CN110997440A - 智能天线超材料方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基于超材料的对象检测系统。智能天线超材料接口(IAM)将特定的超材料单元小区与子阵列相关联，以调整发送信号的波束宽度。IAM是传感器联合体系统的一部分，该传感器联合体系统协调多个传感器(例如在车辆中)，以优化性能。在一个实施例中，MTM天线结构被探针‑馈电以在单元小区上产生驻波。

Description

智能天线超材料方法和装置
技术领域
本发明涉及使用超材料(metameterial)结构的智能天线，该超材料结构使用对超材料单元小区的动态控制。
背景技术
天线在日常生活中用于通信系统、感测设备、雷达系统等。最近注意到了自主或自动驾驶车辆。当前设想的设计和产品没有考虑有效控制车辆所需的所有天气条件、功耗限制和时间。需要提供一种感测系统，该感测系统在道路、天气、温度、可见度、交通条件等范围内工作，同时保持一致可靠的服务。
附图说明
参考附图描述了本发明的实施例。这些不是按比例绘制的，而是为了清楚地识别申请人在本发明中所要求保护的内容而绘制的。
图1示出了根据本发明的实施例的超材料天线系统。
图2示出了根据本发明的实施例的用于控制图1的超材料天线系统的过程。
图3示出了根据本发明的实施例的超材料天线系统。
图4示出了根据本发明的实施例的超材料天线系统中的辐射模式。
图5示出了根据本发明的实施例的车辆应用中的超材料天线系统的操作。
图6示出了根据本发明的实施例的用于超材料天线系统的视场到超材料映射的配置。
图7示出了根据本发明的实施例的与超材料天线系统的操作相对应的各种视场。
图8和图9示出了根据本发明的实施例的超材料天线系统组件的放置。
图10和图11示出了根据本发明的实施例的探针-馈电(pobe-fed)超材料天线结构。
图12示出了根据本发明的实施例的传感器联合体系统。
图13和图14示出了根据本发明的实施例的通过智能天线超材料接口进行控制的传感器联合体系统的过程。
图15示出了根据本发明的实施例的用于多范围对象检测的辐射模式。
具体实施方式
本发明描述了一种天线系统，该天线系统具有被配置有超材料(MTM)小区并由智能天线MTM接口(IAM)控制的天线。天线系统可以用于以下应用，包括：蜂窝通信网络、车对车通信系统、对象检测系统、自主车辆传感器系统、无人机控制和通信系统等。MTM天线结构由IAM动态控制；可以通过改变天线结构的电气或电磁配置来进行控制。在一些实施例中，变容二极管耦合到MTM天线结构以使得能够调整辐射方向图(radiation pattern)。在一些实施例中，MTM单元小区可以被配置成具有特定特性的子阵列。对于在自主车辆中使用，该系统可以以大的波束宽度作为环境条件执行粗略聚焦，然后在接收到回波时缩小波束宽度，这表明对象在天线结构的辐射方向图的视场内。以这种方式，较大的波束宽度可以扫过天线结构的全视场(FoV)，从而减少扫描FoV的时间。在一些实施例中，IAM能够检测被检测对象的FoV的区域，并将其映射到MTM单元小区和/或子阵列的特定配置以聚焦波束，即缩小波束宽度。此外，在一些实施例中，分析被检测对象的特定尺寸和其他性质，例如相对于天线结构的行进速度，并且确定下一个(或多个)动作或(一个或多个)动作的过程。然后，在一些实施例中被检测对象被提供为视觉或图形显示，其可作为车辆中的乘客的备用安全特征。
图1示出了根据本发明的各种实施例的天线系统100。系统100包括MTM天线结构110，MTM天线结构110包括多个MTM单元小区，例如MTM单元小区140。每个MTM单元小区140是人工构造的元件，用于控制和操纵物理现象，例如包括振幅、相位和波长的信号电磁(EM)性质。超材料结构表现为来源于其组成材料的固有性质，以及这些材料的几何排列，其尺寸和间距相对于典型应用的空间变化尺度要小得多。单个MTM组件被视为单元小区，例如MTM单元小区140。超材料不是一种有形的新材料，而是已知材料(例如导体)的几何结构设计，这些材料以特定的方式工作。
MTM单元小区(例如小区140)包括多个微带、间隙和通孔，其表现为等同于串联电容器和并联电感器的组合。各种配置、形状、设计和尺寸用于实现特定设计并满足特定限制。MTM天线结构110可以被配置为子阵列，所述子阵列将单元小区(例如小区140)组合在一起。IAM 50用于控制MTM天线结构110的操作参数。在一些实施例中，这些参数包括施加到单个MTM单元小区(例如单元小区140)的电压。IAM 50包括采集、测量、存储、分析和提供指令的模块和组件。IAM 50的能力范围是强且灵活的；随着应用程序需要越来越多的信息，IAM50可以建立附加的能力。以这种方式，IAM 50是以硬件实现的软件可编程模块，具有控制IAM 50内的动作的IAM控制器52。
在本文描述的本实施例中，应用是针对自主汽车的，其中系统100是使用雷达来识别对象的感测系统。雷达的使用为在恶劣天气条件下检测对象提供了可靠的方式。例如，历史上，驾驶员在浓雾中会急剧减速，因为驾驶速度会随着可见度的降低而降低。例如，在欧洲的高速公路上，限速为115km/h，当可见度很低时，驾驶员可能需要减速到40km/h。使用本实施例，驾驶员(或无人驾驶汽车)可以保持最大安全速度而不考虑天气条件。即使其他驾驶员减速，针对本实施例启用的车辆也将能够检测到那些缓慢移动的汽车和路上的障碍物，并避开/绕过它们。
此外，在高度拥挤的区域，自主汽车必须在足够的时间内检测对象，以便作出反应和采取行动。本发明增加了雷达信号的扫频时间，以便及时检测到任何回波以作出反应。在农村区域和在行进过程中几乎没有障碍物的其他区域，IAM 50将波束的焦点调整到更大的波束宽度，从而能够对回波很少的地方进行更快的扫描。IAM 50可以通过评估在给定时间段内接收的回波的数量并相应地进行波束大小调整来检测这种情况。一旦检测到对象，IAM50就确定如何调整波束焦点。这是通过改变MTM天线结构110的特定配置和条件来实现的。例如，在一种场景中，可变电容器上的电压被调整。在另一场景中，单元小区的子集被配置为子阵列。这个配置意味着这个集合可以作为单个单元来处理，并且所有的变容二极管都被类似地调整。在另一场景中，子阵列被改变为包括不同数量的单元小区。
所有这些检测场景、分析和反应可以存储在IAM 50中，并用于以后的分析或简化反应。例如，如果在一天中的给定时间或在特定公路上接收到的回波增加，则该信息被馈送到IAM控制器52中，以帮助预先准备和配置MTM天线结构110。此外，可以存在执行更好例如以实现期望的结果的一些子阵列组合，并且这被存储在IAM存储器54中。
在操作中，MTM天线结构110提供(一个或多个)雷达辐射方向图以扫描系统100的FoV。在一些实施例中，FoV组合数据单元112存储描述FoV的信息。这可以是用于跟踪趋势、预测行为和交通条件的历史数据，或者可以是在某个时刻或在某个时间窗口上描述FoV的瞬时或实时数据。存储这些数据的能力使得IAM 50能够做出战略性地针对FoV中的特定点或区域的决策。例如，FoV可以在5分钟内保持清晰(未接收到回波)，然后一个回波从FoV中的特定区域到达；这类似于检测汽车前部。作为响应，IAM 50可以确定缩小波束宽度，以便在FoV中更集中地观察该区段或区域。下一次扫描可以指示对象的长度或其它尺寸，并且如果对象是汽车，则IAM 50可以考虑对象移动的方向并将波束聚焦在该区域上。类似地，回波可以来自于虚假的对象，例如一只小鸟，它很小并很快离开了汽车的路径。FoV组合数据112还有各种其他用途，包括基于先前的检测识别特定类型的对象的能力。
对象检测模块114从IAM控制器接收控制信息52，并且确定要进行的调整(如果有的话)。在一些实施例中，扫描从具有大带宽的粗略扫描开始。在对象检测中，波束宽度变窄。可变波束尺寸模块116响应于对象检测模块114，并且可以根据需要快速或缓慢地改变波束宽度。在一些实施例中，波束宽度是二进制值，而在其他实施例中，波束宽度可以采用连续值。对象检测模块114指示波束方向模块118将波束指向何处，例如来自子阵。对象尺寸分析模块120根据接收到的信息(回波)确定被检测对象的参数和尺寸。
继续针对系统100，发送/接收控制130由控制器132控制，并且控制往返于MTM天线结构110的发送和接收路径。单元小区的一部分(例如单元小区140)可以专用于接收，而另一部分专用于发送，或者MTM天线结构110可以是发送和接收天线。在一些实施例中，IAM 50可以将特定单元小区或子阵列分配为仅接收、仅发送或作为发送且接收。对于这些实施例，存在任何数量的组合和设计。
对于IAM 50，MTM天线结构110可以使用许多方法来应用、嵌入、控制等。图2中示出了MTM天线结构110的动态控制的实施例。过程200由系统100开始，确定MTM天线结构110是否接收到回波(步骤202)。如果是这样，则系统100提取FoV参数(204)；否则系统100继续发送波束并侦听回波。FoV参数可以包括从系统100到被检测对象的范围、对象的速度、对象的大小等、以及对象反射的信号的到达方向。在本实施例中，IAM 50缩小发送波束的焦点(步骤206)，然后检查调整是否足够(步骤208)。调整可能需要一些额外的反馈，或者可以在一个或多个步骤中完成。波束被聚焦以采集有关被检测对象的更多信息。然后，IAM 50评估FoV以识别在哪里检测到对象(210)。例如，被检测对象可以在车辆的右侧，也可以在道路水平处等等。然后，IAM 50配置MTM天线结构110中的单元小区的一个或多个子阵列，以对应于FoV中被检测对象的位置(212)。变窄的波束在FoV的期望部分上被发送(214)。在一些实施例中，过程200能够识别被检测对象的轮廓(216)；这可以用于从总线识别汽车，以及从车辆识别人，等等。此外，过程200可以涉及比较被检测对象相对于MTM天线结构110的行进参数，以识别对象相对于MTM天线结构110及其所在车辆的预期未来位置(步骤218)。被检测对象的速度和速率能够智能地控制和调整车辆的驾驶路径。当IAM 50从轮廓数据和行进参数中确定对象类型时，这得到了增强(220)。根据这些信息中的一些或全部，IAM 50向车辆控制器(未示出)提供信息，车辆控制器就如何反应做出决定(222)。
在一些实施例中，过程200与应用内的各种其它系统对接。例如，在车辆应用中，在天线处接收到的信息和对该数据的至少一部分的分析被提供给其他模块以进行处理，例如提供给汽车中的感知层或导航屏幕。
图3示出了超材料(MTM)天线结构300(或结构的一部分)，其具有布置在N×N单元小区的阵列中的多个MTM小区，其中为了清楚起见并在本文中讨论，每个单元小区由行、列索引(i，j)标识。阵列也可以是非对称的N×M阵列。为了简单起见，描述了对称N×N情形。例如，从观察者的角度来看，上角的单元小区被标识为340(1，1)；右下角的单元被标识为340(N，N)。基于天线结构(例如结构300)的应用、结构、物理成分和目标，其他配置是可行的。天线结构300是包括其它模块的天线系统的一部分，其中一些模块在本图中未示出。类似地，单元小区的特定形状可以呈现导致超材料特性和行为的各种形状中的任何一种，并且不限于正方形、矩形或任何其他规则形状。
天线结构300中的每个单元小区340(i，j)可以单独操作或作为子阵列的一部分。如图所示，IAM 350将特定单元小区关联或分组为子阵列302、304、306和308。IAM 350确定辐射光束的指向、光束的形状和光束的尺寸。光束可以是粗带宽或大带宽光束、中型光束或小带宽、窄带宽光束，这取决于检测的情况、检测的对象和检测的时间以及其他考虑因素。IAM 350可以预先配置一个或多个子阵列以预期下一动作，或者可以使用默认配置，例如从能够加快扫描能力或扫描时间的宽带开始。对于每个扫描，FoV被分成部分，这些部分可以具有一致的尺寸、不同的尺寸或者可以动态地调整。在一些实施例中，IAM选择具有窄光束的特定方向，例如直接在车辆前方；其他方向，例如在FoV的边缘上，可以使用宽光束扫描。这些和其他设计考虑由设计者在建立IAM 350中进行，其中一些IAM 350是灵活的和可配置的。在所示的示例中，MTM天线结构300具有若干子阵，用于定向波束并形成所需的辐射方向图。
一旦检测到对象，FoV到MTM映射360识别用于IAM 350的FoV的部分，并将该位置映射到特定的MTM单元或子阵列，该MTM单元或子阵列将聚焦并采集关于对象的更多信息。在一些实施例中，IAM 350可以访问各种场景，并且可以使用检测到的信息来预测道路上的未来状况。例如，如果MTM天线结构300检测到鹿正在横穿具有已知鹿路径的区域中的道路，则IAM 350可以预测鹿的方向，以及预测可能跟随的其他鹿。
图4示出了具有多个MTM单元小区的MTM天线结构400的操作。天线波束作为从FoV420的一侧到另一侧的波束扫描410的示例被给出。要注意，虚拟视场和天线视场不一定相同。在这种情况下，天线FoV被图示为x和y方向上的形状470或二维视图，以及具有x、y和z方向的分量的形状472或三维视图。
图5示出了具有被激活以产生波束510的至少一个子阵列502的MTM天线结构500。当检测到汽车560时，IAM(未示出)识别FoV 520的关联部分506。这被映射到MTM天线结构500的将在该区域中产生聚焦波束的部分；并且该部分是子阵列502。
如图6所示，MTM天线结构500和FoV 520之间的映射由FoV到MTM单元560提供，其包括用于这种相关性的各种条目。这可以是查找表或其他映射格式，并且可以动态地调整以跟上车辆的移动；此外，该信息可以存储在关系数据库或其他设备中，以帮助IAM 550随着时间的推移学习和改进。以这种方式，IAM 550可以使用人工智能(AI)、专家系统、神经网络或其他技术来提高用于对象检测的系统的性能。
当车辆行进时，有不同的FoV快照或切片(slice)，例如从近场切片到远场切片。在图7中，从汽车720的角度来看，有近场FoV 702、远场FoV 708和用于FoV的若干中间切片，例如切片704和706。当汽车720行进时，每个切片对应于一个瞬时时间。IAM 550根据许多参数(例如，包括汽车的速度和被检测对象相对于汽车的速度)来确定针对每个FoV广播哪种类型的波束。IAM 550可以确定，对于特定条件，波束意在到达特定的FoV，例如汽车缓慢移动的地方，FoV 702可能足够，但是如果汽车快速移动，则有到达FoV 708的期望。天气条件也会有影响，使得如果汽车需要更长的时间来反应、停止或以其他方式改变当前的驾驶条件，则IAM 550可能期望到达最长的FoV 708，以允许汽车有足够的时间来反应。这可用于雪或结冰条件，其会显著影响汽车减速和/或停车的速度。
如本文所讨论的，MTM天线结构的放置可以根据应用来设计和实现。图8示出了一些考虑因素，例如将MTM天线结构806置于卡车800的保险杠中。在这种情况下，结构806位于保险杠的侧面，保险杠不是平坦的，而是弯曲的。附加的MTM天线结构802位于卡车804的侧面，以改进对卡车周围的驾驶条件的检测。
在一些实施例中，沿道路放置的广告牌808具有MTM天线结构810，其检测沿道路行进的对象。广告牌808可以具有照明、交换效果、消息传递或其它供电效果。为了提高电源效率，广告牌能够改变为不使用这些效果的静态消息。在一些实施例中，广告牌将能够检测在拥挤的公路上行进的车辆类型，然后张贴那些驾驶员想要的广告。例如，如果电动汽车有一种更快的行进方式，则在其他车道被堵塞的情况下，广告牌可以检测到该车道为空或使用稀少的时间。在这种情况下，广告牌808可能希望为电动汽车做广告。通过与特定车辆通信或向所有车辆广播消息，可以增强基础设施(如文具广告牌)了解其附近发生的情况的能力。广告牌930是一种通信广告牌，其通过与汽车的无线信号检测特定驾驶员，但不能与未启用这种通信的汽车通信。使用MTM天线结构，这些广告牌能够了解更多关于他们的环境。
图9示出了车辆的前保险杠910，其中MTM天线结构位于保险杠内并且沿着保险杠的侧面弯曲，例如MTM天线结构912和914。在这些和其他应用中，MTM天线结构可以被配置为适应放置的形状，并且可以被定位在保险杠、反射镜、车顶等上，如被确定为最好地理解周围环境和当前条件。
可能还有其他传感器与MTM天线结构协同工作，其中每个传感器都有一个特殊的检测区域。在图12所示的一个实施例中，系统1200包括与相机传感器1204、基础设施传感器1206、激光传感器1212、操作传感器1214、用户偏好传感器1216、环境传感器1218和无线通信模块1208协同工作的MTM天线传感器1202。传感器联合体控制器1210控制来自传感器1202、1204、1206、1212、1214、1216和1218的信息的协调。IAM1250与这些各种模块对接。相机或视觉传感器1204适于采集传感器1204的视野中的对象、环境和其他元素。激光传感器1212起到识别对象的作用，但其性能随着距离、天气和光抑制条件而恶化。MTM天线传感器1202的添加提供了鲁棒、一致的信息，而其它类型的传感器则不会。
天线应用的一些其他考虑因素，例如用于车辆的雷达天线，包括天线设计、能力、以及接收器和发射器配置。具有天线阵列的典型电子系统由两个或更多个天线元件、波束形成网络和接收器或发射器组成。波束形成网络可以由巴特勒矩阵或与相移元件组合的其他天线阵列组成。在天线阵列中，许多不同的天线配置可以用作天线单元：简单偶极、单极、印刷贴片设计、八木(Yagi)天线等等。安装在车上/车内的天线的主要目标之一是实现紧凑且美观的设计。其他目标涉及用于雷达波束的通信信号类型。所使用的调制类型是频率调制连续波(FMCW)，其在雷达应用中是有效的，因为雷达不需要脉冲，而是连续发射。FMCW是一种连续的载波调制波形，其以连续的周期函数(例如正弦、锯齿、三角形等)发送。扫频时间或扫频周期T是一个波形周期的传输时间。在一个扫频周期内发送的信号被称为连续变频信号(chirp)。发射信号和接收信号的频率存在差异，被称为拍频(beat frequency)bt。天线的范围R是从天线到被检测对象的距离，是扫描周期、拍频、光速c和扫频带宽Bs的函数。移动目标引起多普勒频移，使得雷达能够检测目标相对于天线的相对速度。发送信号和接收信号之间的相位差提供位置信息，而频率偏移识别速度。
在移动对象的情况下，信号相位失真可能会影响天线阵列的性能。抵消这种失真的一种方式是在Tx和Rx侧使用多个子阵来滤除这些杂质。另一种方式是实时(on-the-fly)调整天线校准，以减小移动对象的相位失真。
传统的相移用于控制天线的波束。相控阵天线具有被馈电的多个元件，以便在每个元件处具有可变相位或时间延迟，从而使波束从不同角度扫描。多个元件提供具有较低旁瓣(sidelobe)的辐射图案，并使波束成形更为精细。波束可以被重新定位，以便更直接、更有效地工作。
本发明提供了一种MTM天线结构，其提供相移而无需改变相位或以传统方式所需的有源元件。各种实施例的MTM天线结构使用超材料形状和配置的特性来提供相移，而无需使用机械或电气相移器。
在图10中示出了MTM天线结构1000的一个示例，其中信号源被提供为耦合到接地平面1002的探针1004。探针1004为天线1000提供源信号以产生经调制的EM波形。第二层1006位于接地平面1002上方。第二层1006由电介质材料制成，并在其上配置有天线结构1008。该天线1008被设计为接收源信号并产生相对平坦的波阵面(wave front)以满足MTM层1010。天线1008可以是偶极天线或能够在整个第二层1006上产生相对均匀且平坦的波阵面的任何其他天线。
图11中示出了另一实施例，该实施例是两层探针馈电的MTM天线结构1100。如图10的示例中，探针1104将信号提供给接地平面层1102。在该实施例中，MTM天线结构1106被置于没有中间层的接地平面之上。源信号分布在接地平面1102上，从而向MTM天线结构1106呈现相对平坦的波形。然后，MTM天线结构1106辐射如本文所述的传输信号，其中每个单元小区可以单独发送或作为子阵列发送。
目前的技术提供了各种传感器，例如用于汽车的传感器，可以包括各种相机、激光器、雷达、温度和其他传感器。如图12所示，传感器联合体控制器1210协调并控制系统1200内的各种传感器的操作。MTM天线传感器1202提供关于在汽车路径中检测到的对象的信息，并且可以向尚未触发或检测到的其它传感器提供预信息。该信息可以帮助汽车内的其他模块和控制器准备动作。这有效地通过传感器联合体控制器1210对汽车进行预先配置。
如图所示，系统1200包括相机传感器1204，其将检测可见对象和条件，并用于使用户能够更好地控制车辆的后视相机中。相机传感器1204可用于各种功能，包括一些对用户或驱动器不可见的功能。基础设施传感器1206可以在驾驶时提供来自基础设施的信息，例如来自智能道路配置、广告牌信息、交通警报和指示器，包括交通灯、停车标志、交通警告等。这是一个不断增长的领域，从该信息中获得的用途和能力是巨大的。环境传感器1218检测外部的各种条件，例如温度、湿度、雾、可见度、降水量等。激光传感器1212检测车辆外部的物体，并提供该信息以调整车辆的控制。该信息还可以提供诸如高速公路上的拥挤、道路状况和可能影响车辆的传感器、动作或操作的其他状况等信息。传感器联合体控制器1210优化这些各种功能，以提供车辆和环境的大致全面的视图。
继续图12，提供了用于与其它车辆通信(称为V2V通信)的通信模块1208。该信息可以包括用户、驾驶员或骑手看不见的信息，并且可以有助于车辆协调以避免事故。操作传感器1214提供关于车辆功能操作的信息。这可以是轮胎气压、燃料水平、刹车磨损等。用户偏好传感器1216可以被配置为检测作为用户偏好的一部分的条件。这可以是温度调整、智能窗口阴影等等。
许多类型的传感器可以由传感器联合体控制器1210控制。这些传感器可以相互协调以共享信息，并考虑一个控制动作对另一个系统的影响。在一个示例中，在拥挤的驾驶条件下，噪声检测模块(未示出)可以识别有多个雷达信号可能干扰您的车辆。IAM 1250可以使用该信息来调整MTM天线传感器1202的波束大小，以避免这些其它信号并最小化干扰。
环境传感器1218可以检测到天气正在变化，可见度正在下降。在这种情况下，传感器联合体控制器1210可以确定配置传感器以提高车辆导航这些新条件的能力。这些动作可以包括关闭相机或激光传感器或降低这些基于可见度的传感器的采样率。这有效地依赖于适应当前情况的(一个或多个)传感器。作为响应，IAM 1250也为这些条件配置MTM天线传感器1202。例如，MTM天线传感器1202可以减小波束宽度以提供更聚焦的波束，从而获得更精细的感测能力。
在一些实施例中，传感器联合体控制器1210可以基于历史条件和控制向IAM 1250发送直接控制。传感器联合体控制器1210还可以使用系统1200内的一些传感器来作为其他传感器的反馈或校准。以这种方式，操作传感器1214可以向IAM 1250和/或传感器联合体控制器1210提供反馈，以创建模板、模式和控制方案。这些基于成功的动作或可以基于差的结果，其中传感器联合体控制器1210从过去的动作中学习。
图13-图14示出了在传感器联合体控制器1210中实现的过程，以及基于传感器读数的动作。在图13中，过程1300观察是否从系统(例如，图12的系统1200)内的任何传感器接收到信号(1302)。如果没有接收到信号，处理将继续侦听传感器信号。当接收到信号时(1302)，传感器联合体控制器1210确定包括从传感器接收的信息类型的传感器参数(步骤1304)。该信息可以被存储以分析车辆所采取的动作，以实现智能、灵活且动态的控制。然后，过程1300继续将接收到的信号与由传感器联合体控制器1210存储的数据进行比较(步骤1306)，其中这种数据可以存储在存储器(未示出)中或存储在联网存储库中，例如云数据库和系统(未示出)。此时，如果在1308处指示控制动作，则处理继续确定该控制动作和/或从传感器接收到的信息是否将为该动作或另一动作提供早期检测。该早期检测检查(步骤1310)允许整个传感器生态系统利用来自系统1200中任何传感器的信息。如果传感器信息可用于早期检测(步骤1310)，则将该信息发送到一个或多个模块(步骤1312)，或在当前场景中作为数据点存储在存储器中。然后，系统执行指示的动作(步骤1314)，并且返回至1302处侦听信号。如果在1310处信息不用于早期检测，则处理继续在1314处采取指示的动作。如果在1308处没有指示控制动作，则处理返回以侦听传感器信号。
图14示出了根据一些实施例的另一过程1400，其中传感器联合体控制器1210在1402处配置传感器和操作控制。这可以是动态步骤，也可能是永久性配置。当在步骤1404处由MTM天线传感器1202检测到对象时，过程1400使用该信息来计算或确定关于该对象相对于天线位置的细节。将到达角(AoA)与传输角(transmission angle)进行比较，或者映射到MTM天线传感器中的子阵列(1406)。该信息用于确定被检测对象在二维或三维空间中的位置(1408)。范围或从天线到对象的距离，是雷达芯片延迟的函数(1410)。来自MTM天线传感器1202和其他传感器的信息用于确定对象的轮廓和/或占用空间(1412)。任选地，来自(一个或多个)传感器的信息可以根据材料等提供对象的对象签名(1414)。这可以表明对象的反射率。对象签名是对对象的更详细的理解，其可以给出维度、权重等。传感器联合体控制器1210将访问传感器信息以确定控制动作(1416)，并指示采取动作(1418)。
从MTM天线传感器1202确定各种信息；这种信息可以是调制波形和技术、频率、连续变频信号延迟、接收信号的频率变化等的函数。所使用的特定辐射模式可以根据应用精心设计以实现特定目标。传感器联合体控制器1210使得这种控制能够优化系统并减少所需的处理。例如，MTM天线传感器1202可用于减少传感器的数量和/或每个传感器的激活时间。以这种方式，一些传感器可以在某些条件下被禁用，并在该条件发生变化时被激活。
在一种场景中，MTM天线传感器1202可用于代替其它对象检测传感器，其中辐射波形作为FMCW信号发送，并且频率被修改以采集近场、中程和远场中的数据。图15示出了波形1505，其中波形1、波形2和波形3的振幅随时间而不同。

Claims (20)

1.一种传感器系统，包括：
电介质层，在所述电介质层上有多个超材料单元小区被配置成阵列；
多个变容二极管，所述多个变容二极管耦合到所述多个超材料单元小区；以及
智能天线模块(“IAM”)，所述IAM适于：
在视场的区段内检测目标；
将所述多个超材料单元小区的子集分配到子阵列中；并且
调整与所述子阵列相关联的电压控制器的子集，以使所述子阵列发送信号，该信号具有聚焦于所述目标的带宽。
2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述IAM进一步适于将所述多个超材料小区的第一子集映射到所述目标的位置。
3.根据权利要求2所述的传感器系统，其中，所述IAM进一步适于调整所述传感器系统的波束焦点。
4.根据权利要求3所述的传感器系统，其中，调整所述波束焦点包括控制所述变容二极管中的一个或多个。
5.根据权利要求4所述的传感器系统，其中，所述IAM控制所述变容二极管以改变所述波束的相位。
6.根据权利要求3所述的传感器系统，其中，所述IAM进一步适于：
在所述视场的第二区段内检测第二目标；并且
将所述多个超材料小区的第二子集映射到所述第二目标的位置。
7.根据权利要求6所述的传感器系统，其中，所述IAM将所述多个超材料单元小区配置为具有特定行为。
8.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述IAM控制所述传感器系统使用多个子阵列。
9.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述传感器系统与车辆中的传感器联合体对接。
10.一种传感器联合体系统，包括：
车辆中的多个传感器；
传感器联合体控制器，所述传感器联合体控制器具有接口以接收来自所述多个传感器的信号并响应于接收到的信号来实现控制动作；
超材料天线结构，所述超材料天线结构耦合到所述传感器联合体控制器；以及
IAM接口，所述IAM接口用于所述传感器联合体控制器和所述超材料天线结构之间的通信，其中，所述IAM接口控制所述超材料天线结构的子阵列。
11.一种天线结构，包括：
接地平面层；
馈电层，所述馈电层耦合到所述接地平面层；
第一电介质层，所述第一电介质层位于所述接地层附近并具有辐射结构；以及
超材料层，所述超材料层位于所述第一电介质层附近，其中，所述超材料层包括至少一个超材料单元小区。
12.根据权利要求11所述的天线结构，其中，所述辐射结构是偶极天线结构。
13.根据权利要求11所述的天线结构，其中，至少一个变容二极管耦合到所述至少一个超材料小区。
14.根据权利要求13所述的天线结构，其中，所述变容二极管的控制改变来自所述至少一个超材料小区的辐射波束的相位。
15.根据权利要求14所述的天线结构，所述超材料层包括超材料单元小区的阵列，并且所述天线结构还包括控制器，其中，所述控制器将所述超材料单元小区配置成子阵列。
16.根据权利要求15所述的天线结构，其中，所述控制器针对多个传输波束配置所述子阵列。
17.根据权利要求16所述的天线结构，其中，所述控制器通过控制所述至少一个变容二极管来配置所述子阵列。
18.根据权利要求11所述的天线结构，还包括天线探针馈电结构，所述天线探针馈电结构耦合到所述接地层。
19.根据权利要求18所述的天线结构，其中，所述天线探针馈电产生电磁辐射信号，所述电磁辐射信号辐射所述电介质层的靠近所述超材料层的一侧。
20.根据权利要求11所述的天线结构，其中，所述超材料层向所述天线结构辐射输入信号。
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