けて送出してもよい。実施形態によっては、物体ビーム６０５の反射部分は、ハーフミラー６１１に衝突し、反射され、屈折され、または他の方法で検出器１０９に向けて送出される。

実施形態によっては、干渉計６０３は、ＬＩＤＡＲシステム６００が、物体ビーム６０５の反射部分と基準ビーム６０４の間に干渉信号を生成して、ビート信号を計算できるようにする。実施形態によっては、干渉計を使用して、周波数掃引を監視し、フレームのランプアップ部分およびランプダウン部分における各区間（たとえば、ビームがＦＯＶ Ａ０の第１の部分に向けて送出される期間など）を特定する。実施形態によっては、干渉計６０３は、プロセッサ６１４が、物体ビーム６０５の反射部分と基準ビーム６０４の間の計算された干渉信号を使用し、基準ビーム６０４の既知の移動距離を使用して、ＦＯＶ内での物体の距離（たとえば、すなわち範囲）を計算できるようにする。

図７ａには、例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムのランプアップ期間およびランプダウン期間（たとえば、フレーム）全体にわたる信号プロファイル７００が示してある。図７ａには、例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの複数のランプアップ期間（たとえば、複数のフレーム）全体にわたる信号プロファイル７５０が示してある。図８ａには、信号プロファイル７００に対応する、干渉計からのビート信号のビート信号プロファイル８００が示してある。図８ｂには、複数のフレームにわたる信号プロファイル７５０に対応する、干渉計からのビート信号のビート信号プロファイル８５０が示してある。実証するために、図７および図８を考察しながら図６を参照する。信号プロファイル７００は、基準信号７０１を含む。実施形態によっては、基準信号７０１は、光源１０２の制約条件に起因して意図的にまたは非意図的に非線形である。基準信号７０１の非線形性は、物体ビーム６０５がＦＯＶの特定の部分（たとえば、Ａ０、Ａ１、またはＡ２など）に向けて送出される時間を歪ませる場合がある。その結果、物体信号の位置および物体信号のサイズの計算も歪む場合がある。ＬＩＤＡＲシステム６００（たとえば、プロセッサ１１４）が、ＦＯＶ内の１つまたは複数の物体の範囲および速度を計算しながら歪みを補正するには、ビート信号プロファイル８００を基準として使用してもよい。たとえば、ビート信号プロファイル８００は、物体ビームがＦＯＶの各部分（たとえば、Ａ０、Ａ１、およびＡ２）を通過して掃引される時間を示すビート信号８０１を含む。実施形態によっては、ビート信号８０１は、コサインの各サイクルがＦＯＶの一部分に関連するコサイングラフを作成することによって、物体ビームの時間および角度位置を示してもよい。したがって、干渉計６０３からのビート信号８０１を使用して、基準信号に非線形性が存在する場合でも、物体ビーム６０５がＦＯＶの特定の部分に向けて投射されるか、またはＦＯＶの特定の部分にわたって掃引される区間を特定してもよい。さらに、やはりビート信号８０１を使用して、フレームのランプアップ領域およびランプダウン領域が同一でない場合でも、それらが発生する時点を特定してもよい。すなわち、ビート信号８０１をプロセッサ１１４によって使用して、周波数掃引の非線形性を補償し、ＦＯＶ内の各物体について、正確な位置、距離、および速度が確実に測定されるようにしてもよい。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム６００は、（たとえば、干渉計を介して）基準信号７０１を検出し、基準ビーム７０１が特定の周波数に存在する時点を記録し、この記録に基づいて、受信された物体信号を相互参照することによって、基準信号７０１の非線形性を計算および補償してもよい。図７ａ～図８ａの間で説明しているが、図７ｂの信号プロファイル７５０、および図８ｂの対応するビートプロファイルを使用して、各フレーム内の基準信号の非線形性を計算および補償してもよいことを理解されたい。

図９には、例示的な実施形態による、動いているＬＩＤＡＲシステム９００が示してある。この動いているＬＩＤＡＲシステム９００は、速度ｖ_Lで動いているＬＩＤＡＲシステム１０１（または６００）を含む。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、車両（たとえば、自動車または自動運転車など）上にあるので、その速度はｖ_Lでもよい。ＬＩＤＡＲシステム１０１は、接続されたセンサを使用して速度ｖ_Lを決定してもよい。たとえば、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、プロセッサ１１４に結合されていて、このプロセッサ１１４にＬＩＤＡＲシステム１０１の速度を示す地理的位置システム（ＧＰＳ）を備えてもよい。実施形態によっては、プロセッサ１１４は、速度ｖ_Lを示す他のセンサ（たとえば、速度計）に接続されてもよい。ＬＩＤＡＲシステム１０１は、物体信号が受信される際の周波数に基づいて、物体が位置するＬＩＤＡＲシステム１０１に垂直な軸９８０からの角度θを決定してもよい。ＬＩＤＡＲシステム１０１は、決定され、受信され、またはアクセスされた速度ｖ_Lを使用して、角度θに沿った物体９０１の絶対速度ｖ_aを計算してもよい。たとえば、前述の通り、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、物体９０１を検知し、物体９０１の距離（たとえば、すなわち範囲）、およびＬＩＤＡＲシステム１０１に対する物体９０１の速度ｖ₀を計算してもよい。ＬＩＤＡＲシステム１０１（たとえば、プロセッサ１１４）は、測定され、決定され、または計算されたこの情報を使用して、物体９０１の絶対速度ｖ_aを計算してもよい。たとえば、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、式（１８）を使用して、物体９０１の絶対速度を決定してもよい。
（１８） ｖ_a＝ｖ₀＋ｖ_L＊ｃｏｓ（θ）

図１０には、例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステム（たとえば、１０２または６００）の視野（ＦＯＶ）１０００が示してある。実施形態によっては、ＦＯＶ１０００は、前述のＦＯＶ１９０でもよい。ＦＯＶ１０００は、ＬＩＤＡＲシステム１０１から第１のフレームの間に検出される物体１００１を含む。物体１００１は、ＬＩＤＡＲシステム１０１に垂直な軸１０５０に対して第１の角度θ₁、ＬＩＤＡＲシステム１０１からの第１の距離Ｒ₁（すなわち、または範囲）になるように、またＬＩＤＡＲシステム１０１に垂直な軸１０５０に対して第１の角度θ₁に沿った第１の速度ｖ₁を有するように、ＬＩＤＡＲシステム１０１によって測定または計算されてもよい。ＬＩＤＡＲシステム１０１は、計算または測定された特性を使用して、次のフレーム（または、後続のフレーム）における物体１００１の位置を予測してもよい。ＬＩＤＡＲシステムは、物体１００１の位置を予測して、次のフレーム（または、後続のフレーム）における信号の信号対雑音比を向上させ、また、時間とともに優れた物体追跡を可能にしてもよい。すなわち、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、物体１００１の第１の速度ｖ₁を検出および計算し、この第１の速度ｖ₁は、第１の角度θ₁での物体１００１の速度を示すにすぎない。したがって、複数のフレームにわたって物体１００１を追跡することにより、第１の速度ｖ₁に垂直な第２の速度成分をも決定することによって、絶対速度を決定することができる。しかし、物体１００１が非常に急速に動いている場合、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、この物体１００１が第２のフレームで（たとえば、第２の物体とは対照的に）確実に測定されているようにするために、第２のフレーム（または、後続のフレーム）における物体１００１の位置を予測することが必要となる場合がある。

すなわち、ＦＯＶ１０００はまた、計算または測定された第１の速度ｖ₁、第１の角度θ₁、および第１のフレームにおける物体１００１の第１の距離Ｒ₁に基づいて、次のフレーム（すなわち、第２のフレーム）における物体１００１の予測区域１０２０を含む。ＬＩＤＡＲシステム１０１は、フレーム間の時間Ｔ_fに第１の速度ｖ₁を乗算することによって、第１フレームと第２フレームの間の範囲ΔＲ内での予測変化を計算してもよい。ＬＩＤＡＲシステム１０１は、範囲ΔＲでの予測変化にＲ₁を加えた距離での物体１００１の第２の予想範囲Ｒ₂を決定してもよい。次いで、第２のフレームでの第２の範囲Ｒ₂で検出される物体を、物体１００１と考えてもよい。

図１１には、例示的な実施形態による、物体信号のＦＦＴ信号をフィルタリングする様子の図１１００が示してある。この図１１００は、第１のＦＦＴ信号１１０１、第２のＦＦＴ信号１１０２、およびフィルタＦＦＴ関数１１０３を含む。第１のＦＦＴ信号１１０１は、第１のフレーム（たとえば、図１０に示すような第１の位置）における物体１００１のＦＦＴである。物体の距離は第１の距離Ｒ₁であると決定される。プロセッサ１１４は、後続のフレーム（すなわち、第２のフレーム）において、（たとえば、第１のフレームで測定される第１の速度を使用して）第２の予測範囲Ｒ₂を計算し、フィルタＦＦＴ関数１１０３を生成してもよい。フィルタＦＦＴ関数１１０３は、第２の範囲Ｒ₂に対応するピーク１１３１を有するフィルタ信号１１３０を含む。実施形態によっては、ＦＦＴ関数１１０３は、第２の範囲Ｒ２に対応するピークを有するガウスフィルタまたは２乗フィルタでもよい。第２のＦＦＴ信号１１０２は、第２のフレームの間に取り込まれた物体信号のＦＦＴに対応する。第２のＦＦＴ信号１１０２は、第２のピーク１１２０を含むが、雑音１１２１をも含む。次いで、第２のＦＦＴ信号１１０２にフィルタＦＦＴ関数１１０３を乗算して、雑音が低減されたＦＦＴ信号１１０４を生成してもよい。次いで、ＦＦＴ信号１１０４（および／または対応する関数）をプロセッサ１１４が使用して、本明細書に記載の１つまたは複数の動作を実行してもよい。図１０および図１１は、ほんの一例としてのものであることを理解されたい。すなわち、実施形態によっては、特定の実装形態に応じて、他の方法またはステップを使用して、第２のフレームでの物体の範囲を予測してもよい。たとえば、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、物体（たとえば、物体１００１）の位置を時間をかけて監視し、各物体の速度のあらゆる成分を決定し、その成分を使用して後続のフレームでのフィルタ関数を生成してもよい。実施形態によっては、フィルタ関数を決定するときには、ＬＩＤＡＲシステム１０１の加速度も補償される。実施形態によっては、第１および第２のフレームは、互いに離れたＮ個のフレームである。実施形態によっては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の代わりに、またはそれに加えて、他の変換形式を実装してもよい。

図１２には、例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステム（たとえば、１０２または６００）の視野（ＦＯＶ）１２００が示してある。ＦＯＶ１２００には、ＦＯＶ１００１内の物体１００１の測定された位置が示してある。すなわち、ＦＯＶ１２００には、これまでのフレーム（すなわち、第１のフレーム）における物体１００１の第１の範囲Ｒ₁および第１の角度θ₁、ならびに第２のフレームにおいて測定または検出される物体１００１の第２の範囲Ｒ₂および第２の角度θ₂が示してある。プロセッサ１１４は、第１および第２のフレームにおける測定物体の情報を使用して、物体１００１の速度ベクトルｖ（ｔ）を計算してもよい。実施形態によっては、第１のフレームにおける物体１００１の位置に対応する第１の位置ベクトルｒ₁（Ｒ₁、θ₁）から、第２のフレームにおける物体１００１の位置に対応する位置ベクトルｒ₂（Ｒ₂、θ₂）を減算し、第２のフレームと第１のフレームとの間の時間によってこの結果を除算することによって、この速度ベクトルｖ（ｔ）を決定してもよい。実施形態によっては、速度ベクトルｖ（ｔ）を計算する前に、位置ベクトルを、様々な座標系（たとえば、デカルト座標系）に変換することなど、他のやり方でこの速度ベクトルｖ（ｔ）を決定してもよい。

図１０～図１２は、ほんの一例としてのものであることを理解されたい。すなわち、実施形態によっては、特定の実装形態に応じて、他の方法またはステップを使用して、第２のフレームでの物体の範囲を予測してもよい。たとえば、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、物体（たとえば、物体１００１）の位置を時間をかけて監視し、各物体の速度のあらゆる成分を決定し、その成分を使用して後続のフレームでのフィルタ関数を生成してもよい。実施形態によっては、複数のフレームにわたって、１つまたは複数の物体をトレースし、予測し、測定してもよい。実施形態によっては、フィルタ関数を決定するときには、ＬＩＤＡＲシステム１０１の加速度も補償される。実施形態によっては、第１および第２のフレームは、互いに離れたＮ個のフレームである。実施形態によっては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の代わりに、またはそれに加えて、他の変換形式を実装してもよい。

図１３には、例示的な実施形態による、動いているＬＩＤＡＲシステム１３００が示してある。動いているＬＩＤＡＲシステム１３００は、速度ベクトルｖ_L（ｔ）によって表される速度で移動するＬＩＤＡＲシステム（たとえば、本明細書に記載のＬＩＤＡＲシステムなど）と、物体１３０１とを含んでもよい。物体１３０１は、ＬＩＤＡＲシステム１０１によって検出され、測定され、または計算される、ＬＩＤＡＲシステム１０１に対する速度ベクトルｖ（ｔ）を有してもよい。ＬＩＤＡＲシステム１０１の速度ベクトルｖ_L（ｔ）を、物体１３０１の速度ベクトルｖ（ｔ）に加算して、ＬＩＤＡＲシステム１０１の外部環境に対する物体１３０１の絶対速度ベクトルｖ_a（ｔ）を決定してもよい。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１０１が加速される（たとえば、ＬＩＤＡＲシステム１０１を搭載した車両が加速される）場合には、ｖ_L（ｔ）の速度ベクトルは変化することがあり、後続のフレーム（たとえば、時間が経つにつれて）におけるＬＩＤＡＲシステムに対する物体１３０１の予測位置が、それに応じて調整されてもよい。このようにして、ＬＩＤＡＲシステム１０１は、ＦＯＶ内の１つまたは複数の物体を測定し、検出し、計算して、時間とともにＬＩＤＡＲシステムに対する物体のそれぞれの位置をトレースし、予測し、または推定することができ、これにより、数多くの様々な用途において（たとえば、自律走行車両に）ＬＩＤＡＲシステム１０１を実装することができ、そうした用途に安全性の利益を提供することができるようになる。

図１４には、例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ内での、物体の速度を計算する方法１４００の流れ図が示してある。動作１４０１において、プロセッサは、光源を制御し第１の期間にわたる周波数の掃引全体にわたってビームを生成するか、または第１の期間にわたる周波数の掃引全体にわたって光源がビームを生成できるようにする。実施形態によっては、プロセッサは、第１の時点での第１の周波数から、第２の時点での第２の周波数まで連続して掃引するビームを光源に生成させるようにしてもよい。実施形態によっては、各周波数にわたるビームの掃引は、特定の傾斜で線形である。実施形態によっては、各周波数にわたるビームの掃引は非線形である。実施形態によっては、プロセッサはさらに、ランプアップ期間中に第１の周波数から第２の周波数まで掃引し、ランプダウン期間中に第１の周波数まで戻るビームを光源に生成させるようにする。実施形態によっては、プロセッサは、光源発生器を使用して掃引のパターンを決定する。実施形態によっては、プロセッサは、第１の時点の後の時点において光源に各周波数を再掃引させるようにしてもよい。すなわち、プロセッサは、光源が各周波数を再掃引して、複数のフレームを生成できるようにしてもよい。実施形態によっては、それぞれ複数のフレームは、設定された、既知の、または所定の期間だけ、隣接したフレームから分離される。

動作１４０２において、ＬＩＤＡＲシステムは、波長分散素子に向けてビームを投射する。実施形態によっては、ビームは、１つまたは複数の波長分散素子に向けて投射されてもよい。波長分散素子は、結合器または他の装置の内部またはそこに配置された、体積格子、回折格子、または他のタイプの回折格子を含んでもよい。実施形態によっては、波長分散素子は、鏡またはレンズなど他の光学素子と組み合わせた、結晶、プリズム、または他の波長分散装置を含んでもよい。

動作１４０３において、ビームは、このビームの周波数に依存する角度で、波長分散素子からＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶに向けて投射すなわち送出される。すなわち、ビーム（または、ビームの一部分）は、このビームの周波数掃引全体を通して一定の入射角で、波長分散素子に衝突してもよい。波長分散素子は、ビームの周波数に基づいて、このビームをＦＯＶに反射し、送出し、分散させ、または投射する。すなわち、第１の周波数を第１の角度でＦＯＶに投射してもよく、最後の周波数を第２の角度でＦＯＶに投射してもよい。ビームを掃引することで、ＦＯＶでの第１の角度と第２の角度との間のあらゆる角度が確実に走査されるようになる。特定のＬＩＤＡＲシステムまたは波長分散素子においては、ビームのそれぞれ特定の周波数がＦＯＶに投射される際の角度が知られており、したがって、ＬＩＤＡＲシステムは、検出器において受光されるビームの各部分の周波数に基づいて、物体の角位置を決定することができる。

動作１４０４において、ＦＯＶ内の物体から反射されたビームの各部分が、検出器に向けて送出される。実施形態によっては、検出器は、ＦＯＶ内の物体から反射されるビームの各部分を受光するように配置される。実施形態によっては、波長分散素子は、ＦＯＶ内の物体から反射されるビームの各部分を受光し、このビームの反射部分を検出器に向けて送出するように構成される。実施形態によっては、１つまたは複数の他の光学素子を使用し、ビームの反射部分を検出器に向けて送出するように構成してもよい。

動作１４０５において、検出器は、ビームの受光した反射部分に基づいて物体信号を生成する。検出器は、ビームの反射部分を受光し、物体信号を生成する。実施形態によっては、この物体信号は、処理するためにＬＩＤＡＲシステムのプロセッサまたは検出器に送出されることがある電気信号（たとえば、アナログまたはデジタル）である。実施形態によっては、物体信号は、後の時点で処理するために、メモリに直ちに記憶される。実施形態によっては、物体信号は、物体を特定するため、かつ／または物体の速度もしくは位置を計算するために処理することを必要とする、雑音または他の不完全性を含む。実施形態によっては、物体信号は、指定された期間にわたる検出器のあらゆる出力を含み、この物体信号の各部分は、第１の部分または第２の部分と特定されてもよい。

動作１４０６において、ＬＩＤＡＲシステムは、第１の期間に対応する検出された光（すなわち、物体信号）に基づいて物体の速度を決定する。実施形態によっては、プロセッサは、物体信号および基準信号の特性を使用して、物体の速度を決定する。たとえば、鋸歯状の形状（たとえば、すなわち上昇し、次いで下降する）の基準信号により、プロセッサが、ドップラー効果に基づいて物体の距離および速度を計算できるようになる。実施形態によっては、プロセッサは、ランプアップ期間中に検知または検出される物体に対応する第１の物体信号の隣接部分を使用して、この物体の速度を決定する。実施形態によっては、プロセッサは、第１の物体信号の各隣接部分間の位相シフトを計算することによって、物体の速度を決定する。

実施形態によっては、プロセッサは、第１の物体信号と、互いに異なる時点（たとえば、互いに異なるフレームのランプアップ期間中）に検知または検出される物体に対応する第２の物体信号との間の位相シフトを決定することによって、物体の速度を決定する。実施形態によっては、プロセッサは、第１の物体信号と、ランプダウン期間中に検知される物体に対応する別の物体信号との間のドップラーシフトを決定することによって、物体の速度を決定する。実施形態によっては、プロセッサは、第１の物体信号における第１のビート信号、および第２の物体信号における第２のビート信号を計算することによって、速度を決定してもよい。プロセッサはさらに、この第１および第２のビート信号に基づいて、物体の範囲または距離を決定してもよい。

実施形態によっては、プロセッサはさらに、複数のフレームから速度および位置を決定することを使用して、ＬＩＤＡＲシステムに対する物体の速度ベクトルを決定するように構成される。実施形態によっては、プロセッサはさらに、時間および複数のフレームにわたって、物体を追跡またはトレースするように構成される。実施形態によっては、プロセッサはさらに、決定された速度または速度ベクトルに基づいて、後続のフレームにおける物体の位置を予測するように構成される。実施形態によっては、プロセッサはさらに、物体の予測位置からフィルタを生成するように構成される。実施形態によっては、このフィルタは、後続のフレームに対応する受信信号において、雑音を低減できるようにする。実施形態によっては、プロセッサはさらに、ＬＩＤＡＲシステムの、既知の、アクセスされ、受光され、または決定された速度を使用して、ＬＩＤＡＲシステムの外部の環境に対する物体の絶対速度ベクトルを決定するように構成される。実施形態によっては、プロセッサはさらに、ＬＩＤＡＲシステムに関する加速度情報を受信し、予測を調整し、または世界を中心とする視点で物体をトレースするように構成される。

例示的な実施形態の前述の説明は、例示および説明するために提示されてきた。この説明は、開示された厳密な形態について網羅的なものでも、または限定的なものでもなく、前述の教示に照らせば、修正形態および変形形態が実現可能であり、または開示された実施形態を実施することから得られてもよい。

ある特定の実施形態を図に示して説明してきたが、添付の特許請求の範囲に規定される技術のより広い態様における技術から逸脱することなく、当業者によって、そうした実施形態に変更および修正を加えてもよいことを理解されたい。

本明細書に例示的に記載される実施形態は、本明細書に具体的に開示されていないどんな（１つまたは複数の）要素、（１つまたは複数の）制限がない場合にも、適切に実施することができる。したがって、たとえば、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」などの用語は、拡大解釈して読むべきものであり、限定されるものではない。さらに、本明細書で採用される用語および表現は、説明するための用語として使用されているものであり、限定するための用語としては使用されておらず、このような用語および表現を使用する際には、図に示し、説明する特徴の均等物またはその一部分を除外する意図はないが、特許請求の範囲に記載されている技術の範囲内で様々な修正形態が実現可能であることが認められる。さらに、「～から本質的に構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」という語句は、具体的に列挙された要素、および特許請求の範囲に記載されている技術の基本的かつ新規な特性に実質的に影響を及ぼすことのない追加要素を含むものと理解されよう。「～からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」という語句は、指定されていないどんな要素をも除外する。

本出願に記載される特定の実施形態に対して、本開示が限定されるものではない。当業者には明らかとなるように、本出願の精神および範囲から逸脱することなく、数多くの修正および変形を加えてもよい。本明細書に列挙された方法および構成に加えて、本開示の範囲内での機能的に等価な方法および構成が、前述の説明から当業者に明らかとなろう。

このような修正形態および変形形態は、添付の特許請求の範囲に記載の範囲に含まれるものである。本開示は、添付の特許請求の範囲の用語に加えて、このような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲によってのみ限定されるべきである。本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物、または生物学的なシステムに限定されるものではなく、もちろん変化してもよいことを理解されたい。

本明細書において使用される専門用語は、具体的な実施形態を例示するものにすぎず、限定するものではないことも理解されたい。別段の記載が明示的にない限り、「～に基づく（ｂａｓｅｄ ｏｎ）」は「少なくとも～に基づく（ｂａｓｅｄ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎ）」と解釈すべきであることも当業者には理解されたい。

当業者には理解されるように、ありとあらゆる目的のために、具体的には、記載された説明を提示することに関して、本明細書に開示されたあらゆる範囲は、その部分範囲の実現可能なありとあらゆる部分範囲および組合せをも包含する。列挙された範囲はいずれも、同じ範囲が、少なくとも、２等分、３等分、４等分、５等分、１０等分などに分割されることを十分に説明し、またそれを可能にするものとして容易に認識することができる。非限定的な例として、本明細書において述べるそれぞれの範囲は、下側の３分の１、中間の３分の１、および上側の３分の１などに、容易に分割してもよい。やはり当業者には理解されるように、「～まで（ｕｐ ｔｏ）」、「少なくとも（ａｔ ｌｅａｓｔ）」、「～よりも大きい（ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ）」、「～よりも小さい（ｌｅｓｓ ｔｈａｎ）」などあらゆる言語は、列挙されたその数を含み、前述の通り、続いて部分範囲に分割されてもよい範囲を指す。最後に、当業者には理解されるように、ある範囲は、それぞれ個々の要素を含む。

それぞれ個々の公報、特許出願、発行済み特許、または他の文書が、その全体を参照により援用されるものと具体的かつ個別に示された場合と同様に、本明細書において言及されるあらゆる公報、特許出願、発行済み特許、および他の文書は、参照により本明細書に援用される。

参照により援用されるテキストに含まれる各定義は、本開示における定義と矛盾する限りにおいては除外される。

他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

Claims (20)

1. 様々な時点において離散周波数を有するビームを生成するように構成された光源と、
   前記ビームの少なくとも一部分を受光するように配置され、視野（ＦＯＶ）における角度の範囲にわたって前記ビームを掃引するように構成された波長分散素子であって、前記ビームのそれぞれの離散周波数が前記ＦＯＶにおける互いに異なる角度に対応する波長分散素子と、
   前記ＦＯＶ内の物体から反射される前記ビームの各部分を受光するように配置され、前記ビームの前記受光された部分に基づいて物体信号を生成するように構成された検出器と、
   前記検出器に通信可能なように結合されたプロセッサと
   を備え、前記プロセッサは、
   ランプアップ期間にわたって、第１の時点での第１の周波数から第２の周波数まで前記ビームを掃引させ、
   ランプダウン期間にわたって、前記第２の周波数から前記第１の周波数まで戻るように前記ビームを掃引させ、
   前記ビームの特性に基づいて、前記物体の速度を決定する
   ように構成される、光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）のシステム。
2. 前記物体の前記速度を決定するために、前記プロセッサが、
   前記ランプアップ期間中に検出される前記物体に対応する、前記物体信号の第１の部分を特定し、
   前記ランプダウン期間中に検出される前記物体に対応する、前記物体信号の第２の部分を特定する
   ようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記物体の前記速度を決定するために、前記プロセッサが、
   前記物体信号の前記第１の部分について第１のビート周波数を計算し、
   前記物体信号の前記第２の部分について第２のビート周波数を計算する
   ようにさらに構成される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記第１のビート周波数が、前記物体信号の前記第１の部分と、前記第１の物体信号に対応する前記生成済みビームの第１の部分とを使用して計算され、前記第２のビート周波数が、前記物体信号の前記第２の部分と、前記第２の物体信号に対応する前記生成済みビームの第２の部分とを使用して計算される、請求項３に記載のシステム。
5. 前記プロセッサが、前記第１のビート周波数および前記第２のビート周波数を使用して、前記ＬＩＤＡＲシステムから前記物体までの距離を決定するようにさらに構成される、請求項３に記載のシステム。
6. 干渉計と、
   前記光源と前記波長分散素子の間に配置されたビーム分割装置であって、前記光源によって生成される前記ビームを受光し、前記波長分散素子に向けて送出される物体ビームと前記干渉計に向けて送出される基準ビームとに前記ビームを分割するように構成されるビーム分割装置と
   をさらに備え、
   前記干渉計が、前記基準ビームの周波数を検出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
7. 前記ランプアップ期間および前記ランプダウン期間が第１のフレームに対応し、前記プロセッサが、第２のランプアップ期間にわたって、第２の時点での前記第１の周波数から前記第２の周波数までビームを掃引させ、第２のランプダウン期間にわたって、前記第２の周波数から前記第１の周波数まで戻るようにビームを掃引させるようにさらに構成され、前記第２の時点、前記第２のランプアップ期間、および前記第２のランプダウン期間が、第２のフレームに対応する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記プロセッサが、
   前記第１のフレーム中に、ＬＩＤＡＲシステムに対する前記物体の第１の距離および第１の角度を決定し、
   前記第２のフレーム中に、前記ＬＩＤＡＲシステムに対する前記物体の第２の距離および第２の角度を決定し、
   前記第１の距離、前記第２の距離、前記第１の角度、および前記第２の角度を使用して、前記ＬＩＤＡＲシステムに対する前記物体の速度ベクトルを決定する
   ようにさらに構成される、請求項７に記載のシステム。
9. 前記物体の前記第２の距離を決定するために、前記プロセッサが、
   前記物体の前記第１の距離および前記速度を使用して、前記ＬＩＤＡＲシステムに対する前記物体の前記第２の距離を予測し、
   前記予測された第２の距離に基づいてフィルタを生成し、
   前記フィルタを使用して、前記第２のフレーム内の前記物体からの受光信号をフィルタリングする
   ようにさらに構成される、請求項７に記載のシステム。
10. 前記プロセッサが、前記ＬＩＤＡＲシステムに対する前記物体の前記速度ベクトルと、前記ＬＩＤＡＲシステムの外部の環境に対する前記ＬＩＤＡＲシステムの速度ベクトルとを使用して、前記ＬＩＤＡＲシステムの外部の前記環境に対する前記物体の速度ベクトルを決定するようにさらに構成される、請求項７に記載のシステム。
11. 様々な時点において離散周波数を有するビームを生成するように構成された光源と、
    前記ビームの少なくとも一部分を受光するように配置され、視野（ＦＯＶ）における角度の範囲にわたって前記ビームを掃引するように構成された波長分散素子であって、前記ビームのそれぞれの離散周波数が前記ＦＯＶにおける互いに異なる角度に対応する波長分散素子と、
    前記ＦＯＶ内の物体から反射される前記ビームの各部分を受光するように配置され、前記ビームの前記受光された部分に基づいて物体信号を生成するように構成された検出器と、
    前記検出器に通信可能なように結合されたプロセッサと
    を備え、前記プロセッサは、
    ある期間にわたって、第１の時点での第１の周波数から第２の周波数まで前記ビームを掃引させ、
    前記検出器によって受光された、前記ビームの前記部分に基づいて、前記物体の速度を決定するように構成される、システム。
12. 前記速度を決定するために、前記プロセッサが、
    前記検出器によって受光される前記ビームの前記部分に基づく前記物体信号の第１の部分の位相を決定し、
    前記物体信号の第２の部分の位相を決定する
    ようにさらに構成される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記物体信号の前記第１の部分に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行することによって、前記第１の部分の前記位相が決定され、前記物体信号の前記第２の部分にＦＦＴを実行することによって、前記第２の部分の前記位相が決定される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記プロセッサが、システムからの前記物体の距離を決定するようにさらに構成され、前記距離が、前記物体信号の前記第１の部分の前記ＦＦＴの振幅、および前記物体信号の前記第２の部分の前記ＦＦＴの振幅に基づいて決定される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記速度を決定するために、前記プロセッサが、
    前記第１の部分と前記第２の部分との間の時間差を決定し、
    前記ビームの波長を推定し、
    前記第１の部分の前記位相、前記第２の部分の前記位相、前記時間差、および前記波長を使用して、前記速度を決定する
    ようにさらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
16. 前記期間が第１のフレームに対応し、前記プロセッサが、第２の期間にわたって、第２の時点での前記第１の周波数から前記第２の周波数まで連続して前記ビームを掃引させるようにさらに構成され、前記第２の期間が、第２のフレームに対応し、前記速度を決定するために、前記プロセッサが、
    前記第１のフレーム内の前記物体に対応する第１の物体信号の位相を決定し、
    前記第２のフレーム内の前記物体に対応する第２の物体信号の位相を決定し、
    前記第１の部分の前記位相、前記第２の部分の前記位相、および前記第１の物体信号に対応する波長を使用して前記速度を決定する
    ようにさらに構成される、請求項１１に記載のシステム。
17. センシングシステムの視野（ＦＯＶ）内の物体の速度を決定する方法であって、
    第１の期間にわたって、第１の周波数から、第１の時点で開始する最後の周波数まで掃引されるビームを投射するように、プロセッサを介して光源を制御することと、
    前記ビームを波長分散素子に向けて投射することと、
    前記ビームを周波数に応じた角度でＦＯＶ内に向けて送出することと、
    前記ＦＯＶ内の物体から反射する前記ビームの各部分を検出器に向けて送出することと、
    前記ＦＯＶ内の前記物体から受光した前記ビームの各部分に基づいて物体信号を生成することと、
    前記物体信号に基づいて、前記プロセッサを介して前記物体の速度を決定することと
    を含む、方法。
18. 前記物体の前記速度が、前記物体信号の第１の部分の位相、および前記物体信号の第２の位相の位相を使用して決定される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１の期間の後で第２の期間にわたって、前記最後の周波数から前記第１の周波数まで戻るように前記ビームを連続して掃引するように、プロセッサを介して前記光源を制御すること
    をさらに含み、
    前記物体の前記速度を決定することが、前記第１の期間中に検出される前記物体に対応する物体信号、および前記第２の期間中に検出される前記物体に対応する物体信号に基づく、請求項１７に記載の方法。
20. 第２の期間中に、前記第１の周波数から第２の時点での最後の周波数まで連続して掃引されるビームを投射するように、前記プロセッサを介して前記光源を制御すること
    をさらに含み、
    前記第２の時点が前記第１の期間の後であり、
    前記物体の前記速度を決定することが、前記第１の期間中に検出される前記物体に対応する物体信号、および前記第２の期間中に検出される前記物体に対応する物体信号に基づく、請求項１８に記載の方法。

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