[发明专利]使用天线阵列的角度和位置感测

说明书

提供了用于高效地检测物体相对于包括发射机天线阵列和接收机天线阵列的紧凑型雷达系统的位置的各种技术。在一个示例中，一种方法包括指定用于物体感测系统中的发射机天线阵列和接收机天线阵列的多个发射机和接收机信道，通过所指定的信道扫描发射机天线阵列和接收机天线阵列以测量对应于所指定的信道中的每一者的信道响应，以及至少部分地基于所测得的信道响应来确定去往或来自所指定的信道中的至少一者扫描到的物体的方向向量。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月29日提交的题为“WIRELESS CONTROL OF DRONE WITHDISTANCE RANGING AND CHANNEL SENSING(通过测距和信道感测来对无人机进行无线控制)”的美国临时专利申请62/198,326的权益和优先权，该申请通过引用被整体纳入与此。

技术领域

本发明一般涉及通过雷达进行位置感测，尤其涉及用于使用天线阵列来感测物体的相对位置的方法。

背景技术

雷达系统传统上被用来检测离高功率发射雷达天线最多达数百英里的相对较大的物体。当代系统常用于检测表面轮廓为数平方英尺的相对密实的物体或物体表面，诸如相对于车辆的潜在碰撞表面(例如，路面、墙壁、车辆面板和/或其它潜在碰撞表面)。虽然传统雷达系统已使用(且仍然常用)旋转或致动雷达来在大立体角内扫描雷达或跟踪物体/表面，但更当代的系统可采用天线阵列来在不需要阵列的物理运动的情况下扫描大立体角和/或提供比通常在用单个天线元件的情况下是可能的发射或接收束更具方向性的高增益发射或接收束。

然而，当代雷达系统一般仍然太笨重、低效且不灵敏以使得无法可靠地检测人类手指规模的物体和/或表面的位置，或者无法在单个人类手部上的多个手指、指示笔和人类手指和/或其它常见的用户接口机构的位置和轮廓之间进行区分，或者无法以足够紧凑和高效以使得作为诸如智能手机之类的便携式用户设备的用户接口来穿戴或实现的形状实现。由此，在本领域中存在对用于提供对物体位置的高效、可靠和准确的感测的系统和方法的需求，尤其在采用天线阵列的雷达系统的上下文中。

另外，有时被俗称为无人机的无人驾驶飞行器(UAV)是可用于各种商业应用的流行技术，所述商业应用包括交通监控、新闻报道、用于救火的火情监控、建筑工地调查、包裹递送、陆地监测和其它应用。在最当代的应用中，UAV需要在绝大多数情况下具有与其控制器的稳健通信，以将UAV的环境的可视信息提供回到其控制器。UAV控制器还需要向UAV传递命令。通常，通过UAV及其控制器之间的只支持信息或数据传递的双向无线链路来促成通信。常规的消费者UAV将受益于类雷达能力，但常规雷达系统通常较重，需要高数据带宽和/或是功率饥渴的，并由此常规UAV系统，尤其是消费者UAV在没有雷达的情况下操作。由此，在本领域中存在对用于提供对UAV位置的高效、可靠和准确的感测的系统和方法的需求，尤其在采用天线阵列的通信系统的上下文中。

附图简述

图1解说了根据本公开的一实施例的物体感测系统的框图。

图2A-E解说了根据本公开的一实施例的各种发射机和接收机天线阵列布置。

图3解说了根据本公开的一实施例的对应于由哈达码(Hadamard)矩阵指定的不同信道的辐射场型的图示。

图4A-D解说了根据本公开的一实施例的用于各种检测方法的对照实际角位置的检测到的角位置的图示。

图5解说了根据本公开的一实施例的使用物体感测系统来检测物体的相对位置的过程。

图6解说了根据本公开的一实施例的无人驾驶飞行器系统的框图。

图7-10解说了根据本公开的一实施例的无人驾驶飞行器系统中的传播延迟测量的时序图。

图11解说了根据本公开的一实施例的相对于无人驾驶飞行器系统的离去角和到达角的示图。