(57)【要約】  本発明は、メタマテリアルアンテナ構造用の方法及び装置を提供しており、この場合に、電磁送信のサイドローブのハーフパワー照明エリアが物体を検出している。
2021521432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体検出用の方法であって、
レーダーアンテナユニットからのスキャンを開始することと、
メインローブ及びサイドローブを有する電磁ビームフォームを送信することであって、前記メインローブ及びサイドローブは、それぞれ、対応するハーフパワー照明エリアを有する、ことと、
前記ハーフパワー照明エリアのうちの少なくとも１つにおいて物体を検出することと、
前記物体がアンテナのサイドローブのハーフパワー照明エリア内において配置されるように、前記アンテナを調節することと、
を有する方法。
【請求項２】
前記アンテナを調節することは、前記アンテナの利得を調節することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アンテナを調節することは、基準方向との関係において前記アンテナの角度を調節することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アンテナは、要素のメタマテリアルアレイを有し、且つ、前記アンテナの前記角度を調節することは、前記メタマテリアルアレイの前記要素のうちの少なくとも１つのリアクタンスを変更することを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
アンテナシステムであって、
要素のメタマテリアルアレイを有するアンテナと、
前記アンテナに結合されたアンテナコントローラであって、
物体の場所を判定し、
前記物体を追跡するためのターゲット放射パターンを判定し、前記放射パターンは、メインローブと、少なくとも１つのサイドローブと、を含み、且つ、
前記ターゲット放射パターンのサイドローブのハーフパワー照明エリアの場所を変更するように、前記アンテナのパラメータを調節する、
ように構成されたアンテナコントローラと、
を有するアンテナシステム。
【請求項６】
前記アンテナに結合された、且つ、前記アンテナの利得を変更するように構成された、パワーコントローラを更に有する、請求項５に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
レーダーシステムであって、
複数の放射要素と、少なくとも１つのガード要素と、を有する受信アンテナであって、前記複数の放射要素は、メタ構造要素である、受信アンテナと、
前記複数の放射要素及び前記少なくとも１つのガード要素に別個の供給を提供する無線コントローラと、
前記複数の放射要素及び前記少なくとも１つのガード要素に結合された位相制御ユニットを制御するように適合された位相制御モジュールと、
前記複数の放射要素からの放射ビームの方向を判定するためのコントローラと、
を有するレーダーシステム。
【請求項８】
前記無線コントローラは、メインローブ供給構造及び少なくとも１つのガードローブ供給構造を有する、請求項７に記載のレーダーシステム。
【請求項９】
位相コントローラの制御は、前記放射ビームの前記方向を変更する、請求項８に記載のレーダーシステム。
【請求項１０】
前記メインローブ供給構造は、パラメータの第１の組において、信号を前記複数の放射要素に提供し、且つ、前記少なくとも１つのガードローブ供給構造は、前記パラメータの第１の組とは異なるパラメータの第２の組において、第２信号を前記少なくとも１つのガード要素に提供している、請求項９に記載のレーダーシステム。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記ガード要素からのガード放射ビームとは別個である前記放射ビームを生成するように適合されており、前記ガード放射ビームは、前記放射ビームのサイドローブ部分とオーバーラップしている、請求項１０に記載のレーダーシステム。
【請求項１２】
到達角度計算ユニットを更に有する、請求項１１に記載のレーダーシステム。
【請求項１３】
検出された物体の分類のための知覚エンジンを更に有する、請求項１２に記載のレーダーシステム。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記ガード要素からのガード放射ビームとは別個である前記放射ビームを生成するように適合されており、前記ガード放射ビームは、前記放射ビームのサイドローブ部分の一部分とオーバーラップしている、請求項１０に記載のレーダーシステム。
【請求項１５】
前記システムは、サイドローブビーム内における物体の検出に応答して、前記放射ビームの方向を変更している、請求項１４に記載のレーダーシステム。
【請求項１６】
前記受信アンテナ及び前記少なくとも１つのガード要素によって生成された、それぞれの放射ビームは、ハーフパワー照明エリアによって定義されている、請求項１に記載のレーダーシステム。
【請求項１７】
物体検出用の方法であって、
アンテナのサイドローブ内において物体を検出することと、
前記アンテナの前記サイドローブを位置決めするべく、前記アンテナの指向性を調節することと、
を有する方法。
【請求項１８】
前記物体からの反射の到達角度を判定することを更に有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記到達の角度は、前記サイドローブ内における前記物体の場所を識別している、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記物体の検出に応答して、前記アンテナの方向及び利得を調節することを更に有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本出願は、２０１８年４月１２日付けで出願された、且つ、引用により、本明細書において包含される、ＥＴ．Ｓ．仮特許出願第６２／６５６，９０３号の優先権を主張するものである。
【０００２】
発明の分野
[0002]  本発明は、無線システムに関し、且つ、更に詳しくは、メタマテリアル装置を使用する物体検出用のレーダーシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
[0003]  レーダーアンテナは、放射された信号のサイドローブと関連する損失を低減しつつ、対象エリアにパワーを合焦するように、設計されている。多くの設計は、物体検出に利用可能なエネルギーを最適化しつつ、サイドローブのサイズを低減することを追及している。
【０００４】
図面の簡単な説明
[0004]  本出願は、正確な縮尺で描かれてはおらず、且つ、同一の参照符号がその全体を通じて同一の部分を参照している、添付図面を参照して付与されている以下の詳細な説明との関連において、更に十分に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】[0005]本発明の実施形態による、車両内の視野を示す。
【図２】[0006]本発明の実施形態による、車両に適用されたレーダーユニットと、電磁放射送信の対応するローブと、を示す。
【図３】[0007]本発明の実施形態による、図２と同様のレーダーシステムの動作のフロー図を示す。
【図４】[0008]本発明の実施形態によるメイン送信信号ローブの向きを示す。
【図５】[0009]本発明の実施形態による、送信及び受信アンテナを有するシステムを示す。
【図６】[0010]本発明の実施形態によるアンテナシステムを示す。
【図７】[0011]本発明の実施形態によるアンテナ及び制御システムを示す。
【図８】[0012]本発明の実施形態による、アンテナガード要素の放射パターン及び検出シナリオを示す。
【図９】[0012]本発明の実施形態による、アンテナガード要素の放射パターン及び検出シナリオを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
詳細な説明
[0013]  レーダーの視野を拡張しつつ、レーダーシステム内において使用されるパワーを最適化するべく、本発明は、レーダー送信のサイドローブから受け取られた信号を内蔵するための方法及び装置を提供している。いくつかの実施形態においては、到達の距離及び角度が、レーダーシステムのメインローブ又はサイドローブ内における検出を判定するべく、使用されている。いくつかの実施形態においては、アンテナガード要素は、メインローブの外側の物体を検出するように、実装されている。アンテナシステムは、複数の放射要素を有するアンテナアレイなどの、複数のアンテナ要素から構成されており、これらの要素は、メタマテリアル要素、メタ構造要素、又はその他の放射要素構造であってよい。
【０００７】
[0014]  これらの及びその他の課題は、物体検出用のメタマテリアルアンテナ設計を提供する本発明により、解決することができる。このメタマテリアル設計は、デジタルビーム形成技術を伴うことによってではなく、むしろ、メタマテリアル要素のリアクタンス特性を変更することによってアンテナの動作を制御することにより、送信ビームの正確な方向及びビームの制御を可能にする、小さな構造内において形成された伝導性材料を使用することにより、実装することができる。
【０００８】
[0015]  図１に示されているように、車両１０２は、レーダーユニット１０４を有しており、このレーダーユニットは、送信及び受信動作用の単一のアンテナアレイを有していてもよく、或いは、送信動作及び受信動作用の別個のアンテナアレイ又は要素を有していてもよい。レーダーユニット１０４は、１つのメインローブと、１つ又は複数のサイドローブと、を有する放射ビームを生成するべく、動作している。生成される特定のパターンは、ビームの操向、ビームのスイッチング、及び／又は、放射ビーム生成用のその他のメカニズムを可能にする、レーダーユニット１０４内の能動的要素によって変更することができる。ビームの操向は、一般的なラスタースキャン法に従って実行されてもよく、或いは、応答及び視野内の検出された物体に基づいて調節されてもよい。
【０００９】
[0016]  図１に示されているように、車両１０２の直接前方において位置決めされているのは、物体１であり、側部において位置決めされているのは、物体２である。レーダーユニット１０４の目的及び動作は、車両１０２の経路内に存在しうる任意の物体を検出し、且つ、これに応答して、適切なアクションを判定する、ことにあり、適切なアクションは、自動化された応答又は運転者に対するアラートであってよい。このようなシステムは、ガイダンス情報を車両の運転者に提供するべく、自動運転者支援システム（「ＡＤＡＳ：Automated Driver Assist System」）において実装されてもよく、或いは、人間の介入を必要としない自律型車両内において実装されてもよい。車両１０２は、レーダーユニット１０４との間において調整された状態において、或いは、これと同時に、動作しているその他のセンサを有することができる。レーダーユニット１０４は、様々な構成のうちの任意のものを有しうるアンテナを有する。同様に、レーダーユニット１０４は、車両に沿って又はその内部において位置決めされた複数のレーダーセンサを含むこともできる。
【００１０】
[0017]  また、車両１０２は、車両の周りの複数のセンサから情報を取得する、しばしば、センサフュージョンと呼称される、中央制御システムを含むこともできる。センサフュージョンは、信号を取得し、且つ、安全な方式で車両を制御するように設計された方式に従って動作している。センサフュージョンが決定を下すための能力は、受け取られたデータの精度に基づいている。安全を目的として、様々なセンサは、それぞれのタイプのセンサの利益及び長所を最適化するように、調整することができる。レーダーユニット１０４は、すべてのタイプの天候状態において動作することが可能であり、且つ、物体検出の長い距離を有していることから、レーダーユニット１０４が、主要なセンサ情報を提供している。これは、６０ｍｐｈ以上の速度における車両の動作のために重要である。
【００１１】
[0018]  物体を検出し、且つ、次いで、分類するための能力は、本明細書において提示されている実施形態のうちのいくつかのものの一部であり、この場合に、様々な状態は、受け取られたレーダー検出情報及びデータ、エコー、並びに、反射を受け取り、且つ、検出情報が付与された状態において、物体の分類を判定する、知覚エンジンを生成するべく使用されている。人工知能（「ＡＩ：Artificial Intelligence」）エンジンなどの、知覚エンジンに対する特定の入力を判定するべくアナログ情報を使用することにより、知覚エンジンは、分類を出力している。動作の際に、分類は、１つ又は複数の物体タイプの確率として付与される。本実施形態においては、知覚エンジンは、複数のエンジンを内蔵していてもよく、この場合に、本明細書において記述されているように、１つは、メインローブからの物体を分類するべく使用されており、且つ、別の１つ又は複数のものは、１つ又は複数のサイドローブ又はガードローブからの物体を分類するべく、使用されている。
【００１２】
[0019]  図２は、システム１００と、レーダーユニット１０４からの様々なレーダービームフォームと、を示している。メインローブ（「ＭＬ：main lobe」）１２０は、車両１０２の直接的な経路内において物体を検出するように方向付けられている。物体１、Ｏｉが、検出エリアとして示されている、ＭＬ１２０の視野内に含まれている。これは、レーダーユニット１０４の受信アンテナが、その内部の物体からリターン信号を受け取る、エリアである。図示の物体Ｏｉは、車両１０２の方向との関係において、ボアサイトと呼称される、０°の角度において直接視準線内において位置決めされている。レーダーユニット１０４から送信されたビームフォームは、輪郭が描かれた検出エリアによって示されている、右サイドローブ（「ＲＳＬ：Right Side Love」）１２４と、左サイドローブ（「ＬＳＬ：Left Side Lobe」）１２２と、を含む、複数のサイドローブを有する。サイドローブは、電磁（「ＥＭ：ElectroMagnetic」）送信ビームの送信の一特徴であり、且つ、様々な形態のうちの任意のものを有することができる。しばしば、サイドローブは、判定が困難であり、且つ、滑らかに制御されてはいない。
【００１３】
[0020]  本実施形態のいくつかにおいては、レーダーユニット１０４は、サイドローブの検出エリア内において位置決めされた物体からエコーを受け取る、且つ、ＭＬ１２０の検出エリア能力に対する実際的な拡張を提供する、受信アンテナを有しており、サイドローブ１２２、１２４内の物体からのレーダー信号の反射は、物体検出情報を提供している。例えば、周波数変調連続波形（「ＦＭＣＷ：Frequency Modulated Continuous Waveform」）の波形の場合には、リターン信号は、物体までの距離のみならず、その物体の速度をも判定するべく、使用されている。更なる処理により、レーダーユニット１０４は、車両１０２との関係における物体の真の位置特定を許容する到達の角度を検出することが可能となりうる。一例として、ＲＳＬ１２４は、物体２、０２において反射しており、且つ、ＲＳＬ１２４の検出エリア内に含まれているその場所におけるその物体を識別するべく、使用することができる。物体の場所は、反射角度によって識別されている。
【００１４】
[0021]  レーダーユニット１０４のアンテナがそれぞれのローブ内において物体を検出しうるエリアは、ハーフパワー照明エリア（「ＨＰＩＡ：Half-Power Illumination Area」）と呼称される。アンテナシステムは、形状及び方向を有する放射信号を生成しており、この場合に、メインローブ、サイドローブ、及びガードローブのそれぞれは、別個のＨＰＩＡを有する。一般に、サイドローブは、メインビームの方向を変更することにより、サイドローブの検出エリアも同様に変更されるように、メインローブの方向、利得、及び特性に依存している。所与のメインローブ方向と関連しているＨＰＩＡを判定するべく、レーダーユニット１０４は、図４に示されているものなどの、それぞれのローブが実現しうる様々な角度の調節を考慮している。この結果、メインローブ及びサイドローブは、メインローブのみのものよりも広いエリアをカバーすることができる。多くのアンテナ用途においては、検出可能な物体は、メインローブ内のみにしか存在していないが、本発明は、複数のＨＰＩＡ内における物体の検出を可能にしていると共に、環境に応答して、所与のエリアのみならず、特定の制御された運動のスキャニングをも可能にしている。例えば、物体がサイドローブ内において検出された場合に、レーダーユニット１０４は、１つ又は複数の物体をキャプチャするように、メインビームの方向を変更することができる。
【００１５】
[0022]  図２のシナリオにおいては、メインビームは、車両１０２の経路内において直接的に位置決めされた、ターゲットと呼称される、且つ、本明細書においては、Ｏｉとして識別されている、物体１を検出することになるＨＰＩＡを有する。車両１０２が直接的な前進を継続するのに伴って、レーダーは、このターゲットＯｉの検出及び適切なアクションの実行を継続することになる。これに加えて、ＲＳＬ１２４のＨＰＩＡ内には、ターゲットＯ２である、物体２が存在している。ＲＳＬによる検出の際に、レーダーユニット１０４は、ターゲット２をキャプチャ又は追跡するためにアンテナを調節するべく、様々なアクションのうちの任意のものを実行することができる。一シナリオにおいては、レーダーユニット１０４は、ＨＰＩＡがターゲット０２をキャプチャする角度においてメインローブを方向付けするべく、送信アンテナを調節している。別のシナリオにおいては、レーダーユニット１０４は、ＨＰＩＡがターゲットＯ２をキャプチャする角度においてＲＳＬ１２４を方向付けるべく、送信アンテナを調節している。これらのシナリオにおいては、受信アンテナ又はレシーバは、送信動作との間において調整されており、且つ、従って、調節することができる。
【００１６】
[0023]  従来のレーダーユニットは、放射のサイドローブのサイズを極小化するように設計されているが、本発明は、サイドローブが、その他の用途において受け入れ可能であるものよりも大きい、状況において、適用することができる。本発明は、サイドローブからの情報を内蔵し、且つ、サイドローブのＨＰＩＡをレーダーユニット１０４などのレーダーユニットの組み合わせられた能力の一部分として見なすことにより、レーダーからの放射パターンの使用を最適化している。また、本発明は、雑然とした環境における複数の物体の検出にも適用可能である。メインローブのＨＰＩＡが、レーダーのボアサイト内においてターゲットＯｉをキャプチャする一方で、ＲＳＬ１２４のＨＰＩＡが、ターゲットＯ２をキャプチャしている。
【００１７】
[0024]  図３は、レーダーユニット１０４を制御するための、本発明のいくつかの実施形態によるプロセス３００を示している。プロセス３００は、送信機３０２の、ラスタータイプのスキャンなどの、スキャンを開始しており、この場合に、アンテナは、レーダーユニット１０４の視野（「ＦｏＶ：Field-of-View」）内において方向付けされている。これは、アンテナが、車両の経路内においてボアサイト方向との関係において１つ又は複数の角度に方向付けされることを意味している。本明細書において使用されているＦｏＶは、アンテナユニット１０４が物体を検出する能力を有するエリアを意味しており、これは、レーダーユニット１０４が能力を有する指向性及びビームフォームの範囲にわたる送信の際のアンテナのＨＰＩＡを含む。
【００１８】
[0025]  レーダーユニット１０４内のアンテナ要素の制御は、送信方向、受信方向、送信利得、受信利得、及びその他のものを含む、制御パラメータを調節することにより、制御することができる。アンテナの方向及び利得は、アンテナ要素を位相シフトさせ、且つ、アンテナ要素に供給されるパワーを調節することにより、調節することができる。既定のパターンにおいて角度を循環させること、環境内において検出された物体及び状態に応答して動的に方向を調節すること、及びその他の特定の方式を含む、スキャンを実行するための様々な方法が存在している。
【００１９】
[0026]  いくつかの実施形態においては、アンテナは、アンテナ要素に結合されたリアクタンス制御要素による位相シフトを可能にするように構造化されたメタマテリアル（「ＭＴＭ：metamaterial」）アンテナ又はメタ構造アンテナである。メタ構造要素は、自然状態においては見出されない電磁プロパティを有する技術的に生成された構造であり、この場合に、屈折率は、任意の値を有することができると共に、構造は、非周期的、周期的、或いは、部分的に周期的（半周期的）なものであってよい。メタ構造は、電磁波の位相を周波数及び空間分布の関数として操作している。位相コントローラを無線フロントエンド、放射要素、及びメタ構造に沿って分布させることができる。これらの構造は、受動型及び能動型の要素であってよい。
【００２０】
[0027]  図３と共に継続すれば、プロセス３００は、次いで、角度及び送信パラメータのスキャンシーケンスなどに応じて、送信アンテナを第１送信角度に調節している３０４。物体が検出された場合に３０６、プロセスは、検出された物体、即ち、ターゲットｉ、の位置Ｐｉを判定し、且つ、ターゲットｉまでの間隔、即ち、距離と、角度Ａｉにより、これを識別している３０８。識別は、距離及び角度の距離ドップラーマッピング（Ｒ，Ａ）として、処理及び／又は保存することができる。角度は、アンテナのボアサイトなどの、既定の方向との関係において計測されている。物体が検出されない場合には３０８、プロセスは、ラスタースキャンなどのスキャンを継続する３１２。
【００２１】
[0028]  物体が検出された際に、レーダーユニット１０４は、ターゲットｉが次のスキャンにおいて配置されることになる場所を判定し、且つ、存在する場合に、ターゲットｉをキャプチャするための、レーダー角度に対する調節を判定している。物体が静止状態にある場合には、レーダー調節は、車両１０２のモーションを考慮することになり、且つ、物体が、レーダーユニット１０４との関係において位置することになる場所を判定することになるが、レーダーユニット１０４は、ターゲットｉのモーションを判定するべく、複数の送信を必要としうる。レーダーユニット１０４が、ＦＭＣＷなどの、変調タイプを内蔵している場合には、ターゲットｉの速度及び／又は加速度は、１つ又は複数の送信サイクルから判定することができ、且つ、従って、レーダーは、レーダーユニット１０４とターゲットｉの間の空間的関係を予測するべく、１つの角度におけるスキャンのみを必要としうると共に、次いで、ラスタースキャン３１２を継続することができる、ことに留意されたい。物体がサイドローブ３１４のＨＰＩＡ内に存在してはいない場合には、レーダーユニット１０４は、ターゲットｉのメインローブ検出を可能にするべく、アンテナを調節することになる。
【００２２】
[0029]  図３及びプロセス３００と共に継続すれば、アンテナの調節は、送信及び受信アンテナの調節を考慮しており、この場合に、これらのアンテナは、別個の要素である。レーダーユニット１０４は、送信アンテナのものに対応する、且つ、受信アンテナが送信アンテナのＨＰＩＡ内に存在している任意の物体を検出することを可能にする、ビームフォームを受信アンテナ上において生成している。レーダーユニット１０４が、アンテナのメインローブ又はサイドローブのＨＰＩＡ内において物体の検出を実現するべく実装しうる様々な制御が存在している。ターゲットｉがサイドローブ３１４のＨＰＩＡ内に存在している場合には、アンテナユニット１０４は、ターゲットｉのサイドローブ検出を可能にするべくアンテナを調節することができる３１６。さもなければ、処理は、ターゲットｉ、Ｏｉのメインローブ検出を可能にするべく、アンテナの調節を継続し３１８、且つ、次の送信角度３１２にアンテナを調節するべく、アンテナの調節を継続する。次いで、処理は、物体が検出されたかどうかを判定することを継続している３０６。この結果、物体がサイドローブ内において検出された際に、メインローブは、リダイレクトされる。サイドローブ内において物体を判定するプロセスは、到達の角度及び距離情報を使用しており、これは、物体検出の際にレーダーユニット１０４によって処理されている。
【００２３】
[0030]  図４には、メインローブの運動、即ち、リダイレクト、が示されており、この場合に、メインローブのＨＰＩＡ４５０は、ボアサイトにおいて示されており、且つ、サイドローブは、ＨＰＩＡセット４５２として示されている。この位置において、レーダーユニットは、距離Ｒｏにおいて物体を識別することができる。物体がサイドローブＨＰＩＡ４６０内において検出された際に、アンテナは、ＨＰＩＡ４５４において示されているように、検出された物体０２の角度に向かう角度においてリダイレクトされ、これにより、メインローブが物体Ｏ２を検出することを許容している。同様に、サイドローブ４７０が別の物体Ｏ３を検出した場合には、メインビームは、ＨＰＩＡ４５６において示されているように、リダイレクトされる。それぞれの検出された物体は、メインローブのこの制御を可能にする、関連する距離及び到達の角度を有する。物体が、検出され、且つ、異なるエリア内の別の物体を予測している場合などのような、その他のイベント、物体、及び状態により、メインローブのリダイレクトをトリガすることができることに留意されたい。これは、例えば、複数のサイクリストが、サイクリストの列又はグループとして運動しているケースである。これは、しばしば、週末、朝、及び夕方に発生する。第１のサイクリストが検出されたら、レーダーユニット１０４は、その他のサイクリストの場所をキャプチャするように、メインローブをリダイレクトすることができる。
【００２４】
[0031]  図５には、一例が示されており、この場合に、ターゲットｉである物体は、送信アンテナ５００及び受信アンテナ５１０の近傍において位置決めされており、これらのアンテナは、レーダーシステム内の別個のアンテナであってよい。送信アンテナ５００は、メインローブのＨＰＩＡ５０２が、角度ＡＴＯにおいて位置決めされた際に、ターゲットＯｉを検出することになるように、位置決めされている。送信アンテナ５００は、サイドローブのＨＰＩＡ５０４、５０６を有する。レーダーユニット１０４がＦｏＶをスキャンするのに伴って、送信アンテナ５００は、この角度に調節される。受信アンテナ５１０は、メインローブのＨＰＩＡ５１２又はＬＳＬのＨＰＩＡ５１４が、角度ＡＲＯにおいて位置決めされた際に、物体を検出又は追跡する。レーダーユニット１０４は、送信アンテナ５００のものに対応する、且つ、受信アンテナ５１０が送信アンテナのＨＰＩＡ５０２内に存在している任意の物体を検出することを可能にする、ビームフォームを受信アンテナ５１０上において生成している。レーダーユニット１０４が、アンテナのメインローブ又はサイドローブのＨＰＩＡ内において物体の検出を実現するべく実装しうる様々な制御が存在している。ターゲットＯｉが、サイドローブのＨＰＩＡ５１４内に存在している場合には、アンテナユニット１０４は、ターゲットＯｉのサイドローブ検出５１６を可能にするべく、受信アンテナ５１０を調節することができる。Ａτ１、ＡＴ２などの、形成されたそれぞれのサイドローブの軸に対するメインローブの軸の間の固定された関係が存在しうる。これらの角度は、メインローブの方向及び送信アンテナ５００の方向が変化した際に、変化しうる。
【００２５】
[0032]  図５の例は、別個の送信及び受信アンテナ要素を有するシステムであるが、これらの動作は、デュープレックス構成におけるものなどのように、単一アンテナを使用することにより、トランシーバモジュール内において同様に実装することができることを理解されたい。送信アンテナ及び受信アンテナの動作は、送信アンテナの送信角度及び受信アンテナの受信方向を制御し、且つ、それぞれのものの利得を調節することにより、調節されている。表に示されているように、時点ｔ１において、送信アンテナは、角度ＡＴＯにおいて方向付けられており、且つ、利得Ｇｏを有する。同時のｔ１において、受信アンテナは、角度ＡＲＯにおいて方向付けられており、且つ、利得Ｇｏを有する。これらの初期位置及びパワー状態は、受信及び送信アンテナが調節される、アンテナ用のラスタースキャン動作の結果であり、且つ、その一部分である。受信アンテナは、ターゲットＯｉを検出しており、且つ、レーダーユニット１０４は、ＨＰＩＡをＡＲＩにおいて位置決めするべく、受信アンテナの方向を変更している。これは、ターゲット１のキャプチャ又は追跡を継続するべく、受信アンテナを位置決めすることを意図したものである。また、このシナリオにおいては、利得も、Ｇｉに変更されている。受信アンテナの調節は、メインローブ又はＬＳＬを次の角度に位置決めするべく機能しうる。時点ｔ２においては、送信アンテナ角度は、ＡＴＯにおいて留まっており、受信アンテナ角度は、利得Ｇｉを伴って、ＡＲＩに変化している。時点ｔ３においては、送信アンテナ角度は、利得Ｇ２を伴って、ＡＴ２に変化しており、且つ、受信アンテナは、その以前の構成において留まっている。時点Ｕにおいては、受信アンテナは、利得をＧ２に変更している。
【００２６】
[0033]  これらの例においては、アンテナ要素のパラメータは、レーダーユニット１０４の物体検出能力を最適化するべく、調節されている。送信アンテナ５００及び受信アンテナ５１０の角度及びアンテナ５００、５１０の利得を制御することにより、レーダーユニット１０４は、増大したエリア内において物体を検出することができる。検出された物体に応答して実施されうる様々な他の応答及び調節が存在している。更なるパラメータを考慮することができると共に、この改善された検出及び追跡のために使用することができる。また、所与の物体が、レーザー又はカメラなどによる更なる監視を起動することになる位置及び速度を有している、などの場合には、物体の検出の際に、車両１０２内のその他のセンサをトリガすることもできる。
【００２７】
[0034]  図６は、アンテナ要素６０２、６０４、アンテナ用のコントローラ６１０、及び物体分類モジュール６２２を有するレーダーユニット１０４を実装する例示用のシステム６００を示している。システム６００の様々なコンポーネントは、センサフュージョン６２０と通信しており、センサフュージョンは、アンテナ及びモジュールからフィードバックを受け取っており、且つ、また、既定されているように、命令、データ、及びガイダンスを提供している。物体分類モジュール６２２は、アンテナ情報を受け取り、且つ、歩行者、建物、車両などの、物体の種類を判定している。パワー制御６１２は、アンテナの利得を調節している。位相制御６１４は、アンテナの位相を調節しており、且つ、いくつかの実施形態においては、アンテナ要素のリアクタンスを制御している。物体分類モジュール６２２は、アンテナ６０２、６０４から情報を受け取っており、この情報は、アナログ−デジタル（「Ａ−Ｄ」）変換、ＦＦＴ処理、絶対値判定、対数スケーリングなどを含みうる様々なプロセスにより、モジュール６２２に提示するべく、処理されている。到達の角度（「ＡｏＡ：Angle-of-Arrival」）判定モジュール６２４は、距離と共に物体を見出す到達角度を判定するべく、変調信号及び反射を使用している。また、物体の速度は、場所及び分類の判定のために使用することもできる。次いで、検出された情報は、車両及び／又は運転者を制御する又はこれに警告するべく機能しているセンサフュージョン６２０に提供されている。
【００２８】
[0035]  図７は、メインアンテナからのサイドローブ放射パターンを低減／キャンセルしつつ、アンテナの視野を拡大するための方法を実装するアンテナシステムを示している。図示のように、システム７００は、システム７００の全体を通じて、且つ、具体的には、ＲＦモジュール７１０に、命令、信号、及びデータを提供しているマイクロコントローラ７３０によって制御されている。また、マイクロコントローラ７３０は、デジタル信号処理（「ＤＳＰ：Digital Signal Processing」）モジュール７４０及び制御モジュール７６０と共に動作しており、この場合に、制御モジュール７６０は、制御信号をシステムの位相コントローラに提供している。いくつかの実施形態においては、制御モジュール７６０は、システム７００の回路、設計、及び用途に対してカスタマイズ可能なフィールドゲートプログラム可能アレイ（「ＦＰＧＡ」）である。
【００２９】
[0036]  ＲＦモジュール７１０は、それぞれ、供給構造７２０とアンテナ放射要素７８４、７８６の間において、それぞれ、位置決めされた、位相コントローラ７６２、７６４を有する送信経路７５２、７５４を介して、メインアンテナ７８４、７８６に結合された供給構造７２０を含む高周波（「ＲＦ：Radio Frequency」）モジュールである。これらの要素７８４、７８６は、アンテナシステム７５０内においてメインアンテナを形成している。任意の数のアンテナ要素が、様々な構成において、存在しうる。アンテナ構造７５０内のアンテナ要素は、レーダーシステム用などの、放射ビームを形成しており、この場合に、ビームは、図２に示されているように、メインビームと、サイドビームと、を有し、この場合に、図示のビームは、物体がその内部において検出されうるＨＰＩＡの輪郭を描いている。放射は、メインローブと、１つ又は複数のサイドローブと、を有する。システム７００は、それぞれ、送信経路７７０、７８０を通じてガード供給構造７１６、７１８からアンテナ要素７７２、７７４に供給される複数のガード要素を実装している。これらは、アンテナシステム７５０内において形成及び／又は位置決めされてもよく、或いは、メインアンテナ７８４、７８６とは別個であってもよい。
【００３０】
[0037]  ガード要素は、それぞれ、位相シフタ７５６、７５８を含み、この場合に、これらは、メインアンテナ要素７８４、７８６とは異なる特定の動作状態において動作している。この場合にも、これらは、アンテナ構造の例として示されており、この場合に、それぞれのアンテナ要素７８４、７８６は、放射要素のアレイ構造、線形構造、ランダムパターン化構造、非対称の構造などを有することができる。制御モジュール７６０は、バイアス電圧又はバイアス信号などの制御状態をシステム７００の全体を通じて位相シフタに提供している。制御モジュール７６０は、メインアンテナ要素７６４、７６６の位相シフタとは異なる方式により、ガード要素７５６、７５８の位相を制御しており、この場合には、メインアンテナ要素７８４、７８６がメイン放射ビームを結果的にもたらしている。ガード要素７７２、７７４は、図８に示されているように、個別のビーム形成を結果的にもたらしている。
【００３１】
[0038]  図８は、ガード要素８１４、８１６から放射ビームを隔離するべく機能する、位相や利得などの別個の供給及び制御を有するガード要素８１４、８１６を有するアンテナ構造８００を示している。位相制御は、これから形成されたビーム８１０、８１２を方向付け及び操向するべく、使用されている。図示のように、ビーム８１０、８１２は、メインアンテナ放射ビーム８０２と関連するサイドローブ８０２、８０４とオーバーラップしている。この結果、ガード要素は、放射要素のベクトル又はアレイから構成された、構造化されたスーパー要素である。アンテナ８００を構築するべく使用されうる様々な構造が存在しており、この場合に、様々な構造をメインアンテナ部分８１５及びガード要素８１５、８１６内において実装することができる。
【００３２】
[0039]  図９は、本発明の検出距離を示しており、この場合には、第１ターゲットが、アンテナ８００のメインローブ８０２内において検出されている。第２ターゲットが、サイドローブ８０４内において検出されており、且つ、第３ターゲットが、ガード要素ビーム８１２内において検出されている。更には、第４ターゲットがガード要素ビーム８１０内において検出されており、且つ、第５ターゲットが、サイドローブ８０２内において検出されている。これらは、同時に又は順番に検出されてもよく、この場合に、受け取られた反射は、次の場所を通知している。これらの実施形態においては、図９に示されているように、サイドローブ８０２、８０４内のターゲットは、ガード要素ビーム８１０、８１２内において検出されている。その内部のターゲットの多くが、到達角度計算の使用を伴うことなしに検出されうることから、ガード要素の導入によってサイドローブを低減又は除去する能力は、洗練された検出能力を可能にしている。
【００３３】
[0040]  本発明は、サイドローブ検出及び／又はガード要素検出の使用を通じて拡張された物体検出用の方法及び装置を提示している。本明細書において提示されている実施形態は、様々なアンテナ構造、放射要素、位相制御メカニズム、物体分類技法などに内蔵することができる。これは、自動車検知及び制御などの用途におけるセンサフュージョン用の強力なツールを提供している。
【００３４】
[0041]  開示されている例に関する以上の説明は、当業者が本開示を実施又は使用することを可能にするべく提供されたものであることを理解されたい。これらの例に対する様々な変更については、当業者に容易に明らかとなり、且つ、本明細書において定義されている一般的な原理は、本開示の精神又は範囲を逸脱することなしに、その他の例に適用することができる。従って、本開示は、本明細書において示されている例に限定されることを意図したものではなく、本開示には、本明細書において開示されている原理及び新規の特徴と一貫性を有する最も広い範囲を付与することを要する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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