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KR20190057153A - 다수의 수신기를 갖는 라이다(lidar) 디바이스 - Google Patents

다수의 수신기를 갖는 라이다(lidar) 디바이스 Download PDF

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KR20190057153A
KR20190057153A KR1020197013983A KR20197013983A KR20190057153A KR 20190057153 A KR20190057153 A KR 20190057153A KR 1020197013983 A KR1020197013983 A KR 1020197013983A KR 20197013983 A KR20197013983 A KR 20197013983A KR 20190057153 A KR20190057153 A KR 20190057153A
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KR
South Korea
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receiver
vehicle
environment
light
transmitter
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020197013983A
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English (en)
Inventor
피에르-이브 드로즈
카너 오날
윌리엄 맥캔
버나드 피드릭
바딤 거트닉
라일라 마토스
라힘 파드한
Original Assignee
웨이모 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 웨이모 엘엘씨 filed Critical 웨이모 엘엘씨
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Abstract

송신기, 제1 및 제2 수신기들, 및 회전 플랫폼을 포함할 수 있는 LIDAR 디바이스가 본원에 설명된다. 송신기는 수직 빔 폭을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 제1 수신기는 제1 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있고 제2 수신기는 제2 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 배열에서, 제1 분해능은 제2 분해능보다 더 높을 수 있고, 제1 FOV는 제2 FOV와 적어도 부분적으로 상이할 수 있고, 수직 빔 폭은 적어도 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함할 수 있다. 게다가, 회전 플랫폼은, 송신기 및 제1 및 제2 수신기들 각각이 회전에 기초하여 각각 이동하도록, 축 주위로 회전하도록 구성될 수 있다.

Description

다수의 수신기를 갖는 라이다(LIDAR) 디바이스
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 10월 17일에 출원되고 발명의 명칭이 "A Light Detection and Ranging(LIDAR) Device having Multiple Receivers"인, 미국 특허 출원 제15/295,619호에 대한 우선권을 주장하며, 미국 특허 출원은 전체적으로 참조로 이로써 포함된다.
차량은 차량이 운전자로부터의 입력이 거의 없거나 없는 환경을 통해 내비게이션하는 자율 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 그러한 자율 차량은 차량이 동작하는 환경에 관한 정보를 검출하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 하나의 그러한 센서는 라이다(light detection and ranging: 광 검출 및 거리 측정)(LIDAR) 디바이스이다.
LIDAR 디바이스는 환경 내의 반사 표면들을 나타내는 "포인트 클라우드"를 어셈블리하기 위해 장면을 통해 스캐닝하는 동안 환경 특징들까지의 거리를 추정할 수 있다. 포인트 클라우드 내의 개별 포인트들은 레이저 펄스를 송신하고 필요하다면, 환경 내의 객체로부터 반사되는 복귀 펄스를 검출하고, 송신된 펄스와 수신된 펄스의 수신 사이의 시간 지연에 따라 객체까지의 거리를 결정함으로써 결정될 수 있다.
따라서, 이러한 배열의 경우, LIDAR 디바이스는 거리들에 대한 연속 실시간 정보를 장면 내의 반사 객체들에 제공하기 위해 장면에 신속히 그리고 반복적으로 스캐닝될 수 있는, 레이저, 또는 레이저들의 세트를 포함할 수 있다. 각각의 거리를 측정하는 동안 레이저(들)의 측정된 거리들 및 배향을 조합하는 것은 3차원 위치를 각각의 복귀 펄스와 연관시키는 것을 허용한다. 이러한 방식으로, 환경 내의 반사 특징들의 위치들을 나타내는 포인트들의 3차원 맵은 전체 스캐닝 구역에 대해 발생될 수 있다.
예시적 구현들은 적어도 송신기, 제1 및 제2 수신기들, 및 회전 플랫폼을 포함하는 LIDAR 디바이스에 관련될 수 있다. 송신기는 환경으로, 수직 빔 폭을 갖고 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 제1 및 제2 수신기들 각각은 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 각각 검출하도록 구성될 수 있다. 회전 플랫폼은 송신기, 제1 수신기, 및 제2 수신기가 회전 플랫폼의 회전에 기초하여 환경에 대해 각각 개별 이동하도록 축 주위로 회전하도록 구성될 수 있다.
본 개시에 따라, 제1 및 제2 수신기들은 서로 비교하여 상이한 분해능들에서 및/또는 서로 비교하여 상이한 시야들(fields of view)(FOVs)에서 환경을 스캐닝하도록 배열될 수 있다. 일부 예들에서, 제1 수신기는 제1 시야(FOV)에서 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있고, 제2 수신기는 제2 상이한 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제2 상이한 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 더욱이, LIDAR 디바이스는 방출된 광의 수직 빔 폭이 적어도 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함하도록 배열될 수 있다.
개시된 LIDAR 디바이스는 다양한 배열들에 그리고 다양한 목적들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 LIDAR 디바이스는 차량의 하나 이상의 휠이 위치되는 하단 측면과 반대쪽인 차량의 상단 측면에 위치될 수 있다. 이러한 배열의 경우, 컨트롤러는 LIDAR 디바이스로부터 수신되는 환경의 스캔들에 적어도 기초하여 차량을 동작시킬 수 있다. 다른 예들이 또한 가능하다.
일 양태에서, LIDAR 디바이스가 제공된다. LIDAR 디바이스는 송신기를 포함할 수 있으며, 송신기는 수직 빔 폭을 갖는 광을 환경으로 방출하도록 구성되고, 방출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖는다. LIDAR 디바이스는 또한 제1 수신기를 포함할 수 있으며, 제1 수신기는 제1 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 제1 수신기는 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 검출하도록 구성된다. LIDAR 디바이스는 제2 수신기를 부가적으로 포함할 수 있으며, 제2 수신기는 제2 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 제2 수신기는 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 검출하도록 구성되고, 제1 분해능은 제2 분해능보다 더 높고, 제1 FOV는 제2 FOV와 적어도 부분적으로 상이하고, 수직 빔 폭은 적어도 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함한다. LIDAR 디바이스는 회전 플랫폼을 추가로 포함할 수 있으며, 회전 플랫폼은 축 주위로 회전하도록 구성되고, 송신기, 제1 수신기, 및 제2 수신기 각각은 회전 플랫폼의 회전에 기초하여 환경에 대해 각각 이동하도록 구성된다.
다른 양태에서, 차량이 제공된다. 차량은 차량의 하단 측면에 위치되는 하나 이상의 휠 및 하단 측면과 반대쪽인 차량의 상단 측면에 위치되는 LIDAR 디바이스를 포함할 수 있다. LIDAR 디바이스는 송신기 및 제1 및 제2 수신기들을 포함할 수 있으며, 송신기는 수직 빔 폭을 갖는 광을 차량 주위의 환경으로 방출하도록 구성되고, 방출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제1 수신기는 제1 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 검출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제2 수신기는 제2 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 검출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제1 분해능은 제2 분해능보다 더 높고, 제1 FOV는 제2 FOV와 적어도 부분적으로 상이하고, 수직 빔 폭은 적어도 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함한다. 또한, 차량은 LIDAR 디바이스의 제1 및 제2 수신기들에 의한 환경의 스캔들에 적어도 기초하여 차량을 동작시키도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 방법이 제공된다. 방법은 컨트롤러에 의해 송신기 및 제1 및 제2 수신기들을 포함하는 LIDAR 디바이스로부터, 차량 주위의 환경의 스캔들을 수신하는 단계를 수반할 수 있으며, 송신기는 수직 빔 폭을 갖는 광을 환경으로 방출하도록 구성되고, 방출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제1 수신기는 제1 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 검출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제2 수신기는 제2 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 검출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제1 분해능은 제2 분해능보다 더 높고, 제1 FOV는 제2 FOV와 적어도 부분적으로 상이하고, 수직 빔 폭은 적어도 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함한다. 방법은 또한 LIDAR 디바이스로부터 수신되는 환경의 스캔들에 적어도 기초하여, 컨트롤러에 의해 차량을 동작시키는 단계를 수반할 수 있다.
또 다른 양태에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 송신기 및 제1 및 제2 수신기들을 포함하는 LIDAR 디바이스로부터, 차량 주위의 환경의 스캔들을 수신하기 위한 수단을 포함할 수 있으며, 송신기는 수직 빔 폭을 갖는 광을 환경으로 방출하도록 구성되며, 방출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제1 수신기는 제1 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 검출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제2 수신기는 제2 FOV에서 환경을 스캐닝하는 동안 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 검출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 제1 분해능은 제2 분해능보다 더 높고, 제1 FOV는 제2 FOV와 적어도 부분적으로 상이하고, 수직 빔 폭은 적어도 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함한다. 시스템은 또한 LIDAR 디바이스로부터 수신되는 환경의 스캔들에 적어도 기초하여 차량을 동작시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.
이러한 뿐만 아니라 다른 양태들, 장점들, 및 대안들은 첨부 도면들에 적절한 곳을 참조하여 이하의 상세한 설명을 판독함으로써 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 분명해질 것이다. 게다가, 이러한 개요 부분에 제공되고 이러한 문헌의 다른 곳의 설명은 청구된 발명 대상을 제한이 아닌 예로서 예시하도록 의도된다는 점이 이해되어야 한다.
도 1은 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스의 간략화된 블록도이다.
도 2a는 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스의 상면도의 단면 예시를 도시한다.
도 2b는 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스의 측면도의 단면 예시를 도시한다.
도 2c는 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스의 상이한 측면도의 단면 예시를 도시한다.
도 3a는 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스의 상면도의 다른 단면 예시를 도시한다.
도 3b는 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스의 측면도의 다른 단면 예시를 도시한다.
도 3c는 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스의 상이한 측면도의 다른 단면 예시를 도시한다.
도 4a는 예시적 실시예에 따른 차량의 상단 상에 위치되는 LIDAR 디바이스의 수개의 도면들을 도시한다.
도 4b는 예시적 실시예에 따른 차량의 상단 상에 위치되는 LIDAR 디바이스에 의한 광의 방출을 도시한다.
도 4c는 예시적 실시예에 따른 차량의 상단 상에 위치되는 LIDAR 디바이스에 의한 반사된 광의 검출을 도시한다.
도 4d는 예시적 실시예에 따른 차량의 상단 상에 위치되는 LIDAR 디바이스에 의한 반사된 광의 다른 검출을 도시한다.
도 4e는 예시적 실시예에 따른 차량의 상단 상에 위치되는 LIDAR 디바이스의 스캐닝 범위들을 도시한다.
도 5는 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스로부터 수신되는 스캔들에 기초하여 차량을 동작시키기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스로부터 수신되는 환경의 스캔들에 기초하는 차량의 동작을 예시한다.
도 7은 예시적 실시예에 따른 차량의 간략화된 블록도이다.
예시적 방법들 및 시스템들은 본원에 설명된다. 단어 "예시적"은 "일 예, 사례, 또는 예시의 역할을 하는"을 의미하도록 본원에 사용된다는 점이 이해되어야 한다. "예시적" 또는 "예증적"과 같이 본원에 설명되는 임의의 구현 또는 특징은 다른 구현들 또는 특징들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되어야 하는 것은 아니다. 도면들에서, 유사한 기호들은 전형적으로 맥락이 달리 지시하지 않는 한 유사한 구성요소들을 식별한다. 본원에 설명되는 예시적 구현들은 제한적이도록 의미되지 않는다. 본 개시의 양태들은 일반적으로 본원에 설명된 바와 같이, 그리고 예시된 도면들에서, 매우 다양한 상이한 구성들로 배열, 치환, 조합, 분리, 및 디자인될 수 있으며, 그것의 모두는 본원에서 생각된다는 점이 용이하게 이해될 것이다.
I. 개요
사고 회피 시스템들 및 원격 감지 능력들을 구비하는 차량들의 개발을 포함하는, 차량 안전 및/또는 자율 동작을 개선하기 위한 지속적 노력들이 있다. LIDAR 디바이스와 같은 다양한 센서들은 다른 옵션들 중에서, 차량의 환경 내의 장애물들 또는 객체들을 검출하고 그것에 의해 사고 회피 및/또는 자율 동작을 용이하게 하기 위해 차량에 포함될 수 있다.
일부 사례들에서, LIDAR 디바이스의 장착 위치 및/또는 구성은 일부 객체 검출/식별 시나리오들에 대해 그리고/또는 다른 이유들로 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들어, 차량의 상단 측면에 위치되는 LIDAR 디바이스는 (예를 들어, LIDAR 디바이스를 회전시킴으로써) 360° 수평 FOV를 가질 수 있지만, 차량의 상단 측면에 위치되는 LIDAR 디바이스의 기하학적 형상으로 인해 차량 근방의 객체들을 검출하지 못할 수 있다. 다른 사례에서, 스캐닝 지속 동안 넓은 FOV를 스캐닝하고 있는 LIDAR 디바이스는 동일한 스캐닝 지속 동안 더 좁은 FOV를 스캐닝하고 있는 유사한 LIDAR 디바이스보다 환경의 더 낮은 각도 분해능 3D 맵을 제공할 수 있다. 더 낮은 분해능은 예를 들어, 중간 범위 객체들을 (예를 들어, 차량까지의 임계 거리 내에서) 식별하기에 충분할 수 있지만, 긴 범위 객체들을 (예를 들어, 임계 거리의 외부에서) 식별하기에 불충분할 수 있다. 게다가, 스캐닝 지속을 조정하는 것은 LIDAR 디바이스의 리프레시 속도(즉, LIDAR 디바이스가 전체 FOV를 스캐닝하는 속도)에 영향을 미칠 수 있다. 한편, 높은 리프레시 속도는 LIDAR 디바이스가 FOV(예를 들어, 가동 객체들 등)의 변경들을 빠르게 검출하는 것을 허용할 수 있다. 다른 한편, 낮은 리프레시 속도는 LIDAR 디바이스가 더 높은 분해능 데이터를 제공하는 것을 허용할 수 있다.
그러한 도전들을 해결하는 것을 돕기 위해, LIDAR 디바이스가 상이한 분해능들에서 각각 환경의 상이한 부분들에 대한 정보를 획득할 수 있는 아키텍처를 갖는 LIDAR 디바이스가 본원에 개시된다. LIDAR 디바이스가 차량 상에 사용되는 맥락에서 본원에서 설명되지만, 본원에 개시되는 LIDAR 디바이스는 다양한 목적들을 위해 사용될 수 있고 임의의 실현가능 시스템 또는 배열 상에 통합되거나 그렇지 않으면 이 시스템 또는 배열에 연결될 수 있다. 그럼에도 불구하고, LIDAR 디바이스는 종래의 자동차들 및 자율 동작 모드를 갖는 자동차들을 포함하는, 임의의 타입의 차량 상에 사용될 수 있다. 그러나, 용어 "차량"은 다른 예들 중에서, 롤러코스터, 트롤리, 트램, 또는 트레인 카와 같은 트랙을 타는 캐리어 뿐만 아니라, 예를 들어, 트럭, 밴, 세미 트레일러 트럭, 모터사이클, 골프 카트, 오프 로드 차량, 창고 수송 차량, 또는 농장 차량을 포함하는, 임의의 가동 객체를 커버하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다.
더 구체적으로, 개시된 LIDAR 디바이스는 광을 광원(예를 들어, 고전력 섬유 레이저)로부터 그리고 투과 렌즈 밖으로 환경을 향해 지향시키기 위한 광학 경로를 수용하는 송신기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 그러한 방출된 광은 다른 가능성들 중에서, 특정 파장 범위(예를 들어, 1525 nm 내지 1565 nm) 내의 파장들을 가질 수 있고 방출된 레이저 빔들의 형태를 취할 수 있다. 더욱이, 송신기는 예를 들어 수평 축에서 떨어진 +7°내지 수평 축에서 떨어진 -18°의 스프레드와 같이, 수직 축을 따라 광을 확산하기 위해 확산기를 포함할 수 있다. 이러한 배열은 레이저 빔들의 수직 빔 폭보다 상당히 더 좁은 수평 빔 폭을 갖는 레이저 빔들을 야기할 수 있다. 실제로, 그러한 수평으로 좁은 레이저 빔들은 반사 객체에 반사되는 빔들과 반사 객체에 수평으로 인접한 적은 반사 객체에 반사되는 빔들 사이의 간섭을 회피하는 것을 도울 수 있으며, 그것은 LIDAR 디바이스가 그러한 객체들을 구별하는 것을 궁극적으로 도울 수 있다.
부가적으로, LIDAR 디바이스는 적어도 상기 언급된 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 검출하도록 각각 개별 구성되는 제1 및 제2 수신기들을 포함할 수 있다. 본 개시에 따르면, 제1 수신기는 제1 분해능에서 광을 (예를 들어, 광검출기들의 제1 어레이를 사용하여) 검출하도록 구성될 수 있고 제2 수신기는 제2 분해능에서 광을 (예를 들어, 광검출기들의 제2 어레이를 사용하여) 검출하도록 구성될 수 있으며, 제1 분해능은 제2 분해능보다 더 높다. 더욱이, 각각의 그러한 수신기는 상이한 FOV에서 환경을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 수신기는 상기 언급된 수평 축에서 떨어진 +7°내지 상기 언급된 수평 축에서 떨어진 -7°의 범위 내에 입사 광을 집속하기 위해 광학 렌즈 배열 등을 포함할 수 있고, 제2 수신기는 상기 언급된 수평 축에서 떨어진 -7°내지 상기 언급된 수평 축에서 떨어진 -18°의 범위 내에 입사 광을 집속하기 위해 광학 렌즈 배열 등을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 방출된 광의 수직 빔 폭은 적어도 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함할 수 있으며, 그것에 의해 LIDAR 디바이스가 환경의 상대적으로 더 큰 부분을 위한 데이터를 제공하는 것을 허용한다. 다른 예들이 또한 가능하다.
더욱이, LIDAR 디바이스는 회전 플랫폼 뿐만 아니라 고정 플랫폼을 포함할 수 있다. 특히, 회전 플랫폼은 회전 링크를 통해 고정 플랫폼에 결합될 수 있고 고정 플랫폼에 대해 축 주위로 회전하도록 구성될 수 있다. 그렇게 함으로써, 회전 플랫폼은 또한 송신기, 제1 수신기, 및 제2 수신기로 하여금 환경에 대해 각각 개별적으로 이동하게 할 수 있으며, 그것에 의해 LIDAR 디바이스가 환경의 다양한 부분들에 대한 정보를 수평으로 획득하는 것을 허용한다. 더욱이, 고정 플랫폼은 (예를 들어, 임의의 실현가능 커넥터 배열을 사용하여) 차량 또는 다른 시스템 또는 디바이스의 상단 측면에 결합되도록 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 개시된 LIDAR 디바이스는 (i) 제1 수신기가 고정 플랫폼 위에 실질적으로 위치되고, (ii) 제2 수신기 및 송신기가 제1 수신기 위에 실질적으로 둘 다 위치되고, 및 (iii) 제2 수신기가 송신기에 수평으로 실질적으로 인접하여 위치되도록 배열될 수 있다. 실제로, 이러한 특정 배열은 다양한 이유들로 유리할 수 있다.
예를 들어, 고정 플랫폼은 차량의 하나 이상의 휠이 위치되는 하단 측면과 반대쪽인 차량의 상단 측면에 결합될 수 있고, 회전 플랫폼은 차량의 상단 측면에 실질적으로 수직인 수직 축 주위로 회전하도록 구성될 수 있다. 부가적으로, 송신기가 상기 설명된 바와 같이 더 높은 포인트에 위치되는 것은 송신기가 차량 자체에서의 반사를 실질적으로 회피하는 상기 설명된 수직 스프레드를 갖는 광을 방출하는 것을 허용할 수 있다. 유사하게, 제2 수신기가 또한 상기 설명된 바와 같이 그러한 더 높은 포인트에 위치되는 것은 제2 송신기가 차량에 상대적으로 가까운 환경의 일부에 반사되는 광을 검출하는 것을 허용할 수 있다.
이와 관련하여, 상기 예시적 FOV들을 고려하면, 제2 수신기는 차량에 더 가까운 환경의 일부의 FOV를 가질 수 있고 제1 수신기는 차량에서 떨어진 환경의 일부의 FOV를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 수신기는 차량에서 더 멀리 떨어진 객체들에 반사되는 광을 수신하고 더 높은 분해능에서 그렇게 행할 수 있으며, 그것에 의해 그러한 추가 객체들의 검출 및/또는 인식을 돕기 위해 더 중대한 상세를 제공한다. 게다가, 제2 수신기는 차량에 더 가까운 객체들에 반사되는 광을 수신하고 더 낮은 분해능(즉, 제1 수신기의 분해능과 비교하여)에서 그렇게 행할 수 있으며, 그것은 다른 가능성들 중에서, 센서 비용들, 전력 소비, 및/또는 데이터 로드의 감소를 허용하는 동안 그러한 더 가까운 객체들의 검출 및/또는 인식을 돕기 위해 충분한 상세를 제공할 수 있다.
II. LIDAR 디바이스의 예시적 배열
이제 도면들을 참조하면, 도 1은 예시적 실시예에 따른 LIDAR 디바이스(100)의 간략화된 블록도이다. 도시된 바와 같이, LIDAR 디바이스(100)는 전력 공급 배열(102), 전자 장치들(104), 광원(들)(106), 송신기(108), 제1 수신기(110), 제2 수신기(112), 회전 플랫폼(114), 액추에이터(들)(116), 고정 플랫폼(118), 회전 링크(120), 및 하우징(122)을 포함한다. 다른 실시예들에서, LIDAR 디바이스(100)는 더 많은, 더 적은, 또는 상이한 구성요소들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 도시되는 구성요소들은 임의의 수의 방식들로 조합되거나 분할될 수 있다.
전력 공급 배열(102)은 전력을 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들에 공급하도록 구성될 수 있다. 특히, 전력 공급 배열(102)은 LIDAR 디바이스(100) 내에 배치되고 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들에 임의의 실현가능 방식으로 연결되는 적어도 하나의 전력원의 형태를 포함하거나 그렇지 않으면 취할 수 있어, 전력을 그러한 구성요소들에 공급한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 전력 공급 배열(102)은 하나 이상의 외부 전력원으로부터(예를 들어, LIDAR 디바이스(100)가 결합되는 차량에 배열되는 전력원으로부터) 전력을 수신하고 그러한 수신된 전력을 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들에 임의의 실현가능 방식으로 공급하도록 구성되는 전력 어댑터 등의 형태를 포함하거나 그렇지 않으면 취할 수 있다. 어느 하나의 경우에, 예를 들어, 배터리와 같은 임의의 타입의 전력원이 사용될 수 있다.
전자 장치들(104)은 LIDAR 디바이스(100)의 특정 개별 동작들을 용이하게 하는 것을 돕도록 각각 배열되는 하나 이상의 전자 구성요소 및/또는 시스템을 포함할 수 있다. 실제로, 이러한 전자 장치들(104)은 임의의 실현가능 방식으로 LIDAR 디바이스(100) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치들(104)의 적어도 일부는 회전 링크(120)의 중앙 캐비티 영역 내에 배치될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전자 장치들(104)은 다양한 타입들의 전자 구성요소들 및/또는 시스템들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치들(104)은 컨트롤러로부터 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들로 제어 신호들을 전송 및/또는 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들로부터 컨트롤러로 데이터의 전송을 위해 사용되는 다양한 와이어링들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컨트롤러가 수신하는 데이터는 다른 가능성들 중에서, 수신기들(110 내지 112)에 의한 광의 검출들에 기초하여 센서 데이터를 포함할 수 있다. 더욱이, 컨트롤러에 의해 송신되는 제어 신호들은 다른 가능성들 중에서, 예컨대 송신기(106)에 의한 광의 방출을 제어하고, 수신기(110 내지 112)에 의한 광의 검출을 제어하고, 그리고/또는 액추에이터(들)(116)를 제어하여 회전 플랫폼(112)을 회전시킴으로써, LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들을 동작시킬 수 있다.
일부 배열들에서, 전자 장치들(104)은 또한 쟁점중인 컨트롤러를 포함할 수 있다. 이러한 컨트롤러는 다양한 동작들을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 프로세서, 데이터 스토리지, 및 데이터 스토리지 상에 저장되고 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램 명령어들을 가질 수 있다. 따라서, 이러한 배열의 경우, 컨트롤러는 아래에 설명되는 방법(500)의 것들과 같은, 본원에 설명되는 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 컨트롤러는 외부 컨트롤러와 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들 사이에 제어 신호들 및/또는 데이터의 전송을 용이하게 하는 것을 돕기 위해 외부 컨트롤러 등(예를 들어, LIDAR 디바이스(100)가 결합되는 차량에 배열되는 컴퓨팅 시스템)과 통신할 수 있다.
그러나, 다른 배열들에서, 전자 장치들(104)은 쟁점중인 컨트롤러를 포함하지 않을 수 있다. 오히려, 상기 언급된 와이어링들의 적어도 일부는 외부 컨트롤러에의 연결성을 위해 사용될 수 있다. 이러한 배열의 경우, 와이어링들은 외부 컨트롤러와 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들 사이에 제어 신호들 및/또는 데이터의 전송을 용이하게 하는 것을 도울 수 있다. 다른 배열들이 또한 가능하다.
게다가, 하나 이상의 광원(106)은 파장 범위 내의 파장들을 갖는 복수의 광 빔 및/또는 펄스를 각각 방출하도록 구성될 수 있다. 파장 범위는 예를 들어, 전자기 스펙트럼의 자외, 가시, 및/또는 적외 부분들에 있을 수 있다. 일부 예들에서, 파장 범위는 예컨대 레이저들에 의해 제공되는 좁은 파장 범위일 수 있다. 일 예에서, 파장 범위는 거의 1525 nm와 1565 nm 사이인 파장들을 포함한다. 이러한 범위는 예시적 목적들만을 위해 설명되고 제한적이도록 의미되지 않는다는 점이 주목된다.
본 개시에 따라, 광원들(106) 중 하나는 광 증폭기를 포함하는 섬유 레이저일 수 있다. 특히, 섬유 레이저는 능동 이득 매체(즉, 레이저 내의 광학 이득의 소스)가 광섬유에 있는 레이저일 수 있다. 더욱이, 섬유 레이저는 다양한 방식들로 LIDAR 디바이스(100) 내에 배열될 수 있다. 예를 들어, 섬유 레이저는 회전 플랫폼(114)과 제1 수신기(110) 사이에 배치될 수 있다.
그와 같이, 본 개시는 일반적으로 일차 광원(106)으로서 사용되는 섬유 레이저의 맥락에서 본원에 설명될 것이다. 그러나, 일부 배열들에서, 하나 이상의 광원(106)은 복수의 방출된 광 빔 및/또는 펄스를 제공하기 위해 광을 선택적으로 투과, 반사, 및/또는 방출하도록 구성되는 레이저 다이오드들, 발광 다이오드들(light emitting diodes)(LED), 수직 캐비티 표면 방출 레이저들(vertical cavity surface emitting lasers)(VCSEL), 유기 발광 다이오드들(organic light emitting diodes)(OLED), 폴리머 발광 다이오드들(polymer light emitting diodes)(PLED), 발광 폴리머들(light emitting polymers)(LEP), 액정 디스플레이들(liquid crystal displays)(LCD), 미세 전자 기계 시스템들(microelectromechanical systems)(MEMS), 및/또는 임의의 다른 디바이스를 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
본 개시에 따라, 송신기(108)는 광을 환경으로 방출하도록 구성될 수 있다. 특히, 송신기(108)는 광을 광원(106)으로부터 환경을 향해 지향시키도록 배열되는 광학 배열을 포함할 수 있다. 이러한 광학 배열은 다른 광학 구성요소들 중에서, 물리적 공간 도처에 광의 전파를 가이드하기 위해 사용되는 미러(들) 및/또는 광의 특정 특성들을 조정하기 위해 사용되는 렌즈(들)의 임의의 실현가능 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 배열은 광을 콜리메이팅하도록 배열되는 투과 렌즈를 포함할 수 있으며, 그것에 의해 서로 실질적으로 평행한 광선들을 갖는 광을 야기한다.
일부 구현들에서, 광학 배열은 또한 광을 수직 축을 따라 확산하도록 배열되는 확산기를 포함할 수 있다. 실제로, 확산기는 유리 또는 다른 재료로 형성될 수 있고, 광을 특정 방식으로 확산하거나 그렇지 않으면 산란하도록 형상화(예를 들어, 비구면 형상)될 수 있다. 예를 들어, 수직 스프레드는 수평 축에서 떨어진 +7°내지 수평 축에서 떨어진 -18°의 스프레일 수 있다(예를 들어, 수평 축은 환경 내의 지표면과 이상적으로 평행함). 더욱이, 확산기는 예를 들어 섬유 레이저의 출력 단부에 융합됨으로써와 같이, 임의의 직접 또는 간접 방식으로 광원(106)에 결합될 수 있다.
따라서, 이러한 구현은 레이저 빔들의 수직 빔 폭보다 상당히 더 좁은 수평 빔 폭(예를 들어, 1 mm)을 갖는 레이저 빔들 등을 야기할 수 있다. 주목된 바와 같이, 그러한 수평으로 좁은 레이저 빔들은 반사 객체에 반사되는 빔들과 반사 객체에 수평으로 인접한 적은 반사 객체에 반사되는 빔들 사이의 간섭을 회피하는 것을 도울 수 있으며, 그것은 LIDAR 디바이스(100)가 그러한 객체들을 구별하는 것을 궁극적으로 도울 수 있다. 다른 장점들이 또한 가능하다.
게다가, 일부 구현들에서, 광학 배열은 또한 LIDAR 디바이스(100)의 열 에너지 측정 디바이스(도시되지 않음)를 향해 확산된 광의 적어도 일부를 반사하도록 배열되는 색선별 미러를 포함할 수 있으며, 그것은 예를 들어 서모파일의 형태를 취할 수 있다. 이러한 구현의 경우, 열 에너지 측정 디바이스는 환경을 향해 방출되는 광의 에너지를 측정하도록 배열될 수 있다. 그리고, 그러한 에너지 측정에 관련되는 데이터는 컨트롤러에 의해 수신되고 그 다음 예를 들어 방출된 광의 세기에 대한 조정들과 같은, 추가 동작들을 용이하게 하기 위한 기초로서 컨트롤러에 의해 사용될 수 있다. 다른 구현들이 또한 가능하다.
주목된 바와 같이, LIDAR 디바이스(100)는 제1 수신기(110) 및 제2 수신기(112)를 포함할 수 있다. 각각의 그러한 수신기는 송신기(108)로부터 방출되는 광 중 하나와 동일한 파장 범위(예를 들어, 1525 nm 내지 1565 nm) 내의 파장들을 갖는 광을 검출하도록 각각 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, LIDAR 디바이스(100)는 LIDAR 디바이스(100)에서 비롯되는 반사된 광 펄스들을 환경 내의 다른 광과 구별할 수 있다.
본 개시에 따라, 제1 수신기(110)는 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있고 제2 수신기(112)는 제1 분해능보다 더 낮은 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 수신기(110)는 0.036°(수평) x 0.067°(수직) 각도 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있고, 제2 수신기(112)는 0.036°(수평) x 0.23°(수직) 각도 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있다.
부가적으로, 제1 수신기(110)는 제1 FOV에서 환경을 스캐닝하도록 구성될 수 있고 제2 수신기(112)는 제1 FOV와 적어도 부분적으로 상이한 제2 FOV에서 환경을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 이러한 배열은 LIDAR 디바이스(100)가 상이한 분해능들에서 각각 환경의 상이한 부분들을 스캐닝하는 것을 허용할 수 있으며, 그것은 아래에 추가로 논의되는 바와 같이 다양한 상황들에 적용가능할 수 있다.
더욱이, LIDAR 디바이스(100)는 방출된 광의 수직 빔 폭이 적어도 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 쟁점중인 수신기들의 상이한 FOV들은 방출된 광의 상기 언급된 수직 스프레드와 동일한 각도 범위를 따라 실질적으로 광의 검출을 집합적으로 허용하는 적어도 부분적으로 상이한 수직 FOV들일 수 있다. 이러한 배열의 경우, 컨트롤러는 수직 빔 폭을 갖는 광(예를 들어, 레이저 빔)을 방출하기 위해 LIDAR 디바이스(100)를 동작시킬 수 있고 그 다음 LIDAR 디바이스(100)는 수신기들의 FOV들의 수직 범위를 따라 제1 및 제2 수신기들(110 내지 112) 둘 다에서 반사된 광을 검출할 수 있다. 이러한 방식으로, LIDAR 디바이스(100)는 환경의 상대적으로 더 큰 부분을 위한 데이터를 제공하고 상대적으로 따른 속도로 그렇게 행할 수 있다.
특정 예에서, 제1 수신기(110)는 상기 언급된 수평 축에서 떨어진 +7°내지 수평 축에서 떨어진 -7°의 범위 내에 입사 광을 집속하도록 배열될 수 있고, 제2 수신기(112)는 수평 축에서 떨어진 -7°내지 수평 축에서 떨어진 -18°의 범위 내에 입사 광을 집속하도록 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 수신기들(110 내지 112)은 +7°내지 -18°의 범위를 따라 광의 검출을 집합적으로 허용하며, 그것은 송신기(108)가 제공하는 방출된 광의 상기 언급된 예시적 수직 스프레드와 매칭한다. 이러한 분해능들 및 FOV들은 예시적 목적들만을 위해 설명되고 제한적이도록 의미되지 않는다는 점이 주목된다.
예시적 구현에서, 제1 및 제2 수신기들(110 내지 112)은 수신기가 상기 설명된 바와 같이 각각의 분해능 및 FOV를 제공하는 것을 허용하는 각각의 광학 배열을 각각 가질 수 있다. 일반적으로, 각각의 그러한 광학 배열은 적어도 하나의 광학 렌즈와 광검출기 어레이 사이에 광학 경로를 각각 제공하도록 배열될 수 있다.
일 구현에서, 제1 수신기(110)는 LIDAR 디바이스(100)의 환경 내의 하나 이상의 객체로부터 반사되는 광을 제1 수신기(110)의 검출기들 위로 집속하도록 배열되는 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 그렇게 행하기 위해, 광학 렌즈는 예를 들어, 거의 35 cm의 초점 길이 뿐만 아니라 거의 10cm x 5cm의 치수들을 가질 수 있다. 더욱이, 광학 렌즈는 상기 설명된 바와 같이 특정 수직 FOV(예를 들어, +7°내지 -7°)를 따라 입사 광을 집속하기 위해 형상화될 수 있다. 제1 수신기의 광학 렌즈의 그러한 형상화는 본 개시의 범위로부터 벗어나는 것 없이 다양한 형태들 중 하나(예를 들어, 구면 형상화)를 띨 수 있다.
이러한 구현에서, 제1 수신기(110)는 또한 적어도 하나의 광학 렌즈와 광검출기 어레이 사이에 광학 경로를 절첩하도록 배열되는 적어도 하나의 미러를 포함할 수 있다. 각각의 그러한 미러는 임의의 실현가능 방식으로 제1 수신기(110) 내에 고정될 수 있다. 또한, 임의의 실현가능 수의 미러들은 광학 경로를 절첩하는 목적들을 위해 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 수신기(110)는 또한 광학 렌즈와 광검출기 어레이 사이에 광학 경로 2회 이상 절첩하도록 배열되는 2개 이상의 미러를 포함할 수 있다. 실제로, 광학 경로의 그러한 절첩은 다른 결과들 중에서, 제1 수신기의 크기를 감소시키는 것을 도울 수 있다.
다른 구현에서, 제1 수신기(110)는 2개 이상의 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 수신기(110)는 내부 원통 형상 렌즈 뿐만 아니라 환경에 면하는 외부 구면 형상 렌즈를 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 예에서, 입사 광은 집속 평면 상의 라인 위로 집속될 수 있다. 다른 예들 및 구현들이 또한 가능하다.
더욱이, 주목된 바와 같이, 제1 수신기는 광검출기 어레이를 가질 수 있으며, 이 어레이는 검출된 광(예를 들어, 상기 언급된 파장 범위 내의)을 검출된 광을 나타내는 전기 신호로 변환하도록 각각 구성되는 2개 이상의 검출기를 포함할 수 있다. 실제로, 그러한 광검출기 어레이는 다양한 방식들 중 하나로 배열될 수 있다. 예를 들어, 검출기들은 하나 이상의 기판(예를 들어, 인쇄 회로 보드들(printed circuit boards)(PCBs), 가요성 PCB들 등) 상에 배치되고 광학 렌즈로부터 광학 경로를 따라 이동하고 있는 입사 광을 검출하도록 배열될 수 있다. 또한, 그러한 광검출기 어레이는 임의의 실현가능 방식으로 정렬되는 임의의 실현가능 수의 검출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광검출기 어레이는 검출기들의 13 x 16 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 광검출기 어레이는 예시적 목적들만을 위해 설명되고 제한적이도록 의미되지 않는다는 점이 주목된다.
일반적으로, 어레이의 검출기들은 다양한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 검출기들은 방출된 광의 파장 범위 내의 파장들을 갖는 집속된 광을 수신하도록 구성되는 광다이오드들, 애벌란시 광다이오드들(예를 들어, 가이거 모드 및/또는 선형 모드 애벌란시 광다이오드들), 광트랜지스터들, 카메라들, 능동 픽셀 센서들(active pixel sensors)(APS), 전하 결합 디바이스들(charge coupled devices)(CCD), 극저온 검출기들, 및/또는 광의 임의의 다른 센서의 형태를 취할 수 있다. 다른 예들이 또한 가능하다.
제2 수신기(112)와 관련하여, 제2 수신기(112)는 또한 LIDAR 디바이스(100)의 환경 내의 하나 이상의 객체로부터 제1 수신기(110)의 검출기들 위로 반사되는 광을 집속하도록 배열되는 적어도 하나의 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 그렇게 행하기 위해, 광학 렌즈는 상기 설명된 바와 같이 특정 수직 FOV(예를 들어, -7°내지 -18°)를 따라 입사 광의 집속을 제공하는 것을 돕는 임의의 치수들, 초점 길이, 및 형상화를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 수신기(112)는 제2 수신기의 광학 렌즈와 제2 수신기의 광검출기 어레이 사이의 광학 경로를 절첩하도록 배열되는 하나 이상의 미러를 포함할 수 있다. 게다가, 제2 수신기의 광검출기 어레이는 제1 수신기(110)의 맥락에서 상기 설명된 방식들 중 어느 것으로 배열되는 임의의 실현가능 수의 검출기들을 포함할 수 있다. 다른 구현들이 또한 가능하다.
게다가, 주목된 바와 같이, LIDAR 디바이스(100)는 축 주위로 회전하도록 구성되는 회전 플랫폼(114)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 회전하기 위해, 하나 이상의 액추에이터(116)는 회전 플랫폼(114)을 작동할 수 있다. 실제로, 이러한 액추에이터들(116)은 다른 가능성들 중에서, 모터들, 공압 액추에이터들, 유압 피스톤들, 및/또는 압전 액추에이터들을 포함할 수 있다.
본 개시에 따라, 송신기(108) 및 제1 및 제2 수신기들(110 내지 112)는 이러한 구성요소들 각각이 회전 플랫폼(114)의 회전에 기초하여 환경에 대해 이동하도록 회전 플랫폼 상에 배열될 수 있다. 특히, 이러한 구성요소들 각각은 LIDAR 디바이스(100)가 다양한 방향들로부터 정보를 획득할 수 있도록 축에 대해 회전될 수 있다. 이러한 방식으로, LIDAR 디바이스(100)는 회전 플랫폼(114)을 상이한 방향들로 작동함으로써 조정될 수 있는 수평 뷰잉 방향을 가질 수 있다.
이러한 배열의 경우, 컨트롤러는 환경에 관한 정보를 다양한 방식들로 획득하기 위해 회전 플랫폼(114)을 다양한 방식들로 회전시키라고 액추에이터(116)에 명령할 수 있다. 특히, 회전 플랫폼(114)은 다양한 범위들에서 그리고 어느 하나의 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 회전 플랫폼(114)은 LIDAR 디바이스(100)가 환경의 360° 수평 FOV를 제공하도록 전체 선회들을 수행할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 수신기들(110 내지 112)가 회전 플랫폼(114)의 회전에 기초하여 둘 다 회전할 수 있는 것을 고려하면, 수신기들(110 내지 112) 둘 다는 상기 설명된 바와 같이 상이한 수직 FOV를 갖는 동안 동일한 수평 FOV(예를 들어, 360°)를 가질 수 있다.
더욱이, 회전 플랫폼(114)은 LIDAR 디바이스(100)로 하여금 환경을 다양한 리프레시 속도들로 스캐닝하게 하기 위해 다양한 속도들로 회전할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 디바이스(100)는 15 Hz의 리프레시 속도(예를 들어, 초당 LIDAR 디바이스(100)의 15 완전 회전들)를 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 이러한 예에서, LIDAR 디바이스(100)가 아래에 추가로 설명되는 바와 같이 차량에 결합되는 것을 가정하면, 스캐닝은 차량 주위의 360° FOV를 매초 15회 스캐닝하는 것을 수반한다. 다른 예들이 또한 가능하다.
게다가, 주목된 바와 같이, LIDAR 디바이스(100)는 고정 플랫폼(118)을 포함할 수 있다. 실제로, 고정 플랫폼은 임의의 형상 또는 형태를 띨 수 있고 차량 예를 들어 차량의 위와 같은, 다양한 구조들에의 결합을 위해 구성될 수 있다. 또한, 고정 플랫폼의 결합은 임의의 실현가능 커넥터 배열(예를 들어, 볼트들, 및/또는 나사들)을 통해 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, LIDAR 디바이스(100)는 본원에 설명되는 것들과 같은, 다양한 목적들을 위해 사용되기 위해 구조에 결합될 수 있다.
본 개시에 따라, LIDAR 디바이스(100)는 또한 고정 플랫폼(118)을 회전 플랫폼(114)에 직접 또는 간접적으로 결합하는 회전 링크(120)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 회전 링크(120)는 고정 플랫폼(118)에 대해 축 주위로 회전 플랫폼(114)의 회전을 제공하는 임의의 형상, 형태 및 재료를 띨 수 있다. 예를 들어, 회전 링크(120)는 액추에이터(116)로부터의 작동에 기초하여 회전하는 샤프트 등의 형태를 취할 수 있으며, 그것에 의해 기계력들을 액추에이터(116)로부터 회전 플랫폼(114)으로 전달한다. 더욱이, 주목된 바와 같이, 회전 링크는 LIDAR 디바이스(100)의 전자 장치들(104) 및/또는 하나 이상의 다른 구성요소가 배치될 수 있는 중심 캐비티를 가질 수 있다. 다른 배열들이 또한 가능하다.
게다가, 주목된 바와 같이, LIDAR 디바이스(100)는 하우징(122)을 포함할 수 있다. 실제로, 하우징(122)은 임의의 형상, 형태, 및 재료를 띨 수 있다. 예를 들어, 하우징(122)은 다른 가능성들 중에서, 돔 형상 하우징일 수 있다. 다른 예에서, 하우징(122)은 적어도 부분적으로 불투명 재료로 구성될 수 있으며, 재료는 하우징(122)의 내부 공간에 진입하는 것으로부터 적어도 일부 광의 차단을 허용하고 따라서 아래에 추가로 논의되는 바와 같이 열 효과들을 완화하는 것을 도울 수 있다. 이러한 하우징은 예시적 목적들만을 위해 설명되고 제한적이도록 의미되지 않는다는 점이 주목된다.
본 개시에 따라, 하우징(122)은 회전 플랫폼(114)에 결합될 수 있어 하우징(122)은 회전 플랫폼(114)의 회전에 기초하여 상기 언급된 축 주위로 회전하도록 구성된다. 이러한 구현의 경우, LIDAR 디바이스(100)의 송신기(108), 제1 및 제2 수신기(110 내지 112), 및 가능하게는 다른 구성요소들은 하우징(122) 내에 각각 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 송신기(108) 및 제1 및 제2 수신기(110 내지 112)는 하우징(122) 내에 배치되는 동안 이러한 하우징(122)과 함께 회전할 수 있다.
더욱이, 하우징(122)은 그 위에 형성되는 애퍼처를 가질 수 있으며, 그것은 임의의 실현가능 형상 및 크기를 띨 수 있다. 이와 관련하여, 송신기(108)는 광을 애퍼처를 통해 환경으로 방출하기 위해 하우징(120) 내에 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 송신기(108)는 하우징(120)의 대응하는 회전으로 인해 애퍼처와 함께 회전할 수 있으며, 그것에 의해 다양한 방향들로 광의 방출을 허용한다. 또한, 제1 및 제2 수신기(110 내지 112)는 환경으로부터 애퍼처를 통해 하우징(120)에 진입하는 광을 각각 검출하기 위해 하우징(120) 내에 각각 개별 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 수신기들(110 내지 112)는 하우징(120)의 대응하는 회전으로 인해 애퍼처와 함께 회전할 수 있으며, 그것에 의해 다양한 방향들로부터 수평 FOV를 따라 들어오는 광의 검출을 허용한다.
실제로, 하우징(122)은 다양한 이유들로 상기 설명된 바와 같이 배열될 수 있다. 구체적으로, LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들이 하우징(122) 내에 배치되는 것으로 인해 그리고 하우징(122)이 그러한 구성요소들과 함께 회전하는 것으로 인해, 하우징(122)은 다른 것들 중에서, 비 및/또는 눈과 같은, 다양한 환경 위험들로부터 그러한 구성요소들을 보호하는 것을 도울 수 있다. 또한, 하우징(122)은 LIDAR 디바이스(100)가 하우징(122) 내에서 회전함에 따라 고정되면, 이때 하우징(122)은 하우징(122)을 통한 광의 전파 및 따라서 LIDAR 디바이스(100)에 의한 환경의 스캐닝을 허용하기 위해 투명할 가능성이 있을 것이다.
그러나, 본 개시에 따라, 하우징(122)은 LIDAR 디바이스(100)와 함께 회전하는 애퍼처를 가질 수 있으며, 그것은 하우징(122)이 환경의 스캐닝을 허용하기 위해 전체적으로 투명할 필요가 반드시 있는 것은 아니라는 것을 의미한다. 예를 들어, 하우징(122)은 투명 재료로 구성될 수 있는 애퍼처를 제외하고, 적어도 부분적으로 불투명 재료로 구성될 수 있다. 그 결과, 하우징(122)은 LIDAR 디바이스(100) 상의 열 효과들을 완화하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 하우징(122)은 태양 광선들이 하우징(122)의 내부 공간에 진입하는 것을 차단할 수 있으며, 그것은 그러한 태양 광선들로 인해 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들의 과열을 회피하는 것을 도울 수 있다. 다른 사례들이 또한 가능하다.
상기 설명된 바와 같이 LIDAR 디바이스(100)의 다양한 구성요소들을 고려하면, 이러한 다양한 구성요소들은 다양한 방식들로 배열될 수 있다. 본 개시에 따라, 고정 플랫폼(118)이 지표면에 가장 가깝도록 LIDAR 디바이스(100)가 공간적으로 배향되는 것을 가정하면, LIDAR 디바이스(100)는 (i) 제1 수신기(110)가 고정 플랫폼(118) 위에 실질적으로 위치되고, (ii) 제2 수신기(112) 및 송신기(108)가 제1 수신기(110) 위에 실질적으로 둘 다 위치되고, (iii) 제2 수신기(112)가 송신기(108)에 실질적으로 수평으로 인접하여 위치되도록 배열될 수 있다. 아래에 추가로 논의되는 바와 같이, 이러한 특정 배열은 다양한 이유들로 유리할 수 있다. 그러나, 이러한 배열은 예시적 목적들만을 위해 설명되고 제한적이도록 의미되지 않는다는 점이 주목된다.
III. LIDAR 디바이스의 예시적 구현들
다음에, 도 2a 내지 도 2c는 본원에 개시되는 특징들을 갖는 LIDAR 디바이스의 예시들의 예시적 세트를 도시한다. 특히, 도 2a는 LIDAR 디바이스(200)의 상단 단면도를 도시하고, 도 2b는 LIDAR 디바이스(200)의 측단면도를 도시하고, 도 2c는 도 2b에 도시된 측면도(예를 들어, 축(232) 주위에서 LIDAR 디바이스(200)의 선회의 절반 후에 도시된 측면도와 같음)와 반대쪽인 LIDAR 디바이스(200)의 측단면도를 도시한다. 이러한 예시들은 예시적 목적들만을 위해 도시되고 제한적이도록 의미되지 않는다는 점이 주목된다.
더 구체적으로, 도 2a 내지 도 2c는 상기 논의에 따라, LIDAR 디바이스(200)가 회전 플랫폼(214)에 결합되는 하우징(222)을 포함하는 것을 집합적으로 예시한다. 그 다음, 회전 플랫폼(214)은 또한 상기 논의에 따라, 회전 링크(220)를 통해 고정 플랫폼(218)에 결합되는 것으로서 도시된다. 이러한 배열의 경우, 회전 플랫폼(214)은 축(232) 주위에서 회전할 수 있으며, 그것에 의해 또한 축(232) 주위에서 LIDAR 디바이스(200)의 하우징(222), 송신기(208), 제1 수신기(210), 및 제2 수신기(212)의 회전을 야기한다.
실제로, 하우징(222)은 상기 설명된 하우징(122)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 하우징(222)은 광이 환경으로 방출될 수 있고 반사된 광이 환경으로부터 진입할 수 있는 애퍼처(230)를 포함하는 것으로 도시된다. 게다가, 도 2a 내지 도 2c는 송신기(208) 및 제1 수신기(210) 및 제2 수신기(212)가 하우징(222) 내에 각각 배치되며, 송신기(208)는 제2 수신기(212)와 실질적으로 인접하고 송신기 및 제2 수신기(212)는 제1 수신기(210) 위에 둘 다 위치된다.
더 구체적으로, 송신기(208)는 상기 설명된 송신기(108)의 형태를 취할 수 있다. 도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 송신기(208)는 광 증폭기로서의 역할을 하는 섬유 레이저와 융합되는 광학 렌즈(224)(예를 들어, 확산기)를 포함하며, 섬유 레이저는 회전 플랫폼(214)과 제1 수신기(210) 사이에 적어도 부분적으로 위치된다. 그리고, 상기 논의에 따라, 광학 렌즈(224)는 +7°내지 -18°의 특정 수직 스프레드를 따라 방출된 광을 수직으로 확산하도록 배열될 수 있다.
부가적으로, 제1 수신기(210)는 상기 제1 수신기(110)의 형태를 취할 수 있다. 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 수신기(210)는 광학 렌즈(238)와 광검출기 어레이(236) 사이에 광학 경로를 제공하는 광학 배열을 포함한다. 구체적으로, 광학 배열은 광학 렌즈(238)와 광검출기 어레이(236) 사이에 광학 경로를 2회 절첩하도록 배열되는 2개의 미러(234)를 포함하는 것으로 도시되며, 그것에 의해 제1 수신기(210)의 크기를 감소시키는 것을 돕는다. 이와 관련하여, 광학 렌즈(238)는 +7°내지 -7°의 수직 FOV 범위 내에 입사 광을 집속하도록 배열될 수 있다. 그리고, 상기 논의에 따라, 광검출기 어레이(236)는 0.036°(수평) x 0.067°(수직) 각도 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있다.
게다가, 제2 수신기(212)는 상기 설명된 제2 수신기(112)의 형태를 취할 수 있다. 도 2a 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 제2 수신기(212)는 광학 렌즈(226)와 광검출기 어레이(228) 사이에 광학 경로를 제공하는 광학 배열을 포함한다. 이와 관련하여, 광학 렌즈(226)는 -7°내지 -18°의 수직 FOV 범위 내에 입사 광을 집속하도록 배열되는 것으로 도시된다. 그리고, 상기 논의에 따라, 광검출기 어레이(228)는 0.036°(수평) x 0.23°(수직) 각도 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있다.
다음에, 도 3a 내지 도 3c는 본원에 개시되는 특징들을 갖는 LIDAR 디바이스의 예시들의 다른 예시적 세트를 도시한다. 특히, 도 3a는 LIDAR 디바이스(300)의 상단 단면도를 도시하고, 도 3b는 LIDAR 디바이스(300)의 측단면도를 도시하고, 도 3c는 도 3b에 도시된 측면도(예를 들어, LIDAR 디바이스(300)의 선회의 절반 후에 도시된 측면도와 같음)와 반대쪽인 LIDAR 디바이스(300)의 측단면도를 도시한다. 이러한 예시들은 예시적 목적들만을 위해 도시되고 제한적이도록 의미되지 않는다는 점이 주목된다.
더 구체적으로, 도 3a 내지 도 3c는 LIDAR 디바이스(300)가 송신기(308), 제1 수신기(310), 및 제2 수신기(312)를 포함하는 것을 집합적으로 예시한다. 이러한 도면들에 도시되지 않지만, 이러한 다양한 구성요소들은 상기 논의에 따라, 회전 플랫폼에 결합될 수 있는 하우징 내에 배치될 수 있다. 그 다음, 회전 플랫폼은 또한 상기 논의에 따라, 회전 링크를 통해 고정 플랫폼에 결합될 수 있다. 이러한 배열의 경우, 회전 플랫폼은 축 주위로 회전할 수 있으며, 그것에 의해 또한 축 주위로 LIDAR 디바이스(300)의 하우징, 송신기(308), 제1 수신기(310), 및 제2 수신기(312)의 회전을 야기한다. 게다가, 도 3a 내지 도 3c는 송신기(308)가 제2 수신기(312)에 실질적으로 인접하는 것 및 송신기(308) 및 제2 수신기(312)가 제1 수신기(310) 위에 둘 다 위치되는 것을 집합적으로 예시한다.
더 구체적으로, 송신기(308)는 상기 설명된 송신기(108)의 형태를 취할 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 송신기(208)는 광 증폭기로서의 역할을 하는 섬유 레이저(306)에 의해 발생되는 광을 방출할 수 있다. 그리고, 상기 논의에 따라, 송신기(308)는 +7°내지 -18°의 특정 수직 스프레드를 따라 방출된 광을 수직으로 확산하도록 배열되는 광학 렌즈(324)(예를 들어, 확산기)를 통해 광을 방출할 수 있다.
부가적으로, 제1 수신기(310)는 상기 설명된 제1 수신기(110)의 형태를 취할 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 광학 배열은 광학 렌즈(338) 및 제1 수신기(310)의 광검출기 어레이(도시되지 않음) 사이에 광학 경로(340)를 제공할 수 있다. 구체적으로, 광학 배열은 광학 렌즈(338)와 제1 수신기(310)의 광검출기 어레이 사이에 광학 경로(340)를 2회 절첩하도록 배열되는 2개의 미러(334A 내지 334B)를 포함하는 것으로 도시되며, 그것에 의해 LIDAR 디바이스(300)의 크기를 감소시키는 것을 돕는다. 이와 관련하여, 광학 렌즈(338)는 +7°내지 -7°의 수직 FOV 범위 내에 입사 광을 집속하도록 배열될 수 있다. 그리고, 상기 논의에 따라, 제1 수신기(310)의 광검출기 어레이는 0.036°(수평) x 0.067°(수직) 각도 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있다.
게다가, 제2 수신기(312)는 상기 설명된 제2 수신기(112)의 형태를 취할 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 광학 배열은 광학 렌즈(326) 및 제2 수신기(312)의 광검출기 어레이(도시되지 않음) 사이에 광학 경로를 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 광학 렌즈(326)는 -7°내지 -18°의 수직 FOV 범위 내에 입사 광을 집속하도록 배열되는 것으로 도시된다. 그리고, 상기 논의에 따라, 제2 수신기(312)의 광검출기 어레이는 0.036°(수평) x 0.23°(수직) 각도 분해능에서 광을 검출하도록 구성될 수 있다. LIDAR 디바이스의 다른 예시들이 또한 가능하다.
다음으로 도 4a 내지 도 4e는 차량(400) 내의 개시된 LIDAR 디바이스의 구현을 집합적으로 예시하며, 구체적으로 차량(400) 내의 예시적 LIDAR 디바이스(200)의 구현을 예시한다. 차량(400)이 상기 논의된 바와 같이, 승용차로서 예시되지만, 다른 실시예들이 가능하다. 더욱이, 예시적 차량(400)이 자율 모드에서 동작하도록 구성될 수 있는 차량으로서 도시되지만, 본원에 설명되는 실시예들은 또한 자율적으로 동작하도록 구성되지 않는 차량들에 적용가능하다. 따라서, 예시적 차량(400)은 제한적이도록 의미되지 않는다.
특히, 도 4a는 차량(400)의 우측면도, 정면도, 후면도, 및 상면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 차량(400)은 차량(400)의 휠들(402)이 위치되는 하단 측면과 반대쪽인 차량(400)의 상단 측면 상에 위치되는 LIDAR 디바이스(200)를 포함한다. LIDAR 디바이스(200)가 차량(400)의 상단 측면 상에 위치되는 것으로서 도시되고 설명되지만, LIDAR 디바이스(200)는 본 개시의 범위로부터 벗어나는 것 없이 차량의 임의의 파트 실현가능 부분 상에 위치될 수 있다.
다음에, 더욱이, 도 4b 내지 도 4d는 LIDAR 디바이스(200)가 예를 들어 하나 이상의 광 펄스를 방출하고 차량(400)의 환경 내의 객체들에서 반사된 광 펄스들을 검출하는 동안 수직 축(232) 주위에 회전함으로써 차량(400) 주위의 환경을 (예를 들어, 15 Hz의 리프레시 속도로) 스캐닝하도록 구성될 수 있는 것을 도시한다.
더 구체적으로, 도 4b는 LIDAR 디바이스(200)가 +7°내지 -18°의 상기 언급된 수직 스프레드를 가진 광을 방출하는 것을 도시한다. 그리고, 송신기(208)가 상기 설명된 바와 같이 더 높은 포인트에(즉, 제1 수신기(210) 위에) 위치되는 것으로 인해, LIDAR 디바이스(200)는 방출들이 차량(400) 자체에 반사하지 않도록 이러한 수직 스프레드를 가진 광을 방출할 수 있다. 이러한 방식으로, 광 방출들은 차량에 상대적으로 가까운 환경의 영역들(예를 들어, 차선 마커)을 향할 뿐만 아니라 차량에서 더 멀리 떨어진 환경의 영역들(예를 들어, 차량 앞의 도로 표지)을 향해 방출될 수 있다.
게다가, 도 4c는 LIDAR 디바이스(200)가 +7°내지 -7°의 상기 언급된 수직 FOV를 가진 반사된 광을 검출하고 0.036°x 0.067°의 분해능에서 그렇게 행하기 위해 제1 수신기(210)를 사용하는 것을 도시한다. 또한, 도 4d는 LIDAR 디바이스(200)가 -7°내지 -18°의 상기 언급된 수직 FOV를 가진 반사된 광을 검출하고 0.036°x 0.23°의 분해능에서 그렇게 행하기 위해 제2 수신기(212)를 사용하는 것을 도시한다. 그리고, 제2 수신기(212)가 또한 상기 설명된 바와 같이 그러한 더 높은 포인트에(즉, 제1 수신기(210) 위에) 위치되는 것으로 인해, LIDAR 디바이스(200)는 차량에 상대적으로 가까운 환경의 일부에 반사되는 광을 검출하기 위해 제2 수신기(212)를 사용할 수 있다.
이러한 방식으로, 제1 수신기(210)는 차량(400)에서 더 멀리 떨어진 객체들에 반사되는 광을 수신하고 더 높은 분해능에서 그렇게 행할 수 있으며, 그것에 의해 그러한 추가 객체들의 검출 및/또는 인식을 돕기 위해 더 중대한 상세를 제공한다. 제2 수신기(212)는 차량(400)에 더 가까운 객체들에 반사되는 광을 수신하고 더 낮은 분해능(즉, 제1 수신기(210)의 분해능과 비교하여)에서 그렇게 행할 수 있으며, 그것은 다른 가능성들 중에서, 센서 비용들, 전력 소비, 및/또는 데이터 로드의 감소를 허용하는 동안 그러한 더 가까운 객체들의 검출 및/또는 인식을 돕기 위해 충분한 상세를 제공할 수 있다.
일반적으로, 이러한 상이한 검출 거리들은 도 4e에 예로서 예시된다. 특히, 도 4e는 차량(400)이 주위 환경을 스캐닝하기 위한 LIDAR 디바이스(200)를 사용하는 상기 설명된 시나리오에서 차량(400)의 상면도를 예시한다. 도 4e에 도시된 바와 같이, LIDAR 디바이스(200)는 차량(400)까지의 거리들의 범위 내의 객체들의 검출 및/또는 식별에 적절할 수 있다. 거리들의 이러한 범위들은 윤곽들(404 및 406)에 의해 예시된다. 이러한 윤곽들은 축척에 따라 도시되는 것이 아니라 설명의 편의를 위해 도시되는 것으로서 예시된다는 점이 주목된다.
더 구체적으로, 윤곽(404)의 외부 및 윤곽(406)에 의해 정의되는 거리들의 범위 내의 객체들은 LIDAR 디바이스(200)의 제1 수신기(210)로부터의 더 높은 분해능 데이터를 사용하여 적절히 검출/식별될 수 있다. 윤곽(404)에 의해 정의되는 거리들의 범위 내에 있는 더 가까운 객체들은 LIDAR 디바이스(200)의 제2 수신기(212)로부터의 더 낮은 분해능 데이터를 사용하여 적절히 검출/식별될 수 있다. 어느 하나의 경우에, 각각의 수신기(210 내지 212)의 수평 FOV는 차량(400) 주위의 모든 방향들에서 360°에 걸칠 수 있다. 다른 예시들이 또한 가능하다.
IV. 예시적 방법들
도 5는 예시적 구현에 따른 방법(500)을 예시하는 흐름도이다. 특히, 방법(500)은 본원에 개시되는 LIDAR 디바이스로부터 수신되는 스캔들에 기초하여 차량을 동작시키기 위해 구현될 수 있다.
도 5에 도시된 방법(500)(및 본원에 개시되는 다른 프로세스들 및 방법들)은 예를 들어, 도 1의 LIDAR 디바이스(100)를 수반하는 배열 내에, 도 4a 내지 도 4e에 도시된 차량(400)에 의해, 및/또는 도 7에 도시되고 아래에 추가로 설명되는 차량(700)에 의해(또는 특히 하나 이상의 구성요소 또는 그것의 서브시스템에 의해, 예컨대 프로세서에 의해 그리고 디바이스로 하여금 본원에 설명되는 기능들을 수행하게 하도록 실행가능한 명령어들을 갖는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 의해) 구현될 수 있는 방법을 제시한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 방법(500)은 임의의 다른 배열들 및 시스템들 내에 구현될 수 있다.
방법(500) 및 본원에 개시되는 다른 프로세스들 및 방법들은 블록들(502 내지 504) 중 하나 이상에 의해 예시되는 바와 같이 하나 이상의 동작, 기능, 또는 액션을 포함할 수 있다. 블록들이 순차적 순서로 예시되지만, 이러한 블록들은 또한 병렬로, 및/또는 본원에 설명되는 것들과 상이한 순서로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 블록들은 더 적은 블록들로 조합되고, 부가 블록들로 분할되고, 그리고/또는 원하는 구현에 기초하여 제거될 수 있다.
게다가, 방법(500) 및 본원에 개시되는 다른 프로세스들 및 방법들에 대해, 흐름도는 본 구현들의 하나의 가능한 구현의 기능성 및 동작을 도시한다. 이와 관련하여, 각각의 블록은 모듈, 세그먼트, 또는 일부 of 프로그램 코드의 일부를 표현할 수 있으며, 그것은 프로세스에서 특정 논리 기능들 또는 단계들을 구현하기 위한 프로세서에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령어를 포함한다. 프로그램 코드는 예를 들어, 디스크 또는 하드 드라이브를 포함하는 저장 디바이스와 같은, 임의의 타입의 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 예를 들어, 레지스터 메모리, 프로세서 캐시 및 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory)(RAM)와 같이 짧은 시간 기간들 동안 데이터를 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체들과 같은, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 예를 들어, 판독 전용 메모리(read only memory)(ROM), 광 또는 자기 디스크들, 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(compact-disc read only memory)(CD-ROM)와 같이, 이차 또는 지속적 장기 스토리지와 같은, 비일시적 매체들을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들은 또한 임의의 다른 휘발성 또는 비휘발성 저장 시스템들일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 매체, 예를 들어, 또는 유형의 저장 디바이스로 간주될 수 있다. 게다가, 방법(500) 및 본원에 개시되는 다른 프로세스들 및 방법들에 대해, 도 5에서의 각각의 블록은 프로세스에서 특정 논리 기능들을 수행하도록 배선되는 회로를 표현할 수 있다.
블록(502)에서, 방법(500)은 컨트롤러에 의해 송신기 및 제1 및 제2 수신기들을 포함하는 LIDAR 디바이스(예를 들어, LIDAR 디바이스(100))로부터, 차량 주위의 환경의 스캔들을 수신하는 것을 수반한다.
더 구체적으로, 설명된 바와 같이, 컨트롤러는 광을 환경으로 방출하기 위해 LIDAR 디바이스(100)를 동작시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러는 LIDAR 디바이스(100)로부터 반사된 광의 검출들을 나타내는 데이터를 수신할 수 있다. 그리고, 검출된 광 빔들을 방출된 광 빔들과 비교함으로써, 컨트롤러는 환경 내의 하나 이상의 객체의 적어도 하나의 양태를 결정할 수 있다.
예를 들어, 복수의 광 빔이 LIDAR 디바이스(100)의 송신기에 의해 방출된 때의 시간 및 LIDAR 디바이스(100)의 수신기들 중 하나 이상이 반사된 광을 검출한 때의 시간을 비교함으로써, LIDAR 디바이스(100)와 환경 내의 객체 사이의 거리가 결정될 수 있다. 다른 예들에서, 형상, 컬러, 재료 등과 같은 양태들은 또한 방출된 광 및 검출된 광 사이의 다양한 비교들에 기초하여 결정될 수 있다.
이러한 배열의 경우, 컨트롤러는 LIDAR 디바이스(100)로부터의 데이터에 기초하여 환경의 3차원(three-dimensional)(3D) 표현을 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 표현은 LIDAR 디바이스(100)로부터의 데이터에 기초하여 3D 포인트 클라우드로서 컨트롤러에 의해 발생될 수 있다. 3D 클라우드의 각각의 포인트는 예를 들어, 반사된 광 펄스와 연관될 수 있다. 그와 같이, 컨트롤러는 환경 또는 그것의 부분들의 3D 표현들을 (예를 들어, 연속적으로 또는 때때로) 발생시킬 수 있다.
그 다음, 블록(504)에서, 방법(500)은 LIDAR 디바이스로부터 수신되는 환경의 스캔들에 적어도 기초하여, 컨트롤러에 의해, 차량을 동작시키는 것을 수반한다.
예로서, 차량은 자율 모드에서 동작될 수 있다. 이러한 예에서, 컨트롤러는 다른 가능성들 중에서 장애물들을 회피함으로써 차량을 내비게이션(예를 들어, 속도, 방향 등을 조정)하기 위해 3D 표현들을 이용할 수 있다. 장애물들 또는 객체들은 예를 들어, 3D 표현들을 분석하고 다양한 장애물들 또는 객체들을 검출 및/또는 식별하기 위해 이미지 처리 알고리즘 또는 다른 컴퓨팅 방법을 사용하여 검출 및/또는 식별될 수 있다. 다른 예로서, 차량은 부분적으로 자율 또는 수동 모드에서 동작될 수 있다. 이러한 예에서, 차량은 예컨대 차량 내의 디스플레이 또는 스피커로 하여금 환경 내의 하나 이상의 객체에 관한 정보를 제시하게 함으로써, 다양한 객체들 또는 변화하는 도로 조건들(예를 들어, 가로등들, 도로명 게시판들 등)에 대한 존재 또는 거리를 차량의 운전자 또는 조작자에게 통지할 수 있다. 다른 예들이 또한 가능하다.
다음에, 도 6은 LIDAR 디바이스(200)로부터 수신되는 환경(600)의 스캔들에 기초하여 차량(400)의 예시적 동작을 예시한다. 본 개시에 따라, 차량의 컨트롤러는 예를 들어 도로 표지(602) 및 차량(604)과 같은, 멀리 떨어진 객체를 검출하고 식별하기 위해 LIDAR 디바이스(200)의 제1 수신기(210)로부터 수신되는 데이터를 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 컨트롤러는 원하는 목적지에 도달하기 위해 차량(400)이 이상적으로 취해야 하는 출구를 도로 표지(602)가 나타내는 것을 데이터에 기초하여 결정할 수 있다. 그 다음, 그러한 결정을 하는 것에 응답하여, 컨트롤러는 차선 1 상의 주행으로부터 차선 2 상의 주행으로 스위칭하기 위해 차량(400)을 동작시킬 수 있다.
실제로, 컨트롤러는 환경(600)의 3D 표현들 내에서 차선 마커들을 인식함으로써 이러한 차선들을 구별할 수 있다. 예를 들어, 차량의 컨트롤러는 차선 1을 차선 2로부터 분리하는 인근 차선 마커(606)를 검출하고 식별하기 위해 LIDAR 디바이스(200)의 제2 수신기(212)로부터 수신되는 데이터를 사용할 수 있다. 더욱이, 차선들을 스위칭하기 위해 차량을 동작시키기 전에, 컨트롤러는 객체들을 검출하고 식별하기 위해 환경을 스캐닝할 수 있어, 컨트롤러는 또한 차선들을 스위칭하기 위해 차량(400)을 동작시키는 동안 그러한 검출된/식별된 객체를 회피하는 방식으로 차량(400)을 동작시킬 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러는 인근 차량(608)을 검출하고 식별하기 위해 LIDAR 디바이스(200)의 제2 수신기(212)로부터 수신되는 데이터를 사용할 수 있고, 주목된 바와 같이, 추가 차량(604)을 검출하고 식별하기 위해 LIDAR 디바이스(200)의 제1 수신기(210)로부터 수신되는 데이터를 사용할 수 있다. 그러한 검출들/식별들에 기초하여, 컨트롤러는 또한 차선 1 상의 주행으로부터 차선 2 상의 주행으로 스위칭하기 위해 차량(400)을 동작시키는 동안 차량들(604 및 608)을 회피하는 방식으로 차량(400)을 동작시킬 수 있다. 다른 예시들이 또한 가능하다.
V. 차량의 예시적 배열
최종적으로, 도 7은 예시적 실시예에 따른 차량(700)의 간략화된 블록도이다. 차량(700)은 차량(400)과 유사할 수 있고, LIDAR 디바이스(100)와 유사한 LIDAR 디바이스를 포함할 수 있다. 게다가, 차량(700)은 본원에서의 기능들 및 방법들 예컨대 방법(500)을 수행하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 차량(700)은 추진 시스템(702), 센서 시스템(704), 제어 시스템(706)(또한 컨트롤러(706)로 언급될 수 있음), 주변 장치들(708), 및 컴퓨터 시스템(710)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 차량(700)은 더 많은, 더 적은, 또는 상이한 시스템들을 포함할 수 있고, 각각의 시스템은 더 많은, 더 적은, 또는 상이한 구성요소들을 포함할 수 있다.
부가적으로, 도시되는 시스템들 및 구성요소들은 임의의 수의 방식들로 조합되거나 분할될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(706) 및 컴퓨터 시스템(710)은 다양한 동작들에 따라 차량(700)을 동작시키는 단일 시스템으로 조합될 수 있다.
추진 시스템(702)은 차량(700)을 위한 파워 모션(powered motion)을 제공하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 추진 시스템(702)는 엔진/모터(718), 에너지원(720), 변속기(722), 및 휠들/타이어들(724)을 포함한다.
엔진/모터(718)는 내연 엔진, 전기 모터, 스팀 엔진, 및 스털링 엔진의 임의의 조합이거나 임의의 조합을 포함할 수 있다. 다른 모터들 및 엔진들이 또한 가능하다. 일부 실시예들에서, 추진 시스템(702)은 다수의 타입의 엔진들 및/또는 모터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스-전기 하이브리드 승용차는 가솔린 엔진 및 전기 모터를 포함할 수 있다. 다른 예들이 가능하다.
에너지원(720)은 엔진/모터(718)에 전체적으로 또는 부분적으로 전력 공급하는 에너지원일 수 있다. 즉, 엔진/모터(918)는 에너지원(720)을 기계 에너지로 변환하도록 구성될 수 있다. 에너지원들(720)의 예들은 가솔린, 디젤, 프로판, 다른 압축된 가스계 연료들, 에탄올, 태양 전지판들, 배터리들, 및 다른 전기 전력원들을 포함한다. 에너지원(들)(720)은 연료 탱크들, 배터리들, 커패시터들, 및/또는 플라이휠들의 임의의 조합을 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에너지원(720)은 또한 차량(700)의 다른 시스템들을 위한 에너지를 제공할 수 있다.
변속기(722)는 기계력을 엔진/모터(718)로부터 휠들/타이어들(724)로 전달하도록 구성될 수 있다. 이 때문에, 변속기(722)는 기어박스, 클러치, 차동 장치, 구동 샤프트들, 및/또는 다른 요소들을 포함할 수 있다. 변속기(722)가 구동 샤프트들을 포함하는 실시예들에서, 구동 샤프트들은 휠들/타이어들(724)에 결합되도록 구성되는 하나 이상의 차축을 포함할 수 있다.
차량(700)의 휠들/타이어들(724)은 일륜, 이륜/모터사이클, 삼륜, 또는 승용차/트럭 사륜 포맷을 포함하는, 다양한 포맷들로 구성될 수 있다. 6개 이상의 휠을 포함하는 것들과 같은, 다른 휠/타이어 포맷들이 또한 가능하다. 임의의 경우에, 휠들/타이어들(724)은 다른 휠들/타이어들(724)에 대해 별도로 회전하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 휠들/타이어들(724)은 변속기(722)에 고정 부착되는 적어도 하나의 휠 및 구동 표면과 접촉할 수 있는 휠의 림에 결합되는 적어도 하나의 타이어를 포함할 수 있다. 휠들/타이어들(724)은 금속 및 고무의 임의의 조합, 또는 다른 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 추진 시스템(702)은 도시되는 것들과 다른 구성요소들을 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
센서 시스템(704)은 센서들의 위치 및/또는 배향을 수정하도록 구성되는 하나 이상의 액추에이터(736) 뿐만 아니라, 차량(700)이 위치되는 환경에 관한 정보를 감지하도록 구성되는 다수의 센서를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 센서 시스템(704)의 센서들은 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System)(GPS)(726), 관성 측정 유닛(inertial measurement unit)(IMU)(728), 레이더(RADAR) 유닛(730), 레이저 거리계 및/또는 LIDAR 유닛(732), 및 카메라(734)를 포함한다. 센서 시스템(704)은 예를 들어, 차량(700)의 내부 시스템들(예를 들어, O2 모니터, 연료 게이지, 엔진 오일 온도 등)을 감시하는 센서들을 포함하는, 부가 센서들을 또한 포함할 수 있다. 다른 센서들이 또한 가능하다.
GPS(726)는 차량(700)의 지리적 위치를 추정하도록 구성되는 임의의 센서(예를 들어, 위치 센서)일 수 있다. 이 때문에, GPS(726)는 지구에 대해 차량(700)의 위치를 추정하도록 구성되는 송수신기를 포함할 수 있다. GPS(726)는 또한 다른 형태들을 취할 수 있다.
IMU(728)는 관성 가속도에 기초하여 차량(700)의 위치 및 배향 변경들을 감지하도록 구성되는 센서들의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서들의 조합은 예를 들어, 가속도계들 및 자이로스코프들을 포함할 수 있다. 센서들의 다른 조합들이 또한 가능하다.
레이더 유닛(730)은 라디오 신호들을 사용하여 차량(700)이 위치되는 환경 내의 객체들을 감지하도록 구성되는 임의의 센서일 수 있다. 일부 실시예들에서, 객체들을 감지하는 것에 더하여, 레이더 유닛(730)은 객체들의 속도 및/또는 진로를 감지하도록 부가적으로 구성될 수 있다.
유사하게, 레이저 거리계 또는 LIDAR 유닛(732)은 레이저들을 사용하여 차량(700)이 위치되는 환경 내의 객체들을 감지하도록 구성되는 임의의 센서일 수 있다. 예를 들어, LIDAR 유닛(732)은 하나 이상의 LIDAR 디바이스를 포함할 수 있으며, 그것의 적어도 일부는 본원에 개시되는 LIDAR 디바이스(100)의 형태를 취할 수 있다.
카메라(734)는 차량(700)이 위치되는 환경의 이미지들을 캡처하도록 구성되는 임의의 카메라(예를 들어, 스틸 카메라, 비디오 카메라 등)일 수 있다. 이 때문에, 카메라는 상기 설명된 형태들 중 어느 것을 취할 수 있다. 센서 시스템(704)은 도시되는 것들과 다른 구성요소들을 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
제어 시스템(706)은 차량(700) 및 그것의 구성요소들의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 이 때문에, 제어 시스템(706)은 스티어링 유닛(738), 스로틀(740), 브레이크 유닛(742), 센서 융합 알고리즘(744), 컴퓨터 비전 시스템(746), 내비게이션 또는 경로지정 시스템(748), 및 장애물 회피 시스템(750)을 포함할 수 있다.
스티어링 유닛(738)은 차량(700)의 진로를 조정하도록 구성되는 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 스로틀(740)은 엔진/모터(718)의 동작 속도, 및 차례로, 차량(700)의 속도를 제어하도록 구성되는 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 브레이크 유닛(742)은 차량(700)을 감속하도록 구성되는 메커니즘들의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 브레이크 유닛(742)은 휠들/타이어들(724)을 느리게 하기 위해 마찰을 사용할 수 있다. 다른 예로서, 브레이크 유닛(742)은 휠들/타이어들(724)의 운동 에너지를 전기 전류로 변환할 수 있다. 브레이크 유닛(742)은 또한 다른 형태들을 취할 수 있다.
센서 융합 알고리즘(744)은 센서 시스템(704)으로부터의 데이터를 입력으로서 수락하도록 구성되는 알고리즘(또는 알고리즘을 저장하는 컴퓨터 프로그램 제품)일 수 있다. 데이터는 예를 들어, 센서 시스템(704)의 센서들에서 감지되는 정보를 표현하는 데이터를 포함할 수 있다. 센서 융합 알고리즘(744)은 예를 들어, 칼만 필터, 베이지안 네트워크, 본원에서의 방법들의 기능들의 일부를 위한 알고리즘, 또는 임의의 다른 알고리즘을 포함할 수 있다. 센서 융합 알고리즘(744)은 예를 들어, 차량(700)이 위치되는 환경 내의 개별 객체들 및/또는 특징들의 평가들, 특정 상황들의 평가들, 및/또는 특정 상황들에 기초한 가능한 영향들의 평가들을 포함하는, 다양한 평가들을 센서 시스템(704)으로부터의 데이터에 기초하여 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 다른 평가들이 또한 가능하다.
컴퓨터 비전 시스템(746)은 예를 들어, 교통 신호들 및 장애물들을 포함하는, 차량(700)이 위치되는 환경 내의 객체들 및/또는 특징들을 식별하기 위해 카메라(734)에 의해 캡처되는 이미지들을 처리하고 분석하도록 구성되는 임의의 시스템일 수 있다. 이 때문에, 컴퓨터 비전 시스템(746)은 객체 인식 알고리즘, 모션으로부터의 구조(Structure from Motion)(SFM) 알고리즘, 비디오 추적, 또는 다른 컴퓨터 비전 기술들을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 비전 시스템(746)은 환경을 매핑하고, 객체들을 추적하고, 객체들의 속도를 추정하는 등 하도록 부가적으로 구성될 수 있다.
내비게이션 및 경로지정 시스템(748)은 차량(700)에 대한 주행 경로를 결정하도록 구성되는 임의의 시스템일 수 있다. 내비게이션 및 경로지정 시스템(748)은 차량(700)이 동작중인 동안 주행 경로를 동적으로 갱신하도록 부가적으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내비게이션 및 경로지정 시스템(748)은 차량(700)에 대한 주행 경로를 결정하기 위해 센서 융합 알고리즘(744), GPS(726), LIDAR 유닛(732), 및 하나 이상의 미리 결정된 맵으로부터 데이터를 통합하도록 구성될 수 있다.
장애물 회피 시스템(750)은 차량(700)이 위치되는 환경에서 장애물들을 식별하고, 평가하고, 회피하거나 그렇지 않으면 협상하도록 구성되는 임의의 시스템일 수 있다. 제어 시스템(706)은 도시되는 것들과 다른 구성요소들을 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
주변 장치들(708)은 차량(700)이 외부 센서들, 다른 차량들, 외부 컴퓨팅 디바이스들, 및/또는 사용자와 상호작용하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 이 때문에, 주변 장치들(708)은 예를 들어, 무선 통신 시스템(752), 터치스크린(754), 마이크로폰(756), 및/또는 스피커(758)를 포함할 수 있다.
무선 통신 시스템(752)은 하나 이상의 다른 차량, 센서, 또는 다른 엔티티에, 직접 또는 통신 네트워크를 통해 무선 결합되도록 구성되는 임의의 시스템일 수 있다. 이 때문에, 무선 통신 시스템(752)은 다른 차량들, 센서들, 서버들, 또는 다른 엔티티들과 직접 또는 통신 네트워크를 통해 통신하기 위한 안테나 및 칩셋을 포함할 수 있다. 칩셋 또는 무선 통신 시스템(752)은 일반적으로 다른 가능성들 중에서, 하나 이상의 타입의 무선 통신(예를 들어, 프로토콜들) 예컨대 블루투스, IEEE 802.11(임의의 IEEE 802.11 수정들을 포함함)에 설명되는 통신 프로토콜들, 셀룰러 기술(예컨대 GSM, CDMA, UMTS, EV-DO, WiMAX, 또는 LTE), 지그비, 단거리 전용 통신들(dedicated short range communications)(DSRC), 및 무선 주파수 식별(radio frequency identification)(RFID) 통신들에 따라 통신하도록 배열될 수 있다. 무선 통신 시스템(752)은 또한 다른 형태들을 취할 수 있다.
터치스크린(754)은 사용자가 커맨드들을 차량(700)에 입력하기 위해 사용될 수 있다. 이 때문에, 터치스크린(754)은 다른 가능성들 중에서, 용량 가지, 저항 감지, 또는 표면 음향파 프로세스를 통해 사용자의 손가락의 위치 및 이동 중 적어도 하나를 감지하도록 구성될 수 있다. 터치스크린(754)은 터치스크린 표면과 평행하거나 평면인 방향으로, 터치스크린 표면에 수직인 방향으로, 또는 둘 다로 손가락 움직임을 감지가능할 수 있고, 또한 터치스크린 표면에 인가되는 압력의 레벨을 감지가능할 수 있다. 터치스크린(754)은 하나 이상의 반투명 또는 투명 절연 층 및 하나 이상의 반투명 또는 투명 전도 층으로 형성될 수 있다. 터치스크린(754)은 또한 다른 형태들을 취할 수 있다.
마이크로폰(756)은 차량(700)의 사용자로부터 오디오(예를 들어, 보이스 커맨드 또는 다른 오디오 입력)를 수신하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 스피커들(758)은 오디오를 차량(700)의 사용자에게 출력하도록 구성될 수 있다. 주변 장치들(708)은 도시되는 것들과 다른 구성요소들을 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템(710)은 추진 시스템(702), 센서 시스템(704), 제어 시스템(706), 및 주변 장치들(708) 중 하나 이상에 데이터를 송신하고, 하나 이상으로부터 데이터를 수신하고, 하나 이상과 상호작용하고, 그리고/또는 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다. 이 때문에, 컴퓨터 시스템(710)은 시스템 버스, 네트워크, 및/또는 다른 연결 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 추진 시스템(702), 센서 시스템(704), 제어 시스템(706), 및 주변 장치들(708) 중 하나 이상에 통신 링크될 수 있다.
일 예에서, 컴퓨터 시스템(710)은 연료 효율을 개선하기 위해 변속기(722)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(710)은 카메라(734)로 하여금 환경의 이미지들을 캡처하게 하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(710)은 센서 융합 알고리즘(744)에 대응하는 명령어들을 저장하고 실행하도록 구성될 수 있다. 더 다른 예로서, 컴퓨터 시스템(710)은 LIDAR 유닛(732)을 사용하여 차량(700) 주위의 환경의 3D 표현을 결정하기 위한 명령어들을 저장하고 실행하도록 구성될 수 있다. 다른 예들이 또한 가능하다. 따라서, 컴퓨터 시스템(710)은 LIDAR 유닛(732)에 대한 컨트롤러로서의 기능을 할 수 있다.
도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(710)은 프로세서(712) 및 데이터 스토리지(714)를 포함한다. 프로세서(712)는 하나 이상의 일반 목적 프로세서 및/또는 하나 이상의 특수 목적 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(712)가 하나보다 많은 프로세서를 포함하는 범위까지, 그러한 프로세서들은 개별적으로 또는 조합하여 작동할 수 있다. 데이터 스토리지(714)는 차례로, 하나 이상의 휘발성 및/또는 하나 이상의 비휘발성 저장 구성요소, 예컨대 광, 자기, 및/또는 유기 스토리지를 포함할 수 있고, 데이터 스토리지(714)는 프로세서(712)와 전체적으로 또는 부분적으로 통합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 데이터 스토리지(714)는 다양한 차량 기능들(예를 들어, 방법(500) 등)을 실행하기 위해 프로세서(712)에 의해 실행가능한 명령어들(716)(예를 들어, 프로그램 로직)을 포함할 수 있다. 데이터 스토리지(714)는 추진 시스템(702), 센서 시스템(704), 제어 시스템(706), 및/또는 주변 장치들(708) 중 하나 이상에 데이터를 송신하고, 하나 이상으로부터 데이터를 수신하고, 하나 이상과 상호작용하고, 그리고/또는 하나 이상을 제어하는 명령어들을 포함하는, 부가 명령어들을 또한 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(710)은 도시되는 것들과 다른 구성요소들을 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 차량(700)은 전원(760)을 추가로 포함하며, 전원은 전력을 차량(700)의 구성요소들의 일부 또는 전부에 제공하도록 구성될 수 있다. 이 때문에, 전원(760)은 예를 들어, 재충전가능 리튬 이온 또는 납산 배터리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리들의 하나 이상의 뱅크는 전기 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 전력 공급 재료들 및 구성들이 또한 가능하다. 일부 실시예들에서, 전원(760) 및 에너지원(720)은 일부 순수 전기차들(all-electric cars)에서와 같이, 하나의 구성요소로서 함께 구현될 수 있다.
일부 실시예들에서, 차량(700)은 도시된 것들에 더하여 또는 도시된 것들 대신에 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량(700)은 하나 이상의 부가 인터페이스 및/또는 전원을 포함할 수 있다. 다른 부가 구성요소들이 또한 가능하다. 그러한 실시예들에서, 데이터 스토리지(714)는 부가 구성요소들을 제어하고 그리고/또는 이 구성요소들과 통신하기 위해 프로세서(712)에 의해 실행가능한 명령어들을 추가로 포함할 수 있다.
여전히 더, 구성요소들 및 시스템들 각각은 차량(700)에 통합되는 것으로 도시되며, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 구성요소 또는 시스템은 유선 또는 무선 연결들을 사용하여 차량(700) 상에 제거가능하게 장착되거나 그렇지 않으면 차량(700)에 (기계적으로 또는 전기적으로) 연결될 수 있다. 차량(700)은 또한 다른 형태들을 취할 수 있다.
VI. 결론
도면들에 도시된 특정 배열들은 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 다른 구현들은 주어진 도면에 도시된 각각의 요소를 더 많거나 더 적게 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 게다가, 예시된 요소들의 일부는 조합되거나 생략될 수 있다. 게다가, 예시적 구현은 도면들에 예시되지 않은 요소들을 포함할 수 있다.
부가적으로, 다양한 양태들 및 구현들이 본원에 개시되었지만, 다른 양태들 및 구현들은 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다. 본원에 개시되는 다양한 양태들 및 구현들은 예시의 목적들을 위한 것이고 제한적이도록 의도되지 않으며, 진정한 범위 및 사상은 이하의 청구항들에 의해 표시된다. 본원에 제시되는 발명 대상의 사상 또는 범위로부터 벗어나는 것 없이, 다른 구현들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 본 개시의 양태들은 일반적으로 본원에 설명되는 바와 같이, 그리고 예시된 도면들에서, 매우 다양한 상이한 구성들로 배열, 치환, 조합, 분리, 및 디자인될 수 있으며, 그것의 모두는 본원에서 생각된다는 점이 용이하게 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 라이다(LIDAR) 디바이스로서,
    송신기 - 상기 송신기는 수직 빔 폭을 갖는 광을 환경으로 방출하도록 구성되며, 상기 방출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 가짐 - ;
    제1 수신기 - 상기 제1 수신기는 제1 시야(FOV)에서 상기 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 상기 제1 수신기는 상기 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 검출하도록 구성됨 - ;
    제2 수신기 - 상기 제2 수신기는 제2 FOV에서 상기 환경을 스캐닝하는 동안 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 상기 제2 수신기는 상기 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 검출하도록 구성되고, 상기 제1 분해능은 상기 제2 분해능보다 더 높고, 상기 제1 FOV는 상기 제2 FOV와 적어도 부분적으로 상이하고, 상기 수직 빔 폭은 적어도 상기 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함함 - ; 및
    회전 플랫폼 - 상기 회전 플랫폼은 축 주위로 회전하도록 구성되고, 상기 송신기, 상기 제1 수신기, 및 상기 제2 수신기 각각은 상기 회전 플랫폼의 회전에 기초하여 상기 환경에 대해 각각 이동하도록 구성됨 -
    을 포함하는 라이다 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 광을 방출하도록 구성되는 송신기는 수직 빔 폭을 갖고 수평 빔 폭을 갖는 레이저 빔을 방출하도록 구성되는 송신기를 포함하고, 상기 수평 빔 폭은 상기 수직 빔 폭 미만인, 라이다 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 차량의 상단 측면에 결합되도록 구성되는 고정 플랫폼을 추가로 포함하며, 상기 상단 측면은 상기 차량의 하나 이상의 휠이 위치되는 하단 측면과 반대쪽인, 라이다 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고정 플랫폼이 상기 차량의 상단 측면에 결합될 때, (i) 상기 제1 수신기는 상기 차량의 상단 측면에 대해 상기 고정 플랫폼 위에 실질적으로 위치되고, (ii) 상기 제2 수신기 및 상기 송신기는 상기 차량의 상단 측면에 대해 상기 제1 수신기 위에 실질적으로 둘 다 위치되고, 및 (iii) 상기 제2 수신기는 상기 차량의 상단 측면에 대해 상기 송신기에 실질적으로 인접하여 위치되는, 라이다 디바이스.
  5. 제3항에 있어서, 상기 고정 플랫폼은 회전 링크를 통해 상기 회전 플랫폼에 결합되고, 축 주위로 회전하도록 구성되는 회전 플랫폼은 상기 고정 플랫폼이 상기 차량의 상단 측면에 결합될 때, 상기 차량의 상단 측면에 실질적으로 수직인 수직 축 주위로 회전하도록 구성되는 회전 플랫폼을 포함하는, 라이다 디바이스.
  6. 제3항에 있어서, 상기 고정 플랫폼이 상기 차량의 상단 측면에 결합될 때, 상기 제1 FOV은 상기 차량에 대해 상기 환경의 제1 부분까지 연장되고 상기 제2 FOV는 상기 차량에 대해 상기 환경의 제2 부분까지 연장되며, 상기 환경의 제2 부분은 상기 환경의 제1 부분과 비교하여 상기 차량에 실질적으로 더 가까운, 라이다 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 수신기는,
    검출된 광을 전기 신호로 변환하도록 각각 구성되는 2개 이상의 광검출기를 포함하는 광검출기 어레이;
    광을 상기 환경으로부터 광학 경로를 따라 상기 광검출기 어레이로 집속하도록 배열되는 적어도 하나의 광학 렌즈; 및
    상기 적어도 하나의 광학 렌즈와 상기 광검출기 어레이 사이에 상기 광학 경로를 절첩하도록 배열되는 적어도 하나의 미러를 포함하는, 라이다 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광학 경로를 절첩하도록 배열되는 적어도 하나의 미러는 상기 적어도 하나의 광학 렌즈와 상기 광검출기 어레이 사이에 상기 광학 경로를 2회 이상 절첩하도록 배열되는 2개 이상의 미러를 포함하는, 라이다 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 분해능은 제1 각도 분해능이고, 상기 제2 분해능은 제2 각도 분해능인, 라이다 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 회전 플랫폼에 결합되는 돔 형상 하우징을 추가로 포함하며, 상기 돔 형상 하우징은 상기 회전 플랫폼의 회전에 기초하여 상기 축 주위로 회전하도록 구성되고, 상기 송신기, 상기 제1 수신기, 및 상기 제2 수신기는 상기 돔 형상 하우징 내에 배치되는, 라이다 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 돔 형상 하우징은 그 돔 형상 하우징 상에 형성되는 애퍼처를 갖고,
    광을 상기 환경으로 방출하도록 구성되는 송신기는 광을 상기 애퍼처를 통해 상기 환경으로 방출하도록 구성되는 송신기를 포함하고,
    광을 검출하도록 구성되는 제1 수신기는 상기 환경으로부터 상기 애퍼처를 통해 상기 돔 형상 하우징에 진입하는 광을 검출하도록 구성되는 제1 수신기를 포함하고,
    광을 검출하도록 구성되는 제2 수신기는 상기 환경으로부터 상기 애퍼처를 통해 상기 돔 형상 하우징에 진입하는 광을 검출하도록 구성되는 제2 수신기를 포함하는, 라이다 디바이스.
  12. 제10항에 있어서, 상기 돔 형상 하우징은 불투명 재료로 적어도 부분적으로 구성되는, 라이다 디바이스.
  13. 제1항에 있어서,
    광을 발생시키도록 구성되는 광원을 추가로 포함하며, 광을 상기 환경으로 방출하도록 구성되는 송신기는 광을 광학 경로를 따라 상기 광원으로부터 상기 환경으로 지향시키는 광학 배열을 갖는 송신기를 포함하는, 라이다 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광학 배열은 상기 광학 경로를 제공하도록 구성되는 광섬유 및 상기 지향된 광을 확산하도록 구성되는 확산기를 포함하는, 라이다 디바이스.
  15. 제13항에 있어서, 상기 광원은 섬유 레이저인, 라이다 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 섬유 레이저는 상기 회전 플랫폼과 상기 제1 수신기 사이에 배치되는 광 증폭기를 포함하는, 라이다 디바이스.
  17. 차량으로서,
    상기 차량의 하단 측면에 위치되는 하나 이상의 휠;
    상기 하단 측면과 반대쪽인 차량의 상단 측면에 위치되는 라이다(LIDAR) 디바이스 - 상기 LIDAR 디바이스는 송신기 및 제1 및 제2 수신기들을 포함하고, 상기 송신기는 수직 빔 폭을 갖는 광을 상기 차량 주위의 환경으로 방출하도록 구성되고, 상기 방출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 상기 제1 수신기는 제1 시야(FOV)에서 상기 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 상기 검출된 광은 상기 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 상기 제2 수신기는 제2 FOV에서 상기 환경을 스캐닝하는 동안 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 상기 검출된 광은 상기 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 상기 제1 분해능은 상기 제2 분해능보다 더 높고, 상기 제1 FOV는 상기 제2 FOV와 적어도 부분적으로 상이하고, 상기 수직 빔 폭은 적어도 상기 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함함 - ; 및
    상기 LIDAR 디바이스의 제1 및 제2 수신기들에 의한 환경의 스캔들에 적어도 기초하여 상기 차량을 동작시키도록 구성되는 컨트롤러
    를 포함하는 차량.
  18. 제17항에 있어서, 상기 LIDAR 디바이스는 상기 차량의 상단 측면에 실질적으로 수직인 수직 축 주위로 회전하도록 구성되는 회전 플랫폼을 추가로 포함하고, 상기 송신기, 상기 제1 수신기, 및 상기 제2 수신기 각각은 상기 회전 플랫폼의 회전에 기초하여 상기 환경에 대해 각각 이동하도록 구성되는, 차량.
  19. 방법으로서,
    컨트롤러에 의해 송신기 및 제1 및 제2 수신기들을 포함하는 라이다(LIDAR) 디바이스로부터, 차량 주위의 환경의 스캔들을 수신하는 단계 - 상기 송신기는 수직 빔 폭을 갖는 광을 상기 환경으로 방출하도록 구성되고, 상기 방출된 광은 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 상기 제1 수신기는 제1 시야(FOV)에서 상기 환경을 스캐닝하는 동안 제1 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 상기 검출된 광은 상기 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 상기 제2 수신기는 제2 FOV에서 상기 환경을 스캐닝하는 동안 제2 분해능에서 광을 검출하도록 구성되고, 상기 검출된 광은 상기 파장 범위 내의 파장들을 갖고, 상기 제1 분해능은 상기 제2 분해능보다 더 높고, 상기 제1 FOV는 상기 제2 FOV와 적어도 부분적으로 상이하고, 상기 수직 빔 폭은 적어도 상기 제1 및 제2 FOV들의 수직 범위를 포함함 - ; 및
    상기 LIDAR 디바이스로부터 수신되는 환경의 스캔들에 적어도 기초하여, 상기 컨트롤러에 의해, 상기 차량을 동작시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 LIDAR 디바이스는 상기 차량의 하나 이상의 휠이 위치되는 하단 측면과 반대쪽인 차량의 상단 측면에 위치되며, 상기 LIDAR 디바이스는 상기 차량의 상단 측면에 실질적으로 수직인 수직 축 주위로 회전하도록 구성되는 회전 플랫폼을 추가로 포함하고, 상기 송신기, 상기 제1 수신기, 및 상기 제2 수신기 각각은 상기 회전 플랫폼의 회전에 기초하여 상기 환경에 대해 각각 이동하도록 구성되고, 액추에이터가 상기 회전 플랫폼에 결합되고, 상기 방법은,
    상기 차량 주위의 환경의 스캔들을 수신하는 동안, 상기 컨트롤러에 의해, 상기 수직 축 주위로 상기 회전 플랫폼을 회전시키라고 상기 액추에이터에 명령하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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