JP7429054B2 - レーダデータを結合するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2019年4月30日に出願された米国仮特許出願62/840,926号の優先権を主張するものであり、当該文献は参照により全体として本明細書に組み込まれる。
本明細書で言及される全ての刊行物、特許、および特許出願は、あたかも個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれるように具体的かつ個々に指示される程度に、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に包含される開示に矛盾して、参照によって組み込まれた刊行物および特許または特許出願については、本明細書は、そのように矛盾した資料のいずれに対しても取って代わり、および/または、優先するように意図される。
式中、θは到来角であり、Lは2つの受信アンテナの間の距離であり、λはレーダモジュールによって受信および/または送信されたレーダパルスに関連付けられる波長であり、Δφは2つの受信アンテナ間で測定された位相差である。
式中、νは速度であり、λはレーダモジュールによって受信されたレーダパルスに関連付けられる波長であり、Δφはレーダモジュールの受信アンテナによって受信された2つの到来レーダパルス間で測定された位相差であり、および、Tcは、レーダモジュールの受信アンテナによって受信された連続する到来レーダパルスの間の時間である。
本開示の別の態様では、本開示の方法を実施するようにプログラムまたは構成されるコンピュータシステムを提供する。図3は、レーダデータを処理するための方法を実施するようにプログラムまたは構成されるコンピューターシステム(301)を示す。コンピューターシステム(301)は、周波数発生器を使用して、ある基準周波数の基準周波数信号を発生させ、タイミングモジュールを使用して、1つ以上のタイミング信号を発生させ、複数のレーダモジュールに基準周波数信号および1つ以上のタイミング信号を提供し、複数のレーダモジュールを使用して、(a)基準周波数信号および(b)1つ以上のタイミング信号に少なくとも部分的に基づく複数の出射レーダパルスを含むレーダ信号の第1のセットを送信し、および、複数のレーダモジュールを使用して、周囲環境における少なくとも1つの物体から反射された複数の到来レーダパルスを含むレーダ信号の第2のセットを受信するように構成され得る。場合によっては、コンピューターシステム(301)は、少なくとも(i)レーダ信号の第2のセットに関連付けられる位相情報、および(ii)レーダ信号の第2のセットに関連付けられるタイムスタンプ情報を使用して、(a)レーダ信号の第2のセットをコヒーレントに結合させること、(b)対象の特性を計算すること、または、(c)占有格子またはレーダ像を生成すること、によって、複数のレーダモジュールからそれぞれ受信したレーダ信号の第2のセットを集約および/または処理するように構成され得る。コンピューターシステム(301)は、電子デバイスに対して遠隔に位置したユーザー又はコンピュータシステムの電子デバイスであり得る。電子デバイスはモバイル電子デバイスであり得る。
Claims (15)
- レーダデータを処理するためのシステムであって、前記システムは、
基準周波数をもつ基準周波数信号を発生させるように構成された周波数発生器、
1つ以上のタイミング信号を発生させるように構成されたタイミングモジュール、および、
前記周波数発生器および前記タイミングモジュールと通信状態にある複数のレーダモジュールとを含み、ここで、前記複数のレーダモジュールは、
(i)前記基準周波数信号および前記1つ以上のタイミング信号を受信し、
(ii)(a)前記基準周波数信号、および
(b)前記1つ以上のタイミング信号に
少なくとも部分的に基づいて複数の出射レーダパルスを含むレーダ信号の第1のセットを送信し、および、
(iii)周囲環境における少なくとも1つの物体から反射された複数の到来レーダパルスを含むレーダ信号の第2のセットを受信するように構成され、および
前記システムは、少なくとも
(i)前記レーダ信号の第2のセットに関連付けられる位相情報、および
(ii)前記レーダ信号の第2のセットに関連付けられるタイムスタンプ情報を使用して、
(a)前記レーダ信号の第2のセットをコヒーレントに結合させること、
(b)目標の特性を計算すること、または、
(c)占有グリッドまたはレーダ像を生成することによって、
前記複数のレーダモジュールからそれぞれ受信した前記レーダ信号の第2のセットを処理するように構成されたプロセッサをさらに含み、
ここで前記複数のレーダモジュールは、前記プロセッサに前記レーダ信号の第2のセットを転送する前に、前記複数のレーダモジュールによって受信された前記レーダ信号の第2のセットを較正するように構成され、ここで
(A)前記複数のレーダモジュールは、前記複数のレーダモジュールによって受信された前記レーダ信号の第2のセットの2つ以上の到来レーダパルス間の位相差を識別するために、前記複数のレーダモジュールに対して可視である既知の物体を使用して、前記レーダ信号の第2のセットを較正するように構成されるか、あるいは
(B)前記複数のレーダモジュールは、
(i)前記レーダ信号の第2のセットに、推定の較正パラメータに基づく補正を適用するように、または
(ii)前記レーダ信号の第2のセットに関する推定の較正パラメータを前記プロセッサに提供するように構成されるかのいずれかであり、および
ここで前記推定の較正パラメータは、前記複数のレーダモジュールの相対的な空間位置または相対的な空間配向に部分的に由来する、システム。 - レーダデータを処理するための方法であって、前記方法は、
(a)(i)周波数発生器、
(ii)タイミングモジュール、および
(iii)前記周波数発生器および前記タイミングモジュールと通信状態にある複数のレーダモジュールを含むレーダシステムを提供する工程であって、
ここで前記周波数発生器は、基準周波数をもつ基準周波数信号を発生させるように構成され、および、
ここで前記タイミングモジュールは、1つ以上のタイミング信号を発生させるように構成される、工程と、
(b)前記複数のレーダモジュールにて前記基準周波数信号および前記1つ以上のタイミング信号を受信する工程と、
(c)前記基準周波数信号および
前記1つ以上のタイミング信号に
少なくとも部分的に基づいて複数の出射レーダパルスを含むレーダ信号の第1のセットを送信するために前記複数のレーダモジュールを使用する工程と、
(d)前記複数のレーダモジュールにて、周囲環境における少なくとも1つの物体から反射された複数の到来レーダパルスを含むレーダ信号の第2のセットを受信する工程とを含み、
前記方法は、少なくとも、
(i)前記レーダ信号の第2のセットに関連付けられる位相情報、および
(ii)前記レーダ信号の第2のセットに関連付けられるタイムスタンプ情報を使用して、
(a)前記レーダ信号の第2のセットをコヒーレントに結合させることにより、
(b)目標の特性を計算することにより、または
(c)占有グリッドまたはレーダ像を生成することにより、前記複数のレーダモジュールからそれぞれ受信した前記レーダ信号の第2のセットを処理するために、プロセッサを使用する工程をさらに含み、
ここで前記複数のレーダモジュールは、前記プロセッサに前記レーダ信号の第2のセットを転送する前に、前記複数のレーダモジュールによって受信された前記レーダ信号の第2のセットを較正するように構成され、およびここで
(A)前記複数のレーダモジュールは、前記複数のレーダモジュールによって受信された前記レーダ信号の第2のセットの2つ以上の到来レーダパルス間の位相差を識別するために、前記複数のレーダモジュールに対して可視である既知の物体を使用して、前記レーダ信号の第2のセットを較正するように構成されるか、または
(B)前記複数のレーダモジュールは、
(i)前記レーダ信号の第2のセットに、推定の較正パラメータに基づく補正を適用するように、または
(ii)前記レーダ信号の第2のセットに関する推定の較正パラメータを前記プロセッサに提供するように構成されるかの、いずれかであり、ならびに
前記推定の較正パラメータは、前記複数のレーダモジュールの相対的な空間位置または相対的な空間配向に部分的に由来する、方法。 - 前記周波数発生装置、前記タイミングモジュール、および前記複数のレーダモジュールを含む少なくとも1つの筐体をさらに含み、ここで前記少なくとも1つの筐体は、乗り物に載置可能であり、および任意選択で
前記乗り物は、陸上の乗り物、空中の乗り物、または水の乗り物である、請求項1に記載のシステム。 - 前記周波数発生器は、予め定められるか実時間で調節可能である信号周波数を含む正弦波、矩形波、三角波、または鋸波を含む波動信号を発生させるように構成された回路を含み、ここで、前記回路は水晶発振器、シンプルパッケージ水晶発振器、温度制御水晶発振器、電圧制御水晶発振器、周波数制御水晶発振器、オーブン制御水晶発振器、リング発振器、インダクターキャパシタ(LC)発振器、または、抵抗器キャパシタ(RC)発振器を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数のレーダモジュールは、前記基準周波数に1つ以上の周波数逓倍係数を掛けるように構成される局部発振器を使用して、前記レーダ信号の第1のセットを発生させるように構成され、ここで、前記局部発振器は、整数N位相ロックループ、フラクショナルN位相ロックループ、または周波数逓倍器を含み、および任意選択で
前記局部発振器は、前記複数のレーダモジュールの1つのレーダモジュールに搭載されて実装され、および前記レーダモジュールは、レーダ送信機およびレーダ受信機を含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記タイミングモジュールは、前記複数のレーダモジュールまたは前記プロセッサに対して前記1つ以上のタイミング信号を送信するように構成され、ここで前記1つ以上のタイミング信号は、絶対時刻基準またはローカル時刻基準に基づいて生成される、共有クロック信号を含み、および任意選択で
前記複数のレーダモジュールの1つのレーダモジュールは、
(i)前記タイミングモジュールから受信した前記1つ以上のタイミング信号を修正するように、および、
(ii)前記レーダモジュールにて生成された前記1つ以上の修正済みタイミング信号を使用して前記複数の出射レーダパルスの送信を誘発するように構成され、およびさらに任意選択で
前記1つ以上の修正済みタイミング信号は、
(a)前記共有クロック信号の周波数に1つ以上の周波数逓倍係数を掛けることにより、または
(b)前記共有クロック信号に関するプログラム可能な時間遅延を実装することにより、少なくとも部分的に発生される、請求項1に記載のシステム。 - 前記タイミングモジュールは、前記複数のレーダモジュールまたは前記プロセッサに対して前記1つ以上のタイミング信号を送信するように構成され、ここで前記1つ以上のタイミング信号は、前記プロセッサ、または前記複数のレーダモジュールのうちの1つ以上のレーダモジュールのために、1つ以上の別個のタイミング信号を含み、および任意選択で、
前記タイミングモジュールは、前記複数のレーダモジュールのうちの1つ以上のレーダモジュールに前記1つ以上の別個のタイミング信号を送信する前に、前記複数のレーダモジュールのうちの1つ以上のレーダモジュールに対して前記1つ以上のタイミング信号を修正するように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記複数のレーダモジュールは、前記1つ以上のタイミング信号に少なくとも部分的に基づいて前記レーダ信号の第1のセットの送信を誘発するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数のレーダモジュールの1つのレーダモジュールは、前記プロセッサに前記複数の到来レーダパルスを転送する前に、前記1つ以上のタイミング信号に関する1つ以上のタイムスタンプを用いて前記レーダモジュールによってそれぞれ受信された前記複数の到来レーダパルスの少なくともサブセットを標識するように構成されたタイムスタンプ発生器を含み、および任意選択で、
前記プロセッサは、前記複数のレーダモジュールから受信される前記複数の到来レーダパルスを日時でソートするために、前記タイムスタンプ発生器によって生成された前記1つ以上のタイムスタンプを使用するように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、
(i)前記複数のレーダモジュールによって受信された前記複数の到来レーダパルスについて1つ以上のタイムスタンプを発生させるために、および、
(ii)前記複数のレーダモジュールによって受信された前記複数の到来レーダパルスを日時でソートするために、前記タイミングモジュールによって発生される前記1つ以上のタイミング信号を使用するように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記複数の到来レーダパルスのサブセットの1つ以上の複素信号と、相対位相シフトまたは相対周波数シフトとを合計することによって、前記複数のレーダモジュールのサブセットによって受信された前記複数の到来レーダパルスのサブセットをコヒーレントに結合するように構成され、ここで前記相対位相シフトまたは前記相対周波数シフトは、前記複数のレーダモジュールの相対的な空間位置または相対的な空間配向の関数である、請求項1に記載のシステム。
- 前記推定の較正パラメータは、前記複数の到来レーダパルスのうちの2つ以上の到来レーダパルス間で観察された、位相、利得、遅延、またはバイアスにおける1つ以上の変動に部分的に由来する、請求項1に記載のシステム。
- 前記位相情報は、前記レーダ信号の第2のセットの2つ以上の到来レーダパルスの間で観察される1つ以上の位相差を含み、ここで、前記2つ以上の到来レーダパルスは、
(i)1つのレーダモジュール内の異なる受信アンテナによって、
(ii)前記複数のレーダモジュールの異なるレーダモジュールによって、または
(iii)乗り物が異なる空間位置または配向にある時に受信され、および任意選択で、
(A)前記プロセッサは、少なくとも前記位相情報を使用して占有グリッドを生成するように構成され、および
さらに任意選択で
前記プロセッサは、前記複数のレーダモジュールの相対的な空間位置または配向を使用して、前記占有グリッドを生成するように、さらに構成されるか、または
前記プロセッサは、前記占有グリッドを使用して、前記目標の特性を計算するように、さらに構成されるかの、いずれかであるか、
あるいは、
(B)前記複数のレーダモジュールの1つのレーダモジュールは、
(i)前記位相情報および
(ii)前記タイムスタンプ情報を部分的に使用して、
(a)前記信号の第2のセットから生の加工されていないデータを抽出するように、および
(b)コヒーレントな結合のために前記プロセッサに対して前記生の加工されていないデータを提供するように、構成されるかの、いずれかである、請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、少なくとも前記位相情報を使用して、前記目標の前記特性を計算するように構成され、ここで前記目標の前記特性は、形態、寸法、位置、配向、到来角、速度、加速度、およびレーダ断面から成る群から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーダ信号の第1のセットは、第1のレーダモジュールによって送信され、および、前記レーダ信号の第2のセットは、第2のレーダモジュールにて受信され、および
任意選択で、
(i)前記レーダ信号の第2のセットは、前記第1のレーダモジュールによって送信されるとともに、前記周囲環境における前記少なくとも1つの物体から反射したレーダ信号の第1のセットのサブセットに対応するか、または
(ii)前記第2のレーダモジュールは、第3のレーダモジュールにて受信されたレーダ信号の付加的な第2のセットとのコヒーレントな結合のためにプロセッサに対して前記レーダ信号の第2のセットを提供する前に、前記レーダ信号の第2のセットを前処理するように構成されるかの、いずれかである、請求項1に記載のシステム。
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