分布式远程感测系统、感测设备的制造方法_4

文档序号:9932108阅读:来源:国知局
和福利消息。一旦健康和福利消息被传送,则感测设备可以返回到休眠模式。感测设备还可以使用其唤醒的时间(例如,用于发送健康和福利消息)来扫描感测设备能够与之通信的网关的状态。在又一方面中,健康和福利消息还可以包括感测设备400所监视的相应停车位的占用状态。当感测设备处于高流量区域中,并且在相应停车位内的大量占用交易防止阻碍设备400休眠时,感测设备400可以被配置为使其本身关闭(例如,进入休眠)以节省电力。网关110还可以将健康和福利消息发送到各个感测设备400,使得如果主网关无法将消息从感测设备传送到中央控制器101(图1),则感测设备400可以切换到辅网关。
[0038]图7A是根据所公开的实施例的各方面的车辆计量系统的一部分的示意图,诸如以上关于图1和图3描述的车辆计量系统。应当注意,图7A中的示意图是在本质上的表示,并且在在其他方面中,车辆计量系统可以具有任何适当的配置。这里,车辆停车检测器400(也称为传感器400,如上所述)可以被认为是地面水平微雷达停车传感器,其类似于以上关于图2描述的,包括任何适当的定向波束传感器,诸如雷达传感器409、磁力计414和处理器402(为了清除,仅示出了雷达传感器409、磁力计414和处理器402)。雷达传感器409可以是具有低操作频率和低电池消耗的任何适当类型的微雷达传感器,诸如相位相干雷达传感器,包括但不限于连续波雷达传感器、频率调制连续波雷达传感器或具有相位相干处理的脉冲波(冲激)雷达传感器。仅出于示例目的,雷达传感器409可以是低频率雷达传感器,其中低频率小于约IGhz,诸如例如在A或B雷达频带中,以实现低功率/电池的使用(高频率雷达可以被认为是高于约1GHz)。在一个方面中,其可以是ISOMhz,但是可以使用任何适当的低频率。应当注意,如上所述,雷达传感器409可以是有源传感器。应当注意,如下面将描述的,处理器可以被配置用于雷达传感器409输出信号的相位相干处理。输出信号可以在频域和时域中具有相位和幅度二者的区分。在一个方面中,时域可以具有雷达传感器的常见信号脉冲。在另一方面中,时域可以跨越雷达传感器的不同信号脉冲。
[0039]如图7A中可以看出,传感器400是双模式或多模式传感器,其在公共壳体401中包括不同类型的传感器。在其他方面中,传感器400可以仅具有一个传感器模式或类型,诸如本文描述的雷达传感器。在多个更多传感器的情况下,例如,壳体401可以在公共壳体401内包围低频微雷达传感器409和其他车辆检测传感器(参考图2,诸如磁力计414和/或金属检测器460)。在其他方面中,传感器可以包括相同类型的一个或多个传感器。例如,壳体401可以容纳布置在壳体中的多个雷达(例如,定向波束)传感器409,使得公共壳体内的每个雷达传感器409被引导到相应的停车位。例如,参考图7B,传感器400的公共壳体401包括雷达传感器409A、409B、409C(这些基本上类似于雷达传感器409)。雷达传感器409A可以被布置在壳体401内,以检测停车位PSl中的车辆,雷达传感器409B可以被布置在壳体内,以检测停车位PS2内的车辆,并且雷达传感器409C可以被布置在壳体401内,以检测停车位PS3内的车辆。在一个方面中,当多个雷达传感器409A、409B、409C位于公共壳体401内时,雷达传感器409A、409B、409C中的每一个可以通信地耦合到不同类型的至少一个关联传感器(诸如例如,磁力计414),使得多个雷达传感器409A、409B、409C和磁力计414组合地向每个停车位PSl,PS2,PS3提供双模式或多模式传感器。根据另一方面,传感器壳体401可以仅具有类似于覆盖多个车辆停车位的传感器409的单个雷达传感器,并且提供用于分别检测停车位中的每一个的离散车辆存在的空间分辨率,如将在下面进一步描述的。
[0040]壳体401(和其中的传感器)可以位于在地面水平,使得壳体401被嵌入其中,部分地嵌入任何适当的表面中或布置在其上/上方,诸如停车区域的行驶表面或上述导航路面,用于在相应停车区域或导航路面中感测车辆(例如,壳体连接到各自的停车位或导航路面,还参考例如图2)。在一个方面中,可以存在对应于每个车辆停车位PSl、PS2、PS3的至少一个雷达传感器409(参见图7B)。在其他方面中,在一个停车位PS2中的雷达传感器还可以检测停车位PSl、PS3附近的离散车辆(即每个雷达传感器对应于或检测每个离散停车点的车辆)。
[0041 ] 在其他方面中,参考图7C,一个或多个雷达传感器409A、409B可以被布置在一个或多个壳体409H中,该壳体409H被放置在地面水平以上(或以任何其他适当的空间关系),例如,车辆行驶表面TS。一个或多个雷达传感器409A、409B可以被布置在一个或多个壳体409H中,使得雷达传感器409A、409B中的每一个以类似于以上关于图7B描述的方式来指向停车区域的预定位置。一个或多个雷达传感器409可以通信地连接到各个传感器120A、120B、120C(类似于传感器400),其位于各个车辆停车位PS1、PS2、PS3中,使得一个或多个壳体409H内的一个或多个雷达传感器409对传感器120A、120B、120C中的一个或多个是公共的。多个雷达传感器409A、409B中的每一个可以通信地耦合到传感器120A、120B、120C中的一个或多个内的不同类型的至少一个关联传感器(诸如例如磁力计414),使得多个雷达传感器409A、409B和磁力计414组合地提供用于每个停车位PS1、PS2、PS3的双模式或多模式传感器。这里,一个或多个雷达传感器409可以通过任何适当的无线或有线通信链路700被连接到各个传感器120A、120B、120C。通信链路可以是任何适当的有线连接(例如公共电话交换网络、以太网、局域网)或任何适当的无线连接(例如射频、蓝牙、蜂窝、卫星),或通信链路700可以通过诸如因特网或万维网的任何适当的网络。一个或多个雷达传感器409所获取的数据可以通过通信链路700被传送到各个传感器120A、120B、120C,以用于例如通过处理器402来处理,处理器402然后以基本上类似于以上描述的方式来向中央控制器101传送停车数据。在其他方面中,一个或多个雷达传感器409可以与中央控制器101通信,中央控制器101可以收集来自一个或多个雷达传感器的数据和来自相应传感器120A、120B、120C的相应数据,以用于确定停车数据。
[0042]在一个方面中,再次参考图7A,传感器400的至少一个定向波束传感器(诸如例如低频微雷达传感器409)可以包括以本文描述的方式实现高频雷达灵敏度的移动目标处理(例如,通过处理器402或任何其他适当的处理器,诸如雷达传感器409的处理器)。在一个方面中,雷达传感器409可以被配置为使得馈送到(例如,从视频输出端口409P)例如处理器402的输出信号脉冲是定义定向波束传感器的空间频率返回信号的相位相干信号。在如将在下面进一步描述的一个方面中,空间频率信号的处理可以采用幅度和相位二者区分和总和/平均,来在彼此相邻的离散车辆停车位中的车辆存在确定或车辆检测中的移动目标分辨率。在其他方面中,空间频率的信号处理可以采用幅度和相位区分中的一个。因此,处理器402可以被配置为实现返回波形的相位相干处理,其中,在一个方面中,相位相干处理包括相位和幅度二者区分,并且还可以包括对如本文中进一步描述的复时域上的总和。
[0043]还参考图8,在一个方面中,其中雷达传感器409是频率调制的连续波雷达传感器,频率调制的连续波允许在非常基本架构的情况下以低成本的雷达测距(低成本低在于其不需要超宽带冲激的生成或数据获取)。在频率调制的连续波雷达中,压控振荡器OSCl通过斜坡生成器进行斜坡调制(图8,框800)。斜坡生成器RG可以诸如通过处理器402以任何适当的方式来控制。应当注意,压控振荡器OSCl可以具有RF输出,RF输出是其调谐电压Vtune输入的线性函数。压控振荡器OSCl的输出可以是根据调制的时间变化的频率。该波形通过放大器AMPl来放大,通过功率分路器SPLTRl来分离,并且从朝着诸如停车位或停车区域的目标场景的发射天线ANTl被辐射出。如可以认识到的,其可能需要时间来将传送的波形从天线ANTl传播到目标(诸如车辆)并且返回到接收机天线ANT2。该往返时间可以与目标距离和波形传播速度成比例地延迟频率变化波形。该散射的信号(例如,返回信号从目标反射)由接收机天线ANT2来收集,由低噪声放大器LNAl来放大,并且被馈送到频率放大器(或混合器)MXRl。在混合器MXRl内,来自分路器SPLTRl的原始波形乘以散射波形(其也在时间上被延迟)。在乘法之后,由于延迟的波形(例如,相位差)乘以基准波形而产生的轻微频率差产生单个频率或节拍音。该单个频率与延迟成比例,并且因此与距离成比例。应当注意,目标与雷达传感器400越远,节拍音将越高。如果多个目标存在,则多个节拍音彼此叠加,提供目标场景的空间频率表示(参见下述图9A和图9B)。如可以认识到的,频率调制的连续波数据可以是在空间频域中。混合器MXRl的输出可以通过视频放大器被放大和滤波(用于抗锯齿目的的低通滤波器),并且通过传感器400的视频输出端口 409P被馈送到数字化器(图8,框810)。来自视频输出端口的模拟数据以任何适当的方法被数字化。可以在公共脉冲内获取有限数目的样本,其中有限数目的样本在持续时间上与斜坡调制的时间持续时间相同。在一个方面中,斜坡调制可能与数字化同步(参考图8),以实现相干改变检测或者换言之移动目标处理,如将在下面描述的。为了将FMCW雷达数据从空间频域转换为时域,离散傅立叶反变换(IDFT)被应用于数据的样本(图8,框820)。该时域信号表示到场景内的所有目标的范围。可以以任何适当的方式呈现或处理离散傅立叶反变换的结果(图8,框830)(诸如通过控制器402)以识别占用或未占用的停车位。
[0044]现在参考图9A,示出了所处理的信号的时域(或到目标的距离)的示例(诸如图8中,框830)。这里,两个目标(诸如停车区域中的车辆)在场景中,并且作为非移动(固定)杂波的若干源的附加被示出。杂波的这些来源包括在雷达传感器409的视场中的树木和其他物体。应当注意,可能存在在发射和接收天线ΑΝΤΙ、ANT2之间的耦合,证明其本身作为在约O距离处的最强目标返回。如可以认识到的,当检测到停车的汽车时,希望距离下降到距雷达传感器409的最近O距离。因为这些设备遭受图9A中所示的直接发射到接收耦合,所以当使用低成本(即低频微雷达)频率调制的连续波雷达设备时,这可能是有问题的。根据所公开的实施例的一个方面,雷达传感器409接收到的散射波形的后处理导致可以被称为脉冲压缩效应(来自低成本微雷达传感器409),充分克服了发射到接收耦合效应以提供接近O距离的灵敏度(如将在下面进一步描述的)。因此,低成本微雷达传感器409在有效脉冲压缩雷达装置中。在一个方面中,图9A中图示的发射到接收耦合可以通过下述来被减少或消除:以脉冲到脉冲活动或动态相干改变检测(或移动目标分辨率/指示)算法或编程来配置例如处理器402。现在参考图9B,可以使用相干改变检测(例如相位相干处理)来预处理或后处理与图9A相同的数据,使得O距离返回基本上被消除,杂波被减少,并且目标返回相对于噪声下限明显较高。
[0045]在一个方面中,参考例如图10并且还参考图7A,如上所述,处理器402和/或雷达传感器409可以被配置用于自适应或动态相干改变检测。以类似于上述的方式,压控振荡器OSCl是通过斜坡生成器RG来斜坡调制的(图1O中,框800 )。斜坡生成器RG可以以任何适当的方式被控制(诸如通过处理器402)。应当注意,压控振荡器OSCl可以具有作为其调谐电压Vtune输入的线性函数的RF输出。压控振荡器OSCl的输出可以是根据调制在时间上变化的频率。该波形由放大器AMPl放大,通过功率分路器SPLTRl来划分,并且从朝着诸如停车位或停车区域的目标场景的发射天线ANTl向外辐射。如可以认识到的,可能需要时间使传送的波形从天线ANT传播到目标(例如车辆)并且返回到接收机天线ANT2。该往返时间可以与目标距离和波传播速率成比例地延迟频率变化的波形。该散射信号(例如返回信号从目标反射)由接收机天线ANT2收集,由低噪声放大器LNAl放大,并且被馈送到频率复用器(或混合器)MXRl中。在混合器MXRl内,来自分路器SPLTRl的原始波形乘以散射波形(其也在时间上被延迟)。在复用之后,由于延迟的波形乘以参考波形而导致的轻微频率差(例如,相位差)产生单频或节拍音。该单频与延迟成比例并且因此与距离成比例。应当注意,目标距雷达传感器400越远,节拍音将越高。如果存在多个目标,则多个节拍音彼此叠加,提供目标场景的空间频率表示(参见下述图9A和图9B)。如可以实现的,频率调制的连续波的数据可以在空间频域中(例如,相干返回信号和输出信号定义空间频率信号)。混合器MXRl的输出可以通过例如视频放大器放大和过滤(用于抗混叠的目的的低通滤波器),并且通过传感器400的视频输出端口 409P被馈送到数字化器(图1O,框810 )。来自视频输出端口的模拟数据以任何适当的方式进行数字化。可以获取有限数目的样本,其中有限数目的样本在持续时间上与谐波调制的时间持续时间相同。数字化模拟数据产生“当前输出信号脉冲”或“当前脉冲”(图10中,框1000)。在这方面,当不存在“先前输出信号脉冲”或“先前脉冲”(例如,在当前脉冲之前顺序提供的脉冲)时,离散傅立叶反变换被施加到用于当前脉冲的数字化信号(图10,框820)。当前脉冲还被存储在任何适当的存储器中(图10,框1010),诸如存储器403(图2),以产生先前脉冲(图10,框1020)。当通过接收当前脉冲获得先前脉冲时,从先前脉冲中相干地减去当前脉冲(图10,框1030),使得离散傅立叶反变换被施加(图10,框820)到在电流脉冲和先前脉冲之间的差。当从当前脉冲减去先前脉冲时,仅改变通过到离散傅里叶反变换,使得在一个方面,当离散傅立叶反变换被施加(图10,框820)时,仅呈现从当前脉冲改变到之前脉冲的目标(图10,框830)。在其他方面中,可以在离散傅里叶反变换的施加之后呈现所有目标。这里,应当注意,传感器400的处理器402可以被配置为从在由区分或不同的输出信号脉冲(例如,至少一个当前输出信号脉冲和至少一个先前或早先输出信号脉冲)定义的传感器特性之间的比较来检测车辆存在,并且确定在来自区分或不同的输出信号脉冲的特性之间的改变。
[0046]在一个方面中,为了节省传感器400中的存储器空间,如可以在图1OA中看到的,离散傅立叶反变换可以被施加(图10A,框820)到来自数字化器的数字化信号。这里,变换的当前和先前脉冲(即在幅度和相位二者上)彼此相减(图10A,框1030)。在相干改变检测之前使数字化器输出通过离散傅里叶反变换可以允许离散数据部分的比较(例如,在当前脉冲的域中或者换言之在相关距离筐中),而不是在整个连续脉冲上的比较。
[0047]如可以认识到的,相干改变检测可以减少用于频率调制的连续波雷达系统的
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