CN115427836A - 集中式物体检测传感器网络系统 - Google Patents

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Abstract

一种集中式物体检测传感器网络系统包括：被配置为生成用于检测环境中的一个或多个物体的一个或多个探测信号的中央单元，以及被配置为接收所述一个或多个探测信号并将它们转换成自由空间波以检测环境中一个或多个物体的一个或多个转发器。一个或多个转发器通过一个或多个通信链路被通信耦合到中央单元。

Description

集中式物体检测传感器网络系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月10日提交的标题为“CENTRALIZED OBJECT DETECTIONSENSOR NETWORK SYSTEM”的美国临时专利申请号62/972,253的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。
通过引用并入
本申请通过引用纳入了以下专利申请中的每一项的全部内容：于2019年10月11日提交的标题为“PERCEPTION SYSTEMS FOR USE IN AUTONOMOUSLY CONTROLLING SYSTEMS”的美国专利申请号16/599，822，现为美国专利10，754，011，其为于2019年3月11日提交的标题为“PERCEPTION SYSTEMS FOR USE IN AUTONOMOUSLY CONTROLLING SYSTEMS”的美国专利申请号16/298，752(现为美国专利10，754，011)的一部分，美国专利10，754，011根据U.S.C.§119(e)要求于2018年6月29日提交的标题为“PERCEPTION SYSTEMS FOR USE INAUTONOMOUSLY CONTROLLING SYSTEMS”的美国临时专利申请号62/692，417的优先权；于2019年5月30日提交的标题为“SYSTEMS AND METHODS FOR MEASURING CHARACTERISTICSOF AN OBJECT AT DISTANCE”的美国专利申请号16/427，215，其根据U.S.C.§119(e)要求于2018年6月29日提交的标题为“PERCEPTION SYSTEMS FOR USE IN AUTONOMOUSLYCONTROLLING SYSTEMS”的美国临时专利申请号62/692，417的优先权，以及要求于2019年5月21日提交的标题为“SYSTEMS AND METHODS FOR MEASURING CHARACTERISTICS OF ANOBJECT AT DISTANCE”的美国临时专利申请号62/850，933的优先权。
在它们不冲突的程度上，本文公开的各种实施例可以与上述申请中的每一个中描述的感知系统的各种实施方式相结合。
技术领域
所公开的技术通常涉及用于感测环境中物体的传感器网络系统，并且特别地涉及适于长基线应用的物体检测传感器网络系统。
背景技术
各种传感器可被采用以用于检测物体并测量其速度和位置。例如，可以采用无线电检测与测距(RADAR)和光检测与测距(LIDAR)来检测物体并确定其范围和/或速度(运动的速度和方向)。虽然目标可能类似，但RADAR使用无线电波，而LIDAR使用光波来测量物体相对于参考框架的速度和地点。
发明内容
在一个方面中，用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统包括：通过一个或多个通信链路被耦合到一个或多个转发器(transponder)的中央单元。一个或多个转发器与中央单元物理分离，同时通过一个或多个通信链路被通信耦合到中央单元。中央单元被配置为生成一个或多个基带信号，使用它们以生成一个或多个探测信号，并通过一个或多个通信链路将一个或多个探测信号传输到一个或多个转发器。中央单元还被配置为通过一个或多个通信链路从一个或多个转发器接收一个或多个回波信号，并且至少部分地基于一个或多个回波信号和一个或多个基带信号来检测一个或多个物体。转发器被配置为通过通信链路从中央单元接收探测信号、生成自由空间探测波并将自由空间探测波引向环境以检测一个或多个物体。转发器还被配置为从一个或多个物体接收一个或多个自由空间回波，使用自由空间回波生成一个或多个回波信号，并通过一个或多个通信链路向中央单元传输一个或多个回波信号。
在另一方面，用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统包括通过一个或多个通信链路被通信耦合到一个或多个转发器的中央单元，其中转发器与中央单元物理分离。中央单元被配置为生成一个或多个复用探测信号，并通过其中一个通信链路将至少一个复用探测信号传输到其中一个转发器，并且通过其中一个通信链路从其中一个转发器中接收复用回波信号。该中央单元还被配置为至少部分地基于一个或多个反射基带信号来检测一个或多个物体，其中一个或多个反射基带信号是使用其中一个复用回波信号生成的。其中一个转发器被配置为通过其中一个通信链路从中央单元接收其中一个复用探测信号，使用其中一个复用探测信号和一个或多个RF载波信号生成一个或多个射频(RF)探测信号。接下来，其中一个转发器将一个或多个RF探测信号转换为自由空间探测波，并将自由空间探测波引向环境以检测一个或多个物体。其中一个转发器还被配置为从一个或多个物体接收一个或多个自由空间回波，并使用自由空间回波生成复用回波信号，并通过通信链路将复用回波信号传输到中央单元。
在第三方面中，一种用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统包括通过一个或多个通信链路被通信耦合到一个或多个lidar-radar转发器的中央单元。一个或多个lidar-radar转发器与中央单元物理分离。该中央单元被配置为：生成一个或多个radar探测信号和一个或多个lidar探测信号；将一个或多个radar探测信号和一个或多个lidar探测信号传输到一个或多个lidar-radar转发器；从一个或多个lidar-radar转发器接收一个或多个radar回波信号和一个或多个lidar回波信号；以及至少部分地基于一个或多个radar回波信号和一个或多个lidar回波信号来检测一个或多个物体。
附图说明
图1A示出了根据实施例的具有通过通信链路被耦合到多个转发器的中央单元的集中式物体检测传感器网络系统。
图1B示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统(例如，图1A所示的系统)，其被配置为发射多个波并使用由一个或多个物体反射的多个回波来确定环境中一个或多个物体的速度和/或位置。
图2A示出了根据实施例的混合集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有通过多个通信链路被耦合到多个转发器和多个其他传感器的中央单元。
图2B示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有通过多个主通信链路(节点链路)被耦合到多个端节点的中央单元，其中每个端节点通过多个辅助通信链路被耦合到多个转发器。
图3A示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有通过多个通信链路被耦合到多个转发器的中央单元，其中中央单元被配置为向每个转发器传输一个探测信号，并经由每个通信链路从每个转发器接收一个回波信号。
图3B示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有通过多个通信链路被耦合到多个转发器的中央单元，其中中央单元被配置为将多个复用探测信号传输到多个转发器，并从每个转发器接收多个复用回波信号。
图3C示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有通过多个通信链路被耦合到多个转发器的中央单元，其中中央单元被配置为在多个转发器之间分配复用探测信号，并从多个转发器接收复用回波信号。
图4示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有通过多个主通信链路(节点链路)被耦合到多个端节点的中央单元，其中每个端节点向每个转发器传输多个探测信号，并从每个转发器接收多个回波信号。
图5示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统的转发器，该转发器被配置为从中央单元接收/向中央单元传输光学和/或电子探测/回波信号。
图6A示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有通过多个光通信链路被耦合到多个转发器的中央单元，其中用于在中央单元和每个转发器之间发送和接收光探测信号的光通信链路是分离的；每个转发器首先将光探测信号转换为电子探测信号，并且然后将其上变频(up-convert)为RF频率以生成自由空间波。
图6B示出了根据实施例的集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有用于在中央单元和每个转发器之间发送和接收光信号的双向光链路；每个转发器首先将光探测信号转换为电子探测信号，并且然后将其上变频为RF频率以生成自由空间波。
图6C示出了集中式物体检测传感器网络系统，该系统具有被耦合到多个转发器的中央单元，每个转发器包括通过双向光通信链路被连接到中央单元的光收发器。
图7示出了集中式物体检测传感器网络系统的中央单元，被配置为使用波分复用生成多个复用光信号。
图8示出了集中式传感器网络系统的另一示例。所示系统有利地集成了lidar和radar感测子系统。所示lidar-radar感测子系统以及lidar和radar感测子系统被集成到单个集中式感测系统中。
图9示出了生成物体信号并将物体信号传输到外部处理系统的示例集中式传感器网络系统。
图10示出了集中式传感器网络系统的示例应用，其中该系统用于监测汽车周围的环境。
具体实施方式
本文所公开的是适用于长基线感测的集中式物体检测传感器网络系统(例如radar和/或lidar传感器网络)，其支持扩展空间和/或角度覆盖。所公开系统的可能应用包括但不限于自动驾驶车辆(例如，基于陆地、空中或海上的)、扩展的室内空间和室外区域。
为了解决这些和其他需求，本文公开了一种包括中央单元以及一个或多个转发器的集中式物体检测传感器网络系统，该中央单元被配置为生成一个或多个探测信号以检测环境中的一个或多个物体，该一个或多个转发器被配置为接收一个或多个探测信号并将其转换为自由空间波以检测环境中的一个或多个物体。
无线电检测和测距(RADAR)和光检测和测距(LIDAR)是众所周知的感测模态，用于检测物体并确定其在环境中的距离和/或速度(运动的速度和方向)。与LIDAR相比，RADAR可被用于检测更大区域和低能见度天气条件下的物体；然而，LIDAR提供了更高的分辨率和精度。检测和测距系统可以使用一个或多个RADAR和/或一个或多个LIDAR来促进对分布在环境中的一个或多个物体的检测。被采用用于生成探测信号(例如，用于生成无线电波或光波)和处理对应的回波信号(例如，由无线电波或光波的反射生成)以确定物体的地点和/或速度的信号处理功能和组件可以涉及复杂及高功耗的数字和模拟信号处理单元。在许多应用中，物体检测系统可以采用定位于不同位置的多个传感器来检测物体(例如，为了提高精度、覆盖更大的区域、覆盖不同的方向等)。因此，需要一种方法和系统，能够减少被采用用于基于多个传感器的检测和测距的信号处理单元的数量、复杂性和电力需求。例如，如果将多个传感器连接到中央处理单元，在那里执行与提取关于被检测物体的信息(例如，位置、速度等)相关联的所有复杂信号处理步骤，则可以减小传感器的尺寸、成本、功耗和复杂性。这种集中式方法可以允许使用更多的传感器并分布在更大的区域中。集中式传感器系统还可以受益于使中央处理单元接收的多个回波信号包含原始(“原生”)信息，并通过可以在中央处理单元中实施更高级的信号处理链来利用这些信息。应当理解，如果在每个传感器内处理接收到的回波信号，则从回波信号提取的信息的水平和精度可以受到每个传感器内可用计算资源的限制，从而导致对回波信号中编码的原生信息的低效使用。
附加地，如果集中式传感器系统和方法能够支持RADAR和RIDAR传感器，以实现基于无线电波和光波的检测，则它们能够实现将高分辨率方向检测与远程广域检测和低能见度恢复力组合的紧凑型多发射器检测系统。
图1A示出了根据各种实施例的集中式物体检测传感器网络系统100。集中式物体检测传感器网络系统100可以包括：中央信号生成和处理单元102(本文中也被称为中央单元)、一个或多个转发器104和一个或多个通信链路106(本文中也被称为链路)，通信链路106将一个或多个转发器104可通信地连接到中央单元102。一个或多个链路106可以是双向的模拟或数字通信链路。此外，一个或多个链路106可以包括光通信链路、RF通信链路、以太网通信链路或其他类型的数字或模拟通信链路中的一个或多个。在某些情况下，链路的子集可以是RF通信链路或光链路或以太网链路。在一些实施例中，一个或多个链路106可以包括多输入多输出(MIMO)RF或光链路。
图1B示出了与使用集中式物体检测传感器网络系统100的物体检测相关联的一些细节。在各种实施例中，中央单元102生成被配置用于检测环境中的物体的一个或多个探测信号，并经由一个或多个链路106将一个或多个探测信号传输至一个或多个转发器104。一个或多个转发器104将一个或多个探测信号转换为一个或多个自由空间探测波108，并将它们引向环境。一个或多个自由空间探测波可以是自由空间无线电波或自由空间光波。在一些实施例中，例如，在无线电波被用于物体检测的情况下，为了生成一个或多个自由空间探测波，一个或多个转发器104首先将一个或多个探测信号(例如，基带或中频探测信号)转换(例如，上变频)为一个或多个RF探测信号。一个或多个转发器104可以使用一个或多个RF探测信号来生成一个或多个自由空间探测波108(例如，无线电波)。环境可以包括：通过反射一个或多个自由空间探测波108的一部分来生成一个或多个自由空间回波112的一个或多个物体110。转发器104可接收自由空间回波112的一部分，将接收到的自由空间回波112的一部分转换为一个或多个回波信号，并经由一个或多个链路106将一个或多个回波信号传输回中央单元102。在一些实施例中，例如，在使用无线电波生成回波信号的情况下，一个或多个转发器104将一个或多个自由空间回波(例如，经由一个或多个天线接收)转换为一个或多个RF回波信号。随后，一个或多个转发器104可以使用一个或多个RF回波信号来生成一个或多个回波信号。中央单元102接收并处理一个或多个回波信号，以确定一个或多个物体110的位置和速度。
在图1A和1B的实施例中，中央单元102有利地与一个或多个转发器104物理分离，以在传感器网络系统100的计算和感测功能之间进行物理分离，这提供了上述各种优点。例如，中央单元102有利地用作公共中央处理单元，以计算并确定由一个或多个转发器104检测到的一个或多个物体110的位置和速度。在这些实施例中，一个或多个转发器104未被配置为提供用于确定一个或多个物体110的位置和速度的计算功能。通过将中央单元102排列成用作用于一个或多个转发器104的公共中央处理单元，可以有利地降低传感器网络100的成本、可靠性和复杂性。
在一些实施例中，探测信号可以是连续波(CW)信号(例如，在时域中连续变化的信号，在时间上没有任何振幅突然变化)。CW探测信号可被用于生成CW自由空间探测波，并且从而生成CW回波和回波信号。在一些其他实施例中，探测信号可以是脉冲信号(例如，包括时域中振幅突然变化的信号)。脉冲探测信号可被用于生成脉冲自由空间探测波，并且从而生成脉冲回波和回波信号。有利地，与脉冲系统相比，使用CW探测信号和CW检测技术的集中式物体检测传感器网络系统能够以更高的精度测量物体的位置和速度。在一些实施例中，本文描述的集中式物体检测传感器网络系统可以使用CW探测信号和CW位置和速度测量技术来检测环境中的物体。
在一些实施例中，两个或多个探测信号可被复用以形成一个或多个复用探测信号，并且两个或更多个回波信号可被复用以形成一个或多个复用回波信号。回波信号或探测信号可以使用各种复用技术进行复用，诸如波分(或频分)复用、时分复用、偏振分复用、角动量分复用、码分复用或用于在光域、电域或RF域中对信号复用的其他复用方法。有利地，复用探测和回波信号可以在不减少与每个转发器通信的探测信号(和对应的回波信号)的数量的情况下，减少将一个或多个转发器104连接到中央单元102所需的链路数量。
在各种实施例中，探测信号和回波信号可以包括：模拟信号(例如，电子模拟信号)、数字信号(电子数字信号)、以太网信号、模拟光信号或数字光信号中的一个或多个。
在各种实施例中，探测信号(例如，电子信号)可以是基带信号、中频(IF)信号或射频(RF)信号。IF信号可以是其振幅或相位由一个或多个基带信号调制的中频(IF)载波。RF信号可以是其振幅或相位由一个或多个基带信号或一个或多个IF信号调制的射频(RF)载波。在各种实施例中，回波信号可以是反射基带信号，或者由一个或多个IF或RF载波信号承载的反射基带信号。例如，一个或多个RF或IF载波信号的相位或振幅可由反射基带信号调制。在一些示例中，一个或多个RF载波信号的相位或振幅可以由承载反射基带信号的IF信号调制。RF载波信号可以是由振荡器(例如，本地振荡器)生成的单音谐波信号，并且具有频率在1-5GHz、5-10GHz、10-20GHz、20-30GHz、30-40GHz、40-50GHz、50-60GHz、60-70GHz、70-80GHz、80-90GHz、90-100GHz、100GHz-200GHz、200-300GHz之间。IF载波信号可以是由振荡器(例如，本地振荡器)生成的具有频率在10MHz至10GHz之间的单音谐波信号。
数字光信号可包括一个或多个光载波信号，其振幅、相位、偏振或角动量使用一个或多个数字基带信号调制。
模拟光信号可包括一个或多个光载波信号，其振幅、相位、偏振或角动量使用一个或多个基带信号、IF信号或RF信号调制。
在一些示例中，探测信号可以是radar信号。在一些示例中，一些radar信号可以包括其振幅或相位由一个或多个基带信号调制的RF载波。在一些其他示例中，至少一些探测信号可以包括基带信号。在又一些示例中，至少一些radar信号可以包括RF载波，其频率由中频(IF)信号移位，该中频(IF)信号的相位或振幅由一个或多个基带信号调制。每个基带信号可以是数字信号或模拟信号。RF信号的频率范围可以从几到几百千兆赫(例如，在1-5GHz、5-10GHz、10-20GHz、20-30GHz、30-40GHz、40-50GHz、50-60GHz、60-70GHz、70-80GHz、80-90GHz、90-100GHz、100GHz-200GHz、200-300GHz之间)。基带信号的频率可以在1MHz到10GHz的范围内，并且IF信号的频率可在10MHz到数个10GHz范围内。
在各种实施例中，探测信号可以是数字电子信号或数字光信号。数字电子信号可以是数字化基带信号、数字化IF信号或数字化RF信号。数字光信号可以是由数字电子信号调制的光载波信号。
在各种实施例中，电-光(E/O)转换器电子信号可通过直接调制激光器的振幅或相位将电子信号转换为光信号。可替选地，电-光(E/O)转换器可以通过使用光学振幅或相位调制器对激光器的振幅或相位进行外部调制，而将电子信号转换为光信号。
在一些实施例中，与转发器相关联的探测信号和回波信号可以经由单个双向链路(例如，使用中央单元和转发器中的一个或多个路由器)与中央单元102通信。在一些其他实施例中，两个单独的链路可被用于将探测信号从中央单元102发送到转发器，并将回波信号从转发器发送到中央单元102。
仍参考图1A和1B，中央单元102可包括若干子系统，包括但不限于：信号处理单元(例如，数字信号处理单元)、发射器单元、接收器单元和路由器单元。接收器单元可以包括一个或多个接收器，并且发射器单元可以包括一个或多个发射器。信号处理单元可以生成一个或多个基带信号，并且发射器单元可以将一个或多个基带信号转换为一个或多个探测信号(例如，通过数模转换、上变频到更高RF频率和/或放大)。接收器单元可以接收对应于一个或多个探测信号的一个或多个回波信号，并向信号处理单元提供一个或多个反射基带信号。信号处理单元可以处理一个或多个反射基带信号以确定环境中一个或多个物体的位置和/或速度。处理一个或多个反射基带信号可以包括一个或多个基带信号与一个或多个反射基带信号之间的比较。在各种实施例中，基带信号和反射基带信号可以是模拟或数字电子信号。
在一些实施例中，探测信号、复用探测信号、回波信号和复用回波信号可以是光信号。在这些实施例中，中央单元可以包括一个或多个电-光转换器和一个或多个光-电转换器。在一些示例中，一个或多个电-光转换器可以包括一个或多个激光器以将电子探测信号转换为光探测信号。在某些情况下，一个或多个激光器可以被直接调制，而在其他情况下，一个或多个光调制器可以被用来调制一个或多个激光器的光输出。在一些示例中，一个或多个光-电转换器可以包括被配置为将光回波信号转换为电子回波信号的一个或多个光电检测器。
仍参考图1A和1B，在一些实施例中，中央单元102可以包括复用单元和解复用单元。复用单元可以包括一个或多个光学和/或电子复用器，其被配置为对两个或更多个探测信号进行复用以生成一个或多个复用探测信号。解复用单元可以包括一个或多个光学或电子解复用器，其被配置为通过对一个或多个复用回波信号进行解复用来生成两个或更多个回波信号。
路由器单元可以被配置为将来自发射器单元或复用单元的探测信号耦合到一个或多个链路106，该链路106将中央单元102通信地连接到一个或多个转发器104，并将经由一个或多个链路106接收到的回波信号耦合到接收单元。有利地，路由器单元允许使用单个链路以发送探测信号或复用探测信号，并且同时接收回波信号或复用回波信号。
在一些实施例中，每个发射器单元可包括一个或多个数模(D-A)转换器，用于将由信号处理模块生成的数字输入基带信号转换为模拟输入基带信号。在一些实施例中，每个接收器可以包括一个或多个模数(A-D)转换器，以将模拟输出基带信号转换为数字输出基带信号。在一些实施例中，每个发射器可包括被配置为将RF载波信号与基带信号混合(上变频)的组件，并且每个接收器可包括被配置为从经调制RF载波信号中提取基带信号的组件。
信号处理单元可以包括被配置为接收和处理数字信号(例如，数字输出基带信号)的数字信号处理模块，以提供与环境中一个或多个物体的位置和/或速度有关的信息。数字信号处理单元可以包括被配置为存储数字数据和机器可读指令的存储器、被配置为处理数字数据或一个或多个数字信号并通过执行机器可读指令生成输出信号的处理器，以及被配置为输出一个或多个输出信号的输出接口。
在一些实施例中，信号处理单元可以包括一个或多个数模(D-A)转换器，以将由数字信号处理模块生成的数字输入基带信号转换为模拟输入基带信号，以将由一个或多个接收器生成的模拟输出基带信号转换为数字输出基带信号。
一个或多个转发器104的转发器可包括若干组件、子系统或单元，包括但不限于天线单元。天线单元可以包括一个或多个天线，一个或多个天线被配置为将一个或多个探测信号转换为一个或多个自由空间探测波，并将与自由空间探测波相关联的一个或多个自由空间回波转换为一个或多个回波信号。在某些情况下，天线单元的天线可以被配置为多输入多输出(MIMO)天线。
转发器中使用的每个天线都可以是被配置为将RF信号(例如，RF探测信号)转换为自由空间无线电波的RF天线，或者被配置为将光信号(例如，引导光波)转换成自由空间光波的光学天线。
在一些实施例中，一个或多个转发器104可以包括一个或多个相控阵天线，每个相控阵天线能够将自由空间波(无线电波或光波)引向传播方向。一个或多个相控阵天线中的每一个可以包括多个天线，并且可以通过由多个天线发射的自由空间波之间的相位关系来确定传播方向。在某些情况下，相位关系以及因此的传播方向可由转发器接收的一个或多个探测信号确定。一个或多个相控阵天线可以是被配置为控制光波的传播方向的光学相控阵天线，或者是被配置为控制无线电波的传播方向的RF相控阵天线。
在一些实施例中，一个或多个转发器104可包括用于将RF载波信号与基带信号混合(上变频)和/或从经调制RF载波信号中提取基带信号的组件。在一些实施例中，转发器可包括：用于从从中央单元接收的复用探测信号中对一个或多个探测信号解复用以及生成包括一个或多个回波信号的复用回波信号的子系统。
在某些情况下，探测信号、复用探测信号、回波信号和复用回波信号可以是光信号。在这些实施例中，转发器可以包括用于电-光和光-电转换的一个或多个部件。例如，转发器可包括：一个或多个光电检测器，用于将光探测信号转换为电子探测信号；以及一个或多个激光器，用于将电子回波信号转换为光回波信号。在某些情况下，一个或多个激光器可以被直接调制，而在其他情况下，一个或多个光调制器可以被用来调制一个或多个激光器的光输出。
仍参考图1A和1B，在一些实施例中，一个或多个链路106可包括被配置用于传输RF探测信号(例如，复用RF探测信号)和RF回波信号(复用RF回波信号)的一个或多个同轴电缆，或用于传输光探测信号(例如，复用光探测信号)和光回波信号(例如，复用光回波信号)的一个或多个光纤。在一些情况下，一个或多个同轴波导可以被捆绑成一根电缆。在一些情况下，一个或多个光纤可以被捆绑成一根电缆。在一些情况下，一个或多个光纤中的一些可以是单模光纤、多模光纤或多芯光纤。在一些情况下，一个或多个光纤中的一些可以是偏振保持光纤或其他类型的专用光纤(例如，具有特殊截面轮廓、特殊材料成分、特殊色散特性等)。在一些实施例中，一个或多个链路106可以包括中央单元和一个或多个转发器之间的多输入多输出(MIMO)链路。
在一些实施例中，集中式物体检测传感器网络系统可以是混合集中式物体检测传感器网络系统，该系统被配置为使用从一个或多个转发器和一个或多个其他传感器(例如，图像传感器、运动学传感器、位置传感器、LIDAR传感器、声学传感器等)接收的信号的组合，来检测一个或多个物体并确定其地点和位置。在一些实施例中，与转发器不同，传感器可以不使用自由空间探测波以及探测波和对应回波之间的比较来检测物体。图2A示出了混合集中式物体检测传感器网络系统200，该系统包括经由一个或多个通信链路106可通信地连接到中央单元200的一个或多个转发器204和经由一个或多个通信链路207可通信地连接到中央单元200的一个或多个传感器205。在一些实施例中，与通信链路207相比，通信链路106可以是不同类型的通信链路。一个或多个传感器205可以生成可用于确定一个或多个物体的位置、速度或其他特征(例如，形状、颜色、温度等)的一个或多个传感器信号。
如图2B所示，集中式物体检测传感器网络系统201可包括一个或多个端节点205，其被配置为对经由一个或多个节点链路(主通信链路)209从中央单元203接收的一个或多个复用探测信号进行解复用，以及对经由一个或多个辅助链路106a从一个或多个转发器(例如，第一转发器组104a)接收到的所有回波信号进行复用，使得它们可以使用一个或多个节点链路209被传输到中央单元203。
一个或多个端节点205中的每一个可以被配置为在转发器组中的转发器之间分配探测信号，并从转发器组接收回波信号。转发器组中包括的转发器的数量可以与另一转发器组中的转发器的数量相同或不同。例如，如图2B所示，端节点205a可以经由一个或多个辅助链路106a被连接到包括N1个转发器的转发器组104a，并且端节点205b可以经由一个或多个辅助链路106被连接到包括N2个转发器的另一转发器组104b，其中N1不等于N2。
一个或多个节点链路209的每个节点链路可以包括以太网、RF或光通信链路中的一个或多个。在集中式物体检测传感器网络系统201中使用端节点205减少了系统的成本、复杂性和维护，特别是当转发器和中央单元203之间的距离较长(例如，在一公里或更远的量级)时。
上述公开的集中式物体检测传感器网络系统和对应的系统架构可提供若干优点，包括但不限于：
分布式传感器和转发器。系统中相对更复杂、脆弱和昂贵的部分(例如，发射器、接收器和信号处理器)可以与转发器和传感器物理解耦，并被容纳在远程地点(例如，基站)。这种配置允许将大量传感器和转发器分布在较大区域，并调整它们的位置以实现具有更高效率和更低成本的最佳检测和感测。转发器可以通过电缆、波导、光纤或其他类型的连接与中央单元通信。对于光纤，转发器和中央单元之间的距离可以从几厘米到几公里不等。
先进的原生信号处理方法、先进和复杂的信号处理方法(例如，先进的数字信号处理、机器学习技术等)可能无法在传感器和转发器中实施，这些传感器和转发器可以被大量安装在宽广区域内，并且因此受到各种约束(例如，尺寸、成本、重量、环境条件等)。如果上述信号处理方法由中央单元预先执行，并且在传感器和转发器之间共享，则传感器网络系统仍然可以从中受益，其中可以更有效地管理复杂性、成本和环境约束。这种集中式传感器网络可以通过在传感器或转发器处捕获回波信号(例如，原生信号)中包含的原始信息并将其不变地传输到中央单元来实施。有利的是，集中式传感器网络系统还可以利用对从多个传感器或转发器接收的原生回波信号的同步处理来提取关于所检测物体的某些信息，这些信息可能无法从单独处理的回波信号中提取。
降低了系统复杂性。具有共享发射器、接收器和数字信号处理的集中式物体检测传感器网络系统可以减少组件的总数以及整体硬件和软件系统的复杂性。
Radar-Lidar复用。转发器可以被配置为使用自由空间光波和自由空间无线电波两者来检测物体。对应地，可以在lidar和radar系统之间共享中央单元和通信链路(例如，光链路)，从而进一步降低需要两种感测模态的应用(例如，自动驾驶车辆)中的系统复杂性。
并行传感。lidar、ladar或其他感测模态(例如，相机、运动传感器、位置传感器、声学传感器)之间的公共信号处理可增强检测和测距性能。通过公共信号处理平台交换早期启发式，可以在不同感测模态之间提供相互增强和验证。
图3A示出了示例性集中式物体检测传感器网络系统300a，该系统具有通过多个通信链路106被耦合到多个转发器104的中央单元301，其中中央单元301向多个转发器104中的每一个传输一个探测信号，并经由通信链路从每个转发器接收一个回波信号。在该示例中，中央单元301包括信号处理单元320，该信号处理单元320生成多个基带信号333并将其传输到发射器单元321。在一些示例中，多个基带信号中的基带信号的数量可以等于集中式物体检测传感器网络系统300a中的转发器的数量。多个基带信号可以是模拟或数字信号。发射器单元321可以使用多个基带信号333来生成多个探测信号337。探测信号的数量可以等于基带信号的数量。在一些示例中，发射器单元321可被配置为使用一个或多个RF载波信号或一个或多个IF载波信号对多个基带信号333进行上变频，并放大所产生的上变频基带信号以生成多个探测信号337。在一些情况下，每个基带信号333可以使用不同的RF载波信号或不同的IF载波信号(例如，具有不同的频率)进行上变频。在一些其他示例中，发射器单元321可以仅通过放大多个基带信号333和/或调整与多个基带信号333相关联的相对相位差来生成多个探测信号337。在一些实施例中，多个基带信号333可以是多个数字信号，并且发射器单元321可以被配置为在将它们上变频和/或放大它们之前将它们转换为多个模拟信号(例如，使用数模转换器)。多个探测信号337可以由路由器单元331接收，该路由器单元将多个探测信息337耦合到多个链路106。
多个链路106中的每一个可以向多个转发器104中的转发器传送探测信号。转发器可以将探测信号转换为指向环境的一个或多个自由空间探测波。在一些示例中，转发器可以使用RF载波信号(例如，由转发器中的本地振荡器生成)将探测信号上变频为RF探测信号，并使用所产生的RF探测信号来生成一个或多个自由空间探测波。环境中的一个或多个物体可以通过反射一个或多个自由空间探测波来生成一个或多个回波。转发器可以接收一个或多个回波的一部分、生成回波信号并经由从其接收到对应探测信号的同一链路将回波信号传输到中央单元301。在一些示例中，转发器可以使用RF载波信号对从天线单元接收的RF回波信号进行下变频，以生成回波信号。
可以经由多个链路106从多个转发器104向中央单元301传输多个回波信号339，其中每个链路传输由其中一个转发器104生成的回波信号。路由器331可以将从多个转发器104接收的多个回波信号339耦合到接收器单元323。接收器单元323可以生成多个反射基带信号335并将它们发送到信号处理单元320。信号处理单元320(例如，数字信号处理单元)可以至少部分地基于多个反射基带信号335来确定一个或多个物体的速度和/或位置。在一些示例中，信号处理单元320可以至少部分基于多个反射基带信号335生成物体信号。物体信号可被用于确定一个或多个物体的速度和位置。在一些情况下，物体信号可以包括一个或多个数字信号，并且它可以是光信号或电子信号。在一些示例中，信号处理单元320可以使用多个反射基带信号335和多个基带信号333来确定一个或多个物体的速度和/或位置，或者生成物体信号。
在一些示例中，接收器单元323可被配置为使用一个或多个RF载波信号或一个或多个IF载波信号从多个回波信号339下变频多个反射基带信号335。一个或多个RF或IF载波信号可以由中央单元301中的一个或多个本地振荡器生成。在一些其他示例中，接收器323可以仅通过放大多个回波信号339来生成多个反射基带信号335。在一些示例中，反射基带信号335可以是由接收器单元323数字化的数字信号。
在一些实施例中，多个链路106可以是光链路，并且多个探测信号337和多个回波信号339可以是光信号(这里被称为多个：光探测信号和光回波信号)。在这些实施例中，发射器单元321可以使用一个或多个电-光(E/O)转换器将多个基带信号333(电子信号)转换为多个光学基带信号。在一些情况下，发射器单元321可以首先使用一个或多个RF或IF载波信号对多个基带信号进行上变频，并将所产生的RF或IF信号转换为多个光探测信号337。E/O转换器可以通过使用多个基带信号、IF信号或RF信号调制一个或多个光载波信号的振幅或相位来生成多个光信号。此外，接收器单元323可以包括一个或多个光-电(O/E)转换器，以使用多个光回波信号339生成多个反射基带信号335。O/E转换器可以使用一个或多个光电检测器来生成多个反射基带信号335。
图3B示出了具有通过多个通信链路106被耦合到多个转发器104的中央单元302的集中式物体检测传感器网络系统300b，其中中央单元302被配置为向多个转发器104传输多个复用探测信号342a，并从多个转发器104接收多个复用回波信号344。在一些实施例中，与多个转发器104中的转发器相关联的复用探测信号和复用回波信号可以经由单个链路进行通信。在某些实施例中，集中式物体检测传感器网络系统300b可以包括先前关于集中式物体检测传感器网络系统300(图3A)描述的一个或多个特征、组件或功能，为了简洁起见，这里可以省略其细节。
在所示的示例中，中央单元302包括信号处理单元319，其生成包括多个基带组的多个基带信号334a。在一些示例中，基带组的数量可以等于集中式物体检测传感器网络系统300b中的转发器的数量。多个基带组中的每一个可以包括一个或多个基带信号。信号处理单元319将多个基带信号334a传输到发射器单元322。发射器单元322可以使用多个基带信号334a来生成包括与多个基带信号组相关联的多个探测数据组的多个探测信号338a。每个探测信号组338a可以与多个转发器104中的转发器相关联。探测信号组的数量可以等于基带组的数量。在一些示例中，发射器单元322可被配置为使用一个或多个RF载波信号或一个或多个IF载波信号对多个基带信号334a进行上变频，并放大所产生的上变频基带信号以生成多个探测信号338a。在一些情况下，每个基带信号334a可以使用不同的RF载波信号或不同的IF载波信号(例如，具有不同的频率)进行上变频。在一些其他示例中，发射器单元322可以仅通过放大振幅和/或调整多个基带信号334之间的相对相位差来生成多个探测信号338a。在一些实施例中，多个基带信号334a可以是多个数字信号，并且发射器可以被配置为在对它们进行上变频和/或放大之前将它们转换为多个模拟信号(例如，使用一个或多个数模转换器)。
发射器单元322向转发器内复用器326单元发送包括多个探测信号组的多个探测信号338a。转发器内复用器326生成多个复用探测信号342a，其中每个复用探测信号与多个探测信号组中的一个相关联。因此，复用探测信号组的数量可以等于多个转发器104中的转发器的数量。转发器内复用器326可以使用对应探测信号组中的一个或多个探测信号并基于信号复用方法(例如，电子或光信号复用方法)生成每个复用探测信号。
路由器332(例如，光路由器或电子路由器)可以接收多个复用探测信号342a并将它们耦合到多个链路106，其中每个复用探测信号经由链路被传输到转发器。转发器可以包括解复用器单元，其接收复用探测信号、生成与探测信号组相关联的一个或多个探测信号，并使用它们生成指向环境的一个或多个自由空间探测波。在一些示例中，转发器可以使用一个或多个RF载波信号(例如，由一个或多个本地振荡器生成)将一个或多个探测信号上变频为一个或多个RF探测信号，并使用所产生的RF探测信号生成一个或多个自由空间探测波。环境中的一个或多个物体可以通过反射一个或多个探测波来生成一个或多个回波。转发器可以接收一个或多个回波的一部分，并生成一个或多个回波信号。在某些情况下，可以通过对从天线单元接收的一个或多个RF回波信号进行下变频(例如，使用一个或多个IF载波信号或一个或多个RF载波信号)来生成一个或多个回波信号，并且该一个或多个回波信号可以包括一个或多个IF回波信号或者一个或多个反射基带信号。转发器可以包括被配置为使用一个或多个回波信号生成复用回波信号的复用器单元。在一些示例中，复用回波信号可以包括回波信号组。转发器可以经由从其接收对应的复用探测信号的同一链路将复用回波信号传输到中央单元302。
可以经由多个链路106从多个转发器104向中央单元302传输多个复用回波信号，其中每个链路传输由其中一个转发器生成的复用回波信号。路由器332可以将从多个转发器104接收的多个复用回波信号344耦合到转发器内解复用器单元330，其被配置为生成包括与多个探测信号组相关联的多个回波信号组的多个回波信号340。多个回波信号340可由接收器单元324接收。接收器单元324可以生成多个反射基带信号336并将它们发送到信号处理单元319。信号处理单元319可以至少部分地基于多个反射基带信号336来确定一个或多个物体的速度和/或位置。在一些示例中，信号处理单元319可以至少部分基于多个反射基带信号336生成物体信号。物体信号可被用于确定一个或多个物体的速度和位置。在一些情况下，物体信号可以包括一个或多个数字信号，并且它可以是光信号或电子信号。在一些示例中，信号处理单元319可以使用多个反射基带信号336和多个基带信号334a来确定一个或多个物体的速度和/或位置，或者生成物体信号。在一些示例中，接收器单元324可被配置为使用一个或多个载波信号(例如，RF载波信号或IF载波信号)从多个回波信号340下变频多个反射基带信号336。在一些其他示例中，接收器324可以仅通过放大多个回波信号340和/或调整多个反射基带信号之间的相对相位差来生成多个反射基带信号336。
在一些实施例中，多个链路106(在系统300b中)可以是光链路，并且多个探测信号338a、多个复用探测信号342a、多个回波信号344和多个复用回波信号340可以是光信号(本文被称为多个：光探测信号、光复用探测信号、光回波信号和光复用回波信号)。在这些实施例中，发射器单元322可以使用一个或多个电-光(E/O)转换器将多个基带信号334a转换为多个光探测信号。在一些情况下，发射器单元322可以首先使用一个或多个RF或IF载波信号对多个基带信号进行上变频，并将所产生的RF或IF信号转换为光探测信号。E/O转换器可以通过使用基带、IF或RF信号调制一个或多个光载波信号的振幅或相位来生成多个光探测信号。接收器单元322可以包括一个或多个光-电(O/E)转换器，以生成多个反射基带信号336。O/E转换器可以使用一个或多个光电检测器生成多个反射基带信号336。在这些实施例中，转发器内复用器326、转发器内解复用器330、每个转发器中的复用器单元和每个转发器的解复用器单元可以包括：被配置为使用光复用/解复用方法(例如，波分复用、时分复用等)对光信号进行复用和解复用的光复用器和光解复用器。光转发器内复用器326可以使用多个光探测信号338a生成多个光复用探测信号342a。光转发器内解复用器330可以使用多个光复用回波信号344生成多个光回波信号340。此外，在这些实施例中，每个转发器可以包括：一个或多个O/E转换器，用于将多个光探测信号(由一个或多个光解复用器生成)转换为电子信号；以及一个或多个O/E转换器，用于生成多个光回波信号。
图3C示出了具有通过多个通信链路106被耦合到多个转发器104的中央单元303的集中式物体检测传感器网络系统300c，其中中央单元303在多个转发器104之间分配多个复用探测信号342b，并从多个转发器104接收多个复用回波信号344。在某些实施例中，集中式物体检测传感器网络系统300c可以包括一个或多个单元、功能或先前关于上述集中式物体检测传感器网络系统300a(图3A)或300b(图3B)描述的功能，为了简洁起见，这里可以省略其细节。
在所示的示例(图3C)中，中央单元303包括生成多个基带信号334b并将它们传输到发射器单元322b的信号处理单元318。发射器单元322b可以使用多个基带信号334b来生成多个探测信号338b。在一些示例中，发射器单元322b可被配置为使用一个或多个RF或IF载波信号对多个基带信号334b进行上变频，并对所产生的一个或多个RF或IF信号(上变频基带信号)进行放大，以生成多个探测信号338b。在一些情况下，可以使用不同的RF或IF载波信号(例如，具有不同的频率)对每个基带信号进行上变频。在一些其他示例中，发射器单元322b可以仅通过放大多个基带信号334b的振幅和/或调整其相对相位差来生成多个探测信号338b。在一些实施例中，多个基带信号334b可以是多个数字信号，并且发射器单元323b可以被配置为在对它们进行上变频和/或放大之前将它们转换为多个模拟信号。
发射器单元322b将多个探测信号338b发送到转发器内复用器单元326a，其基于信号复用方法(例如，电子或光信号复用方法)生成复用探测信号。接下来，转发器间分配器326b(例如，电子或光转发器间分配器)生成包括由转发器内复用器单元326a生成的复用探测信号的一个或多个副本的多个探测信号342b。在一些示例中，转发器间分配器326b可以是具有输入端口和多个输出端口的电子或光耦合器，其中由输入端口接收的信号的部分(例如，相等部分)从每个输出端口输出。在一些这样的示例中，多个输出端口的数量可以等于集中式物体检测传感器网络系统300c中的转发器的数量。
仍然参考图3C，路由器333(例如，光路由器或电子路由器)可以接收多个复用探测信号342b，并将它们耦合到多个链路106，其中每个复用探测信号经由链路被传输到转发器(例如，转发器1、转发器2、……或转发器N)。转发器可以包括解复用器单元，其接收复用探测信号、生成多个探测信号338b，并使用多个探测信息338b生成指向环境的一个或多个自由空间探测波。在一些示例中，在多个探测信号338b包括多个基带信号334b或IF信号的情况下，转发器可以使用RF载波信号对一个或多个探测信号进行上变频，并使用所产生的RF探测信号来生成一个或多个自由空间探测波。环境中的一个或多个物体可以通过反射一个或多个探测波来生成一个或多个回波。转发器可以接收一个或多个回波的一部分，并生成一个或多个回波信号。转发器可以包括被配置为使用一个或多个回波信号生成复用回波信号的复用器单元。转发器可以经由从其接收对应的复用探测信号的同一链路将复用回波信号传输到中央单元303。在一些示例中，转发器可以使用一个或多个RF载波对从天线单元接收的一个或多个RF回波信号进行下变频，以生成一个或多个回波信号。在这些示例中，每个回波信号可以包括反射基带信号或由反射基带调制的IF载波。
可以经由多个链路106从多个转发器104向中央单元303传输多个复用回波信号，其中每个链路传输由其中一个转发器生成的复用回波信号。路由器333可以将从多个转发器104接收的多个复用回波信号344b耦合到转发器内解复用器单元330b，其被配置为生成包括与多个转发器104相关联的多个回波信号组的多个回波信号340b。多个回波信号340b可由接收器单元325接收。接收器单元325可以生成多个反射基带信号336b并将它们发送到信号处理单元318。信号处理单元318可以至少部分地基于多个反射基带信号336b来确定一个或多个物体的速度和/或位置。在一些示例中，信号处理单元318可以至少部分基于多个反射基带信号336b而生成物体信号。物体信号可用于确定一个或多个物体的速度和位置。在一些情况下，物体信号可以包括一个或多个数字信号，并且它可以是光信号或电子信号。在一些示例中，信号处理单元318可以使用多个反射基带信号336b和多个基带信号334b来确定一个或多个物体的速度和/或位置，或者生成物体信号。在一些示例中，接收器单元325可以被配置为使用一个或多个RF载波信号和/或使用一个或多个IF信号从多个回波信号340b下变频多个反射基带信号336b。在一些其他示例中，在多个回波信号344b包括多个基带信号的情况下，接收器325可以仅通过放大多个回波信号340来生成多个反射基带信号336b。在一些示例中，反射基带信号336b可以是由接收器单元325数字化的数字信号。
在一些实施例中，多个链路106可以是光链路，并且多个探测信号338b、多个复用探测信号342b、多个回波信号340b和多个复用回波信号344b可以是光信号(本文被称为多个：光探测信号、光复用探测信号、光回波信号和光复用回波信号)。在这些实施例中，发射器单元323可以使用一个或多个电-光(E/O)转换器将多个基带信号334b转换为多个光探测信号。在一些情况下，发射器单元323可以首先使用一个或多个RF或IF载波信号对多个基带信号进行上变频，并将所产生的RF或IF信号转换为光探测信号。E/O转换器可以通过使用基带、IF或RF信号调制一个或多个光载波信号的振幅或相位来生成多个光探测信号。接收器单元325可以包括一个或多个光-电(O/E)转换器，以生成多个反射基带信号336b。O/E转换器可以使用一个或多个光电检测器生成多个反射基带信号336b。在这些实施例中，转发器内复用器326b、转发器内解复用器330b、每个转发器中的复用器单元和每个转发器的解复用器单元可以包括：被配置为使用光复用/解复用方法(例如，波分复用、时分复用等)对光信号进行复用和解复用的光复用器和光解复用器。光转发器内复用器326b可以使用多个光探测信号338b生成多个光复用探测信号342b。光转发器内解复用器330b可以使用多个光复用回波信号344b生成多个光回波信号340b。此外，在这些实施例中，每个转发器可以包括：一个或多个O/E转换器，用于将多个光探测信号(由一个或多个光解复用器生成)转换为电子信号；以及一个或多个E/O转换器，用于生成多个光回波信号。
图4示出了一种具有通过多个节点链路209被耦合到多个端节点的中央单元403的集中式物体检测传感器网络系统400，其中每个端节点向每个转发器传输多个探测信号并从每个转发器接收多个回波信号。在某些实施例中，集中式物体检测传感器网络系统400可以包括先前关于上述集中式物体检测传感器网络系统300a(图3A)、300b(图3B)和/或300c(图3C)描述的一些实施例的一个或多个特征，为了简洁起见，这里可以省略其细节。
在所示的示例中，中央单元403包括生成多个基带信号334并将它们传输到发射器单元322的信号处理单元319。发射器单元322可以使用多个基带信号334来生成多个探测信号338。在一些示例中，发射器单元323可被配置为使用一个或多个RF载波信号对多个基带信号334进行上变频，并放大所产生的上变频基带信号以生成多个探测信号338。在某些情况下，可以使用不同的RF载波信号(例如，具有不同的频率)对每个基带信号进行上变频。在一些其他示例中，发射器单元322可以仅通过放大多个基带信号334的振幅和/或调整其相对相位差来生成多个探测信号338。在其他示例中，发射器单元322可被配置为使用一个或多个IF载波信号对多个基带信号334进行上变频，并放大所产生的上变频基带信号以生成多个探测信号338。在一些示例中，可以使用不同的IF信号(例如，具有不同的频率)对每个基带信号进行上变频。在一些实施例中，多个基带信号334可以是多个数字信号，并且发射器可以被配置为在对它们进行上变频和/或放大之前将它们转换为多个模拟信号。
发射器单元322将多个探测信号338发送到生成多个复用探测信号342的转发器内复用器单元326。每个复用探测信号可以包括与多个转发器中的一个转发器相关联的探测信号组。多个复用探测信号中的复用探测信号的数量可以等于集中式物体检测传感器网络系统400中的转发器的数量。接下来，转发器间复用器446a生成多个节点信号454，其中每个节点信号是包括与由对应节点馈送的转发器相关联的一个或多个复用探测信号的复用信号。多个复用探测信号342和多个节点信号454可以使用光学或电子复用方法生成。
路由器450(例如，光路由器或电子路由器)可接收多个节点信号454并将它们耦合到多个节点链路209，其中每个节点信号经由链路被传输到多个端节点中的端节点。每个端节点可以被配置为：在多个转发器之间分配与所接收的节点信号相关联的多个探测信号，从多个转发器接收多个回波信号，并生成回波节点信号，其例如经由(用于将节点信号传送到端节点的)链路被传输回路由器450(在中央单元403中)。在一些实施例中，每个端节点可以包括：路由器、转发器间解复用器和转发器间复用器中的一个或多个。作为示例，第一端节点405a可以从第一节点链路209a接收第一节点信号，并将其分配在第一多个转发器404(例如，N个转发器)之间。第一节点信号可以由将端节点信号454a耦合到转发器间解复用器448b的路由器452接收。转发器间解复用器448b生成多个复用探测信号342a，并将它们传输到路由器332，而后经由第一多个链路406传输到第一多个转发器404。第一多个转发器404可以生成第一多个复用回波信号并经由第一多个链路406将它们传输到第一端节点405a(例如，基于关于图3B或图3C描述的过程)。路由器332可以将从多个转发器404接收到的多个复用回波信号344耦合到转发器间复用器446b，其生成回波节点信号455a(通过对从多个转发器404接收到的复用回波信号进行复用)。路由器452将回波节点信号455a耦合到第一节点链路209a。
仍然参考图4，多个回波节点信号456可以由路由器450接收，其将它们耦合到转发器间解复用器448a。转发器间解复用器448a生成多个复用回波信号344，并将它们发送到转发器内解复用器330。转发器内解复用器330生成多个回波信号340。多个回波信号340可由接收器单元324接收，该接收器单元324生成多个反射基带信号336并将它们发送到信号处理单元319。信号处理单元319可以使用多个反射基带信号336来确定一个或多个物体的速度和/或位置。在一些实施例中，信号处理单元319可以生成可用于确定一个或多个物体的速度和位置的一个或多个物体信号。
在一些示例中，接收器单元324可以被配置为使用一个或多个RF载波信号和/或使用一个或多个IF信号从多个回波信号340下变频出多个反射基带信号336。在一些其他示例中，在多个回波信号344包括多个基带信号的情况下，接收器单元324可以仅通过放大多个回波信号340来生成多个反射基带信号336。在一些示例中，反射基带信号336可以是由接收器单元324数字化的数字信号。
在一些实施例中，多个链路节点链路209和链路406可以是光链路，并且多个探测信号338、多个复用探测信号342、多个节点信号454、多个回波节点信号456、多个回波信号340和多个复用回波信号344可以是光信号。在这些实施例中，发射器单元324可以将多个基带信号334转换为多个光学基带信号或多个光学上变频基带信号(例如，通过使用基带信号或者上变频基带信号调制一个或多个光载波信号的振幅或相位)。上变频基带信号可以是使用RF载波或IF信号进行上变频的基带信号。此外，接收器单元324可以将多个光回波信号340转换为多个反射基带信号336。在这些实施例中，转发器内复用器326、转发器间复用器446a、转发器间解复用器448b和转发器间复用器446b可以是基于光复用和解复用方法(例如，波分复用、时分复用等)工作的光复用器和光解复用器单元。
图5中的示出了集中式物体检测传感器网络系统的示例转发器504，被配置为从集中式物体检测传感器系统的中央单元接收探测/回波信号，或者向集中式物体检测传感器系统的中央单元传输探测/回波信号。转发器504可以是，例如，被如下配置的radar转发器：接收一个或多个探测信号或复用探测信号，将它们转换为自由空间探测波，接收自由空间回波，并将它们转换成复用回波信号或一个或多个回波信号。在所示示例中，转发器504可以包括路由器550，其被配置为将来自链路506的复用探测信号570耦合到转发器内复用器单元552，该转发器内复用器单元552生成多个探测信号572。路由器550可以是被配置用于将来自链路的电子信号耦合到设备的电子路由器，或者被配置用于将来自链路的光信号耦合到设备的光路由器。在一些示例中，复用探测信号570和多个探测信号572可以是光信号，并且转发器内复用器单元552可以是光解复用器。在这些示例中，光-电(O/E)转换器554可以将多个光探测信号转换为多个电子探测信号574。在一些其他示例中，多个探测信号572可以是电子探测信号，在这种情况下，它们可以作为RF探测信号576被直接传输到上变频器单元556或天线单元558。在这种示例中，转发器504可以不包括O/E转换器554。电子探测信号574或电子探测信号572可以是基带信号(例如，由中央单元生成)、上变频基带信号(上变频为中频(IF)或射频(RF))。在一些情况下，如果电子探测信号574或电子探测信号572是基带信号或上变频为IF的基信号，则上变频单元556可以使用一个或多个RF载波对它们进行上变频，以生成一个或多个RF探测信号576。在一些示例中，光探测信号572可以包括一个或多个光载波，其振幅或相位由基带信号、上变频基带信号(上变频为中频(IF)或射频(RF))进行调制。天线单元558可包括一个或多个天线，其被配置成将一个或多个RF探测信号转换为自由空间探测波并接收一个或多个自由空间回波并将它们转换为回波RF回波信号578。在一些情况下，下变频器单元560可随后将一个或多个回波RF回波信号578下变频为IF信号(由基带信号调制的一个或多个IF载波)或基带信号，以生成一个或多个回波信号580。在一些情况下，一个或多个回波信号580可以被直接传输到转发器内复用器单元564(例如，电子复用器单元)。转发器内复用器单元564可以使用一个或多个回波信号582来生成复用回波信号584(电子复用信号)。在一些其他情况下，电-光(E/O)转换器562可以将一个或多个回波信号580(例如，电子回波信号)转换为一个或多个光回波信号582，并将它们发送到转发器内复用器单元564(例如，光复用器单元)。转发器内复用器单元564可以使用一个或多个光回波信号582来生成复用回波信号584(光复用信号)。路由器550然后可以将复用回波信号584耦合到链路506。
在一些实施例中，例如在图3A所示的系统中，由转发器接收的探测信号可以不是复用探测信号。在这些实施例中，转发器504可以不包括转发器内解复用器552和转发器内复用器564。在这些实施例中，可以从路由器550直接接收多个探测信号572(电子或光学)，并且可以将多个回波信号(电子或光学)直接传输到路由器550。在一些实施例中，当复用探测信号570和复用回波信号584是电信号时，转发器504可以不具有光-电转换器554或电-光转换器562。
在一些实施例中，转发器504还可包括一个或多个模数(AD)转换器和一个或多个数模(DA)转换器。在一些示例中，一个或多个DA转换器可被用于将从中央单元接收的一个或多个数字探测信号转换为一个或多个模拟信号，并且一个或多个AD转换器可被用于在将由转发器504生成的一个或多个回波信号582或复用回波信号584传输到中央单元之前将其转换为数字信号。
在一些实施例中，转发器504可进一步包括一个或多个信号处理单元(例如，数字信号处理单元)，被配置为在对由转发器504生成的一个或多个回波信号580复用或将传输它们至中央单元之前，将它们转换为一个或多个压缩回波信号。在一些示例中，一个或多个压缩回波信号的信息内容可以与一个或多个回波信号相同，但一个或多个压缩回波信号可以需要更少的带宽以被传输到中央单元。该信息内容可以与中央单元可用于生成物体信号或确定一个或多个物体的速度和/或位置的信息有关。
在一些其他实施例中，一个或多个信号处理单元可被配置为将一个或多个回波信号580转换为一个或多个预处理回波信号，其中一个或多个预处理回波信号可由中央处理单元使用来生成物体信号或确定一个或多个物体的位置和/或速度。在一些这样的实施例中，使用一个或多个预处理回波信号(而不是一个或多个回波信号)生成物体信号或确定一个或多个物体的位置和/或速度可以减少中央单元所使用的处理量或计算资源量。
图6A示出了上述集中式物体检测传感器网络系统300a的示例实施方案。集中式物体检测传感器网络系统600a可包括通过多个光链路被耦合到多个转发器的中央单元601a，其中光探测信号和光回波信号使用单独的链路而被传输，并且这些链路是光通信链路。
在该示例中，中央单元601a包括信号处理单元620，其生成多个基带信号(电子信号)并将它们传输到发射器单元621。在一些示例中，多个基带信号可以是数字电子信号。发射器单元621可以使用多个基带信号来生成包括多个模拟基带信号的多个探测信号。多个探测信号可以被传输到包括多个电-光和光-电转换器的光电单元631a。光电单元631可以将多个探测信号(电子探测信号)转换为多个光探测信号。在一些示例中，电-光转换器可包括被直接调制或外部调制的激光器。在一些示例中，光-电转换器可以包括光接收器(例如，放大的光电检测器)。每个光探测信号可以经由光链路(例如Tx光链路)被传输到转发器。转发器可产生对应的光回波信号并经由另一光链路(例如Rx光链路)将其传输回光电单元631a。
在所示示例中，可通过直接调制光电单元631a中的激光器654a来生成第一光探测信号。第一光探测信号可以经由第一光链路606a被传输到第一转发器604中的光接收器662a。光接收器662a可以将第一光探测信号转换为电子探测信号(电子基带信号)。随后，第一RF混频器680a可以通过使用生成了对应RF载波信号的本地振荡器(LO)684对探测信号进行上变频来生成RF探测信号。在一些示例中，第一RF滤波器682a可以被用于消除可在上变频过程中由混频器680a生成的RF探测信号的杂散频谱分量。所得到的RF探测信号可以被传送到第一天线单元658a，其被配置为将RF探测信号转换为自由空间探测波。对应的自由空间回波可由另一天线658b单元接收，其将自由空间回波转换为RF回波信号(由一个或多个物体反射)。可以使用第二RF滤波器682b对RF回波信号进行滤波，并由第二RF混频器680b(由LO 684馈送)进行下变频以生成对应于第一探测信号的第一回波信号(电子信号)。第一转发器604中的激光器654b的直接或外部调制可以将第一回波信号转换为第一光回波信号。第一光回波信号可以经由第二光链路606b被传输到中央单元601a。光接收器662a可以将第一光回波信号转换为模拟反射基带信号，并将其发送到接收器单元623。接收器单元可将模拟反射基带信号转换为数字反射基带信号，其可由信号处理单元620处理。信号处理单元可至少部分基于数字反射基带信号确定一个或多个物体的速度和位置，并生成物体信号。
图6B示出了上文关于图6A描述的集中式物体检测传感器网络系统600a的替代实施方案，并且可以包括关于集中式物体检测传感器网络系统600描述的一个或多个特征、组件和功能。集中式物体检测传感器网络系统600b，如图6B所示，可包括通过多个链路被耦合到多个转发器的中央单元601b，其中探测信号和回波信号使用单独的链路被传输，这些链路是光通信链路。系统600b的中央单元601b中探测信号的生成和回波信号的处理可以类似于上文关于系统600a的中央单元601a(图6A)所述的那些。然而，系统600b的光电单元631b可以包括用于成对的激光器和光接收器的每对的光环行器(例如，光环行器686a)。例如，光环行器686a可被配置为将由第一激光器654a生成的第一光探测信号耦合到光链路606c，并将来自同一光链路606c的对应光回波信号耦合到第一光接收器662a。类似地，集中式物体检测传感器网络系统600b的每个转发器可以包括光环行器。例如，第一转发器607可以包括光环行器686b，其被配置为将从光链路606c接收的第一光探测信号耦合到光接收器662b(在第一转发器607中)，并将由激光器654a生成的对应光回波信号耦合到同一光链路606b。
图6C示出了上述集中式物体检测传感器网络系统300b的示例实施方案。在某些实施例中，集中式物体检测传感器网络系统600c可以包括先前关于上述集中式物体检测传感器网络系统300b(图3B)、300c(图3C)、600a(图6A)和600b(图6B)描述的实施例的一个或多个特征，为了简洁起见，这里可以省略其细节。
集中式物体检测传感器网络系统600c可以包括通过多个链路被耦合到多个转发器的中央单元609，其中每个链路是光通信链路。在该示例中，中央单元609包括信号处理单元623，其生成包括多个基带信号组的多个基带信号(数字或模拟)，其中，每个基带信号组被生成用于物体检测传感器网络系统600c的转发器。光收发器单元690可以被配置为接收多个基带信号并将其转换为多个复用光探测信号，其中每个复用光探测器信号包括为转发器生成的基带信号组。多个复用光探测信号可以经由多个光链路被传输到多个转发器，其中每个光链路被连接到一个转发器。例如，第一光链路可以将第一复用光信号传送到第一转发器611。每个转发器(例如，第一转发器611)可包括光收发器单元(例如，光收发器单元692)，其接收复用光探测信号(包括与转发器(例如，转发器611)相关联的基带信号组)，并生成多个电子探测信号。在一些情况下，多个电子探测信号可以是IF信号或基带信号。可以使用混频器680a、LO和滤波器682a将多个电子探测信号上变频为多个RF探测信号。转发器的天线单元(例如，天线单元658a)可以使用多个RF探测信号来生成多个自由空间探测波和对应的多个RF回波信号(电子信号)。多个RF回波信号可以被下变频为多个或电子回波信号(例如，每个都使用滤波器682b、LO和混频器680b来进行下变频)，并被发送到光收发器692。光收发器692可以使用多个电子回波信号来生成复用光回波信号，并经由接收复用探测信号的同一光链路将其传输到中央单元609。在一些示例中，RF回波信号可以由单独的天线单元(例如，天线单元658b)生成。
光收发器单元690接收多个复用光回波信号(每个信号来自收发器)，并生成多个反射基带信号(电子信号)。多个反射基带信号可以包括一个或多个回波信号组，其中每个回波信号组对应于从转发器接收的复用光回波信号。光收发器单元690将多个反射基带信号(数字或模拟信号)传输到信号处理单元623，在那里它们被用于提取由集中式物体检测传感器网络系统600c监测的环境中一个或多个物体的位置和/或速度有关的信息。
在一些实施例中，光收发器单元690或692可包括：激光器、光接收器、光复用器和光解复用器中的一个或多个。在一些实施例中，光收发器单元690还可以包括多个数模转换器。
图7示出了在上文关于图3C描述的集中式物体检测传感器网络系统300c中使用的中央单元303的示例实施方案。在某些实施例中，中央单元703可以包括先前关于上述中央单元302(图3B)和303(图3C)描述的实施例的一个或多个特征。
在该示例中，中央单元703包括信号处理单元719，其生成多个数字基带信号734并将它们发送到发射器单元723。发射器单元723可将多个数字基带信号734转换为多个模拟基带信号(模拟电子信号)，并随后将它们转换为多个模拟光信号。在所示示例中，由发射器单元723中的数模转换器723a接收三个数字基带信号。数模转换器723将这些信号转换为三个模拟基带信号，并将它们馈送到具有三个不同波长的三个激光器723b(λ1、λ2，以及λ3)。每个模拟基带信号可以直接调制激光器(例如，激光器输出的振幅或相位)并生成三个光探测信号738，每个光探测信号具有不同的光学波长。每个光探测信号可以包括其相位或振幅由数模转换器723a生成的模拟基带信号之一所调制的光信号。光探测信号738可以被传输到光复用器726a(转发器内复用器)，其将它们组合为一个复用光信号741。光分离器(或光功率分配器)可以接收光探测信号并生成多个二次复用光探测信号742，其中每个二次光探测信号是由耦合器726b接收的复用光信号的副本。二次复用光探测信号的数量可以等于由中央单元702馈送的转发器的数量。多个二次复用光探测信号742被传输到路由器单元732，在那里每个二次复用光探测信号由多个环行器接收，并被耦合到链路106(光链路)，该链路106(光链路)被连接到由中央单元702馈送的转发器104。例如，第一二次复用光探测信号可以由环行器786被耦合到第一转发器，以连接到第一链路。第一转发器可以是集中式物体检测传感器网络系统300c中的转发器。第一转发器可以包括先前关于图5描述的转发器504描述的一个或多个实施例。
第一转发器可接收第一二次复用光探测信号，并生成三个回波信号(电子信号)，每个回波信号对应于由数模转换器723生成的模拟基带信号之一。在一些示例中，每个回波信号可以包括由中频(IF)载波承载的反射基带信号(例如，IF载波的振幅或相位可以由回波信号调制)。IF载波的频率对于每个回波信号可以不同，例如，三个IF载波具有频率IF1、IF2和IF3)，并且每个IF载波可以由三个反射基带信号之一进行调制。在一些示例中，第一转发器可将回波信号转换为光回波信号(例如，使用E/O转换器562(图5))，并将它们复用为单个复用光回波信号(例如，利用转发器内复用器564并基于波长复用)。在一些示例中，可以使用用于由发射器单元723生成对应的复用光信号741的波长来生成第一复用光回波信号。然后，第一复用光回波信号经由第一光链路被传输到中央单元702。环行器786将第一复用光回波信号耦合到中央单元702的接收器单元725。在一些实施例中，中央单元702可以不包括转发器内解复用器单元(与中央单元303(图3C)不同)。在一些这样的实施例中，接收器单元725可以包括多个光接收器725b，每个光接收器被配置为从路由器732接收复用光回波信号，并将其转换为多个反射基带信号(电子信号)。光接收器可以首先将复用光回波信号转换为复用电子回波信号。复用电子信号可以包括多个IF载波，每个IF载波由多个反射基带信号之一进行调制。光接收器还可以包括电子组件和电路，以使用复用电子信号生成多个反射基带信号(单个信号)。
在所示示例中，第一光接收器可接收第一复用光回波信号，并生成与用于生成三个光探测信号738的三个基带信号相对应的三个反射基带信号(电子信号)。光接收器可以包括第一光检测器、电子频率解复用器和三个下变频器。光电检测器被配置为将第一复用光回波信号转换为包括三个IF载波IF1、IF2和IF3的复用电子信号，每个IF载波由三个反射基带信号之一进行调制(例如，相位调制的振幅)。电子解复用器可以被配置为生成三个IF信号，每个IF信号包括由反射基带之一调制的IF载波之一。随后，三个下变频器各自生成一个反射基带信号(例如，通过将IF信号与对应的IF载波混合)。
上述集中式传感器网络系统可以是用于使用无线电波检测物体的集中式传感器网络系统的不同实施例。因此，上面讨论的自由空间探测波和自由空间回波可以包括具有频率在1MHz到100GHz之间的无线电波。在一些实施例中，关于传感器网络系统300a(图3A)和300b(图3B)描述的一些特征、设备、链路、单元、组件、方法和过程可被用于使用光波检测物体。
图8示出了集中式传感器网络系统800的另一示例。所示的系统将lidar和radar传感子系统集成在集中式系统中，其中某些单元被共享在两个子系统之间。有利地，所示的集中式lidar-radar传感系统允许使用一个中央单元808和多个混合转发器(例如，被配置为生成和检测光波和无线电波的lidar-radar转发器)进行多模式(例如，基于光波和无线电波)检测和测距。集中式物体检测传感器网络系统800可以包括先前关于上述各种集中式物体检测传感器网络系统描述的实施例的一个或多个特征，为了简洁起见，这里可以不重复其细节。
所示的集中式传感器网络系统800使用通过多个通信链路806(本文被称为链路)连接到一个或多个lidar-radar转发器804的单个中央单元808。中央单元808可以被配置为：生成和处理被配置用于基于自由空间光波检测物体的探测信号(本文被称为lidar探测信号)，以及被配置用于基于无线电波检测物体的探测信号(本文也被称为radar探测信号)。在一些实施例中，链路的一部分可以是光通信链路，并且其余可以是电子或RF通信链路。每个lidar-radar转发器可以经由一个或多个链路被连接到中央单元808。在一些情况下，将lidar-radar转发器连接到中央单元的链路可以包括射频/电子和光通信链路。中央单元808向每个lidar-radar转发器传输一个或多个radar探测信号和一个或多个lidar探测信号，并从每个lidar-radar转发器接收一个或多个radar回波信号和一个或多个lidar回波信号。在一些实施例中，可以经由单个链路传输和接收与lidar-radar转发器相关联的lidar或radar探测信号以及lidar或radar回波信号。在一些其他实施例中，每个lidar-radar转发器可以经由用于传输与lidar-radar转发器相关联的所有探测信号和回波信号的单个链路而被连接到中央单元800。
中央单元808包括信号处理单元819，其包含信号处理单元808(在lidar和radar子系统之间共享)、radar中央单元808a、lidar中央单元801b和路由器单元832。信号处理单元819生成多个radar基带信号834a和多个lidar基带信号834b。多个radar基带信号834a可以被传输到radar中央单元808a，并且多个lidar基带信息834b可以被传输到lidar中央单元808b。多个radar基带信号可以包括上述多个基带信号。
路由器单元832被配置为将来自radar中央单元808a或lidar中央单元808b的radar或lidar探测信号耦合到多个链路806，并将从多个链路806接收到的一个或多个lidar-radar转发器804的radar或lidar回波信号耦合到radar中央单元808a或lidar中央单元808b。路由器可以包括一个或多个光学或RF/电子路由器。
radar中央单元808a可以被配置为使用多个radar基带信号来生成一个或多个radar探测信号842a，并将它们传输到路由器单元832。在一些实施例中，radar中央单元808a可以包括在中央单元302(图3B)或中央单元303(图3C)中包括的一个或多个单元。
在一些情况下，一个或多个radar探测信号可以包括一个或多个复用radar探测信号(例如，每个信号包括被复用为一个信号的多个radar探测器信号)。路由器832通过被连接到lidar-radar转发器的链路(例如，被连接到集中式传感器网络系统800中所示的多个lidar-radar转发器中的第一lidar-radar转发器804a的第一链路806a)耦合与lidar-radar转发器相关联的radar探测信号。在一些示例中，链路806a可以是双向链路。在一些示例中，链路805a可以包括两个或更多个链路(例如，用于传送radar信号的一个或多个链路和用于传送lidar信号的一个或多个链路)。
转发器804可以包括路由器单元895、radar转发器804a和lidar转发器804b。路由器895将从链路806a接收到的radar探测信号耦合到radar转发器804a，并将由radar转发器804a生成的一个或多个radar回波信号耦合回链路806b。radar转发器可以将一个或多个radar探测信号转换成一个或多个自由空间radar探测波、将它们引向环境并将一个或多个自由空间radar回波转换成一个或多个radar回波信号。自由空间radar回波可以是由转发器804a探测的环境中的一个或多个物体对一个或多个自由空间radar探测波的反射。
在一些示例中，一个或多个radar回波信号可以包括一个或多个复用radar回波信号。路由器832可以将从链路806a接收的radar回波信号844a耦合到radar中央单元808a。radar中央单元808a可以使用radar回波信号844a来生成一个或多个反射基带信号836a，并将它们发送到信号处理单元819。信号处理单元819可以使用一个或多个基带信号834a和一个或多个反射基带信号836a来确定一个或多个物体的位置和/或速度。在一些示例中，信号处理单元819可以使用一个或多个基带信号834a和一个或多个反射基带信号836a来生成可用于确定一个或多个物体的速度和位置的一个或多个radar物体信号。
lidar中央单元808b可以被配置为使用多个lidar基带信号来生成一个或多个lidar探测信号842b，并将它们传输到路由器单元832。在一些实施例中，lidar中央单元808b可以包括包括在中央单元302(图3B)或中央单元303(图3C)中的一个或多个单元。
在一些情况下，一个或多个lidar探测信号可以包括一个或多个复用lidar探测信号(例如，每个信号包括被复用为一个信号的多个lidar探测信号)。路由器832通过被连接到lidar-radar转发器的链路(例如，被连接到集中式传感器网络系统800中所示的多个lidar-radar转发器中的第一lidar-radar转发器804a的第一链路806a)耦合与lidar-radar转发器相关联的lidar探测信号。在一些示例中，链路806a可以是双向链路。在一些示例中，链路805a可以包括两个或更多个链路(例如，用于传送radar信号的一个或多个链路和用于传送lidar信号的一个或多个链路)。
第一lidar-radar转发器804b中的路由器895将从链路806a接收到的lidar探测信号耦合到lidar-radar转发器804b，并将由lidar-radar转发器804b生成的一个或多个lidar回波信号耦合回链路806b。lidar转发器804b可以将一个或多个lidar探测信号转换成一个或多个自由空间lidar探测波(光波)，将它们引向环境中，并将一个或多个自由空间lidar回波(反射光波)转换成一个或多个lidar回波信号。自由空间lidar回波可以是由转发器804b探测的环境中的一个或多个物体对一个或多个自由空间lidar探测波的反射。
在一些示例中，一个或多个lidar回波信号可以包括一个或多个复用radar回波信号。路由器832可以将从链路806a接收到的lidar回波信号844b耦合到lidar中央单元808b。lidar中央单元808b可以使用lidar回波信号844b来生成一个或多个反射lidar基带信号836b，并将它们发送到信号处理单元819。信号处理单元819可以使用一个或多个lidar基带信号834b和一个或多个反射lidar基带信号836b来确定一个或多个物体的位置和/或速度。在一些示例中，信号处理单元819可以使用一个或多个lidar基带信号834b和一个或多个反射lidar基带信号836b来生成可用于确定一个或多个物体的速度和位置的一个或多个lidar物体信号。
在一些实施例中，中央单元819可以使用radar基带信号、反射radar基带信号、lidar基带信号和反射激光基带信号的组合来确定一个或多个物体的位置和/或速度，或者生成可用于确定一个或多个物体的速度和位置的一个或多个混合物体信号。有利地，在这些实施例中，可以以更高的分辨率和更高的精度确定一个或多个物体的位置和/或速度。此外，混合物体信号可被用于提取与一个或多个物体或环境相关的某些信息，而这些信息可能无法从radar物体信号或lidar物体信号中单独提取。
在各种实施例中，中央单元可以至少部分地基于使用从一个或多个转发器接收到的一个或多个回波信号生成的一个或多个反射基带信号来确定一个或多个物体的速度和位置。在一些情况下，中央单元可以至少部分地基于使用从一个或多个转发器接收到的一个或多个回波信号生成的一个或多个反射基带信号以及与反射基带信号相关联的一个或多个基带信号来确定一个或多个物体的速度和位置。在一些其它情况下，中央单元可以至少部分地基于使用从一个或多个转发器接收到的一个或多个回波信号所生成的一个或多个反射基带信号、以及与生成与反射基带信号相关联的一个或多个基带信号的一个或多个信号发生器相关联的一个或多个参数值，来确定一个或多个物体的速度和/或位置。
中央单元可确定一个或多个物体相对于参考框架的速度。例如，参考框架可以是被用于检测物体的转发器的静止框架(例如，通过发送探测信号和接收回波信号)。转发器的静止框架可以是其中转发器坐标不随时间改变的参考框架。
如上所述，在各种实施例中，集中式传感器网络系统的中央单元可以至少部分基于使用从集中式传感器网络系统的多个转发器接收到的一个或多个回波信号生成的一个或多个反射基带信号来生成物体信号。图9示出了一种具有生成物体信号905的中央单元902的示例集中式传感器网络系统。中央单元902可以将物体信号907传输到外部处理系统908。外部处理系统908可以使用物体信号905来确定由集中式传感器网络系统900检测到的一个或多个物体的速度和/或位置。速度和/或位置可以相对于用于检测一个或多个物体的一个或多个转发器来确定。外部处理系统908可以包括一个或多个存储器、一个或多个处理器。一个或多个处理器可以被配置为通过执行被存储在一个或多个存储器中的机器可读指令来确定一个或多个物体的速度和位置。外部处理系统可以将所确定的一个或多个物体的速度和/或位置传输到用户接口910或数字接口912。用户接口910可以被配置为显示所确定的速度和地点以及与一个或多个物体的检测相关的其他信息(例如，转发器的定位、与确定过程相关的不确定性、关于被用于检测一个或多个物体的探测信号和自由空间探测波的信息等)。数字接口912可以被配置为将所确定的速度和/或位置以及与一个或多个物体的检测相关的其他信息传输到一个或多个电子设备(例如，汽车、飞机、工厂、用户等的电子设备)。
在一些示例中，物体信号可以承载由中央单元的信号处理单元从一个或多个反射基带信号中提取的数据(例如，原生数据)。提取的数据可以是原生数据、压缩的原生数据或经处理的原生数据(例如，由中央单元的信号处理单元处理)。在一些情况下，压缩的原生数据可以包括可用于确定一个或多个所检测物体的速度或位置的信息，但与原生数据相比，压缩的数据可以更小，并且需要更少的带宽以在给定时间间隔内被传输到处理系统908。在一些情况下，经处理的原生数据包括与原生数据相同的信息，并可被用于确定由集中式传感器网络系统检测到的一个或多个物体的速度和/或位置。在一些示例中，与使用包含原生数据或经压缩的原生数据的物体信号相比，外部处理系统908可以需要更少的计算能力或资源来使用包含经处理的原生数据的物体信号以确定一个或多个物体的速度和/或位置。
在一些示例中，物体信号还可以承载与被用于生成反射基带信号的基带信号相关联的数据。在其他示例中，物体信号可承载与由中央单元的信号处理单元用于生成一个或多个基带信号所使用的算法、信号发生器和/或参数值相关联的数据。
在一些情况下，物体信号可以是由多个信号生成的复用信号，每个信号可用于确定由集中式传感器网络系统检测到的多个物体中的一个物体的速度或位置。
示例应用
在一些实施例中，上述一个或多个集中式传感器网络系统被可用于监测汽车周围环境中一个或多个物体的位置和/或速度。图10示出了被用于此类应用的集中式传感器网络系统(例如，集中式传感器网络系统100、200、300b或800)。在此示例中，集中式传感器网络系统的中央单元1002与被安装在汽车不同位置的8个转发器1004a-1004h通信地连接，对汽车外部包络的影响最小。在一些示例中，一个或多个转发器1004a-1004h可以由传感器(例如，照相机、声学传感器等)代替。
在一些实施例中，上述的一个或多个集中式传感器网络系统可被用于监测飞机周围环境中一个或多个物体的位置和/或速度。在这些实施例中，多个转发器可以被附接到飞机机身上的各个位置，并能够在任意方向检测物体。一个或多个集中式传感器网络系统可以包括，例如，上述集中式传感器网络系统100、200、300b或800。
在一些实施例中，上述一个或多个集中式传感器网络系统可被用于监测环境，例如，开放(或室外)场地。开放场地可以是机场、停车场、体育场、城市街道交叉口、动物养殖场、风力汽轮机发电场、沿海地区。一个或多个集中式传感器网络系统可以包括，例如，上述集中式传感器网络系统100、200、300b或800。
在一些实施例中，上述一个或多个集中式传感器网络系统可被用于监测室内环境室、工厂车间、工厂装配线或传送带或仓库。一个或多个集中式传感器网络系统可以包括，例如，上述集中式传感器网络系统100、200、201、300b或800。
附加示例：
第一组
1.一种用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统，包括：
中央单元，其被配置为：
生成一个或多个基带信号，
使用一个或多个基带信号生成一个或多个探测信号，并将一个或多个探测信号传输到一个或多个转发器，
从一个或多个转发器接收一个或多个回波信号，以及
使用一个或多个基带信号和一个或多个回波信号来检测一个或多个物体，
其中一个或多个转发器与中央单元物理分离，同时通过一个或多个通信链路与中央单元通信耦合，并且其中，一个或多个转发器被配置为：
通过一个或多个通信链路从中央单元接收一个或多个探测信号，
使用一个或多个探测信号和射频(RF)载波信号生成一个或多个RF探测信号，
将一个或多个RF探测信号转换为自由空间探测波，
将自由空间探测波引向环境以检测一个或多个物体，
从一个或多个物体接收一个或多个自由空间回波，以及
使用自由空间回波生成一个或多个回波信号，并通过一个或多个通信链路将一个或多个回波信号传输到中央单元。
2.上述实施例的传感器网络系统，其中该传感器网络系统包括被耦合到中央单元的多个转发器，并且其中中央单元用作公共中央单元，以基于由多个转发器生成的一个或多个回波信号来检测一个或多个物体。
3.上述任何实施例的传感器网络系统，其中该传感器网络系统被配置为使用一个或多个感测模态来检测一个或多个物体，其中转发器中的不同转发器被配置用于相同或不同的感测模态。
4.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个模态至少包括radar感测。
5.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个模态包括radar感测、lidar感测，成像、运动学感测和位置感测中的一个或多个。
6.上述任何实施例中的传感器网络系统，其中中央单元和一个或多个转发器在物理上分离约一厘米到一千米的距离。
7.上述任何实施例的传感器网络系统，其中检测一个或多个物体包括确定一个或多个转发器与一个或多个物体之间的距离。
8.上述任何实施例的传感器网络系统，其中检测一个或多个物体包括确定一个或多个物体相对于一个或多个转发器的速度。
9.上述任何实施例的传感器网络系统，其中该中央单元包括：
信号处理单元，被配置为生成一个或多个基带信号；
发射器，其被耦合到信号处理单元并且被配置为从信号处理单元接收一个或多个基带信号以生成一个或多个探测信号；以及
接收器，其被耦合到信号处理单元并且被配置为接收一个或多个回波信号以生成一个或多个反射基带信号并且将一个或多个反射基带信号馈送到信号处理单元。
10.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元包括路由器，其被配置为将一个或多个探测信号耦合到一个或多个通信链路，并将从一个或多个通信链路接收的一个或多个回波信号耦合到接收器。
11.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个转发器通过对一个或多个RF回波信号进行下变频来生成一个或多个回波信号。
12.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号包括一个或多个基带信号，并且一个或多个回波信号包括一个或多个反射基带信号。
13.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号包括：包括由基带信号调制的中频(IF)载波的一个或多个中频信号，一个或多个回波信号包括：包括由反射基带信号调制的中频(IF)载波的一个或多个中频信号。
14.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号包括基带信号，并且一个或多个回波信号包括：包括由一个或多个基带信号调制的中频载波的一个或多个IF信号。
15.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号包括一个或多个复用探测信号，并且一个或多个回波信号包括一个或多个复用回波信号。
16.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号和/或一个或多个回波信号包括数字信号。
17.上述任何实施例的传感器网络系统，其中至少一个探测信号包括：包括由探测信号调制的光载波的光探测信号。
18.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个回波信号中的至少一个包括：包括由回波信号调制的光载波的光回波信号。
19.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元包括被配置为将电探测信号转换为一个或多个光探测信号的一个或多个电-光转换器，以及被配置为将一个或多个光回波信号转换为一个或多个电回波信号的一个或多个光-电转换器。
20.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个转发器中的至少一个包括：被配置为将电探测信号转换为一个或多个光探测信号的一个或多个电-光转换器，以及被配置为将一个或多个光回波信号转换为电回波信号的一个或多个光-电转换器。
21.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个复用探测信号和/或一个或多个复用回波信号是波长复用信号。
22.上述任何实施例的传感器网络系统，其中至少一个通信链路包括电链路或RF链路。
23.上述任何实施例的传感器网络系统，其中至少一个通信链路包括光链路。
24.上述任何实施例的传感器网络系统，其中至少一个转发器包括天线单元，其中天线单元包括一个或多个RF天线或光学天线。
25.上述任何实施例的传感器网络系统，其中至少一个自由空间探测波和至少一个自由空间回波是自由空间无线电波。
26.上述任何实施例的传感器网络系统，其中至少一个自由空间探测波和至少一个自由空间回波是自由空间光波。
27.上述任何实施例的传感器网络系统，其中天线单元包括被配置为生成和/或接收光波的至少一个光学天线。
28.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元包括被配置用于通过radar感测来检测一个或多个物体的radar中央单元以及，被配置用于通过lidar感测来检测一个或多个物体的lidar中央单元。
29.上述任一实施例的传感器网络系统，其中radar中央单元和lidar中央单元共享公共信号处理单元、公共路由器、以及中央单元和一个或多个转发器之间的公共链路中的一个或多个。
30.上述任何实施例的传感器网络系统，其中探测信号和回波信号经由双向通信链路在一个或多个转发器的转发器和中央单元之间通信。
31.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号和一个或多个回波信号经由两个单独的通信链路在一个或多个转发器的转发器和中央单元之间通信。
32.上述任何实施例的传感器网络系统，其中信号处理单元至少包括数字信号处理单元。
33.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元包括一个或多个数模转换器和模数转换器。
34.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元被配置为使用一个或多个探测信号和一个或多个回波信号，以生成可用于确定一个或多个转发器与一个或多个物体之间的距离和/或可用于确定一个或多个物体相对于一个或多个转发器的速度的物体信号。
35.上述任何实施例的传感器网络系统，其中传感器网络系统作为自动驾驶车辆的一部分被安装。
36.上述任何实施例的传感器网络系统，其中自由空间探测波是连续波。
第二组
1.一种用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统，包括：
中央单元，其被配置为：
生成一个或多个基带信号，
使用一个或多个基带信号生成一个或多个探测信号，并将一个或多个探测信号传输到一个或多个转发器，
从一个或多个转发器接收一个或多个回波信号，以及
使用一个或多个基带信号和一个或多个回波信号来检测一个或多个物体，
其中一个或多个转发器与中央单元物理分离，同时通过一个或多个通信链路与中央单元通信耦合，以及
其中一个或多个转发器被配置为：
通过一个或多个通信链路从中央单元接收一个或多个探测信号，并由此生成自由空间探测波，
将自由空间探测波引向环境以检测一个或多个物体，
从一个或多个物体接收一个或多个自由空间回波，以及
使用自由空间回波生成一个或多个回波信号，并通过一个或多个通信链路将一个或多个回波信号传输到中央单元。
2.上述实施例的传感器网络系统，其中中央单元包括：
信号处理单元，被配置为生成一个或多个基带信号；
发射器，其被耦合到信号处理单元并且被配置为从信号处理单元接收一个或多个基带信号以生成一个或多个探测信号；以及
接收器，其被耦合到信号处理单元并且被配置为接收一个或多个回波信号以生成一个或多个反射基带信号并且将一个或多个反射基带信号馈送到信号处理单元。
3.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元包括路由器，其被配置为将一个或多个探测信号耦合到一个或多个通信链路，并将从一个或多个通信链路接收的一个或多个回波信号耦合到接收器。
4.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号包括一个或多个基带信号，并且一个或多个回波信号包括一或多个反射基带信号。
5.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号包括：包括由一个或多个基带信号调制的中频(IF)载波的一个或多个中频信号，并且一个或多个回波信号包括：包括由一个或多个反射基带信号调制的中频(IF)载波的中频信号。
6.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号包括一个或多个基带信号，并且一个或多个回波信号包括：包括由一个或多个反射基带信号调制的中频载波的一个或多个IF信号。
7.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号中的至少一个包括：包括由探测信号之一调制的光载波的光探测信号。
8.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个回波信号中的至少一个包括：包括由回波信号之一调制的光载波的光回波信号。
9.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中中央单元包括被配置成将电探测信号转换为一个或多个光探测信号的一个或多个电-光转换器，以及被配置成将一个或多个光回波信号转换为电回波信号的一个或多个光-电转换器。
10.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中一个或多个转发器中的至少一个包括：被配置为将电探测信号转换为一个或多个光探测信号的一个或多个电-光转换器，以及被配置为将一个或多个光回波信号转换为电回波信号的一个或多个光-电转换器。
11.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中该传感器网络系统包括被耦合到中央单元的多个转发器，并且其中中央单元用作公共中央单元，用于基于由多个转发器生成的一个或多个回波信号来检测一个或多个物体。
12.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中至少一个通信链路包括电链路或RF链路。
13.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中至少一个通信链路包括光链路。
14.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中至少一个自由空间探测波和至少一个自由空间回波是自由空间无线电波。
15.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中探测信号和回波信号经由双向通信链路在一个或多个转发器的转发器和中央单元之间通信。
16.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中一个或多个探测信号和一个或多个回波信号经由两个单独的通信链路在一个或多个转发器的转发器和中央单元之间通信。
17.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中中央单元被配置为至少部分地通过确定一个或多个转发器与一个或多个物体之间的距离来检测一个或多个物体。
18.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中中央单元被配置为至少部分地通过确定一个或多个物体相对于一个或多个转发器的速度来检测一个或多个物体。
19.上述任一实施例中的传感器网络系统，其中传感器网络系统包括被耦合到中央单元的多个转发器，并且其中转发器可包括一个或多个数字信号处理单元，以生成可用于确定一个或多个转发器与一个或多个物体之间的距离和/或可用于确定一个或多个物体相对于一个或多个转发器的速度的物体信号。
第三组
1.一种用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统，包括：
通过一个或多个通信链路被通信耦合到一个或多个转发器的中央单元，其中一个或多个转发器与中央单元物理分离，
其中中央单元被配置为：
生成一个或多个复用探测信号，并将一个或多个复用探测信号中的至少一个复用信号传输到一个或多个转发器的转发器，
从转发器接收复用回波信号，以及
使用一个或多个反射基带信号检测一个或多个物体，其中基带信号是使用复用回波信号生成的，以及
其中转发器被配置为：
通过一个或多个通信链路中的通信链路从中央单元接收复用探测信号，
使用复用探测信号和一个或多个RF载波信号生成一个或多个射频(RF)探测信号，
将一个或多个RF探测信号转换为自由空间探测波，
将自由空间探测波引向环境以检测一个或多个物体，
从一个或多个物体接收一个或多个自由空间回波，以及
使用自由空间回波生成复用回波信号，并通过通信链路将复用回波信号传输到中央单元。
2.在上述实施例的传感器网络系统中，通信链路是双向通信链路。
3.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个复用探测信号包括一个或多个光探测信号，并且一个或多个复用回波信号包括一个或多个光回波信号。
4.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个复用探测信号和/或一个或多个复用回波信号是波长复用信号。
5.上述任何实施例的传感器网络系统，其中自由空间探测波是连续波(CW)。
6.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元包括一个或多个数模转换器和模数转换器。
7.上述任何实施例的传感器网络系统，其中信号处理单元至少包括数字信号处理单元。
8.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元被配置为使用一个或多个探测信号和一个或多个回波信号，以生成可用于确定一个或多个转发器与一个或多个物体之间的距离和/或可用于确定一个或多个物体相对于一个或多个转发器的速度的物体信号。
9.上述任何实施例的传感器网络系统，其中该传感器网络系统被配置为使用一个或多个感测模态来检测一个或多个物体，其中转发器中的不同转发器被配置为用于相同或不同的感测模态。
10.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个模态包括radar感测、lidar感测，成像、运动学感测和位置感测中的一个或多个。
11.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个模态至少包括radar感测。
12.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元和一个或多个转发器在物理上分离一厘米到一百千米之间的距离。
13.上述任何实施例的传感器网络系统，其中一个或多个光探测信号和/或一个或多个光回波信号包括用数字信号调制的一个或多个光载波。
14.上述任何实施例的传感器网络系统，其中传感器网络系统作为自动驾驶车辆的一部分被安装。
第四组
1.一种用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统，包括通过一个或多个通信链路被通信耦合到一个或多个lidar-radar转发器的中央单元，其中一个或多个lidar-radar转发器与中央单元物理分离，并且其中中央单元被配置为：
生成一个或多个radar探测信号和一个或多个lidar探测信号，
将一个或多个radar探测信号和一个或多个lidar信号传输到一个或多个lidar-radar转发器，
从一个或多个lidar-radar转发器接收一个或多个radar回波信号和一个或多个lidar回波信号，以及
至少部分地基于一个或多个radar回波信号和一个或多个lidar回波信号来检测一个或多个物体。
2.上述实施例的传感器网络系统，其中一个或多个lidar-radar转发器中的至少一个lidar-radar转发器包括：被配置为生成lidar探测波的lidar转发器，和被配置为生成radar探测波的radar转发器，其中lidar探测波包括光波并且radar探测波包括无线电波。
3.上述任何实施例的传感器网络系统，其中至少一个lidar-radar转发器包括天线单元，其中天线单元包括一个或多个RF天线和被配置为发送和接收光波的一个或多个光学天线。
4.上述任何实施例的传感器网络系统，其中中央单元包括：被配置用于通过radar感测来检测一个或多个物体的radar中央单元、和被配置用于通过lidar感测来检测一个或多个物体的lidar中央单元。
5.上述任何实施例的传感器网络系统，其中radar中央单元和lidar中央单元共享公共信号处理单元、公共路由器、以及中央单元和一个或多个转发器之间的公共链路中的一个或多个。
6.上述任何实施例的传感器网络系统，其中，至少部分地基于一个或多个lidar回波信号和一个或多个radar回波信号，中央单元通过确定一个或多个转发器与一个或多个物体之间的距离和/或一个或多个物体相对于一个或多个转发器的速度来检测一个或多个物体，或者通过生成可用于确定一个或多个转发器与一个或多个物体之间的距离和/或可用于确定一个或多个物体相对于一个或多个转发器的速度的物体信号来检测一个或多个物体。
术语
应当理解，本文所述和/或图中所描绘的每个过程、方法和算法可以体现在由一个或多个物理计算系统、硬件计算机处理器、特定应用电路和/或被配置为执行指定和特定计算机指令的电子硬件所执行的代码模块中，并全部或部分实现自动化。例如，计算系统可包括用特定计算机指令编程的通用计算机(例如，服务器)，或专用计算机、专用电路等。代码模块可以被编译并链接到可执行程序中，被安装在动态链接库中，或者可以用解释编程语言编写。在一些实施例中，特定操作和方法可由特定于给定功能的电路执行。
此外，本公开功能的某些实施例在数学、计算或技术上足够复杂，因此可能需要特定应用的硬件或一个或多个物理计算设备(利用适当的专用可执行指令)来执行功能，例如，这是由于所涉及的计算量或复杂性或基本上实时地提供结果。例如，输入数据可以包括在非常短的时间间隔收集的传感器数据，而在每个时间间隔收集大量数据。因此，可能需要专门编程的计算机硬件来在商业上合理的时间内处理输入数据。
代码模块或任何类型的数据可以被存储在任何类型的非瞬态计算机可读介质上，诸如包括硬盘、固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、易失性或非易失性存储器、相同和/或类似的组合的物理计算机存储。在一些实施例中，非暂时性计算机可读介质可以是本地处理和数据模块、远程处理模块和远程数据存储库中的一个或多个的一部分。方法和模块(或数据)也可以作为生成的数据信号(例如，作为载波或其他模拟或数字传播信号的一部分)在各种计算机可读传输介质上传输，并且可以采取各种形式(例如，作为单个或复用模拟信号的一部分，或者作为多个离散数字分组或帧)。所公开的过程或过程步骤的结果可以被持久地或以其他方式存储在任何类型的非暂时性、有形的计算机存储器中，或者可以经由计算机可读传输介质进行通信。
本文描述和/或附图中描绘的流程图中的任何过程、块、状态、步骤或功能应被理解为可能表示代码模块、段或部分代码，其中包括用于实施过程中特定功能(例如，逻辑或算术)或步骤的一个或多个可执行指令。各种过程、块、状态、步骤或功能可以与本文提供的说明性示例组合、重新排列、添加、删除、修改或以其他方式改变。在一些实施例中，附加或不同的计算系统或代码模块可执行本文所述的一些或所有功能。本文描述的方法和过程也不限于任何特定序列，并且与之相关的块、步骤或状态可以在其他适当的顺序中执行，例如，串行、并行或以某种其他方式。任务或事件可以被添加到所公开的示例实施例中或从中移除。此外，本文描述的实施例中各种系统组件的分离是为了说明目的，并且不应被理解为在所有实施例中都需要这种分离。应当理解，所描述的程序组件、方法和系统通常可以被集成在单个计算机产品中，或者被封装到多个计算机产品中。
在上述说明书中，本发明已经参考其中的具体实施例进行描述。然而，显而易见的是，在不脱离本发明更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应以说明性而非限制性来看待。
事实上，应当理解，本公开的系统和方法各自具有多个创新方面，其中没有一个方面单独负责或要求实现本文所公开的期望属性。上述各种特征和过程可以彼此独立地使用，或者可以以各种方式组合。所有可能的组合和子组合都在本公开的范围内。
本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独实施或在任何合适的子组合中实施。此外，尽管上述特征可被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初也是这样要求的，但在一些情况下，可从所要求的组合中删除一个或多个特征，并且所要求的组合可被指向子组合或子组合的变体。没有任何一个特征或特征组是每个实施例所必需或不可缺少的。
应当理解，本文中使用的条件语言，诸如，“能够”、“应该”、“可能”、“可以”、“例如”等，除非另有明确说明，或在使用的上下文中理解，通常旨在传达某些实施例包括，而其他实施例不包括特定特征、元素和/或步骤。因此，这种条件语言通常并不意味着特征、元素和/或步骤是一个或多个实施例所必需的，或者一个或多个实施例必须包括逻辑，用于在有或没有作者输入或提示的情况下确定这些特征、元素或步骤是否被包括在任何特定实施例中或将在其中被执行。术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义词，并且以开放式方式包含使用，并且不排除其他元素、特征、行为、操作等。此外，术语“或”是在其包容性的意义上使用的(而非排他性)，因此当用于，例如，连接元素列表时，术语“或”表示列表中的一个、一些或所有元素。此外，除非另有规定，否则本申请以及所附权利要求中使用的冠词“一”、“一个”和“该”应被解释为“一个或多个”或“至少一个”。类似地，虽然可以在附图的操作中以特定顺序描述，但应认识到，不需要以所示的特定顺序或次序执行此类操作，也不需要执行所有图示的操作，以实现期望的结果。此外，附图可以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程。然而，未描绘的其他操作可以被纳入示意性说明的示例方法和过程中。例如，可以在任何所示的操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。此外，在其他实施例中，该操作可以被重新排列或重新排序。在特定情况下，多任务和并行处理可以是有利的。此外，上述实施例中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这种分离，并且应被理解为，所述程序组件和系统通常可以被集成在单个软件产品中或被封装到多个软件产品中。此外，其他实施例在以下权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求书中所述的动作可以以不同的顺序执行，并且仍然实现期望的结果。
因此，实施例不旨在限于本文所示的实施例，而是与本公开、原理和本文所公开的新颖特征相一致的最广范围。

Claims (30)

1.一种用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统，所述传感器网络系统包括：
通过一个或多个通信链路被耦合到一个或多个转发器的中央单元，所述中央单元被配置为：
生成一个或多个基带信号，
使用所述一个或多个基带信号生成一个或多个探测信号，并通过所述一个或多个通信链路将所述一个或多个探测信号传输至所述一个或多个转发器，
通过所述一个或多个通信链路从所述一个或多个转发器接收一个或多个回波信号，以及
至少部分地基于所述一个或多个回波信号和所述一个或多个基带信号来检测所述一个或多个物体，
其中所述一个或多个转发器与所述中央单元物理分离，同时通过所述一个或多个通信链路被通信耦合到所述中央单元，以及
其中，所述一个或多个转发器被配置为：
通过所述一个或多个通信链路从所述中央单元接收所述一个或多个探测信号，并由此生成自由空间探测波，
将所述自由空间探测波引向环境，用于检测所述一个或多个物体，
从所述一个或多个物体接收一个或多个自由空间回波，以及
使用所述自由空间回波生成所述一个或多个回波信号，并通过所述一个或多个通信链路将所述一个或多个回波信号传输到所述中央单元。
2.根据权利要求1所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个转发器还被配置为通过以下方式生成所述自由空间探测波：
使用所述一个或多个探测信号和一个或多个射频(RF)载波信号生成一个或多个RF探测信号，以及
将所述一个或多个RF探测信号转换为所述自由空间探测波。
3.根据权利要求1所述的传感器网络系统，其中，所述中央单元包括：
信号处理单元，被配置为生成所述一个或多个基带信号；
发射器，其被耦合到所述信号处理单元，并且被配置为从所述信号处理单元接收所述一个或多个基带信号以生成所述一个或多个探测信号；以及
接收器，其被耦合到所述信号处理单元，并且被配置为接收所述一个或多个回波信号以生成一个或多个反射基带信号并将所述一个或多个反射基带信号馈送到所述信号处理单元。
4.根据权利要求3所述的传感器网络系统，其中，所述中央单元还包括路由器，其被配置为将所述一个或多个探测信号耦合到所述一个或多个通信链路，并将从所述一个或多个通信链路接收的所述一个或多个回波信号耦合到所述接收器或解复用器。
5.根据权利要求3所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个探测信号包括所述一个或多个基带信号，并且所述一个或多个回波信号包括所述一个或多个反射基带信号，或者其中所述一个或多个探测信号和所述一个或多个回波信号包括一个或多个中频(IF)信号，其中一个或多个IF信号包括由所述一个或多个基带信号或由所述一个或多个反射基带信号调制的中频载波。
6.根据权利要求3所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个探测信号包括所述一个或多个基带信号，并且所述一个或多个回波信号包括一个或多个IF信号，其包括由所述一个或多个反射基带信号调制的中频载波。
7.根据权利要求3所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个探测信号包括一个或多个光探测信号，并且所述中央单元还包括被配置为生成所述一个或多个光探测信号的一个或多个电-光转换器。
8.根据权利要求3所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个回波信号包括一个或多个光回波信号，并且所述中央单元还包括被配置为将所述一个或多个光回波信号转换为一个或多个电信号并将其馈送至所述接收器的一个或多个光-电转换器。
9.根据权利要求7所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个光探测信号包括由所述一个或多个基带信号调制的一个或多个光载波信号。
10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个通信链路包括一个或多个电链路、一个或多个光链路或一个或多个RF链路。
11.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，至少一个自由空间探测波和至少一个自由空间回波是自由空间无线电波。
12.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述探测信号和所述回波信号经由双向通信链路在所述一个或多个转发器中的转发器和所述中央单元之间进行通信。
13.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个探测信号和所述一个或多个回波信号经由两个单独的通信链路在所述一个或多个转发器中的转发器和所述中央单元之间进行通信。
14.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述中央单元被配置为至少部分地通过以下一项或多项来检测一个或多个物体：
确定所述一个或多个转发器与所述一个或多个物体之间的距离；
确定所述一个或多个物体相对于所述一个或多个转发器的速度；
生成可用于确定所述一个或多个转发器与所述一个或多个物体之间的距离的物体信号；以及
生成可用于确定所述一个或多个物体相对于所述一个或多个转发器的速度的物体信号。
15.一种用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统，所述传感器网络系统包括：
通过一个或多个通信链路被通信耦合到一个或多个转发器的中央单元，其中所述一个或多个转发器与所述中央单元物理分离，
其中，所述中央单元被配置为：
生成一个或多个复用探测信号，并通过通信链路之一将至少一个复用探测信号传输至转发器之一，
通过所述通信链路之一从所述转发器之一接收复用回波信号，以及
至少部分地基于一个或多个反射基带信号检测所述一个或多个物体，其中所述一个或多个反射基带信号是使用所述复用回波信号生成的，以及
其中所述转发器之一被配置为：
通过所述通信链路之一从所述中央单元接收所述复用探测信号之一，
使用所述复用探测信号之一和一个或多个射频(RF)载波信号生成一个或多个RF探测信号，
将所述一个或多个RF探测信号转换为自由空间探测波，
将所述自由空间探测波指引到环境以检测所述一个或多个物体，
从所述一个或多个物体接收一个或多个自由空间回波，以及
使用所述自由空间回波生成所述复用回波信号，并通过所述通信链路将所述复用回波信号传输至所述中央单元。
16.根据权利要求15所述的传感器网络系统，所述通信链路是双向通信链路。
17.根据权利要求15所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个复用探测信号包括两个或更多个光探测信号，并且一个或多个复用回波信号包括两个或更多个光回波信号。
18.根据权利要求15-17中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述自由空间探测波是连续波(CW)。
19.根据权利要求15-17中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述中央单元包括信号处理单元，并且其中所述信号处理单元至少包括数字信号处理单元。
20.根据权利要求15-17中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述中央单元被配置为至少部分地通过以下一项或多项来检测所述一个或多个物体：
确定所述一个或多个转发器与所述一个或多个物体之间的距离；
确定所述一个或多个物体相对于所述一个或多个转发器的速度；
生成可用于确定所述一个或多个转发器与所述一个或多个物体之间的距离的物体信号；以及
生成可用于确定所述一个或多个物体相对于所述一个或多个转发器的速度的物体信号。
21.根据权利要求15-17中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述传感器网络系统被配置为使用一个或多个感测模态来检测所述一个或多个物体，其中不同的转发器被配置用于相同或不同的感测模态，并且其中一个或多个感测模态包括radar感测、lidar感测、成像、运动学感测和位置感测中的一个或多个。
22.根据权利要求21所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个模态至少包括radar感测。
23.根据权利要求15-17中任一项权利要求所述的传感器网络系统，其中，所述中央单元和所述一个或多个转发器在物理上分离一厘米至一百千米之间的距离。
24.根据权利要求17所述的传感器网络系统，其中，所述两个或更多个光探测信号和所述两个或更多个光回波信号包括：用数字信号调制的一个或多个光载波。
25.根据权利要求15所述的传感器网络系统，其中，所述传感器网络系统作为自动驾驶车辆的一部分被安装。
26.一种用于检测环境中的一个或多个物体的集中式物体检测传感器网络系统，所述传感器网络系统包括通过一个或多个通信链路被通信耦合到一个或多个lidar-radar转发器的中央单元，其中所述一个或多个lidar-radar转发器与所述中央单元物理分离，并且其中所述中央单元被配置为：
生成一个或多个radar探测信号和一个或多个ridar探测信号，
将所述一个或多个radar探测信号和所述一个或多个ridar探测信号传输至所述一个或多个lidar-radar转发器，
从所述一个或多个lidar-radar转发器接收一个或多个radar回波信号和一个或多个lidar回波信号，以及
至少部分地基于所述一个或多个radar回波信号和所述一个或多个ridar回波信号来检测所述一个或多个物体。
27.根据权利要求26所述的传感器网络系统，其中，所述一个或多个lidar-radar转发器中的每个lidar-radar转发器包括：被配置为生成lidar探测波的至少一个lidar转发器和被配置为生成radar探测波的至少一个radar转发器，其中，所述lidar探测波包括光波，并且所述radar探测波包括无线电波。
28.根据权利要求26或27所述的传感器网络系统，其中，所述中央单元包括：被配置用于通过radar感测来检测所述一个或多个物体的radar中央单元和被配置用于通过lidar感测来检测所述一个或多个物体的lidar中央单元。
29.根据权利要求28所述的传感器网络系统，其中，所述radar中央单元和所述lidar中央单元共享公共信号处理单元、公共路由器以及所述中央单元和所述一个或多个转发器之间的公共链路中的一个或多个。
30.根据权利要求26所述的传感器网络系统，其中，所述中央单元至少部分地通过以下一项或多项来检测所述一个或多个物体：
确定所述一个或多个转发器与所述一个或多个物体之间的距离；
确定所述一个或多个物体相对于所述一个或多个转发器的速度；
生成可用于确定所述一个或多个转发器与所述一个或多个物体之间的距离的物体信号；以及
生成可用于确定所述一个或多个物体相对于所述一个或多个转发器的速度的物体信号。
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