(57)【要約】少なくとも１つの送信（ＴＸ）チャネル及び複数の受信（ＲＸ）チャネルを有する、無線周波数、好ましくはミリメートル波のレーダ（２１８）と、レーダの配向を示すデータを得るように構成された少なくとも１つの配向センサ（２２０）と、配向センサによって提供されたデータに基づいてレーダのビーム形成を適応的に制御（５００、６０２）するように構成された処理要素（２１０）とを備える、例えば盲人（１０２）のためのポータブル電子ナビゲーションエイド（１０４）が提供される。対応する方法が提示される。電子ホスト装置に取り付けるための無線周波数レーダを内蔵する交換可能なカバーなどのアクセサリが提示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル電子ナビゲーションエイド（１０４）であって、
少なくとも１つの送信（ＴＸ）チャネル及び複数の受信（ＲＸ）チャネルを有する、無線周波数、好ましくはミリメートル波のレーダ（２１８）と、
前記レーダの配向を示すデータを得るように構成された少なくとも１つの配向センサ（２２０）と、
前記配向センサによって提供されたデータに基づいて前記レーダのビーム形成を適応的に制御（５００、６０２）するように構成された処理要素（２１０）と、
を備える電子ナビゲーションエイド。
【請求項２】
前記エイドの前記少なくとも１つの配向センサ又はさらなるセンサが、ＩＭＵ（慣性計測装置）、ジャイロスコープ、三軸ジャイロスコープ、加速度計、三軸加速度計、磁力計、ナビゲーション信号受信機、衛星ナビゲーション（信号）受信機、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信機、及びガリレオ受信機からなる群から選択された少なくとも１つの要素を含む、請求項１に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項３】
前記少なくとも１つの配向センサ及び／又はいくつかのさらなるセンサを用いて前記レーダの少なくとも並進運動を測定するように構成された、請求項１又は２に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項４】
得られた運動情報が、前記レーダの全体的な性能を高めるべく、異なる位置におけるレーダ測定値をコヒーレントに又はインコヒーレントに組み合わせるために適用される、請求項３に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項５】
前記コヒーレントに組み合わせることがＳＡＲ（合成開口レーダ）技術の適用を伴う、請求項４に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項６】
ビーム形成が電子的に達成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項７】
ビーム形成がデジタル方式で又はアナログ方式で実行される、請求項６に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項８】
随意的にモータなどのいくつかの圧電アクチュエータを使用して、機械的ビーム形成が実行される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項９】
少なくともＲＸ（５０４、６０４）チャネルに関して、随意的にＴＸ（５０６）チャネルに関しても適応的ビーム形成が適用される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項１０】
前記レーダの動作周波数範囲の上限が、約１０００ＧＨｚ以下、好ましくは約３５０ＧＨｚ以下である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項１１】
前記エイドを対象となる人又は装置に固定するための少なくとも１つの締結要素、随意的に、クリップ、フック・ループ式要素、ベルト、伸縮ストラップ、ハーネス、及び／又はねじを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項１２】
前記センサデータに基づいて判定される場合の前記レーダの次善の配向に対応して前記ユーザへの警報信号をトリガするように構成された、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項１３】
前記警報信号が音響信号又は触覚信号を含む、請求項１２に記載の電子ナビゲーションエイド。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のエイドを備える、パーソナル通信又はコンピューティング装置、随意的に、モバイル端末、タブレット、ファブレット、又はメディアプレーヤ。
【請求項１５】
ポータブル電子ホスト装置に物理的に且つ機能的に取り付けるのに適する交換可能なアクセサリ（１０４ｂ）であって、
前記アクセサリをポータブルホスト装置に取り付けるための機械的固定手段（３２２）と、
少なくとも１つの送信チャネル及び複数の受信チャネルを有する、無線周波数、好ましくはミリメートル波のレーダ（３１８）と、
レーダデータを前記ホスト装置に通信する及び前記ホスト装置から制御信号を受信するためのホストデータインターフェース（３２０）と、
を備える、アクセサリ。
【請求項１６】
設置されたときに前記ホスト装置の外側カバーの少なくとも一部を画定する、請求項１５に記載のアクセサリ。
【請求項１７】
ホスト装置（３３０）、随意的にパーソナル電子通信装置又はパーソナルコンピューティング装置をさらに備え、前記ホスト装置が、少なくとも１つの配向センサと、センサデータに基づいて前記レーダのビーム形成を適応的に制御するための処理ユニットとを備える、請求項１５又は１６に記載のアクセサリを備えるシステム。
【請求項１８】
ナビゲーションにおいてレーダ信号を適応的にビーム形成するための方法（７００）であって、
ポータブル電子装置を得ることであって、前記装置は、少なくとも１つの送信チャネル及び複数の受信チャネルを有する、無線周波数、好ましくはミリメートル波のレーダと、少なくとも１つの配向センサと、処理ユニット（７０２）とを備える、得ることと、
前記処理ユニットによって、前記少なくとも１つの配向センサ（７０４、７０６）を使用して前記レーダの配向を判定することと、
前記配向（７０８）に基づいて前記無線周波数レーダの前記ビーム形成を適応することと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記レーダのチルトが前記センサデータに基づいて基準面又は基準方向に対して検出される場合に、ビーム形成が前記チルトを補償するように適応される、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、本発明は電子装置に関する。特に、排他的にではないが、本発明は、遠隔検知技術を使用してナビゲーションを容易にすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
過去２０年の間、例えば、手持ち式ナビゲータ又はナビゲーション機能搭載モバイル端末などのポータブルパーソナルガジェットの形態の種々のナビゲーション装置が一般大衆に導入されてきた。これらが、電子装置、電気通信、測位技術、バッテリ、及び一般的な検知の分野での種々の進歩に起因して普及したことによって、このような装置の有用性は、いわゆる大衆市場に投入するための要件を考慮に入れながら必要な躍進を遂げた。サイズ、重量、使い勝手の良さ、信頼性、及び結局は価格が、関連する重要な要件についに達した。
【０００３】
異なる主流の用途に加えて、現代のナビゲーションソリューションは、いくつかの特殊な状況で特に価値があることも分かった。例えば、視覚障害者、すなわち盲人又は近眼の人は、明らかに、自分ひとりで移動する能力にやや限りがある。しかしながら、自分ひとりで移動することは、例えば、近所の食料雑貨店を訪れるなどの日常生活の普通の用事を、もちろん無数のより困難な用事も自主的に行う際にどちらかというと重要な能力である。したがって、自分ひとりで移動する能力の回復又は育成は、色々な意味で、障害者の生活の質を改善する際の重要な側面であろう。
【０００４】
通称、レーダと呼ばれる能動検知装置は、環境についての情報を提供し、走査光線を遮る人、物品、又は種々の他の障害物などの走査した領域内の異なるエンティティが、検出され、位置特定され、随意的にそれらのサイズ、速度、素材などに関して特徴づけられる場合がある。多くの技術分野での急速な発展がレーダの小型化を加速させた。ポータブル用途は、例えば、盲人又は消防士のためのナビゲーションエイドを含む。ポータブルパーソナル装置に加えて、小型化されたレーダは、例えば、車、ロボット、及び無人航空機などの動いている車両でのさらなる用途を間違いなく見出すであろう。
【０００５】
前述の用途では、スマートフォンに基づく超音波検知構成などのレーダ装置は、それが取り付けられた又はおそらくそれと一体化された人又は機械と一緒に移動することになる。したがって、レーダビームは、時々望ましくない方向を指向して誤った警報を与えることがあり、実際の経路上の障害物によってもたらされる適切な警報を欠落させる可能性がある。例えば、移動している人のチェストストラップ又はベルトにつけて運ばれるレーダ装置は、チルトし、前方を指向するのではなく地面又は空のいずれかを指向する場合がある。検出されるべき最も重要な障害物は恐らく実質的に人の正面に存在することから、好ましい走査方向は実質的に水平方向であろう。さらに、検知装置、例えば、超音波パーソナルレーダソリューションは、やや近めの範囲（例えば、１ないし２メートル）を有する傾向があり、関連する超音波は、何らかの高密度の素材をうまく透過しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、公知のナビゲーション構成によってまだ十分満足に対処されていない前述の１つ又は複数の問題を少なくとも軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、独立型の装置などのナビゲーションエイドの形態の電子装置と、ホスト装置に本来欠如している所望のレーダ機能を集合的に提供することができるようにスマートフォンなどのホスト装置に物理的に且つ機能的に取り付けるのに適する交換可能なカバーなどのアクセサリの実施形態によって達成される。関連した方法も提示される。この概要は、一般に、詳細な説明でさらに後述される概念のうちの１つの選択を紹介するために提供されることに留意されたい。しかしながら、この概要は、特許請求される主題の唯一の重要な、又は、特に、本質的な特徴を具体的に特定すること、したがって特許請求される主題の範囲を制限することを意図するものとされない。
【０００８】
したがって、本発明の一態様では、例えば盲人のための好ましくは一体型装置の形態のポータブル電子ナビゲーションエイドは、
少なくとも１つの送信チャネル及び複数の受信チャネルを有する、無線周波数、好ましくはマイクロ波又はミリメートル波のレーダと、
レーダの配向を示すデータを得るように構成された少なくとも１つの配向センサと、
配向センサによって提供されたデータに基づいてレーダのビーム形成を適応的に制御するように構成された処理要素と、
を備える。
【０００９】
一実施形態において、エイドに含まれる少なくとも１つの配向センサ及び／又はさらなるセンサは、ＩＭＵ（慣性計測装置）、ジャイロスコープ、三軸ジャイロスコープ、加速度計、三軸加速度計、磁力計、ナビゲーション信号受信機、衛星ナビゲーション（信号）受信機、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信機、及びガリレオ受信機からなる群から選択された少なくとも１つの要素を含む。
【００１０】
一部の実施形態において、センサは、レーダの回転運動及び／又は並進運動を測定するようにさらに構成されてよい。さらに、レーダ単独の運動又は配向を検出することができるが、センサは、一般に、例えば、エイドがレーダを含むいくつかの要素を収容するための共通のハウジングと実質的に一体化された装置として実装される好ましい事例では、エイドの運動／配向を明らかに示してよい。
【００１１】
別の実施形態において、ビーム形成は、電子的に組み込まれる又は実質的に達成される。電子ビーム形成は、ハードウェアにおいてアナログ方式で又はソフトウェアにおいてデジタル方式で行われてよい。
【００１２】
代替的に又は加えて、機械的ビーム形成が実行されてよい。機械的ビーム形成は、関連するビーム方向が要望に応じて変えられるように、レーダ、又はレーダの少なくともいくつかの物理的且つ機能的に意義のある要素の配向又はアライメントを物理的に適応することを含んでよい（例えば、アンテナが回転／操作されてよい）。
【００１３】
一部の実施形態において、機械的ビーム形成は、いくつかの圧電アクチュエータ、随意的にモータによってもたらされてよい。これらの要素は、軽量且つ小型であってよく、これらは、一般に、モバイルの状況では極めて有益な特性である。
【００１４】
さらなる実施形態において、レーダは、いくつかのアンテナを組み込んでよい。送信チャネル及び受信チャネルは、専用のアンテナを有してよい。代替的に又は加えて、ＴＸチャネルとＲＸチャネルとの間で共有されるアンテナが使用されてよい。チャネルは、少なくとも１つの、随意的に専用のアンテナと関連付けられなければならない。それにもかかわらず、複数のアンテナ、又は「アンテナ要素」（放射要素）が、異なる方向を指向するビームを有する、当業者によって理解されているようなアレイアンテナとして又はアンテナの群として提供されてよい。
【００１５】
また、さらなる実施形態において、レーダによって走査される又は走査可能な電磁スペクトルの部分は、約１ＧＨｚ又は３ＧＨｚ〜約１０００ＧＨｚの範囲であってよい。随意的に、周波数の上限閾値は約３５０ＧＨｚ以下である。
【００１６】
また、さらなる実施形態において、前述のように、レーダの運動を判定するための１つ又は複数のセンサが使用され、それに基づいて、得られた情報が、例えば検出精度に関するレーダシステムの性能を高めるべく、異なる位置でのレーダ測定値をコヒーレントに（合成開口レーダ、ＳＡＲ）又はインコヒーレントに組み合わせるために適用される。
【００１７】
さらなる実施形態において、エイドは、ユーザによって装着可能な装置である又は該装置を含む。エイドは、いくつかのクリップ、ベルト、（伸縮）ストラップ、ハーネス、Ｖｅｌｃｒｏ（商標）、又は対応する（例えば、フック・ループ）ファスナを組み込んでよい。例えば、エイドは、ユーザの胸、腹、腕、手首、首、肩、脚、又は頭（例えば額）に取り付けられてよい。エイドは、使用される周波数が十分なパワーをもってそれを透過するほど十分低いならば、衣服の下に装着されてもよい。
【００１８】
さらなる実施形態において、エイドは、独立型のナビゲーションエイド装置である。代替的に、エイドは、スマートフォン又はファブレットなどのより多用途のモバイル端末装置として具体化されてよい。エイドは、視覚障害者のための杖（例えば、支持杖又は探り杖）などの完全に他のタイプの装置又は要素を設けて（該要素に取り付けられて又は一体化されて）もよい。エイド／装置は、例えば、好ましくはそれ自身の再充電可能な又は少なくとも変更可能なバッテリなどの電源を備えるという意味で内蔵型であってよい。
【００１９】
一部の実施形態において、ビーム形成は、専らレーダの受信側で行われてよいが、いくつかの他の実施形態において、ビーム形成は、受信側に加えて又は代わりにレーダの送信側に施されてよい。
【００２０】
種々の実施形態において、適応的ビーム形成は、例えば、ビーム指向方向の適応及び／又は走査ビーム領域の適応を組み込んでよい。
【００２１】
さらなる実施形態において、少なくとも１つの配向センサによって提供されたデータに対応して、エイドは、配向を示すユーザへの通知信号をトリガするように構成されてよい。随意的に、通知信号は、用いられる判定基準に従って次善の配向を示す場合があり、これは、レーダが例えばエイド装置のハウジング及び／又は本体にユーザにより制御可能に連結或いは固定される実施形態において、エイド又は少なくともそのレーダ部分を再位置決めする又は場合によっては再位置合わせすることによって補正されるべきである。通知信号は、例えば、音響及び／又は触覚であってよい。
【００２２】
さらなる実施形態において、レーダ測定値に対応して、警報信号などの出力又は通知信号がトリガされてよい。信号は、例えば、音響信号及び／又は触覚信号（例えば振動）であってよい。一部の実施形態において、信号は無線周波数信号を含んでよい。信号は、レーダの範囲又はその特定の部分的な範囲内に物体が検出されるときにトリガされてよい。信号は、物体との距離が変化する際に修正、すなわち距離を反映させてよい。随意的に、信号をトリガ又は修正するために、物体の検出されたサイズが１つの入力として用いられてよい。
【００２３】
別の態様では、スマートフォン又は他の随意的にパーソナルのモバイル装置などのホスト装置に物理的に且つ機能的に取り付けるのに適する交換可能なアクセサリ、好ましくは機能性カバーは、
アクセサリをモバイルホスト装置に取り付けるための機械的固定手段と、
少なくとも１つの送信チャネル及び複数の受信チャネルを有する、無線周波数、好ましくはマイクロ波又はミリメートル波のレーダと、
レーダデータをホスト装置に通信する及びホスト装置から制御信号を受信するためのホストデータインターフェースと、
を備える。
【００２４】
実際は、ホストデータインターフェースは、レーダデータをホスト装置に通信するための送信機又はトランシーバを備えてよい。ホストデータインターフェースは、ホスト装置からデータ要求、制御信号又は構成信号、アクティブ化／非アクティブ化コマンド、確認応答などの情報を受信するための受信機／トランシーバをさらに備えてよい。このような受信された制御信号は、レーダをオン／オフにしてよく、又は例えば所望の種類のビーム形成を達成するべくレーダパラメータを適応してよい。
【００２５】
別の実施形態において、ホストデータインターフェースは、有線接続用に設計される。インターフェースは、そのためのコネクタを備えてよい。コネクタは、例えば、電気又は光学データ転送用に構成されてよい。代替的に、ホストデータインターフェースは、無線接続用に構成される。無線接続は、例えば、無線（ＲＦ）接続、光学接続、又は超音波接続であってよい。
【００２６】
さらなる実施形態において、アクセサリは、成形された材料、随意的にプラスチックを含む又は実質的にそれからなる。レーダの少なくとも一部は、射出成形などの成形中に材料の中に保護するように埋め込まれていてよい。成形された材料などのアクセサリの材料は、レーダ要素を収容し、かつ、レーダと環境とのそれぞれの間の信号伝搬損失を低くするためのいくつかの凹部、窓、及び／又は開口部を備えてよい。
【００２７】
随意的にパーソナルモバイル端末、パーソナルコンピューティング装置、又は例えばポータブルメディアプレーヤである又はこれを含むホスト装置と、アクセサリの一実施形態とを備えるシステムは、本明細書で概して求められているナビゲーションエイド機能を実装するために提供されてよい。
【００２８】
さらなる態様において、視覚障害者又は視界の限られた環境で行動する人によるナビゲーションの際に、随意的に自分ひとりで移動する際にレーダ信号を適応的にビーム形成するための方法は、
随意的に２つ以上の取り外し可能に接続することができる物理的且つ機能的要素を有する、ポータブル電子装置を得ることであって、前記装置は、少なくとも１つの送信チャネル及び複数の受信チャネルを有する、無線周波数、好ましくはミリメートル波のレーダと、少なくとも１つの配向センサと、処理ユニットとを備える、得ることと、
処理ユニットによって、前記少なくとも１つの配向センサを使用して、レーダの配向を判定することと、
配向に基づいて無線周波数レーダのビーム形成を適応することと、
を含む。
【００２９】
エイドの種々の実施形態に関するこれまで提示された考慮事項は、当業者によって理解されているように、アクセサリ又は方法の実施形態に、必要な変更を加えて、逆もまた同様に、フレキシブルに適用されてよい。
【００３０】
本発明の有用性は、その各特定の実施形態に応じていくつかの課題に起因する。配向データに基づくレーダのビーム形成の調整を通じて、送信ビーム及び／又は受信ビームは、視覚障害のあるユーザ又は視界不良の悪条件の環境にいるユーザが歩いている方向などを原則としたエイドの周りの所望の重要な方向の障害物検出のために自動的に、迅速に、正確に最適化されてよく、これらの人は、次いで、レーダの範囲又は検出方向に直ちに悪影響を及ぼす装置の位置（ずれ）又は配向の変化に起因する必要以上の苦労なしに、遠くの物体を確実に知覚することができる。
【００３１】
さらに、本発明の一部の実施形態に係るエイドを用いることによって、ユーザは、ユーザが適宜必要な修正行動をとることができるように他の選択肢のうち音響手段又は触覚手段を用いて、場合によっては次善のエイドの位置決め／配向について、センサデータに基づいて、上手く気づかされ（警報を受け）てもよい。
【００３２】
好ましい実施形態が、無線波、最も好ましくはミリメートル波長を適用するので、達成される検出範囲は、例えば同様の状況での超音波検知とは対照的に比較的良好であり、エイドは、送信される信号／受信される反射された信号が過度の減衰又は外乱なしにそれを透過するので外側の衣類の下に装着されてよい。
【００３３】
交換可能な機能性カバーなどの提案されるアクセサリは、本発明のエイドをホスト装置と一緒に作動的に確立するために、互換性のあるホスト装置、例えば、パーソナルモバイル通信装置、タブレット若しくはファブレット、又はメディアプレーヤに便利に後付けされてよい。ホスト装置の種々の要素、例えば、処理要素、メモリ要素、ＵＩ要素、検知要素、及び／又はデータ転送要素が、それにより形成される集合的なナビゲーションエイドシステムにおいて使用されてよい。
【００３４】
さらに、本発明は、視覚障害者が自分ひとりで移動すること以外の種々の用途での使用を見出すことができる。例えば、消防士は、視界の良くないシナリオでナビゲーション支援を提供することができる装置の良さが分かる場合がある。ロボット及び例えば異なる無人車両（陸上、空中、水中、地下など）も、提案される適応レーダ構成から恩恵を受ける場合がある。
【００３５】
「いくつかの」という表現は、本明細書では、１から始まる任意の正の整数、例えば、１、２、又は３を指す。
【００３６】
「複数の」という表現は、本明細書では、２から始まる任意の正の整数、例えば、２、３、又は４を指す。
【００３７】
「〜を備える（ｔｏ  ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という表現は、本明細書では、ここに挙げられていない特徴の存在を必要とすることも除外することもしない、非限定（ｏｐｅｎ  ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）として適用される。
【００３８】
「ａ」及び「ａｎ」という用語は、量の限定を表さないが、言及されるアイテムのうちの少なくとも１つの存在を表す。
【００３９】
本発明の異なる実施形態が従属請求項で開示される。
【００４０】
次に、本発明が、添付図を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の全体的な概念をその１つの使用シナリオにより例示する略図である。
【図２】本発明に係るナビゲーションエイドの一実施形態の内部要素を示す高レベルブロック図である。
【図３】本発明に係るアクセサリの一実施形態の内部要素を示す高レベルブロック図である。
【図４】本発明の適応的ビーム形成がポータブルレーダ装置との接続においてアクティブ化されないシナリオを例示する図である。
【図５】本発明に係るビーム形成の適応の一実施形態を開示する図である。
【図６】ＴＸ側が広い固定のビームを適用し、ＲＸ側が適応的ビーム操作をサポートする、別の実施形態を開示する図である。
【図７】本発明に係る方法の一実施形態を開示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、視覚障害者、潜在的に盲人又は「ユーザ」１０２が、本発明に係る適応的ビーム形成レーダ器具を備えたナビゲーションエイド１０４の一実施形態を運ぶ又は装着するシナリオを１００で例示する。
【００４３】
エイド１０４は、腰などの所望の場所でのエイドの容易な位置決めを可能にするために、ベルト、クリップ、及び／又は他の締結器具などの取付手段を備えてよい。好ましくは、エイド１０４は、ユーザ１０２の行く先にある物体／障害物１０６（単なる一例として描画された木）に関して、関連するレーダが関心ある領域を良好に走査することができるように位置決めされる。
【００４４】
エイド１０４が物体１０６を検出する際に、エイド１０４は、一般に物体の存在、随意的にサイズ、種類、及び／又は距離などのいくつかの物体特徴を示す所定の音響警告及び／又は触覚警告を提供することを指す場合がある所定の様態で進行することができる。したがって、ユーザ１０２は、自分の経路を適応する、歩くのを止める、支援を依頼する、示された方向に杖で集中して探る行為などの必要な予防措置を講じることができる。
【００４５】
レーダ／エイド１０４が配向センサを備えるので、レーダ／エイドの配向は、各場合に正確なビーム指向方向を判定できるように監視されることになる。配向情報は、次いで、エイド自体の配向の変化にもかかわらずその有効画角が最適に、例えば他の方向よりも好ましければ実質的に水平に保たれるようにレーダの適応的ビーム形成を制御するのに用いられてよい。
【００４６】
本明細書では、適応的ビーム形成は、配向データに基づくＲＸ側、ＴＸ側、又は両方の方向の適応を指す場合がある。さらに、適応性は、機械的に、電気的に、又は両方の方法を用いて達成される場合がある。
【００４７】
電子ビーム形成は、ハードウェアにおいてアナログ方式で又はソフトウェアにおいてデジタル方式で実装されてよい。
【００４８】
機械的調整（アンテナなどのレーダのＲＸ側要素及び／又はＴＸ側要素の配向及び／又は他の特徴を物理的に変化させる）のために、電気モータ、サーボ、圧電要素などの適切な手段が利用されてよい。
【００４９】
アナログビーム適応は、例えばアンテナアレイを電子的に位相調整することによって実行することができる。手順において、電子的に切り換えられる移相器が、アンテナビームを異なる角度で形成するために適用されてよい。代替的に、いくつかのスイッチを、ビームを異なる方向に生成するべくアンテナ間で切り換えるのに用いることができる。
【００５０】
デジタルビーム形成において、異なる角度をなすビームがコンピュータにより形成されるように、いくつかのチャネルからのデータがいくつかのレーダトランシーバチャネルを用いて組み合わされてよい。単純な例として、これは、各レーダチャネルの同相（Ｉ）信号及び直交位相（Ｑ）信号を組み合わせることと、特定のアンテナビーム指向角度に対応する位相差を加えることとを意味する。別の例は、異なる方向へのアンテナビームによる複数のコード化された送信を用いて、目標方向情報（ＴＸアンテナビーム）を得るべくコーディングに基づいて広いカバー範囲のＲＸアンテナによって受信された信号を分離することである。センサデータを活用することによって、レーダを所望の方向にのみ適応するために望ましくないアンテナビーム角を除外することができる。適応は、ビーム指向方向の適応を通じて又はアンテナ走査領域の適応によって行うことができる。
【００５１】
図２は、本発明に係るナビゲーションエイドの一実施形態の内部要素を示す高レベルブロック図である。
【００５２】
エイドを確立する装置は、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、プログラム可能論理チップなどの、命令及び他のデータを処理することができる１つ又は複数の処理装置を備える。よって、処理エンティティ２１０は、機能エンティティとして、例えば中央処理装置に接続される、複数の相互に協働するプロセッサ及び／又はいくつかのサブプロセッサを備えてよい。処理エンティティ２１０は、メモリ２１２に記憶されたコード２１４を実行するように構成されてよく、このコード２１４は、装置１０４及びその種々のコンポーネントを制御するためのソフトウェア論理及びソフトウェアアーキテクチャに対する命令及びデータを指す場合がある。
【００５３】
メモリエンティティ２１２は、１つ又は複数の物理的メモリチップ又は他のメモリ要素間で分割されてよい。メモリ２１２は、メモリカード又はハードドライブなどの他の記憶媒体をさらに指す及び含む場合がある。メモリ２１２は、不揮発性メモリ、例えばＲＯＭ（読出し専用メモリ）、及び／又は揮発性メモリ、例えばＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）であってよい、又はを含んでよい。ソフトウェア（プロダクト）コードも、例えば、記憶、伝達、及びインストールの目的で、メモリカード、メモリスティック、光学ディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ）、又はいくつかの他の不揮発性メモリキャリアなどのキャリア媒体上に提供されてよい。少なくとも機能的に接続される処理エンティティ２１０及びメモリエンティティ２１２は、物理的に分離されてよく、又は例えば共通のチップ上に集積されてよい。
【００５４】
ＵＩ（ユーザインターフェース）２２２は、装置の状態、レーダの状態、物体の検出状態、バッテリの状態などの視覚表示を外部のエンティティに提供するために、ディスプレイ又は他の視覚表示手段（例えばＬＥＤ又は他のライト）を備えてよい。特に、視覚障害者との関連において、ＵＩ２２２は、同じ目的で聴覚出力手段（例えば、ブザー又は拡声器）及び／又は触覚出力手段（例えば、振動要素）を組み込んでよい。
【００５５】
さらに、いくつかのボタン、ノブ、スイッチ、タッチパッドなどの制御入力手段が提供されてよい。このような入力を用いてオン／オフ電源切り換えが提供されてよい。代替的に又は加えて、ユーザは、エイド１０４のレーダ特徴（例えば、機能状態のアクティブ化／非アクティブ化又は選択）又はそれに伴うパラメータ（例えば、検出距離又は方向）などを制御してよい。入力手段は、制御入力として用いられることになる声などの音を取り込むために、Ａ／Ｄ変換器を備えるマイクロフォンを含んでよい。
【００５６】
明らかに、ナビゲーションエイド１０４は、遠くの物体を検出するためのレーダ２１８を内蔵する。有利には、レーダ２１８は無線周波数レーダである。適用される波長は、通常の衣服などの多くの素材を伝播するのに妥当な範囲及び能力などの様々な関連する利点のためにミリメートル範囲に入ってよい。
【００５７】
エイド１０４は、ＩＭＵなどの配向センサ２２０をさらに含む。センサ２２０によって提供されたデータは、レーダのビーム形成を適応的に制御する際に使用される。例えば、センサ２２０によって検出され、センサデータによって示される配向の変化は、レーダ検出方向が実質的に要望通りのままであるように適応的ビーム形成において補償されてよい。例えば、実質的に水平（ビーム）方向、又は「走査軸」は、水平方向から明らかに外れる角度よりも好ましい場合がある。
【００５８】
エイド１０４は、いくつかのさらなるセンサ、及び／又は、コンピュータなどの外部装置と通信するためのデータインターフェースなどの他の要素２１６を備えてよい。例えば、これらを通じて、制御又は構成入力が受信されてよく、及び／又は、レーダ／配向データが送信されてよい。
【００５９】
図３は、本発明に係るアクセサリの一実施形態１０４ｂの内部要素を示す高レベルブロック図である。この特定の実施形態は、スマートフォン、タブレット、ファブレット、又は他の電子装置などのホスト装置３３０のための少なくとも部分的なカバー要素として実現されてよい。好ましくは、ホスト装置３３０は、本明細書で提案される適応ビーム形成対応レーダをアクセサリ１０４ｂの種々の要素と一緒に構成する際に活用されてよい処理ユニット及び配向センサ（例えば加速度計）などのいくつかの要素を内蔵する。
【００６０】
アクセサリ１０４ｂは、前述のレーダ、例えば、無線周波数、ミリメートル波のレーダと、レーダデータをホスト装置３３０に提供し、そこから制御データをレーダ３１８に戻すためのデータインターフェース３２０の一実施形態を含む。データインターフェース３２０は、例えば電気的又は光学的であってよい。さらに、データインターフェース３２０は、有線（接触ベース）又は無線であってよい。ホスト機械的コネクタ３２２は、アクセサリ１０４ｂをホスト装置３３０に固定するためのクリップ又は例えばデータインターフェース（例えば導電体）と一体化されたコネクタなどの物理的締結器具を指す。アクセサリ１０４ｂは、実装に応じて、内部（配向）センサ、内部メモリ、処理要素などのさらなる要素３１６を備えてよい。
【００６１】
全体として、エイド１０４及びアクセサリ１０４ｂは両方とも、有利な通信特徴、処理特徴、検知特徴、又は他の特徴を提供するための多数の付加的な機能要素及び／又は構造要素を備えてよく、それゆえ、本開示は付加的な要素の存在をどのような様態においても制限するとも、エイド１０４又はアクセサリ１０４ｂの唯一の適用可能な実装を開示するとも解釈されないことが当業者によって理解されるべきである。
【００６２】
図４は、適応的ビーム形成がポータブルレーダ装置との接続においてアクティブ化されない状況を例示する。
【００６３】
４０１で、レーダ４０２を内蔵する機器は、例えば、パーソナルナビゲーション装置の場合にユーザのベルトを指すこともできる、支持体４０４に取り付けられている。ユーザがまっすぐ立つときに、本明細書ではＴＸ側とＲＸ側との両方を指す場合があるレーダビーム４０６は、ユーザの正面に実質的に水平方向に延びて、実質的に円錐形パターン４０６を画定する。
【００６４】
装置本体／カバーに対するレーダビームの方向／アラインメントは、工場で事前に構成されており、少なくとも自動的に制御されず、それゆえ、４０３で示されるシナリオにおいて、ユーザは、前かがみになって歩き、レーダ装置がチルトされ、結果的にレーダの走査方向が、水平方向４０８からかけ離れ（ビームは基本的に地面の方に向けられる）、したがって、例えば道路標識のような頭の高さの障害物が物理的に接触する前に適切に検出されるべき場合に下位にある。
【００６５】
より一般には、レーダが、それが取り付けられた人又は機械と一緒に移動する際に、レーダビームは、時々、結果的に、望ましくない又は未知の方向を指向して例えば誤った警報を与えることがある。
【００６６】
上記の問題を克服するために、図５は、本発明に係るビーム形成の適応の一実施形態を開示する。
【００６７】
５００で、チルトされたナビゲーションエイド５０２は、４０３で描画されたものに実質的に対応するシナリオで示される。しかしながら、この場合、エイドにおいて提供された少なくとも１つの配向センサが、装置の配向を判定するため、及びレーダのビーム形成を適宜制御するため、すなわち、関連するレーダビームがエイドの前方領域を実質的に水平方向に走査するようにＴＸ（点線５０６で示される）及びＲＸ（ほぼ放物線パターン５０４で示される）を反対の（上方）方向へ操作することによって（下方）チルトを補償するために使用される。
【００６８】
実際には、配向センサは、慣性センサを含んでよい。センサは、レーダの配向、随意的に並進運動（例えばＳＡＲ測定で用いられることになる）に関する情報を提供してよい。情報は、（ＴＸ）レーダ信号が所望の方向にのみ送信され、該方向からの信号のみが有効に受信（ＲＸ）される信号であるように送信アンテナ及び受信アンテナの指向性を制御する処理ユニットに送られてよい。よって、ＲＸビーム及びＴＸビームは、この実施形態において比較的狭くてよい。
【００６９】
図６は、ＴＸ側が広い固定のビームを適用し、ＲＸ側が適応的ビーム操作を支持する一実施形態を開示する。
【００７０】
この実施形態において、ＴＸ側は、例えば、実質的に全方向性アンテナなどの単一のアンテナによって提供される、適応的操作なしの広いビームを適用する。ＲＸ側は、複数のアンテナ要素、例えばアンテナアレイ、又はいくつかの物理的に分かれたアンテナによって提供される複数のチャネルを使用してよい。代替的に、ＴＸビームは、広いＲＸビームと適応して操作することもできる。
【００７１】
６００で、レーダを備えるエイド６０２は、前の図面と同様にチルトして示される。ＲＸ６０４ビーム及びＴＸ６０６ビームは、概して下方を指向する。
【００７２】
しかしながら、６０２では、元のチルトされた方向の代わりに水平方向に延びるように（中心軸が）操作されるレーダＲＸビーム６０４において、エイドの下方チルト角が補償されている（もちろん、他の代替的な目標アラインメントを同様に適用することもできる）。結果として、ナビゲーションエイドを運んでいる人又は装置は、近くの地面領域だけでなく正面からより遠くにある環境及び物体に関するレーダからの障害物警告などの信頼性のある検出情報を依然として得ることができる。
【００７３】
また、この例では、エイド／レーダの配向、随意的に並進運動を測定するのに用いられる配向センサは、ＩＭＵを含んでよい。ＲＸ側レーダビームが比較的広い場合があってもビームの操作機能性を可能にするために、好ましくはいくつかのＲＸチャネル（少なくとも２つのアンテナ要素）が使用される。センサデータは、所望の方向のみからの信号を得るべくＲＸアンテナの指向性を動的に制御するために処理ユニットによって適用される。広いビーム幅に起因して、ＴＸアンテナは異なる方向に放射し、適応的操作は必要ではない。これは、劣った信号対ノイズ比という代償を払う、図５のものよりも技術的に簡単な例である。
【００７４】
図５及び図６の実施形態は、ナビゲーションエイド装置のみを明示的に参照して説明されているが、レーダを内蔵するアクセサリ及び関連するホスト装置の一緒に接続されたときの実施形態によって基本的に同じソリューションが実装されてもよいことが当業者には分かるであろう。
【００７５】
図７は、本発明に係る方法の一実施形態を開示する流れ図である。開始時に、好ましくは、独立型のナビゲーションエイドなどのポータブル電子装置又はモバイル端末などのホスト装置と組み合わされるカバーのようなアクセサリが得られ及び構成され、これは、適切なソフトウェアをダウンロード及びインストールすることなどを指す場合がある。
【００７６】
この独立型の、実質的に一体の、又は複数の取り外し可能に接続される、装置を内蔵するコンポーネントは、少なくとも１つの送信チャネル及び有利には複数の受信チャネルを有する、少なくとも無線周波数、好ましくはミリメートル波のレーダと、少なくとも１つの配向センサと、種々の他の可能な要素に加えて必要なメモリを有するマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はデジタル信号プロセッサなどの処理ユニットとを備える。
【００７７】
７０４で、少なくとも１つの配向センサ、随意的にさらなるセンサを用いて、回転運動データ、随意的に並進運動データを含んでよい配向データが得られる。
【００７８】
７０６で、センサによって提供されたデータに基づいて装置の配向が判定される。例えば、基準に対するチルト角が判定されてよい。例えば、装置の場所、運動特徴（速度、加速度など）を示す随意的なパラメータも判定されてよい。
【００７９】
アイテム７１６は、装置の検出された下位配向に対応して、所定の振動又は音声信号などの配向に関係した警報を発する、随意的な段階を指す。例えば、歩いている状況で、装置が実質的に真下を指向していることに気づかされる場合、ユーザに（再）アラインメントの必要性を知らせる警報がトリガされてよい。
【００８０】
代替的な又はさらなる警報が同様にセンサデータに基づいてトリガされてもよい。例えば、装置が厚い衣服のいくつかの層の下に位置する場合、レーダの性能により、受信される信号の検出が困難な場合があり、そのときには、関連する随意的に特徴的な警報がトリガされてよい。
【００８１】
７０８で、レーダのビーム形成が、以上に説明されるように判定された配向を踏まえて適応される。例えば、装置の検出されたチルトは、可能ならば、所定の所望のビーム／走査方向（工場で決定されてよい、及び／又は装置のＵＩによりユーザが調節可能であってよい）が維持されるように、ビームを実質的に反対方向に操作することによって補償されてよい。
【００８２】
さらに、レーダデータは、前述の（図面に示されない）複数の一連のレーダ位置からの測定結果を組み合わせた例えばＳＡＲ技術を適用されてよい。
【００８３】
アイテム７１０及び７１２は、それぞれ、レーダ範囲内の検出可能な物体／障害物に関しての実際のレーダデータの分析と、可能性のある関係する警報又は他の信号の提供とを指す。該範囲内の物体／障害物を示す一般的な警告信号が提供されてよい、又はより特徴的な信号が発せられてよい。例えば、音声信号又は振動信号の強度が、検出された物体との距離を示してよい（例えば、より小さい距離は、より高い強度）。
【００８４】
点線の折り返し矢印は、方法アイテムの可能性ある反復の連続する実行を強調する。
【００８５】
方法の実行は７１４で終了する。
【００８６】
最終的に、当業者は、本開示及び一般知識に基づいて、付属の請求項によって定義される場合の本発明の範囲を実装するために提供された教示を適用してよい。一般に、本明細書に記載された様々な原理はまた、無線周波数、又は特に、ミリメートル波のレーダに依拠しない使用状況で少なくとも選択的に使用することもできる。代わりに、当該レーダ技術は、他の選択肢のうち、超音波、赤外線、又は光学とすることもできる。さらに、本明細書で提案される警報特徴などのいくつかの特徴はまた、例えば、ビーム形成の態様を欠如する、場合によっては、結果として例えば単一のＲＸチャネルのみを有する、ナビゲーションエイド及び種々の（他の）レーダ／検出器装置に適用することもできる。
【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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【国際調査報告】
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