(57)【要約】  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が提供される。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、を備え得る。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、ように構成され得る。【選択図】図2
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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１８に記載のシステム。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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（ｉｉ）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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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６２／６７３６２２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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】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。
【図１Ｂ】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６Ａ】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。
【図６Ｂ】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。
【図６Ｃ】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９Ａ】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。
【図９Ｂ】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。
【図９Ｃ】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。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
「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。
【００３１】
「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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  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−Ｏｕｔｐｕｔ）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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、７ＫＨｚ、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９ＫＨｚ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１．５ｍｍ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、１０２−３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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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、１０ｃｍ、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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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）、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間の距離ｄ１は、最大で約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。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、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、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、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。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。
【００８５】
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：
【数１】
2021524598.tif 000003
【００８６】
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。
【００８７】
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：
【数２】
2021524598.tif 000004
【００８８】
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：
【数３】
2021524598.tif 000005
【００８９】
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：
【数４】
2021524598.tif 000006
【００９０】
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。
【００９１】
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１１４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ＹＺ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、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１０センチメートル（ｃｍ）、１００ｃｍ、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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１２０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。
【００９４】
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。
【００９５】
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、４．０ｍ、５．０ｍ、１０ｍ、１５ｍ、２０ｍ、２５ｍ、５０ｍ、７５ｍ、または１００ｍの距離にあり得る。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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１０°の間の任意の値を有し得る。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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（ＳＡＲ）システムを備え得る。
【０１０２】
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１００１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。
【０１０３】
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１０２５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」）１０３０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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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１００１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）Ｇａｌａｘｙ  Ｔａｂ）、電話、スマートフォン（例えば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰｈｏｎｅ、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。
【０１０８】
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１００５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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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（ＲＦ）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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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