KR20200017004A - 차량 움직임에 기초한 센서 조절 - Google Patents

차량 움직임에 기초한 센서 조절 Download PDF

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Abstract

예시적인 시스템은 LIDAR(light detection and ranging) 디바이스의 지시 방향에 의해 정의되는 FOV를 스캐닝하는 LIDAR 디바이스를 포함한다. 시스템은 또한 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 액추에이터를 포함한다. 시스템은 또한 LIDAR 디바이스와 연관된 차량의 움직임에 관련된 측정들을 표시하는 하나 이상의 센서를 포함한다. 시스템은 또한 액추에이터로 하여금 하나 이상의 센서에 의해 표시된 차량의 움직임에 적어도 기초하여 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하게 야기하는 제어기를 포함한다.

Description

차량 움직임에 기초한 센서 조절
[관련 개시내용의 상호 참조]
본 출원은 2017년 7월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/648,673호의 우선권을 주장하며, 이 출원 내용의 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
차량은 차량이 동작하는 환경에 관한 정보를 검출하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라와 같은 수동 센서는 외부 소스(예를 들어, 태양 등)로부터 기원하는 신호를 수동적으로 수신함으로써 주변 환경을 스캐닝하는 센서이다. LIDAR(light detection and ranging) 센서, RADAR(radio detection and ranging) 센서, SONAR(sound navigation and ranging) 센서와 같은 능동 센서는, 무엇보다도, 주변 환경을 향해 신호를 방출하고 방출된 신호의 반사를 검출함으로써 주변 환경을 스캐닝할 수 있는 센서이다.
예를 들어, LIDAR 센서는 장면을 두루 스캐닝하는 동안 환경 특징부들까지의 거리들을 결정하여 환경에서의 반사 표면들을 나타내는 "포인트 클라우드(point cloud)"를 구성할 수 있다. 포인트 클라우드에서의 개별 포인트들은, 예를 들어, 레이저 펄스를 송신하고, 환경에서의 물체로부터 반사된 복귀 펄스(만일 있다면)를 검출하고, 및 그 후 펄스의 송신과 반사된 펄스의 수신 사이의 시간 지연에 따라 물체까지의 거리를 결정함으로써 결정될 수 있다. 결과적으로, 예를 들어, 환경에서 반사 특징부들의 위치들을 나타내는 3차원 포인트들의 맵이 생성될 수 있다.
일 예에서, 시스템은 LIDAR(light detection and ranging) 디바이스의 지시 방향(pointing direction)에 의해 정의된 시야(field-of-view, FOV)를 스캐닝하는 LIDAR 디바이스를 포함한다. LIDAR 디바이스는 차량에 장착하도록 구성될 수 있다. 시스템은 또한 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 액추에이터를 포함한다. 시스템은 차량의 환경에 대한 차량의 움직임에 관련된 측정들을 나타내는 하나 이상의 센서를 또한 포함한다. 시스템은 또한 액추에이터로 하여금 하나 이상의 센서에 의해 표시된 차량의 움직임에 적어도 기초하여 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하게 야기하는 제어기를 포함한다.
또 다른 예에서, 차량은 LIDAR 디바이스의 지시 방향에 의해 정의된 시야를 스캐닝하는 LIDAR 디바이스를 포함한다. 차량은 LIDAR 디바이스를 축을 중심으로 회전시켜 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 액추에이터를 또한 포함한다. 차량은 차량의 환경에 대한 차량의 움직임에 관련된 측정들을 나타내는 하나 이상의 센서를 또한 포함한다. 차량은 또한 액추에이터로 하여금 하나 이상의 센서에 의해 표시되는 차량의 움직임에 적어도 기초하여 LIDAR 디바이스의 회전 주파수를 조절하게 야기하는 제어기를 포함한다.
또 다른 예에서, 방법은 차량에 장착되는 LIDAR 디바이스의 지시 방향에 의해 정의된 시야를 스캐닝하는 단계를 수반한다. 방법은 또한 차량의 환경에 대한 차량의 움직임을 나타내는 데이터를 포함하는 센서 데이터를 수신하는 단계를 수반한다. 방법은 또한 적어도 센서 데이터에 기초하여 차량의 환경에 대한 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 단계를 수반한다.
또 다른 예에서, 시스템은 차량에 장착되는 LIDAR 디바이스의 지시 방향에 의해 정의된 시야를 스캐닝하는 수단을 포함한다. 시스템은 차량의 환경에 대한 차량의 움직임을 나타내는 데이터를 포함하는 센서 데이터를 수신하는 수단을 추가로 포함한다. 시스템은 적어도 센서 데이터에 기초하여 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 수단을 추가로 포함한다.
이들뿐만 아니라 다른 양태, 장점, 및 대안이 적절한 경우에 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 통상의 기술자에게 명백해질 것이다. 또한, 이 요약 부분 및 본 명세서의 다른 곳에서 제공된 설명은 청구된 발명 대상을 제한으로서가 아니라 예로서 예시하도록 의도된다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 LIDAR 디바이스의 간략화된 블록도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 LIDAR 디바이스를 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 차량의 간략화된 블록도이다.
도 4a는 예시적인 실시예에 따른, LIDAR 디바이스를 장비한 차량의 몇 개의 도면을 도시한다.
도 4b는 차량의 평면도를 도시한다.
도 4c는 LIDAR 디바이스의 예시적인 동작을 도시한다.
도 4d는 LIDAR 디바이스의 또 다른 예시적인 동작을 도시한다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른, 환경에서 동작하는 다수의 차량을 도시한다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 7은 예시적 실시예에 따르는 방법의 흐름도이다.
예시적인 구현들이 본 명세서에 설명된다. "예시적인"이라는 단어는 본 명세서에서 "예, 사례, 또는 실례로서 역할하도록" 의미하기 위해 사용된다는 것을 이해해야 한다. "예시적인" 또는 "실례적인"으로서 본 명세서에서 설명되는 임의의 구현 또는 특징은 다른 구현들 또는 특징들보다 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석해야 하는 것은 아니다. 도면들에서, 정황이 달리 지시하지 않는 한, 유사한 기호들은 전형적으로 유사한 컴포넌트들을 식별한다. 본 명세서에서 설명되는 예시적인 구현들은 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에 일반적으로 설명되고 도면들에 예시된 바와 같은, 본 개시내용의 양태들은 매우 다양하고 상이한 구성들로 배열, 치환, 조합, 분리, 및 설계될 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
I. 개관
사고 회피 시스템 및 원격 감지 능력을 갖춘 차량의 개발을 비롯하여, 차량 안전 및/또는 자율 동작을 개선하기 위한 지속적인 노력이 기울여지고 있다. 이 목적을 위해, LIDAR들, RADAR들, SONAR들, 카메라들 등과 같은 다양한 센서들이 차량의 환경에서 장애물/물체를 검출하고 그에 의해 사고 회피, 자율 동작 등을 용이하게 하기 위해 차량에 포함될 수 있다.
일부 시나리오들에서, 차량의 움직임은 차량에 장착된 다양한 센서들의 동작들에 영향을 미칠 수 있다. 하나의 예시적인 시나리오에서, 차량에 장착된 LIDAR 디바이스는 특정한 스캐닝 분해능에 따라 차량의 주변 환경을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 이것을 용이하게 하기 위해, 예를 들어, LIDAR 디바이스는 특정한 회전 주파수에서 회전하는 동안 광 펄스들을 특정한 펄스 방출 속도로 방출할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 차량이 회전 기동을 수행하는 경우(예를 들어, 환경에 대한 차량의 요 방향(yaw direction)을 조절함), 차량의 회전은 주변 환경에 대한 LIDAR 디바이스의 회전의 겉보기 주파수에 대한 조절을 야기할 수 있다.
예를 들어, 이 시나리오에서의 차량이 LIDAR 디바이스의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하고 있는 경우, 회전 기동 동안 스캐닝된 환경의 영역에 대한 LIDAR 디바이스의 회전 속력은 차량이 회전하지 않고 있을 때 대응하는 회전 속력보다 높을 수 있다. 반면에, 차량이 LIDAR 디바이스의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하고 있는 경우, (회전 기동 동안 스캐닝된 환경의 영역에 대한) LIDAR 디바이스의 회전 속력은 차량이 회전하지 않고 있을 때 대응하는 회전 속력보다 작을 수 있다. 따라서, 둘 모두의 경우에서, 회전 기동 동안 스캐닝된 영역은 환경의 다른 스캐닝된 영역들과 상이한 스캐닝 분해능을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 스캐닝 분해능에서의 이러한 변동은 LIDAR 디바이스로부터의 센서 데이터를 활용하는 차량의 하나 이상의 동작(예를 들어, 자율적 내비게이션, 물체 검출, 물체 식별 등)에 영향을 미칠 수 있다. 다른 시나리오들도 가능하다.
그에 따라서, 본 명세서에서의 예시적인 구현들은 센서가 장착되는 차량의 움직임에 기초한 다양한 차량 장착 센서 동작들의 조절에 관한 것일 수 있다. 하나의 예시적인 구현은 LIDAR 디바이스 및 차량의 환경에 대한 차량의 움직임을 측정하거나 다른 방식으로 나타내는 하나 이상의 센서(예를 들어, 관성 측정 유닛들, 자이로스코프들, 가속도계들, 요(yaw) 센서들, 피치(pitch) 센서들, 롤(roll) 센서들, 속도계들, 속도 센서들, 위성 내비게이션 센서들 등)를 포함하는 차량을 수반한다. 차량은 또한 하나 이상의 센서에 의해 나타내어진 차량의 움직임에 기초하여 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하도록 구성된 액추에이터를 포함할 수 있다.
이 목적을 위해, 일부 예들에서, 하나 이상의 센서(예를 들어, IMU, 자이로스코프, 가속도계, 나침반 등)는 환경에 대한 차량의 오리엔테이션의 표시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적인 센서(예를 들어, 요 센서)는 환경에서의 차량의 요 방향(예를 들어, 도로상의 차량의 주행 방향 등)의 측정을 나타낼 수 있다. 유사하게, 일부 예들에서, 하나 이상의 센서는 차량에 대한 LIDAR 디바이스의 오리엔테이션의 표시를 제공하는 센서들(예를 들어, IMU, 자이로스코프, 인코더 등)을 포함할 수 있다. 또한, 일부 예들에서, LIDAR 디바이스(예를 들어, 주변 환경을 스캐닝하기 위해 회전하는, 차량의 상부 측에 장착된 LIDAR)는 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 이러한 예들에서, 차량은 차량 움직임을 고려하기 위해 LIDAR 디바이스의 회전 주파수를 변조할 수 있다.
예로서, LIDAR 디바이스가 15Hz의 주파수(초당 15 회전수)로 시계 방향으로 회전하고 있는 시나리오를 고려한다. 이러한 시나리오에서, 차량이 우회전 기동을 수행하는 경우, 차량은 차량의 요 방향으로의 변화율에 기초한 양만큼 (예를 들어, 15Hz 미만의 주파수로) LIDAR 디바이스의 회전 주파수를 감소시킬 수 있다. 이 프로세스를 통해, 차량은 운전 기동(예를 들어, 좌회전 또는 우회전) 이전에, 그동안에, 및/또는 그 이후에 환경에 대한 LIDAR 디바이스의 회전의 겉보기 주파수에서의 변동들을 완화하거나 방지할 수 있다. 그 결과, 예를 들어, 기동 동안 LIDAR 디바이스에 의해 스캐닝된 환경의 영역은 다른 스캐닝된 영역들과 동일하거나 유사한 스캐닝 분해능을 가질 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 다른 예시적인 차량/센서 구성들 및 동작들도 가능하다.
II. 예시적인 센서들
본 명세서에 설명된 예시적인 센서들이 LIDAR 센서들을 포함하지만, 다른 타입들의 센서들도 가능하다. 본 명세서에서 채택될 수 있는 예시적인 센서들의 비포괄적 목록은 무엇보다도 RADAR 센서들 및 SONAR 센서들을 포함한다. 이를 위해, 본 명세서에서의 몇몇 예시적인 센서들은 센서에 제공되는 변조된 전력에 기초하여 (예를 들어, 펄스들의 시퀀스, 등등의 형태로) 신호를 방출하고, 그 후 주변 환경에서의 물체들로부터의 방출된 신호의 반사들을 검출하는 능동 센서를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 본 명세서에서의 몇몇 예시적 센서들은 주변 환경에서의 하나 이상의 외부 광원(예를 들어, 태양, 가로등, 기타 등등)으로부터 기원하는 신호들을 검출하는, 예를 들어 카메라들 및 마이크로폰들과 같은 수동 센서들을 포함할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 LIDAR 디바이스(100)의 간략화된 블록도이다. 도시된 바와 같이, LIDAR 디바이스(100)는 전원 장치(102), 제어기(104), 송신기(106), 하나 이상의 광학 소자(108), 수신기(114), 회전 플랫폼(116), 하나 이상의 액추에이터(118), 고정 플랫폼(120), 로터리 링크(122), 및 하우징(124)을 포함한다. 다른 실시예들에서, LIDAR 디바이스(100)는 더 많은, 더 적은, 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(100)는 디바이스(100)의 오리엔테이션의 측정치를 나타내는 하나 이상의 센서(예를 들어, 자이로스코프, 가속도계, 인코더 등)를 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 도시된 컴포넌트들은 임의 개수의 방식으로 조합되거나 분할될 수 있다.
전원 장치(102)는 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들에게 전력을 공급, 수신, 및/또는 분배하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 전원 장치(102)는 LIDAR 디바이스(100) 내에 배치되고 또한 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들에 임의의 실현가능한 방식으로 연결되어 이들 컴포넌트들에 전력을 공급하는 전력 소스(예를 들어, 배터리 셀, 기타 등등)를 포함하거나 다른 식으로 전력 소스 형태를 취할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 전원 장치(102)는 하나 이상의 외부 전력 소스로부터(예를 들어, LIDAR 디바이스(100)가 장착되는 차량에 배치된 전원으로부터) 전력을 수신하고 수신된 전력을 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들에 송신하도록 구성되는 전력 어댑터를 포함하거나 다른 식으로 그런 형태를 취할 수 있다.
제어기(104)는 LIDAR 디바이스(100)의 특정 동작들을 용이하게 하도록 배치된 하나 이상의 전자 컴포넌트 및/또는 시스템을 포함할 수 있다. 제어기(104)는 LIDAR 디바이스(100) 내에서 임의의 실현가능한 방식으로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제어기(104)는 로터리 링크(122)의 중앙 캐비티 영역 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
일부 예들에서, 제어기(104)는 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들로의 제어 신호들의 전송을 위해 및/또는 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들로부터 제어기(104)로의 데이터의 전송을 위해 사용되는 배선을 포함하거나 이것에 다른 식으로 결합될 수 있다. 일반적으로, 제어기(104)가 수신하는 데이터는, 무엇보다도, 수신기(114)에 의한 광의 검출들에 기초한 센서 데이터를 포함할 수 있다. 더욱이, 제어기(104)에 의해 송신되는 제어 신호들은, 무엇보다도, 송신기(106)에 의한 광의 방출을 제어하는 것, 수신기(114)에 의한 광의 검출을 제어하는 것, 및/또는 회전 플랫폼(116)을 회전시키도록 액추에이터(들)(118)를 제어하는 것에 의해 그런 것처럼, LIDAR 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들을 작동시킬 수 있다.
이를 위해, 일부 예들에서, 제어기(104)는 하나 이상의 프로세서, 데이터 스토리지, 및 LIDAR 디바이스(100)로 하여금 본 명세서에 설명된 다양한 동작들을 수행하도록 야기하기 위해 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 (데이터 스토리지상에 저장된) 프로그램 명령어들을 포함할 수 있다. 일부 사례들에서, 제어기는 외부 제어기와 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들 사이의 제어 신호들 및/또는 데이터의 전송을 용이하게 하는 것을 돕기 위해 외부 제어기 또는 그와 유사한 것(예를 들어, LIDAR 디바이스(100)가 장착되는 차량에 배치된 컴퓨팅 시스템)과 통신할 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 제어기(104)는 본 명세서에 설명된 다양한 기능들을 수행하도록 배선된 회로를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 제어기(104)는 하나 이상의 특수 목적 프로세서, 서보들, 또는 다른 타입들의 제어기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(104)는 회전 플랫폼이 특정 주파수 또는 위상에서 회전하도록 야기하기 위해 액추에이터(들)(118)를 작동시키는 PID(proportional-integral-derivative) 제어기 또는 다른 제어 루프 피드백 메커니즘을 포함할 수 있다. 다른 예들도 가능하다.
송신기(106)는 LIDAR 디바이스(100)의 환경을 향해 광(또는 다른 신호)을 송신하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 송신기(106)는 어떤 파장 범위 내의 파장들을 갖는 하나 이상의 광빔 및/또는 펄스를 방출하는 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다. 파장 범위는, 예를 들어, 전자기 스펙트럼의 자외선, 가시광, 및/또는 적외선 부분들일 수 있다. 일부 예들에서, 파장 범위는, 레이저들에 의해 제공되는 것과 같이, 좁은 파장 범위일 수 있다.
일부 예들에서, 송신기(106) 내의 광원(들)은 레이저 다이오드, 다이오드 바(diode bar), 발광 다이오드(LED), VCSEL(vertical cavity surface emitting lasers), 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드(PLED), 발광 폴리머(LEP), 액정 디스플레이(LCD), 마이크로전자기계 시스템(MEMS), 광섬유 레이저, 및/또는 광을 선택적으로 투과, 반사, 및/또는 방출하여 복수의 방출된 광 빔 및/또는 펄스를 제공하도록 구성된 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있다.
광학 소자(들)(108)는 송신기(106) 및/또는 수신기(114)에 포함되거나 다른 식으로 이에 결합될 수 있다. 일 예에서, 광학 소자(들)(108)는 송신기(106) 내의 광원으로부터 환경을 향해 광을 지향시키도록 배열될 수 있다. 또 다른 예에서, 광학 소자(들)(108)는 환경으로부터 수신기(114)를 향해 광을 포커싱하도록 배열될 수 있다. 이와 같으므로, 광학 소자(들)(108)는, 다른 광학 컴포넌트들 중에서도, 물리적 공간을 통한 광의 전파를 안내하기 위해 사용되는 미러(들) 및/또는 광의 특정 특성들을 조절하기 위해 사용되는 렌즈(들)의 임의의 실현가능한 조합을 포함할 수 있다.
수신기(114)는 송신기(106)에 의해 방출되고 LIDAR 디바이스(100)의 주변 환경에서 하나 이상의 물체로부터 반사되는 광 펄스들의 반사들을 포착하고 검출하도록 배열되는 하나 이상의 광 검출기(예를 들어, 포토다이오드들, 애벌런치 포토다이오드들 등)을 포함할 수 있다. 이를 위해, 수신기(114)는 송신기(106)에 의해 방출된 광과 동일한 파장 범위의 파장들을 갖는 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, LIDAR 디바이스(100)는 LIDAR 디바이스(100)로부터 기원하는 반사된 광 펄스들을 환경에서의 다른 광으로부터 구별할 수 있다.
일부 예들에서, LIDAR 디바이스(100)는 LIDAR 디바이스(100)의 회전 속력을 변경하거나 및/또는 송신기(106)에 의해 방출되는 광 펄스들의 펄스 레이트를 조정하는 것에 의해 수평 스캐닝 분해능을 선택하거나 조절할 수 있다. 특정 예로서, 송신기(106)는 초당 150,000개 광 펄스의 펄스 레이트로 광 펄스들을 방출하도록 구성될 수 있다. 이 예에서, LIDAR 디바이스(100)는 15Hz(즉, 초당 15번의 완전한 360°회전)로 회전하도록 구성될 수 있다. 이와 같으므로, 수신기(114)는 0.036°수평 각도 분해능으로 광을 검출할 수 있다. 0.036°의 수평 각도 분해능은 LIDAR 디바이스(100)의 회전 속력을 변경하거나 또는 펄스 레이트를 조절함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, LIDAR 디바이스(100)가 대신에 30Hz로 회전되는 경우, 수평 각도 분해능은 0.072°가 될 수 있다. 대안적으로, 송신기(106)가 15Hz의 회전 속력을 유지하면서 초당 300,000개의 광 펄스의 레이트로 광 펄스들을 방출하는 경우, 수평 각도 분해능은 0.018°가 될 수 있다. 다른 예들에서, LIDAR 디바이스(100)는 LIDAR(100)의 완전한 360°회전보다 작은 범위 내에서 특정 범위의 뷰들을 스캐닝하도록 대안적으로 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 광학 소자들(108)은 수신기(114)에서 광학 렌즈와 광 검출기)(photodetector)(또는 광 검출기(light detector)) 사이에서 광 경로를 접도록 배열된 적어도 하나의 미러를 또한 포함할 수 있다. 각각의 그러한 미러는 임의의 실현가능한 방식으로 수신기(114) 내에 고정될 수 있다. 또한, 임의의 실현가능한 수의 거울들이 광학 경로를 접기 위한 목적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 수신기(114)는 광학 렌즈와 광 검출기 어레이 사이에서 광학 경로를 2회 이상 접도록 배열된 2개 이상의 미러를 또한 포함할 수 있다.
더욱이, 위에 언급한 바와 같이, 수신기(114)는 각각이 (예를 들어, 위에서 언급된 파장 범위에서의) 검출된 광을, 검출된 광을 나타내는 전기 신호로 변환하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있는 광 검출기 어레이를 포함할 수 있다. 실제로, 이러한 광 검출기 어레이는 다양한 방식들 중 하나로 배열될 수 있다. 예를 들어, 검출기들은 하나 이상의 기판(예를 들어, PCB(printed circuit board), 가요성 PCB 등)상에 배치될 수 있고, 광학 렌즈로부터 광학 경로를 따라 이동하는 들어오는 광을 검출하도록 배열될 수 있다. 또한, 이러한 광 검출기 어레이는 임의의 실현가능한 방식으로 정렬된 임의의 실현가능한 수의 검출기를 포함할 수 있다.
또한, 어레이 내의 검출기들은 다양한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 검출기들은 광 다이오드들, 애벌런치 포토다이오드들(예를 들어, 가이거 모드 및/또는 선형 모드 애벌런치 포토다이오드들), SiPM들(silicon photomultipliers), 포토트랜지스터들, 카메라들, APS(active pixel sensors), CCD(charge coupled devices), 극저온 검출기들, 및/또는 방출된 광의 파장 범위에서의 파장들을 갖는 포커싱된 광을 수신하도록 구성된 임의의 다른 광 센서 형태를 취할 수 있다.
회전 플랫폼(116)은 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 회전 플랫폼(116)은 그 위에 장착된 하나 이상의 컴포넌트를 지지하는데 적합한 임의의 고체 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 송신기(106) 및 수신기(114)는 회전 플랫폼(116)상에 배열될 수 있으며, 따라서 이러한 컴포넌트들 각각은 회전 플랫폼(116)의 회전에 기초하여 환경에 대해 이동된다. 특히, 이러한 컴포넌트들 각각은 축에 대해 회전될 수 있어서 LIDAR 디바이스(100)가 다양한 방향들로부터 정보를 획득할 수 있도록 한다. 이러한 방식으로, LIDAR 디바이스(100)의 지시 방향은 회전 플랫폼(114)을 상이한 방향들로 액추에이트시킴으로써 수평으로 조절될 수 있다.
플랫폼(116)을 이러한 방식으로 회전시키기 위해, 하나 이상의 액추에이터(118)가 회전 플랫폼(114)을 액추에이트시킬 수 있다. 이를 위해, 액추에이터들(118)은, 무엇보다도, 모터들, 공압 액추에이터들, 유압 피스톤들, 및/또는 압전 액추에이터들을 포함할 수 있다.
이런 배열에 의해, 제어기(104)는 회전 플랫폼(116)을 다양한 방식으로 회전시켜서 환경에 관한 정보를 획득하도록 액추에이터(118)를 작동시킬 수 있다. 일 예에서, 회전 플랫폼(116)은 어느 방향으로든 회전될 수 있다. 또 다른 예에서, 회전 플랫폼(116)은 완전 회전들을 수행하여 LIDAR 디바이스(100)가 환경의 360° 수평 FOV를 제공하도록 할 수 있다. 더욱이, 회전 플랫폼(116)은 다양한 주파수들로 회전하여서 LIDAR 디바이스(100)가 다양한 리프레시 레이트들로 환경을 스캐닝하도록 야기할 수 있다. 일 실시예에서, LIDAR 디바이스(100)는 15Hz의 리프레시 레이트(예를 들어, 초당 LIDAR 디바이스(100)의 15번의 완전 회전)를 갖도록 구성될 수 있다.
고정 플랫폼(120)은 임의의 형상 또는 형태를 취할 수 있고, 예를 들어, 차량의 상부에 결합하는 것처럼 다양한 구조체들에 결합하도록 구성될 수 있다. 또한, 고정 플랫폼의 결합은 임의의 실현가능한 커넥터 배열(예를 들어, 볼트 및/또는 나사)을 통해 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, LIDAR 디바이스(100)는 본 명세서에 설명된 것들과 같이 다양한 목적들을 위해 사용되도록 구조체에 결합될 수 있다.
로터리 링크(122)는 고정 플랫폼(120)을 회전 플랫폼(116)에 직접 또는 간접적으로 결합한다. 이를 위해, 로터리 링크(122)는 고정 플랫폼(120)에 대한 축을 중심으로 회전 플랫폼(116)의 회전을 제공하는 임의의 형상, 형태 및 재료를 취할 수 있다. 예를 들어, 로터리 링크(122)는 액추에이터(118)로부터의 액추에이션에 기초하여 회전하는 샤프트 또는 그와 유사한 것의 형태를 취할 수 있고, 그에 의해 액츄에이터(118)로부터 회전 플랫폼(116)으로 기계적 힘을 전달한다. 일 구현에서, 로터리 링크(122)는 LIDAR 디바이스(100)의 하나 이상의 컴포넌트가 배치될 수 있는 중앙 캐비티를 가질 수 있다. 일부 예들에서, 로터리 링크(122)는 또한 고정 플랫폼(120)과 회전 플랫폼(116)(및/또는 송신기(106) 및 수신기(114)와 같은 컴포넌트들) 사이의 데이터 및/또는 명령어들을 전송하기 위한 통신 링크를 제공할 수 있다.
하우징(124)은 임의의 형상, 형태, 및 재료를 취할 수 있고 LIDAR 디바이스(100)의 하나 이상의 컴포넌트를 하우징하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(124)은 돔 형상 하우징일 수 있다. 또한, 예를 들어, 하우징(124)은 적어도 부분적으로 불투명한 재료로 구성될 수 있고, 이것은 적어도 일부 광이 하우징(124)의 내부 공간에 진입하는 것을 차단하는 것을 허용하고, 따라서 LIDAR 디바이스(100)의 하나 이상의 컴포넌트에 대한 주변 광의 열 및 잡음 효과들을 완화시키는 것을 도울 수 있다. 하우징(124)의 다른 구성들도 가능하다.
일부 예들에서, 하우징(124)은 회전 플랫폼(116)에 결합될 수 있어서 하우징(122)이 회전 플랫폼(116)의 회전에 기초하여 전술한 축을 중심으로 회전하게 구성되도록 한다. 이 구현에 의해, 송신기(106), 수신기(114), 및 가능하게는 LIDAR 디바이스(100)의 다른 컴포넌트들이 각각 하우징(124) 내에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 송신기(106) 및 수신기(114)는 하우징(124) 내에 배치되어 있는 동안 하우징(124)과 함께 회전할 수 있다. LIDAR 디바이스(100)의 이러한 배열은 단지 예시적인 목적으로 설명된 것이고 제한하려는 것은 아니라는 점에 유의한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 LIDAR 디바이스(200)를 도시한다. LIDAR(200)는 LIDAR(100)와 유사할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, LIDAR(200)는, 광학 소자(108), 회전 플랫폼(216), 고정 플랫폼(120), 및 하우징(124)과 제각기 유사할 수 있는 렌즈(208), 회전 플랫폼(216), 고정 플랫폼(220), 및 하우징(224)을 포함한다. 도시된 바와 같이, LIDAR 디바이스(200)에 의해 방출된 광 빔들(280)은 LIDAR(200)의 지시 방향을 따라 LIDAR(200)의 환경을 향해 렌즈(108)로부터 전파되고, 환경에서의 하나 이상의 물체로부터 반사 광(290)으로서 반사된다.
일부 예들에서, 하우징(224)은 실질적으로 원통 형상을 갖고 LIDAR 디바이스(200)의 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 하우징(224)은 대략 10 센티미터의 직경을 가질 수 있다. 다른 예들이 가능하다. 일부 예들에서, LIDAR 디바이스(200)의 회전 축은 실질적으로 수직이다. 예를 들어, 다양한 컴포넌트들을 포함하는 하우징(224)을 회전시킴으로써, LIDAR 디바이스(200)의 환경의 360도 뷰의 3 차원 맵이 결정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, LIDAR 디바이스(200)는 하우징(224)의 회전 축을 기울여 LIDAR 디바이스(200)의 시야를 제어하도록 구성될 수 있다. 따라서, 일부 예들에서, 회전 플랫폼(216)은 LIDAR 디바이스(200)의 회전 축을 변경하기 위해 하나 이상의 방향으로 기울어질 수 있는 이동가능 플랫폼을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 렌즈(208)는 방출된 광 빔들(280)을 LIDAR(200)의 환경을 향해 시준하고 그리고 LIDAR(200)의 환경으로부터 수신된 광(290)의 초점을 맞추는 것 둘 모두를 하기 위한 굴절력을 가질 수 있다. 일 예에서, 렌즈(208)는 대략 120mm의 초점 거리를 갖는다. 다른 예시적인 초점 길이들이 가능하다. 시준을 위한 송광 렌즈(transmit lens) 및 포커싱을 위한 수광 렌즈(receive lens) 대신에, 이 기능들 둘 모두를 수행하기 위해 동일한 렌즈(208)를 사용함으로써, 크기, 비용, 및/또는 복잡성과 관련한 장점들이 제공될 수 있다. 대안적으로, LIDAR(200)는 별개의 송광 및 수광 렌즈들을 포함할 수 있다.
III. 예시적인 차량들
본 명세서에서의 예시적인 실시예들은, 예를 들어, 차량에 장착된 LIDAR 디바이스들(100 및 200) 또는 또 다른 타입의 센서(예를 들어, RADAR, SONAR 등)와 같은 센서를 포함할 수 있다. 그러나, 예시적인 센서는 임의의 실현가능한 시스템 또는 배열에 통합되거나 그렇지 않으면 그에 연결될 수 있다. 예를 들어, 조립 라인에서 제조되고 있는 물체들(예를 들어, 제품들)을 모니터링하기 위해, 예시적인 LIDAR가 조립 라인 설정에서 (예를 들어, 이동 플랫폼상에 장착되어) 사용될 수 있다. 다른 예들도 가능하다. 또한, 예를 들어, 예시적인 LIDAR는 추가적으로 또는 대안적으로 종래의 자동차뿐만 아니라 자율 또는 반자율 동작 모드를 갖는 자동차를 포함하는 임의의 타입의 차량에서 사용될 수 있다. 따라서, "차량"이라는 용어는, 예를 들어, 무엇보다도, 트럭, 밴, 세미트레일러 트럭(semi-trailer truck), 모터사이클, 골프 카트, 오프로드 차량(off-road vehicle), 창고 운송 차량, 또는 농장 차량은 물론이고, 롤러코스터, 트롤리(trolley), 전차(tram), 또는 기차 차량(train car)과 같이 트랙 위를 달리는 캐리어(carrier)를 비롯한, 임의의 움직이는 물체를 커버하도록 광의적으로 해석되어야 한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 차량(300)의 간략화된 블록도이다. 도시된 바와 같이, 차량(300)은 추진 시스템(302), 센서 시스템(304), 제어 시스템(306), 주변 장치들(308), 및 컴퓨터 시스템(310)을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 차량(300)은 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 시스템들을 포함할 수 있으며, 각각의 시스템은 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 도시된 시스템들 및 컴포넌트들은 임의 수의 방식들로 조합 또는 분할될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(306) 및 컴퓨터 시스템(310)은 단일 시스템으로 조합될 수 있다.
추진 시스템(302)은 차량(300)을 위해 동력에 의한 움직임을 제공하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 도시된 바와 같이, 추진 시스템(302)은 엔진/모터(318), 에너지 소스(320), 트랜스미션(322), 및 바퀴들/타이어들(324)을 포함한다.
엔진/모터(318)는 내연 기관, 전기 모터, 증기 기관, 및 스털링 기관(stirling engine)의 임의의 조합일 수 있거나 이것들을 포함할 수 있다. 다른 모터들 및 엔진들도 가능하다. 일부 실시예들에서, 추진 시스템(302)은 다수의 타입의 엔진들 및/또는 모터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스-전기 하이브리드 자동차는 가솔린 기관 및 전기 모터를 포함할 수 있다. 다른 예들이 가능하다.
에너지 소스(320)는 엔진/모터(318)에 전체적으로 또는 부분적으로 동력을 공급하는 에너지 소스일 수 있다. 즉, 엔진/모터(318)는 에너지 소스(320)를 기계 에너지로 변환하도록 구성될 수 있다. 에너지 소스들(320)의 예들은 가솔린, 디젤, 프로판, 다른 압축 가스 기반 연료들, 에탄올, 태양 전지판들, 배터리들, 및 다른 전력 소스들을 포함한다. 에너지 소스(들)(320)는, 추가적으로 또는 대안적으로, 연료 탱크들, 배터리들, 커패시터들, 및/또는 플라이휠들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에너지 소스(320)는 차량(300)의 다른 시스템들에 대한 에너지도 제공할 수 있다. 이를 위해, 에너지 소스(320)는, 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어, 재충전가능 리튬 이온 또는 납산 배터리를 포함할 수 있다. 일 예에서, 에너지 소스(320)는 차량(300)의 다양한 컴포넌트들에 전력을 제공하는 하나 이상의 배터리 뱅크를 포함할 수 있다.
트랜스미션(322)은 엔진/모터(318)로부터의 기계적 동력을 바퀴들/타이어들(324)에 전달하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 트랜스미션(322)은 기어박스, 클러치, 차동, 구동 샤프트들, 및/또는 다른 요소들을 포함할 수 있다. 트랜스미션(322)이 구동 샤프트들을 포함하는 실시예들에서, 구동 샤프트들은 바퀴들/타이어들(324)에 결합되도록 구성된 하나 이상의 차축을 포함할 수 있다.
차량(300)의 바퀴들/타이어들(324)은, 외발 자전거, 자전거/모터사이클, 삼륜차, 또는 자동차/트럭 사륜 형식을 비롯한, 다양한 형식들로 구성될 수 있다. 6개 이상의 바퀴를 포함하는 것들과 같이, 다른 바퀴/타이어 형식들도 가능하다. 어떤 경우든, 바퀴들/타이어들(324)은 다른 바퀴들/타이어들(324)에 대해 차동적으로 회전하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 바퀴들/타이어들(324)은 트랜스미션(322)에 고정되게 부착된 적어도 하나의 바퀴 및 주행 표면과 접촉할 수 있는 바퀴의 테두리에 결합된 적어도 하나의 타이어를 포함할 수 있다. 바퀴들/타이어들(324)은 금속과 고무의 임의의 조합, 또는 다른 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 추진 시스템(302)은 추가적으로 또는 대안적으로 도시된 것들 이외의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
센서 시스템(304)은 차량(300)이 위치되는 환경에 관한 정보를 감지하도록 구성된 다수의 센서는 물론이고, 센서들의 위치 및/또는 오리엔테이션을 수정하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터(336)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 센서 시스템(304)은 GPS(Global Positioning System)(326), IMU(inertial measurement unit)(328), RADAR 유닛(330), 레이저 거리 측정기 및/또는 LIDAR 유닛(332), 및 카메라(334)를 포함한다. 센서 시스템(304)은, 예를 들어, 차량(300)의 내부 시스템들(예컨대, O2 모니터, 연료 게이지, 엔진 오일 온도 등)을 모니터링하는 센서들을 비롯한, 부가의 센서들도 포함할 수 있다. 다른 센서들도 가능하다.
GPS(326)는 차량(300)의 지리적 위치를 추정하도록 구성된 임의의 센서(예를 들어, 위치 센서)일 수 있다. 이를 위해, GPS(326)는 지구에 대한 차량(300)의 위치를 추정하도록 구성된 송수신기를 포함할 수 있다.
IMU(328)는 차량(300)의 위치 및 오리엔테이션 변화들을 감지하도록 구성된 센서들의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서들의 조합은, 무엇보다도, 가속도계들, 자이로스코프들, 나침반들을 포함할 수 있다.
RADAR 유닛(330)은 무선 신호들을 이용하여 차량(300)이 위치되는 환경에서의 물체들을 감지하도록 구성된 임의의 센서일 수 있다. 일부 실시예들에서, 물체들을 감지하는 것 외에, RADAR 유닛(330)은, 추가적으로, 물체들의 속력 및/또는 방향(heading)을 감지하도록 구성될 수 있다.
유사하게, 레이저 거리측정기 또는 LIDAR 유닛(332)은 레이저들을 이용하여 차량(300)이 위치되는 환경에서의 물체들을 감지하도록 구성된 임의의 센서일 수 있다. 예를 들어, LIDAR 유닛(332)은 하나 이상의 LIDAR 디바이스를 포함할 수 있고, 이들 중 적어도 일부는 예를 들어, LIDAR 디바이스들(100 및/또는 200)의 형태를 취할 수 있다.
카메라(334)는 차량(300)이 위치되는 환경의 이미지들을 포착하도록 구성된 임의의 카메라(예컨대, 스틸 카메라, 비디오 카메라 등)일 수 있다. 이를 위해, 카메라(334)는 전술된 형태들 중 임의의 것을 취할 수 있다.
제어 시스템(306)은 차량(300)의 하나 이상의 동작 및/또는 그의 컴포넌트들을 제어하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제어 시스템(306)은 조향 유닛(338), 스로틀(340), 브레이크 유닛(342), 센서 융합 알고리즘(344), 컴퓨터 비전 시스템(346), 내비게이션 또는 경로설정 시스템(348), 및 장애물 회피 시스템(350)을 포함할 수 있다.
조향 유닛(338)은 차량(300)의 방향을 조절하도록 구성된 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 스로틀(340)은 엔진/모터(318) 및 다음으로 차량(300)의 속력을 제어하도록 구성된 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 브레이크 유닛(342)은 차량(300)을 감속시키도록 구성된 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 브레이크 유닛(342)은 바퀴들/타이어들(324)이 느리게 가도록 하기 위해 마찰을 사용할 수 있다. 또 다른 예로서, 브레이크 유닛(342)은 바퀴들/타이어들(324)의 운동 에너지를 전류로 변환할 수 있다.
센서 융합 알고리즘(344)은 센서 시스템(304)으로부터의 데이터를 입력으로서 수신하도록 구성된 알고리즘(또는 알고리즘을 저장한 컴퓨터 프로그램 제품)일 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 센서 시스템(304)에 의해 감지된 정보를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 센서 융합 알고리즘(344)은, 예를 들어, 칼만 필터(Kalman filter), 베이지안 네트워크(Bayesian network), 본 명세서에서의 방법들의 기능들 중 일부에 대한 알고리즘, 또는 임의의 다른 알고리즘을 포함할 수 있다. 센서 융합 알고리즘(344)은, 예를 들어, 차량(300)이 위치되는 환경에서의 개개의 물체들 및/또는 특징부들의 평가들, 특정의 상황들의 평가들, 및/또는 특정의 상황들에 기초한 가능한 영향들의 평가들을 비롯한, 센서 시스템(304)으로부터의 데이터에 기초한 다양한 평가들을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 다른 평가들도 가능하다.
컴퓨터 비전 시스템(346)은, 예를 들어, 교통 신호들 및 장애물들을 포함하여, 차량(300)이 위치되는 환경에서의 물체들 및/또는 특징부들을 식별하기 위해서 카메라(334)에 의해 캡처된 이미지들을 처리 및 분석하도록 구성된 임의의 시스템일 수 있다. 이를 위해, 컴퓨터 비전 시스템(346)은 물체 인식 알고리즘, SFM(Structure from Motion) 알고리즘, 비디오 추적, 또는 다른 컴퓨터 비전 기법들을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 비전 시스템(346)은, 추가적으로, 환경의 맵을 제작하고, 물체들을 추적하며, 물체들의 속력을 추정하고, 기타 등들을 하도록 구성될 수 있다.
내비게이션 및 경로설정 시스템(348)은 차량(300)에 대한 주행 경로를 결정하도록 구성된 임의의 시스템일 수 있다. 내비게이션 및 경로설정 시스템(348)은 차량(300)이 동작 중인 동안 차량(300)의 주행 경로를 동적으로 업데이트하도록 추가적으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내비게이션 및 경로설정 시스템(348)은 차량(300)에 대한 주행 경로를 결정하기 위해서 센서 융합 알고리즘(344), GPS(326), LIDAR 유닛(332), 및/또는 하나 이상의 미리 결정된 맵으로부터의 데이터를 통합하도록 구성될 수 있다.
장애물 회피 시스템(350)은 차량(300)의 환경에서의 장애물들을 식별, 평가, 및 회피하거나 다른 방식으로 이를 극복하도록 구성된 임의의 시스템일 수 있다. 제어 시스템(306)은 추가적으로 또는 대안적으로 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
주변 장치들(308)은 차량(300)이 외부 센서들, 다른 차량들, 외부 컴퓨팅 디바이스들, 및/또는 사용자와 상호작용하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 주변 장치들(308)은, 예를 들어, 무선 통신 시스템(352), 터치스크린(354), 마이크로폰(356), 및/또는 스피커(358)를 포함할 수 있다.
무선 통신 시스템(352)은, 직접적으로 또는 통신 네트워크를 통해, 하나 이상의 다른 차량, 센서, 또는 다른 엔티티에 무선으로 결합하도록 구성된 임의의 시스템일 수 있다. 이를 위해, 무선 통신 시스템(352)은, 직접적으로 또는 통신 네트워크를 통해, 다른 차량들, 센서들, 서버들, 또는 다른 엔티티들과 통신하기 위한 안테나 및 칩셋을 포함할 수 있다. 칩셋 또는 무선 통신 시스템(352)은, 일반적으로, 무엇보다도, 블루투스, IEEE 802.11(임의의 IEEE 802.11 개정들을 포함함)에 기술된 통신 프로토콜들, 셀룰러 기술(GSM, CDMA, UMTS, EV-DO, WiMAX, 또는 LTE와 같은 것), Zigbee, DSRC(dedicated short range communications), 및 RFID(radio frequency identification) 통신과 같은, 하나 이상의 타입의 무선 통신(예컨대, 프로토콜들)에 따라 통신하도록 구성될 수 있다.
터치스크린(354)은 차량(300)에 명령들을 입력하기 위해 사용자에 의해 사용될 수 있다. 이를 위해, 터치스크린(354)은 무엇보다도 정전식 감지(capacitive sensing), 감압식 감지(resistance sensing), 또는 표면 탄성파 프로세스(surface acoustic wave process)를 통해 사용자의 손가락의 위치 및 이동 중 적어도 하나를 감지하도록 구성될 수 있다. 터치스크린(354)은 터치스크린 표면에 평행한 또는 그에 대해 평면인 방향으로의, 터치스크린 표면에 수직인 방향으로의, 또는 둘 모두로의 손가락 움직임을 감지할 수 있고, 또한 터치스크린 표면에 가해지는 압력의 레벨을 감지할 수 있다. 터치 스크린(354)은 하나 이상의 반투명 또는 투명 절연층 및 하나 이상의 반투명 또는 투명 도전층으로 형성될 수 있다. 터치스크린(354)은 다른 형태들도 취할 수 있다.
마이크로폰(356)은 차량(300)의 사용자로부터 오디오(예를 들어, 음성 명령 또는 다른 오디오 입력)를 수신하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 스피커들(358)은 차량(300)의 사용자에게 오디오를 출력하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 시스템(310)은 추진 시스템(302), 센서 시스템(304), 제어 시스템(306), 및 주변 장치들(308) 중 하나 이상에 데이터를 송신하고, 이들로부터 데이터를 수신하고, 이들과 상호작용하고, 및/또는 이들을 제어하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 컴퓨터 시스템(310)은 시스템 버스, 네트워크, 및/또는 다른 접속 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 추진 시스템(302), 센서 시스템(304), 제어 시스템(306), 및 주변 장치들(308) 중 하나 이상에 통신가능하게 링크될 수 있다.
일 예에서, 컴퓨터 시스템(310)은 연료 효율을 개선하기 위해 트랜스미션(322)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(310)은 카메라(334)로 하여금 환경의 이미지들을 캡처하게 야기하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(310)은 센서 융합 알고리즘(344)에 대응하는 명령어들을 저장하고 실행하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(310)은 LIDAR 유닛(332)을 사용하여 차량(300) 주위의 환경의 3D 표현을 결정하기 위한 명령어들을 저장하고 실행하도록 구성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 컴퓨터 시스템(310)은 LIDAR 유닛(332)에 대한 제어기로서 기능할 수 있다. 다른 예들도 가능하다.
도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(310)은 프로세서(312) 및 데이터 스토리지(314)를 포함한다. 프로세서(312)는 하나 이상의 범용 프로세서들 및/또는 하나 이상의 특수 목적 프로세서들을 포함할 수 있다. 프로세서(312)가 둘 이상의 프로세서를 포함하는 경우에 대해서, 그러한 프로세서들은 개별적으로 또는 조합하여 작업할 수 있다.
데이터 스토리지(314)는, 다음으로, 광학, 자기, 및/또는 유기 스토리지와 같은 하나 이상의 휘발성 및/또는 하나 이상의 비휘발성 저장 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 데이터 스토리지(314)는 프로세서(312)와 전체적으로 또는 부분적으로 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 스토리지(314)는, 차량(300) 및/또는 그의 컴포넌트들(예를 들어, LIDAR 유닛(332) 등)으로 하여금 본 명세서에서 설명되는 다양한 동작들을 수행하게 야기하는, 프로세서(312)에 의해 실행가능한 명령어들(316)(예를 들어, 프로그램 로직)을 포함할 수 있다. 데이터 스토리지(314)는, 제어 시스템들(302, 304, 306), 및/또는 주변 장치들(308)에 데이터를 송신하고, 이들로부터 데이터를 수신하고, 이들과 상호작용하고, 및/또는 이들을 제어하기 위한 명령어들을 비롯한, 추가적인 명령어들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 차량(300)은 도시된 것들에 부가하여 또는 그 대신에 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량(300)은 하나 이상의 추가 인터페이스 및/또는 전원을 포함할 수 있다. 다른 부가의 컴포넌트들도 가능하다. 이러한 실시예들에서, 데이터 스토리지(314)는 또한 추가 컴포넌트들을 제어 및/또는 통신하기 위해 프로세서(312)에 의해 실행가능한 명령어들을 포함할 수 있다. 게다가, 컴포넌트들 및 시스템들 각각이 차량(300)에 통합되는 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 컴포넌트 또는 시스템은 유선 또는 무선 접속들을 사용하여 차량(300)상에 분리가능하게 장착되거나 또는 그에 다른 방식으로 (기계적으로 또는 전기적으로) 접속될 수 있다. 차량(300)은 다른 형태들도 취할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 예시적인 실시예들에 따른, LIDAR 디바이스(410)를 장비한 차량(400)을 집합적으로 도시한다. 차량(400)은 예를 들어, 차량(300)과 유사할 수 있다. 차량(400)이 자동차로서 도시되어 있지만, 앞서 유의한 바와 같이, 다른 타입의 차량들이 가능하다. 더욱이, 차량(400)이 자율 모드에서 동작하도록 구성될 수 있지만, 본 명세서에 설명된 실시예들은 자율적으로 동작하도록 구성되지 않은 차량들에도 적용가능하다.
도 4a는 차량(400)의 우측면도, 정면도, 배면도, 및 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 차량(400)은, 바퀴(402)에 의해 예시된 차량(400)의 바퀴들이 위치되는 하부 측면과 마주보는 차량(400)의 상부 측면상에 장착된 LIDAR 디바이스(410)를 포함한다. LIDAR 디바이스(410)는, 예를 들어, LIDAR 디바이스들(100 및/또는 200)과 유사할 수 있다. LIDAR 디바이스(410)가 차량(400)의 상부 측면상에 위치되는 것으로서 도시되고 설명되지만, LIDAR 디바이스(410)는 예를 들어, 차량(400)의 임의의 다른 측면을 포함하여 차량(400)의 임의의 다른 부분상에 대안적으로 위치될 수 있다.
도 4b는 차량(400)의 또 다른 평면도를 도시한다. 일부 시나리오들에서, 차량(400)은 요 축(yaw axis)(414), 피치 축(pitch axis)(416) 및 롤 축(roll axis)(418)으로서 도시되는 하나 이상의 축을 중심으로 회전할 수 있다. 요 축(414)은 차량의 상부를 통해 (그리고 페이지 밖으로) 연장되는 높이 방향 축에 대응할 수 있다. 예시적인 시나리오에서, 요 축(414)을 중심으로 한 차량(400)의 요 회전은 환경에서의 차량(400)의 오리엔테이션(예를 들어, 주행 표면을 따라 이동하는 차량의 포인팅 또는 헤딩(heading) 방향 등)을 조절하는 것에 대응할 수 있다.
피치 축(416)은 차량(400)의 우측 및 좌측을 통해 폭방향으로 연장되는 회전 축에 대응할 수 있다. 예시적인 시나리오에서, 피치 축(416)을 중심으로 한 차량(400)의 피치 회전은 차량(400)의 가속 또는 감속(예를 들어, 브레이크의 적용 등)으로부터 귀결될 수 있다. 예를 들어, 차량의 감속은 차량이 차량의 정면을 향해 기울어지게 할 수 있다(즉, 피치 축(416)을 중심으로 한 피치 회전). 이 시나리오에서, (400)의 전방 바퀴 충격들(도시되지 않음)은 차량의 운동량의 변화로 인해 힘을 흡수하도록 압축될 수 있고, 후방 바퀴 충격들(도시되지 않음)은 차량이 전방 측을 향해 기울어지게 허용하도록 확장될 수 있다. 또 다른 예시적인 시나리오에서, 피치 축(416)을 중심으로 한 차량(400)의 피치 회전은 경사진 주행 표면(예를 들어, 언덕 등)을 따라 이동하는 차량(400)으로부터 귀결될 수 있고, 그에 의해 차량(400)이 주행 표면의 기울기에 좌우되어 (예를 들어, 피치 별로) 상향 또는 하향으로 기울어지도록 야기한다.
롤 축(418)은 차량(400)의 전면 측 및 배면 측을 통해 길이방향으로 연장되는 회전 축에 대응할 수 있다. 예시적인 시나리오에서, 롤 축(418)을 중심으로 한 차량(400)의 롤 회전은 차량이 회전 기동을 수행하는 것에 응답하여 발생할 수 있다. 예를 들어, 차량이 갑작스런 우회전 기동을 수행하는 경우, 차량의 변화하는 운동량에 의해 야기되는 힘 또는 기동으로 인해 차량에 작용하는 구심력 등에 응답하여, 차량이 좌측을 향해 배열(bank)될 수 있다(즉, 롤 축(418)을 중심으로 한 롤 회전). 또 다른 예시적인 시나리오에서, 롤 축(418)을 중심으로 한 차량(400)의 롤 회전은 곡선 주행 표면(예를 들어, 도로 캠버(road camber) 등)을 따라 이동하는 차량(400)의 결과로서 발생할 수 있는데, 이는 차량(400)이 주행 표면의 곡률에 좌우되어 옆으로(즉, 롤 방향으로) 기울어지게 야기할 수 있다. 다른 시나리오들도 가능하다.
다양한 회전 축들(414, 416, 418)의 위치들은, 차량의 무게 중심의 위치, 차량의 바퀴들의 위치들 및/또는 장착 위치들 등과 같은 차량(400)의 다양한 물리적 특성들에 좌우되어 달라질 수 있다는 점에 유의한다. 이를 위해, 다양한 축들(414, 416, 418)은 단지 예를 들기 위해서만 보이는 것처럼 도시되어 있다. 따라서, 예를 들어, 롤 축(418)은 대안적으로 차량(400)의 전방 측면 및 후방 측면을 통해 상이한 경로를 갖도록 위치될 수 있고, 요 축(414)은 도시된 것보다 차량(400)의 상부 측면의 상이한 영역을 통해 연장될 수 있고, 기타 등등과 같이 된다.
도 4c는 LIDAR 디바이스(410)가, 예를 들어, 수직 축(432)을 중심으로 회전하면서 광 펄스들을 방출하고, 환경에서의 물체들로부터 반사된 광 펄스들을 검출함으로써, 차량(400) 주위의 환경을 스캐닝하도록 구성될 수 있는 것을 도시한다.
따라서, 도시된 바와 같이, LIDAR 디바이스(410)는, 예를 들어, 페이지의 우측을 향하는 지시 방향으로서 도시된, LIDAR(410)의 지시 방향으로 광을 방출할 수 있다. 이러한 배열로 인해, LIDAR 디바이스(410)는 차량에 비교적 가까운 환경 영역들(예를 들어, 차선 마커)을 향해서 뿐만 아니라 차량으로부터 더 멀리 있는 환경의 영역들(예를 들어, 차량의 전방에 있는 도로 표지)을 향해 광을 방출할 수 있다. 또한, 차량(400)은 LIDAR 디바이스(410)의 지시 방향을 변경하기 위해 축(432)을 중심으로 LIDAR 디바이스(410)(또는 그것의 하나 이상의 컴포넌트)를 회전시킬 수 있다. 일 예에서, 차량(400)은 완전 회전들을 위해 축(432)을 중심으로 반복적으로 LIDAR 디바이스(410)를 회전시킬 수 있다. 이 예에서, LIDAR 디바이스(410)(또는 그것의 하나 이상의 컴포넌트)의 각각의 완전 회전에 대해, LIDAR 디바이스(410)는 차량(400) 주위의 360°FOV를 스캐닝할 수 있다. 또 다른 예에서, 차량(400)은 완전 회전보다 작은 범위에 대해(예를 들어, 완전한 360°FOV보다는 제한된 수평 FOV를 스캐닝하기 위해) 축(432)을 중심으로 LIDAR 디바이스(410)를 회전시킬 수 있다.
도 4d는 예시적인 실시예에 따라, LIDAR 디바이스(410)를 사용하여 주변 환경을 스캐닝하는 차량(400)의 도시이다. 도시된 바와 같이, 윤곽들(442, 444, 446, 및 448) 각각은 LIDAR 디바이스(410)가 대응하는 지시 방향들로 지향될 때 스캐닝되는 제각기 FOV들에 대응할 수 있다. 예를 들기 위해, 윤곽(442)은 LIDAR 디바이스(410)가 페이지의 좌측을 향해 제1 지시 방향에 있을 때 LIDAR 디바이스(410)에 의해 스캐닝되는 환경의 영역에 대응할 수 있다. 예를 들어, 윤곽(442) 내부의 물체들은 제1 지시 방향에 위치되는 동안 LIDAR 디바이스(410)로부터의 데이터를 사용하는 적절한 검출 및/또는 식별에 적합한 거리들의 범위 내에 있을 수 있다. 게다가, 이 예에서, LIDAR 디바이스(410)가 페이지의 상부를 향하는 제2 지시 방향으로 회전될 때, 이후 LIDAR 디바이스(410)는 윤곽(446)에 의해 표시된 환경의 영역을 스캐닝할 수 있다. 이러한 윤곽들은 반드시 일정한 비율로 되어 있지는 않고 LIDAR FOV의 실제 윤곽들을 표현하도록 의도되지 않으며, 대신에 설명의 편의를 위해 보여진 바와 같이 도시된다는 점에 유의한다.
일부 예들에서, LIDAR(410)는 주어진 주파수(f)에서 축(432)을 중심으로 반복적으로 회전하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, f=15Hz인 예시적인 시나리오에서, LIDAR(410)는 매 초마다 15번씩, 즉 LIDAR(410)가 제1 지시 방향에 있었을 때의 이전 시간으로부터 모든 주어진 시간 기간(T=1/f)마다 후에 (윤곽(442)과 연관된) 제1 지시 방향을 가질 수 있다. 따라서, 이 시나리오에서, 시간 t=0에서, LIDAR(410)는 윤곽(442)과 연관된 제1 지시 방향에 있을 수 있다. 또한, 이 시나리오에서, 시간 t=T/4에서, LIDAR 디바이스(410)는 윤곽(446)과 연관된 제2 지시 방향(예를 들어, 축(432)을 중심으로 한 완전 회전의 1/4, 등등)에 있을 수 있다.
위의 시나리오의 변형으로서, LIDAR(410)는 대안적으로 시간 t=0에서 윤곽(444)과 연관된 제3 지시 방향에 있을 수 있다. 이 시나리오에서, 시간 t=T/4에서, LIDAR(410)는 따라서 윤곽(446)과 연관된 제2 지시 방향 대신에 윤곽(448)과 연관된 제4 지시 방향에 있을 수 있다. 따라서, 이 시나리오에서, 축(432)을 중심으로 한 LIDAR(410)의 회전의 위상은 이전 시나리오에서의 회전의 위상과 상이할 수 있다. 2개의 위상 사이의 차이는 다양한 이유로 인한 것일 수 있다. 예를 들어, (시간 t=0에서의) 초기 위치는 LIDAR(410)가 축(432)을 중심으로 회전하기 시작할 때(예를 들어, 차량(400)이 LIDAR 디바이스(410)에 전력을 제공하는 시간 등)와 같이 다양한 요인들에 의존할 수 있다. 다른 요인들도 가능하다.
도 5는 예시적인 실시예에 따라 환경(500)에서 동작하는 다수의 차량(510, 520, 및 530)을 도시한다. 예를 들어, 차량들(510, 520, 및 530) 각각은 차량들(300 및/또는 400)과 유사할 수 있다. 따라서, 윤곽들(512, 522, 532)(예를 들어, 윤곽들(442, 444, 446, 448) 중 임의의 것과 유사함)은 특정 시간에 차량들(510, 520, 530)의 제각기 차량 장착 LIDAR들(예를 들어, LIDAR(410) 등)에 의해 스캐닝되는 제각기 FOV들에 대응할 수 있다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, FOV(512)는 차량(510)상에 장착된 LIDAR 디바이스의 제1 LIDAR 지시 방향과 연관되고, FOV(522)는 차량(520)상에 장착된 LIDAR 디바이스의 제2 LIDAR 지시 방향과 연관되고, FOV(532)는 차량(530)상에 장착된 LIDAR 디바이스의 제3 LIDAR 지시 방향과 연관된다.
앞서 언급한 바와 같이, 일부 시나리오들에서, 차량들(510, 520, 및/또는 530)의 움직임은 그 위에 장착된 제각기 LIDAR들의 동작들에 영향을 미칠 수 있다.
제1 시나리오에서, 차량(530)의 LIDAR는 차량(530)에 대해 특정 주파수(f1)에서 페이지 밖으로 연장되는 축(예를 들어, 축(432)과 유사함)을 중심으로 시계 방향으로 회전하고 있을 수 있다. 차량(530)이 정적인 경우, LIDAR는 환경(500)에 대해 마찬가지로 동일한 주파수(f1)에서 회전하고 있을 수 있다. 그러나, 차량(530)이 회전 기동을 수행하고 있는 경우, 환경에 대한 LIDAR의 회전 주파수는 차량에 대한 LIDAR의 회전 주파수(f1)와 상이할 수 있다. 예를 들어, 차량(530)이 좌회전 기동을 수행하는 경우, 환경에서의 차량의 요 방향은 차량의 요 축(예를 들어, LIDAR의 회전 축과 수직으로 유사하게 연장되는 축)을 중심으로 반시계 방향으로 변화할 수 있다. 요 방향에 대한 변화는 환경에 대한 특정 주파수(f2)에서의 요 축을 중심으로 한 차량의 회전에 대응할 수 있다. 차량이 LIDAR의 회전의 (시계 방향) 방향에 반대되는 (반시계 방향) 방향으로 회전하고 있기 때문에, 차량(510)이 회전 기동을 수행하고 있는 동안 환경(500)에 대한 LIDAR의 회전 주파수는 감소될 수 있다(예를 들어, f1-f2와 동일함). 그 결과, LIDAR는 차량이 대신에 회전하고 있지 않았던 경우보다 회전 기동 동안 더 높은 분해능으로 환경(500)을 스캐닝할 수 있다.
예를 들어, 이 시나리오에서, LIDAR 회전 주파수(f1)는 10Hz일 수 있고 차량 회전 주파수(f2)는 1Hz일 수 있다. 추가적으로, 예를 들어, 차량(530)은 특정 시간 기간(예를 들어, t=0.25 초) 동안 회전 기동을 수행할 수 있고, LIDAR는 특정 펄스 레이트(예를 들어, y=10,000 펄스/초)로 광 펄스들을 방출할 수 있다. 따라서, 이 시나리오에서, LIDAR는 2.25 회로(예를 들어, x1=(f1-f2)*t=(10-1)*0.25=2.25), 및 360°FOV의 스캐닝 당 y*t/x1=10,000*0.25/2.25=1,111개의 LIDAR 데이터 포인트의 스캐닝 분해능으로, 환경의 360도 FOV를 스캐닝할 수 있다. 반면에, 차량(530)이 회전하고 있지 않은 경우(예를 들어, f2=0), LIDAR는 대신에 2.5회로(예를 들어, x2=(f1-f2)*t=(10-0)*0.25=2.5), 및 360도 FOV의 스캐닝 당 y*t/x2=10,000*0.25/2.5=1,000개의 LIDAR 데이터 포인트의 더 낮은 스캐닝 분해능으로 동일한 360도 FOV를 갖는다.
이 시나리오에서 설명된 다양한 파라미터들(예를 들어, f1, f2, t, x1, x2, y, 등등)은 단지 예를 위한 것이라는 점에 유의한다. 예를 들어, LIDAR는 다양한 상이한 회전 주파수들, 광 펄스 방출 레이트들 등에 따라 작동될 수 있다.
제2 시나리오에서, 차량(510)의 LIDAR는 시계 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 이 시나리오에서, 윤곽(512)으로 하여금 차량(530)이 위치되는 환경(500)의 주어진 영역과 중첩되도록 야기하는 지시 방향들의 범위 내에 차량(510)의 LIDAR가 있을 때 차량(510)은 차량(530)을 검출할 수 있다. 또한, 이 시나리오에서, 차량(510)은 제1 방향으로(예를 들어, y축 또는 양의 y 방향을 따라 페이지의 상부를 향해) 이동하고 있을 수 있다. 이 시나리오에서, 차량(510)의 LIDAR의 관점에서, 환경(500)에서의 물체(예를 들어, 차량(530))는 차량(510)의 LIDAR에 대해 반대 방향(예를 들어, 음의 y 방향)으로 이동하고 있다. 차량(510)의 LIDAR의 관점으로부터의 차량(530)의 겉보기 움직임 때문에, 차량(530)은 LIDAR의 시계 방향 회전 동안 비교적 더 긴 시간 기간 동안 차량(510)의 LIDAR의 FOV 내에 남아 있을 수 있다. 반면, 차량(510)의 LIDAR가 차량(510)이 정적인 동안 차량(530)을 대신에 스캐닝하고 있었던 경우, 차량(530)은 LIDAR의 시계 방향 회전 동안 비교적 더 짧은 시간 기간 동안 LIDAR의 FOV 내에 남아 있을 수 있다. 따라서, 차량(510)의 LIDAR는 차량(510)이 정적일 때보다 차량(510)이 양의 y 방향으로 이동하고 있을 때 더 높은 스캐닝 분해능으로 차량(530)을 스캐닝할 수 있다. 다른 시나리오들이 가능하다.
따라서, 일부 예들에서, 차량에 대한 센서의 지시 방향들은 차량의 움직임과 연관된 스캐닝 분해능 변동들을 완화하거나 감소시키도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 시나리오에서, 차량(530)은 차량(530)의 움직임을 고려하기 위해 회전 기동 동안에 그 위에 장착된 LIDAR의 회전 주파수를 증가시키도록 구성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2 시나리오에서, 차량(510)은 차량(510)의 움직임의 방향 및/또는 속력의 측정들에 기초하여 그것의 LIDAR의 회전 주파수를 조절하도록 구성될 수 있다.
IV. 예시적인 센서 조절 구현들
도 6은 예시적인 실시예들에 따른, 차량 장착 센서들을 조절하기 위한 시스템(600)의 간략화된 블록도이다. 시스템(600)은 본 개시내용에 따라 센서 조절 동작들을 용이하게 하는 예시적인 시스템을 도시한다. 이를 위해, 일부 예들에서, 시스템(600) 및/또는 그의 하나 이상의 컴포넌트는 차량들(300, 400, 510, 520, 530) 중 임의의 차량과 같은 차량과 함께 이용될 수 있거나 및/또는 그 내에 통합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 예들에서, 시스템(600) 및/또는 그의 하나 이상의 컴포넌트는, 다른 예들 중에서도, 로봇 디바이스들, 원격 감지 플랫폼들과 같은 다양한 타입들의 시스템들과 함께 사용될 수 있거나 및/또는 그 내에 통합될 수 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(600)은 센서(610), 하나 이상의 액추에이터(612), 하나 이상의 센서 움직임 표시기(614), 하나 이상의 시스템 움직임 표시기(616), 및 제어기(620)를 포함한다.
센서(610)는 LIDAR들(100, 200, 332, 410) 중 임의의 것, 또는 신호를 방출하고 디바이스의 지시 방향에 의해 정의된 FOV를 스캐닝하기 위해 방출된 신호의 반사들을 검출하는 임의의 다른 디바이스와 유사할 수 있다. 이를 위해, 도시되지는 않았지만, 센서(610)는 LIDAR에 더하여 또는 그 대신에 다른 타입들의 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(610)는 RADAR 센서(예를 들어, RADAR 유닛(330)), SONAR 센서, 카메라(예를 들어, 카메라(334), 장면을 조명하도록 광을 방출하고 조명된 장면의 이미지를 캡처하는 능동 카메라, 능동 IR 카메라, 수동 카메라 등), 또는 임의의 다른 능동 또는 수동 센서일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 센서(610)는, 예를 들어, 차량들(300, 400) 중 임의의 것과 같은 차량(예를 들어, 상부, 우측, 좌측, 후방 등)의 임의의 측면에 장착될 수 있다.
액추에이터(들)(612)는 액추에이터(들)(336)와 유사한 하나 이상의 액추에이터(예를 들어, 모터 등)를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 액추에이터(612)는 축(예를 들어, 축(432) 등)을 중심으로 센서(610)(또는 예를 들어 회전 플랫폼들(116, 226) 중 임의의 것과 같은, 센서가 장착되는 회전 플랫폼)를 회전시키도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 액추에이터(612)는 센서(610)를 회전시켜 축을 중심으로 한 완전 회전들을 이루거나, 축을 중심으로 한 부분 회전들을 이룰 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 시스템(600)은 다양한 방식들로 센서(610)에 의해 방출되는(예를 들어, 송신기(106) 또는 센서(610)의 다른 송신기에 의해 방출되는) 신호들의 지시 방향을 조절하도록 구성될 수 있다. 일 구현에서, 센서(610)의 신호 소스들(예를 들어, 광원, 안테나, 음향 트랜스듀서 등)은 위상 어레이 구성 또는 다른 타입의 빔 조향 구성에 따라 작동될 수 있다.
제1 예에서, 센서(610)가 LIDAR 디바이스로서 구성되는 경우, LIDAR 디바이스에서의 (예를 들어, 송신기(106), 기타 등등에서의) 광원들은 광원들에 의해 방출되는 광파들의 위상을 제어하는 위상 어레이 광학계들에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제어기(620)는 (예를 들어, LIDAR 디바이스가 회전하고 있지 않은 경우에도) LIDAR 디바이스에 의해 방출되는 광 신호의 유효 지시 방향을 변경하기 위해 위상 어레이 광학계(예를 들어, 위상 어레이 빔 조향)를 조절하도록 구성될 수 있다.
제2 예에서, 센서(610)가 RADAR 디바이스로서 구성되는 경우, RADAR 디바이스의 송신기는 안테나들의 어레이를 포함할 수 있고, 제어기(620)는 어레이로부터의 조합된 RF 신호의 지시 방향을 수정하기 위해 어레이 내의 각각의 개별 안테나를 위한 제각기 위상 시프트된 제어 신호들을 제공할 수 있다(예를 들어, 위상 어레이 빔 조향).
제3 예에서, 센서(610)가 SONAR 디바이스로서 구성되는 경우, SONAR 디바이스의 송신기는 음향 트랜스듀서들의 어레이를 포함할 수 있고, 제어기(104)는 (예를 들어, 회전 플랫폼(116)이 회전하고 있지 않다 하더라도, 기타 등등) 어레이에 의해 방출되는 조합된 사운드 신호의 목표 지시 방향을 달성하기 위해 (예를 들어, 위상 시프트된 제어 신호들, 위상 어레이 빔 조향 등을 통해) 음향 트랜스듀서들의 어레이를 유사하게 작동시킬 수 있다. 다른 예들이 가능하다.
센서 움직임 표시기(들)(614)는 시스템(600) 및/또는 센서(610)가 장착되는 차량에 대한 센서(610)의 지시 방향의 표시를 제공하는 디바이스들 및/또는 센서들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일 예에서, 표시기(들)(614)는 센서(610)의 회전축(예를 들어, 축(432) 등) 주위에서의 센서(610)의 위치를 측정하는 인코더(예를 들어, 인코더, 광학 인코더, 자기 인코더, 용량성 인코더 등)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(610)가 축을 중심으로 회전하는 LIDAR인 경우, 인코더는 축을 중심으로 한 초기(또는 기준) 위치로부터 LIDAR의 회전량을 나타내는 인코더 값을 제공할 수 있다. 또 다른 예에서, 표시기들(614)은 시스템(600)에 대한 센서(610)의 움직임 또는 방향 또는 오리엔테이션(예를 들어, 회전 주파수, 차량에 대한 기울어짐 위치, 차량에 대한 병진운동(translational motion) 등)을 나타내는 디바이스들(예를 들어, 나침반, 자이로스코프, 가속도계, IMU(328) 등)의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
이를 위해, 일 구현에서, 표시기들(614)은 센서(610)가 장착되는 차량에 대한 센서(610)의 지시 방향의 측정(예를 들어, 참조 지시 방향에 대한 절대 또는 증분 위치(incremental position))을 나타내는 방향 센서 또는 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 또 다른 구현에서, 표시기들(614)은 센서(610)가 장착되는 차량에 대한 센서(610)의 지시 방향으로의 변화율의 측정을 나타내는 센서(예를 들어, 자이로스코프, 가속도계, IMU 등) 또는 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 또 다른 구현에서, 표시기들(614)은 센서(610)가 장착되는 차량에 대한 센서(610)의 위치의 측정을 나타내는 센서(예를 들어, 가속도계, 컴퓨터 비전 시스템 등) 또는 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시기(614)는 차량에 대한 센서(610)의 경사각을 측정할 수 있다. 또 다른 예로서, 센서(610)는 센서(610)가 장착되는 차량에 대해 위로, 아래로, 옆으로, 또는 임의의 다른 방향으로 센서(610)를 이동시킬 수 있는 이동가능 플랫폼(예를 들어, 로봇 팔 등)상에 장착될 수 있고, 따라서 표시기(614)는 차량에 대한 센서(610)의 위치를 측정할 수 있다. 다른 예들이 가능하다.
시스템 움직임 표시기(들)(616)는 주변 환경에 대한 시스템(600)의 움직임의 표시를 제공하는 디바이스들 및/또는 센서들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시기들(616)은, 예를 들어, 차량에 장착되고 또한 차량의 방향 축(예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같은 축(414, 416, 418) 등)과 정렬되는 자이로스코프 또는 나침반과 같은 방향 센서를 포함할 수 있다. 이 예에서, 방향 센서는 그 환경에 대한 차량의 오리엔테이션의 표시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 자이로스코프 센서는 차량의 움직임에 응답하여 환경에 대한 차량의 포인팅 또는 헤딩 방향(예를 들어, 요 방향, 피치 방향, 롤 방향 등)으로의 변화율을 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 일부 예들에서, 표시기(들)(616)는 다양한 차량 움직임들(예를 들어, 앞으로 이동하는 것, 뒤로 이동하는 것, 회전 등)에 응답하여 환경에 대한 차량의 오리엔테이션에 대한 변화의 표시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 표시기들(616)은 시스템(600)의 요 방향(yaw direction)의 측정(예를 들어, 지리적 북쪽에 대한 차량의 오리엔테이션 등)을 나타내는 "요 센서(yaw sensor)", 및/또는 환경에서의 시스템(600)(및/또는 시스템(600)을 포함하는 차량)의 요 방향으로의 요 변화율(yaw rate of change)의 측정을 나타내는 "요 레이트 센서(yaw rate sensor)"를 포함할 수 있다. 유사하게, 일부 예들에서, 표시기들(616)은 "피치 센서들", "피치 레이트 센서들", "롤 센서들", 및/또는 "롤 레이트 센서들"로 구성된 센서들을 포함할 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 표시기들(616)은 주변 환경에 대한 시스템(600)(및/또는 시스템(600)을 포함하는 차량 등)의 움직임의 속력의 표시를 제공하는 속력 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시기들(616)은, 무엇보다도, 속도계(예를 들어, 바퀴들(324)의 회전 속력을 측정하는 센서 등), 위성 내비게이션 센서(예를 들어, 차량(300)의 움직임의 속력을 나타내는 데이터를 제공하는 GPS(326)), 관성 측정 유닛(예를 들어, IMU(328)), 가속도계, 자이로스코프와 같은 센서들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제어기(620)는 본 개시에 따라 시스템(600)의 다양한 컴포넌트들을 작동시키는 하나 이상의 범용 또는 특수 목적 제어기를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 제어기(620)는 하나 이상의 프로세서 및 시스템(600)(및/또는 그것의 하나 이상의 컴포넌트)으로 하여금 본 명세서에 설명된 다양한 기능들을 수행하도록 야기하기 위해 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 저장하는 데이터 스토리지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(620)는 차량(300)의 컴퓨터 시스템(310)과 유사하게 및/또는 그 내에 통합되도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 구현들에서, 제어기(620)는 본 명세서에 설명된 다양한 기능들을 수행하도록 배선된 아날로그 및/또는 디지털 회로를 포함할 수 있다.
일부 경우들에서, 제어기(620)는 각각이 특정 기능들을 수행하는 다수의 제어기로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기(620)는 센서(610)의 지시 방향, 및/또는 센서(610)의 하나 이상의 회전 특성(예를 들어, 회전 위상, 회전 주파수, 회전 방향 등)을 조절하기 위해 액추에이터(들)(612)를 작동시키는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제어기(620)는 시스템(600)의 다른 컴포넌트들(예를 들어, 표시기들(614, 616) 등)을 작동시키고, 및/또는 LIDAR 제어기(또는 센서(610)의 지시 방향을 조절하는 다른 제어기)와 차량의 다른 컴포넌트들(예를 들어, 위성 내비게이션 센서, 통신 인터페이스, 차량(300)의 다른 컴포넌트들 등) 사이의 통신을 용이하게 하는 차량 제어기를 포함할 수 있다.
따라서, 일부 구현에서, 제어기(620)는 센서(610)의 지시 방향, 그의 하나 이상의 회전 특성 등을 조절하기 위해 액추에이터(들)(612)에 제공되는 전력을 변조하는 특수 목적 제어기(예를 들어, PID 제어기)를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 다양한 기능 블록들은 도시된 것들과 상이한 조합들로 재배열되거나 물리적으로 구현될 수 있다는 것에 유의한다. 따라서, 일부 예들에서, 시스템(600)의 컴포넌트들 중 하나 이상은 단일 또는 몇 개의 디바이스 내에서 물리적으로 구현될 수 있다.
제1 예에서, 도시되지는 않았지만, 센서(610)는 대안적으로 액추에이터(들)(612), 표시기(들)(614), 및/또는 제어기(620) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(들)(612), 표시기(들)(614), 및/또는 제어기(620)는 LIDAR(예를 들어, LIDAR(100) 등)의 고정 부분(예를 들어, 고정 플랫폼(120)) 및/또는 회전 부분(예를 들어, 회전 플랫폼(116)) 또는 다른 유형의 센서 내에 구현될 수 있다. 따라서, 이 예에서, 제어기(620)는 시스템(600)(및/또는 센서(610)가 장착되는 차량)의 오리엔테이션 또는 움직임에 관한 정보를 표시기들(616)로부터 수신하고, 그 후 표시기들(616)로부터의 데이터에 기초하여 센서(610)의 지시 방향을 조절할 수 있다.
제2 예에서, 제어기(620)에 대해 설명된 기능들 중 일부 또는 전부는 외부 시스템(예를 들어, 원격 서버 등)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 원격 서버는 표시기들(614 및/또는 616)을 사용하여 수집된 다양한 정보를 수신할 수 있다. 이 경우에, 원격 서버는 그 후 센서(610)의 지시 방향으로의 목표 변화율 또는 목표 지시 방향을 결정하고, 센서(610)를 장착하는 차량에 의한 사용을 위해 그의 표시를 송신할 수 있다. 다른 예들이 가능하다.
또한, 시스템(600)이, 무엇보다도, LIDAR들(100, 200) 및/또는 차량들(300, 400)의 컴포넌트들 중 임의의 것과 같이, 도시된 것들에 추가적이거나 그보다 더 적은 컴포넌트들을 포함할 수 있다는 것을 유의해야 한다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 방법(700)의 흐름도이다. 방법(700)은, 예를 들어, LIDAR 디바이스들(100, 200, 410, 610), 차량들(300, 400, 510, 520, 530), 및/또는 시스템(600) 중 임의의 것과 함께 사용될 수 있는 방법의 실시예를 제시한다. 방법(700)은 블록들(702-706) 중 하나 이상에 의해 예시된 바와 같은 하나 이상의 동작, 기능, 또는 액션을 포함할 수 있다. 비록 블록들이 순차적 순서로 도시되지만, 이들 블록들은 일부 예들에서는 병행적으로, 및/또는 본 명세서에서 설명되는 것들과는 상이한 순서로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 블록들은 더 적은 블록들로 조합되고, 추가 블록들로 분할되고, 및/또는 원하는 구현에 기초하여 제거될 수 있다.
게다가, 방법(700) 및 본 명세서에서 개시되는 다른 프로세스들 및 방법들에 대해, 흐름도는 본 실시예들의 하나의 가능한 구현의 기능 및 동작을 보여준다. 이와 관련하여, 각각의 블록은, 프로세스에서 특정 논리 함수 또는 단계를 구현하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트, 제조 또는 동작 프로세스의 일부, 또는 프로그램 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 프로그램 코드는 예로서 디스크 또는 하드 드라이브를 포함하는 스토리지 디바이스와 같은 임의의 타입의 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 레지스터 메모리, 프로세서 캐시 및 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory)(RAM) 같이 짧은 시간 기간들 동안 데이터를 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한, 예를 들어, ROM(read only memory), 광학 또는 자기 디스크들, CD-ROM(compact-disc read only memory)처럼, 보조 또는 영속적 장기 스토리지와 같은 비일시적 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 임의의 다른 휘발성 또는 비휘발성 스토리지 시스템들일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 저장 매체 또는 유형적(tangible) 스토리지 디바이스로 간주될 수 있다.
게다가, 방법(700) 및 본 명세서에 개시된 다른 프로세스들 및 방법들에 대해, 도 7에서의 각각의 블록은 프로세스에서 구체적인 논리적 기능들을 수행하도록 배선되는 회로를 표현할 수 있다.
일부 예들에서, 방법(700)의 기능들은 제어기(104), 컴퓨터 시스템(310), 제어 시스템(306), 및/또는 제어기(620)를 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 방법(700)의 다양한 기능들은 이들 컴포넌트들 중 하나 이상의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 방법(700)의 다양한 기능들은, 무엇보다도, 제어기(104)와 컴퓨터 시스템(310) 사이에 분산될 수 있다.
블록(702)에서, 방법(700)은 LIDAR 디바이스 또는 다른 센서의 지시 방향에 의해 정의되는 FOV를 스캐닝하는 단계를 수반한다. 예를 들어 다시 도 4d를 참조하면, 스캐닝된 FOV는 LIDAR 디바이스가 제1 지시 방향에 있을 때의 윤곽(442) 내의 환경의 영역에 및 LIDAR 디바이스가 제2 지시 방향에 있을 때의 윤곽(444) 내의 영역에 대응할 수 있고, 등등과 같이 된다.
일부 구현들에서, 방법(700)은 신호들을 방출하고 센서(예를 들어, LIDAR 디바이스, RADAR 센서, SONAR 센서 등)의 지시 방향에 기초하여 방출된 신호들의 반사들을 검출하는 센서를 회전시키는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 센서를 회전시키는 것은 센서의 지시 방향을 변경하여 센서가 방출된 신호들이 그로부터 반사되는 환경의 영역을 스캐닝하도록 할 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, LIDAR 디바이스는 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 일 구현에서, LIDAR 디바이스는 LIDAR 주위의 조합된 360°FOV를 스캐닝하도록 완전 회전들을 위해 회전하도록 구성될 수 있다. 또 다른 구현에서, LIDAR 디바이스는 지시 방향들의 범위 내에서 회전하도록(예를 들어, 2개의 지시 방향 사이에서 앞뒤로 스위프하도록) 구성될 수 있다. 예를 들어 다시 도 4d를 참조하면, LIDAR 디바이스는 윤곽들(444 및 448) 사이에서 FOV들을 스캐닝하도록 구성될 수 있고, 등등과 같이 된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 방법(700)은 다른 타입들의 신호들(예를 들어, 무선 파들, 상이한 파장들의 광파들, 음파들 등)을 방출 및/또는 검출하는 상이한 타입의 센서(예를 들어, RADAR 유닛(332), 카메라(334), SONAR 센서 등)를 사용하는 것을 수반할 수 있다.
블록(704)에서, 방법(700)은 차량의 환경에 대한 차량의 움직임을 나타내는 데이터를 포함하는 센서 데이터를 수신하는 단계를 수반한다. 일부 예들에서, 센서 데이터는 센서들(616) 및/또는 센서 시스템(304)에서의 센서들과 같은 하나 이상의 센서를 사용하여 획득된 데이터를 포함할 수 있다.
제1 예에서, 하나 이상의 센서는, 속도계, GPS 등과 같이 환경에 대한 차량의 움직임의 속력의 표시를 제공하는 센서 또는 다른 디바이스(예를 들어, 표시기(616))를 포함할 수 있다.
제2 예에서, 하나 이상의 센서는 차량의 환경에 대한 차량의 오리엔테이션의 측정(또는 차량의 오리엔테이션 및/또는 차량의 움직임 방향에 대한 변화율의 측정)을 나타내는 센서 또는 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서는 차량에 장착되고 또한 지구에 대한 차량의 요, 피치, 및/또는 롤 방향(및/또는 그런 방향/오리엔테이션의 변화율)을 측정하도록 구성되는 자이로스코프, 가속도계, 나침반, 기타 등등을 포함할 수 있다. 예를 들어 도 4b를 다시 참조하면, 차량(400)은 축(414, 416, 또는 418)과 정렬된 센서(예를 들어, 자이로스코프 등)를 포함할 수 있다. 따라서, 차량(400)은 차량(400)의 환경에 대한 차량(400)의 오리엔테이션을 나타내는, 이러한 센서로부터의 데이터를 획득할 수 있다.
일부 구현들에서, 방법(700)은 LIDAR 디바이스를 장착하는 차량의 요 방향으로의 요 변화율(yaw rate of change)을 결정하는 단계를 수반할 수 있다. 예를 들어, 시스템(600)의 차량은 표시기(들)(616)를 사용하여 요 방향(또는 요 변화율)의 측정을 획득할 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 요 방향 또는 요 변화율은 차량 오리엔테이션 센서들의 조합에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 차량이 회전 기동을 수행하거나 배열된 표면을 따라 이동하는 경우, 차량은 환경에 대한 피치/롤 오프셋을 일시적으로 가질 수 있다. 다음으로, 차량(400)의 축(414)과 정렬된 "요 센서"에 의한 측정들은 회전 기동 동안 또는 배열된 표면상에서 운전하는 동안 차량의 피치/롤 오리엔테이션으로 인해 편향될 수 있다. 따라서, 이 예에서, (환경에 대한) 차량의 요 방향(또는 요 변화율)은 요 센서(예를 들어, 축(414)과 정렬된 자이로스코프), 피치 센서(예를 들어, 축(416)과 정렬됨), 및/또는 롤 센서(예를 들어, 축(418)과 정렬됨) 등으로부터의 출력들의 조합에 기초하여 결정될 수 있다.
일부 예들에서, 블록(704)에서 수신된 센서 데이터는, 예를 들어, 표시기들(614) 중 임의의 것과 같이, 차량에 대한 LIDAR 디바이스의 움직임에 관련된 측정들을 나타내는 하나 이상의 디바이스 또는 센서로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 일 예에서, 하나 이상의 디바이스는, 인코더, 카메라, 또는 다른 타입의 센서와 같은, LIDAR 디바이스의 지시 방향의 측정을 나타내는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 디바이스가 축을 중심으로 회전할 때, 센서(예를 들어, 인코더 등)는 축을 중심으로 한 LIDAR 디바이스의 위치의 측정을 나타낼 수 있다. 또 다른 예에서, 하나 이상의 센서는 LIDAR 디바이스의 지시 방향으로의 변화율의 측정을 표시하는 센서(예를 들어, 자이로스코프, 가속도계 등)를 나타내는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 디바이스가 축을 중심으로 회전하는 경우, 센서는 축을 중심으로 한 LIDAR 디바이스의 회전의 주파수의 측정을 표시할 수 있다.
블록(706)에서, 방법(700)은 적어도 수신된 센서 데이터에 기초하여 LIDAR 디바이스(또는 다른 센서)의 지시 방향을 조절하는 단계를 수반한다. 위에서 언급된 바와 같이, 일부 구현들에서, LIDAR 디바이스는 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이러한 구현들에서, 블록(706)에서의 조절은, 축을 중심으로 한 LIDAR 디바이스의 회전의 하나 이상의 특성(예를 들어, 주파수, 위상, 방향 등)을 조절하는 것을 수반할 수 있다.
일부 예들에서, 블록(706)에서의 지시 방향의 조정은 축을 중심으로 LIDAR 디바이스를 회전시키기 위해 액추에이터(예를 들어, 액추에이터(612))를 작동시키는 것을 수반할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 예들에서, 블록(706)에서의 지시 방향의 조절은 LIDAR 디바이스(또는 다른 활성 센서)에 의해 방출되는 신호들의 변조 패턴을 수정하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 방법(700)의 시스템은 환경을 향해 LIDAR 디바이스(또는 다른 센서)에 의해 방출되는 신호들의 지시 방향을 조절하기 위해 다양한 타입들의 빔 조향 구성들(예를 들어, 위상 어레이 빔 조향 등)을 채택할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 디바이스(또는 RADAR, SONAR, 카메라 등)는 LIDAR 디바이스에 의해 방출되는 개별 신호들의 방향들을 조절하는 이미터들의 어레이 또는 광학 소자들의 어레이를 포함하여, 개별 신호들의 조합(예를 들어, 보강 또는 상쇄 간섭 등을 통해 이뤄짐)이 환경에서 특정 지시 방향을 갖는 신호를 함께 제공할 수 있도록 한다.
위에서 언급된 바와 같이, 블록(704)에서 수신된 센서 데이터는 차량에 대한 LIDAR 디바이스의 움직임의 측정들(예를 들어, 축을 중심으로 한 LIDAR 디바이스의 회전의 주파수 등)을 표시하는 디바이스(예를 들어, 인코더, 자이로스코프, 가속도계, 또는 다른 센서)로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 방법(700)은 디바이스로부터의 측정들에 의해 표시되는 (차량에 대한) LIDAR 디바이스의 움직임에 더 기초하여 블록(706)에서 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 것을 수반할 수 있다.
일부 구현들에서, 방법(700)은 LIDAR 디바이스(또는 다른 타입의 센서)의 지시 방향에 대한 목표 변화율을 결정하는 단계를 수반할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 디바이스가 축을 중심으로 한 완전 회전들을 위해 반복적으로 회전(예를 들어, 스피닝)하지 않고, 오히려 지시 방향들의 하나 이상의 미리 정의된 범위에 걸쳐 스캐닝하는 구현들에서, 시스템은 미리 정의된 하나 이상의 범위 내에서 지시 방향에 대한 목표 변화율을 결정할 수 있다.
일부 구현들에서, 방법(700)은 축을 중심으로 한 LIDAR 디바이스의 회전의 목표 주파수를 결정하는 단계를 수반할 수 있다. 일 예에서, 원격 서버는 차량들(300, 400 등)에게 그들의 제각기 LIDAR에 대해 공칭 회전 주파수 레이트(예를 들어 15Hz, 10Hz)를 사용하도록 지시할 수 있다. 또 다른 예에서, 차량들(300 및/또는 400)은 회전의 목표 주파수의 표시를 저장하는 데이터 스토리지를 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 방법(700)은 또한 LIDAR 디바이스가 장착되는 차량의 측정된 요 방향(및/또는 요 변화율)에 기초하여 LIDAR 디바이스의 지시 방향에 대한 조절된 목표 변화율(또는 조절된 회전 목표 주파수)을 결정하는 단계를 수반할 수 있다.
예를 들어 도 5를 다시 참조하면, 차량(530)이 우회전 기동을 수행하고 있고 그 상의 LIDAR 디바이스가 차량(530)에 대해 시계 방향으로 공칭 목표 주파수(예를 들어, 15Hz)를 갖는다면, 방법(700)의 시스템은 차량(530)이 회전 기동을 수행하고 있는 동안 조절된 회전 목표 주파수를 감소시킬 수 있다. 한편, 공칭 회전 목표 주파수가 차량(530)에 대해 반시계 방향으로 있다면(또는 차량(530)이 좌회전 기동을 수행하고 있다면), 시스템은 차량(530)이 회전 기동을 수행하고 있는 동안 조절된 회전 목표 주파수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 이 예에서의 조절은 이하의 수학식 1에 의해 표현될 수 있다.
[수학식 1]
adjusted_target_frequency = nominal_target_frequency - vehicle_yaw_rate
따라서, 일부 구현들에서, 방법(700)은 또한, 이하의 수학식 2에 도시된 바와 같이, LIDAR 디바이스의 지시 방향(또는 조절된 회전 목표 주파수)에 대한 조절된 목표 변화와 LIDAR 디바이스의 지시 방향에 대한 측정된 변화(또는 측정된 회전 주파수) 사이의 차이를 결정하는 단계를 수반할 수 있다.
[수학식 2]
frequency_error = adjusted_target_frequency - measured_frequency
measured_frequency는, 예를 들어, LIDAR 디바이스가 장착되는 차량에 대한 LIDAR 디바이스의 측정된 회전 주파수(예를 들어, 표시기(들)(614)의 출력)에 대응할 수 있다. 따라서, 예를 들어, frequency_error는 차량에 대한 LIDAR 디바이스의 지시 방향으로의 변화율을 환경에 대한 LIDAR 디바이스의 지시 방향의 변화율에 매핑할 수 있다. 이 프로세스를 통해, 예를 들어, LIDAR 디바이스는 차량이 회전하고 있지 않을 때와 동일하거나 유사한 스캐닝 분해능으로 회전 기동 동안 환경의 영역을 스캐닝할 수 있다.
일부 구현들에서, 방법(700)은 또한 (i) 목표 지시 방향과 측정된 지시 방향 사이의 차이, 및/또는 (ii) 목표 변화율(또는 목표 회전 주파수)와 측정된 변화율(또는 측정된 회전 주파수) 사이의 차이에 기초하여 LIDAR 디바이스를 회전시키는 액추에이터에 제공되는 전력을 변조하는 단계를 수반할 수 있다. 예를 들어, 방법(700)의 시스템은 이하의 수학식 3에서의 계산을 수행할 수 있다.
[수학식 3]
motor_drive_signal = MotorCon(frequency_error)
여기서, motor_drive_signal은 함수 MotorCon에 의해 표시되는 모터 제어기(예를 들어, PID 제어기 등)의 구성에 따라 액추에이터(예를 들어, 액추에이터(612))에 전력을 공급하기 위해 제어기(예를 들어, 제어기(620))에 의해 제공되는 변조된 신호일 수 있다. 따라서, 예를 들어, MotorCon은 액추에이터(612)에 인가하기 위해 전압 또는 전류(예를 들어, 변조된 전력 신호 등)를 계산하는 임의의 모터 제어기 구성(예를 들어, PID 제어기 인터페이스 등)일 수 있다.
수학식 1-3과 관련하여 전술한 구현들은 단지 예시적이라는 점에 유의한다. 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고도 다른 구현들이 가능하다.
따라서, 일부 구현들에서, 방법(700)은 (차량에 대한) LIDAR 디바이스의 움직임과 (환경에 대한) 차량의 움직임 사이의 차이에 기초하여 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 액추에이터에 제공되는 전력을 변조하는 단계를 수반할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 일부 예들에서, 블록(704)에서 수신된 센서 데이터는 환경에 대한 (LIDAR 디바이스가 장착될 수 있는) 차량의 움직임의 속력의 표시를 제공하는 센서로부터의 센서 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 방법(700)은 센서에 의해 표시된 움직임의 속력에 기초하여 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 단계를 수반한다. 예를 들어 도 5를 다시 참조하면, 차량(510)이 페이지의 상부를 향해 이동하고 있는 경우, 차량(510)의 LIDAR를 회전시켜 시계 방향으로 윤곽(512)을 조절함으로써 차량(530)을 포함하는 환경의 영역을 스캐닝하는 동안, 차량(530)은 (차량(510)의 LIDAR의 관점으로부터) 페이지의 하부를 향해 이동하는 있는 것으로 보일 수 있다. 그 결과, 차량(510)의 LIDAR의 윤곽(512)은 차량(510)이 대신에 페이지의 상부를 향해 이동하고 있지 않았던 경우보다 더 긴 시간 기간 동안(즉, 더 큰 지시 방향들의 범위) 차량(530)과 계속 중첩될 수 있다. 다음으로, 차량(510)의 LIDAR의 스캐닝 분해능(예를 들어, LIDAR가 차량(530)을 향해 포인팅하고 있는 동안 방출되는 광 펄스들의 수)은 차량(510)이 페이지의 상부를 향해 이동하고 있지 않았던 경우보다 더 높을 수 있다. 따라서, 이 예에서, 차량(510)은 (적어도 차량(530)이 위치되는 환경의 영역을 스캐닝하는 동안) 페이지의 상부를 향한 차량의 움직임을 고려하기 위해 차량(510)의 LIDAR의 지시 방향으로의 변화율을 감소시키도록(예를 들어, LIDAR의 회전 주파수를 감소시키도록) 구성될 수 있다. 그렇게 함으로써, 예를 들어, 차량의 전방/후방 움직임으로 인한 LIDAR(또는 다른 센서) 스캐닝 분해능에서의 변화들이 완화되거나 감소될 수 있다.
예를 들어, LIDAR의 회전 주파수에서의 감소의 정도는 차량의 움직임의 측정된 속력에 기초할 수 있다. 이를 위해, 일부 구현들에서, 방법(700)은 LIDAR 디바이스의 지시 방향의 측정 및 (환경에 대한) 차량의 오리엔테이션 또는 방향의 측정에 기초하여 LIDAR 디바이스를 회전시키는 액추에이터에 제공되는 전력을 변조하는 단계를 수반할 수 있다.
일부 예들에서, 차량의 움직임(예를 들어, 회전 기동, 전방 움직임, 후방 움직임 등)에 기초하여 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 것에 대해 대안적으로 또는 추가적으로, 방법(700)은 LIDAR 디바이스에 의해 방출되는 광 펄스들의 펄스 방출률을 조절하는 단계를 수반할 수 있다. 그렇게 함으로써, 예를 들어, 시스템은 (예를 들어, 스캐닝된 영역을 향해 송신된 광 펄스들의 조절된 수로 인해) 환경의 스캐닝된 영역과 연관된 스캐닝 분해능에서의 증가 또는 감소를 달성할 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 방법(700)은 LIDAR 디바이스로 하여금 적어도 차량의 움직임(예를 들어, 표시기들(616)에 의해 표시됨) 및/또는 LIDAR 디바이스의 지시 방향의 측정(예를 들어, 표시기들(614)에 의해 표시됨)에 기초하여 LIDAR 디바이스에 의해 방출된 광 펄스들의 펄스 방출률을 조절하도록 야기하는 단계를 수반한다.
방법(700)의 블록들(702-706)에 대해 위에 설명된 다양한 기능들은 LIDAR 디바이스에 추가하여 또는 그 대신에 다른 타입들의 센서들(예를 들어, RADAR 센서, SONAR 센서, 카메라 등)에 의해 채택될 수 있다는 점에 유의한다. 따라서, 일부 구현들에서, 방법(700)은 센서(예를 들어, LIDAR, RADAR, SONAR, 카메라 등)의 지시 방향에 의해 정의되는 FOV를 스캐닝하는 단계, 차량의 환경에 대한 차량의 움직임을 표시하는 데이터를 포함하는 센서 데이터를 수신하는 단계, 및 적어도 센서 데이터에 기초하여 차량의 환경에 대한 센서의 지시 방향을 조절하는 단계를 수반할 수 있다.
V. 결론
도면들에 도시된 특정 배열들은 제한하는 것으로서 보아서는 안 된다. 다른 구현들이 주어진 도면에서 도시된 각각의 요소의 더 많은 것 또는 더 적은 것을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 예시된 요소들 중 일부는 조합되거나 생략될 수 있다. 또한, 예시적 구현은 도면에 도시되지 않은 요소들을 포함할 수 있다. 덧붙여, 다양한 양태들 및 구현들이 본 명세서에서 개시되었지만, 다른 양태들 및 구현들이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태들 및 구현들은 예시의 목적을 위한 것이지 제한하려는 것이 아니고, 그 진정한 범위 및 취지는 이하의 청구범위에 의해 정해진다. 본 명세서에서 제시되는 발명 주제의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고, 다른 구현들이 활용될 수 있고, 다른 변화들이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 일반적으로 설명되고 도면들에 예시된 바와 같은, 본 개시내용의 양태들은 매우 다양하고 상이한 구성들로 배열, 치환, 조합, 분리, 및 설계될 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서:
    LIDAR(light detection and ranging) 디바이스의 지시 방향(pointing direction)에 의해 정의되는 FOV(field-of-view)를 스캐닝하는 상기 LIDAR 디바이스 - 상기 LIDAR 디바이스는 차량에 장착됨 -;
    상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 액추에이터;
    상기 차량의 환경에 대한 상기 차량의 움직임에 관련된 측정들을 표시하는 하나 이상의 센서; 및
    상기 액추에이터로 하여금, 상기 하나 이상의 센서에 의해 표시된 적어도 상기 차량의 움직임에 기초하여 상기 차량의 환경에 대한 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하도록 야기하는 제어기를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서는 상기 환경에 대한 상기 차량의 오리엔테이션의 측정을 표시하는 센서를 포함하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서는 상기 환경에 대한 상기 차량의 오리엔테이션에 대한 변화율의 측정을 표시하는 센서를 포함하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서는 상기 환경에 대한 상기 차량의 속력의 표시를 제공하는 센서를 포함하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량에 대한 상기 LIDAR 디바이스의 움직임에 관련된 측정들을 표시하는 하나 이상의 디바이스를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 하나 이상의 디바이스에 의해 표시된 상기 LIDAR 디바이스의 움직임에 추가로 기초하여 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디바이스는 상기 차량에 대한 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향의 측정을 표시하는 센서를 포함하는 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디바이스는 상기 차량에 대한 상기 LIDAR 디바이스의 상기 지시 방향으로의 변화율의 측정을 표시하는 센서를 포함하는 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도: 상기 하나 이상의 디바이스에 의해 표시된 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향의 측정, 및 상기 하나 이상의 센서에 의해 표시된 상기 차량의 오리엔테이션의 측정에 기초하여 상기 액추에이터에 제공되는 전력을 변조하는 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도: 상기 하나 이상의 디바이스에 의해 표시된 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향에 대한 변화율의 측정, 및 상기 하나 이상의 센서에 의해 표시된 상기 차량의 오리엔테이션에 대한 변화율의 측정 사이의 차이에 기초하여 상기 액추에이터에 제공되는 전력을 변조하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 LIDAR 디바이스는 광 펄스들을 방출하고, 상기 제어기는 상기 LIDAR 디바이스로 하여금 상기 하나 이상의 센서에 의해 표시된 상기 차량의 움직임에 기초하여 상기 방출된 광 펄스들의 펄스 방출률을 조절하도록 추가로 야기하는 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 LIDAR 디바이스로 하여금 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향의 측정에 추가로 기초하여 상기 펄스 방출률을 조절하도록 야기하는 시스템.
  12. 차량으로서:
    LIDAR 디바이스의 지시 방향에 의해 정의되는 FOV를 스캐닝하는 상기 LIDAR 디바이스;
    축을 중심으로 상기 LIDAR 디바이스를 회전시켜 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 액추에이터;
    상기 차량의 환경에 대한 상기 차량의 움직임에 관련된 측정들을 표시하는 하나 이상의 센서; 및
    상기 액추에이터로 하여금 상기 하나 이상의 센서에 의해 표시된 적어도 상기 차량의 움직임에 기초하여 상기 축을 중심으로 한 상기 LIDAR 디바이스의 회전 주파수를 조절하도록 야기하는 제어기를 포함하는 차량.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서는 상기 환경에서의 상기 차량의 요 방향으로의 요 변화율의 측정을 표시하는 센서를 포함하는 차량.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서는 상기 환경에 대한 상기 차량의 속력의 표시를 제공하는 센서를 포함하는 차량.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 축을 중심으로 한 상기 LIDAR 디바이스의 회전 주파수의 측정을 표시하는 센서를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 액추에이터로 하여금 상기 센서에 의해 표시된 상기 회전 주파수의 측정에 추가로 기초하여 상기 LIDAR 디바이스의 회전 주파수를 조절하도록 야기하는 차량.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는: 상기 하나 이상의 센서에 의해 표시되는 상기 환경에서의 상기 차량의 요 방향으로의 요 변화율의 측정, 및 상기 센서에 의해 표시되는 상기 LIDAR 디바이스의 회전 주파수의 측정 사이의 차이에 적어도 기초하여 상기 액추에이터에 제공되는 전력을 변조하는 차량.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 축을 중심으로 한 상기 LIDAR 디바이스의 위치의 측정을 표시하는 센서를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 액추에이터로 하여금 상기 센서에 의해 표시되는 상기 LIDAR 디바이스의 위치 측정에 추가로 기초하여 상기 LIDAR 디바이스의 회전 주파수를 조절하도록 야기하는 차량.
  18. 방법으로서:
    차량에 장착하는 LIDAR 디바이스의 지시 방향에 의해 정의되는 FOV를 스캐닝하는 단계;
    상기 차량의 환경에 대한 상기 차량의 움직임을 표시하는 데이터를 포함하는 센서 데이터를 수신하는 단계; 및
    적어도 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 차량의 환경에 대한 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 센서 데이터는 상기 차량에 대한 상기 LIDAR 디바이스의 움직임을 표시하는 데이터를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 센서 데이터에 의해 표시되는 상기 LIDAR 디바이스의 움직임과 상기 센서 데이터에 의해 표시되는 상기 차량의 움직임 사이의 차이에 적어도 기초하여 상기 LIDAR 디바이스의 지시 방향을 조절하는 액추에이터에 제공되는 전력을 변조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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