[發明專利]編碼器、絕對定位編碼器方法和絕對定位編碼器系統

有效

• 申請號: 201880091968.6
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111936824B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王璞;符浩宇;菲利普·奧爾利克;秋濃俊昭;馬瑞;王炳南
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 劉久亮;黃綸偉

一種用于從THz頻帶測量將圖案解碼的基于太赫茲(THz)的絕對定位系統的編碼器。該編碼器包括具有多層反射/透射結構的標尺，該多層反射/透射結構包括具有行的矩陣。矩陣的各行對應于多個圖案，使得各個圖案用于形成測量。發射器向標尺發射THz波形。接收器用于測量從標尺反射的THz波形的幅度。存儲器基于標尺的層的圖案存儲包括發射器的預定位置的數據。其中，一個或更多個處理器可基于所存儲的數據從接收器所接收的幅度的測量確定發射器的位置。輸出接口可用于渲染發射器的位置。

技術領域

本公開總體上涉及基于太赫茲的(絕對)定位系統，更具體地，涉及從THz頻帶(透射或反射)測量對偽隨機圖案進行解碼。

背景技術

傳統太赫茲(THz)感測已應用于氣體感測、濕度分析、包裝檢查、生物醫藥診斷和安全篩選。

在光柵掃描模式下，由具有時間緊湊光源脈沖和小光點尺寸(或孔徑)的THz點光源對待檢樣本進行照明。THz發射器以法向入射角發送聚焦光束以檢查樣本的小區域(或像素)，然后檢測器經由電光采樣過程對對應反射波形進行采樣，并且可編程機械光柵在與入射波形垂直的平面中移動樣本以便測量樣本的二維表面。具有光柵掃描模式的THz用在具有快速掃描速率(高達1000Hz)的商業應用中。然而，由于不規則樣本表面或者來自機械光柵掃描過程的振動，一些關鍵挑戰是如何解決從一個像素到另一像素的深度變化和光柵掃描引起的延遲/相位變化。因此，深度變化(例如，毫米級)從一個像素到另一像素改變到檢測器的反射路徑長度。對于波長小于1mm的THz波，這種深度變化導致相位失真并在反射波形中導致掃描失真，這限制了僅用于一些特定應用。

因此，需要開發一種可使用THz波來讀取偽隨機反射圖案的THz感測系統，其可在極端惡劣的環境(包括具有穿透具有灰塵、火和振動的環境的能力的操作場景等)內操作。

發明內容

本公開涉及為基于太赫茲的絕對定位系統提供系統和方法，更具體地，從THz頻帶測量對偽隨機圖案進行解碼。

本公開的一些實施方式能夠在惡劣環境(包括具有穿透灰塵、火、寬帶寬和振動的能力的操作場景等)內操作的同時使用THz波來讀取偽隨機透射/反射圖案。

本公開的一些實施方式涉及使用THz收發器來對由可被THz波穿透的多個材料層覆蓋的標尺進行照明，其中各層由用于絕對定位的偽隨機圖案標記。

在實驗期間，測試了多種方法，一個特定方法包括針對給定位置橫跨多個軌道使用光柵掃描方法。然而，我們了解到，如果某些變量低于其各自的特定預定閾值，則光柵掃描方法可成功。例如，一些特定變量可包括運動(即，需要低于運動閾值)、振動(即，需要低于振動閾值)、THz傳感器在特定區域上的掃描時間(即，掃描時間需要低于閾值)。否則，如果任一個變量不低于其各自的特定預定閾值，則光柵掃描方法的質量和操作等將更有可能相應地降低。光柵掃描方法可受這些特定變量影響的一些原因可包括缺少或忽視對機械可移動部件的維護等，這可導致光柵掃描的振動。例如，暴露于振動量的光柵掃描方法可導致諸如極高速絕對定位系統(例如，高速電梯)的定位系統的操作故障。

在實驗期間測試的第二方法包括在一維或二維域中使用多個THz收發器或THz收發器陣列，其中，各個THz收發器與特定軌道對準。該第二方法的一方面包括諸如硬件組件的成本和緊湊性的問題，這根據用戶的資源，可限制或阻止為一些商業應用部署多THz接收器方法。

根據本公開的一些實施方式，一種從實驗學習的方法包括使用壓縮掃描方案來對多軌道偽隨機透射/反射圖案進行解碼。在許多已發現的優點當中，該方法的至少一個已發現的優點在于，該壓縮掃描方案完全消除了上面提及的關于例如機械光柵掃描步驟的問題。具體地，壓縮掃描方案沒有機械可移動部件的繁重維護負擔，能夠在振動的作用下操作，并且作為非限制性示例，可在包括高速電梯的極高速絕對定位系統處操作。