JP7197571B2 - 低レイテンシ動作計画更新を有するインテリジェントladarシステム - Google Patents
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Description
本特許出願は、2018年7月2日に出願された「Intelligent Ladar System with Low Latency Motion Planning Updates」と題する米国仮特許出願第62/693,078号に対する優先権を主張するものであり、この開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
空中、地上、または海上を問わず、車両の安全な自律性は、動的障害物の迅速な精度、その特性評価、およびそれに対する迅速な対応に依存している。移動車両の自律障害物検出および動作計画に対する従来のアプローチを図1で示す。車両と共に使用するシステム100は、センサ106のスイート104と組み合わせた動作計画システム102を含む。スイート104内のセンサ106は、障害物検出および動作計画プロセスで使用するためのセンサデータ120を有する動作計画システム102を提供する。動作計画システム102内のセンサデータ取り込みインターフェース108は、センサ106からセンサデータ120を受信し、センサデータ120をセンサデータリポジトリ130に記憶し、そこで処理を待つ。動作計画システム102内の動作計画インテリジェンス110は、読み出しまたは照会コマンド124をセンサデータリポジトリ130に発行し、要求されたセンサデータを照会124に対する応答126として受信する。次いで、インテリジェンス110は、この取得されたセンサデータを解析して、1つ以上の他の車両サブシステムに通信される車両の動きに関する決定128を行う。動作計画インテリジェンス110はまた、センサ106にタスク付与コマンド122を発行して、センサデータ取得の制御を行使することもできる。
1) xおよびyのカメラ画素をそれぞれiおよびj、射程をi、j=1、.....、100、LADARをk、l、射程を同様にk、l=1、.....、100と規定する。
・ 差し迫ったバンプ/ポットホール‐垂直y軸に沿って上下に再方向付けられる速度
o 検出: マップから明らかなように道路の勾配をはるかに超える高速の瞬間的な垂直速度。
o 実用性: バンプが差し迫っていることを警告し、乗客が快適に過ごせるように減速する時間を確保し、および/または車両制御を強化する。
・ 雨/氷の発生(横滑り)‐バルク速度ベクトルの変化を伴わない水平面内でのマイクロスケールの車両速度シフト
o 検出:車両の位置のランダムウォークは、標準的な自我(すなわち、自車)の動きをはるかに超えて戻る。
o 実用性: 安全でない[グリップが低下した]道路状況の警告、車両制御のためのターン半径および制動モデルを更新する。
・ 差し迫ったワインディング/カーブ道路 ‐速度を変えずに水平方向に徐々に横方向に変化して(揺れて)いるか、または速度が低下している可能性がある
o 検出:車両の半径方向に投影された長さのわずかな変化、および/または車両の後方と前方との速度の差[範囲が分解されている場合]、または上記の検出モダリティに対してSNR依存の範囲分解が不十分な場合の方位角重心の変化。
o 実用性:横方向の変化は、道路の曲率が近づいていることを事前に警告し、自車の路面が変化する前に車両制御に対する修正アクションを可能にする。
・ 差し迫った渋滞‐減速/制動
o 検出:ライダー搭載車両の前の車両のコヒーレント減速パターン。
o 実用性:減速の必要性の事前警告、および/または好ましい経路の選択肢を探る経路計画の変更。
行動知覚:人間またはロボット運転手の意思確認。行動の知覚は、異常検出の問題である。したがって、例えば、1台の車両は、「フリップフロップ」していた場合、路面が証拠となる原因になることはなく、運転が直接の原因であることは明らかである。
・ 運転者の異常行動[飲酒運転または機器の故障]‐方向および速度(速度ベクトル)の微妙な横方向への変化(脱線)
o 検出:車両の半径方向に投影された長さのわずかな変化、および/または車両の後方と前方との速度の差[範囲が分解されている場合]、または上記の検出モダリティに対してSNR依存の範囲分解が不十分な場合の方位角重心の変化。
o 実用性:ロボットであれ人間であれ、異常な運転者は脅威的な運転者である。高度な警告は、回避的な自車の予防的な再計画を可能にする。
・ 「マクドナルドでの停止」 (自発的な脱線)‐方向および速度(方位速度ベクトル)の急速な横方向の変化(揺れ)。
o 検出:車両の半径方向に投影された長さのわずかな変化、および/または車両の後方と前方との速度の差[範囲が分解されている場合]、または上記の検出モダリティに対してSNR依存の範囲分解が不十分な場合の方位角重心の変化。
o 実用性:当該迂回者を後回しにすることを回避する。
上記検出モードの様々な混合を含む追加の行動モード検出は、以下のものを含む。
・ 合流/車線変更/通過-微妙なまたは急速な加速を伴う微妙なまたは急速な横方向の方向転換。
・ 緊急制動‐Z軸(半径方向の)減速
・ 左旋回開始-旋回車線の手前で半径方向に減速する。
・ 黄信号での保護(黄色で飛び出す)-横方向への減速
・ ブレーキの故障による惰性走行(丘)-一定のベクトルでの徐々の加速(減速なし)。
Claims (52)
- LADAR送信機と、プロセッサと、を備える装置であって、
前記LADAR送信機は、視野内の複数の測距点に向けて、複数のLADARフレームに対応する複数のLADARパルスを送信するように構成されており、
前記プロセッサは、(1)前記視野に関するデータを処理するプロセスと、(2)前記処理されたデータに基づいて、複数の規定されたショットリストフレームの中から前記LADAR送信機の規定されたショットリストフレームを選択するプロセスと、を実施するように構成されており、前記規定されたショットリストフレームは、所定のLADARフレーム内の前記LADARパルスによる目標設定のための前記視野内の複数の座標を識別し、
前記LADAR送信機は、前記選択されたショットリストフレームに応じて、前記所定のLADARフレームの前記LADARパルスを送信するプロセスを実施するようにさらに構成されている、
装置。 - 前記プロセッサは、前記処理するプロセス、前記選択するプロセスおよび前記送信するプロセスをフレームごとに繰り返し実施するようにさらに構成されている、
請求項1に記載の装置。 - 前記プロセッサは、前記処理するプロセス、前記選択するプロセスおよび前記送信するプロセスをフレームごとに繰り返し実施するようにさらに構成され、これにより複数の異なる規定されたショットリストフレームは、複数の異なるLADARフレームに対して選択される、
請求項2に記載の装置。 - 前記処理されたデータは、前記視野の複数の特性を表す特性データを含む、
請求項1~3のいずれか1項に記載の装置。 - 前記特性データは、前記視野内の物体を表すデータを含む、
請求項4に記載の装置。 - 前記装置は、前記送信されたLADARパルスの反射を受信するように構成されたLADAR受信機をさらに備え、
前記プロセッサは、前記受信された反射に基づいて前記視野に関する射程情報を計算するようにさらに構成され、前記処理されたデータは、前記計算された射程情報を含む、
請求項1~5のいずれか1項に記載の装置。 - 前記装置は、前記視野に対応する画像データを生成するように構成されたカメラをさらに備え、
前記処理されたデータは、前記生成された画像データを含む、
請求項6に記載の装置。 - 前記カメラは、前記生成された画像データが前記LADAR受信機の前記視野に対応するように、前記LADAR受信機と共に照準されている、
請求項7に記載の装置。 - 前記生成された画像データは、複数の画像フレームを含み、前記プロセッサは、
前記カメラおよびLADARフレームによって生成された画像フレームを空間的に整列させることと、
前記画像フレームおよび前記LADARフレーム上でエッジ検出を実施して、前記画像フレームおよび前記LADARフレーム内の物体を検出することと、
前記エッジ検出および前記画像フレームと前記LADARフレームとの前記空間的な整列に基づいて、前記物体に関する動きデータを生成することと、
を行うようにさらに構成されている、
請求項7または8のいずれかに記載の装置。 - 前記LADAR送信機は、
複数の走査可能なミラーと、
前記走査可能なミラーに対する制御を介して前記測距点に向けて、前記LADAR送信機を照準させるように構成されたビームスキャナコントローラと、
を含む、
請求項1~9のいずれか1項に記載の装置。 - 複数の前記規定されたショットリストフレームの各々は、これらの規定されたショットリストフレームを前記所定のLADARフレームに対してパラメータ化することを可能にする複数の変数を含む、
請求項1~10のいずれか1項に記載の装置。 - 前記変数は、前記ショットリストフレームのLADARパルス間の間隔、前記ショットリストフレームの前記LADARパルスによって規定されるパターン、および/または、前記ショットリストフレームのLADARパルスによる目標設定のための特定の座標のうちの少なくとも1つを制御する、
請求項11に記載の装置。 - 前記規定されたショットリストフレームは、ラスタエミュレーションショットリストフレームを含む、
請求項1~12のいずれか1項に記載の装置。 - 前記規定されたショットリストフレームは、フォビエーションショットリストフレームを含む、
請求項1~13のいずれか1項に記載の装置。 - 前記フォビエーションショットリストフレームは、仰角フォビエーションショットリストフレームを含む、
請求項14に記載の装置。 - 前記フォビエーションショットリストフレームは、方位角フォビエーションショットリストフレームを含む、
請求項14または15のいずれかに記載の装置。 - 前記フォビエーションショットリストフレームは、重心フォビエーションショットリストフレームを含む、
請求項14~16のいずれか1項に記載の装置。 - 前記規定されたショットリストフレームは、ランダムサンプリングショットリストフレームを含む、
請求項1~17のいずれか1項に記載の装置。 - 前記規定されたショットリストフレームは、関心領域ショットリストフレームを含む、
請求項1~18のいずれか1項に記載の装置。 - 前記関心領域ショットリストフレームは、少なくとも1つの境界ボックスを含む、
請求項19に記載の装置。 - 前記規定されたショットリストフレームは、画像で喚起されるショットリストフレームを含む、
請求項1~20のいずれか1項に記載の装置。 - 前記画像で喚起されるショットリストフレームは、前記視野内のエッジに基づいている、
請求項21に記載の装置。 - 前記画像で喚起されるショットリストフレームは、前記視野内の影に基づいている、
請求項21に記載の装置。 - 前記規定されたショットリストフレームは、マップで喚起されるショットリストフレームを含む、
請求項1~23のいずれか1項に記載の装置。 - 前記装置は、LADAR受信機をさらに含み、
前記LADAR送信機は、視野内の目標に向けてLADARフレーム内のLADARパルスのクラスタを送信するようにさらに構成されており、前記クラスタ内の複数の前記LADARパルスの各々は、離間されているが、前記視野内の指定された距離で前記クラスタ内の他のLADARパルスのうちの少なくとも1つと重複しており、
前記LADAR受信機は、前記送信されたLADARパルスのクラスタの反射を受信するように構成されており、
前記プロセッサは、(1)前記受信された反射を表すデータを処理し、(2)前記処理されたデータに基づいて、前記目標のフレーム内の動きデータを計算するようにさらに構成されており、前記規定されたショットリストフレームを選択するために使用される前記処理されたデータは、前記計算されたフレーム内の動きデータを含む、
請求項1~24のいずれか1項に記載の装置。 - プロセッサが、LADARシステムの視野に関するデータを処理することと、
プロセッサが、前記処理されたデータに基づいて、複数の規定されたショットリストフレームの中から規定されたショットリストフレームを選択することであって、前記規定されたショットリストフレームが、所定のLADARフレーム内の複数のLADARパルスによる目標設定のための前記視野内の複数の座標を識別することと、
前記選択されたショットリストフレームに従って、前記視野内の複数の測距点に向けて、前記所定のLADARフレームの複数のLADARパルスを送信することと、
を含む方法。 - 前記方法は、前記処理すること、前記選択することおよび前記送信することをフレームごとに繰り返し実施することをさらに含む、
請求項26に記載の方法。 - 前記方法は、複数の異なる規定されたショットリストフレームが複数の異なるLADARフレームに対して選択されるように、前記処理すること、前記選択することおよび前記送信することをフレームごとに繰り返し実施することをさらに含む、
請求項27に記載の方法。 - 前記処理されたデータは、前記視野の複数の特性を表す特性データを含む、
請求項26~28のいずれか1項に記載の方法。 - 前記特性データは、前記視野内の物体を表すデータを含む、
請求項29に記載の方法。 - 前記方法は、
前記送信されたLADARパルスの反射を受信することと、
プロセッサが、前記受信された反射に基づいて、前記視野に関する射程情報を計算することと、
をさらに含み、
前記処理されたデータは、前記計算された射程情報を含む、
請求項26~30のいずれか1項に記載の方法。 - 前記方法は、カメラが、前記視野に対応する画像データを生成することをさらに含み、
前記処理されたデータは、前記生成された画像データを含む、
請求項31に記載の方法。 - 前記カメラは、前記生成された画像データが、前記受信することを実施するLADAR受信機の前記視野に対応するように、前記LADAR受信機と共に照準されている、
請求項32に記載の方法。 - 前記生成された画像データは、複数の画像フレームを含み、前記方法は、
プロセッサが、前記カメラおよびLADARフレームによって生成された画像フレームを空間的に整列させることと、
プロセッサが、前記画像フレームおよび前記LADARフレーム上でエッジ検出を実施して、前記画像フレームおよび前記LADARフレーム内の物体を検出することと、
プロセッサが、前記エッジ検出および前記画像フレームと前記LADARフレームとの前記空間的な整列に基づいて、前記物体に関する動きデータを生成することと、
をさらに含む、
請求項32または33のいずれかに記載の方法。 - 前記送信することは、LADAR送信機によって実施され、前記LADAR送信機は、
複数の走査可能なミラーと、
前記走査可能なミラーに対する制御を介して前記測距点に向けて、前記LADAR送信機を照準させるように構成されたビームスキャナコントローラと、
を含む、
請求項26~34のいずれか1項に記載の方法。 - 複数の前記規定されたショットリストフレームの各々は、これらの規定されたショットリストフレームを前記所定のLADARフレームに対してパラメータ化することを可能にする複数の変数を含む、
請求項26~35のいずれか1項に記載の方法。 - 前記変数は、前記ショットリストフレームのLADARパルス間の間隔、前記ショットリストフレームの前記LADARパルスによって規定されるパターン、および/または、前記ショットリストフレームのLADARパルスによる目標設定のための特定の座標のうちの少なくとも1つを制御する、
請求項36に記載の方法。 - 前記規定されたショットリストフレームは、ラスタエミュレーションショットリストフレームを含む、
請求項26~37のいずれか1項に記載の方法。 - 前記規定されたショットリストフレームは、フォビエーションショットリストフレームを含む、
請求項26~38のいずれか1項に記載の方法。 - 前記フォビエーションショットリストフレームは、仰角フォビエーションショットリストフレームを含む、
請求項39に記載の方法。 - 前記フォビエーションショットリストフレームは、方位角フォビエーションショットリストフレームを含む、
請求項39または40のいずれかに記載の方法。 - 前記フォビエーションショットリストフレームは、重心フォビエーションショットリストフレームを含む、
請求項39~41のいずれか1項に記載の方法。 - 前記規定されたショットリストフレームは、ランダムサンプリングショットリストフレームを含む、
請求項26~42のいずれか1項に記載の方法。 - 前記規定されたショットリストフレームは、関心領域ショットリストフレームを含む、
請求項26~43のいずれか1項に記載の方法。 - 前記関心領域ショットリストフレームは、少なくとも1つの境界ボックスを含む、
請求項44に記載の方法。 - 前記規定されたショットリストフレームは、画像で喚起されるショットリストフレームを含む、
請求項26~45のいずれか1項に記載の方法。 - 前記画像で喚起されるショットリストフレームは、前記視野内のエッジに基づいている、
請求項46に記載の方法。 - 前記画像で喚起されるショットリストフレームは、前記視野内の影に基づいている、
請求項46に記載の方法。 - 前記規定されたショットリストフレームは、マップで喚起されるショットリストフレームを含む、
請求項26~48のいずれか1項に記載の方法。 - 前記送信することは、視野内の目標に向けてLADARフレーム内のLADARパルスのクラスタを送信することをさらに含み、前記クラスタ内の複数の前記LADARパルスの各々は、離間されているが、前記視野内の指定された距離で前記クラスタ内の他のLADARパルスのうちの少なくとも1つと重複しており、前記方法は、
LADAR受信機が、前記送信されたLADARパルスのクラスタの反射を受信することと、
プロセッサが、前記受信された反射を表すデータを処理することと、
プロセッサが、前記処理されたデータに基づいて、前記目標のフレーム内の動きデータを計算することであって、前記選択することによって使用される前記処理されたデータが、前記計算されたフレーム内の動きデータを含むことと、
を含む、
請求項26~49のいずれか1項に記載の方法。 - 前記LADAR送信機は、圧縮センシングを使用する、
請求項1~25のいずれか1項に記載の装置。 - 前記LADARシステムは、圧縮センシングを使用する、
請求項26~50のいずれか1項に記載の方法。
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