JP2024010161A - オブジェクトを検出するためのシステムおよび方法 - Google Patents

オブジェクトを検出するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Puglielli Antonio
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Ranjan Darsh
ハンクス，クリストファー
Hanks Christopher
チム，マン・チャン
Man Chung Chim
ナグパル，ヴィナヤック
Nagpal Vinayak
ワン，チン・ミン
Ching Ming Wang
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Abstract

【課題】地上ビークルの外部のターゲットの空間的配置または特性を決定するためのシステムの提供。【解決手段】このシステムは、送信アンテナおよび受信アンテナを備えるレーダアンテナアレイと、地上ビークルの空間的配置を取得するように構成されたビークル位置センサと、レーダアンテナアレイおよびビークル位置センサに動作可能に結合されたコントローラと、を備え、コントローラは、送信アンテナによって送信される連続レーダパルスおよび受信アンテナによって受信される複数の信号と、地上ビークルが動いているときにビークル位置センサによって実質的にリアルタイムで取得された地上ビークルの空間的配置と、を同期させて、同期された測定値のセットを生成し、同期された測定値のセットを使用して、（ｉ）地上ビークルに対するターゲットの空間的配置または（ｉｉ）ターゲットの特性を決定する、ように構成される。【選択図】図2

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１１月１５日に出願された米国特許出願第１６／１９２７２５号
の優先権を主張し、２０１８年５月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／６７３６
２２号の利益を主張し、これらは両方とも、あらゆる目的のためにその全体が参照により
本明細書に組み込まれる。
ＲＡｄｉｏ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ（レーダ）は、オブジェク
ト検出、レンジ測定、方向検出、マッピングなど、多くの用途で使用され得る。従来、レ
ーダは、航空ビークル、衛星、および海上船舶で、オブジェクトの位置を特定し、地形を
画像化するために使用されてきた。近年、レーダは、死角検出、衝突回避、自動運転など
の用途で自動車に使用されることが増えている。天候や視程の変化の影響を受ける光学ベ
ースのセンサ（カメラや光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムなど）とは異なり、レ
ーダは、低光量の条件、暗い場所、あらゆる種類の気象条件で機能することができる。
ただし、既存の自動車レーダ技術では、（１）異なるオブジェクトを感知する、（２）
間隔の狭いオブジェクトを区別する、または（３）道路上または周辺環境にあるオブジェ
クトの特性を検出する、ために必要な分解能が不足している可能性がある。既存の自動車
レーダシステムの分解能は、方位角と仰角の両方で制限される場合がある。さらに、既存
の自動車レーダシステムは、自動車の車体サイズによって課せられる制約のために、アン
テナチャネルの数とアパーチャサイズが制限される傾向がある。
航空ビークルや衛星で使用されるレーダ技術はより高い分解能を有する可能性があるが
、そのようなシステムは、航空／宇宙用途と自動車用途との間で動作波長が異なるため、
商用自動車用途には法外なコストがかかる追加のコンポーネントとセンサを必要とするこ
とがよくある。さらに、航空ビークルおよび衛星で使用されるレーダ技術は、航空／宇宙
用途と地上用途との間で意図された動作モードが通常非常に異なることを考えると、自動
車に容易に適応できない可能性がある。
近年は自動運転に重点が置かれているため、道路上の潜在的な障害物や危険性について
ドライバに事前に通知できる、自動車の長距離検出センサが必要とされている。しかしな
がら、既存の自動車用レーダ技術は、少なくとも上記の課題を考慮すると、自動車の長距
離検出センサでの展開に備えておらず、適切ではない可能性がある。
地上ビークルが環境内を移動するときに、ターゲットおよび／またはターゲットの特性
を正確に検出するために使用できる、地上ビークル上の高分解能レーダシステムの必要性
が存在する。
本開示は、ビークルに近接して、ビークルの移動経路に沿ってもしくは近接して、およ
び／またはビークルの視野内にあるオブジェクトを検出するための方法およびシステムを
提供する。ビークルは、地上ビークル（例えば、車またはバス）であり得る。
本明細書に開示されるような高分解能レーダシステムは、レーダシステムに関して、レ
ンジおよび／または方位のいずれかにおいて互いに非常に近い複数のターゲットを区別す
ることができるレーダシステムであり得る。レーダシステムは、レンジ分解能、方位角分
解能、仰角分解能、またはそれらの任意の組み合わせを改善することにより、より高い分
解能を達成することができる。レンジ分解能は、同じ方位にあるがレンジが異なる２つ以
上のターゲットを区別するレーダシステムの機能である。方位角分解能は、レーダシステ
ムが、レンジは似ているが方位が異なるオブジェクトを区別する機能である。仰角分解能
は、レーダシステムが、レンジは似ているが仰角が異なるオブジェクトを区別する機能で
ある。レンジ分解能は帯域幅の関数である可能性があり、方位角および仰角分解能はレー
ダアレイの形状の関数である可能性がある。レーダシステムは、１つまたは複数のターゲ
ットの存在を検知し、１つまたは複数のターゲットを個別のターゲットとして区別し、お
よび／または１つまたは複数のターゲットのいくつかの物理的特性を決定できる場合、タ
ーゲットおよび／またはターゲットの特性を正確に検出できる。
本明細書に開示されるレーダシステムは、任意のレーダアンテナアレイ（例えば、比較
的低コストで、コンパクトで、容易に市販されているミリメートル波長レーダアンテナア
レイ）を使用して実装され得る。本明細書に開示されるレーダシステムはまた、レーダア
ンテナアレイからの戻りを使用することによって、ビークル位置の正確な測定および追跡
を可能にすることができる。場合によっては、レーダシステムは、地上ビークルでの使用
に適合した合成アパーチャレーダ（ＳＡＲ）システムである可能性がある。あるいは、レ
ーダシステムは、ＳＡＲシステムの１つまたは複数の要素を組み込むことができる。本明
細書に開示されるＳＡＲシステムは、移動する地上プラットフォームまたは地上ビークル
からの高分解能レーダ画像を提供することができる。ＳＡＲシステムは、地上ビークルの
位置の正確な測定と追跡を利用して、生のレーダリターンを焦点画像に変換することがで
きる。信頼性の高いＳＡＲイメージングとビークルおよび／またはターゲット位置の正確
な測定を達成するために、ＳＡＲシステムの空間構成は、レーダ信号の波長またはレーダ
信号の波長の一部に基づいて固定または調整され得る。
一態様では、本開示は、地上ビークルの外部のターゲットの空間的配置または特性を決
定するためのシステムおよび方法を提供する。システムは、（ｉ）送信アンテナおよび（
ｉｉ）受信アンテナを備えるレーダアンテナアレイと、地上ビークルの空間的配置を取得
するように構成されたビークル位置センサと、レーダアンテナアレイおよびビークル位置
センサに動作可能に結合されたコントローラと、を備え得る。コントローラは、（ａ）（
ｉ）送信アンテナによって送信される連続レーダパルスおよび受信アンテナによって受信
される複数の信号であって、これらの複数の信号は、連続レーダパルスの少なくともサブ
セットに対応し得、ターゲットと相互作用する連続レーダパルスの少なくともサブセット
に基づいて生成され得る、連続レーダパルスおよび複数の信号と、（ｉｉ）地上ビークル
が動いているときにビークル位置センサによって実質的にリアルタイムで取得された地上
ビークルの空間的配置と、を同期させて、同期された測定値のセットを生成し、（ｂ）同
期された測定値のセットを使用して、（ｉ）地上ビークルに対するターゲットの空間的配
置または（ｉｉ）ターゲットの特性を決定する、ように構成され得る。
いくつかの実施形態では、送信アンテナおよび受信アンテナは、固定された空間構成を
有し得る。同期された測定値のセットは、固定された空間構成に少なくとも部分的に基づ
いて生成され得る。いくつかの実施形態では、固定された空間構成は、送信アンテナと受
信アンテナが互いに対して固定的に取り付けられるように、送信アンテナと受信アンテナ
との間の固定距離を含み得る。
いくつかの実施形態では、システムは、送信アンテナまたは受信アンテナを備える複数
のアンテナをさらに備え得る。複数のアンテナの隣接するアンテナ間の距離は、連続レー
ダパルスの中心周波数の波長の約４分の１から約１０倍であり得る。いくつかの実施形態
では、複数のアンテナの隣接する受信アンテナ間の距離は、連続レーダパルスの中心周波
数の波長の約半分であり得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、地上ビークル
が動いているときに、連続レーダパルスが送信されるパルス繰り返し周波数が、地上ビー
クルが隣接する受信アンテナ間の距離にほぼ等しい長さを移動するのにかかる時間の逆数
よりも大きくなり得るように、レーダアンテナアレイを制御するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、コントローラは、アレイのパルス繰り返し周波数が、地上ビ
ークルが波長の一部または波長の一部の倍数を移動するのにかかる可能性のある時間の逆
数にほぼ等しくなるように制御するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、レーダアンテナアレイは、地上ビークルの前側、後側、また
は横側に取り付けられるように構成され得る。
いくつかの実施形態では、システムは、レーダアンテナアレイを備える複数のレーダア
ンテナアレイをさらに備え得る。複数のレーダアンテナアレイは、同じ向きまたは異なる
向きで、地上ビークルの同じ側または地上ビークルの異なる側に取り付けられるように構
成され得る。複数のレーダアンテナアレイは、約４５度から約３６０度の範囲の地上ビー
クルの周りのマルチアングルターゲットセンシングカバレッジを提供するように構成され
得る。場合によっては、コントローラは、地上ビークルの異なる側からの複数のターゲッ
トのそれぞれの空間的配置を計算するか、または特性を検出するように構成され得る。複
数のターゲットは、前記ターゲットを備え得る。あるいは、コントローラは、（ｉ）第１
のレーダアンテナアレイを使用して地上ビークルの第１の側から計算される第１のターゲ
ットの第１の空間的配置と、（ｉｉ）第２のレーダアンテナアレイを使用して地上ビーク
ルの第２の側から計算される第２のターゲットの第２の空間的配置と、を処理するように
さらに構成され得る。レーダアンテナアレイは、第１および第２のレーダアンテナアレイ
を含み得る。他の実施形態では、コントローラはまた、（ｉ）前記地上ビークルの第１の
側から、または第１のレーダアンテナアレイを使用して計算されるターゲットの第１の空
間的配置と、（ｉｉ）前記地上ビークルの第２の側から、または第２のレーダアンテナア
レイを使用して計算されるターゲットの第２の空間的配置と、を処理するように構成され
得る。レーダアンテナアレイは、第１および第２のレーダアンテナアレイを含み得る。
いくつかの実施形態では、複数のアンテナは、複数の受信アンテナを含み得る。複数の
信号は、地上ビークルの連続する位置についての複数の受信アンテナの隣接する受信アン
テナでの位相測定値を含み得る。位相測定値は、連続レーダパルスの送信に関連している
可能性がある。場合によっては、コントローラは、（１）隣接する受信アンテナでの第１
のセットの位相測定値間の第１の差と、（２）送信された連続レーダパルスに対応する隣
接する各受信アンテナの第２のセットの位相測定値間の第２の差と、の間の関係に少なく
とも部分的に基づいて、地上ビークルの空間的配置を計算するように構成され得る。場合
によっては、コントローラは、（ｉ）隣接する受信アンテナでの第１のセットの位相測定
値に部分的に基づいて到達角度を計算し、（ｉｉ）到達角度および隣接する各受信アンテ
ナの第２のセットの位相測定値に部分的に基づいて、レンジと方位角の情報を含む２次元
平面内の地上ビークルの動きを決定する、ようにさらに構成され得る。コントローラはま
た、レンジおよび方位角の情報を地上ビークルのデカルト座標のセットに変換するように
構成され得る。
いくつかの実施形態では、コントローラは、地上ビークルに対する複数のターゲットの
それぞれの空間的配置または特性を計算するように構成され得る。複数のターゲットがタ
ーゲットを備え得る。いくつかの実施形態では、システムは、受信アンテナを含む複数の
受信アンテナをさらに備え得る。複数の受信アンテナは、水平面および垂直面において固
定された空間構成を有し得る。例えば、複数の受信アンテナは、ＸＹ平面、ＸＺ平面、ま
たはＹＺ平面において固定された空間構成を有し得る。いくつかの実施形態では、コント
ローラは、水平面および／または垂直面の複数の受信アンテナの固定された空間構成に少
なくとも部分的に基づいて、３次元座標空間における地上ビークルに対する複数のターゲ
ットのそれぞれの空間的配置を計算するようにさらに構成され得る。
いくつかの実施形態では、コントローラは、地上ビークルに対するターゲットの空間的
配置を計算する前に、信号の帯域幅を減らすために複数の信号を前処理するように構成さ
れ得る。場合によっては、コントローラは地上ビークルに搭載されていることがある。コ
ントローラは、コンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路、グラフィックス処理ユ
ニット、またはフィールドプログラマブルゲートアレイを備え得る。場合によっては、ビ
ークル位置センサは、地上ビークルに搭載され、レーダアンテナアレイとは別に配置され
ることがある。ビークル位置センサは、慣性測定ユニット、全地球測位システムセンサ、
カメラ、ライダ、ホイールエンコーダ、およびレーダからなる群から選択される少なくと
も１つの部材を含み得る。
別の態様では、本開示は、地上ビークルが動いている間に、地上ビークルの外部のター
ゲットの空間的配置または特性を決定するための方法を提供する。この方法は、（ａ）タ
ーゲットが（１）少なくとも０．２メートルのサイズを有し、（２）地上ビークルの前方
または後方を向いた方向で地上ビークルの視野内にあり、（３）地上ビークルから少なく
とも約１メートルの距離にあるときに、地上ビークルに搭載された合成アパーチャレーダ
を使用して、（ｉ）約０．０５度～１度の方位角分解能および（ｉｉ）約２．５度～１０
度の仰角分解能を有するレーダ信号を収集するステップと、（ｂ）前記レーダ信号を使用
して、（ｉ）地上ビークルに対するターゲットの空間的配置、または（ｉｉ）ターゲット
の特性を決定するステップと、を含み得る。
別の態様では、本開示は、地上ビークルが動いている間に、地上ビークルの外部のター
ゲットの空間的配置または特性を決定するための方法を提供する。この方法は、（ａ）タ
ーゲットが（１）少なくとも０．２メートルのサイズを有し、（２）地上ビークルの側方
を向いた方向で地上ビークルの視野内にあり、（３）地上ビークルから少なくとも約１メ
ートルの距離にあるときに、地上ビークルに搭載された合成アパーチャレーダを使用して
、（ｉ）約０．０５度～１度の方位角分解能および（ｉｉ）約５度～３０度の仰角分解能
を有するレーダ信号を収集するステップと、（ｂ）レーダ信号を使用して、（ｉ）地上ビ
ークルに対するターゲットの空間的配置、または（ｉｉ）ターゲットの特性を決定するス
テップと、を含み得る。
別の態様では、本開示は、地上ビークルの外部のターゲットの空間的配置または特性を
決定するための方法を提供する。この方法は、（ａ）地上ビークルにレーダアンテナアレ
イを設けるステップであって、レーダアンテナアレイは送信アンテナおよび受信アンテナ
を備える、ステップと、（ｂ）ビークル位置センサを使用して、地上ビークルの空間的配
置を取得するステップと、（ｃ）レーダアンテナアレイとビークル位置センサに動作可能
に結合されたコントローラを使用して：（１）（ｉ）送信アンテナによって送信された連
続レーダパルスと受信アンテナによって受信された複数の信号であって、その複数の信号
は、連続レーダパルスの少なくともサブセットに対応し得、ターゲットと相互作用する連
続レーダパルスの少なくともサブセットに基づいて生成され得る、連続レーダパルスおよ
び複数の信号と、（ｉｉ）地上ビークルが動いているときに実質的にリアルタイムでビー
クル位置センサによって得られる地上ビークルの空間的配置と、を同期させて、同期され
た測定値のセットを生成するステップ、および（２）同期された測定値のセットを使用し
て、（ｉ）地上ビークルに対するターゲットの空間的配置、または（ｉｉ）ターゲットの
特性を決定するステップと、を含み得る。場合によっては、この方法は、（ａ）において
、地上ビークル上に固定された空間構成で送信アンテナおよび受信アンテナを設けるステ
ップをさらに含み得る。同期された測定値のセットは、送信アンテナおよび受信アンテナ
の固定された空間構成に少なくとも部分的に基づいて生成され得る。あるいは、地上ビー
クルに対するターゲットの空間的配置またはターゲットの特性は、ターゲットが静止また
は移動しているときに地上ビークルがターゲットに対して移動している間に、実質的にリ
アルタイムで決定され得る。いくつかの実施形態では、この方法は、（ｃ）において、（
ｉ）地上ビークルの第１の側から、または第１のレーダアンテナアレイを使用して計算さ
れたターゲットの第１の空間的配置を、（ｉｉ）地上ビークルの第２の側から、または第
２のレーダアンテナアレイを使用して計算されたターゲットの第２の空間的配置に対して
処理するステップであって、レーダアンテナアレイは、第１および第２のレーダアンテナ
アレイを備える、ステップをさらに含み得る。
本開示の別の態様は、１つまたは複数のコンピュータプロセッサによる実行時に、上記
または本明細書の他の場所に記載の方法のいずれかを実施する機械実行可能コードを含む
非一時的なコンピュータ可読媒体を提供する。
本開示の別の態様は、１つまたは複数のコンピュータプロセッサおよびそれに結合され
たコンピュータメモリを備えるシステムを提供する。コンピュータメモリは、１つまたは
複数のコンピュータプロセッサによる実行時に、上記または本明細書の他の場所に記載の
方法のいずれかを実施するマシン実行可能コードを含む。
本開示の追加の態様および利点は、本開示の例示的な実施形態のみが示され、説明され
る以下の詳細な説明から、当業者には容易に明らかとされよう。理解されるように、本開
示は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべて本開示から逸脱
することなく、さまざまな明白な点で修正が可能である。したがって、図面および説明は
、本質的に例示と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではない。
参照による援用
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、個々の刊行物、特許
、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同じ
程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に具体的に記載されている。本開示の特
徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を説明する
以下の詳細な説明、および添付の図面（本明細書では“Ｆｉｇｕｒｅ”および“ＦＩＧ”
も参照））を参照することによって得られる。
いくつかの実施形態による、周囲環境内の１つまたは複数のターゲットを検出するためにビークル上で使用することができるシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、ビークル位置センサおよび１つまたは複数のレーダアンテナアレイに動作可能に結合されたコントローラを示す図である。 いくつかの実施形態による、レーダアンテナアレイを示す図である。 いくつかの実施形態による、ビークル位置センサを示す図である。 いくつかの実施形態による、コントローラを使用して、ビークル位置センサおよびレーダアンテナアレイから取られた測定値を同期させることができるシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、複数の送信アンテナまたは受信アンテナを使用して、ターゲットの空間的配置または特性を感知することができるシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、複数のレーダアンテナアレイを使用して、ターゲットの空間的配置または特性を感知することができるシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、１つまたは複数のレーダアンテナアレイのさまざまな取り付け構成および向きを示す図である。 いくつかの実施形態による、複数のレーダアンテナアレイを使用して、複数のターゲットの空間的配置または特性を感知することができるシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、複数の受信アンテナおよび対応する位相測定値を使用して、ビークルの空間的配置を感知することができるシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、複数のターゲットを検出するためにビークル上で使用され得るシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、１つまたは複数のレーダアンテナアレイまたはビークル位置センサを使用して、周囲環境内のターゲットを検出するためにビークル上で使用され得るシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、レーダアンテナアレイまたはビークル位置センサを使用して、周囲環境内の１つまたは複数のターゲットを検出するためにビークル上で使用され得るシステムを示す図である。 いくつかの実施形態による、１つまたは複数のレーダアンテナアレイまたはビークル位置センサを使用して、周囲環境内の１つまたは複数のターゲットを検出するためにビークル上で使用され得るシステムを示す図である。 本明細書で提供される方法を実施するようにプログラムされているか、そうでなければ構成されているコンピュータ制御システムを示す図である。
本開示のさまざまな実施形態が本明細書に示され、説明されてきたが、そのような実施
形態が例としてのみ提供されることは当業者には明らかであろう。本開示から逸脱するこ
となく、当業者には、多数の変形、変更、および置換が起こり得る。本明細書に記載の本
開示の実施形態のさまざまな代替案を使用できることを理解されたい。
本明細書で使用される「地上ビークル」という用語は、一般に、地面に接触することに
よって、または地下のロケーションで動作するように構成されたビークルを指す。いくつ
かの例では、地上ビークルは、車、バス、電車、トラック、自転車、オートバイ、スクー
ター、ボート、潜水艦、または地上で使用するための任意の輸送デバイスである。地上ビ
ークルは車であってもよい。地上ビークルは、例えば、地上で使用するためのロボットな
ど、通常は地面に接触することによって、または地下で動作することによって動作する任
意の機械であってもよい。地上ビークルは、空中または宇宙で動作できない場合がある。
例えば、地上ビークルは飛行機やヘリコプターではない場合がある。
「少なくとも」、「より大きい」、または「以上」という用語が一連の２つ以上の数値
の最初の数値の前にある場合、「少なくとも」、「より大きい」、または「以上」という
用語は常に、その一連の数値の各数値に適用される。例えば、１、２、または３以上は、
１以上、２以上、または３以上と同等である。
「わずかに」、「未満」、または「以下」という用語が一連の２つ以上の数値の最初の
数値の前にある場合、「わずかに」、「未満」、「以下」という用語は常に、その一連の
数値の各数値に適用される。例えば、３、２、または１以下は、３以下、２以下、または
１以下と同等である。
本開示は、地上ビークルからのオブジェクトの検出を改善することができるシステムお
よび方法を提供する。既存の自動車レーダ技術は、（１）異なるオブジェクトを感知する
、（２）間隔の狭いオブジェクトを区別する、または（３）道路上または周辺環境にある
オブジェクトの特性を検出する、ために必要な分解能を欠いている可能性がある。さらに
、既存の自動車レーダシステムは、自動車の車体サイズによって課せられる制約のために
、アンテナチャネルの数とアパーチャサイズが制限される傾向がある。本明細書に開示さ
れるシステムおよび方法は、例えば、合成アパーチャレーダ（ＳＡＲ）システム（または
ＳＡＲベースのシステム）を利用することによって、地上ビークル上のレーダベースのタ
ーゲット検出システムの分解能を改善することができる。本明細書に開示されるＳＡＲシ
ステムは、プラットフォームまたはビークルの運動経路を使用して大きなアンテナまたは
アパーチャを電子的および／または仮想的にシミュレートすることによって、移動する地
上プラットフォームまたは地上ビークルから高分解能レーダ画像を提供することができる
。本明細書に開示されるＳＡＲシステムは、フェーズドアレイレーダシステムと同様に動
作し得るが、多くの並列アンテナ要素の代わりに、単一のアンテナを使用して、地上ビー
クルの異なる幾何学的位置からの複数の生のレーダリターンをコヒーレント焦点画像に結
合することができる。場合によっては、レーダ信号の波長に基づいて高分解能の画像を実
現するようにＳＡＲシステムを構成することもできる。本明細書に開示されるＳＡＲシス
テムはまた、悪天候（雨、霧、雪）または夜間に画像分解能の低下を経験する可能性があ
るＬｉＤＡＲ（光検出および測距）に基づくターゲット検出システムよりも確実に動作し
得る。
図１Ａは、周囲環境１０１内の１つまたは複数のターゲット１０２を検出するためにビ
ークル１０４上で使用され得るシステム１００を示している。システムを、ビークルの任
意の側面、またはビークルの１つまたは複数の側面、例えば、ビークルの前側、後側、横
側、上側、または下側に取り付けることができる。ビークルの前側は、ビークルの一般的
な進行方向に面している側であり得、後（またはバック）側は、ビークルの一般的な進行
方向に面していない側であり得る。後側は、ビークルの前側と反対になり得る。ビークル
の前側は、ビークルの前進方向を指す場合がある。ビークルの後側は、ビークルの後方移
動方向（例えば、逆方向）を指す場合がある。横側は、ビークルの左側および／または右
側を含み得る。ビークルは、ビークルの横側に対して直交して移動するように構成されて
いる場合とされていない場合がある。場合によっては、本明細書に開示されるシステムは
、ビークルの２つの隣接する側面の間に取り付けられ得る。システムは、ビークルの前、
ビークルの後ろ、またはビークルの横側にある１つまたは複数のターゲットを検出するよ
うに向けられ得る。
本明細書に開示される方法およびシステムは、任意の適切な地上ビークルに適用され得
る。地上ビークルは、モータビークルまたは再生可能もしくは再生不可能なエネルギー源
（例えば、太陽光、熱、電気、風力、石油など）を使用して、地面を横切ってまたは地面
に近接して、例えば、地面から１メートル、２メートル、３メートル以内を移動する任意
の他のビークルであり得る。地上ビークルは、自動運転ビークルであり得るか、または人
間もしくは動物などの生きている対象によって操作され得る。地上ビークルは、静止して
いる、移動している、または移動できる可能性がある。
本明細書に開示される方法およびシステムは、任意の適切な航空ビークルに適用され得
る。航空ビークルは、再生可能または再生不可能なエネルギー源（太陽、熱、電気、風力
、石油など）を使用して空中または宇宙を移動するモータビークルまたはその他のビーク
ルであり得る。航空ビークルは、自動運転ビークルであり得るか、人間や動物などの生き
ている対象によって操作され得る。航空ビークルは、静止している、移動している、また
は移動できる可能性がある。
本明細書に開示される方法およびシステムは、任意の適切な水上ビークルに適用され得
る。水上ビークルは、再生可能または再生不可能なエネルギー源（太陽、熱、電気、風力
、石油など）を使用して水を横切ってまたは水の中を移動するモータビークルまたはその
他のビークルであり得る。水上ビークルは、自動運転ビークルであり得るか、または人間
または動物などの生きている対象によって操作され得る。水上ビークルは、静止している
、移動している、または移動できる可能性がある。
ビークルは陸上ビークルであり得る。ビークルは陸上を移動し得る。あるいは、または
さらに、ビークルは、水上もしくは水中、地下、空中、および／または宇宙を移動するこ
とができる可能性がある。ビークルは自動車であり得る。ビークルは、陸上ビークル、船
舶、航空機、および／または宇宙船であり得る。ビークルは水面を自由に移動し得る。ビ
ークルは、２次元以上で自由に移動し得る。ビークルは、主に１つまたは複数の道路を走
行し得る。
ビークルは無人ビークルであってもよい。ビークルには、乗客またはオペレータが乗車
していない場合がある。ビークルには、乗客が乗れるスペースがある場合とない場合があ
る。ビークルには、ビークルが運ぶ貨物またはオブジェクトのためのスペースがある場合
とない場合がある。ビークルは、ビークルが環境と相互作用する（例えば、サンプルを収
集する、オブジェクトを移動する）ことを可能にし得るツールを備えている場合と備えて
いない場合がある。ビークルには、環境に拡散されるように放出される可能性のあるオブ
ジェクト（光、音、液体、農薬など）がある場合とない場合がある。ビークルは、人間の
オペレータを必要とせずに動作し得る。
いくつかの実施形態では、ビークルは、１人または複数の乗客がビークルに乗ることを
許可し得る。ビークルは、１人または複数の乗客がビークルに乗るためのスペースを備え
得る。ビークルは、１人または複数の乗客のためのスペースを備えた内部キャビンを有し
得る。ビークルにはオペレータがいる場合といない場合がある。例えば、ビークルは、ビ
ークルのドライバのためのスペースを有し得る。いくつかの実施形態では、ビークルは、
人間のオペレータによって運転することができる場合がある。代替的または追加的に、ビ
ークルは自動運転システムを使用して操作され得る。
いくつかの実施形態では、ビークルは、人間のドライバがビークルを運転し得る手動運
転モードと、自動コントローラが人間のドライバの介入を必要とせずにビークルを操作す
る信号を生成し得る自動運転モードとの間で切り替えることができる。いくつかの実施形
態では、ビークルは、ドライバが主に手動でビークルを運転することができるが、特定の
自動化された手順を実行するか、または特定の手順（例えば、車線変更、合流、駐車、自
動ブレーキ）を実行することでドライバを支援することができるドライバ支援を提供し得
る。いくつかの実施形態では、ビークルはデフォルトの動作モードを有し得る。例えば、
手動運転モードがデフォルトの操作モードである場合や、自動運転モードがデフォルトの
操作モードである場合がある。
ターゲットは、ビークルの外部にある任意のオブジェクトであり得る。ターゲットは、
生物または無生物のオブジェクトである可能性がある。ターゲットは、歩行者、動物、ビ
ークル、建物、標識ポスト、歩道、歩道の縁石、フェンス、木、または任意の方向に移動
するビークルを妨げる可能性のある任意のオブジェクトである可能性がある。ターゲット
は、静止している、移動している、または移動できる可能性がある。
ターゲットは、ビークルの前側、後側、または横側に配置され得る。ターゲットは、ビ
ークルから少なくとも約１メートル（ｍ）、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、１０ｍ、１５ｍ、
２０ｍ、２５ｍ、５０ｍ、７５ｍ、または１００ｍの範囲に配置され得る。ターゲットは
、地上、水中、または空中に配置され得る。ターゲットは、ビークルに対して任意の方向
に向けられ得る。ターゲットは、ビークルに面するように向けられるか、または０度から
約３６０度の範囲の角度でビークルから離れる方向に向けられるように向けられ得る。い
くつかの実施形態では、ターゲットは、地上ビークルの外部にある複数のターゲットを含
み得る。
ターゲットは、測定または検出できる空間的配置または特性を有する場合がある。空間
的配置情報には、地上ビークルに対するターゲットの位置、速度、加速度、およびその他
の運動学的特性に関する情報が含まれる場合がある。ターゲットの特性には、ターゲット
のサイズ、形状、向き、および反射率などの材料特性に関する情報が含まれる場合がある
。
いくつかの実施形態では、ターゲットは、少なくとも０．２メートルのサイズを有し、
地上ビークルの横向きの方向にあり、地上ビークルから少なくとも約１メートル離れてい
てもよい。いくつかの実施形態では、ターゲットは、少なくとも０．２メートルのサイズ
を有し、地上ビークルの前向きまたは後ろ向きの方向にあり、地上ビークルから少なくと
も約１メートル離れていてもよい。
周囲環境は、ビークルが動作する可能性のあるロケーションおよび／または設定であり
得る。周囲環境は、屋内または屋外のスペースであり得る。周囲環境は、都市、郊外、ま
たは地方の設定であり得る。周囲環境は、高地または低地の設定であり得る。周囲環境に
は、視界が悪い設定（夜間、大雨、霧、空気中の粒子）が含まれる場合がある。周囲環境
には、ビークルの移動経路上にあるターゲットが含まれる場合がある。周囲環境には、ビ
ークルの移動経路の外側にあるターゲットが含まれる場合がある。
図１Ｂに示されるように、システム１００は、１つまたは複数のレーダアンテナアレイ
１１０、ビークル位置センサ１２０、およびコントローラ１３０を含み得る。コントロー
ラは、１つまたは複数のレーダアンテナアレイおよびビークル位置センサに動作可能に結
合され得る。
図２は、レーダアンテナアレイ１１０を示している。レーダアンテナアレイは、従来の
レーダシステム、フェーズドアレイレーダシステム、ＡＥＳＡ（Ａｃｔｉｖｅ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｓｃａｎｎｅｄ Ａｒｒａｙ）レーダシステム、合成アパーチャ
レーダシステム、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔ
ｐｕｔ）レーダシステム、またはフェーズドＭＩＭＯレーダシステムの任意の１つまたは
複数を含み得る。従来のレーダシステムは、送信アンテナによって送信され、受信アンテ
ナによって受信された電波を使用してオブジェクトを検出するレーダシステムであり得る
。フェーズドアレイレーダシステムは、送受信モジュールによって送信される１つまたは
複数の電波の位相を操作し、異なる位相で送信される電波によって作成される構成的およ
び破壊的な干渉のパターンを使用して、電波ビームを所望の方向に向けるレーダシステム
であり得る。ＡＥＳＡレーダシステムは、１つまたは複数の送受信モジュールを使用して
、異なる位相および／または周波数で１つまたは複数の電波ビームを生成するフェーズド
アレイレーダシステムであり得る。合成アパーチャレーダシステムは、単一のアンテナを
使用して、異なる幾何学的位置からの複数の生のレーダリターンをコヒーレントな焦点画
像に結合するフェーズドアレイレーダシステムであり得る。ＭＩＭＯレーダシステムは、
複数の送信アンテナを使用して、他の送信アンテナとは独立して信号を送信するレーダシ
ステムであり得る。フェーズドＭＩＭＯレーダシステムは、フェーズドアレイレーダシス
テムまたはＭＩＭＯレーダシステムの１つまたは複数のコンポーネントまたは特徴を備え
るレーダシステムであり得る。レーダアンテナアレイは、地上ビークルの前側、後側、ま
たは横側に取り付けられるように構成され得る。レーダアンテナアレイは、送信アンテナ
１１２、受信アンテナ１１４、およびレーダアンテナアレイクロック１１７を含み得る。
いくつかの実施形態では、レーダアンテナアレイは、１つまたは複数の送信アンテナおよ
び／または１つまたは複数の受信アンテナを含み得る。レーダアンテナアレイを使用して
、周囲環境１０１内の１つまたは複数のターゲット１０２を検出することができる。
送信アンテナは、電気信号を電磁波に変換して電磁波を送信できる任意のアンテナ（ダ
イポール、指向性、パッチ、セクタ、八木、放物線、グリッド）であってもよい。いくつ
かの実施形態では、１つまたは複数の送信アンテナを使用して、１つまたは複数のレーダ
パルスを送信することができる。レーダパルスは、約１ヘルツ（Ｈｚ）から約３００ギガ
ヘルツ（ＧＨｚ）の周波数範囲内で送信アンテナによって送信される任意の電磁波であり
得る。１つまたは複数のレーダパルスは、１つまたは複数の送信アンテナによって事前定
義された周波数で繰り返し送信される連続レーダパルスであり得る。
図２に示されるように、連続レーダパルス１０５は、中心周波数ｆ０を有し得る。中心
周波数は、レーダシステムの下限および上限カットオフ周波数の算術平均または幾何平均
であり得る。カットオフ周波数は、信号の減衰が急速に増加し始めるレーダシステムの周
波数応答の上限または下限であり得る。カットオフ周波数は、電力出力と電力入力の比が
約０．７０７の大きさになる周波数として定義され得る。連続レーダパルスは、送信アン
テナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数に関連する波長を有し得る。
１つまたは複数のレーダパルスは、パルス繰り返し周波数に等しい事前定義された周波
数で送信され得る。パルス繰り返し周波数は、１つまたは複数の送信アンテナが連続レー
ダパルスを繰り返し送信する速度であり得る。パルス繰り返し周波数は９ＫＨｚ以下であ
ってもよい。パルス繰り返し周波数は９ＫＨｚより大きくてもよい。パルス繰り返し周波
数は、少なくとも約１ＫＨｚ、２ＫＨｚ、３ＫＨｚ、４ＫＨｚ、５ＫＨｚ、６ＫＨｚ、７
ＫＨｚ、８ＫＨｚ、９ＫＨｚ、または１ＫＨｚ～９ＫＨｚの任意の値であってもよい。い
くつかの実施形態では、パルス繰り返し周波数は、好ましくは、約７ＫＨｚから約９ＫＨ
ｚの範囲であり得る。レーダシステムのパルス繰り返し周波数は、最大ビークル速度に基
づいて設計され得る。パルス繰り返し周波数は、連続レーダパルス間の時間が値Ｓ未満の
ビークル移動距離に対応するように設計され得る。Ｓは１．５ミリメートル（ｍｍ）未満
または２ｍｍを超える場合がある。Ｓは１．５ｍｍまたは２ｍｍに等しくてもよい。Ｓは
１．５ｍｍ以上であってもよい。Ｓは２ｍｍ以下であってもよい。Ｓは、少なくとも約１
．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、１．９ｍｍ、２ｍｍ、または１．５ｍ
ｍから２ｍｍの間の任意の値であってもよい。場合によっては、Ｓは、連続レーダパルス
の中心周波数に対応する波長の約半分に等しいことがある。
受信アンテナは、電磁波を受信して高周波放射波を電気信号に変換できる任意のアンテ
ナ（ダイポール、指向性、パッチ、セクタ、八木、放物線、グリッド）であってもよい。
受信アンテナを使用して、送信アンテナによって送信され、外部ターゲットと相互作用し
た後に受信アンテナに反射して戻る連続レーダパルスのサブセットを受信することができ
る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の受信アンテナを使用して、１つまたは複
数の送信アンテナによって送信され、外部ターゲットと相互作用した後に１つまたは複数
の受信アンテナに反射して戻る連続レーダパルスのサブセットを受信することができる。
いくつかの実施形態では、クロックは、リアルタイムクロックまたはシステムクロック
であり得る。リアルタイムクロックは、システムの電源がオフになったときに時間を追跡
し続けるクロックの場合がある。リアルタイムクロックは、ハードウェアで実装されたク
ロックである場合がある。リアルタイムクロックは電池式の場合がある。システムクロッ
クは、ソフトウェアで実装されたクロックである場合がある。システムクロックは、プロ
セッサの周波数に基づく場合がある。
他の実施形態では、クロックは、共通クロックまたは独立クロックであり得る。共通ク
ロックは、システム内の１つまたは複数のコンポーネントに共通の時間を提供するクロッ
クであり得る。独立クロックは、システム内の１つまたは複数のコンポーネントまたはサ
ブコンポーネントから独立して導出されたデータの時間情報を提供するクロックであり得
る。
図３は、ビークル位置センサ１２０を示している。ビークル位置センサは、地上ビーク
ルの空間的配置を取得することができる任意のセンサを含み得る。いくつかの実施形態で
は、ビークル位置センサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ１２１、慣性測定ユニ
ット（ＩＭＵ）１２２、カメラ１２３、ＬＩＤＡＲ１２４、レーダ１２５、ホイールエン
コーダ１２６、または移動するオブジェクトの位置を監視するために使用できる任意の他
のセンサを含み得る。位置センサは、ロケーションセンサ（例えば、全地球測位システム
（ＧＰＳ）センサ、ロケーション三角測量を可能にするモバイルデバイス送信機）、視覚
センサ（例えば、カメラなどの可視光、赤外線、または紫外線を検出することができるイ
メージングデバイス）、近接またはレンジセンサ（例えば、超音波センサ、ライダ、飛行
時間型または深度カメラ）、慣性センサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、慣性測
定ユニット（ＩＭＵ））、高度センサ、姿勢センサ（例えば、コンパス）、圧力センサ（
例えば、バロメータ）、オーディオセンサ（例えば、マイク）またはフィールドセンサ（
例えば、マグネットメータ、電磁センサ）を含み得る。
いくつかの実施形態では、ビークル位置センサは、地上ビークルに搭載され、レーダア
ンテナアレイとは別の位置に配置され得る。ビークル位置センサは、ビークル位置センサ
クロック１２７を含み得る。いくつかの実施形態では、クロックは、リアルタイムクロッ
クまたはシステムクロックであり得る。他の実施形態では、クロックは、共通クロックま
たは独立クロックであり得る。
図４は、レーダアンテナアレイ１１０およびビークル位置センサ１２０に動作可能に結
合されたコントローラ１３０を示している。コントローラは、システムによって取られた
測定値を同期するために使用され得る。コントローラは、地上ビークルに搭載されている
か、またはサーバのオフサイトに実装され得る。コントローラは、コンピュータプロセッ
サ、特定用途向け集積回路、グラフィックス処理ユニット、またはフィールドプログラマ
ブルゲートアレイを備え得る。
いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、レーダアンテナアレイから第１の測
定値セットを取得するように構成され得る。図４に示されるように、第１の測定値セット
は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルス１０５および受信アンテナによっ
て受信される複数の信号に基づくことができる。受信アンテナによって受信された複数の
信号は、送信アンテナによって送信され、外部ターゲット１０２－１、１０２－２、１０
２－３と相互作用した後に受信アンテナに反射して戻される連続レーダパルスのサブセッ
トを含み得る。コントローラはまた、ビークル位置センサから第２の測定値セットを取得
するように構成され得る。第２の測定値セットは、ビークルの空間的配置に関する情報を
含み得る。ビークル位置センサは、地上ビークルの空間的配置をリアルタイムで取得し得
る。地上ビークルは、静止している場合と動いている場合がある。コントローラはまた、
レーダアンテナアレイクロック１１７およびビークル位置センサクロック１２７を使用し
て、同期された測定値のセットを生成するために、第１の測定値セットを第２の測定値セ
ットと同期させるように構成され得る。コントローラは、同期された測定値を使用して、
ターゲットの空間的配置またはターゲットの特性を決定するようにさらに構成され得る。
一実施形態では、同期は、レーダと測位センサの両方に提供され得る共通クロックによ
って達成され得る（測位センサは、ＩＭＵ、ＧＰＳ、ライダなどであり得る）。各センサ
は、このクロックの倍数として独自のサンプリング周波数を導出できるため、相対的なタ
イミングは公称サンプリング周波数に基づいてわかる。
別の実施形態では、同期は、レーダセンサおよび測位センサの両方に提供され得る共通
クロックによって達成され得る。各センサはデータを個別にサンプリングできるが、共有
クロックに関連する各サンプルのタイムスタンプまたはインデックスを計算できる。さら
なる実施形態では、各センサは、それ自体の独立したクロック源を備えていてもよい。各
センサは、共有クロックを粗い時間基準として使用し、それ自体のクロックを細かい時間
基準として使用できる。さらなる実施形態では、独立クロックを共有クロックと比較する
ことができ、その周波数は、共通クロックの公称周波数に基づいて補償または調整され得
る。
いくつかの実施形態では、同期は、ＧＰＳ衛星時間から導出される所定の出力レートで
クロック信号を生成することができるＧＰＳ受信機によって達成され得る。出力レートは
、パルス毎秒（ＰＰＳ）または異なる出力レートにすることができる。基準信号は、測位
およびレーダセンサに提供され得る。ＧＰＳ受信機は、測位センサと一緒に配置して統合
することも、別々にすることもできる。ＧＰＳクロック信号は、前の実施形態で説明され
た共通クロックとして機能し得る。
他の実施形態では、同期は、位置センサまたはＧＰＳ受信機に提供され得るレーダクロ
ック信号を生成することができるレーダシステムによって達成され得る。レーダクロック
信号は、レーダシステムのサンプリング周波数とほぼ同じであり得る。ＧＰＳは、レーダ
クロック信号と同期して測定値を生成し得る。一実施形態では、同期は、データチャネル
を介してクロック信号と絶対ＧＰＳタイムスタンプの両方を提供することができるＧＰＳ
受信機によって達成され得る。レーダおよび／または位置センサは、前の実施形態のよう
に動作することができるが、それらの測定値の絶対時間を計算するために絶対ＧＰＳタイ
ムスタンプをさらに使用することができる。
一実施形態では、同期は、ＧＰＳ ＰＰＳからの粗いタイミング情報に加えて、より高
い周波数のクロックを使用して細かいタイミング情報を提供することができるレーダセン
サによって達成され得る。別の実施形態では、同期は、観測されたＰＰＳ信号に基づいて
レーダの独立クロックの周波数を補償または調整することによって達成され得る。
場合によっては、同期は、位相シフト測定を使用してビークル位置またはターゲット位
置の変化を判断することにより達成され得る。位相測定値は、送信アンテナによって送信
された第１の信号と受信アンテナによって受信された第２の信号との間の位相差の測定値
であり得る。第２の信号は、第１の信号がターゲットと相互作用した後にターゲットから
反射された第１の信号のサブセットであり得る。あるいは、同期は、本明細書に記載の同
期方法の任意の組み合わせによって達成され得る。
いくつかの実施形態では、コントローラは、送信アンテナによって送信される連続レー
ダパルスのパルス繰り返し周波数を制御するように構成され得る。パルス繰り返し周波数
は、地上ビークルが送信されたレーダパルスの波長の一部を移動する時間の逆数にほぼ等
しくなる可能性がある。送信されたレーダパルスの波長は、３ｍｍから４ｍｍの範囲であ
る可能性がある。送信されたレーダパルスの波長は、３ｍｍ以下である可能性がある。送
信されたレーダパルスの波長は、４ｍｍ以上である可能性がある。波長の一部は、波長の
約１、０．７５、０．６７、０．５、０．３３、０．２５、０．２、または０．１以下で
あり得る。場合によっては、本明細書に記載されている波長の一部が１より大きくてもよ
い。例えば、波長の一部は、波長の少なくとも約１．２５、１．５、１．７５、２、３、
４、５、６、７、８、９、または１０倍であり得る。
いくつかの実施形態では、コントローラはまた、送信アンテナ、受信アンテナ、または
ビークル位置センサから受信した信号を前処理して、外部ターゲットの空間的配置または
特性を計算する前に受信信号の帯域幅を減らすように構成され得る。前処理には、ピーク
検出法、フーリエ変換法、フィルタリング法、平滑化法、または信号を変更または変換す
るために使用されるその他の方法が含まれ得る。
いくつかの実施形態では、コントローラは、送信アンテナ、受信アンテナ、またはビー
クル位置センサから受信した信号を、レーダアンテナアレイまたはビークル位置センサの
少なくとも１つに提供され得る１つまたは複数のクロックを使用して、互いに対してまた
は絶対時間に対して同期するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、コントローラは、地上ビークルの外部にある複数のターゲッ
トのそれぞれの空間的配置または特性を計算するように構成され得る。
図４は、レーダアンテナアレイおよびビークル位置センサに動作可能に結合されたコン
トローラを示している。レーダアンテナアレイは、互いに対して固定された空間構成で配
置された送信アンテナ１１２および受信アンテナ１１４を備え得る。いくつかの実施形態
では、送信アンテナと受信アンテナは、それらが同じ平面内にあるように配置され得る。
他の実施形態では、送信アンテナと受信アンテナは、実質的に同じ平面上にある場合とな
い場合がある。例えば、送信アンテナは第１の平面上にあり得、受信アンテナは第２の平
面上にあり得る。第１の平面および第２の平面は、互いに平行であり得る。あるいは、第
１および第２の平面は平行である必要はなく、互いに交差する場合がある。場合によって
は、第１の平面と第２の平面は互いに垂直であり得る。
送信アンテナと受信アンテナは、地上の同じ高さ、または地上の異なる高さにある場合
とない場合がある。送信アンテナと受信アンテナは、垂直または水平配向度がある場合と
ない場合がある。垂直配向度は、約９０度、８０度、７０度、６０度、５０度、４０度、
３０度、２０度、１０度、５度、３度、または１度以下であり得る。水平配向度は、約９
０度、８０度、７０度、６０度、５０度、４０度、３０度、２０度、１０度、５度、３度
、または１度以下であり得る。
送信アンテナと受信アンテナは、同じ垂直配向度を有するように配置され得る。例えば
、送信アンテナおよび受信アンテナは、ゼロ度の垂直配向度で配置され得る。別の例では
、送信アンテナおよび受信アンテナは、わずかに上向きに角度付けされてもよく、または
わずかに下向きに角度付けされてもよい。あるいは、送信アンテナと受信アンテナの垂直
配向がわずかに異なる場合がある。例えば、一方の送信および／または受信アンテナは、
わずかに上向きに角度付けされ得、他方の送信および／または受信アンテナは、わずかに
下向きまたは真っ直ぐに水平に角度付けされ得る。いくつかの実施形態では、送信アンテ
ナおよび受信アンテナは、わずかに異なる水平および／もしくは垂直配向、または実質的
に異なる水平および／もしくは垂直配向を有し得る。水平および／または垂直配向の変化
により、システムはさまざまな高さのさまざまなオブジェクト（例えば、特定の高さより
低く、簡単に検出できない子供、ペットなどの小動物、自転車、オートバイ、１８輪など
のトラック、テールゲート付きトラックなど）を検出できる場合がある。
場合によっては、送信アンテナを第１の方向に整列させ、受信アンテナを第２の方向に
整列させることができる。第１の方向と第２の方向との間の角度は、ＸＹ平面、ＸＺ平面
、またはＹＺ平面において約０度から約３６０度の範囲であり得る。第１の方向と第２の
方向との間の角度は、少なくとも約０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５
度、２７０度、３１５度、３６０度、または０度から３６０度の間の任意の値であり得る
。あるいは、送信アンテナを第１の平面に配置し、受信アンテナを第２の平面に配置する
ことができ、第１の平面と第２の平面は、互いに平行または垂直ではない別個の平面であ
り得る。
固定空間構成はまた、送信アンテナと受信アンテナとの間の相対的な固定距離ｄを含み
得る。相対的な固定距離は、少なくとも約１ミリメートル（ｍｍ）、２ｍｍ、３ｍｍ、４
ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチメートル（ｃｍ
）、１００ｃｍ、または１メートルであり得る。相対的な固定距離には、事前定義された
閾値に基づく許容誤差がある場合がある。閾値は、送信されたレーダパルスの波長のパー
センテージまたは送信されたレーダパルスの波長の一部のパーセンテージに関連付けられ
得る。
固定された空間構成は、１つまたは複数の送信および／または受信アンテナを支持構造
にしっかりと取り付けることによって実質的に維持され得る。支持構造は、送信アンテナ
と受信アンテナを互いに対して固定された位置に保つことができる。ビークルの動きは、
互いに対して、および／または環境に対して、約５度、３度、２度、１度、０．５度また
は０．１度未満の角度の変動を引き起こす可能性がある。提供される角度未満のそのよう
な動きは、実質的に固定されている送信アンテナおよび／または受信アンテナを構成し得
る。支持構造は、実質的に剛性の材料から形成され得る。いくつかの代替の実施形態では
、送信アンテナおよび受信アンテナは、互いに対して移動することができる。ビークルの
動作中、送信アンテナと受信アンテナは車体に対して移動する場合がある。支持構造は、
１つまたは複数のヒンジ、ボールジョイント、トラック、スライド、溝、または送信アン
テナおよび受信アンテナが互いに対して移動することを可能にし得る他の機構を含み得る
。支持構造は、送信アンテナおよび受信アンテナを互いに対して移動させることができる
１つまたは複数のアクチュエータを備え得る。いくつかの実施形態では、送信アンテナお
よび受信アンテナは、支持構造上のキャリアによって支持され得る。本明細書の他の場所
に記載されているように、キャリアはジンバルであり得る。キャリアは、１軸ジンバル、
２軸ジンバル、または３軸ジンバルを含み得る。送信アンテナおよび受信アンテナは、支
持構造に対してヨー、ピッチ、および／またはロール軸を中心に回転し得る。いくつかの
実施形態では、ある時点で、キャリアは、送信アンテナおよび受信アンテナを、互いに、
支持構造、および／またはビークルに対して固定された位置に保持することができる。い
くつかの実施形態では、キャリアは、送信アンテナと受信アンテナとの間の固定配置を維
持するために、支持構造、ビークル、または慣性基準フレームに対して約１、２、または
それ以上の自由度の動きを可能にし得る。送信アンテナと受信アンテナは、同じ方向にほ
ぼ同じ量だけ回転し得る。場合によっては、固定配置を、１つまたは複数のリンケージの
助けを借りて維持することがある。リンケージは、シリアルリンケージまたはパラレルリ
ンケージを含み得る。リンケージはマルチバーリンケージでもよい。固定配置は、運動学
的結合の助けを借りて維持され得る。固定配置は、送信アンテナユニットと受信アンテナ
ユニットを堅固な方法で機械的に結合することによって維持され得る。送信アンテナと受
信アンテナの配置は、リアルタイムで制御され得る。送信アンテナおよび受信アンテナの
配置は、ビークルの動作中に制御され得る。
送信アンテナと受信アンテナは、共通支持体のくぼみまたはスリーブ内に保持され得る
。送信アンテナと受信アンテナは、ブラケットまたは他のタイプの留め具を使用して、共
通支持体に取り付けられ得る。送信アンテナと受信アンテナは、共通支持体に完全にまた
は部分的に埋め込まれている場合がある。共通支持体上の送信アンテナと受信アンテナは
、互いに近くに配置され得る。いくつかの実施形態では、隣接する送信および／または受
信アンテナの間の距離は、約３０センチメートル（ｃｍ）、２０ｃｍ、１５ｃｍ、１０ｃ
ｍ、７ｃｍ、５ｃｍ、３ｃｍ、２ｃｍ、１ｃｍ、０．５ｃｍ、または０．１ｃｍ未満であ
り得る。送信アンテナおよび受信アンテナは、支持構造によって支持され得る。送信アン
テナと受信アンテナの重量は、支持構造によって支えられ得る。
いくつかの実施形態では、支持構造は、ビークルのシャシに組み込まれるか、またはビ
ークルのシャシに統合され得る。ビークルのシャシは、ビークルの内部フレームまたはビ
ークルのボディパネルを含み得る。場合によっては、ビークルシャシの一部は、レーダ信
号を強化する可能性のある材料を含み得る。信号の強度が信号のノイズに比べて増加する
と、レーダ信号が強化される可能性がある。
支持構造は、１つまたは複数の送信アンテナおよび／または受信アンテナを、移動中の
ビークルが経験する振動、ショック、または衝撃から切り離すことができる場合がある。
いくつかの実施形態では、固定空間構成はまた、１つまたは複数の送信アンテナおよび／
または受信アンテナの位置合わせまたはロケーションを調整および／または較正するよう
に構成された機構によって修正または制御され得る。機構は、開ループ制御システム、閉
ループ制御システム、フィードバックループシステム、フィードフォワードループシステ
ム、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。
コントローラは、システムによって取られた測定値を同期するために使用され得る。コ
ントローラは、地上ビークルに搭載されているか、またはサーバのオフサイトに実装され
得る。コントローラは、コンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路、グラフィック
ス処理ユニット、またはフィールドプログラマブルゲートアレイを備え得る。いくつかの
実施形態では、コントローラは、レーダアンテナアレイから第１の測定値セットを取得す
るように構成され得る。第１の測定値セットは、送信アンテナによって送信された連続レ
ーダパルスおよび受信アンテナによって受信された複数の信号に基づくことができる。受
信アンテナによって受信された複数の信号は、送信アンテナによって送信され、外部ター
ゲットと相互作用した後に受信アンテナに反射して戻される連続レーダパルスのサブセッ
トを含み得る。コントローラはまた、ビークル位置センサから第２の測定値セットを取得
するように構成され得る。第２の測定値セットは、ビークルの空間的配置に関する情報を
含み得る。ビークル位置センサは、地上ビークルの空間的配置をリアルタイムで取得し得
る。地上ビークルは、静止している場合と動いている場合がある。コントローラはまた、
第１の測定値セットを第２の測定値セットと同期させて、同期された測定値のセットを生
成するように構成され得る。同期された測定値は、１つまたは複数の受信アンテナおよび
／または１つまたは複数の送信アンテナの固定された空間構成に少なくとも部分的に基づ
いて生成され得る。コントローラは、同期された測定値を使用して、ターゲットの空間的
配置またはターゲットの特性を決定するようにさらに構成され得る。
図５は、レーダアンテナアレイ１１０およびビークル位置センサ１２０に動作可能に結
合されたコントローラ１３０を示している。レーダアンテナアレイは、複数の送信アンテ
ナ１１２および／または複数の受信アンテナ１１４を備えることができる。隣接する送信
アンテナ間の距離ｄ１は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルス１０５の中
心周波数ｆ０の波長の４分の１未満または１０倍より大きくてもよい。隣接する送信アン
テナ間の距離ｄ１は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数ｆ
０の波長の約４分の１から約１０倍の範囲であってもよい。隣接する送信アンテナ間の距
離ｄ１は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数ｆ０の波長の
少なくとも約０．２５、０．５、０．７５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、また
は１０倍であってもよく、または送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中
心周波数の波長の約０．２５から１０倍の間の任意の値であってもよい。隣接する送信ア
ンテナ間の距離ｄ１は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数
ｆ０の波長の半分よりも大きいか、それより小さいか、またはそれにほぼ等しい場合があ
る。隣接する送信アンテナ間の距離ｄ１は、少なくとも約１ミリメートル（ｍｍ）、２ｍ
ｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチ
メートル（ｃｍ）、１００ｃｍ、または１メートルであってもよい。あるいは、隣接する
送信アンテナ間の距離ｄ１は、最大で約１ミリメートル（ｍｍ）、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍ
ｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチメートル（ｃｍ）
、１００ｃｍ、または１メートルであってもよい。隣接する送信アンテナ間の距離ｄ１は
、約１ミリメートル（ｍｍ）から１メートルの範囲であり得る。隣接する受信アンテナ間
の距離ｄ２は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数ｆ０の波
長の４分の１未満または１０倍より大きくてもよい。隣接する受信アンテナ間の距離ｄ２
は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数ｆ０の波長の約４分
の１から約１０倍の範囲であってもよい。隣接する受信アンテナ間の距離ｄ２は、送信ア
ンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数ｆ０の波長の少なくとも約０．
２５、０．５、０．７５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０倍であって
もよく、または送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数の波長の
約０．２５から１０倍の間の任意の値であってもよい。隣接する受信アンテナ間の距離ｄ
２は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数ｆ０の波長の半分
よりも大きいか、それより小さいか、またはそれにほぼ等しい場合がある。隣接する受信
アンテナ間の距離ｄ２は、少なくとも約１ミリメートル（ｍｍ）、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍ
ｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチメートル（ｃｍ）
、１００ｃｍ、または１メートルであってもよい。あるいは、隣接する受信アンテナ間の
距離ｄ２は、最大で約１ミリメートル（ｍｍ）、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍ
ｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチメートル（ｃｍ）、１００ｃｍ、ま
たは１メートルであってもよい。隣接する受信アンテナ間の距離ｄ２は、約１ミリメート
ル（ｍｍ）から１メートルの範囲であり得る。場合によっては、ｄ１がｄ２と等しいこと
がある。場合によっては、ｄ１がｄ２よりも大きい場合と小さい場合がある。
コントローラは、システムによって取られた測定値を同期するために使用され得る。コ
ントローラは、地上ビークルに搭載されているか、またはサーバのオフサイトに実装され
得る。コントローラは、コンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路、グラフィック
ス処理ユニット、またはフィールドプログラマブルゲートアレイを備え得る。いくつかの
実施形態では、コントローラは、レーダアンテナアレイから第１の測定値セットを取得す
るように構成され得る。第１の測定値セットは、送信アンテナによって送信された連続レ
ーダパルスおよび受信アンテナによって受信された複数の信号に基づくことができる。受
信アンテナによって受信された複数の信号は、送信アンテナによって送信され、外部ター
ゲットと相互作用した後に受信アンテナに反射して戻される連続レーダパルスのサブセッ
トを含み得る。コントローラはまた、ビークル位置センサから第２の測定値セットを取得
するように構成され得る。第２の測定値セットは、ビークルの空間的配置に関する情報を
含み得る。ビークル位置センサは、地上ビークルの空間的配置をリアルタイムで取得し得
る。地上ビークルは、静止している場合と動いている場合がある。コントローラはまた、
第１の測定値セットを第２の測定値セットと同期させて、同期された測定値のセットを生
成するように構成され得る。コントローラは、同期された測定値を使用して、ターゲット
の空間的配置またはターゲットの特性を決定するようにさらに構成され得る。場合によっ
ては、コントローラは、送信アンテナに動作可能に結合され得る。コントローラはまた、
送信アンテナによって送信される連続レーダパルスのパルス繰り返し周波数が、地上ビー
クルが隣接する受信アンテナ間の距離にほぼ等しい長さを移動する時間の逆数よりも大き
くなるように制御するように構成され得る。
図６Ａは、ビークル位置センサ１２０および複数のレーダアンテナアレイ１１０－１、
１１０－２、１１０－３など、およびｎ番目のレーダアンテナアレイまでに動作可能に結
合されたコントローラ１３０を示しており、ここで、ｎは、１より大きい任意の整数であ
り得る。いくつかの実施形態では、複数のレーダアンテナアレイは、地上ビークルの同じ
側または異なる側に取り付けられるように構成され得る。例えば、１つまたは複数のレー
ダアンテナアレイを、地上ビークルの上側、下側、前側、後側、または横側に取り付ける
ことができる。図６Ｂに示されるように、複数のレーダアンテナアレイ１１０－１および
１１０－２はまた、同じまたは異なる向きで取り付けられるように構成され得る。例えば
、１つまたは複数のレーダアンテナアレイは、ビークルの前、ビークルの後ろ、またはビ
ークル１０４の横側にある１つまたは複数のターゲット１０２を検出するように向けられ
得る。あるいは、１つまたは複数のレーダアンテナアレイは、同じ平面または異なる平面
に配置される。いくつかの実施形態では、複数のレーダアンテナアレイは、ビークルの周
囲の約４５度から約３６０度の範囲のマルチアングルセンシングカバレッジを提供するよ
うに構成され得る。場合によっては、カバレッジが４５度未満になることがある。例えば
、カバレッジは、少なくとも約０度、５度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度、
３５度、４０度、４５度、または０度から４５度の間の任意の値であり得る。
コントローラは、システムによって取られた測定値を同期するために使用され得る。コ
ントローラは、地上ビークルに搭載されているか、サーバのオフサイトに実装されるか、
または両方を組み合わせて実装され得る。コントローラは、コンピュータプロセッサ、特
定用途向け集積回路、グラフィックス処理ユニット、またはフィールドプログラマブルゲ
ートアレイを備え得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、レーダアンテナアレ
イから第１の測定値セットを取得するように構成され得る。第１の測定値セットは、送信
アンテナによって送信された連続レーダパルスおよび受信アンテナによって受信された複
数の信号に基づくことができる。受信アンテナによって受信された複数の信号は、送信ア
ンテナによって送信され、外部ターゲットと相互作用した後に受信アンテナに反射して戻
される連続レーダパルスのサブセットを含み得る。コントローラはまた、ビークル位置セ
ンサから第２の測定値セットを取得するように構成され得る。第２の測定値セットは、ビ
ークルの空間的配置に関する情報を含み得る。ビークル位置センサは、地上ビークルの空
間的配置をリアルタイムで取得し得る。地上ビークルは、静止している場合と動いている
場合がある。コントローラはまた、第１の測定値セットを第２の測定値セットと同期させ
て、同期された測定値のセットを生成するように構成され得る。コントローラは、同期さ
れた測定値を使用して、ターゲットの空間的配置またはターゲットの特性を決定するよう
にさらに構成され得る。場合によっては、コントローラは、測定値の同期中に、ターゲッ
トの第２の空間的配置に対してターゲットの第１の空間的配置を処理するように構成され
得る。第１の空間的配置は、前記ビークルの第１の側から、または第１のレーダアンテナ
を使用して計算され得る。第２の空間的配置は、前記ビークルの第２の側から、または第
２のレーダアンテナを使用して計算され得る。場合によっては、第１の空間的配置を第２
の空間的配置に対して処理することは、第１の空間的配置を第２の空間的配置と相関させ
ること、第１および第２の空間的配置間の差を決定すること、または第１および第２の空
間的配置間のベクトルを計算することを含み得る。場合によっては、第１の空間的配置を
第２の空間的配置に対して処理することは、既知のセンサフュージョン手法を使用して複
数のセンサによって取得されたセンサ測定値を組み合わせることを含み得、既知のセンサ
フュージョン手法は、カルマンフィルタ、拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ）、無香料カル
マンフィルタ（ＵＫＦ）、粒子フィルタ（ＰＦ）、またはそれらの適切な組み合わせに基
づくアルゴリズムを含むことができる。例えば、センサフュージョンを使用して、ＧＰＳ
センサ、慣性センサ、ビジョンセンサ、ライダ、超音波センサなど、さまざまなセンサタ
イプで取得されたセンシング測定値を組み合わせることができる。別の例として、センサ
フュージョンを使用して、絶対測定データ（例えば、ＧＰＳデータなどのグローバル座標
系に関連して提供されるデータ）および相対測定データ（例えば、ビジョンセンシングデ
ータ、ライダデータ、超音波センシングデータなどのローカル座標系に関連して提供され
るデータ）などの異なるタイプのセンシング測定値を組み合わせることができる。センサ
フュージョンを使用して、個々のセンサタイプに関連する制限や不正確さを補正できるた
め、測定の精度と信頼性が向上する。
図６Ｃは、複数のターゲット１０２－１、１０２－２を検出するためにビークル１０４
上で使用され得るシステム１００を示している。複数のターゲットは、地上ビークルの前
、後ろ、または横側の異なる位置に配置され得る。このシステムは、ビークル位置センサ
１２０に動作可能に結合されたコントローラと、複数のレーダアンテナアレイ１１０－１
、１１０－２、１１０－３、１１０－４、１１０－５、１１０－６、１１０－７、１１０
－８とを備え得る。いくつかの実施形態では、複数のレーダアンテナアレイは、地上ビー
クルの同じ側または異なる側に取り付けられるように構成され得る。例えば、１つまたは
複数のレーダアンテナアレイを、地上ビークルの上側、下側、前側、後側、または横側に
取り付けることができる。複数のレーダアンテナアレイはまた、同じまたは異なる向きで
取り付けられるように構成され得る。例えば、１つまたは複数のレーダアンテナアレイは
、ビークルの前、ビークルの後ろ、またはビークルの横側にある１つまたは複数のターゲ
ットを検出するように向けられ得る。
コントローラは、システムによって取られた測定値を同期するために使用され得る。コ
ントローラは、地上ビークルに搭載されているか、またはサーバのオフサイトに実装され
得る。コントローラは、コンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路、グラフィック
ス処理ユニット、またはフィールドプログラマブルゲートアレイを備え得る。いくつかの
実施形態では、コントローラは、レーダアンテナアレイから第１の測定値セットを取得す
るように構成され得る。第１の測定値セットは、送信アンテナによって送信された連続レ
ーダパルスおよび受信アンテナによって受信された複数の信号に基づくことができる。受
信アンテナによって受信された複数の信号は、送信アンテナによって送信され、外部ター
ゲットと相互作用した後に受信アンテナに反射して戻される連続レーダパルスのサブセッ
トを含み得る。コントローラはまた、ビークル位置センサから第２の測定値セットを取得
するように構成され得る。第２の測定値セットは、ビークルの空間的配置に関する情報を
含み得る。ビークル位置センサは、地上ビークルの空間的配置をリアルタイムで取得し得
る。地上ビークルは、静止している場合と動いている場合がある。コントローラはまた、
第１の測定値セットを第２の測定値セットと同期させて、同期された測定値のセットを生
成するように構成され得る。コントローラは、同期された測定値を使用して、ターゲット
の空間的配置またはターゲットの特性を決定するようにさらに構成され得る。場合によっ
ては、コントローラは、第２のターゲットの第２の空間的配置に対して第１のターゲット
の第１の空間的配置を処理するように構成され得る。第１の空間的配置は、第１のレーダ
アンテナを使用して、前記ビークルの第１の側から計算され得る。第２の空間的配置は、
第２のレーダアンテナを使用して、前記ビークルの第２の側から計算され得る。第１およ
び第２の空間的配置の処理は、第１および第２の空間的配置の相関、第１および第２の空
間的配置間の差の決定、第１および第２の空間的配置間のベクトルの計算、または本明細
書の他の場所で説明されているような既知のセンサフュージョン技術を使用して複数のセ
ンサによって得られたセンサ測定値の組み合わせを含み得る。
図７は、ビークル位置センサ１２０に動作可能に結合されたコントローラ１３０と、送
信アンテナ１１２および受信アンテナ１１４－１および１１４－２を備えるレーダアンテ
ナアレイとを示している。レーダアンテナアレイは、複数の送信アンテナおよび／または
受信アンテナを備え得る。いくつかの実施形態では、アンテナアレイは、複数の受信アン
テナを備え得る。隣接する送信アンテナまたは受信アンテナ間の距離は、送信アンテナに
よって送信される連続レーダパルスの中心周波数の波長の４分の１未満または１０倍より
大きくてもよい。隣接する送信アンテナまたは受信アンテナ間の距離は、送信アンテナに
よって送信される連続レーダパルスの中心周波数の波長の約４分の１から約１０倍の範囲
であってもよい。隣接する送信アンテナまたは受信アンテナ間の距離は、送信アンテナに
よって送信される連続レーダパルスの中心周波数の波長の少なくとも約０．２５、０．５
、０．７５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０倍であってもよく、また
は送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数の波長の約０．２５か
ら１０倍の間の任意の値であってもよい。隣接する送信アンテナまたは受信アンテナ間の
距離は、送信アンテナによって送信される連続レーダパルスの中心周波数の波長の半分よ
りも大きいか、それより小さいか、またはそれにほぼ等しい場合がある。隣接する送信ア
ンテナまたは受信アンテナ間の距離は、少なくとも約１ミリメートル（ｍｍ）、２ｍｍ、
３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチメー
トル（ｃｍ）、１００ｃｍ、または１メートルであってもよい。あるいは、隣接する送信
アンテナまたは受信アンテナ間の距離は、最大で約１ミリメートル（ｍｍ）、２ｍｍ、３
ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチメート
ル（ｃｍ）、１００ｃｍ、または１メートルであってもよい。隣接する送信アンテナまた
は受信アンテナ間の距離は、約１ｍｍから１ｍの範囲であり得る。
コントローラは、システムによって取られた測定値を同期するために使用され得る。コ
ントローラは、地上ビークルに搭載されているか、またはサーバのオフサイトに実装され
得る。コントローラは、コンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路、グラフィック
ス処理ユニット、またはフィールドプログラマブルゲートアレイを備え得る。いくつかの
実施形態では、コントローラは、レーダアンテナアレイから第１の測定値セットを取得す
るように構成され得る。第１の測定値セットは、送信アンテナによって送信された連続レ
ーダパルスおよび受信アンテナによって受信された複数の信号に基づくことができる。受
信アンテナによって受信された複数の信号は、送信アンテナによって送信され、外部ター
ゲットと相互作用した後に受信アンテナに反射して戻される連続レーダパルスのサブセッ
トを含み得る。コントローラはまた、ビークル位置センサから第２の測定値セットを取得
するように構成され得る。第２の測定値セットは、ビークルの空間的配置に関する情報を
含み得る。ビークル位置センサは、地上ビークルの空間的配置をリアルタイムで取得し得
る。地上ビークルは、静止している場合と動いている場合がある。コントローラはまた、
第１の測定値セットを第２の測定値セットと同期させて、同期された測定値のセットを生
成するように構成され得る。コントローラは、同期された測定値を使用して、ターゲット
の空間的配置またはターゲットの特性を決定するようにさらに構成され得る。場合によっ
ては、受信アンテナによって受信される複数の信号は、地上ビークルの連続する位置につ
いての隣接する受信アンテナでの位相測定値を含み得る。位相測定値は、送信アンテナに
よって送信された第１の信号と受信アンテナによって受信された第２の信号との間の位相
差の測定値であり得る。第２の信号は、第１の信号がターゲットと相互作用した後にター
ゲットから反射された第１の信号のサブセットであり得る。位相測定値は、送信アンテナ
によって送信される連続レーダパルスに関連し得る。コントローラはまた、隣接する受信
アンテナでの位相測定値の２つ以上（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、または
１０）のセットの間の差の関係に少なくとも部分的に基づいて、地上ビークルの空間的配
置を計算するように構成され得る。関係を、次の式で与えることができる：
Figure 2024010161000002
ここで、φ１Ａは時間Ａで第１の位置にある第１の受信アンテナによって受信された信
号の位相測定値であり、φ１Ｂは時間Ｂで第２の位置にある第１の受信アンテナによって
受信された信号の位相測定値であり、φ２Ａは時間Ａで第３の位置にある第２の受信アン
テナによって受信された信号の位相測定であり、ｋは、ターゲットとレーダとの間のレン
ジ距離に依存する比例定数であり、ｘは、時間Ａでの第１の位置と時間Ｂでの第２の位置
との間の距離であり、ｂは、第１の位置にある第１の受信アンテナと第３の位置にある第
２の受信アンテナとの間の距離である。
いくつかの実施形態では、いくつかの隣接する受信アンテナの位相測定値は、送信アン
テナによって送信される連続レーダパルスのいずれかに対応し得る。コントローラはまた
、到達角度を計算し、地上ビークルの動きを決定するように構成され得る。到達角度は、
到達角度と、隣接する受信アンテナでの１つまたは複数の位相測定値セットとの間の関係
に部分的に基づいて計算され得る。関係を、次の式で与えることができる：
Figure 2024010161000003
ここで、θは到達角度であり、ｋはターゲットとレーダとの間のレンジ距離に依存する
比例定数であり、φ１Ａは時間Ａで第１の位置にある第１の受信アンテナによって受信さ
れた信号の位相測定値であり、φ２Ａは時間Ａで第２の位置にある第２の受信アンテナに
よって受信された信号の位相測定値である。地上ビークルの動きは、到達角度および隣接
する各受信アンテナの位相測定値の追加のセットに部分的に基づくレンジおよび方位角の
情報を有する２次元平面で決定され得る。地上ビークルの動き、到達角度、および隣接す
る受信アンテナからの位相測定値の間の関係を、次の式で与えることができる：
Figure 2024010161000004
ここで、ｉとｊは寸法Ｎ×Ｎのレーダアンテナアレイ内のアンテナであり、Ｎは１以上
の任意の整数であり、φｉＡは時間Ａでの第１の位置にあるアンテナｉの位相測定値であ
り、φｊＢは時間Ｂでの第２の位置にあるアンテナｊの位相測定値であり、ｋはターゲッ
トとレーダとの間のレンジ距離に依存する比例定数であり、θは到達角度であり、ｂｉｊ
はアンテナｉとアンテナｊとの間の距離であり、Δｈは時間Ａの第１の位置から時間Ｂの
第２の位置に移動する地上ビークルの進行方向の変化であり、Δｘは時間Ａの第１の位置
から時間Ｂの第２の位置に移動する地上ビークルの方位角の変化であり、Δｒは時間Ａの
第１の位置から時間Ｂの第２の位置に移動する地上ビークルのレンジの変化であり、ｆは
距離および角度パラメータの第１のセット（例えば、ｂｉｊ，Δｈ，Δｘ）の関数であり
、ｇは、距離および角度パラメータの第２のセット（例えば、ｂｉｊ，Δｈ，Δｒ）の関
数である。さらなる実施形態では、コントローラはまた、デカルト座標系と球座標系との
間の一連の関係に基づいて、レンジおよび方位角情報を一連のデカルト座標に変換するよ
うに構成され得る。一連の関係を、次の式で与えることができる：
Figure 2024010161000005
ここで、ｒはレーダアンテナアレイとターゲットとの間の距離、θは仰角、φは方位角
、ｘ、ｙ、ｚはビークルの動きを表すデカルト座標である。
図８は、複数のターゲット１０２－１、１０２－２、１０２－３、１０２－４を検出す
るために地上ビークルで使用され得るシステム１００を示している。複数のターゲットは
、地上ビークルの前、後ろ、または横側の異なる位置に配置され得る。このシステムは、
１つまたは複数のレーダアンテナアレイおよびビークル位置センサ１２０に動作可能に結
合されたコントローラを備え得る。レーダアンテナは、１つまたは複数の受信アンテナ１
１４を備え得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の受信アンテナは、水平面ま
たは垂直面において固定された空間構成を有し得る。１つまたは複数の受信アンテナは、
ＸＹ平面、ＹＺ平面、またはＸＺ平面に固定され得る。１つまたは複数の受信アンテナは
、互いに対して固定された向きに配置され得る。１つまたは複数の受信アンテナは、互い
に平行または垂直に配置され得る。１つまたは複数の受信アンテナは、ＸＺ平面内で互い
に対して固定距離ｄ３で、ＸＹ平面内で互いに対して固定距離ｄ４で、および／またはＹ
Ｚ平面内で互いに対して固定距離ｄ５で配置され得る。１つまたは複数の隣接する受信ア
ンテナ間の距離は、少なくとも約１ミリメートル（ｍｍ）、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５
ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチメートル（ｃｍ）、１０
０ｃｍ、１メートル（ｍ）、５ｍ、またはそれ以上であり得る。いくつかの例では、１つ
または複数の隣接する受信アンテナ間の距離は、約１ミリメートル（ｍｍ）から１メート
ル（ｍ）の範囲であり得る。
コントローラは、システムによって取られた測定値を同期するために使用され得る。コ
ントローラは、地上ビークルに搭載されているか、またはサーバのオフサイトに実装され
得る。コントローラは、コンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路、グラフィック
ス処理ユニット、またはフィールドプログラマブルゲートアレイを備え得る。いくつかの
実施形態では、コントローラは、レーダアンテナアレイから第１の測定値セットを取得す
るように構成され得る。第１の測定値セットは、送信アンテナによって送信された連続レ
ーダパルスおよび受信アンテナによって受信された複数の信号に基づくことができる。受
信アンテナによって受信された複数の信号は、送信アンテナによって送信され、外部ター
ゲットと相互作用した後に受信アンテナに反射して戻される連続レーダパルスのサブセッ
トを含み得る。コントローラはまた、ビークル位置センサから第２の測定値セットを取得
するように構成され得る。第２の測定値セットは、ビークルの空間的配置に関する情報を
含み得る。ビークル位置センサは、地上ビークルの空間的配置をリアルタイムで取得し得
る。地上ビークルは、静止している場合と動いている場合がある。コントローラはまた、
第１の測定値セットを第２の測定値セットと同期させて、同期された測定値のセットを生
成するように構成され得る。コントローラは、同期された測定値を使用して、ターゲット
の空間的配置またはターゲットの特性を決定するようにさらに構成され得る。いくつかの
実施形態では、コントローラはまた、受信アンテナの固定された空間構成に少なくとも部
分的に基づいて、複数のターゲットのそれぞれの空間的配置または特性を計算するように
構成され得る。
図９Ａは、１つまたは複数のレーダアンテナアレイ１１０またはビークル位置センサ１
２０を使用して、周囲環境内のターゲット１０２を検出するためにビークル１０４上で使
用され得るいくつかのシステムを示している。ビークルは、ビークルの前側、後側、横側
、上側、または下側に複数のレーダアンテナアレイまたはビークル位置センサを有し得る
。コントローラは、１つまたは複数のレーダアンテナアレイおよび１つまたは複数のビー
クル位置センサから取られた測定値を同期させて、ビークルの外部のターゲットの特性ま
たは空間的配置を決定するように構成され得る。
図９Ｂは、レーダアンテナアレイ１１０またはビークル位置センサ１２０を使用して、
周囲環境内の１つまたは複数のターゲット１０２－１、１０２－３、１０２－３を検出す
るためにビークル１０４上で使用され得るいくつかのシステムを示している。レーダアン
テナアレイまたはビークル位置センサは、地上ビークルの前側、後側、横側、上側、また
は下側に配置され得る。コントローラは、レーダアンテナアレイまたはビークル位置セン
サから取られた１つまたは複数の測定値を同期させて、地上ビークルの外部の複数のター
ゲットの特性または空間的配置を決定するように構成され得る。ターゲットは、ビークル
の異なる側に配置され得、ビークルから少なくとも約１．０メートル（ｍ）、２．０ｍ、
３．０ｍ、４．０ｍ、５．０ｍ、１０ｍ、１５ｍ、２０ｍ、２５ｍ、５０ｍ、７５ｍ、ま
たは１００ｍの距離にあり得る。
図９Ｃは、１つまたは複数のレーダアンテナアレイまたはビークル位置センサを使用し
て、周囲環境内の１つまたは複数のターゲット１０２－１、１０２－２、１０２－３を検
出するためにビークル１０４上で使用され得るいくつかのシステムを示している。ビーク
ルは、地上ビークルの前側、後側、横側、上側、または下側に配置された１つまたは複数
のレーダアンテナアレイ１１０またはビークル位置センサ１２０を有し得る。コントロー
ラは、１つまたは複数のレーダアンテナアレイおよび１つまたは複数のビークル位置セン
サから取られた測定値を同期させて、地上ビークルの外部の複数のターゲットの特性また
は空間的配置を決定するように構成され得る。ターゲットは、ビークルの異なる側に配置
され得、ビークルから少なくとも約１．０メートル（ｍ）、２．０ｍ、３．０ｍ、４．０
ｍ、５．０ｍ、１０ｍ、１５ｍ、２０ｍ、２５ｍ、５０ｍ、７５ｍ、または１００ｍの距
離にあり得る。
本明細書に記載の実施形態のいずれかにおいて、システムは、合成アパーチャレーダシ
ステムを含み得る。合成アパーチャレーダシステムを使用して、送信アンテナによって送
信され、外部ターゲットと相互作用した後に受信アンテナに反射して戻る連続レーダパル
スのサブセットを収集または受信することができる。収集または受信された連続レーダパ
ルスのサブセットを使用して、地上ビークルに対するターゲットの特性または空間的配置
を決定することができる。合成アパーチャレーダは、地上ビークルに搭載され、地上ビー
クルの前側、後側、横側、上側、または下側に配置され得る。
合成アパーチャレーダは、約０．０５°未満の方位角分解能または約１°を超える方位
角分解能を有し得る。合成アパーチャレーダは、約０．０５°、０．０６°、０．０７°
、０．０８°、０．０９°、もしくは１°、または０．０５°から１°の間の任意の値の
方位角分解能を有し得る。
合成アパーチャレーダは、約２．５°未満の仰角分解能または約１０°を超える仰角分
解能を有し得る。合成アパーチャレーダの仰角分解能は、約２．５°、３．０°、３．５
°、４．０°、４．５°、５．０°、５．５°、６．０°、６．５°、７．０°、７．５
°、８．０°、８．５°、９．０°、９．５°、もしくは１０°、または２．５°から１
０°の間の任意の値を有し得る。
合成アパーチャレーダは、約５°未満の仰角分解能または約３０°を超える仰角分解能
を有し得る。合成アパーチャレーダは、約５°、１０°、１５°、２０°、２５°、もし
くは３０°、または５°から３０°の間の任意の値の仰角分解能を有し得る。
本明細書に記載の実施形態のいずれかにおいて、地上ビークルの外部のターゲットの空
間的配置または特性は、レーダアンテナアレイおよびビークル位置センサに動作可能に結
合されたコントローラを使用することによって決定され得る。１つまたは複数のレーダア
ンテナアレイは、地上ビークルに搭載され、地上ビークルの前側、後側、横側、上側、ま
たは下側に配置され得る。レーダアンテナアレイは、送信アンテナおよび受信アンテナを
含み得る。送信アンテナおよび受信アンテナは、ビークル上で固定された空間構成にあり
得る。固定された空間構成は、本明細書に記載されている他の実施形態と同じまたは類似
していてもよい。ビークル位置センサは、ＧＰＳ、ＩＭＵなどを含み得る。ビークル位置
センサは、地上ビークルの空間的配置を取得するために使用され得る。コントローラは、
送信アンテナによって送信された連続レーダパルスおよび受信アンテナによって受信され
た複数の信号を、ビークル位置センサから得られた空間的配置と同期させて、同期された
測定値のセットを生成するように構成され得る。コントローラは、同期された測定値を使
用して、地上ビークルに対するターゲットの特性または空間的配置を決定するようにさら
に構成され得る。受信アンテナによって受信された複数の信号は、送信アンテナによって
送信され、外部ターゲットと相互作用した後に受信アンテナに反射して戻される連続レー
ダパルスのサブセットを含み得る。同期された測定値は、送信アンテナおよび受信アンテ
ナの固定された空間構成に少なくとも部分的に基づいて生成され得る。いくつかの実施形
態では、地上ビークルに対するターゲットの特性または空間的配置は、実質的にリアルタ
イムで決定され得る。地上ビークルは、静止しているか、ターゲットに対して移動してい
る可能性がある。ターゲットは静止しているか動いている可能性がある。いくつかの実施
形態では、コントローラは、ターゲットの第２の空間的配置に対してターゲットの第１の
空間的配置を処理するように構成され得る。第１の空間的配置は、地上ビークルの第１の
側から、または第１のレーダアンテナアレイを使用して計算され得る。第２の空間的配置
は、地上ビークルの第２の側から、または第２のレーダアンテナアレイを使用して計算さ
れ得る。
本明細書に記載の実施形態のいずれか１つまたは複数において、システムは、多入力多
出力（ＭＩＭＯ）レーダシステムを含み得る。ＭＩＭＯレーダシステムは、複数の送信ア
ンテナを使用して、他の送信アンテナとは独立して信号を送信し得る。別の実施形態では
、システムは、１つまたは複数のビークル位置センサを備える合成アパーチャレーダ（Ｓ
ＡＲ）システムを備え得る。
本開示の方法またはシステムを実施するために使用することができるコンピュータ制御
システムが本明細書で提供される。図１０は、ビークルの外部の１つまたは複数のターゲ
ットの空間的配置または特性を検出するための方法を実施するようにプログラムされた、
または他の方法で構成されたコンピュータシステム１００１を示している。コンピュータ
システム１００１は、１つまたは複数のレーダアンテナアレイおよび１つまたは複数のビ
ークル位置センサから取られた測定値を同期させて、ビークルの外部の１つまたは複数の
ターゲットの空間的配置または特性を検出することができる。コンピュータシステム１０
０１は、ユーザの電子デバイス、または電子デバイスに対して遠隔に配置されたコンピュ
ータシステムであり得る。電子デバイスは、モバイル電子デバイスであり得る。
コンピュータシステム１００１は、中央処理装置（ＣＰＵ、本明細書では「プロセッサ
」および「コンピュータプロセッサ」でもある）１００５を含み、これは、シングルコア
またはマルチコアプロセッサ、あるいは並列処理のための複数のプロセッサであり得る。
コンピュータシステム１００１はまた、メモリまたはメモリロケーション１０１０（例え
ば、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フラッシュメモリ）、電子記憶ユニ
ット１０１５（例えば、ハードディスク）、１つまたは複数の他のシステムと通信するた
めの通信インタフェース１０２０（例えば、ネットワークアダプタ）、ならびにキャッシ
ュ、他のメモリ、データ記憶および／または電子ディスプレイアダプタなどの周辺機器１
０２５を含む。メモリ１０１０、記憶ユニット１０１５、インタフェース１０２０、およ
び周辺機器１０２５は、マザーボードなどの通信バス（実線）を介してＣＰＵ１００５と
通信している。記憶ユニット１０１５は、データを格納するためのデータ記憶ユニット（
またはデータリポジトリ）であり得る。コンピュータシステム１００１は、通信インタフ
ェース１０２０の助けを借りて、コンピュータネットワーク（「ネットワーク」）１０３
０に動作可能に結合され得る。ネットワーク１０３０は、インターネット、インターネッ
トおよび／またはエクストラネット、あるいはインターネットと通信しているイントラネ
ットおよび／またはエクストラネットであり得る。ネットワーク１０３０は、場合によっ
ては、電気通信および／またはデータネットワークである。ネットワーク１０３０は、ク
ラウドコンピューティングなどの分散コンピューティングを可能にすることができる１つ
または複数のコンピュータサーバを含むことができる。ネットワーク１０３０は、場合に
よっては、コンピュータシステム１００１の助けを借りて、ピアツーピアネットワークを
実装することができ、これにより、コンピュータシステム１００１に結合されたデバイス
がクライアントまたはサーバとして動作することが可能になる。
ＣＰＵ１００５は、プログラムまたはソフトウェアで具体化することができる一連の機
械可読命令を実行することができる。命令は、メモリ１０１０などのメモリロケーション
に格納され得る。命令は、ＣＰＵ１００５に向けられることができ、これは、その後、本
開示の方法を実装するようにＣＰＵ１００５をプログラムまたは他の方法で構成すること
ができる。ＣＰＵ１００５によって実行される動作の例には、フェッチ、デコード、実行
、およびライトバックが含まれ得る。
ＣＰＵ１００５は、集積回路などの回路の一部であり得る。システム１００１の他の１
つまたは複数のコンポーネントを回路に含めることができる。場合によっては、回路は特
定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
記憶ユニット１０１５は、ドライバ、ライブラリ、および保存されたプログラムなどの
ファイルを格納することができる。記憶ユニット１０１５は、ユーザデータ、例えば、ユ
ーザプリファレンスおよびユーザプログラムを格納することができる。コンピュータシス
テム１００１は、場合によっては、イントラネットまたはインターネットを介してコンピ
ュータシステム１００１と通信しているリモートサーバ上に配置されるなど、コンピュー
タシステム１００１の外部にある１つまたは複数の追加のデータ記憶ユニットを含むこと
ができる。
コンピュータシステム１００１は、ネットワーク１０３０を介して１つまたは複数のリ
モートコンピュータシステムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム１
００１は、ユーザ（例えば、エンドユーザ、消費者、発行者、ビークルオペレータなど）
のリモートコンピュータシステムと通信することができる。リモートコンピュータシステ
ムの例には、パーソナルコンピュータ（例えば、ポータブルＰＣ）、スレートまたはタブ
レットＰＣ（例えば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰａｄ、Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）Ｇ
ａｌａｘｙ Ｔａｂ）、電話、スマートフォン（例えば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰｈ
ｏｎｅ、Ａｎｄｒｏｉｄ対応デバイス、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標））、またはパ
ーソナルデジタルアシスタントが含まれる。ユーザは、ネットワーク１０３０を介してコ
ンピュータシステム１００１にアクセスすることができる。
本明細書に記載の方法は、例えば、メモリ１０１０または電子記憶ユニット１０１５な
どのコンピュータシステム１００１の電子記憶ロケーションに格納された機械（例えば、
コンピュータプロセッサ）実行可能コードによって実施され得る。機械実行可能コードま
たは機械可読コードは、ソフトウェアの形で提供できる。使用中、コードはプロセッサ１
００５によって実行され得る。場合によっては、コードは、記憶ユニット１０１５から取
り出され、プロセッサ１００５による容易なアクセスのためにメモリ１０１０に格納され
得る。状況によっては、電子記憶ユニット１０１５を排除することができ、機械実行可能
命令がメモリ１０１０に格納される。
コードを、事前にコンパイルして、コードを実行するように適合されたプロセッサを有
するマシンで使用するように構成することも、実行時にコンパイルすることもできる。コ
ードは、選択できるプログラミング言語で提供されて、事前にコンパイルされる方法また
は実行時にコンパイルされる方法でコードを実行できる。
コンピュータシステム１００１など、本明細書で提供されるシステムおよび方法の態様
は、プログラミングで具体化され得る。技術のさまざまな態様は、通常は、機械可読媒体
のタイプで実行または具体化される機械（またはプロセッサ）実行可能コードおよび／ま
たは関連データの形式での「製品」または「製造品」と考えることができる。機械実行可
能コードを、メモリ（例えば、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシ
ュメモリ）またはハードディスクなどの電子記憶ユニットに格納することができる。「記
憶」タイプの媒体は、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリのいずれかもしくはす
べて、またはソフトウェアプログラミングのためにいつでも非一時的な記憶を提供し得る
さまざまな半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどのそれらの関連モジュ
ールを含むことができる。ソフトウェアのすべてまたは一部は、インターネットまたはそ
の他のさまざまな電気通信ネットワークを通じて通信される場合がある。そのような通信
は、例えば、あるコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータへの、例えば、管
理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサーバのコンピュータプラット
フォームへのソフトウェアのロードを可能にし得る。したがって、ソフトウェア要素を保
持し得る別のタイプの媒体には、ローカルデバイス間の物理インタフェース、有線および
光の固定電話ネットワーク、およびさまざまなエアリンクで使用されるような、光、電気
、および電磁波が含まれる。有線または無線リンク、光リンクなど、そのような波を運ぶ
物理的要素も、ソフトウェアを保持した媒体と見なすことができる。本明細書で使用され
る場合、非一時的で有形の「記憶」媒体に限定されない限り、コンピュータまたは機械の
「可読媒体」などの用語は、実行のためにプロセッサに命令を提供することに関与する任
意の媒体を指す。
したがって、コンピュータ実行可能コードなどの機械可読媒体は、有形記憶媒体、搬送
波媒体、または物理的伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとることがで
きる。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示されるデータベースなどを実装するために
使用され得るような、任意の（１または複数の）コンピュータなどの任意の記憶デバイス
などの、光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュ
ータプラットフォームのメインメモリなどの動的メモリを含む。有形の伝送媒体には、コ
ンピュータシステム内のバスを構成するワイヤを備える同軸ケーブル；銅線および光ファ
イバが含まれる。搬送波伝送媒体は、電気信号または電磁信号、あるいは無線周波数（Ｒ
Ｆ）および赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されるような音響波または光波の形態をと
ることができる。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形式には、例えば、フロ
ッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、その他の磁気媒
体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤもしくはＤＶＤ－ＲＯＭ、その他の光学媒体、パンチカード紙
テープ、穴のパターンを有するその他の物理的な記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭと
ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、その他のメモリチップもしくはカートリッジ、デ
ータもしくは命令を伝送する搬送波、そのような搬送波を伝送するケーブルもしくはリン
ク、またはコンピュータがプログラミングコードやデータを読み取ることができるその他
の媒体が含まれる。これらの形式のコンピュータ可読媒体の多くは、実行のためにプロセ
ッサに１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを運ぶことに関与し得る。
コンピュータシステム１００１は、例えば、システムによって検出された１つまたは複
数のターゲットを監視するためのポータルを提供するためのユーザインタフェース（ＵＩ
）１０４０を備える電子ディスプレイ１０３５を含むか、またはそれと通信することがで
きる。ユーザはポータルを使用して、システムによって検出された１つまたは複数のター
ゲットの空間的配置または特性に関連する情報を表示できる。ポータルは、アプリケーシ
ョンプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）を介して提供され得る。ユーザまたはエン
ティティは、ＵＩを介してポータル内のさまざまな要素と対話することもできる。ＵＩの
例には、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）およびウェブベースのユーザイン
タフェースが含まれるが、これらに限定されない。
本開示の方法およびシステムを、１つまたは複数のアルゴリズムによって実装すること
ができる。アルゴリズムを、中央処理装置１００５による実行時にソフトウェアを介して
実施することができる。アルゴリズムは、１つまたは複数のレーダアンテナアレイから第
１の測定値セットを取得するように構成され得る。第１の測定値セットは、送信アンテナ
によって送信された連続レーダパルスおよび受信アンテナによって受信された複数の信号
に基づくことができる。受信アンテナによって受信された複数の信号は、送信アンテナに
よって送信され、１つまたは複数の外部ターゲットと相互作用した後に受信アンテナに反
射して戻される連続レーダパルスのサブセットを含み得る。アルゴリズムはまた、ビーク
ル位置センサから第２の測定値セットを取得するように構成され得る。第２の測定値セッ
トは、ビークルの空間的配置に関する情報を含み得る。ビークル位置センサは、地上ビー
クルの空間的配置をリアルタイムで取得し得る。地上ビークルは、静止している場合と動
いている場合がある。アルゴリズムは、第１の測定値セットを第２の測定値セットと同期
させて、同期された測定値セットを生成するように構成され得る。アルゴリズムは、リア
ルタイムクロック、システムクロック、共通クロック、または独立クロックを使用して、
同期された測定値の１つまたは複数のセットを生成するように構成され得る。アルゴリズ
ムは、１つまたは複数の送信アンテナまたは受信アンテナでの位相測定値を使用して、同
期された測定値の１つまたは複数のセットを生成するように構成され得る。アルゴリズム
は、同期された測定値を使用して、ビークルの外部にある１つまたは複数のターゲットの
空間的配置または特性を決定するようにさらに構成され得る。
好ましい実施形態が本明細書に示され、説明されてきたが、そのような実施形態が例と
してのみ提供されることは当業者には明らかであろう。本発明が、明細書内に提供される
特定の例によって限定されることは意図されていない。本発明を前述の明細書を参照して
説明してきたが、本明細書の実施形態の説明および例示は、限定的な意味で解釈されるこ
とを意味するものではない。当業者は、本発明から逸脱することなく、数多くの変形、変
更、および置換を想到し得る。さらに、本発明のすべての態様は、さまざまな条件および
変数に依存する、本明細書に記載された特定の描写、構成または相対的比率に限定されな
いことを理解されたい。本明細書に記載された本発明の実施形態に対するさまざまな代替
案が、本発明を実施する際に使用されてもよいことを理解されたい。したがって、本発明
は、そのような代替、修正、変形、または同等物も網羅することが企図されている。以下
の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の方法および構造
ならびにそれらの均等物がそれによってカバーされることが意図されている。

Claims (30)

  1. 地上ビークルの外部のターゲットの空間的配置または特性を決定するためのシステムで
    あって、前記システムは、
    （ｉ）送信アンテナおよび（ｉｉ）受信アンテナを備えるレーダアンテナアレイと、
    前記地上ビークルの空間的配置を取得するように構成されたビークル位置センサと、
    前記レーダアンテナアレイと前記ビークル位置センサに動作可能に結合されたコントロ
    ーラであって、
    （ａ）（ｉ）前記送信アンテナによって送信された連続レーダパルスと前記受信アンテ
    ナによって受信された複数の信号であって、前記複数の信号は、前記連続レーダパルスの
    少なくともサブセットに対応し、前記ターゲットと相互作用する前記連続レーダパルスの
    前記少なくともサブセットに基づいて生成される、連続レーダパルスおよび複数の信号と
    、（ｉｉ）前記地上ビークルが動いているときに実質的にリアルタイムで前記ビークル位
    置センサによって得られる前記地上ビークルの前記空間的配置と、を同期させて、同期さ
    れた測定値のセットを生成し、
    （ｂ）前記同期された測定値のセットを使用して、（ｉ）前記地上ビークルに対する前
    記ターゲットの前記空間的配置、または（ｉｉ）前記ターゲットの前記特性を決定する
    ように構成された、コントローラと
    を備える、システム。
  2. 前記送信アンテナおよび前記受信アンテナが固定された空間構成を有し、前記同期され
    た測定値のセットが、前記固定された空間構成に少なくとも部分的に基づいて生成される
    、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記固定された空間構成が、前記送信アンテナと前記受信アンテナが互いに対して固定
    的に取り付けられるように、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の固定距離を備
    える、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記システムが、前記送信アンテナまたは前記受信アンテナを備える複数のアンテナを
    さらに備え、前記複数のアンテナの隣接するアンテナ間の距離は、前記連続レーダパルス
    の中心周波数の波長の約４分の１から約１０倍である、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記複数のアンテナの前記隣接する受信アンテナ間の前記距離が、前記連続レーダパル
    スの前記中心周波数の前記波長の約半分である、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記コントローラは、前記地上ビークルが動いているときに、前記連続レーダパルスが
    送信されるパルス繰り返し周波数が、前記地上ビークルが前記隣接する受信アンテナ間の
    距離にほぼ等しい長さを移動するのにかかる時間の逆数よりも大きくなるように、前記レ
    ーダアンテナアレイを制御するように構成される、請求項４に記載のシステム。
  7. 前記コントローラは、前記アレイのパルス繰り返し周波数が、前記地上ビークルが前記
    波長の一部または前記波長の一部の倍数を移動するのにかかる時間の逆数にほぼ等しくな
    るように制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記レーダアンテナアレイが、前記地上ビークルの前側、後側、または横側に取り付け
    られるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記システムが、前記レーダアンテナアレイを備える複数のレーダアンテナアレイをさ
    らに備え、前記複数のレーダアンテナアレイは、同じ向きまたは異なる向きで、前記地上
    ビークルの同じ側または前記地上ビークルの異なる側に取り付けられるように構成される
    、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記複数のレーダアンテナアレイが、約４５度から約３６０度の範囲の前記地上ビーク
    ルの周りのマルチアングルターゲットセンシングカバレッジを提供するように構成される
    、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記コントローラが、空間的配置を計算するか、または前記地上ビークルの前記異なる
    側からの複数のターゲットのそれぞれの特性を検出するように構成され、前記複数のター
    ゲットは前記ターゲットを備える、請求項９に記載のシステム。
  12. 前記コントローラが、（ｉ）第１のレーダアンテナアレイを使用して前記地上ビークル
    の第１の側から計算された第１のターゲットの第１の空間的配置を、（ｉｉ）第２のレー
    ダアンテナアレイを使用して前記地上ビークルの第２の側から計算された第２のターゲッ
    トの第２の空間的配置に対して処理するように構成され、前記レーダアンテナアレイは、
    前記第１および第２のレーダアンテナアレイを備える、請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記コントローラが、（ｉ）前記地上ビークルの第１の側からた、または第１のレーダ
    アンテナアレイを使用して計算された前記ターゲットの第１の空間的配置を、（ｉｉ）前
    記地上ビークルの第２の側から、または第２のレーダアンテナアレイを使用して計算され
    た前記ターゲットの第２の空間的配置に対して処理するように構成され、前記レーダアン
    テナアレイは、前記第１および第２のレーダアンテナアレイを備える、請求項９に記載の
    システム。
  14. 前記複数のアンテナが複数の受信アンテナを備え、前記複数の信号が、前記地上ビーク
    ルの連続する位置についての前記複数の受信アンテナの隣接する受信アンテナでの位相測
    定値を備え、前記位相測定値は前記連続レーダパルスの送信に関連する、請求項４に記載
    のシステム。
  15. 前記コントローラが、（１）前記隣接する受信アンテナでの第１のセットの位相測定値
    間の第１の差と、（２）前記送信された連続レーダパルスに対応する前記隣接する受信ア
    ンテナのそれぞれの第２のセットの位相測定値間の第２の差と、の関係に少なくとも部分
    的に基づいて、前記地上ビークルの前記空間的配置を計算するように構成される、請求項
    １４に記載のシステム。
  16. 前記コントローラが、（ｉ）前記隣接する受信アンテナでの前記第１のセットの位相測
    定値に部分的に基づいて到達角度を計算し、（ｉｉ）前記到達角度および前記隣接する受
    信アンテナのそれぞれの前記第２のセットの位相測定値に部分的に基づいて、レンジと方
    位角の情報を含む２次元平面内の前記地上ビークルの動きを決定する、ようにさらに構成
    される、請求項１５に記載のシステム。
  17. 前記コントローラが、前記レンジおよび方位角の情報を前記地上ビークルのデカルト座
    標のセットに変換するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
  18. 前記コントローラが、前記地上ビークルに対する複数のターゲットのそれぞれの空間的
    配置または特性を計算するように構成され、前記複数のターゲットは前記ターゲットを備
    える、請求項１に記載のシステム。
  19. 前記システムが、前記受信アンテナを含む複数の受信アンテナをさらに備え、前記複数
    の受信アンテナは、水平面および垂直面において固定された空間構成を有する、請求項１
    ８に記載のシステム。
  20. 前記コントローラが、前記水平面および垂直面の前記複数の受信アンテナの前記固定さ
    れた空間構成に少なくとも部分的に基づいて、３次元座標空間における前記地上ビークル
    に対する前記複数のターゲットのそれぞれの前記空間的配置を計算するように構成される
    、請求項１９に記載のシステム。
  21. 前記コントローラが、前記地上ビークルに対する前記ターゲットの前記空間的配置を計
    算する前に、前記複数の信号を前処理して前記信号の帯域幅を低減するように構成される
    、請求項１に記載のシステム。
  22. 前記コントローラが前記地上ビークルに搭載され、コンピュータプロセッサ、特定用途
    向け集積回路、グラフィックス処理ユニット、またはフィールドプログラマブルゲートア
    レイを備える、請求項１に記載のシステム。
  23. 前記ビークル位置センサが前記地上ビークルに搭載され、前記レーダアンテナアレイと
    は別に配置され、前記ビークル位置センサは、慣性測定ユニット、全地球測位システムセ
    ンサ、カメラ、ライダ、ホイールエンコーダ、およびレーダからなる群から選択される少
    なくとも１つの部材を備える、請求項１に記載のシステム。
  24. 前記コントローラが、前記レーダアンテナアレイおよび前記ビークル位置センサの少な
    くとも１つに設けられる１つまたは複数のクロックを使用して、（ｉ）および（ｉｉ）を
    相互にまたは絶対時間に対して同期させるように構成される、請求項１に記載のシステム
    。
  25. 地上ビークルが動いている間に、前記地上ビークルの外部のターゲットの空間的配置ま
    たは特性を決定するための方法であって、前記方法は、
    （ａ）前記ターゲットが（１）少なくとも０．２メートルのサイズを有し、（２）前記
    地上ビークルの前方または後方を向いた方向で前記地上ビークルの視野内にあり、（３）
    前記地上ビークルから少なくとも約１メートルの距離にあるときに、前記地上ビークルに
    搭載された合成アパーチャレーダを使用して、（ｉ）約０．０５°～１°の方位角分解能
    および（ｉｉ）約２．５°～１０°の仰角分解能を有するレーダ信号を収集するステップ
    と、
    （ｂ）前記レーダ信号を使用して、（ｉ）前記地上ビークルに対する前記ターゲットの
    前記空間的配置、または（ｉｉ）前記ターゲットの前記特性を決定するステップと
    を含む、方法。
  26. 地上ビークルが動いている間に、前記地上ビークルの外部のターゲットの空間的配置ま
    たは特性を決定するための方法であって、前記方法は、
    （ａ）前記ターゲットが（１）少なくとも０．２メートルのサイズを有し、（２）前記
    地上ビークルの側方を向いた方向で前記地上ビークルの視野内にあり、（３）前記地上ビ
    ークルから少なくとも約１メートルの距離にあるときに、前記地上ビークルに搭載された
    合成アパーチャレーダを使用して、（ｉ）約０．０５°～１°の方位角分解能および（ｉ
    ｉ）約５°～３０°の仰角分解能を有するレーダ信号を収集するステップと、
    （ｂ）前記レーダ信号を使用して、（ｉ）前記地上ビークルに対する前記ターゲットの
    前記空間的配置、または（ｉｉ）前記ターゲットの前記特性を決定するステップと
    を含む、方法。
  27. 地上ビークルの外部のターゲットの空間的配置または特性を決定するための方法であっ
    て、前記方法は、
    （ａ）前記地上ビークルにレーダアンテナアレイを設けるステップであって、前記レー
    ダアンテナアレイは送信アンテナおよび受信アンテナを備える、ステップと、
    （ｂ）ビークル位置センサを使用して、前記地上ビークルの空間的配置を取得するステ
    ップと、
    （ｃ）前記レーダアンテナアレイと前記ビークル位置センサに動作可能に結合されたコ
    ントローラを使用して、
    （１）（ｉ）前記送信アンテナによって送信された連続レーダパルスと前記受信アンテ
    ナによって受信された複数の信号であって、前記複数の信号は、前記連続レーダパルスの
    少なくともサブセットに対応し、前記ターゲットと相互作用する前記連続レーダパルスの
    前記少なくともサブセットに基づいて生成される、連続レーダパルスおよび複数の信号と
    、（ｉｉ）前記地上ビークルが動いているときに実質的にリアルタイムで前記ビークル位
    置センサによって得られる前記地上ビークルの前記空間的配置と、を同期させて、同期さ
    れた測定値のセットを生成するステップ、および
    （２）前記同期された測定値のセットを使用して、（ｉ）前記地上ビークルに対する前
    記ターゲットの前記空間的配置、または（ｉｉ）前記ターゲットの前記特性を決定するス
    テップと
    を含む、方法。
  28. 前記ステップ（ａ）が、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナを前記地上ビークル
    上に固定された空間構成で設けるステップをさらに含み、前記同期された測定値のセット
    は、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの前記固定された空間構成に少なくとも部
    分的に基づいて生成される、請求項２７に記載の方法。
  29. 前記地上ビークルに対する前記ターゲットの前記空間的配置または前記ターゲットの前
    記特性は、前記ターゲットが静止または移動しているときに前記地上ビークルが前記ター
    ゲットに対して移動している間に実質的にリアルタイムで決定される、請求項２７に記載
    の方法。
  30. 前記ステップ（ｃ）が、
    （ｉ）前記地上ビークルの第１の側から、または第１のレーダアンテナアレイを使用し
    て計算された前記ターゲットの第１の空間的配置を、（ｉｉ）前記地上ビークルの第２の
    側から、または第２のレーダアンテナアレイを使用して計算された前記ターゲットの第２
    の空間的配置に対して処理するステップであって、前記レーダアンテナアレイは、前記第
    １および第２のレーダアンテナアレイを備える、ステップ
    をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
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