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公開番号2025084111
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2024202218
出願日2024-11-20
発明の名称送信ビーム非依存レーダ較正のための方法及びシステム
出願人ウェイモエルエルシー
代理人個人,個人
主分類G01S 7/40 20060101AFI20250526BHJP(測定;試験)
要約【課題】送信ビーム非依存レーダ較正のための技法及びシステムを提供する。
【解決手段】レーダの各送信アンテナ素子を送信して、第1の送信ビームパターンに従って電磁エネルギーを個別に送信し、第1の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射に基づいて、収集パターンを表すデータを生成する。収集パターンを表すデータを使用して、第1の送信ビームパターンとは異なる第2の送信ビームパターンを合成し、第2の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射を処理するための相互結合マトリックスを推定する。相互結合マトリックスに基づいて、車両に搭載されたレーダを動作させるためのモデルを生成する。モデルは、レーダと一致する1つ以上のレーダを有する車両レーダシステムが、第1の送信ビームパターン及び第2の送信ビームパターンに従って、電磁エネルギーを送信及び受信することを可能にする。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
方法であって、
コンピューティングシステムによって、レーダの各送信アンテナ素子をトリガして、第１の送信ビームパターンに従って電磁エネルギーを個別に送信することと、
前記コンピューティングシステムによって、かつ前記第１の送信ビームパターンに従って送信された前記電磁エネルギーの反射に基づいて、収集パターンを表すデータを生成することと、
前記収集パターンを表す前記データを使用して、前記第１の送信ビームパターンとは異なる第２の送信ビームパターンを合成することと、
前記第２の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射を処理するための相互結合マトリックスを推定することと、
前記コンピューティングシステムによって、かつ前記相互結合マトリックスに基づいて、車両に搭載された前記レーダを動作させるためのモデルを生成することと、を含み、前記モデルは、前記レーダと一致する１つ以上のレーダを有する車両レーダシステムが、前記第１の送信ビームパターン及び前記第２の送信ビームパターンに従って、電磁エネルギーを送信及び受信することを可能にする、方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記相互結合マトリックスを推定することが、
基準アレイ応答マトリックスに基づいて、前記相互結合マトリックスを推定することを含み、前記基準アレイ応答マトリックスが、前記レーダの環境に依存する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーダの受信アンテナ素子から、前記第１の送信ビームパターンに従って送信された前記電磁エネルギーの反射を受信することを更に含み、前記第１の送信ビームパターンに従って送信された前記電磁エネルギーの前記反射が、第１の複数の角度において前記レーダの前記受信アンテナ素子に到達する前に、前記レーダの環境内に位置する較正標的から反射される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射を処理するための前記相互結合マトリックスを推定することが、
第２の複数の角度において前記レーダの前記受信アンテナ素子に到達する前記第２の送信ビームパターンに従って送信された前記電磁エネルギーの反射に基づいて、前記相互結合マトリックスを推定することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記収集パターンを表す前記データに基づいて、前記第１の送信ビームパターン及び前記第２の送信ビームパターンとは異なる第３の送信ビームパターンを合成することと、
前記第３の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射を処理するための第２の相互結合マトリックスを推定することと、を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第３の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射を処理するための前記第２の相互結合マトリックスを推定することが、
第３の複数の角度において前記レーダの前記受信アンテナ素子に到達する前記第３の送信ビームパターンに従って送信された前記電磁エネルギーの反射に基づいて、前記第２の相互結合マトリックスを推定することを含み、前記第３の複数の角度が、前記第１の複数の角度及び前記第２の複数の角度とは異なる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記車両に搭載された前記レーダを動作させるための前記モデルを生成することが、
前記相互結合マトリックス及び前記第２の相互結合マトリックスの両方に基づいて前記モデルを生成することを含み、前記モデルは、前記レーダが、前記第１の送信ビームパターン、前記第２の送信ビームパターン、及び前記第３の送信ビームパターンに従って、電磁エネルギーを送信及び受信することを可能にする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
無線通信を介してオーバージエア更新として前記モデルを前記車両に提供することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記モデルとともに前記収集パターンを表す前記データを前記オーバージエア更新の一部として前記車両に提供することを更に含み、前記モデルと前記収集パターンを表す前記データとの組み合わせにより、各車両レーダシステムが複数の送信ビームパターンを合成し、前記車両によるナビゲーション中に使用するための前記複数の送信ビームパターンに対応する相互結合マトリックスを推定することを可能にする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
マニホールド整合プロセスを実施して、前記第２の送信ビームパターンのメインローブについての自由空間アレイ応答をモデル化することと、
前記第２の送信ビームパターンの前記メインローブについての前記自由空間アレイ応答と合成アレイ応答との間の差を決定することと、
前記差に基づいて補正を計算することと、を更に含み、
前記相互結合マトリックスを推定することが、
前記補正に基づいて前記相互結合マトリックスを推定することを含む、請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
自動車レーダは、電波を使用して、車両の周囲環境内の物体の存在、距離、方向、及びスピードを検出することを伴う。車両レーダシステムは、送信機から無線信号を送信し、無線信号は次いで、近くの物体から跳ね返り、受信機に戻る。戻り信号の特性（本明細書ではレーダエコーとも呼ばれる）を分析することによって、車両レーダシステムは、他の車両、歩行者、道路境界、及び障害物など、環境内に位置する物体の場所、スピード、及び方向を決定することができる。場合によっては、レーダデータは、車両の高度な運転者支援システム（ＡＤＡＳ）又は自動運転システム（ＡＤＳ）によって使用され、運転者に警告を提供するか、又は衝突を回避するために自律的なアクションを取る。他の事例では、車両制御システムは、車両による自律ナビゲーションのための制御ストラテジを決定するときにレーダデータを使用する。
続きを表示（約 3,800 文字）【０００２】
いくつかの車両レーダシステムは、レーダビームフォーミングを使用して、レーダ信号を具体的な方向に形状付けし、方向付け、車両上の個々のレーダが特定の関心領域にエネルギーを集中することを可能にする。ビームフォーミングは、従来のレーダシステムと比較して、改善された検出能力を有する高解像度データを提供することができる。ビームフォーミングを実施するために、レーダは、アンテナアレイ内の各アンテナ素子から送信された信号の位相を調整して、アンテナの任意の物理的移動を必要とせずに、レーダビームの方向及び形状を電子的に導く。これらの信号の位相及び振幅を慎重に制御することによって、レーダシステムは、建設的及び破壊的な干渉を使用して、所望のビーム方向及び形状を作り出すことができる。
【発明の概要】
【０００３】
例示的な実施形態は、送信ビーム非依存レーダ較正のための技法及びシステムに関する。こうした技法は、レーダの効率的な処理及びスケーリングを可能にするために、レーダ試験及び較正中に使用されて、送信ビームフォーミングを受信較正から分離することができる。システムは、開示された較正技法を実施して、車両上での動作中に、レーダが多数のビーム形状及び方向に従って電磁エネルギーを送信することを可能にするモデルを生成することができる。場合によっては、車両システムは、車両のナビゲーション中にレーダ性能を調整するために、開示された技法を実施してもよい。
【０００４】
一態様では、方法を説明する。方法は、コンピューティングシステムによって、第１の送信ビームパターンに従って電磁エネルギーを個別に送信するために、レーダの各送信アンテナ素子をトリガすることと、コンピューティングシステムによって、かつ第１の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射に基づいて、収集パターンを表すデータを生成することと、を伴う。方法はまた、収集パターンを表すデータを使用して、第１の送信ビームパターンとは異なる第２の送信ビームパターンを合成することと、第２の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射を処理するための相互結合マトリックスを推定することと、コンピューティングシステムによって、かつ相互結合マトリックスに基づいて、車両に搭載されたレーダを動作させるためのモデルを生成することと、を伴う。モデルは、レーダと一致する１つ以上のレーダを有する車両レーダシステムが、第１の送信ビームパターン及び第２の送信ビームパターンに従って、電磁エネルギーを送信及び受信することを可能にする。
【０００５】
別の態様では、システムを説明する。システムは、レーダ及びコンピューティングシステムを含む。コンピューティングシステムは、レーダの各送信アンテナ素子をトリガして、第１の送信ビームパターンに従って電磁エネルギーを個別に送信し、第１の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射に基づいて、収集パターンを表すデータを生成し、収集パターンを表すデータを使用して、第１の送信ビームパターンとは異なる第２の送信ビームパターンを合成するように構成されている。コンピューティングシステムはまた、第２の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射を処理するための相互結合マトリックスを推定し、相互結合マトリックスに基づいて、車両に搭載されたレーダを動作させるためのモデルを生成するように構成されている。モデルは、レーダと一致する１つ以上のレーダを有する車両レーダシステムが、第１の送信ビームパターン及び第２の送信ビームパターンに従って、電磁エネルギーを送信及び受信することを可能にする。
【０００６】
更に別の態様では、非一時的コンピュータ可読媒体を説明する。非一時的コンピュータ可読媒体は、命令を記憶するように構成されており、命令は、１つ以上のプロセッサを備えるコンピューティングシステムによって実行されると、コンピューティングシステムに動作を実施させる。動作は、レーダの各送信アンテナ素子をトリガして、第１の送信ビームパターンに従って電磁エネルギーを個別に送信することと、第１の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射に基づいて、収集パターンを表すデータを生成することと、収集パターンを表すデータを使用して、第１の送信ビームパターンとは異なる第２の送信ビームパターンを合成することと、を伴う。動作はまた、第２の送信ビームパターンに従って送信された電磁エネルギーの反射を処理するための相互結合マトリックスを推定することと、相互結合マトリックスに基づいて、車両に搭載されたレーダを動作させるためのモデルを生成することと、を伴う。モデルは、レーダと一致する１つ以上のレーダを有する車両レーダシステムが、第１の送信ビームパターン及び第２の送信ビームパターンに従って、電磁エネルギーを送信及び受信することを可能にする。
【０００７】
これらの、並びに他の態様、利点、及び代替物は、当業者には、以下の詳細な説明を添付の図面を適宜参照して読み取ることにより、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
例示的な実施形態による、車両を例解する機能ブロック図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。
例示的な実施形態による、様々なセンサの視野の例解図である。
例示的な実施形態による、センサに対するビームステアリングの例解図である。
例示的な実施形態による、自律又は半自律車両に関連する様々なコンピューティングシステム間の無線通信の概念例解図である。
例示的な実施形態による、レーダユニットを含むシステムのブロック図である。
例示的な実施形態による、レーダ較正及びテストのための方法のフローチャート図である。
例示的な実施形態による、較正のための収集パターンを表すレーダデータを生成する概念図である。
例示的な実施形態による、レーダ較正及びテストのための別の方法のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
例示的な方法及びシステムが、本明細書で企図される。本明細書において記載される、任意の例示的な実施形態又は特徴は、必ずしも他の実施形態、又は特徴よりも好ましいか、又は有利であると解釈されるべきではない。更に、本明細書において記載される、例示的な実施形態は、限定的であることを意味するものではない。開示されたシステム、及び方法のある特定の態様は、多種多様な異なる構成で配置し、組み合わせることができ、これらの構成の全てが、本明細書において企図されることは容易に理解されよう。加えて、図に示される特定の配置は、限定としてみなされるべきではない。他の実施形態は、所定の図に示される各要素を、より多く、又はより少なく含むことができることが、理解されるべきである。追加的に、例解される要素のいくつかは、組み合わせされ得るか、又は省略され得る。なお更に、例示的な実施形態は、図に例解されていない要素を含んでもよい。
【００１０】
車両レーダシステムは、感知範囲の増加、より高い解像度、物体追跡の改善、及び干渉の低減などのいくつかの利点のためにビームフォーミングを使用する。ビームフォーミングにより、車両レーダは、透過エネルギーを特定の方向に集束させ、レーダシステムの有効な感知範囲を拡張することができ、これにより、物体、歩行者、及び車両をより長い距離で検出することが許容され、車両制御システムによる意思決定及び応答のためのより多くの時間を作り出す。狭められたビームはまた、解像度を高め、車両システムが、近接して離隔された物体を区別し、車両に対するそれらの位置を正確に決定できるようにする。ビームフォーミングはまた、レーダビームを具体的な標的エリアに向けることによって無線周波数干渉（ＲＦＩ）の影響を低減するために使用できる一方で、これらのエリアの外側から生じる望ましくない信号をフィルタリング除去することを可能にする。このように、ビームフォーミングは、車両レーダシステムが、ナビゲーション中に遭遇する動的環境を安全にナビゲートするのを支援することができる、より清潔でより正確なデータを生成することを可能にする。
（【００１１】以降は省略されています）

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