CN111801592A - 使用微波和毫米波视差对空间的三维和四维测绘 - Google Patents

使用微波和毫米波视差对空间的三维和四维测绘 Download PDF

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贝赫鲁兹·阿比里
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Abstract

使用两个RF发射器和RF接收器，或者两个RF接收器和RF发射器来确定物体的距离。当使用两个RF发射器时，改变第一发射器的方向直到其到达由第一角度限定的第一方向，在第一角度下，从物体反射并由接收器接收的由第一发射器发射的RF信号的功率达到最大值。还改变第二发射器的方向，直到其到达由第二角度限定的第二方向，在第二角度下，从物体反射并被接收器接收的由第二发射器发射的第二RF信号的功率达到最大值。物体和第一发射器之间的距离由两个发射器之间的距离、第二角度以及第一角度和第二角度之间的差来定义。

Description

使用微波和毫米波视差对空间的三维和四维测绘
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC 119(e)要求2018年1月4日提交的申请号为62/613,704的美国申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及使用射频信号的位置确定。
背景技术
确定物体在有限区域内的位置和移动速率可有益于广泛的应用，例如游戏、人机界面、安全性、环境意识、健康系统、无线功率传输、服务业等。通过确定从物体到源的在不同方向上的距离来完成区域(例如房间)内各种实体的三维(3D)地图。
在四维(4D)成像系统中，除了位置信息外，还获得关于各种目标的其他信息，例如它们的速度和移动方向。在标准的激光雷达和雷达解决方案中，通过评估渡越时间(即信号到达目标并返回信号源所花费的时间)来测量从信号源到远程目标的距离。因此，需要探测信号上的定时标记来进行这种测量。这可以作为脉冲雷达(即雷达信号的幅度调制)来执行，其中射频信号的短脉冲朝向目标发射，并测量其渡越时间。
当随时间线性增加的啁啾频率(chrip frequency)用作发射信号时，频率调制连续波(FM-CW)雷达和相位调制连续波(PM-CW)雷达也可用于通过评估反射信号和发射信号的频率之间的差来确定距离(范围)。
然而，在这样的常规方法中，因为距离分辨率主要是由发射信号的带宽确定的，所以调制信号占据相当大的带宽。带宽限制会影响距离分辨率。
发明内容
根据本发明的一个实施例的确定物体的距离的方法部分地包括：从第一发射器向物体传送第一RF信号；改变第一发射器的方向，直到第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在该第一角度下，从物体反射并被接收器接收的第一RF信号的功率达到最大值；从第二发射器向物体传送第二RF信号；改变第二发射器的方向，直到第二发射器到达由第二角度限定的第二方向，在该第二角度下，从物体反射并被接收器接收的第二RF信号的功率达到最大值；以及使用两个发射器之间的距离、第二角度以及第一角度和第二角度之间的差确定来物体与第一发射器之间的距离。
在一个实施例中，该方法还部分地包括：使用两个发射器之间的距离、第一角度以及第一角度与第二角度之间的差来确定物体与第二发射器之间的距离。
在一个实施例中，该方法还部分地包括：使用两个发射器之间的距离、第一角度和第二角度、第一角度和第二角度之间的差以及接收器与第一发射器和第二发射器中的每一个之间的距离来确定物体与接收器之间的距离。在一个实施例中，第一发射器、第二发射器和接收器沿着大体上直线而定位。
在一个实施例中，通过机械旋转发射器来改变第一发射器的方向。在一个实施例中，通过改变相控阵列的多个发射/天线元件的相位来改变第一发射器的方向。在一个实施例中，通过改变相控阵列的第一子阵列的多个发射/天线元件的相位来改变第一发射器的方向，并且通过改变相控阵列的第二子阵列的多个发射/天线的相位来改变第二发射器的方向。
在一个实施例中，该方法进一步部分地包括在传送第一RF信号的同时停用第二发射器，以及在传送第二RF信号的同时停用第一发射器。在一个实施例中，接收器是多普勒接收器，其适于检测第一RF信号的频率与由物体反射的RF信号的频率之间的差以确定物体的速度。
根据本发明的一个实施例的一种确定物体的距离的方法部分地包括：从发射器向物体传送RF信号；改变第一发射器的方向，直到第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在第一角度下，从物体反射的RF信号的功率在第一接收器处达到第一最大值，并且在该第一角度下，从物体反射的RF信号的功率在第二接收器处达到第二最大值；以及使用发射器与第一接收器之间的距离、发射器与第二接收器之间的距离以及第一角度来确定物体与发射器之间的距离。
在一个实施例中，第一接收器、第二接收器和发射器沿着大体上直线定位。在一个实施例中，第一接收器基本上定位在发射器附近。在一个实施例中，第一接收器和第二接收器是多普勒接收器。
根据本发明的一个实施例的确定物体的距离的方法部分地包括：从第一发射器向物体传送第一RF信号；沿方位角和仰角改变第一发射器的方向，直到第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在该第一角度和第二角度下，从物体反射并被接收器接收的第一RF信号的功率达到最大值；从第二发射器向物体传送第二RF信号；沿方位角和仰角改变第二发射器的方向，直到第二发射器到达由第三角度和第四角度限定的第二方向，在第三角度和第四角度下，从物体反射并被接收器接收的第二RF信号的功率达到最大值；以及使用两个发射器之间的距离以及第一角度、第二角度、第三角度和第四角度来确定物体和第一发射器之间的距离。
在一个实施例中，该方法还部分地包括：使用两个发射器之间的距离以及第一角度、第二角度、第三角度和第四角度来确定物体与第二发射器之间的距离。在一个实施例中，该方法还部分地包括：使用两个发射器之间的距离，第一发射器和接收器之间的距离以及第一角度、第二角度、第三角度和第四角度来确定物体与接收器之间的距离。
在一个实施例中，第一发射器、第二发射器和接收器沿着大体上直线定位。在一个实施例中，该方法进一步部分地包括：在传送第一RF信号的同时停用第二发射器，以及在传送第二RF信号的同时停用第一发射器。在一个实施例中，接收器是多普勒接收器。
根据本发明的一个实施例的一种确定物体的距离的方法部分地包括：从发射器向物体传送第一RF信号；改变第一发射器的方向，直到第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在第一角度和第二角度下，从物体反射的第一RF信号的功率在第一接收器处达到第一最大值，并且第一角度和第二角度下，从物体反射的第一RF信号的功率在第二接收器处达到第二最大值；以及使用发射器与第一接收器之间的距离、发射器与第二接收器之间的距离以及第一角度和第二角度来确定物体与发射器之间的距离。
根据本发明的一个实施例的测绘系统部分地包括：第一发射器，其适于向物体传送第一RF信号；第二发射器，其适于向物体传送第二RF信号；接收器；以及控制器，其被配置为：改变第一发射器的方向，直到第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在第一角度下，从物体反射并被接收器接收的第一RF信号的功率达到最大值。控制器还被配置为改变第二发射器的方向，直到第二发射器到达由第二角度限定的第二方向，在第二角度下，从物体反射并被接收器接收的第二RF信号的功率达到最大值。控制器还被配置为：使用两个发射器之间的距离、第二角度以及第一角度和第二角度之间的差来确定物体与第一发射器之间的距离。
在一个实施例中，控制器还被配置为：使用两个发射器之间的距离、第一角度以及第一角度和第二角度之间的差来确定物体与第二发射器之间的距离。
在一个实施例中，控制器还被配置为：使用两个发射器之间的距离、第一角度和第二角度、第一角度和第二角度之间的差以及接收器和第一发射器和第二发射器中的每一个之间的距离来确定物体与接收器之间的距离。
在一个实施例中，第一发射器、第二发射器和接收器沿着基本直线定位。在一个实施例中，控制器还被配置为通过机械地旋转发射器来改变第一发射器的方向。在一个实施例中，第一发射器是相控阵列发射器。在一个实施例中，第一发射器是相控阵列发射器的第一子阵列，并且第二发射器是相控阵列发射器的第二子阵列。在一个实施例中，控制器还被配置为：在第一发射器传送第一RF信号的同时停用第二发射器，并且在第二发射器传送第二RF信号的同时停用第一发射器。在一个实施例中，接收器是多普勒接收器。
根据本发明的一个实施例的测绘系统部分地包括：适于将第一RF信号传送至物体的发射器；第一接收器和第二接收器；以及控制器，其被配置为改变第一发射器的方向，直到第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在该第一角度下，从物体反射的RF信号的功率在第一接收器处达到第一最大值，并且在第一角度下，从物体反射的RF信号的功率在第二接收器处达到第二最大值。控制器还被配置为：使用发射器与第一接收器之间的距离、发射器与第二接收器之间的距离以及第一角度来确定物体与发射器之间的距离。
在一个实施例中，第一接收器、第二接收器和发射器沿着基本上直线定位。在一个实施例中，第一接收器基本上定位在所述发射器附近。在一个实施例中，第一接收器和第二接收器是多普勒接收器。
根据本发明的一个实施例的测绘系统部分地包括：第一发射器，其适于将第一RF信号发送至物体；第二发射器，其适于将第二RF信号发送至物体；接收器；以及控制器，其被配置为：沿着方位角和仰角改变第一发射器的方向，直到第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在第一角度和第二角度下，从物体反射并被接收器接收的第一RF信号的功率达到最大值。控制器还被配置为沿方位角和仰角改变第二发射器的方向，直到第二发射器到达由第三角度和第四角度限定的第二方向，在该第三角度和第四角度下，从物体反射并被接收器接收的RF信号的功率达到最大值。控制器还被配置为使用两个发射器之间的距离以及第一角度、第二角度、第三角度和第四角度来确定物体与第一发射器之间的距离。
在一个实施例中，控制器还被配置为：使用两个发射器之间的距离以及第一角度、第二角度、第三角度和第四角度来确定物体与第二发射器之间的距离。在一个实施例中，控制器还被配置为：使用两个发射器之间的距离、第一发射器和接收器之间的距离以及第一角度、第二角度、第三角度和第四角度来确定物体与接收器之间的距离。
在一个实施例中，第一发射器、第二发射器和接收器沿着基本直线定位。在一个实施例中，控制器还被配置为：在第一发射器传送第一RF信号的同时停用第二发射器，并且在第二发射器传送第二RF信号的同时停用第一发射器。在一个实施例中，接收器是多普勒接收器。
根据本发明的一个实施例的测绘系统部分地包括：适于向物体传送RF信号的发射器；第一接收器和第二接收器；以及控制器，其被配置为：改变第一发射器的方向，直到第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在该第一角度和第二角度下，从物体反射的RF信号的功率在第一接收器处达到第一最大值，并且在该第一角度和第二角度下，从物体反射的RF信号的功率在第二接收器处达到第二最大值。控制器还被配置为：使用发射器与第一接收器之间的距离、发射器与第二接收器之间的距离以及第一角度和第二角度来确定物体与发射器之间的距离。
附图说明
图1A示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图1B示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图2示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图3A示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图3B示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图4示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图5示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图6示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图7示出了根据本发明的一个实施例的测绘系统。
图8示出了根据本发明的一个实施例的多普勒测绘系统。
图9示出了根据本发明的一个实施例的多普勒测绘系统。
图10A示出了根据本发明的一个实施例的将信号发射到目标以确定目标范围的一对发射器。
图10B示出了根据本发明的一个实施例的将信号发射到目标以确定目标的范围的一对相控阵列。
图10C示出了根据本发明的一个实施例的将信号发射到目标以确定目标的范围的相控阵列。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例，使用连续波射频来确定静止物体和移动物体的范围，以形成3D和/或4D地图，同时消耗最小的信号带宽。为了实现这一点，本发明的实施例使用视差，在本文中其被定义为从不同视线观察物体而产生的角度差。在3D/4D测绘环境中以及在其最简单的情况下，可以通过以两个略有不同的角度捕获反射信号的至少两个接收器(RX)之间或其辐射信号以两个略有不同的角度到达目标的至少两个发射器(TX)之间的位移来获得角度差。
图1A示出了根据本发明的一个实施例并且如下文进一步描述的一对发射器10和12，它们以相应的角度θ1和θ2向目标15发射信号以确定目标15的范围。图1B示出了根据本发明的另一个实施例并且如下文进一步描述的一对接收器20和22，它们以相应的角度θ1和θ2从目标15接收信号以便确定目标15的范围。在图1A和图1B两者中，通过引起角度差的发射器和/或接收器之间的间隔来获得视差。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的3D/4D测绘系统100。测绘系统100被示为部分地包括发射器10、12，接收器20和控制器/计算机90。发射器10和12可以是双波束发射器/扫描器的部件，其间隔开一定距离D。在示例性的测绘系统100中，假设接收器20沿着连接发射器10、12的线定位，并且定位成以相应的距离D1和D2远离发射器10、12。因此，在图2中，D＝D1+D2。应该理解，本发明的实施例不限于此，并且在其他实施例中，发射器10、12和接收器50可以不被定位在直线上。控制器/计算机90被部分地配置为控制发射器和接收器的操作，并且进一步执行以下描述的计算以确定目标15的范围。
为了确定目标15的范围并生成3D/4D地图，在一个发射器被激活以扫描环境的同时，另一个发射器被停用。例如，当发射器10被激活以扫描环境时，发射器12保持停用。相反，当发射器12被激活以扫描环境时，发射器10被停用。
在两个发射器中的任何一个的活跃扫描期间，当活跃的发射器的波束指向目标时，目标15反射并被接收器20捕获(或接收)的信号的强度处于最大值。例如，假设在发射器12关闭的同时，发射器10被激活为处于扫描模式以扫描环境。当从发射器10辐射的波束直接指向目标15时，由从目标15的反射引起的由接收器20接收的信号达到最大值。因此，根据本发明的一个方面，引起接收器20的最大接收信号的发射器10的波束方向θ1用作确定目标15的范围时的参数之一。
类似地，当从发射器12辐射的波束直接指向目标15时，接收器20接收的信号(其是由当发射器10关闭时发射器12发射的信号被目标15的反射引起的)达到最大值。引起接收器20的最大接收信号的发射器12的波束方向也用作在确定目标15的范围时的参数。
如上所述获得的两个角度θ1和θ2定义视差角Δθ＝θ1-θ2。通过使用该布置的几何形状，然后使用这两个角度来计算目标15距发射器10、12和接收器20的范围，如下文进一步所述。将正弦定理应用于由发射器10、12和目标15形成的三角形，将得出以下：
Figure BDA0002566550450000081
距离R1和R2，即从发射器10、12到目标的距离，分别被获得为:
Figure BDA0002566550450000082
Figure BDA0002566550450000083
已知R1和R2，通过将余弦定理应用于由接收器20、发射器10和目标15形成的三角形或者由接收器20、发射器12和目标15形成的三角形来计算接收器20和目标15之间的距离R0：
Figure BDA0002566550450000084
距离R0由此被确定为如下所示：
Figure BDA0002566550450000085
在一个实施例中，目标15是有源目标，其包括电路，用于接收由发射器10、12发射的RF信号，并对目标15随后发射给接收器20的信号进行调制和/或编码，以帮助确定由计算机所计算的距离。
参考图1A，根据本发明的另一个实施例，发射器10、12和控制器/计算机90形成测绘系统75。在这样的实施例中，可以是智能电话或另一移动设备的目标15，包括功率感测电路、通信电路以及其他部件，功率感测电路适于感测目标15从发射器接收的功率电平，通信电路适于向控制器/计算机90发射由目标15感测的功率电平。控制器/计算机90被部分地配置为控制发射器的操作，执行以下描述的计算以确定目标15的范围，并从目标15接收信息。
为了确定目标15的范围以生成3D/4D地图，在激活一个发射器以扫描环境的同时，停用另一个发射器。例如，当发射器10被激活以扫描环境时，发射器12保持停用。相反，当发射器12被激活以扫描环境时，发射器10被停用。
在两个发射器中的任何一个的活跃扫描期间，当活跃的发射器的波束指向目标时，目标(或移动设备)15接收的信号强度处于最大值。例如，假设在发射器12关闭的同时发射器10被激活为处于扫描模式以扫描环境。当从发射器10辐射的波束直接指向目标15时，目标15接收的信号达到最大值。当发射器10处于扫描模式时，目标15适于发射其从发射器10所接收的最大功率。因此，根据本发明的一个方面，将引起目标15的最大接收信号的发射器10的波束方向θ1用作确定目标15的范围时的参数之一。
类似地，当从发射器12辐射的波束直接指向目标15时，目标15接收的信号(其是由当发射器10关闭时发射器12的发射引起的)达到最大值。当发射器12处于扫描模式时，目标15适于发射器从发射器12接收的最大功率。引起目标20的最大接收信号的发射器12的波束方向θ2也被用作确定目标15的范围时的参数。
如上所述获得的两个角度θ1和θ2定义视差角度Δθ＝θ1-θ2。通过使用该布置的几何形状，然后使用这两个角度来计算目标15距发射器10、12的范围，如下文进一步所述。将正弦定理应用于发射器10、12和目标15形成的三角形得出以下：
Figure BDA0002566550450000101
距离R1和R2，即从发射器10、12到目标的距离，分别被获得为:
Figure BDA0002566550450000102
Figure BDA0002566550450000103
图3A示出了根据本发明的另一个示例性实施例的3D/4D测绘系统150。测绘系统150被示出为部分地包括一对二维发射器30、32，接收器20和控制器/计算机90。在示例性的测绘系统150中，假设接收器20沿着连接发射器30、32的线定位，并且被定位为远离发射器30、32相应的距离D1和D2。因此，在图3中，D＝D1+D2。应当理解，本发明的实施例不限于此，并且在其他实施例中，发射器30、32和接收器20可以不沿着直线定位。控制器/计算机90被部分地配置为控制发射器和接收器的操作，并且进一步执行以下描述的计算以确定目标15的范围。
为了确定目标15的范围并生成3D/4D地图，在激活一个发射器以扫描环境的同时，停用另一个发射器。发射器对环境的扫描是在仰角方向和方位角方向上进行的。例如，当二维发射器30被激活以扫描环境时，发射器32保持停用。相反，当发射器12被激活以扫描环境时，发射器10被停用。
在发射器中的任何一个的活跃扫描期间，当活跃的发射器的波束指向目标时，由目标15反射并被接收器20捕获的信号的强度处于最大值。例如，假设当发射器32关闭时发射器30处于扫描模式以扫描环境。如所示的，当从发射器30辐射的波束指向
Figure BDA0002566550450000104
时，由来自目标15的反射引起的由接收器20接收的信号达到最大值。类似地，如所示的，当从发射器32辐射的波束指向
Figure BDA0002566550450000117
时，当发射器30关闭时由目标15对发射器32所发射的信号的反射而引起的由接收器20接收的信号达到最大值。使用这些测量值并利用发射器和接收器的位置，可以计算sinα1、cosα1、sinα2、cosα2和sin(α1-α2)的值，如下所示：
Figure BDA0002566550450000111
Figure BDA0002566550450000112
Figure BDA0002566550450000113
因此，可以使用下面的表达式确定距离R1、R2和R0：
Figure BDA0002566550450000114
Figure BDA0002566550450000115
Figure BDA0002566550450000116
在一个实施例中，目标15是有源目标，其包括电路，用于接收由发射器30、32发射的RF信号，并对目标15随后发射给接收器20的信号进行调制和/或编码，以帮助确定由计算机所计算的距离。
图3B示出了根据本发明的另一个示例性实施例的3D/4D测绘系统95。测绘系统95被示为部分地包括一对二维发射器30、32和控制器/计算机90。在这样的实施例中，可以是智能电话或另一移动设备的目标15包括功率感测电路、通信电路以及其他部件，功率感测电路适于感测目标15从发射器接收的功率电平，并且通信电路适于将目标15所感测的功率电平发射至控制器/计算机90。控制器/计算机90被部分地配置为控制发射器的操作，执行以下描述的计算以确定目标15的范围，并从目标15接收信息。
为了确定目标15的范围并生成3D/4D地图，在激活一个发射器以扫描环境的同时，停用另一个发射器。发射器对环境的扫描是在仰角方向和方位角方向上进行的。例如，当二维发射器30被激活以扫描环境时，发射器32保持停用。相反，当发射器12被激活以扫描环境时，发射器10被停用。
在发射器中的任何一个的活跃扫描期间，当活跃的发射器的波束指向目标时，目标15反射的信号的强度处于最大值。例如，假设发射器32处于关闭状态时发射器30处于扫描模式以扫描环境。如所示的，当从发射器30辐射的波束指向
Figure BDA0002566550450000121
时，目标15接收的信号达到最大值。目标15适于发射在发射器30处于扫描模式时从发射器30接收的最大功率。类似地，如所示，当从发射器32辐射的波束指向
Figure BDA0002566550450000122
Figure BDA0002566550450000123
时，目标15接收的信号达到最大值。目标15适合于发射在发射器32处于扫描模式时其从发射器32接收的最大功率。因此，确定出由发射器30辐射并且由角度
Figure BDA0002566550450000124
限定并且对应于由目标15接收且传送回发射器30的最大功率的波束的方向。类似地，确定出由发射器32辐射并且由角度
Figure BDA0002566550450000125
限定并且对应于由目标15接收并被传送回发射器32的最大功率的波束的方向。使用这些测量值并利用发射器的位置，可以计算出sinα1、cosα1、sinα2、cosα2和sin(α1-α2)的值，如下所示：
Figure BDA0002566550450000126
Figure BDA0002566550450000127
Figure BDA0002566550450000128
因此，可以使用下面的表达式确定距离R1、R2：
Figure BDA0002566550450000129
Figure BDA00025665504500001210
图4示出了根据本发明的另一个示例性实施例的3D/4D测绘系统200。测绘系统200被示为部分地包括发射器10、接收器20、22和控制器/计算机90。在示例性测绘系统200中，假设发射器10沿着连接接收器20、22的线定位并定位成远离接收器20、22相应的距离D1和D2。因此，在图4中，D＝D1+D2。应该理解，本发明的实施例不限于此，并且在其他实施例中，发射器10和接收器20、22可以不定位在直线上。控制器/计算机90被部分地配置为控制发射器和接收器的操作，并且进一步执行以下描述的计算以确定目标15的范围。
为了确定目标15的范围，当发射器10通过扫掠角度θ来扫描区域时，在角度θ达到如图4所示的特定值时，接收器20和22所接收的信号均达到最大值。扫描确定目标的角度方向，但是，来自目标15的信号反射以稍微不同的角度，即与接收器20相关联的角度θ1和与接收器22相关联的角度θ2，到达这两个接收器。假设这两个接收器20和22具有相似的增益方向图(gain patterns)，GRX(θ)，可以通过这两个接收器接收的信号强度的差来计算角度和范围的差。使用众所周知的雷达方程式，在接收器单元20处的测量的信号功率，即
Figure BDA0002566550450000131
和在接收器单元22处的测量的信号功率，即
Figure BDA0002566550450000132
可以被定义为如下：
Figure BDA0002566550450000133
Figure BDA0002566550450000134
其中，PTX表示发射器10发射的信号的功率，GTX(θ)表示发射器10天线的增益方向图，并且σ(θ)表示目标15的雷达截面。
假设R0＞＞D，则都可以通过θ0和σ(θ1)＝σ(θ2)＝σ(θ0)来近似θ1和θ2。由于图4所示的接收器、发射器和目标的布置，可以看出R0cosθ0＝R1cosθ1＝R2cosθ2。因此，参数
Figure BDA0002566550450000141
和
Figure BDA0002566550450000142
和可以被定义为：
Figure BDA0002566550450000143
Figure BDA0002566550450000144
通过使用GRX(θ)cos2θ围绕θ＝θ0的泰勒展开，得到以下:
Figure BDA0002566550450000145
因此，这两个接收到的信号
Figure BDA0002566550450000146
和
Figure BDA0002566550450000147
之间的差可被定义为：
Figure BDA0002566550450000148
这两个接收到的信号
Figure BDA0002566550450000149
和
Figure BDA00025665504500001410
的平均值被定义为：
Figure BDA00025665504500001411
在上面的方程中，
Figure BDA00025665504500001412
表示由与发射器10位于相同位置的假想接收器接收的信号强度。
假设目标15的位置距离测绘系统足够远以使得满足条件(R0＞＞D)，如果|D1-D2|＜＜D则(θ1-θ0)≈(θ0-θ2)，由此得到如下表达式:
Figure BDA0002566550450000151
因此，通过将这两个测量的信号的差
Figure BDA0002566550450000152
除以这两个信号的平均值
Figure BDA0002566550450000153
可以看到:
Figure BDA0002566550450000154
其中，唯一未知的是视差角度差Δθ＝θ1-θ2。因此，上式直接使这两个接收器接收到的反射信号的测量的功率与视差角度相关。因此，通过确定Δθ，目标距发射器10的范围R0可以很容易地使用下式确定:
Figure BDA0002566550450000155
如果D1＝D2＝D/2，则上式可以被简化成：
Figure BDA0002566550450000156
在一个实施例中，目标15是一个有源目标，其包括电路，用于接收由发射器10发射的RF信号，并对目标15随后发送到接收器20、22的信号进行调制和/或编码，以帮助确定由计算机计算的距离。
图5示出了根据本发明的另一示例性实施例的3D/4D测绘系统250。测绘系统250与测绘系统200相似，不同的是，在测绘系统250中，发射器10和接收器20基本上都位于同一点附近，从而D1＝0且D2＝D。因此，在系统250中，θ1＝θ0是已知的，而θ2和距发射器10或接收器20的目标范围(R1＝R0)是由控制器/计算机90确定的未知参数。
如上所定义的参数P0可被计算为:
Figure BDA0002566550450000161
因此θ2以及Δθ＝θ1-θ2可被计算为如下所示：
Figure BDA0002566550450000162
相应地，范围，R1＝R0，可被获得为如下所示：
Figure BDA0002566550450000163
图6示出了根据本发明的另一示例性实施例的3D/4D测绘系统300。测绘系统300被示为部分地包括一对接收器40、42，适于改变方位角和仰角(以使得能够在θ和
Figure BDA0002566550450000167
这两个方向上进行扫描)的发射器10，以及控制器/计算机90。在示例性测绘系统300中，假设发射器10沿着连接接收器40、42的线定位，并且定位成远离接收器相应的距离D1和D2。因此，在图6中，D＝D1+D2。应该理解的是，本发明的实施例不限于此，在其他实施例中，接收器40、42和发射器10可以不沿着直线定位。控制器/计算机90被部分地配置为控制发射器和接收器的操作，并且进一步执行以下描述的计算以确定目标15的范围。
当从发射器10辐射的波束指向目标时，在接收器40、42处接收的信号，即信号
Figure BDA0002566550450000164
和
Figure BDA0002566550450000165
处于最大值。因此，当发射器在θ和
Figure BDA0002566550450000166
这两个方向上都扫描时，记录接收器处的接收功率电平。在两个接收器40和42处接收的功率电平达到其最大值的角度θ和
Figure BDA0002566550450000168
对应于角度θ0和
Figure BDA0002566550450000169
通过将变量θ和
Figure BDA00025665504500001610
变换为新变量α和β，如图6所示，可以使用与上述相同的过程来获得视差角度，并因此基于在两个接收器处接收到的反射信号的功率电平来检测范围。
如从图6中可以看出：
Figure BDA0002566550450000171
这些方程可用于将接收器单元的增益方向图
Figure BDA0002566550450000172
(以角度θ,
Figure BDA0002566550450000173
定义)变换为增益方向图
Figure BDA0002566550450000174
(以角度α和β定义)。使用该变换，获得以下：
Figure BDA0002566550450000177
该方程提供了视差角度，Δα＝α1-α2，其进而提供了范围，如下所示：
Figure BDA0002566550450000175
如果发射器10正好放置在接收器40、42之间的中点，即D1＝D2＝D/2，则上述方程可简化成：
Figure BDA0002566550450000176
在一个实施例中，目标15是有源目标，其包括电路，用于接收由发射器10发射的RF信号，并对目标15随后发射给接收器40、42的信号进行调制和/或编码，以帮助确定由计算机计算的距离。
图7示出了根据本发明的另一个示例性实施例的3D/4D测绘系统350。测绘系统350与测绘系统300相似，除了在测绘系统350中，发射器10和接收器40基本上位于同一点附近，因此省去了近似的需要。在测绘系统350中，参数Δα和R0可被计算如下所示：
Figure BDA0002566550450000181
Figure BDA0002566550450000182
传统的CW雷达通常使用多普勒频移来检测移动目标的径向速度。如上所述，本发明的实施例还可用于通过测量反射信号同时还使用多普勒频移检测速度来确定移动物体的范围。
图8示出了根据本发明的一个示例性实施例的适于检测移动目标的范围的3D/4D多普勒测绘系统400。多普勒测绘系统400被示出为部分地包括多普勒接收器20、22，发射器10和控制器/计算机90。为简单起见，以下参考作为一维发射器/扫描器的发射器来进行描述。然而，应理解，如上所述，发射器10可以是二维扫描器。在示例性测绘系统400中，假设发射器10沿着连接接收器20、22的线定位，并且被定位成远离接收器相应的距离D1和D2。因此，在图8中，D＝D1+D2。应该理解，本发明的实施例不限于此，并且在其他实施例中，接收器20、22和发射器10可以不沿着直线定位。控制器/计算机90被部分地配置为控制发射器和接收器的操作，并且进一步执行以下描述的计算以确定目标15的范围。
以类似于以上参考图6所描述的实施例300的方式，可以使用下列表达式(其中信号和
Figure BDA0002566550450000184
分别表示由接收器20、22接收的多普勒信号的功率电平)通过首先经由测量多普勒接收器(在此可替代地指多普勒信号)在两个接收单元处接收的信号的强度来计算视差角度，来确定目标15距发射器的范围：
Figure BDA0002566550450000183
然后可以使用下列表达式来获得目标距发射器10的范围：
Figure BDA0002566550450000191
在一个实施例中，目标15是有源目标，其包括电路，用于接收由发射器10发射的RF信号，并对目标15随后发射给接收器20、22的信号进行调制和/或编码，以帮助确定由计算机计算的距离。
图9示出了根据本发明的另一示例性实施例的适于检测移动目标的范围的3D/4D多普勒测绘系统450。多普勒测绘系统450被示为部分地包括发射器10、12，多普勒接收器20和控制器/计算机90。为简单起见，下面参考发射器10、12进行描述，每个发射器均是一维发射器/扫描器，并且适于沿一个维度进行扫描。然而，应理解，如上所述，发射器10、12可以是二维扫描器。此外，在示例性测绘系统450中，假设接收器20沿着连接发射器10、12的线定位，并且定位成远离接收器相应的距离D1和D2。因此，在图9中，D＝D1+D2。应该理解，本发明的实施例不限于此，并且在其他实施例中，发射器10、12和接收器20可以不沿着直线定位。控制器/计算机90被部分地配置为控制发射器和接收器的操作，并且进一步执行以下描述的计算以确定目标15的范围。
每个发射器在另一个发射器关闭时扫描区域，并找到接收器捕获最大多普勒信号的方向，从而确定角度θ1和θ2，如所示的。然后可以确定范围，如下所示：
Figure BDA0002566550450000192
Figure BDA0002566550450000193
Figure BDA0002566550450000194
在一个实施例中，目标15是有源目标，其包括电路，用于接收由发射器10、12发射的RF信号，并对目标15随后发射给接收器20的信号进行调制和/或编码，以帮助确定由计算机计算的距离。
可以使用多种技术来形成发射器/扫描器并实现两个发射器单元之间的所需位移。在图10A所示的一个实施例中，每个发射器/扫描器可以是单元发射器天线，其使用角度编码器来机械地旋转并朝特定方向辐射其波束，从而扫描期望区域以确定目标15的范围。如图10A所示，两个这种发射器/扫描器10、12可以在物理上隔开距离D而放置，以产生视差。
在另一个实施例中，每个发射器/扫描器可以是具有多个发射元件/天线的相控阵列，其通过改变每个天线元件的相对相位来电子地控制辐射波束的方向以扫描整个期望区域。图10B示出了两个相控阵列10和12，每个相控阵列10和12具有3×3个发射元件/天线的二维阵列。两个相控阵列与其各自的中心物理上间隔开距离D，以产生视差。
根据又一个实施例，每个发射器/扫描器可以是具有多个发射元件/天线的相控阵列的子阵列。每个子阵列电子地引导其波束，并且独立于其他的子阵列。视差所需的有效位移等于子阵列的中心之间的距离。图10C示出了具有3×14个发射元件/天线的二维阵列的示例性相控阵列60。相控阵列60被示出为分成2个子阵列62和64，每个子阵列具有3×7个发射元件/天线的二维阵列。两个子阵列的中心之间的距离被示出为等于D。
本发明的以上实施例是示例性的而非限制性的。其他增加、减少或修改在本公开的基础上是显而易见的，并且旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (54)

1.一种确定物体距离的方法，所述方法包括：
从第一发射器向所述物体传送第一RF信号；
改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在所述第一角度下，从所述物体反射并被接收器接收的第一反射的RF信号的功率达到最大值；
从第二发射器向所述物体传送第二RF信号；
改变所述第二发射器的方向，直到所述第二发射器到达由第二角度限定的第二方向，在所述第二角度下，从所述物体反射并被所述接收器接收的第二反射的RF信号的功率达到最大值；和
根据两个发射器之间的距离、所述第二角度以及所述第一角度和所述第二角度之间的差，来确定所述物体与所述第一发射器之间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
根据两个发射器之间的距离、所述第一角度以及所述第一角度和所述第二角度之间的差，来确定所述物体与所述第二发射器之间的距离。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
根据两个发射器之间的距离、所述第一角度和所述第二角度、所述第一角度和所述第二角度之间的差以及所述接收器与所述第一发射器和所述第二发射器中的每一个之间的距离，来确定所述物体与所述接收器之间的距离。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一发射器、所述第二发射器和所述接收器沿着大体上直线而定位。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述第一发射器的方向包括机械地旋转所述发射器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述第一发射器的方向包括改变相控阵列的多个发射/天线元件的相位。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述第一发射器的方向包括改变相控阵列的第一子阵列的多个发射/天线元件的相位，并且改变所述第二发射器的方向包括改变所述相控阵列的第二子阵列的多个发射/天线元件的相位。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在传送所述第一RF信号的同时停用所述第二发射器；和
在传送所述第二RF信号的同时停用所述第一发射器。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收器是多普勒接收器，其适于检测所述第一RF信号的频率与所述第一反射的RF信号的频率之间的差以确定所述物体的速度。
10.一种确定物体的距离的方法，所述方法包括：
从发射器向所述物体传送第一RF信号；
改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在所述第一角度下，从所述物体反射的反射的RF信号的功率在第一接收器处达到第一最大值，并且在所述第一角度下，所述反射的RF信号的功率在第二接收器处达到第二最大值；和
根据所述发射器与所述第一接收器之间的距离、所述发射器与所述第二接收器之间的距离以及所述第一角度，来确定所述物体与所述发射器之间的距离。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一接收器、所述第二接收器和所述发射器沿着大体上直线而定位。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一接收器基本上定位在所述发射器附近。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一接收器和所述第二接收器是多普勒接收器。
14.一种确定物体的距离的方法，所述方法包括：
从第一发射器向所述物体传送第一RF信号；
沿着方位角和仰角改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在所述第一角度和所述第二角度下，从所述物体反射并被接收器接收的第一反射的RF信号的功率达到最大值；
从第二发射器向所述物体传送第二RF信号；
沿着方位角和仰角改变所述第二发射器的方向，直到所述第二发射器到达由第三角度和第四角度限定的第二方向，在所述第三角度和所述第四角度下，从所述物体反射并被所述接收器接收的第二反射的RF信号的功率达到最大值；和
根据两个发射器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述物体与所述第一发射器之间的距离。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
根据两个发射器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述物体与所述第二发射器之间的距离。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
根据两个发射器之间的距离、所述第一发射器和所述接收器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述物体和所述接收器之间的距离。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一发射器、所述第二发射器和所述接收器沿着大体上直线而定位。
18.根据权利要求14所述的方法，还包括：
在传送所述第一RF信号的同时停用所述第二发射器；和
在传送所述第二RF信号的同时停用所述第一发射器。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述接收器是多普勒接收器。
20.一种确定物体的距离的方法，所述方法包括：
从发射器向所述物体传送第一RF信号；
改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在所述第一角度和所述第二角度下，从所述物体反射的反射的RF信号的功率在第一接收器处达到第一最大值，并且在所述第一角度和所述第二角度下，所述反射的RF信号的功率在第二接收器处达到第二最大值；和
根据所述发射器与所述第一接收器之间的距离、所述发射器与所述第二接收器之间的距离以及所述第一角度和所述第二角度，来确定所述物体与所述发射器之间的距离。
21.一种测绘系统，包括：
第一发射器，其适于向物体传送第一RF信号；
第二发射器，其适于向所述物体传送第二RF信号；
接收器；和
控制器，其被配置为：
改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在所述第一角度下，从所述物体反射并被所述接收器接收的第一反射的RF信号的功率达到最大值；
改变所述第二发射器的方向，直到所述第二发射器到达由第二角度限定的第二方向，在所述第二角度下，从所述物体反射并被所述接收器接收的第二反射的RF信号的功率达到最大值；并且
根据两个发射器之间的距离、所述第二角度以及所述第一角度和所述第二角度之间的差，来确定所述物体与所述第一发射器之间的距离。
22.根据权利要求21所述的测绘系统，其中，所述控制器还被配置为：
根据两个发射器之间的距离、所述第一角度以及所述第一角度和所述第二角度之间的差，来确定所述物体与所述第二发射器之间的距离。
23.根据权利要求22所述的测绘系统，其中，所述控制器还被配置为：
根据两个发射器之间的距离、所述第一角度和所述第二角度、所述第一角度和所述第二角度之间的差、以及所述接收器与所述第一发射器和所述第二发射器中的每一个之间的距离，来确定所述物体与所述接收器之间的距离。
24.根据权利要求23所述的测绘系统，其中，所述第一发射器、所述第二发射器和所述接收器沿着大体上直线而定位。
25.根据权利要求21所述的测绘系统，其中，所述控制器被配置为：
通过机械旋转所述发射器来改变所述第一发射器的方向。
26.根据权利要求21所述的测绘系统，其中，所述第一发射器是相控阵列发射器。
27.根据权利要求21所述的测绘系统，其中，所述第一发射器是相控阵列发射器的第一子阵列，并且所述第二发射器是所述相控阵列发射器的第二子阵列。
28.根据权利要求1所述的测绘系统，其中，所述控制器被配置为：
在所述第一发射器传送所述第一RF信号的同时停用所述第二发射器；并且
在所述第二发射器传送所述第二RF信号的同时停用所述第一发射器。
29.根据权利要求1所述的测绘系统，其中，所述接收器是多普勒接收器，其适于检测所述第一RF信号的频率与所述第一反射的RF信号的频率之间的差以确定所述物体的速度。
30.一种测绘系统，包括：
发射器，其适于向物体传送第一RF信号；
第一接收器；
第二接收器；和
控制器，其被配置为：
改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在所述第一角度下，从所述物体反射的反射的RF信号的功率在所述第一接收器处达到第一最大值，并且在所述第一角度下，所述反射的RF信号的功率在所述第二接收器处达到第二最大值；并且
根据所述发射器与所述第一接收器之间的距离、所述发射器与所述第二接收器之间的距离以及所述第一角度，来确定所述物体与所述发射器之间的距离。
31.根据权利要求30所述的测绘系统，其中，所述第一接收器、所述第二接收器和所述发射器沿着大体上直线而定位。
32.根据权利要求30所述的测绘系统，其中，所述第一接收器基本上定位在所述发射器附近。
33.根据权利要求10所述的测绘系统，其中，所述第一接收器和所述第二接收器是多普勒接收器。
34.一种测绘系统，包括：
第一发射器，其适于向物体传送第一RF信号；
第二发射器，其适于向所述物体传送第二RF信号；
接收器；和
控制器，其被配置为：
沿方位角和仰角改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在所述第一角度和所述第二角度下，从所述物体反射并被所述接收器接收的第一反射的RF信号的功率达到最大值；
沿方位角和仰角改变所述第二发射器的方向，直到所述第二发射器到达由第三角度和第四角度限定的第二方向，在所述第三角度和所述第四角度下，从所述物体反射并被所述接收器接收的第二反射的RF信号的功率达到最大值；并且
根据两个发射器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述物体与所述第一发射器之间的距离。
35.根据权利要求34所述的测绘系统，其中，所述控制器还被配置为：
根据两个发射器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述物体与所述第二发射器之间的距离。
36.根据权利要求35所述的测绘系统，其中，所述控制器还被配置为：
根据两个发射器之间的距离、所述第一发射器和所述接收器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述物体和所述接收器之间的距离。
37.根据权利要求36所述的测绘系统，其中，所述第一发射器、所述第二发射器和所述接收器沿着大体上直线而定位。
38.根据权利要求34所述的测绘系统，其中，所述控制器还被配置为：
在所述第一发射器传送所述第一RF信号的同时停用所述第二发射器；并且
在所述第二发射器传送所述第二RF信号的同时停用所述第一发射器。
39.根据权利要求34所述的测绘系统，其中，所述接收器是多普勒接收器。
40.一种测绘系统，包括：
发射器，其适于向物体传送第一RF信号；
第一接收器和第二接收器；和
控制器，其被配置为：
改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在所述第一角度和所述第二角度下，从所述物体反射的反射的RF信号的功率在所述第一接收器处达到第一最大值，并且在所述第一角度和所述第二角度下，所述反射的RF信号的功率在所述第二接收器处达到第二最大值；并且
根据所述发射器与所述第一接收器之间的距离、所述发射器与所述第二接收器之间的距离以及所述第一角度和所述第二角度，来确定所述物体与所述发射器之间的距离。
41.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一反射的RF信号和所述第二反射的RF信号是调制信号。
42.根据权利要求10所述的方法，其中，所述反射的RF信号是调制信号。
43.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一反射的RF信号和所述第二反射的RF信号是调制信号。
44.根据权利要求21所述的测绘系统，其中，所述第一反射的RF信号和所述第二反射的RF信号是调制信号。
45.根据权利要求30所述的测绘系统，其中，所述反射的RF信号是调制信号。
46.根据权利要求40所述的测绘系统，其中，所述第一反射的RF信号和所述第二反射的RF信号是调制信号。
47.一种确定设备的距离的方法，所述方法包括：
从第一发射器向所述设备传送第一RF信号；
改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在所述第一角度下，由所述设备接收的所述第一RF信号的功率达到第一最大值；
从第二发射器向物体传送第二RF信号；
改变所述第二发射器的方向，直到所述第二发射器到达由第二角度限定的第二方向，在所述第二角度下，由所述设备接收的所述第二RF信号的功率达到第二最大值；和
根据两个发射器之间的距离、所述第二角度以及所述第一角度与所述第二角度之间的差，来确定所述设备与所述第一发射器之间的距离。
48.根据权利要求47所述的方法，还包括：
根据两个发射器之间的距离、所述第一角度以及所述第一角度与所述第二角度之间的差，来确定所述物体与所述第二发射器之间的距离。
49.一种测绘系统，包括：
第一发射器，其适于传送第一RF信号；
第二发射器，其适于传送第二RF信号；和
控制器，其被配置为：
改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度限定的第一方向，在所述第一角度下，由设备接收的所述第一RF信号的功率达到第一最大值，所述设备被配置为将所述设备从所述第一发射器接收的功率无线地传达至所述控制器；
改变所述第二发射器的方向，直到所述第二发射器到达由第二角度限定的第二方向，在所述第二角度下，由所述设备接收的所述第二RF信号的功率达到第二最大值，所述设备被配置为将所述设备从所述第二发射器接收的功率无线地传达至所述控制器；并且
根据两个发射器之间的距离、所述第二角度以及所述第一角度和所述第二角度之间的差，来确定所述设备与所述第一发射器之间的距离。
50.根据权利要求49所述的测绘系统，其中，所述控制器还被配置为：
根据两个发射器之间的距离、所述第一角度以及所述第一角度和所述第二角度之间的差，来确定所述设备与所述第二发射器之间的距离。
51.一种确定设备的距离的方法，所述方法包括：
从第一发射器向所述设备传送第一RF信号；
沿方位角和仰角改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在所述第一角度和所述第二角度下，由所述设备接收的所述第一RF信号的功率达到第一最大值；
从第二发射器向物体传送第二RF信号；
沿方位角和仰角改变所述第二发射器的方向，直到所述第二发射器到达由第三角度和第四角度限定的第二方向，在所述第三角度和所述第四角度下，由所述设备接收的所述RF信号达到第二最大值；和
根据两个发射器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述设备与所述第一发射器之间的距离。
52.根据权利要求51所述的方法，还包括：
根据两个发射器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述设备与所述第二发射器之间的距离。
53.一种测绘系统，包括：
第一发射器，其适于传送第一RF信号并沿方位角和仰角改变方向；
第二发射器，其适于传送第二RF信号并沿方位角和仰角改变方向；和
控制器，其被配置为：
沿方位角和仰角改变所述第一发射器的方向，直到所述第一发射器到达由第一角度和第二角度限定的第一方向，在所述第一角度和所述第二角度下，由设备接收的所述第一RF信号的功率达到第一最大值，所述设备被配置为将所述设备从所述第一射器接收的功率无线地传达至所述控制器；
沿方位角和仰角改变所述第二发射器的方向，直到所述第二发射器到达由第三角度和第四角度限定的第二方向，在所述第三角度和所述第四角度下，由所述设备接收的所述第二RF信号达到第二最大值，所述设备被配置为将所述设备从所述第二发射器接收的功率无线地传达至所述控制器；并且
根据两个发射器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述设备与所述第一发射器之间的距离。
54.根据权利要求53所述的测绘系统，其中，所述控制器还被配置为：
根据两个发射器之间的距离以及所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度，来确定所述设备与所述第二发射器之间的距离。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3735595A4 (en) * 2018-01-04 2021-10-20 Guru, Inc. THREE-DIMENSIONAL AND FOUR-DIMENSIONAL MAPPING OF SPACE USING MICROWAVE AND MM-WAVE PARALLAX
US10509116B2 (en) 2018-04-26 2019-12-17 DecaWave, Ltd. Method and apparatus for determining location using phase difference of arrival
US11128342B2 (en) * 2019-02-02 2021-09-21 DecaWave, Ltd. Method and apparatus for determining the angle of departure
US11422220B2 (en) 2020-06-17 2022-08-23 Qorvo Us, Inc. Method and apparatus for determining the angle of departure
CN112073903A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 长沙驰芯半导体科技有限公司 一种单基站高精度uwb室内定位系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005098471A2 (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Weibel Scientific A/S System and method for radar detection of an object
US20050270229A1 (en) * 2003-07-03 2005-12-08 Stephens Scott A Positioning system with a sparse antenna array
US20150133173A1 (en) * 2013-08-22 2015-05-14 Qualcomm, Incorporated Utilizing a reference signal for indoor positioning
US20150198701A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Raytheon Company Sub-diffraction limit resolution radar arrays
US20160299215A1 (en) * 2015-04-09 2016-10-13 Texas Instruments Incorporated Circuit and method for impedance detection in millimeter wave systems

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2623643C2 (de) * 1976-05-26 1986-11-20 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zum selbsttätigen Regeln des Sicherheitsabstandes eines Fahrzeuges zu vorausfahrenden Fahrzeugen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
US4939522A (en) * 1989-05-15 1990-07-03 Bechtel Group, Inc. Method and system for monitoring vehicle location
JPH06326510A (ja) * 1992-11-18 1994-11-25 Toshiba Corp ビーム走査アンテナ及びアレーアンテナ
JPH1138117A (ja) * 1997-07-15 1999-02-12 Mitsubishi Electric Corp 車載用レーダ装置
US6714156B1 (en) * 2002-11-22 2004-03-30 Visteon Global Technologies, Inc. Method for correcting radar misalignment
JP2006201013A (ja) * 2005-01-20 2006-08-03 Hitachi Ltd 車載用レーダ
US8120526B2 (en) * 2005-07-27 2012-02-21 Ernest Jefferson Holder Methods, apparatuses and systems for locating non-cooperative objects
US7504993B2 (en) * 2006-10-12 2009-03-17 Agilent Technolgoies, Inc. Coaxial bi-modal imaging system for combined microwave and optical imaging
JP2009270863A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Toshiba Corp バイスタティックレーダ装置
DE102008038365A1 (de) * 2008-07-02 2010-01-07 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Fahrzeug-Radarsystem und Verfahren zur Bestimmung einer Position zumindest eines Objekts relativ zu einem Fahrzeug
US8854252B2 (en) * 2008-09-12 2014-10-07 Propagation Research Associates, Inc. Multi-mode, multi-static interferometer utilizing pseudo orthogonal codes
GB0902314D0 (en) * 2009-02-12 2009-04-01 Trw Ltd Antennas
JP5093298B2 (ja) * 2010-06-04 2012-12-12 株式会社デンソー 方位検出装置
DE102010064348A1 (de) * 2010-12-29 2012-07-05 Robert Bosch Gmbh Radarsensor für Kraftfahrzeuge
WO2012147284A1 (ja) * 2011-04-26 2012-11-01 株式会社村田製作所 移動物体検出装置
DE102011107333A1 (de) * 2011-07-14 2013-01-17 Forschungszentrum Jülich GmbH Positionsbestimmungssystem und Verfahren zum Betreiben
JP5853863B2 (ja) * 2012-05-24 2016-02-09 株式会社デンソー レーダ検査方法及びレーダ検査装置
GB2517710A (en) * 2013-08-28 2015-03-04 Aveillant Ltd Radar system and associated apparatus and methods
KR20160081506A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 현대모비스 주식회사 차량의 후측방 레이더의 얼라인먼트 보정 시스템 및 그 제어방법
WO2016205218A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-22 Humatics Corporation High precision motion tracking with time of flight measurement systems
US10502826B2 (en) * 2015-06-17 2019-12-10 Novelic D.O.O. Millimeter-wave sensor system for parking assistance
KR101882845B1 (ko) * 2015-08-17 2018-07-30 울산대학교 산학협력단 위치측정 시스템
US10809375B1 (en) * 2015-09-14 2020-10-20 Rockwell Collins, Inc. Radar system and method for detecting hazards associated with particles or bodies
JP2017173227A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 パナソニック株式会社 レーダ装置及びレーダ方法
US10473775B2 (en) * 2017-03-20 2019-11-12 David Slemp Frequency modulated continuous wave antenna system
US10935651B2 (en) * 2017-12-15 2021-03-02 Google Llc Radar angular ambiguity resolution
EP3735595A4 (en) * 2018-01-04 2021-10-20 Guru, Inc. THREE-DIMENSIONAL AND FOUR-DIMENSIONAL MAPPING OF SPACE USING MICROWAVE AND MM-WAVE PARALLAX
JP7048751B2 (ja) * 2018-02-13 2022-04-05 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド 距離測定システム、自動化設備、及び距離測定方法
US20200256979A1 (en) * 2018-02-27 2020-08-13 Oewaves, Inc. Interferometric radar implemented using multiple antennas transmitting frequency modulated continuous wave signals
US11493628B1 (en) * 2018-10-29 2022-11-08 Amazon Technologies, Inc. Using perpendicular one-dimensional arrays for safe operation of aerial vehicles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050270229A1 (en) * 2003-07-03 2005-12-08 Stephens Scott A Positioning system with a sparse antenna array
WO2005098471A2 (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Weibel Scientific A/S System and method for radar detection of an object
US20150133173A1 (en) * 2013-08-22 2015-05-14 Qualcomm, Incorporated Utilizing a reference signal for indoor positioning
US20150198701A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Raytheon Company Sub-diffraction limit resolution radar arrays
US20160299215A1 (en) * 2015-04-09 2016-10-13 Texas Instruments Incorporated Circuit and method for impedance detection in millimeter wave systems

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