JP7441800B2 - ターゲット検出を強化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、2018年12月3日に出願された米国特許出願第16/208442号の優先権を主張し、2018年5月23日に出願された米国仮特許出願第62/675550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。
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。
Claims (33)
- 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、
レーダアンテナアレイおよび前記レーダアンテナアレイに動作可能に結合された1つまたは複数のトランシーバであって、前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバは、地上ビークルに取り付けられるように構成され、前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバは、(i)連続レーダパルスを送信し、(ii)前記連続レーダパルスの少なくともサブセットに対応する複数の信号を受信する、ように構成され、前記複数の信号は、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少なくとも前記サブセット上で生成され、有効感度パターンは、前記レーダアンテナアレイに関連し、前記複数の信号から得られ、前記有効感度パターンは、メインローブおよびサイドローブを有する放射パターンを備え、前記メインローブは放射パターン内の他のローブと比較して最大の指向性または利得を備え、前記サイドローブはエイリアシングサイドローブを備える、レーダアンテナアレイおよび1つまたは複数のトランシーバと、
前記レーダアンテナアレイに動作可能に結合された少なくとも1つのコントローラであって、前記少なくとも1つのコントローラは、(i)(a)前記地上ビークルが動いている間にビークル位置センサを使用して取得された前記地上ビークルの空間情報、および(b)前記レーダアンテナアレイが前記地上ビークルに取り付けられたときの前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバの空間構成、を使用して、画像形成アルゴリズムにより前記メインローブに対して前記サイドローブを減衰させるか、または前記サイドローブに対して前記メインローブを強化し、前記有効感度パターンを修正し、(ii)修正された前記有効感度パターンを使用して、前記空間的配置または前記ターゲットの前記特性を決定する、ように構成される、少なくとも1つのコントローラとを備え、
前記空間情報は、前記地上ビークルが移動した距離または移動速度を含み、
前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバの前記空間構成は、は、動作波長、動作周波数、パルス繰り返し周波数、位相オフセット、利得、遅延またはアンテナ間隔を含む1つまたは複数の特性を含む、
システム。 - 前記レーダアンテナアレイが、(i)送信アンテナおよび(ii)受信アンテナを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーダアンテナアレイが仮想アンテナを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーダアンテナアレイが、前記地上ビークルの運動方向に対して、前向き方向または逆向き方向で前記地上ビークル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。
- 前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバの前記空間構成が、前記レーダアンテナアレイの検出フィールド内のイメージング領域および角度分解能に少なくとも部分的に基づいており、前記イメージング領域は、方位角および仰角に対して別個に定義される、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーダアンテナアレイのアパーチャサイズが、(1)前記角度分解能および(2)前記レーダアンテナアレイの動作波長に少なくとも部分的に基づいており、前記少なくとも1つのコントローラは、前記角度分解能および前記動作波長を少なくとも部分的に使用して、前記地上ビークルが移動する距離を定義するように構成される、請求項5に記載のシステム。
- 前記サイドローブが前記メインローブから角距離に配置され、前記空間構成は、前記角距離が前記イメージング領域よりも大きくなるように、前記レーダアンテナアレイの隣接するアンテナ間の間隔を含む、請求項5に記載のシステム。
- 前記レーダアンテナアレイの隣接するアンテナが、前記サイドローブが前記イメージング領域の外側にあるような間隔で分散されている、請求項5に記載のシステム。
- 前記イメージング領域が、前記地上ビークルの前進または後進の運動方向から少なくとも±10度をカバーする、請求項5に記載のシステム。
- 前記イメージング領域が、前記地上ビークルの前進または後進の運動方向から±60度以下をカバーする、請求項5に記載のシステム。
- 前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバの前記空間構成は、前記アレイの隣接するアンテナ間の間隔を備え、前記コントローラは、少なくとも(1)前記地上ビークルが移動した前記距離または移動速度、および(2)前記アレイの前記隣接するアンテナ間の前記間隔に基づいて、前記メインローブに対して前記サイドローブを減衰させるか、または前記サイドローブに対して前記メインローブを強化し、それにより、前記強化されたメインローブを提供するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバの前記空間構成が、前記レーダアンテナアレイの隣接するアンテナ間の間隔を備え、前記間隔が、前記レーダアンテナアレイの動作波長の半分より大きい、請求項1に記載のシステム。
- 前記間隔が、前記レーダアンテナアレイの前記動作波長の前記半分よりも少なくとも10%大きい、請求項12に記載のシステム。
- 前記間隔が約2ミリメートルより大きい、請求項12に記載のシステム。
- 前記レーダアンテナアレイは、前記地上ビークルが動いているとき、2つの連続レーダパルス間の前記地上ビークルの位置の変化が前記レーダアンテナアレイの動作波長の約4分の1から約6倍であるように、パルス繰り返し周波数で連続レーダパルスを送信するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記2つの連続レーダパルス間の前記地上ビークルの位置の前記変化が、前記レーダアンテナアレイの前記動作波長の約半分未満である、請求項15に記載のシステム。
- 前記ビークル位置センサが、慣性測定ユニット、全地球測位システムセンサ、カメラ、光検出および測距(ライダ)ユニット、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。
- 前記ビークル位置センサが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が前記地上ビークルに取り付けられるように構成される、請求項17に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのコントローラが、前記複数のターゲットに関連する複数のサイドローブを減衰させるか、または前記複数のターゲットに関連する複数のメインローブを強化することによって、複数のターゲットの空間的配置または特性を決定して、複数の強化されたメインローブを提供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。
- 前記少なくとも1つのコントローラは、前記複数のサイドローブが減衰された後、または前記複数のメインローブが強化された後、前記複数のターゲットの前記空間的配置または前記特性を区別するように構成される、請求項19に記載のシステム。
- ターゲットの位置を識別するための方法が、
(i)地上ビークルに搭載されたレーダアンテナアレイを使用して、前記地上ビークルの外部環境からレーダデータを収集するステップであって、前記レーダデータはメインローブおよびサイドローブを備え、前記サイドローブはエイリアシングサイドローブである、ステップと、
(ii)ビークル位置センサを使用して前記地上ビークルの位置情報を収集するステップと、
(iii)前記位置情報を使用する画像形成アルゴリズムおよび前記レーダアンテナアレイに関連する1つまたは複数の特性により前記メインローブに対して前記サイドローブを減衰させるか、または前記サイドローブに対して前記メインローブを強化して、強化されたメインローブを有する放射パターンを決定するステップと、
(iv)前記強化されたメインローブを使用して、前記ターゲットが少なくとも0.2メートルのサイズを有し、前記地上ビークルから少なくとも1メートルの距離に位置している場合に、少なくとも90%の検出精度で前記環境における前記ターゲットの前記位置を識別するステップと、を含み、
前記1つまたは複数の特性は、動作波長、動作周波数、パルス繰り返し周波数、位相オフセット、利得、遅延またはアンテナ間隔を含む、
方法。 - 前記レーダアンテナアレイが、前記地上ビークルの前向き方向で前記地上ビークルの前側に提供されるか、または前記地上ビークルの逆向き方向で前記地上ビークルの後側に提供される、請求項21に記載の方法。
- 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)地上ビークル上に、レーダアンテナアレイと、前記レーダアンテナアレイに動作可能に結合された1つまたは複数のトランシーバを設けるステップと、
(b)前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバを使用して、(i)連続レーダパルスを送信し、(ii)前記連続レーダパルスの少なくともサブセットに対応する複数の信号を受信するステップであって、前記複数の信号は、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少なくとも前記サブセット上で生成され、有効感度パターンは、前記レーダアンテナアレイに関連し、前記複数の信号から得られ、前記有効感度パターンは、メインローブおよびサイドローブを有する放射パターンを備え、前記メインローブは放射パターン内の他のローブと比較して最大の指向性または利得を備え、前記サイドローブは、エイリアシングサイドローブを備える、ステップと、
(c)(i)前記ビークルが動いている間にビークル位置センサによって取得された前記地上ビークルの空間情報、および(ii)前記レーダアンテナアレイが前記地上ビークルに取り付けられたときの前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバの空間構成を使用する画像形成アルゴリズムにより前記メインローブに対して前記サイドローブを減衰させるか、または前記サイドローブに対して前記メインローブを強化し、前記有効感度パターンを修正するステップと、
(d)修正された前記有効感度パターンを使用して、前記ターゲットの前記空間的配置または前記特性を決定するステップとを含み、
前記空間情報は、前記地上ビークルが移動した距離または移動速度を含み、
前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバの前記空間構成は、動作波長、動作周波数、パルス繰り返し周波数、位相オフセット、利得、遅延またはアンテナ間隔を含む1つまたは複数の特性を含む、
方法。 - 前記ターゲットの前記空間的配置または前記特性は、前記地上ビークルが前記ターゲットに対して動いている間、実質的にリアルタイムで決定される、請求項23に記載の方法。
- 前記レーダアンテナアレイが、前記地上ビークルの運動方向に対して、前向き方向または逆向き方向で前記地上ビークルに取り付けられる、請求項23に記載の方法。
- 前記レーダアンテナアレイおよび前記1つまたは複数のトランシーバの前記空間構成が、前記レーダアンテナアレイの隣接するアンテナ間の間隔を備え、前記間隔は、前記レーダアンテナアレイの動作波長の半分より大きい、請求項23に記載の方法。
- 前記複数のターゲットに関連する複数のサイドローブを減衰させることによって、または前記複数のターゲットに関連する複数のメインローブを強化することによって複数のターゲットの空間的配置または特性を決定して、複数の強化されたメインローブを提供するステップであって、前記複数のターゲットは前記ターゲットを備える、ステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記複数のサイドローブが減衰された後、または前記複数のメインローブが強化された後、前記複数のターゲットの前記空間的配置または前記特性を区別するステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のトランシーバが、送信機および前記送信機とは別の受信機を備え、前記送信機は、前記連続レーダパルスを送信するように構成され、前記受信機は、前記連続レーダパルスの少なくとも前記サブセットに対応する前記複数の信号を受信するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のトランシーバが、(i)前記連続レーダパルスを送信し、(ii)前記連続レーダパルスの少なくとも前記サブセットに対応する前記複数の信号を受信するように構成されるトランシーバを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記トランシーバが、(i)前記連続レーダパルスを送信するように構成された送信機、および(ii)前記連続レーダパルスの少なくとも前記サブセットに対応する前記複数の信号を受信するように構成された受信機を備える、請求項30に記載のシステム。
- 前記レーダアンテナアレイが、前記1つまたは複数のトランシーバを備える、請求項2に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のトランシーバが、(i)前記送信アンテナに動作可能に結合された送信機、および(ii)前記受信アンテナに動作可能に結合された受信機を備える、請求項32に記載のシステム。
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