JP7100768B2 - チップから導波路ユニットまで送信される信号の不所望の偏波のフィルタリング - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている２０１８年１２月１１日出願の米国特許出願第１６／２１６，５９８号の優先権を主張するものである。

車両は、ドライバーからの入力がほとんどないか、又は全くない状態であっても、車両が環境を通ってナビゲートする自律モードで動作するように構成され得る。そのような自律走行車は、車両が動作する環境に関する情報を検出するように構成されている１つ以上のシステム（たとえば、センサ及び関連するコンピューティングデバイス）を含み得る。車両とそれに関連するコンピュータ実装コントローラは、検出された情報を使用して環境を通ってナビゲートする。たとえば、コンピュータ実装コントローラによって判定されるように、車両が障害物に近づいていることをシステム（複数可）が検出した場合、コントローラは車両の方向制御を調整して、車両が障害物を迂回するようナビゲートする。

そのようなシステムの１つが、車両用のレーダシステムである。レーダシステムは、車両の環境内の物体を感知するために使用できる。たとえば、レーダシステムは、車両環境における車両と様々な物体との間の距離を測定することができる。

レーダシステムなどの車両システム及びその他のデバイス／センサは、車両の操作を容易にする多数の信号を送受信することができる。したがって、そのような信号は、特定のシステム内の構成要素間又はシステム間で確実に伝送されることが望ましい。

車両の各種構成要素間の信号の通信に使用できるデバイスが開示される。たとえば、アンテナユニットが、車両のルーフに、たとえばセンサドーム内に取り付けられ得る。アンテナユニットは、車両のレーダシステム又は別のシステムの一部であってもよい。たとえば、レーダシステムの動作中、通信チップアンテナは、アンテナユニットのポートに信号を放射することができる。次に、信号は、ポートから１つ又はそれ以上の送信アンテナに結合することができ、次いで、送信アンテナは、信号を放射して、車両の環境内の物体を感知することができる。アンテナユニットによって放射される信号の品質を向上させるために、スロット付きの信号フィルタリング構造を使用して、通信チップによって出力された信号から不所望の偏波をフィルタリングすることができる。

本開示のいくつかの実施形態は、通信システムを提供する。通信システムは、ポートを有するアンテナユニットを含む。通信システムは、アンテナユニットに通信可能に結合され、電磁信号をポートに送信するように構成されたアンテナを有する通信チップも含む。さらに、通信システムは、アンテナから電磁信号を受信し、アンテナからの電磁信号をポートに結合するように構成されたスロット構造を含む。

本開示のいくつかの実施形態は、電磁信号から不所望の偏波をフィルタリングする方法を提供する。本方法は、通信チップから通信チップのアンテナによって送信された電磁信号をスロット構造に結合する工程であって、アンテナが、電磁信号を通信チップからアンテナユニットのポートに向けて送信するように構成され、アンテナは、アンテナユニットが通信チップに通信可能に結合され、アンテナによって送信される電磁信号が所望の偏波と不所望の偏波を有し、スロット構造が所望の偏波を有する電磁信号をアンテナユニットに結合するように構成される、工程を含む。本方法は、所望の偏波を有する電磁信号をスロット構造からアンテナユニットのポートに結合することを含み、これにより、不所望の偏波が除去され、スロット構造を離れる電磁信号が所望の偏波を有する。

本開示のいくつかの実施形態は、別の通信システムを提供する。通信システムは、レーダ信号を放射するように構成されたアンテナユニットを含む。アンテナユニットは、アレイ状に配置された複数の送信アンテナと、複数の送信アンテナによる放射のためのレーダ信号を受信するように構成されたポートと、ポートを複数の送信アンテナに結合する導波路ネットワークとを含む。通信システムは、ポートに通信可能に結合された通信チップも含み、通信チップは、所望の偏波及び不所望の偏波を有するレーダ信号を放射するように構成される。さらに、通信システムは、レーダ信号から不所望の偏波をフィルタリングするように構成された信号フィルタリング構造を含む。

これらの態様ならびに他の態様、利点、及び代替物は、当業者には、以下の詳細な説明を添付の図面を適宜参照して読み取ることにより明らかになるであろう。

図１は、例示的な自律走行車を示す機能ブロック図である。

図２は、例示的な自律走行車の例の外観を示す図である。

図３は、例示的なスロット構造の斜視図である。

図４Ａは、アンテナを有する例示的なマイクロチップを示す図である。

図４Ｂは、２本のアンテナを有する例示的なマイクロチップを示す図である。

図５は、例示的なスロット構造とマイクロチップを含む分解図である。

図６Ａは、例示的な通信システムを示す図である。

図６Ｂは、別の例示的な通信システムを示す図である。

図７Ａは、別の例示的な通信システムを示す図である。

図７Ｂは、別の例示的な通信システムを示す図である。

図７Ｃは、別の例示的な通信システムを示す図である。

図８は、導波路の例示的な隔壁を示す図である。

図９は、別の例示的な通信システムを示す図である。

図１０は、例示的な方法を示す図である。

Ｉ．概要
車両の例示的なレーダシステムは、信号処理サブシステム、アンテナサブシステム、及び通信チップ（たとえば、マイクロチップ）を含むことができる。レーダシステムの動作中、通信チップのアンテナは、電磁信号、即ち、無線（又はマイクロ波）周波数レーダ信号をアンテナサブシステムに送信（即ち、放射）し、次いで、レーダ信号を車両環境に送信することができる。アンテナサブシステム又はレーダシステムの他のサブシステムは、アンテナサブシステムが送信したレーダ信号の反射を受信することができる。次に、信号処理サブシステムは、受信した信号を処理して、車両の環境内のオブジェクトに関する情報を判定することができる。

アンテナによって放射される信号は、通常、アンテナの設計に応じた所望の偏波を有する。たとえば、垂直方向に整列されたアンテナによって放射される信号は垂直偏波を有し、水平方向に整列されたアンテナによって放射される信号は水平偏波を有し得る。しかしながら、所望の偏波に加えて、放射信号は、放射方向に直交する方向など、所望の偏波以外の方向に不所望の偏波（「交差偏波」とも称される）を有する場合がある。たとえば、アンテナが垂直偏波の信号を放射するように設計されている場合、不所望の偏波は水平偏波であり得る。

車両のレーダシステムの状況では、交差偏波が存在すると、レーダシステムが望むほど有効に機能しないことがある。たとえば、レーダシステムは、第１の偏波で第１のアンテナセットを用いて信号を送信し、第１の偏波に直交する第２の偏波で第２のアンテナセットを用いて信号を送信するように構成することができる。２つのアンテナセットのうちの１つが交差偏波を含む信号を送信している場合、他のアンテナセットによって送信された信号に干渉する場合がある。

よって、通信チップによって送信された信号から不所望の偏波をフィルタリングし、アンテナサブシステムのポートに信号を結合するように構成されたスロット構造（本明細書では「信号フィルタリング構造」とも呼ばれる）を有する通信システムが開示される。開示される通信システムは、本明細書では主にレーダシステム及びレーダ信号に関して説明しているが、開示される通信システムは、他の車両システム、たとえば、車両の操作を容易にし、非レーダ電磁信号の通信用に構成することができる、センサを有するＬＩＤＡＲ又は他のシステムにも実装できることを理解されたい。

実施例では、通信システムは、レーダシステムの様々な構成要素を含むことができる。たとえば、通信システムはアンテナユニットを含むことができる。アンテナユニットは、電磁信号が受信されるポートを含むことができる。アンテナユニットは、車両から電磁信号を放射するための少なくとも１つの送信アンテナも含むことができる。通信システムは、アンテナを有する通信チップも含むことができる。通信チップは、ポートに通信可能に結合することができる。通信チップによって送信される信号は、いくつかの実施例ではチップからポートに直接結合されてもよいし、他の実施例では、ポートに入る前に細長い導波路チムニーなどの中間導波路を介して結合されてもよい。さらに、中間導波路が存在しない実施例では、通信チップはアンテナユニットのポートに物理的に取り付けられてもよいし、チップとポートの間に空隙があってもよい。

さらに、通信システムはスロット構造を含むことができる。スロット構造は、通信チップのハウジングと一体化させてもよく（即ち、チップ上に印刷するか、チップの層内に組み込む）、又はチップから物理的に独立し分離されて、チップとアンテナユニット間に結合される（たとえば、ポートに結合される、又はチップとは別の構成要素ではあるが、チップに結合される）構成要素として含まれてもよい。

通信システムの動作中、通信チップは、アンテナユニットのアンテナによる最終的な送信のための電磁信号を生成する。通信チップのアンテナは、通信チップの外部に電磁信号を送信することができる。スロット構造は、電磁信号を受信することができる。電磁信号はスロット構造を通過することができ、これにより、電磁信号から不所望の偏波がフィルタリングされる。次いで、スロット構造は、電磁信号をポートに結合することができる。したがって、開示される通信システムは、交差偏波によって通常引き起こされる信号干渉を低減することができる。さらに、開示される通信システムは、通信チップから電磁エネルギーを取り込むことができる。

例示的な自律走行車が、図１～図２に関連して以下に説明され、例示的で通信システムが、図３～図９に関連して以下に説明される。

ＩＩ．例示的な自律走行車システム
例示的な実施形態では、例示的な自律走行車システムは、１つ以上のプロセッサ、１つ以上の形態のメモリ、１つ以上の入力デバイス／インターフェース、１つ以上の出力デバイス／インターフェース、及び１つ以上のプロセッサによって実行されるとき、上述した様々な機能、タスク、能力などをシステムに実行させる機械可読命令を含み得る。

本開示の範囲内の例示的なシステムは、以下でより詳細に説明される。例示的なシステムは、自動車に実装され得、又は自動車の形態をとり得る。しかしながら、例示的なシステムはまた、車、トラック、オートバイ、バス、ボート、飛行機、ヘリコプター、芝刈り機、アースムーバ、ボート、スノーモービル、航空機、レクリエーション車両、遊園地車両、農機具、建設機械、トラム、ゴルフカート、電車、トロリーなどの、他の車両に実装され得、又は他の車両の形態をとり得る。他の車両も可能である。

図１は、例示的な実施形態による車両１００を示す機能ブロック図である。車両１００は、完全に又は部分的に自律モードで動作するように構成され、したがって、「自律走行車」と呼ばれることがある。たとえば、コンピュータシステム１１２は、車両１００のための制御システム１０６への制御命令を介して、自律モードにある間、車両１００を制御し得る。コンピュータシステム１１２は、１つ以上のセンサシステム１０４から情報を受信し、自動化方式で受信した情報に基づいて、１つ以上の制御プロセス（検出された障害物を回避するように向きを設定するなど）をベースにし得る。

自律走行車１００は、完全自律型又は部分的自律型であり得る。部分的自律型走行車では、いくつかの機能は、任意選択的に、一時的に又は常時、手動で（たとえば、運転者によって）制御され得る。さらに、部分的自律型走行車は、完全手動動作モードと、部分的自律型及び／又は完全自律型動作モードとの間で切り替わるように構成され得る。

車両１００は、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、１つ以上の周辺機器１０８、電源１１０、コンピュータシステム１１２、及びユーザインターフェース１１６を含む。車両１００は、より多く、又はより少ないサブシステムを含むことができ、各サブシステムは、任意選択的に複数の構成要素を含み得る。さらに、車両１００のサブシステム及び構成要素の各々は、相互に接続され得、及び／又は通信中であり得る。したがって、本明細書に記載された車両１００の１つ以上の機能は、任意選択的に、追加の機能的又は物理的構成要素の間で分割されてもよく、又はより省略された機能的又は物理的構成要素に結合され得る。いくつかのさらなる実施例では、追加の機能的及び／又は物理的構成要素が、図１によって図示された実施例に追加され得る。

推進システム１０２は、車両１００に動力運動を提供するように動作可能な構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、推進システム１０２は、エンジン／モータ１１８、エネルギー源１１９、トランスミッション１２０、及びホイール／タイヤ１２１を含む。エンジン／モータ１１８は、エネルギー源１１９を機械的エネルギーに変換する。いくつかの実施形態では、推進システム１０２は、任意選択的に、エンジン及び／又はモータの一方又は両方を含み得る。たとえば、ガス－電気ハイブリッド車両は、ガソリン／ディーゼルエンジンと電気モータの両方を含み得る。

エネルギー源１１９は、電気エネルギー及び／又は化学エネルギーなどのエネルギー源を表し、それは、その全部又は一部が、エンジン／モータ１１８に電力を供給し得る。即ち、エンジン／モータ１１８は、エネルギー源１１９を機械的エネルギーに変換してトランスミッションを作動させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、エネルギー源１１９は、ガソリン、ディーゼル、他の石油系燃料、プロパン、他の圧縮ガスベースの燃料、エタノール、ソーラーパネル、バッテリー、コンデンサー、フライホイール、回生ブレーキシステム、及び／又は他の電力源などを含み得る。エネルギー源１１９は、車両１００の他のシステムにエネルギーを提供することもできる。

トランスミッション１２０は、エンジン／モータ１１８からホイール／タイヤ１２１に機械的動力を伝達するのに適した適切なギア及び／又は機械的要素を含む。いくつかの実施形態では、トランスミッション１２０は、ギアボックス、クラッチ、ディファレンシャル、ドライブシャフト、及び／又は車軸（複数可）などを含む。

ホイール／タイヤ１２１は、車両１００が移動する道路などの表面に摩擦牽引力を与えながら、車両１００を安定して支持するように配置される。したがって、ホイール／タイヤ１２１は、車両１００の性質に応じて構成及び配置される。たとえば、ホイール／タイヤは、一輪車、自転車、オートバイ、三輪車、又は自動車／トラックの四輪形式として配置され得る。６つ以上のホイールを含むものなど、他のホイール／タイヤ形状も可能である。車両１００のホイール／タイヤ１２１の任意の組み合わせは、他のホイール／タイヤ１２１に対して差動的に回転するように動作可能であり得る。ホイール／タイヤ１２１は、任意選択的に、トランスミッション１２０にしっかりと取り付けられた少なくとも１つのホイールと、走行面と接触する対応するホイールのリムに結合された少なくとも１つのタイヤとを含み得る。ホイール／タイヤ１２１は、金属とゴムの任意の組み合わせ、及び／又は他の材料又は材料の組み合わせを含むことができる。

センサシステム１０４は、一般に、車両１００の周辺環境に関する情報を検出するように構成されている１つ以上のセンサを含む。たとえば、センサシステム１０４は、全地球測位システム（ＧＰＳ）１２２、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１２４、レーダユニット１２６、レーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット１２８、カメラ１３０、及び／又はマイクロフォン１３１を含み得る。センサシステム１０４はまた、車両１００の内部システムを監視するように構成されているセンサ（たとえば、Ｏ_２モニタ、燃料計、エンジンオイル温度、ホイール速度センサなど）を含み得る。センサシステム１０４に含まれる１つ以上のセンサは、１つ以上のセンサの位置及び／又は向きを修正するために、別々に及び／又は集合的に作動されるように構成され得る。

ＧＰＳ１２２は、車両１００の地理的位置を推定するように構成されているセンサである。この目的のために、ＧＰＳ１２２は、地球に対する車両１００の位置に関する情報を提供するように動作可能なトランシーバを含み得る。

ＩＭＵ１２４は、慣性加速度に基づいて車両１００の位置及び向きの変化を感知するように構成されているセンサ（たとえば、加速度計及びジャイロスコープ）の任意の組み合わせを含み得る。

レーダユニット１２６は、車両１００のローカル環境内の物体を感知するために無線信号を利用するシステムを表し得る。いくつかの実施形態では、物体を感知することに加えて、レーダユニット１２６及び／又はコンピュータシステム１１２は、物体の速度及び／又は向きを感知するように追加的に構成され得る。レーダユニット１２６は、任意のアンテナ、導波路ネットワーク、通信チップ、及び／又はレーダ操作を容易にする他の構成要素を含むことができる。

同様に、レーザ距離計又はＬＩＤＡＲユニット１２８は、レーザを使用して車両１００が配置されている環境内の物体を感知するように構成されている任意のセンサであり得る。レーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット１２８は、他のシステム構成要素の中でもとりわけ、１つ以上のレーザ源、レーザスキャナ、及び１つ以上の検出器を含み得る。レーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット１２８は、（たとえば、ヘテロダイン検出を使用して）コヒーレント又はインコヒーレント検出モードで動作するように構成され得る。

カメラ１３０は、車両１００の周辺環境の複数の画像を捕捉するように構成されている１つ以上のデバイスを含み得る。カメラ１３０は、スチルカメラ又はビデオカメラであり得る。いくつかの実施形態では、カメラ１３０は、カメラが取り付けられたプラットフォームを回転及び／又は傾斜させることなどにより、機械的に移動可能であり得る。このように、車両１００の制御プロセスは、カメラ１３０の動きを制御するように実装することができる。

センサシステム１０４はまた、マイクロフォン１３１を含み得る。マイクロフォン１３１は、車両１００の周辺環境からの音を捕捉するように構成され得る。場合によっては、複数のマイクロフォンはマイクロフォンアレイとして、又はおそらくは複数のマイクロフォンアレイとして配置され得る。

制御システム１０６は、車両１００及びその構成要素の加速を調節する動作（複数可）を制御するように構成される。加速をもたらすために、制御システム１０６は、ステアリングユニット１３２、スロットル１３４、ブレーキユニット１３６、センサフュージョンアルゴリズム１３８、コンピュータビジョンシステム１４０、ナビゲーション／経路指定システム１４２、及び／又は障害物回避システム１４４などを含む。

ステアリングユニット１３２は、車両１００の向きを調整するように動作可能である。たとえば、ステアリングユニットは、車両の方向転換を効果的に行うように、１つ以上のホイール／タイヤ１２１の軸（又は複数の軸）を調整し得る。スロットル１３４は、たとえば、エンジン／モータ１１８の動作速度を制御し、次に、トランスミッション１２０及びホイール／タイヤ１２１を介して車両１００の前進加速度を調整するように構成される。ブレーキユニット１３６は、車両１００を減速させる。ブレーキユニット１３６は、摩擦を使用して、ホイール／タイヤ１２１を減速させ得る。いくつかの実施形態では、ブレーキユニット１３６は、回生ブレーキプロセスによってホイール／タイヤ１２１を誘導的に減速して、ホイール／タイヤ１２１の運動エネルギーを電流に変換する。

センサフュージョンアルゴリズム１３８は、センサシステム１０４からのデータを入力として受け入れるように構成されているアルゴリズム（又はアルゴリズムを記憶するコンピュータプログラム製品）である。データは、たとえば、センサシステム１０４のセンサで感知された情報を表すデータを含み得る。センサフュージョンアルゴリズム１３８は、たとえば、カルマンフィルタ、ベイジアンネットワークなどを含み得る。センサフュージョンアルゴリズム１３８は、センサシステム１０４からのデータに基づいて、車両の周辺環境に関する評価を提供する。いくつかの実施形態では、評価は、車両１００の周辺環境における個々の物体及び／又は特性評価、特定の状況の評価、及び／又は特定の状況に基づく車両１００と環境における特性との間の干渉の潜在性の評価（たとえば、衝突及び／又は衝突の予測など）を含み得る。

コンピュータビジョンシステム１４０は、カメラ１３０によって捕捉された画像を処理及び分析して、車両１００の周辺環境内の物体及び／又は特性を識別し得る。検出された特性／物体は、交通信号、道路の境界、他の車両、歩行者、及び／又は障害物などを含み得る。コンピュータビジョンシステム１４０は、任意選択的に、物体認識アルゴリズム、多視点三次元復元（ＳＦＭ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ）アルゴリズム、ビデオトラッキング、及び／又は利用可能なコンピュータビジョン技術を採用して、検出された特性／物体の分類及び／又は識別を効果的に行い得る。いくつかの実施形態では、コンピュータビジョンシステム１４０は、環境をマッピングし、知覚された物体を追跡し、物体の速度推定などのために付加的に構成され得る。

ナビゲーション及び経路指定システム１４２は、車両１００の走行経路を決定するように構成される。たとえば、ナビゲーション及び経路指定システム１４２は、たとえば、ユーザインターフェース１１６を介したユーザ入力に従って設定することができ、最終目的地に至る車道ベースの経路に沿って一般的に車両を前進させながら、知覚された障害物を実質的に回避する経路に沿って車両の移動を効果的に行うために、一連の速度及び方向的向きを決定することができる。ナビゲーション及び経路指定システム１４２は付加的に、知覚された障害物、交通パターン、天候／道路状況などに基づいて、車両１００が動作している間に、走行経路を動的に更新するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ナビゲーション及び経路指定システム１４２は、車両１００の走行経路を決定するために、センサフュージョンアルゴリズム１３８、ＧＰＳ１２２、及び１つ以上の所定のマップからのデータを組み込むように構成され得る。

障害物回避システム１４４は、車両１００の周辺環境内の潜在的な障害物を識別、評価、及び回避、又は別の方法で通り抜けるように構成されている制御システムを表し得る。たとえば、障害物回避システム１４４は、制御システム１０６内の１つ以上のサブシステムを操作して、旋回操縦、方向転換操縦、制動操縦などを行うことにより、車両のナビゲーションに変化をもたらし得る。いくつかの実施形態では、障害物回避システム１４４は、周囲の交通パターン、道路状況等に基づいて、実行可能な（「利用可能な」）障害物回避操縦を自動的に決定するように構成される。たとえば、障害物回避システム１４４は、他のセンサシステムが、旋回するであろう車両に隣接する領域内にある車両、建設障壁、他の障害物等を検出した場合に、旋回操縦が行われないように構成され得る。いくつかの実施形態では、障害物回避システム１４４は、利用可能な操作であり、かつ車両内の乗員の安全を最大限に配慮した操作を自動的に選択し得る。たとえば、障害物回避システム１４４は、車両１００の乗員室内の加速度が最小となるように予測される回避操縦を選択し得る。

車両１００はまた、車両１００と外部センサ、他の車両、他のコンピュータシステム、及び／又は車両１００の乗員などのユーザとの間の対話を可能にするように構成されている周辺機器１０８を含む。たとえば、乗員、外部システム等から情報を受信するための周辺機器１０８は、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、及び／又はスピーカ１５２を含み得る。

いくつかの実施形態では、周辺機器１０８は、車両１００のユーザがユーザインターフェース１１６と対話するための入力を受信するように機能する。この目的のために、タッチスクリーン１４８は、車両１００のユーザに情報を提供することと、タッチスクリーン１４８を介して示されたユーザからの情報をユーザインターフェース１１６に伝えることとの両方が可能である。タッチスクリーン１４８は、静電容量感知、抵抗感知、光学感知、表面音響派プロセスなどを介して、ユーザの指（又はスタイラスなど）からのタッチ位置及びタッチジェスチャの両方を感知するように構成され得る。タッチスクリーン１４８は、タッチスクリーン表面に平行な方向又は平面方向、タッチスクリーン表面の法線方向、又はその両方での指の動きを感知することができ、タッチスクリーン表面に加えられる圧力のレベルを感知することもできる。車両１００の乗員はまた、音声コマンドインターフェースを利用し得る。たとえば、マイクロフォン１５０は、車両１００のユーザから音声（たとえば、音声コマンド又は他の音声入力）を受信するように構成され得る。同様に、スピーカ１５２は、車両１００のユーザに音声を出力するように構成され得る。

いくつかの実施形態では、周辺機器１０８は、車両１００と、車両の周辺環境内のデバイス、センサ、他の車両などの外部システム、及び／又は交通情報、気象情報などの車両の周辺に関する有用な情報を提供する車両から物理的に離れた位置にあるコントローラ、サーバなどの外部システムとの間の通信を可能にするように機能する。たとえば、無線通信システム１４６は、１つ以上のデバイスと直接又は通信ネットワークを介して無線通信できる。無線通信システム１４６は、任意選択的に、ＣＤＭＡ、ＥＶＤＯ、ＧＳＭ／ＧＰＲＳなどの３Ｇセルラ通信、又はＷｉＭＡＸ又はＬＴＥなどの４Ｇセルラ通信を使用し得る。付加的に、又は代替的に、無線通信システム１４６は、たとえばＷｉＦｉを使用して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と通信し得る。いくつかの実施形態では、無線通信システム１４６は、たとえば、赤外線リンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、及び／又はＺｉｇＢｅｅを使用して、デバイスと直接通信し得る。無線通信システム１４６は、車両及び／又は路側ステーション間の公共及び／又は私的データ通信を含み得る１つ以上の専用狭域通信（ＤＳＲＣ）デバイスを含み得る。様々な車両通信システムなど、信号に埋め込まれた情報を送受信するための他の無線プロトコルも、本開示の文脈内で無線通信システム１４６によって採用され得る。

上記のように、電源１１０は、周辺機器１０８、コンピュータシステム１１２、センサシステム１０４などの、車両１００の電子機器などの構成要素に電力を供給し得る。電源１１０は、たとえば、様々な電力を供給された構成要素に電気エネルギーを貯蔵及び放電するために充電可能なリチウムイオン電池又は鉛酸電池を含み得る。いくつかの実施形態では、電池の１つ以上のバンクが、電力を提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、電源１１０及びエネルギー源１１９は、いくつかの全電気自動車のように、共に実装され得る。

車両１００の機能の多く又はすべては、センサシステム１０４、周辺機器１０８などからの入力を受信して、適切な制御信号を推進システム１０２、制御システム１０６、周辺機器などに通信して、周囲に基づいて車両１００の自動動作を効果的に行うコンピュータシステム１１２を介して制御され得る。ここで、コンピュータシステム１１２は、データストレージ１１４などの非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶された命令１１５を実行する少なくとも１つのプロセッサ１１３（少なくとも１つのマイクロプロセッサを含み得る）を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、車両１００の個々の構成要素又はサブシステムを分散方式で制御するように機能し得る複数のコンピューティングデバイスを表し得る。

いくつかの実施形態では、データストレージ１１４は、図１に関連して上述したものを含めて、車両１００の様々な機能を実行するためにプロセッサ１１３によって実行可能な命令１１５（たとえば、プログラム論理）を含んでいる。データストレージ１１４は、同様に、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、及び周辺機器１０８のうちの１つ以上に、データを送信するため、データを受信するため、データと相互作用するため、及び／又は制御するための命令を含む、追加の命令を含み得る。

命令１１５に加えて、データストレージ１１４は、他の情報のうち、とりわけ、道路地図、経路情報などのデータを記憶し得る。そのような情報は、自律モード、半自律モード、及び／又は手動モードでの車両１００の動作中に車両１００及びコンピュータシステム１１２によって使用され、最終目的地への利用可能な道路を選択し、センサシステム１０４などからの情報を解釈する。

車両１００及び関連するコンピュータシステム１１２は、車両１００の車内の乗員などの車両１００のユーザに情報を提供し、及び／又は車両１００のユーザから入力を受信する。ユーザインターフェース１１６は、それに応じて、コンピュータシステム１１２と車両の乗員との間の通信を可能にするために、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、及び／又はスピーカ１５２など、周辺機器１０８のセット内に１つ以上の入力／出力デバイスを含み得る。

コンピュータシステム１１２は、車両及び／又は環境条件を示す様々なサブシステム（たとえば、推進システム１０２、センサシステム１０４、及び／又は制御システム１０６）から受信した入力、ならびにユーザの好みを示すユーザインターフェース１１６からの入力に基づいて、車両１００の動作を制御する。たとえば、コンピュータシステム１１２は、制御システム１０６からの入力を利用して、センサシステム１０４及び障害物回避システム１４４によって検出された障害物を回避するようにステアリングユニット１３２を制御し得る。コンピュータシステム１１２は、車両１００及びそのサブシステムの多くの態様を制御するように構成され得る。しかし、一般的に、緊急時又は単にユーザが起動したオーバーライドに応答するような場合は、自動化されたコントローラ駆動の動作を手動でオーバーライドするための規定が設けられている。

本明細書に記載された車両１００の構成要素は、それぞれのシステム内又はシステム外の他の構成要素と相互に連結して動作するように構成され得る。たとえば、カメラ１３０は、自律モードで動作している間、車両１００の環境に関する情報を表す複数の画像を捕捉し得る。環境は、他の車両、信号機、交通標識、道路標識、歩行者などを含み得る。コンピュータビジョンシステム１４０は、センサフュージョンアルゴリズム１３８、コンピュータシステム１１２などと協調して、データストレージ１１４に予め記憶された物体認識モデルに基づいて、及び／又は他の技術によって、環境の様々な態様を分類及び／又は認識し得る。

車両１００は、車両１００の様々な構成要素、たとえば、無線通信システム１４６、コンピュータシステム１１２、データストレージ１１４、及びユーザインターフェース１１６を車両１００に統合して有するものとして図１に記載及び図示されているが、これらの構成要素のうちの１つ以上は、任意選択的に、車両１００とは別個に取り付け、又は関連付けされ得る。たとえば、データストレージ１１４は、たとえばクラウドベースのサーバ内などのように、車両１００から分離して、部分的に又は完全に存在し得る。したがって、車両１００の機能要素の１つ以上は、別々に又は共に配置されたデバイス要素の形態で実装され得る。車両１００を構成するデバイス要素は、一般に、有線及び／又は無線方式で共に通信可能に結合され得る。

図２は、図１を参照して車両１００に関連して説明された機能の一部又はすべてを含み得る例示的な車両２００を示す。車両２００は、例示の目的で四輪車として図２に示されているが、本開示はそのように限定されない。たとえば、車両２００は、トラック、バン、セミトレーラートラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード車両、又は農業車両などを表し得る。

例示的な車両２００は、センサユニット２０２、第１のＬＩＤＡＲユニット２０４、第２のＬＩＤＡＲユニット２０６、第１のレーダユニット２０８、第２のレーダユニット２１０、第１のＬＩＤＡＲ／レーダユニット２１２、第２のＬＩＤＡＲ／レーダユニット２１４を含み、また車両２００上で、レーダユニット、ＬＩＤＡＲユニット、レーザ距離計ユニット、及び／又は他のタイプの１つもしくは複数のセンサが位置し得る２つの追加の場所２１６、２１８も含む。第１のＬＩＤＡＲ／レーダユニット２１２及び第２のＬＩＤＡＲ／レーダユニット２１４の各々は、ＬＩＤＡＲユニット、レーダユニット、又はその両方の形態を取り得る。

さらに、例示的な車両２００は、図１の車両１００に関連して説明された構成要素のいずれかを含み得る。第１及び第２のレーダユニット２０８、２１０ならびに／又は第１及び第２のＬＩＤＡＲユニット２０４、２０６は、障害となり得るものがないか、その周囲環境を能動的に走査することができ、車両１００のレーダユニット１２６及び／又はレーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット１２８と同様のものであり得る。

センサユニット２０２は、車両２００の上部に取り付けられ、車両２００を取り囲む環境に関する情報を検出し、情報の表示を出力するように構成された１つ以上のセンサを含む。たとえば、センサユニット２０２は、カメラ、レーダ、ＬＩＤＡＲ、距離計、及び音響センサの任意の組み合わせを含み得る。センサユニット２０２は、センサユニット２０２内の１つ以上のセンサの向きを調整するように動作可能であり得る１つ以上の可動マウントを含み得る。一実施形態では、可動マウントは、車両２００の周囲の各方向から情報を得るようにセンサを走査することができる回転プラットフォームを含み得る。別の実施形態では、センサユニット２０２の可動マウントは、角度及び／又は方位の特定の範囲内での走査方式で移動可能であり得る。センサユニット２０２は、他の取り付け場所も考えられ得るが、車の屋根上に取り付けられ得る。加えて、センサユニット２０２のセンサは、様々な場所に分散されてもよく、１つの場所に併置される必要はない。いくつかの考えら得るセンサタイプ及び取り付け場所には、２つの追加の場所２１６、２１８が含まれる。さらに、センサユニット２０２の各センサは、センサユニット２０２の他のセンサとは独立して移動又は走査されるように構成され得る。

ある例示的な構成では、１つ以上のレーダスキャナ（たとえば、第１及び第２のレーダユニット２０８、２１０）が、電波反射物体があるかどうか、車両２００の背面領域を能動的に走査するように、車両２００の後部付近に位置し得る。同様に、第１のＬＩＤＡＲ／レーダユニット２１２及び第２のＬＩＤＡＲ／レーダユニット２１４が、車両の正面領域を能動的に走査するように、車両の前部付近に取り付けられ得る。レーダスキャナは、たとえば、車両２００の他の特徴によって塞がれることなく、車両２００の前進路を含む領域を照らすのに好適な場所に位置付けられ得る。たとえば、ＲＡＤＡＲスキャナは、フロントバンパー、フロントヘッドライト、カウル、及び／又はボンネットなどに埋め込まれるか、又はその近くに取り付けられるように配置され得る。さらに、１つ以上の追加のＲＡＤＡＲ走査デバイスは、たとえば、リアバンパー、サイドパネル、ロッカーパネル、及び／又は足回りなどにそのようなデバイスを含むことによって、無線反射物体の存在を、車両２００の側面及び／又は後部を能動的に走査するように配置され得る。

図２には示されていないが、車両２００は、無線通信システムを含み得る。無線通信システムは、車両２００の外部又は内部のデバイスと通信するように構成され得る無線送信機及び無線受信機を含み得る。具体的には、無線通信システムは、たとえば、車両通信システム又は道路ステーションにおいて、他の車両及び／又はコンピューティングデバイスと通信するように構成されたトランシーバを含み得る。そのような車両通信システムの例は、専用の短距離通信（ＤＳＲＣ）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、及びインテリジェント輸送システムに向けに提案されている他の通信規格を含む。

車両２００は、場合によっては、センサユニット２０２内側の場所にカメラを含み得る。カメラは、車両２００の環境の複数の画像を捕捉するように構成されている、スチルカメラ、ビデオカメラなどの感光性機器であり得る。この目的のために、カメラは、可視光を検出するように構成され得、付加的又は代替的に、赤外光又は紫外光などのスペクトルの他の部分からの光を検出するように構成され得る。カメラは、二次元検出器であり得、必要に応じて、感度の三次元空間範囲を有し得る。実施形態によっては、カメラは、たとえば、カメラから環境内のいくつかの点までの距離を示す二次元画像を生成するように構成された範囲検出器を含み得る。この目的のために、カメラは、１つ以上の範囲検出技法を使用し得る。たとえば、カメラは、構造化光技法を使用することによって範囲情報を提供することができ、この構造化光技法では、車両２００が、格子又はチェッカーボードパターンなどの所定の光パターンで環境内の物体を照らし、またカメラを使用して、環境周囲からの所定の光パターンの反射を検出する。反射光パターンの歪みに基づいて、車両２００は、物体上の点までの距離を決定し得る。所定の光パターンは、赤外光、又はそのような測定に好適な他の波長の放射線で構成され得る。例によっては、カメラは、車両２００のフロントガラスの内側に取り付けられ得る。具体的には、カメラは、車両２００の向きに対して前方視から画像を捕捉するように位置付けられ得る。カメラの他の取り付け場所及び視野角もまた、車両２００の内側又は外側のいずれかで使用され得る。また、カメラは、調整可能な視野を提供するように動作可能な関連する光学素子を有し得る。さらにまた、カメラは、パン／チルト機構を介してなど、カメラの指向角を変えるように、可動マウントを用いて車両２００に取り付けられ得る。

ＩＩＩ．例示的な通信システム
以下、例示的な通信システムをより詳細に説明する。少なくとも、例示的な通信システムは、アンテナユニット、通信チップ、及びスロット構造を含むことができる。

図３は、通信チップのアンテナから信号を受信し、アンテナからの信号をアンテナユニットのポートに結合するように構成された例示的なスロット構造３０２の斜視図である。スロット構造３０２は、金属基板で構成することができる。図示されるように、スロット構造３０２は、信号が通過できるスロット３０４を含む。スロット３０４は、形状が実質的に長方形であり得る。図３に示すように、スロット３０４は、長方形の蝶ネクタイ形状を有する。長方形の蝶ネクタイの形状は、インピーダンス整合特性に基づいて選択することができる。インピーダンスを整合させるために、長方形の蝶ネクタイのサイズと形状は調整することができる。蝶ネクタイの長方形部分の幅、ならびに傾斜した中央部分の角度及び長さは、所望のインピーダンス特性に基づいて調整することができる。スロット３０４の傾斜部分は、通信チップのアンテナとスロット３０４との間の結合を高めるように設計することもできる。いくつかの他の実施例では、スロット３０４は、傾斜部分のない長方形であってもよい。スロット３０４は、鋭角な角を有する長方形として示されているが、実際には、スロット３０４は、示されるような長方形、又は略長方形の形状であってもよい。たとえば、製造プロセスによっては、角が丸い長方形の形状が生成される場合がある。さらに、いくつかの実施例では、スロット３０４は、長方形以外の形状であってもよく、その場合も説明したように偏波フィルタリングを提供する。

スロット３０４は、スロット３０４の最長寸法に向けられた線形偏波信号を放射することができる。スロット構造３０２はまた、２つのバイア３０６、３０８を含むことができる。他の実施例では、スロット構造は、３つ以上のバイア又は２つ未満のバイアを含むことができる。２つのバイア３０６、３０８のそれぞれは、スロット３０４を励起し、及び／又はスロット構造３０２を接地するように構成することができる。スロット３０４は、様々な実施例に応じて様々な方法で励起され得る。スロットは、アンテナが信号を放射するとき、通信チップのアンテナに電気的（又は磁気的に）結合することができる。他の実施例では、バイアがチップ上のＲＦ接点に直接結合されてもよい。ＲＦ接点は、スロット３０４内に電界を誘導する信号を提供することができ、それにより、スロット３０４に放射させることができる。２つのバイア３０６、３０８はスロット３０４の中心に向けて示されているが、バイアは他の位置に配置することもできる。バイアの位置は、バイアがスロット３０４に電磁エネルギーを放射させるように誘導できる任意の位置であってよい。

上述のように、スロット構造３０２は、通信チップのハウジングと一体化させることができ（たとえば、チップ上に印刷する、又はチップの層内に組み込む）、アンテナユニットのポートに結合する、又は通信チップ上に（物理的に別個の構成要素として）結合することができる。

図４Ａは、アンテナ４０４を有する例示的なマイクロチップ４０２を示す。アンテナ４０４は、マイクロチップ４０２から出入りする信号を通信するためにマイクロチップ４０２によって使用され得る。多くの場合、特に無線周波数では、マイクロチップとの間のインターフェースは非効率的である、及び／又は設計が難しい場合がある。したがって、チップ通信を改善するために、マイクロチップは、マイクロチップの外部の構成要素に信号を通信できるアンテナを含むことができる。

図４Ｂは、２つのアンテナ４５４Ａ及び４５４Ｂを有する例示的なマイクロチップ４５２を示す。例示的なマイクロチップ４５２はまた、２つのアンテナ４５４Ａと４５４Ｂとの間に位置する接地部分４５６を含む。マイクロチップ４５２は、２つ（又はそれ以上）のアンテナを含み得、その各々は、マイクロチップ４０２のアンテナと同様に機能する。マイクロチップ４５２の各アンテナは、（たとえば、図７Ｂに示し、後述するように）各々のインターフェース導波路に結合することができる。加えて、マイクロチップ４５２は、接地部分４５６を有することができる。接地部分４５６は、ＲＦ経路内の他の要素の接地部分（図示せず）に結合して、共通の接地を提供することができる。ロータリージョイントを有する（又は有しない）（たとえば、図７Ａ～７Ｂに示され、後述するような）導波路チムニーなどの中間導波路が、マイクロチップ４５２とアンテナユニットのポートとの間に存在するいくつかの実施例では、接地部分４５６は中間導波路に結合させることができる。接地部分４５６を中間導波路に接地することにより、２つのアンテナ４５４Ａ及び４５４Ｂは互いに十分に絶縁させることができる。２つのアンテナ４５４Ａ及び４５４Ｂが互いに絶縁されるとき、各アンテナは、他の各々のアンテナとの間で通信された信号を受信できない（又はそのごく一部を受信する）。

図５は、例示的なスロット構造５０２及びマイクロチップ５０４を含む分解図である。より具体的には、図５は、スロット構造５０２がマイクロチップ５０４と共にどのように組み立てられるかを示す分解図である。このように配置すると、マイクロチップ５０４のアンテナ５０６によって送信される信号は、スロット構造５０２のスロット５０８を通過し、それにより、不所望の偏波が信号からフィルタリングされるため、所望の偏波だけが残る。スロット構造５０２及びマイクロチップ５０４は、図５では別個の層として示されているが、スロット構造５０２は、（ｉ）マイクロチップ５０４上に印刷され、それにより、マイクロチップ５０４と一体化され得る、又は（ｉｉ）マイクロチップ５０４とは物理的に異なる別個の構成要素であり、マイクロチップ５０４の上に結合され得ると理解すべきである。

上述のように、例示的な通信システムでは、スロット構造が、通信チップのアンテナからの送信信号をアンテナユニットのポートに結合することができる。いくつかの実施形態では、信号は、チップとポートとの間に位置する中間導波路構造を通って伝搬することなく、通信チップからスロット構造を通ってポートに直接結合されてもよい。

図６Ａ及び図６Ｂはそれぞれ、中間導波路構造が存在しない例示的な通信システムを示している。図示されるように、各通信システムは、（ｉ）アンテナ６０４を有する通信チップ６０２、（ｉｉ）スロット６０８を有するスロット構造６０６、及び（ｉｉｉ）アンテナユニット６１０を含む。アンテナユニット６１０は、２つの面を含むことができる。アンテナユニット６１０は、２つの面のうち第１の面に信号を受信するように構成されたポート６１２を含む。２つの表面のうちの第２の面において、アンテナユニット６１０は、受信した信号をポート６１２に放射するように構成された少なくとも１つのレーダ送信アンテナを含むことができる。代表的な実施例として、２つのレーダ送信アンテナ６１４が示されているが、他の実施形態では、より多くの又はより少ないレーダ送信アンテナが可能である。いくつかの実施例では、アンテナユニット６１０は、アレイ状に配置された複数のレーダ送信アンテナを含むことができる。さらに、いくつかの実施例では、アンテナユニット６１０は、ポート６１２をレーダ送信アンテナに結合する導波路ネットワーク（図示せず）を含むことができる。したがって、ポート６１２に受信された信号は、導波路ネットワークを通って伝搬し、レーダ送信アンテナによって放射され得る。

図６Ａに示すように、スロット構造６０６は、通信チップ６０２に結合することができる。さらに、図６Ｂに示すように、スロット構造６０６は、ポート６１２に結合することができる。図６Ａ及び図６Ｂに示す実施形態では、スロット構造６０６は通信チップ６０２とは別個の構成要素として示されているが、他の実施形態では、スロット構造６０６は通信チップ６０２のハウジングと一体化することができる。

通信チップ６０２は、アンテナユニット６１０と通信可能に結合することができる。即ち、通信チップ６０２とアンテナユニット６１０との間で信号が伝搬できるように、通信チップ６０２とアンテナユニット６１０とを結合することができる。いくつかの実施形態では、通信チップ６０２及びアンテナユニット６１０は、物理的に結合させる（即ち、互いに接触させる）ことができる。他の実施形態では、通信チップ６０２及びアンテナユニット６１０は、物理的に結合されていなくてもよいが、通信可能に結合されているとみなすことができる。

場合によっては、アンテナユニット６１０の回転を可能にする方法で、通信チップ６０２とアンテナユニット６１０とを通信可能に結合することが望ましいことがある。たとえば、これは、通信チップが車両に結合され、「車両側」にあり、アンテナユニット６１０が、車両に回転可能に取り付けられたセンサユニットの「アンテナ側」にあり、垂直軸を中心に（たとえば、３６０度）回転するように構成されている実施形態で行うことができる。本実施例の通信システムの動作中、車両側通信チップは、アンテナ側アンテナユニットに信号を送信し、及び／又はアンテナ側アンテナユニットから信号を受信することができる。

これを容易にするために、通信チップ６０２とアンテナユニット６１０は、ロータリージョイント６１６を介して通信可能に結合されてもよい。本明細書では、「ロータリージョイント」は、導波路の一方の構成要素が他方の構成要素に対して回転することを可能にし、また不所望の損失を発生することなく、電磁エネルギーが２つの構成要素間の導波路の長さに沿って伝搬することを可能にする機構（又は、その欠如）を指すことができる。本質的に、ロータリージョイントは、通信チップ６０２をアンテナユニット６１０（又は、より具体的には、アンテナユニット６１０のポート６１２）に電気的に結合する。

ロータリージョイント６１６は、様々な形態をとり得る。図６Ａ及び図６Ｂに示される実施例などのいくつかの実施例では、ロータリージョイント６１６は、通信チップ６０２とアンテナユニット６１０との間の空隙の形態をとることができる。このような実施例では、通信チップ６０２が車両に搭載され、アンテナユニット６１０がセンサユニットに搭載されてもよい。よって、センサユニットが車両に搭載されると、通信チップ６０２とアンテナユニット６１０のポート６１２とが互いに近接し、空隙を形成する。空隙は約１～３ｍｍであってもよいし、その範囲外であってもよい。導波路システムの動作中、センサユニットの振動及び回転が、空隙の間隔及び通信チップ６０２とポート６１２との整列を変化させることができる。このようなシステムでは、ロータリージョイントを介した結合は空気が満たされた導波路を使用し、システムの構成要素は、結合が機能的に独立するか、空隙の変化や回転に影響を受けないようにしつつ、結合を最大化するように調整される。

他の実施例では、ロータリージョイントは、対向する導波路部分間の物理的接続（図示せず）を含むことができる。物理的接続は、導波路部分のそれぞれの端部の当接であってもよい。さらに、これらの又は他の実施例では、ロータリージョイントは他の構成要素も含むことができる。たとえば、ロータリージョイントは、回転を可能にしながら、対向する導波路部分を整列させるのに役立つ、ベアリングスリーブ、スリップリング、又は同様の構造物などのいくつかの追加構成要素を含むことができる。

図６Ａ及び図６Ｂに示される通信システムの動作中に、アンテナ６０４は、所望の偏波及び不所望の偏波を有する電磁信号を生成する場合がある。電磁信号はスロット６０８を通って伝搬し、それにより不所望の偏波がフィルタリングされる。現在、所望の偏波を有している電磁信号は、次に、ポート６１２に伝搬することができる。次いで、電磁信号は、アンテナユニット６１０の導波路ネットワーク（図示せず）を通って伝搬し、レーダ送信アンテナ６１４によって放射させることができる。いくつかの実施例では、アンテナユニット６１０、中間導波路、及び／又は他の場所に配置された１つ又は複数の隔壁を使用することにより、さらなる偏波の除去を達成することができる。隔壁及び中間導波路の例については、以下でさらに詳しく説明する。

上述のように、中間導波路は、通信チップとレーダシステムのアンテナユニットとの間に配置することができる。これを行える例示的な実施形態は、上述のようにセンサユニットが車両に回転可能に取り付けられる実施形態である。通信チップとアンテナユニットとの間の通信を容易にする別の方法として、車両側及びセンサ側はそれぞれ、１つ又はそれ以上の導波路部分を含むことができる。車両側導波路部分とアンテナ側導波路部分は共に、単一チャネル又は二重チャネル導波路チムニーを形成することができる。

図７Ａは、単一チャネル導波路チムニーを有する例示的な通信システムを示す。図示されるように、通信システムは、（ｉ）アンテナ７０４を有する通信チップ７０２、（ｉｉ）スロット７０８を有するスロット構造７０６、及び（ｉｉｉ）ポート７１２及び２つのレーダ送信アンテナ７１４を有するアンテナユニット７１０を含む。さらに、通信システムは、第１の導波路部分７１６Ａ及び第２の導波路部分７１６Ｂを含み、これらは共に単一チャネルの導波路チムニーを形成する。第１の導波路部分７１６Ａは、ポート７１２に結合することができる。第２の導波路部分７１６Ｂは、スロット構造７０６を介して通信チップ７０２に電磁的に結合することができる。即ち、スロット構造７０６は、第２の導波路部分７１６Ｂと通信チップ７０２との間で結合することができる。

スロット構造７０６は、通信チップ７０２とは別個の構成要素として示されているが、他の実施形態では、スロット構造７０６は、通信チップ７０２のハウジングと一体化されてもよい。さらに、スロット構造７０６は、通信システムの車両側に位置し、通信チップ７０２に結合されるものとして示されているが、他の実施形態では、スロット構造７０６は、アンテナ側でアンテナユニット７１０のポート７１２に結合されてもよい。

導波路チムニーを形成する図７Ａに示される導波路部分７１６Ａ、７１６Ｂ、及び／又は本明細書に記載の他の導波路部分は、円形導波路部分であってもよいが、他の実施形態では他の種類及び形状の導波路部分が可能である。さらに、導波路部分７１６Ａ、７１６Ｂ及び／又は本明細書に記載される任意のその他の導波路部分は、金属材料、金属表面がメッキされた非金属材料、誘電体材料、これらの材料の組み合わせ、又は電磁信号の伝搬を抑制及び可能にする電磁特性を有する他の材料で構築することができる。

第１の導波路部分７１６Ａ及び第２の導波路部分７１６Ｂは、ロータリージョイント７１８を介して通信可能に結合することができる。ロータリージョイント７１８において、第１の導波路部分７１６Ａ及び第２の導波路部分７１６Ｂは、導波路の円形部分の中心軸に基づいてほぼ整列することができる。上述したように、ロータリージョイント７１８は、様々な形態をとることができ、物理的接続（図示せず）及び／又は他の構成要素を含んでもよく、含まなくてもよい。図７Ａに示すように、ロータリージョイント７１８は、導波路部分のそれぞれの端部間の空隙である。この場合、一方の導波路部分（たとえば、第２の導波路部分７１６Ｂ）を車両に取り付けることができ、他方の導波路部分（たとえば、第１の導波路部分７１６Ａ）をセンサユニットに取り付けることができる。よって、センサユニットが車両に取り付けられると、導波路の２つの部分が互いに近接され、空隙を形成することができる。空隙は約１～３ｍｍであってもよいし、その範囲外であってもよい。導波路システムの動作中、センサユニットの振動及び回転が、空隙の間隔及び導波路部分の整列を変化させることができる。本明細書に記載の例示的な導波路チムニーは、機能性を維持しながら、車両側導波路部分とアンテナ側導波路部分間のある程度の相対的移動を可能にする。

図７Ａに示す通信システムの動作中、アンテナ７０４は、所望の偏波及び不所望の偏波を有する電磁信号を生成する場合がある。電磁信号はスロット７０８を通って伝搬し、それにより不所望の偏波をフィルタリングすることができる。次に、所望の偏波を有する電磁信号は、第２の導波路部分７１６Ｂ、ロータリージョイント７１８、第１の導波路部分７１６Ａ、及びポート７１２を通って伝搬することができる。次に、電磁信号は、アンテナユニット７１０の導波路ネットワーク（図示せず）を通って伝搬し、レーダ送信アンテナ７１４によって放射させることができる。

図７Ｂは、二重チャネル導波路チムニーを有する例示的な通信システムを示す。図示されるように、通信システムは、（ｉ）第１のアンテナ７２２Ａを有する第１の通信チップ７２０Ａ、（ｉｉ）第２のアンテナ７２２Ｂを有する第２の通信チップ７２０Ｂ、（ｉｉｉ）第１のスロット７２６Ａを有する第１のスロット構造７２４Ａ、（ｉｖ）第２のスロット７２６Ｂを有する第２のスロット構造７２４Ｂ、及び（ｖ）第１のポート７３０Ａ、第２のポート７３０Ｂ、及び２つのレーダ送信アンテナ７３２を有するアンテナユニット７２８を含む。さらに、通信システムは、第１の導波路部分７３４Ａ、第２の導波路部分７３４Ｂ、及び二重チャネル導波路チムニーを共に形成する４つのインターフェース導波路７３６Ａ、７３６Ｂ、７３６Ｃ、７３６Ｄを含む。インターフェース導波路７３６Ａは第１のポート７３０Ａに結合され、インターフェース導波路７３６Ｂは第２のポート７３０Ｂに結合され、インターフェース導波路７３６Ｃは第１のスロット構造７２４Ａを介して第１の通信チップ７２０Ａに電磁結合され、インターフェース導波路７３６Ｄは第２のスロット構造７２４Ｂを介して第２の通信チップ７２０Ｂに電磁的に結合することができる。いくつかの実施例では、単一の通信チップは複数のアンテナを有し、したがって、（図７Ｃに関して示されるように）単一のチップが複数のインターフェース導波路に結合され得る。さらに、第１の導波路部分７３４Ａ及び第２の導波路部分７３４Ｂは、ロータリージョイント７３８を介して通信可能に結合されてもよい。

第１及び第２のスロット構造７２４Ａ、７２４Ｂは、それぞれの通信チップ７２０Ａ、７２０Ｂとは別個の構成要素として示されているが、他の実施形態では、いずれか（又は両方）の構造が対応する通信チップのハウジングと一体化されてもよい。さらに、第１及び第２のスロット構造７２４Ａ、７２４Ｂは、通信システムの車両側に配置され、それぞれの通信チップ７２０Ａ、７２０Ｂに結合されるものとして示されているが、他の実施形態では、第１及び第２のスロット構造７２４Ａ、７２４Ｂは、アンテナ側でアンテナユニット７２８の第１のポート７３０Ａ及び第２のポート７３０Ｂにそれぞれ結合されてもよい。

第１の導波路部分７３４Ａは、隔壁７４０を含むことができる。隔壁７４０は、インターフェース導波路７３６Ａ、７３６Ｂが第１の導波路部分７３４Ａに結合する場所の中心によって画定される平面上に垂直に整列させることができる。基本的に、隔壁７４０は、インターフェース導波路７３６Ａ、７３６Ｂの開口部間の第１の導波路部分７３４Ａに壁を形成することができる。例示的な隔壁構成を図８に示し、説明する。

第１のスロット７２６Ａは、第２のスロット７２６Ｂとは異なる向きを有することができる。したがって、第１のスロット７２６Ａは、第２のスロット７２６Ｂがフィルタリングするように構成される偏波とは異なる偏波をフィルタリングするように構成され得る。

そのように配置されると、いくつかの実施態様では、図７Ｂに示すシステムは、第１及び第２の通信チップ７２０Ａ、７２０Ｂが、インターフェース導波路７３６Ａ、７３６Ｂ、７３６Ｃ、７３６Ｄならびに第１及び第２の導波路部分７３４Ａ、７３４Ｂを介して電磁信号をアンテナユニット７２８に送信するように動作することができる。たとえば、第１及び第２の通信チップ７２０Ａ、７２０Ｂはそれぞれ、所望の偏波及び不所望の偏波を有する電磁信号を生成する場合がある。たとえば、第１の通信チップ７２０Ａからの電磁信号は、所望の水平偏波及び不所望の垂直偏波を有し、第２の通信チップ７２０Ｂからの電磁信号は、所望の垂直偏波及び不所望の水平偏波を有する場合がある。第１の通信チップ７２０Ａからの電磁信号は、第１のスロット構造７２４Ａによって、第１のスロット７２６Ａを介して（それにより垂直偏波をフィルタリングし）、インターフェース導波路７３６Ｃに結合されて、インターフェース導波路７３６Ｃを通って伝搬することができる。同様に、第２の通信チップ７２０Ｂからの電磁信号は、第２のスロット構造７２４Ｂによって、第２のスロット７２６Ｂを介して（第１のスロット７２６Ａとは異なる向きで、水平偏波をフィルタリングする）、インターフェース導波路７３６Ｄに結合されて、インターフェース導波路７３６Ｄを通って伝搬することができる。次に、これらのインターフェース導波路７３６Ｃ、７３６Ｄはそれぞれ、各自の電磁信号を第２の導波路部分７３４Ｂに効率的に結合する。この時点で、２つの電磁信号は、直交モードを有し得る。次に、２つの電磁信号は、第２の導波路部分７３４Ｂの長さに沿って伝搬し、ロータリージョイント７３８を通り、第１の導波路部分７３４Ａに入り隔壁７４０まで伝搬することができる。この時点で直交モードを有する２つの電磁信号は、隔壁７４０によって分割され、次いで、一方がインターフェース導波路７３６Ａに結合し、他方がインターフェース導波路７３６Ｂに結合することができる。次に、電磁信号は、それぞれのインターフェース導波路を通って伝搬し、第１のポート７３０Ａ及び第２のポート７３０Ｂにそれぞれ結合され、次いで、レーダ送信アンテナ７３２によって放射される。

図７Ｃは、車両側に２つの通信チップを有する代わりに、第１のアンテナ７４４Ａ及び第２のアンテナ７４４Ｂを有する単一の通信チップ７４２が含まれることを除いて、図７Ｂの通信システムに類似する別の例示的な通信システムを示す。このように構成されているため、図７Ｃの通信システムは、単一の通信チップ７４２（図４Ｂのマイクロチップ４５２など）が第１のアンテナ７４４Ａ及び第２のアンテナ７４４Ｂを介して初期電磁信号を送信することを除き、上述の図７Ｂの通信システムと同様に動作することができる（たとえば、電磁信号がシステムを通って伝搬する、不所望の偏波がフィルタリングされるなど）。

さらに、図７Ｂ及び図７Ｃに示される通信システムの一方又は両方において、より多くのチップ及びアンテナが含まれてもよい。各アンテナは、対応するインターフェース導波路に結合することができる。いくつかの実施例では、導波路システムの各側に４つのアンテナ及び４つのインターフェース導波路があり得る。他の予測し得る例も同じく可能である。

図８は、導波路８０４の例示的な隔壁８０２を示す。図８に示すように、隔壁８０２は階段状パターンを有することができる。隔壁８０２は、金属材料、金属表面でメッキされた非金属材料、誘電体材料、これらの材料の組み合わせ、又は電磁信号を変化させる電磁特性を有し得る他の材料で構築され得る。階段状パターンは、隔壁８０２の一方の側で伝搬を開始する信号が、隔壁８０２の他方の側で伝搬を開始する信号に対して直交モードを持たせるようにし得る。同様に、階段状パターンは、エネルギーに含まれるモードに基づいて電磁エネルギーを分割することができてもよい。階段状パターンは、第１のモードを有する部分信号が隔壁８０２の一方の側で伝搬を継続するようにし、第２のモードを有する部分信号が隔壁８０２の反対側で伝搬を継続するようにし得る。隔壁８０２は階段状パターンを有するように示されているが、他の形状も使用されてもよい。また、いくつかの実施例では、直交性が望まれない場合には、隔壁を省略することができる。

伝搬モードを分離する隔壁の使用により、通信システムの車両側とアンテナ側は、両側の回転に関係なく、通信を維持することができる。したがって、１つの通信チップのアンテナから送信された電磁信号は、回転全体にわたってアンテナユニットのポートに受信され得る。

図９は、別の例示的な通信システムの斜視図である。通信システムは、（ｉ）プリント回路基板（ＰＣＢ）９０２、（ｉｉ）ＰＣＢ９０２上に位置する通信チップ９０４、（ｉｉｉ）通信チップ９０４と一体化された（たとえば、上又は中に）アンテナ９０６、（ｉｖ）スロット９０８（通信チップ９０４のハウジングと一体化されたスロット構造から）、（ｖ）ポート９１０、及び（ｖｉ）導波路９１２の一部、を含む。導波路９１２の一部は、上述のアンテナユニット６１０、７１０、又は７２８などのアンテナユニットの導波路の一部であり得る。

ポート９１０は、導波路９１２の平面から離れて垂直に整列させることができる。さらに、ポート９１０は、導波路９１２のインピーダンスと一致する（又はほぼ一致する）ように成形することができる。たとえば、ポート９１０は、正しいインピーダンス整合を達成するために寸法の異なる部分を有することができる。

図９に示す通信システムの動作は、上述の様々な通信システムの動作と同様であってもよい。言い換えれば、通信チップ９０４（即ち、アンテナ９０６）は電磁信号を送信し、スロット９０８は不所望の偏波をフィルタリングし、電磁信号（現在は所望の偏波を有する）をポート９１０に結合する。

上述の実施態様の多くの変形も可能であり、各々が車両と少なくとも１つのセンサとの間の通信を有利かつ確実に提供する。たとえば、いくつかの実施形態では、第１及び第２の導波路部分は、ロータリージョイント以外の手段によって互いに結合することができる。たとえば、２つの導波路部分を直接結合して、単一の中間導波路を形成することができる。特に、単一導波路は、単一の材料片から機械加工されてもよく、又は２つの別個の導波路部分を結合（たとえば、はんだ付け）することによって形成されてもよい。他の例示的な実施態様では、回転が全くない、即ち、２つの導波路が互いに対して固定され得る。さらに、これらの実施例では、２つの導波路は単一の導波路であり得る。

図１０は、例示的な方法１０００を示す。ブロック１００２で、該方法は、通信チップのアンテナによって送信された電磁信号を、通信チップからスロット構造に結合することを含む。アンテナは、電磁信号を通信チップからアンテナユニットのポートに向けて送信するように構成されてもよい。アンテナユニットは、通信チップに通信可能に結合することができる。さらに、アンテナによって送信される電磁信号は、所望の偏波及び非所望の偏波を有する場合があり、スロット構造は、所望の偏波を有する電磁信号をアンテナユニットに結合するように構成することができる。

ブロック１００４で、本方法は、所望の偏波を有する電磁信号をスロット構造からアンテナユニットのポートに結合することを含み、これにより、不所望の偏波が除去され、スロット構造を離れる電磁信号が所望の偏波を有する。

したがって、方法１０００は、車両側構成要素（たとえば、通信チップ）がアンテナ側構成要素（たとえば、アンテナユニット）とＲＦ通信することを可能にし、さらにスロット構造を使用して交差偏波の軽減を可能にする。よって、電磁エネルギーが通信チップから取り出され、不所望の偏波が低減又は排除される。

いくつかの実施例では、スロット構造は、通信チップのハウジングと一体化されてもよい。他の実施例では、スロット構造は、通信チップとは物理的に別個の構成要素であってもよい。たとえば、スロット構造は、通信チップとアンテナユニットとの間に結合されてもよいし、アンテナユニットのポートに結合されてもよい。

いくつかの実施例では、アンテナユニットのポートは、アンテナユニットの第１の面に位置することができ、アンテナユニットの第１の面とは反対側の端部にあるアンテナユニットの第２の面は、レーダ送信アンテナのアレイなどの少なくとも１つのレーダ送信アンテナを含むことができる。

様々な態様及び実施形態が本明細書において開示されているが、その他の態様及び実施形態は、当業者には明らかであろう。本明細書において開示される様々な態様及び実施形態は、例示を目的とするものであり、限定することを意図するものではなく、真の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲により示される。

Claims (18)

1. ポートを有するアンテナユニットと、
   前記アンテナユニットに通信可能に結合された通信チップであって、所望の偏波と不所望の偏波を有する電磁信号を送信するように構成されたアンテナを有する、通信チップと、
   前記通信チップと前記ポートとの間で通信可能に結合された導波路と、
   前記導波路とは物理的に別個のスロット構造であって、前記アンテナから前記電磁信号を受信し、前記電磁信号から前記不所望の偏波を除去し、前記アンテナからの前記所望の偏波を有する前記電磁信号を前記導波路に結合し、その後に前記電磁信号が前記導波路を通って前記ポートに伝搬するように構成されたスロット構造と、を備える通信システムであって、
   前記スロット構造が、
   前記アンテナから前記電磁信号を受信し、前記アンテナからの前記電磁信号を前記導波路に結合するように構成されたスロットと、
   前記電磁信号を前記導波路に放射するように前記スロットを誘導するように構成された１つ以上のバイアと、を含む、通信システム。
2. 前記スロット構造が、前記通信チップのハウジングと一体化されている、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記スロット構造が、前記通信チップとは物理的に別個の構成要素である、請求項１に記載の通信システム。
4. 前記スロット構造が、前記通信チップと前記導波路との間に結合されている、請求項３に記載の通信システム。
5. 前記アンテナユニットの前記ポートが、前記アンテナユニットの第１の面に位置し、
   前記アンテナユニットの第２の面が、少なくとも１つのレーダ送信アンテナを含む、請求項１に記載の通信システム。
6. 前記導波路が、前記通信チップに近接する第１の端部と、第１の端部の反対側であり、前記アンテナユニットの前記ポートに近接する第２の端部とを有する導波路チムニーを含み、
   前記スロット構造が、前記通信チップと前記導波路チムニーの前記第１の端部との間に位置する、請求項１に記載の通信システム。
7. 電磁信号から不所望の偏波をフィルタリングする方法であって、
   通信チップから前記通信チップのアンテナによって送信された電磁信号をスロット構造に結合する工程であって、前記アンテナが、前記電磁信号を前記通信チップから導波路に、アンテナユニットのポートに向けて送信するように構成され、前記アンテナユニットが前記通信チップに通信可能に結合され、前記アンテナによって送信される前記電磁信号が所望の偏波と不所望の偏波を有し、前記スロット構造が前記所望の偏波を有する電磁信号を前記導波路に結合するように構成され、前記スロット構造及び前記導波路が物理的に別個の構造であり、前記スロット構造が、前記アンテナから前記電磁信号を受信し、前記アンテナからの前記電磁信号を前記導波路に結合するように構成されたスロットと、前記電磁信号を前記導波路に放射するように前記スロットを誘導するように構成された１つ以上のバイアと、を含む、工程と、
   前記所望の偏波を有する前記電磁信号を前記スロット構造から前記導波路を通って前記アンテナユニットの前記ポートに結合することにより、前記不所望の偏波が除去され、前記スロット構造を離れる前記電磁信号が前記所望の偏波を有する、工程と、を含む方法。
8. 前記スロット構造が、前記通信チップのハウジングと一体化されている、請求項７に記載の方法。
9. 前記スロット構造が、前記通信チップとは物理的に別個の構成要素である、請求項７に記載の方法。
10. 前記スロット構造が、前記通信チップと前記導波路との間に結合されている、請求項９に記載の方法。
11. 前記アンテナユニットの前記ポートが、前記アンテナユニットの第１の面に位置し、
    前記アンテナユニットの第２の面が、少なくとも１つのレーダ送信アンテナを含む、請求項７に記載の方法。
12. レーダ信号を放射するように構成されたアンテナユニットであって、
    アレイ状に配置された複数の送信アンテナと、
    前記複数の送信アンテナによる放射のためのレーダ信号を受信するように構成されたポートと、
    前記ポートを前記複数の送信アンテナに結合する導波路ネットワークと、を含む、アンテナユニットと、
    前記ポートに通信可能に結合された通信チップであって、所望の偏波及び不所望の偏波を有するレーダ信号を放射するように構成された通信チップと、
    前記通信チップと前記ポートとの間で通信可能に結合された導波路と、
    前記導波路とは物理的に別個の信号フィルタリングスロット構造であって、前記通信チップから前記レーダ信号を受信し、前記レーダ信号から前記不所望の偏波をフィルタリングし、前記フィルタリングされたレーダ信号を前記導波路に結合し、その後に前記レーダ信号が前記導波路を通って前記ポートに伝搬するように構成された信号フィルタリングスロット構造と、を備える通信システム。
13. 前記信号フィルタリングスロット構造が、前記通信チップのハウジングと一体化されている、請求項１２に記載の通信システム。
14. 前記信号フィルタリングスロット構造が、前記通信チップとは物理的に別個の構成要素である、請求項１２に記載の通信システム。
15. 前記信号フィルタリングスロット構造が、前記通信チップと前記導波路との間に結合されている、請求項１４に記載の通信システム。
16. 前記導波路が、第１の部分と、第２の部分と、ロータリージョイントとを含み、
    前記ロータリージョイントが、前記電磁信号が前記第１の部分から前記第２の部分まで伝搬する空隙を含む、請求項１に記載の通信システム。
17. 前記導波路チムニーは、二重チャネル導波路チムニーである、請求項６に記載の通信システム。
18. 前記スロット構造からの前記電磁信号を、前記導波路の第１の部分を通って、前記第１の部分を前記導波路の第２の部分から隔てるロータリージョイントを通って、前記第２の部分に結合する工程をさらに含み、
    前記ロータリージョイントが、空隙を含む、請求項７に記載の方法。

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