使用彼此区分的信号修正传感器的光学引导系统和方法技术方案

在实施方式中，引导系统确定目标的位置参数，并包括：至少一个振荡元件，定位在所述目标处，用于发射调制的光学辐射；至少两个彼此区分的信号修正电光传感器，每个所述电光传感器具有检测器、以及用于响应于对所述调制的光学辐射的至少一部分的检测而生成解调的电信号的解调器；以及处理器，用于从所述解调的电信号确定所述位置参数。在另一实施方式中，引导系统进行畸变校正的成像，并包括：多个电光传感器，共享视场并从所述多个电光传感器彼此区分地提供相应的多个改变的图像；以及图像生成模块，用于线性地和非线性地处理所述多个改变的图像的空间频率特性，以合成用于成像系统的畸变校正的图像。

【技术实现步骤摘要】
使用彼此区分的信号修正传感器的光学引导系统和方法
技术介绍
对用于向顾客配送产品的无人驾驶飞行器(UAV)的商业用途的关注在增加。在2013年，每家知名公司都演示或试验了将UAV用作自主配送车。其他公司建议在缺乏交通基础设施的发展中国家将UAV用于配送医疗用品和其他关键物品。UAV的这些商业演示依赖于用于引导的GPS导航系统。该技术的弱点在于GPS信号不能到达所有配送位置。这样的GPS“死区”通常位于可能发生多个配送的城市环境中的建筑物附近。车道偏离警告系统位于包括在新型车辆中的驾驶员辅助特征中。现有技术的系统使用基于视觉的定位，这既低效又只是间歇性地可靠。它们需要使用数百万的图像传感器像素来捕获图像，且需要进行计算图像处理以获取车道位置。这些基于图像的系统取决于车道标线清晰视图，不被例如雨、冰和雾阻碍。为了追求更高的燃料效率和增加的有效载荷容量，商业航空公司调查了机翼变体，该机翼变体涉及响应于飞行状况使飞机的机翼形状动态变形。用于测量机翼变体例如偏转和扭转的技术包括平面图像和立体图像两者的后处理。这些系统在计算上低效且对环境因素例如云和雨敏感，这可使图像模糊并因此导致不精确的测量。如果需要高分辨率相机，则系统还笨重--对于需要两个相机的立体照相系统尤其如此。
技术实现思路
在实施方式中，引导系统确定目标的位置参数，并包括：至少一个振荡元件，定位在所述目标处，用于发射调制的光学辐射；至少两个彼此区分的信号修正电光传感器，每个所述电光传感器具有检测器、以及用于响应于对所述调制的光学辐射的至少一部分的检测而生成解调的电信号的解调器；以及处理器，用于从所述解调的电信号确定所述位置参数。在实施方式中，引导系统进行畸变校正的成像，并包括：多个电光传感器，共享视场并从所述多个电光传感器彼此区分地提供相应的多个改变的图像；以及图像生成模块，用于线性地和非线性地处理所述多个改变的图像的空间频率特性，以合成用于成像系统的畸变校正的图像。附图说明图1示出了实施方式中的、使用具有彼此区分的信号修正电光传感器的光学引导系统的无人机配送方案。图2示出了实施方式中的、使用彼此区分的信号修正传感器以提供驾驶员辅助系统来提高驾驶员安全性的光学引导系统。图3示出了实施方式中的、用于使用对飞机机翼的表面轮廓的测量的、彼此区分的信号修正电光传感器测量动态运动的引导系统。图4描述了实施方式中的、使用彼此区分的信号修正电光传感器的引导系统，其中定位器使点运动以定位到参考目标。图5示出了实施方式中的、使用彼此区分的信号修正传感器和振荡元件的光学引导系统。图6示出了实施方式中的、使用彼此区分的信号修正传感器和发射器的光学引导系统。图7示出了实施方式中的、使用彼此区分的信号修正传感器、发射器以及回射器的光学引导系统。图8示出了实施方式中的、使用三个彼此区分的信号修正传感器和三个振荡元件的光学引导系统。图9是示出实施方式中的、使用彼此区分的信号修正传感器以确定目标的位置参数的光学引导方法的流程图。图10是示出实施方式中的用于处理振荡元件所特有的、解调的信号以确定目标的位置参数的方法的流程图。图11是示出实施方式中的、用于确定目标相对于彼此区分的信号修正电光传感器阵列的三维位置和三维方位的光学引导方法的流程图。图12示出了实施方式中的、用于使用彼此区分的信号修正电光传感器的光学引导系统的传感器和对应的振荡元件。图13示出了实施方式中的、用于在存在环境噪声时获得目标的位置参数并使用彼此区分的信号修正电光传感器的光学引导系统。图14是表示为系统块图的图13。图15示出了实施方式中的、用于使用彼此区分的信号修正电光传感器的光学引导系统的电光传感器阵列。图16示出了实施方式中的、用于使用彼此区分的信号修正电光传感器的光学引导系统的电光传感器阵列，其中发生像素级光学解调。图17示出了实施方式中的、使用彼此区分的信号修正电光传感器的光学引导系统的使用的示例，其中发射的调制的光学辐射被步进频率式调制。图18示出了具有电光传感器的发射器的实施方式。图19示出了实施方式中的、用于使用彼此区分的信号修正电光传感器的引导系统的一个传感器的实施方式。图20示出了实施方式中的、具有包含共同的视场的、彼此区分的信号修正传感器的示例性光学引导系统。图21示出了具有作为成像目标的部件的信号修正元件的传感器阵列的实施方式。图22示出了具有作为与成像目标不同的元件的信号修正元件的传感器阵列的实施方式。图23示出了实施方式中的、包括内存、处理器以及接口的图像生成模块。图24示出了实施方式中的、进行畸变校正的成像的示例性引导方法。图25示出了实施方式中的、使用非线性处理以计算复合OTF振幅响应和使用线性处理以计算复合OTF相位响应的、进行畸变校正的成像的示例性引导方法。图26示出了实施方式中的、使用非线性处理以计算复合OTF振幅响应和使用线性处理以计算复合OTF相位响应的、进行畸变校正的成像的示例性引导方法。图27示出了实施方式中的、使用彼此区分的信号修正电光传感器的一个引导系统，该引导系统通过正交采样从远距离目标辐射或反射的能量，测量关于远距离目标的信息。图28描述了实施方式中的、用于具有彼此区分的信号修正传感器的光学引导系统的、电光传感器的三个光学配置。图29描述了实施方式中的、由于畸变导致的、传统成像系统的空间分辨率的衰退，如由系统的调制传递函数(MTF)量化的。图30示出了从基于射线的视角得到的MTF功率损失。图31示出了实施方式中的复杂系统响应(CSR)以及如何在使用彼此区分的信号修正电光传感器的引导系统中恢复损失的MTF功率。图32示出了实施方式中的、在使用彼此区分的信号修正电光传感器的引导系统中基于传感器的出瞳形成CSR。图33描述了实施方式中的、基于像散组件的、CSR滤波器的构造单元。图34示出了实施方式中的、基于圆柱形组件的、用于CSR滤波器的一组构造单元。图35示出了实施方式中的、从CSR构造单元构造的CSR滤波器。图36示出了实施方式中的、来自图35的、用于4个角度的单个CSR滤波器示例以及来自图33的正弦和余弦像散构造单元两者。图37示出了实施方式中的、与来自图34的圆柱形构造单元相关的CSR滤波器。图38描述了实施方式中的、包括像散和散焦的一组CSR滤波器。图39示出了实施方式中的、与来自图38的、用于多个角度的散焦和振幅的线性组合以及正弦和余弦像散构造单元两者相关的CSR滤波器。图40示出了实施方式中的、类似于图38的CSR滤波器，但是具有图34和图37的圆柱形CSR构造单元。图41示出了实施方式中的、使用CSR滤波以记录并随后恢复由于三次相位畸变而损失的OTF的示例。图42示出了实施方式中的、用于图41的三次畸变媒介的CSR滤波器和CSR2910。图43示出了在使用彼此区分的信号修正电光传感器的引导系统中恢复损失的OTF的示例，其中中间畸变媒介是一个球面畸变波。图44示出了实施方式中的、表示图43的畸变的CSR。图45示出了在使用彼此区分的信号修正电光传感器的引导系统中恢复损失的OTF，其中畸变是1.25个彗形波。图46示出了实施方式中的、用于图45的彗形畸变的CSR。图47示出了实施方式中的、正交CSR滤波的示例，示出了在经典的MTF中而不是在正交采样系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光学传感器，包括：第一透镜阵列，包括多个第一透镜；光电检测器阵列，包括多个光电检测器，所述多个光电检测器中的每个光电检测器均与所述多个第一透镜中的相应的第一透镜对齐；以及多个信号修正元件，所述多个信号修正元件中的每个信号修正元件均与所述多个第一透镜中的相应的第一透镜对齐，所述多个信号修正元件包括：(i)第一信号修正光学元件，具有第一空间决定传输函数，以及(ii)第二信号修正光学元件，具有与所述第一空间决定传输函数不同的第二空间决定传输函数。

【技术特征摘要】
2013.01.07 US 61/749,764;2013.01.21 US 61/754,853;1.光学传感器，包括：第一透镜阵列，包括多个第一透镜；光电检测器阵列，包括多个光电检测器，所述多个光电检测器中的每个光电检测器均与所述多个第一透镜中的相应的第一透镜对齐；以及多个信号修正元件，所述多个信号修正元件中的每个信号修正元件均与所述多个第一透镜中的相应的第一透镜对齐，所述多个信号修正元件包括：(i)第一信号修正光学元件，具有第一空间决定传输函数，以及(ii)第二信号修正光学元件，具有与所述第一空间决定传输函数不同的第二空间决定传输函数。2.根据权利要求1所述的光学传感器，所述多个第一透镜中的每个第一透镜均具有随着增大的视场角而减小的焦距。3.根据权利要求1所述的光学传感器，还包括：第二透镜阵列，包括多个第二透镜，所述多个第二透镜中的每个第二透镜均与所述多个第一透镜中的相应的第一透镜对齐。4.根据权利要求3所述的光学传感器，所述第二透镜阵列位于所述第一透镜阵列和所述光电检测器阵列之间，并且还包括：多个复合透镜，所述多个复合透镜中的每个复合透镜均包括与所述多个第二透镜中的相应的第二透镜对齐的、所述多个第一透镜中的相应的第一透镜，并具有随着增大的视场角而减小的焦距。5.根据权利要求4所述的光学传感器，还包括：多个成像系统，所述多个成像系统中的每个成像系统均包括与所述多个光电检测器中的相应的光电检测器对齐的、所述多个复合透镜中的相应的复合透镜，并被配置为使得穿过每个成像系统的照明减小低于以下至少之一之间的百分之一：(a)在零与每毫米二十线对之间的空间频率，及(b)在零和所述多个成像系统中的每个成像系统的最大视场角的百分之七十之间的视场角。6.根据权利要求5所述的光学传感器，在确定在所述光学传感器的数十米之内的物体的角位置时具有超过一千的信噪比以及小于10-5的相对角精度。7.根据权利要求4所述的光学传感器，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·道斯基，格雷戈里·约翰逊，
申请(专利权)人：阿森蒂亚影像有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US