改进具有脉冲编码的光测距和检测系统中的回波信号检测

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月18日提交的标题为“SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVINGDETECTION OF A RETURN SIGNAL IN A LIGHT RANGING AND DETECTION SYSTEM WITHPULSE ENCODING”的美国专利申请序列号16/134,780的优先权，其主题通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开一般涉及用于光发送和接收的系统和方法，并且更具体地涉及通过应用唯一且可标识的光脉冲序列来改进检测的准确性和可靠性。

背景技术

诸如LiDAR系统之类的光检测和测距系统可以通过发送从对象反射的一系列光脉冲来操作。反射信号或回波信号由光检测和测距系统接收，并且基于检测到的飞行时间（TOF），系统确定系统所处的距对象的距离。光检测和测距系统可以具有广泛的应用，包括对表面的自主驾驶和航空测绘。这些应用可以在操作的安全性、准确性和可靠性上放置高优先级。如果另一方有意或无意地使激光束或回波信号失真，则可能对准确性和可靠性产生负面影响。在一些实施例中，激光束的多回波检测和脉冲编码可以改进LiDAR系统的性能。

因此，需要的是用于改进光检测和测距系统中的回波信号的检测的系统和方法。

附图说明

参考本发明的实施例，其示例可在附图中示出。这些附图旨在说明而非限制。尽管在这些实施例的上下文中一般性地描述了本发明，但是应当理解，不意图将本发明的范围局限于这些特定实施例。附图中的各项不是按比例的。

图1描绘根据本发明实施例的光检测和测距系统的操作；

图2示出根据本发明实施例的光检测和测距系统的操作以及多个回波光信号；

图3A描绘根据本文档的实施例的具有旋转镜的LiDAR系统；

图3B描绘根据本文档的实施例的在包括转子和轴的转子轴结构中具有旋转电子器件的LiDAR系统；

图4A、4B和4C各自描绘根据本公开实施例的脉冲编码方法；

图5A描绘根据本公开实施例的在感兴趣的接收脉冲序列和干扰源之间基本上没有重叠的两个LiDAR系统的接收脉冲；

图5B描绘根据本公开实施例的具有有效峰值测量的接收脉冲；

图6A描绘根据本公开实施例的用于LiDAR系统的脉冲编码方案；

图6B描绘根据本公开实施例的用于LiDAR系统的其他脉冲编码方案；

图7描绘根据本公开实施例的用于脉冲编码方案的具有8位的签名（signature）集合；

图8描绘根据本公开实施例的支持脉冲编码方案和脉冲解码方案的发送器和接收器；

图9描绘根据本公开实施例的用于解码LiDAR系统的脉冲序列的流程图；

图10描述根据本文档的实施例的计算设备/信息处理系统的简化框图。

具体实施方式

在以下描述中，为了解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本发明的理解。然而，对于本领域技术人员来说，显然可以在没有这些细节的情况下实施本发明。此外，本领域技术人员应当认识到，下面描述的本发明的实施例可以以各种方式实现，诸如过程、装置、系统、设备、或有形计算机可读介质上的方法。

图中所示的组件或模块是本发明的示例性实施例的说明，并且意图避免使本发明模糊。还应当理解，在整个讨论中，组件可以被描述为可以包括子单元的单独的功能单元，但是本领域技术人员应当认识到，各种组件或其部分可以被分为单独的组件或者可以被集成在一起，包括集成在单个系统或组件内。应当注意，这里讨论的功能或操作可以被实现为组件。组件可以用软件、硬件或其组合来实现。

此外，附图中的组件或系统之间的连接不限于直接连接。相反，这些组件之间的数据可由中间组件修改、重新格式化或以其他方式改变。此外，可以使用附加的或更少的连接。还应当注意，术语“耦合”、“连接”或“通信地耦合”应当被理解为包括直接连接、通过一个或多个中间设备的间接连接、以及无线连接。

说明书中对“一个实施例”、“优选实施例”、“实施例”或“多个实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构、特性或功能被包括在本发明的至少一个实施例中，并且可以在多于一个实施例中。此外，上述短语在说明书中的各个位置的出现不一定都指相同的一个或多个实施例。

某些术语在说明书中的各个位置的使用是为了说明，而不应被解释为限制。服务、功能或资源不限于单个服务、功能或资源；这些术语的使用可以指可以被分布或聚合的相关的服务、功能或资源的分组。

术语“包括”、“包括有”、“包含”和“包含有”应理解为是开放性术语，并且以下任何列表是示例，并且不意味着限于所列项目。本文所用的任何标题仅用于组织目的，而不应被用于限制说明书或权利要求书的范围。在本专利文档中提到的每个参考文献都通过引用以其整体并入本文。

此外，本领域技术人员应当认识到：（1）可以可选地执行某些步骤；（2）步骤可以不限于本文阐述的特定顺序；（3）某些步骤可以以不同的顺序来执行；以及（4）某些步骤可以同时进行。

A.

诸如LiDAR系统之类的光检测和测距系统可以是用于测量系统周围的环境的形状和轮廓的工具。LiDAR系统可以应用于包括对表面的自主导航和航空测绘两者的许多应用。LiDAR系统发射光脉冲，该光脉冲随后被系统在其中操作的环境内的对象反射。可以测量每个脉冲从被发射到被接收的时间（即，飞行时间“TOF”），以确定对象与LiDAR系统之间的距离。该科学是基于光物理学和光学。本文对LiDAR系统或者光检测和测距系统的引用还可以应用于其他光检测系统。

在LiDAR系统中，光可以从快速激发（fire）激光器中发射。激光器光行进通过介质并从环境中的物点（如建筑物、树枝和车辆）反射。反射的光能量返回到LiDAR接收器（检测器），在那里它被记录并用于测绘环境。

图1描绘了根据本文档实施例的光检测和测距组件102以及数据分析与解释109的操作100。光检测和测距组件102可以包括发送所发射的光信号110的发送器104、包括检测器的接收器106、以及系统控制和数据获取108。发射的光信号110传播通过介质并从对象112反射。回波光信号114传播通过介质并由接收器106接收。系统控制和数据获取108可以控制由发送器104的光发射，并且数据获取可以记录由接收器106检测到的回波光信号114。数据分析与解释109可以经由连接116从系统控制和数据获取108接收输出，并且执行数据分析功能。连接116可以用无线或非接触通信方法来实现。发送器104和接收器106可以包括光学透镜和反射镜（未示出）。发送器104可发射具有以特定序列的多个脉冲的激光束。在一些实施例中，光检测和测距组件102和数据分析与解释109包括LiDAR系统。

图2示出了根据本文档实施例的包括多个回波光信号：（1）回波信号203和（2）回波信号205的光检测和测距系统202的操作200。光检测和测距系统202可以是LiDAR系统。由于激光的光束发散（divergence），单次激光器激发经常会击中多个对象，从而产生多个回波。光检测和测距系统202可以分析多个回波，并且可以报告最强的回波、最后的回波或这两种回波。按照图2，光检测和测距系统202在近侧壁204和远侧壁208的方向上发射激光。如所示，大部分光束在区域206处击中近侧壁204，从而产生回波信号203，而另一部分光束在区域210处击中远侧壁208，从而产生回波信号205。回波信号203与回波信号205相比可以具有较短的TOF和较强的接收信号强度。光检测和测距系统202可以仅在两个对象之间的距离大于最小距离的情况下记录两个回波。在单个和多个回波LiDAR系统中，重要的是，回波信号与所发送的光信号准确地相关联，以便计算准确的TOF。

LiDAR系统的一些实施例可以以二维（即，单平面）点云方式来捕获距离数据。这些LiDAR系统可以经常用于工业应用中，并且可以经常被重新用于勘测、测绘、自主导航和其他用途。这些设备的一些实施例依赖于使用与某种类型的移动反射镜组合的单个激光发射器/检测器对来实现跨至少一个平面进行扫描。该反射镜不仅反射从二极管发射的光，而且还可以将回波光反射到检测器。在本申请中使用旋转镜可以是实现90-180-360度方位角观察同时简化了系统设计和可制造性两者的手段。

图3A描绘了根据本文档的实施例的具有旋转镜的LiDAR系统300。LiDAR系统300采用与旋转镜组合的单个激光发射器/检测器来跨平面进行有效扫描。由这种系统执行的距离测量实际上是二维的（即，平面的），并且所捕获的距离点被渲染为二维（即，单平面）点云。在一些实施例中，但不是限制，旋转镜以非常快的速度旋转，例如每分钟数千转。旋转镜也可以被称为旋转反射镜。

LiDAR系统300包括激光电子器件302，其包括单个光发射器和光检测器。发射的激光信号301可以被引导到固定镜304，其将发射的激光信号301反射到旋转镜306。当旋转镜306“旋转”时，所发射的激光信号301可从在其传播路径中的对象308反射。反射的信号303可以经由旋转镜306和固定镜304耦合到激光电子器件302中的检测器。

图3B描绘了根据本文档的实施例的具有包括转子351和轴361的转子轴结构中的旋转电子器件的LiDAR系统350。转子351可以具有圆柱形形状并且包括在转子351的中心的圆柱形孔。轴361可以定位在圆柱形孔内部。如所示，转子351绕轴361旋转。这些组件可以被包括在LiDAR系统中。转子351可包括转子组件352并且轴361可包括轴组件366。转子组件352中包括顶部PCB，并且轴组件366中包括底部PCB。在一些实施例中，转子组件352可以包括光检测和测距组件102，并且轴组件366可以包括图1的数据分析与解释109。

环356和环358经由连接354耦合到转子组件352。环356和环358是位于转子351的内表面上的圆形带，并且为气隙电容器的一侧提供电极板功能。环360和环362经由连接364耦合到轴组件366。环360和环362是位于轴361的外表面上的圆形带，并且为气隙电容器的另一侧提供电极板功能。电容器C1可以基于环356和环360之间的空间来创建。另一电容器C2可基于环358和环362之间的空间来创建。上述电容器的电容可以部分地由气隙368来限定。

环356和环360是电容器C1的电极板组件，并且环358和环362是电容器C2的电极板组件。环356和环358之间的垂直间隙370可影响电容器C1和电容器C2之间的电容链路的性能，因为垂直间隙370的值可确定两个电容器之间的干扰水平。本领域技术人员应当认识到，转子351和轴361可各自包括可支持N个电容链路的N个环。

如前所述，飞行时间或TOF是LiDAR系统用来测绘环境的方法，并且提供了用于检测目标对象的可行且已被证实的技术。同时，随着激光器激发，LiDAR系统内的固件可以分析和测量接收到的数据。LiDAR系统内的光学接收透镜充当收集从环境返回的可见光子的片段的望远镜（telescope）。系统中采用的激光器越多，可以收集的关于环境的信息就越多。与具有多个激光器的系统相比，单个激光器LiDAR系统可能有缺点，因为可以检索到的光子较少，因此可以获取的信息较少。LiDAR系统的一些实施例（但没有限制）可以以8的倍数（即，8、16、32和64个激光器）来实现。而且，一些LiDAR实施例（但没有限制）可以具有30-40°的垂直视场（FOV），其中，激光束间隔紧密到0.3°，并且可以具有每秒5-20转的转速。

旋转镜功能也可以用诸如MEMS的固态技术来实现。固态LiDAR传感器可以实现用于一些高级驾驶员辅助系统（ADAS）和自主应用的隐藏和低调（low-profile）感测。一个示例（但没有限制）是固定激光器、固态Velarray

B.

本发明的实施例的一个目的是改进光检测和测距系统的可靠性和准确性。如本文所使用的，光检测和测距系统可以是但不限于LiDAR系统。在一些实施例中，激光束的多回波检测和脉冲编码可以改进LiDAR系统的性能。脉冲编码的动机可以是拒绝来自其他LiDAR传感器的干扰。多个回波信号的动机是提供以最小传感器移动扫描空间的能力，并因此提供用于测绘数据的更快获取时间。存在许多应用，对于这些应用，单个回波信号可能不提供足够的准确性和可靠性。如同人类视觉系统一样，人可能会看到部分遮挡的场景，例如，看到玻璃门/窗后面、透过雾看到、透过树冠看到等。来自LiDAR系统的多个回波信号可以允许对部分遮挡对象的测绘。

想象直升机或无人机扫描树冠形状以进行森林勘测。如果仅存在一个回波信号或两个回波信号可用，则LiDAR系统可能必须执行多次任务以在各种高度处测绘出，并且许多获取可能在航空测绘的情况下是不可能的。针对该应用，LiDAR系统可能必须求助于手动指向和拍摄陆地勘测方法。

LiDAR系统可以具有分析包括脉冲序列的回波信号并将接收到的脉冲序列与发送的脉冲序列进行匹配以便与其他杂散脉冲进行区分的能力。通常，回波信号可以指多回波信号或单回波信号。

可以利用基于脉冲编码的签名来改进对LiDAR回波信号的检测的可靠性和准确性。签名可以唯一地标识有效的反射光信号。可以将签名编码或嵌入在随后由LiDAR系统激发的脉冲中。当LiDAR系统接收到回波信号时，LiDAR系统可以从单回波信号或多回波信号中提取签名，并且可以确定接收到的回波信号的（一个或多个）解码脉冲是否与在激光束中发送的脉冲相匹配。如果脉冲确实匹配，则回波信号可以被认为是经认证的，并且数据可以从（一个或多个）回波信号脉冲中解码。如果脉冲不匹配，则回波信号可以被认为是伪信号，并且回波信号可以被丢弃。实际上，系统使用包括嵌入签名的所发送脉冲的特性来认证或验证回波信号。系统可以标识有意或无意的伪回波信号，而不是可错误地触发假回波信号计算。即，LiDAR系统可以区分并确认所发送的脉冲与伪脉冲。

签名可以基于但不限于脉冲的数量、脉冲之间的距离、脉冲的幅度和幅度的比率以及脉冲的形状。作为一个签名的示例，两个激发序列中的脉冲数量可以包括第一序列中的X个脉冲和第二序列中的Y个脉冲，其中，X不等于Y。

图4A、4B和4C各自描绘根据本公开的实施例的签名400。在这些图中，A表示脉冲的幅度，并且di表示时间线T中的距离。图4A示出了四个脉冲的序列，其中，每个脉冲之间的距离变化可以定义签名。例如，脉冲P1和脉冲P2之间的距离可以是距离d1。脉冲P2和脉冲P3之间的距离可以是距离d2。脉冲P3和脉冲P4之间的距离可以是d3。如所示，d1＞d3＞d2。或者，脉冲之间的距离可被定义为脉冲的后沿与下一脉冲的前沿之间的距离，例如d11。

图4B示出了三个脉冲的序列，其中，幅度的变化可以定义签名。例如，脉冲P5可具有幅度a2。脉冲P6可具有幅度a4。脉冲P7可具有幅度a3。如所示，a4＞a3＞a2。签名可以基于脉冲幅度的固定比率，和/或签名可以基于脉冲之间的可变比率，和/或签名可以基于由预定或动态阈值定义的绝对幅度。

图4C示出了三个脉冲的序列，其中，脉冲形状的变化可以定义签名。在图4C的实施例中，变化脉冲形状可以是脉冲宽度的变化。例如，脉冲P8可具有脉冲宽度d4。脉冲P9可具有脉冲宽度d5。脉冲P10可具有脉冲宽度d6，如所示，d5＞d6＞d4。

本领域技术人员应当认识到，签名可以基于其中实现本发明的实施例的应用和环境而变化，所有这些都旨在落入本发明的范围内。签名可以单独或组合利用。签名检测可以用固定或可变的阈值来实现。

此外，该系统可以包括附加特征以进一步改进回波信号检测的可靠性和准确性。

首先，LiDAR系统可以动态地改变脉冲的特性以用于下一或后续激光器激发。如前所述，脉冲的特性可以由签名来限定。该特征允许LiDAR系统对伪脉冲的欺骗攻击作出响应。恶意方可能正在监视所发送的激光束或回波信号，以便欺骗LiDAR系统。利用针对签名的静态操作而不是动态操作，恶意方可以能够容易地欺骗LiDAR系统。

当所发送的脉冲序列与回波信号脉冲序列相匹配时，LiDAR系统还可以动态地改变针对下一次激发的签名。如上所述，通过动态地改变针对下一次激光器激发的签名，可以减轻有意或无意欺骗的可能性。通常，激光束行进到对象并反射回到LiDAR系统的飞行时间（TOF）的时间是距离和光的速度的函数。在该时间段中，LiDAR系统可以分析回波信号，并且决定是否改变针对下一次激光器激发的签名。

在各种实施例中，LiDAR系统还可以动态地改变所发送的脉冲序列以包括签名以及使脉冲序列适应于其操作所处的环境。例如，如果在自主导航系统内采用LiDAR系统，则天气模式和/或交通拥堵可以影响光信号传播的方式。在该实施例中，LiDAR系统可以调整光脉冲的模式，以不仅向接收器唯一地标识它，而且基于它在其中操作的环境来改进系统的性能。

第二，为了添加另一安全性元素，LiDAR系统可以随机地更改所发送的脉冲。基于随机算法的编码可以由来自控制器的指令发起。该特征可以有益于减轻非有意的回波信号的影响。无意的回波信号可能会随着基于LiDAR系统的自主驾驶的增长而增加。

B.

检测多回波LiDAR信号可能在存在其他LiDAR信号或其他光学信号的情况下有问题。图5A中示出了一种场景。图5A描绘了根据本公开的实施例的在时域中在所接收的感兴趣的脉冲序列与干扰源（即，其他LiDAR）之间基本上没有重叠的情况下的来自两个LiDAR系统LiDAR-1和LiDAR-2的接收脉冲500。来自LiDAR-1的接收脉冲包括脉冲P11、P12和P13。来自LiDAR-2的接收脉冲包括脉冲P21、P22和P23。

图5B描绘了根据本公开的实施例的具有有效峰值测量的接收脉冲520。接收脉冲520的波形由波形522示出。幅度阈值524指示有效脉冲所需的信号强度。脉冲测量526避开幅度阈值524，因此将指示脉冲520是有效脉冲。

如先前所讨论的，可以利用基于脉冲编码的签名来改进对LiDAR回波信号的检测的可靠性和准确性。签名可以唯一地标识有效反射光信号。可以将签名编码或嵌入在随后由LiDAR系统激发的脉冲中。当LiDAR系统接收到回波信号时，LiDAR系统可以从单回波信号或多回波信号中提取签名，并且可以确定接收到的回波信号的（一个或多个）解码脉冲是否与在激光束中发送的脉冲相匹配。签名也可被称为“用户签名”，因为签名可被分配给不同的用户或不同的系统。

图6A描绘了根据本公开的实施例的用于LiDAR系统的脉冲编码方案600。LiDAR系统可以从一个激光器发送有限数量的多个脉冲。脉冲编码方案600示出了对从LiDAR系统发射的两个脉冲的编码。脉冲编码方案600包括脉冲1 602和脉冲2 604。脉冲1 602可具有幅度L1和脉冲宽度T

图6B描绘了根据本公开的实施例的用于LiDAR系统的脉冲编码方案620。图6B示出了8位签名的实施例，其包括以下特征：脉冲序列包括可变脉冲幅度（Li）、可变时间间隔（T

总之，对于具有接收脉冲500的实施例（即，在来自单独LiDAR激发的回波脉冲之间没有重叠脉冲），图6B的编码方案提供了扩展到更多用户、更多功率水平和更多脉冲的能力。由于脉冲序列的周期相对较短，因此多回波信号重叠的可能性较小，并且范围减小较小。总之，针对具有脉冲编码方案620的接收脉冲500的实施例的检测概率可以超过99%。

用于签名集合的设计的数学模型可以基于以下问题陈述：

设计签名集合：

利用长度L的K个用户签名，使得集合S的总平方相关（TSC）最小化，即，

证明[1]签名集合的TSC的下限。

具有K=L和K是2的某个阶数的哈达玛矩阵，并且可以实现下限。

[1]R.L.Welch，“Lower bounds on the maximum cross correlation ofsignals”，IEEE Trans. Inform.Theory，卷IT-20，第397-399页，1974年5月。

可以用置换哈达玛矩阵来说明具有8位长度的示例性签名集合。图7描绘了根据本公开实施例的利用置换哈达玛矩阵的脉冲编码方案的具有8位的签名集合700。也就是说，用户签名可以由8位表示。如所示，签名集合700可以由脉冲1的3位、间隔的2位、以及脉冲2的3位来表示（即，3×2×3位签名）。y轴指示不同用户（用户1、用户2等）的签名分配。用户签名可以彼此正交，然后相关性计算（内积）可以在相关性最大时标识对应LiDAR系统的脉冲序列。在用户签名彼此正交的情况下，可以不存在与其他用户的重叠并且存在最小的干扰。因此，用户签名的位表示与另一LiDAR系统的另一用户签名的位表示正交。

图8描绘了根据本公开的实施例的包括LiDAR系统的网络800，该LiDAR系统包括支持脉冲编码方案和脉冲解码方案的发送器801和接收器809。发送器801可以操作用于光学地发送数据序列。发送器801和接收器809可以被配置为支持具有各种位组合的签名，例如但不限于，脉冲幅度和/或脉冲间隔和/或脉冲宽度。LiDAR系统还可以包括控制器（未示出）。

例如，发送器801和接收器809可以被配置为支持图6B的功能。发送器801可以包括用户签名802，其存储用于LiDAR系统的签名。基于用户签名802，多个脉冲可经由脉冲编码器804编码，并且随后可生成脉冲序列并由脉冲序列生成器806将其激发到通道808中。对于脉冲编码方案620，脉冲编码器804基于用户签名802对两个脉冲进行编码。

接收器809包括匹配滤波器810、峰值检测812、脉冲解码器814和检测（相关性）816。可以从通道808接收回波信号，并由匹配滤波器810处理，以便优化回波信号的S/N比。优化的信号可以耦合到峰值检测812，其生成峰值回波信号。在知道签名的情况下，脉冲解码器814对峰值比率和脉冲间隔进行解码。这些计算通过检测（相关性）816进行相关和验证。

图9描绘了根据本公开的实施例的用于对LiDAR系统的脉冲序列进行编码和解码的流程图900。脉冲序列可以包括如图6B（脉冲编码方案620）所述的3×2×3签名。该方法包括以下步骤：

基于用户签名对脉冲序列进行编码。（步骤902）

光学地发送经编码的脉冲序列。（步骤904）

接收包括经编码的脉冲序列的多回波信号。（步骤906）

对经编码的脉冲序列中的第一脉冲幅度（Pulse1）进行解码。（步骤908）

对第一脉冲和下一脉冲（Pulse1和Pulse2）之间的脉冲间隔进行解码。（步骤910）

对第二/下一脉冲幅度（Pulse2）进行解码。（步骤912）

经由相关性计算来认证经解码的多回波信号。可以基于相对于脉冲序列的发送脉冲的形状维持针对来自脉冲序列的接收脉冲的形状的容限裕度（tolerance margin）来部分地确定认证（步骤914）

总之，可以基于脉冲编码利用特定用户签名来制造每个LiDAR系统。可以基于对脉冲幅度和/或脉冲间隔和/或脉冲宽度的特定数量的位的分配来确定特定的签名。签名可以基于上述参数中的任何或所有。可选地，LiDAR系统可以被设计成具有控制器，该控制器可以动态地分配签名以确定激光激发的脉冲编码。也就是说，对于要发送的下一脉冲序列，脉冲编码器可动态地改变用户签名。

C.

在实施例中，本专利文档的各方面可以针对信息处理系统/计算系统或在信息处理系统/计算系统上实现。为了本公开的目的，计算系统可以包括任何机构或机构的聚合，其可操作以计算、运算、确定、分类、处理、发送、接收、检索、发起、路由、切换、存储、显示、传送、表明、检测、记录、再现、处置或利用任何形式的信息、情报或数据，以用于商业、科学、控制或其他目的。例如，计算系统可以是诸如LiDAR系统的光学测量系统，其使用飞行时间来测绘其环境内的对象。计算系统可以包括随机存取存储器（RAM）、一个或多个处理资源（诸如中央处理单元（CPU）或硬件或软件控制逻辑）、ROM和/或其他类型的存储器。计算系统的附加组件可以包括用于与外部设备以及诸如键盘、鼠标、触摸屏和/或视频显示器之类的各种输入和输出（I/O）设备进行通信的一个或多个网络或无线端口。计算系统还可以包括一个或多个总线，其可操作以在各种硬件组件之间传送通信。

图10描绘了根据本公开的实施例的计算设备/信息处理系统（或计算系统）的简化框图。应当理解，针对系统1000示出的功能可以操作以支持信息处理系统的各种实施例（尽管应当理解，信息处理系统可以被不同地配置并且包括不同的组件）。

如图10所示，系统1000包括一个或多个中央处理单元（CPU）1001，其提供计算资源并控制计算机。CPU 1001可以用微处理器等实现，并且还可以包括一个或多个图形处理单元（GPU）1017和/或用于数学计算的浮点协处理器。系统1000还可以包括系统存储器1002，其可以是随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）或两者的形式。

如图10所示，也可以提供多个控制器和外围设备。输入控制器1003表示到（一个或多个）各种输入设备1004（例如键盘、鼠标或输入笔）的接口。还可以存在与无线设备1006通信的无线控制器1005。系统1000还可以包括用于与一个或多个存储设备1008对接的存储控制器1007，每个存储设备包括诸如闪存的存储介质、或者可以用于记录用于操作系统、实用程序和应用的指令程序的光学介质，其可以包括实现本发明的各个方面的程序的实施例。（一个或多个）存储设备1008也可以用来存储经处理的数据或根据本发明要处理的数据。系统1000还可以包括显示控制器1009，其用于提供到显示设备1011的接口。计算系统1000还可以包括用于与汽车系统1013通信的汽车信号控制器1012。通信控制器1010可以与一个或多个通信设备1015对接，其使得系统1000能够通过各种网络中的任何网络或通过包括红外信号的任何合适的电磁载波信号连接到远程设备，所述网络包括汽车网络、因特网、云资源（例如，以太网云、以太网光纤通道（FCoE）/数据中心桥接（DCB）云等）、局域网（LAN）、广域网（WAN）、存储区域网（SAN）。

在所示系统中，所有主要系统组件可连接到总线1016，其可表示多于一个物理总线。然而，各种系统组件可以彼此物理接近或彼此不物理接近。例如，输入数据和/或输出数据可以从一个物理位置远程地发送到另一个物理位置。此外，实现本发明的各个方面的程序可以通过网络从远程位置（例如，服务器）访问。这样的数据和/或程序可以通过各种机器可读介质中的任何一种来传达，包括但不限于：磁介质，例如硬盘、软盘和磁带；光学介质，例如CD-ROM和全息设备；磁光介质；以及专门配置成存储或存储并执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、闪存设备以及ROM和RAM设备。

本发明的实施例可以被编码在一个或多个非暂时性计算机可读介质上，其具有用于一个或多个处理器或处理单元的指令以使得步骤被执行。应当注意，一个或多个非暂时性计算机可读介质应当包括易失性和非易失性存储器。应当注意，包括硬件实现或软件/硬件实现的替换实现是可能的。硬件实现的功能可以使用ASIC、可编程阵列、数字信号处理电路等来实现。因此，任何权利要求中的“部件”术语旨在覆盖软件和硬件实现两者。类似地，如本文所使用的术语“计算机可读介质”包括其上体现指令程序的软件和/或硬件、或其组合。考虑到这些实现替选方案，应当理解，附图和所附描述提供了本领域技术人员编写程序代码（即，软件）和/或制造电路（即，硬件）以执行所需处理将需要的功能信息。

应当注意，本发明的实施例还可以涉及具有非暂时性有形计算机可读介质的计算机产品，该计算机可读介质上具有用于执行各种计算机实现的操作的计算机代码。介质和计算机代码可以是为本发明的目的而特别设计和构造的介质和计算机代码，或者它们可以属于相关领域的技术人员已知或可用的种类。有形计算机可读介质的示例包括但不限于：磁介质，例如硬盘、软盘和磁带；光学介质，例如CD-ROM和全息设备；磁光介质；以及专门配置成存储或存储并执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、闪存设备以及ROM和RAM设备。计算机代码的示例包括诸如由编译器产生的机器代码，以及包含由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件。本发明的实施例可以整体或部分地实现为机器可执行指令，该机器可执行指令可以在由处理设备执行的程序模块中。程序模块的示例包括库、程序、例程、对象、组件和数据结构。在分布式计算环境中，程序模块可以物理地位于本地、远程或两者的设置中。

本领域技术人员应当认识到，没有计算系统或编程语言对于本发明的实践是关键的。本领域技术人员还应当认识到，上述多个元件可以在物理上和/或功能上被分离成子模块或组合在一起。

本领域技术人员应当理解，前述示例和实施例是示例性的，而不是限制本公开的范围。意图的是，在阅读说明书和研究附图之后对于本领域技术人员显而易见的所有置换、增强、等效、组合和改进都包括在本公开的真实精神和范围内。还应当注意，任何权利要求的元素可以被不同地布置，包括具有多种从属性、配置和组合。