使用射頻信號(hào)確定對(duì)象距離的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】使用射頻信號(hào)確定對(duì)象距離
[0001 ] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求于2014年8月27日由發(fā)明人Hans Wang、Tao L1、Binglei Zhang和ShihHsiung Mo提交的題為 “USING RF TECHNOLOGY TO DETERMINE DISTANCE” 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/042，722號(hào)(代理人案號(hào)AVC14-1004PSP)的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)總體上涉及對(duì)象檢測(cè)。更具體地，本公開(kāi)涉及從目標(biāo)對(duì)象掃描無(wú)線電信號(hào)圖樣(s ignaI pa11ern)以確定到目標(biāo)對(duì)象的距離。
【背景技術(shù)】
[0004]許多實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以受益于確定到遙遠(yuǎn)對(duì)象的精確距離。例如，飛機(jī)通常包括雷達(dá)系統(tǒng)，其通過(guò)從目標(biāo)對(duì)象反射微波信號(hào)來(lái)檢測(cè)遙遠(yuǎn)對(duì)象。這些雷達(dá)系統(tǒng)可以檢測(cè)數(shù)英里遠(yuǎn)的對(duì)象，但是要求目標(biāo)對(duì)象的尺寸較大。
[0005]許多消費(fèi)品設(shè)計(jì)有向用戶(hù)提供有用信息的智能部件。例如，一些現(xiàn)代汽車(chē)裝配有傳感器，其可以為駕駛員提供關(guān)于汽車(chē)周?chē)男畔?。然而，這些傳感器通常限于檢測(cè)何時(shí)汽車(chē)轉(zhuǎn)變車(chē)道，或者檢測(cè)另一汽車(chē)何時(shí)在駕駛員的盲點(diǎn)中。
[0006]此外，這些盲點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)布置有傳感器，其僅可以檢測(cè)相對(duì)較近的對(duì)象，諸如使用聲納或紅外(IR)系統(tǒng)。這些聲納和IR系統(tǒng)通過(guò)從目標(biāo)對(duì)象反射聲音或IR光束來(lái)檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象，因此要求對(duì)目標(biāo)對(duì)象的清晰視線。不幸的是，這些系統(tǒng)不能夠檢測(cè)遙遠(yuǎn)的對(duì)象，尤其當(dāng)針對(duì)遙遠(yuǎn)對(duì)象的視線被其他對(duì)象阻擋時(shí)。更糟的是，IR系統(tǒng)會(huì)經(jīng)受來(lái)自操作環(huán)境的信號(hào)干擾，這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的正讀值或者錯(cuò)誤的距離測(cè)量。
[0007]因此，不能夠使用聲納和IR系統(tǒng)來(lái)可靠地確定到遙遠(yuǎn)對(duì)象(諸如仍然距離一個(gè)街區(qū)的接近車(chē)輛)的距離。此外，不容易在消費(fèi)品(如汽車(chē))上布置先進(jìn)的對(duì)象檢測(cè)系統(tǒng)(諸如雷達(dá))，因?yàn)檫@些雷達(dá)系統(tǒng)通常較大、消耗很大的電量并且對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)太為昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]—個(gè)實(shí)施例提供了一種對(duì)象跟蹤系統(tǒng)，其有助于計(jì)算到目標(biāo)對(duì)象的距離。在操作期間，系統(tǒng)可以使用無(wú)線電天線來(lái)接收來(lái)自目標(biāo)對(duì)象的方向的第一無(wú)線電信號(hào)圖樣。系統(tǒng)確定與所接收的無(wú)線電信號(hào)圖樣的時(shí)間間隔，并確定本地系統(tǒng)的速率。然后，系統(tǒng)基于時(shí)間間隔和對(duì)象跟蹤設(shè)備的速率來(lái)計(jì)算到目標(biāo)對(duì)象的距離。
[0009]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以朝向目標(biāo)對(duì)象引導(dǎo)方向天線，接收來(lái)自目標(biāo)對(duì)象的無(wú)線電信號(hào)圖樣而不接收來(lái)自其他對(duì)象的無(wú)線電信號(hào)圖樣。
[0010]在一些實(shí)施例中，無(wú)線電信號(hào)圖樣包括第一信號(hào)圖樣，第二信號(hào)圖樣跟隨在第一信號(hào)圖樣之后。此外，時(shí)間間隔可以包括第一信號(hào)圖樣的第一時(shí)間戳和第二信號(hào)圖樣的第二時(shí)間戳之間的差。
[0011]在一些實(shí)施例中，根據(jù)無(wú)線電信號(hào)圖樣的信號(hào)頻率來(lái)確定時(shí)間間隔。
[0012]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以計(jì)算目標(biāo)對(duì)象相對(duì)于對(duì)象跟蹤設(shè)備的運(yùn)動(dòng)的速率。
[0013]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以確定調(diào)整的時(shí)間間隔(其表明對(duì)象跟蹤設(shè)備的運(yùn)動(dòng))，并基于所計(jì)算的到目標(biāo)對(duì)象的距離以及調(diào)整的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)速率。
[0014]在一些實(shí)施例中，在計(jì)算速率的同時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)于調(diào)整時(shí)間間隔與預(yù)定時(shí)間間隔相匹配來(lái)確定對(duì)象是靜止的。
[0015]在一些實(shí)施例中，無(wú)線電信號(hào)可以包括由目標(biāo)對(duì)象發(fā)送的紅外信號(hào)、由目標(biāo)對(duì)象發(fā)射的W1-Fi信號(hào)和/或由對(duì)象跟蹤設(shè)備發(fā)射并被目標(biāo)對(duì)象反射的光信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的示例性多對(duì)象環(huán)境。
[0017]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的幫助計(jì)算到目標(biāo)對(duì)象的距離的示例性對(duì)象跟蹤設(shè)備。
[0018]圖3A示出了根據(jù)實(shí)施例的從目標(biāo)對(duì)象接收的示例性信號(hào)。
[0019]圖3B示出了根據(jù)實(shí)施例的從目標(biāo)對(duì)象反射的示例性信號(hào)。
[0020]圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的用于計(jì)算到目標(biāo)對(duì)象的距離的方法的流程圖。
[0021 ]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的幫助計(jì)算到目標(biāo)對(duì)象的距離的示例性計(jì)算系統(tǒng)。
[0022]在附圖中，類(lèi)似的參考標(biāo)號(hào)表示相同的附圖元件。
【具體實(shí)施方式】
[0023]給出以下描述以能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施和使用實(shí)施例，并且在特定應(yīng)用及其要求的條件下提供以下描述。對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的各種修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，并且本文限定的一般原理可應(yīng)用于其他實(shí)施例和應(yīng)用而不背離本公開(kāi)的精神和范圍。因此，本發(fā)明不限于所示實(shí)施例，而是擴(kuò)展到符合本文公開(kāi)的原理和特征的最寬范圍。
[0024]
[0025]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種對(duì)象跟蹤設(shè)備，其解決了確定到其他附近對(duì)象的精確距離的問(wèn)題，而不論是否存在針對(duì)目標(biāo)對(duì)象的視線。目標(biāo)對(duì)象可以使用無(wú)線電發(fā)射器來(lái)發(fā)射具有明確定義的間隔的射頻(RF)信號(hào)。對(duì)象跟蹤設(shè)備可以使用無(wú)線電接收器來(lái)檢測(cè)這些信號(hào)圖樣，并基于信號(hào)圖樣確定到目標(biāo)對(duì)象的距離。
[0026]例如，城市的交通信號(hào)等可以裝配有無(wú)線電發(fā)射器，汽車(chē)可以對(duì)其進(jìn)行掃描來(lái)檢測(cè)它們的接近度。在一些實(shí)施例中，交通信號(hào)燈可以在燈為黃色或紅色時(shí)發(fā)射RF信號(hào)。這種配置可以減少十字路口的汽車(chē)事故的數(shù)量，因?yàn)槠?chē)可以在快速接近交通信號(hào)燈時(shí)警告駕駛員。
[0027]此外，由于信號(hào)圖樣承載到射頻信號(hào)上，所以汽車(chē)的無(wú)線電接收器可以檢測(cè)信號(hào)，即使當(dāng)無(wú)線電接收器不具有針對(duì)發(fā)射器的直接視線時(shí)。通常，大卡車(chē)可以阻擋緊跟在其后的汽車(chē)的可視性。因此，在交通信號(hào)燈和停車(chē)標(biāo)志處安裝這些無(wú)線電發(fā)射器可以幫助駕駛員在闖黃燈甚至紅燈的大卡車(chē)后面駕駛時(shí)避免闖紅燈。
[0028]在一些實(shí)施例中，對(duì)象跟蹤設(shè)備還可以檢測(cè)到其他對(duì)象跟蹤設(shè)備(諸如安裝在其他汽車(chē)、摩托車(chē)、自行車(chē)或任何其他靜止或移動(dòng)對(duì)象中的設(shè)備)的距離。對(duì)象跟蹤設(shè)備還可以使用檢測(cè)的信號(hào)圖樣來(lái)確定其他移動(dòng)對(duì)象的速度和方向。
[0029]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的示例性多對(duì)象環(huán)境100。具體地，環(huán)境100可包括汽車(chē)104，其可以經(jīng)由由其他對(duì)象發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)或者從目的對(duì)象反射的紅外信號(hào)來(lái)計(jì)算到各種其他對(duì)象的距離。例如，汽車(chē)104可以跟蹤其他汽車(chē)，并且可以檢測(cè)到各種對(duì)象(可要求汽車(chē)停止或禮讓)的距離。汽車(chē)104可以包括對(duì)象跟蹤設(shè)備106，其可以朝向目標(biāo)對(duì)象定向方向天線以接收來(lái)自目標(biāo)對(duì)象的無(wú)線電信號(hào)，而不接收來(lái)自不被跟蹤的其他對(duì)象的信號(hào)。
[0030]在一些實(shí)施例中，汽車(chē)104可以計(jì)算到靜止對(duì)象(其可以要求汽車(chē)停止或禮讓)的接近度。例如，諸如交通信號(hào)燈112的靜止對(duì)象可以包括無(wú)線電臺(tái)，其以規(guī)則間隔廣播無(wú)線電信號(hào)114。對(duì)象跟蹤設(shè)備106可以使用信號(hào)114來(lái)確定到交通信號(hào)燈112的距離，即使當(dāng)其他對(duì)象會(huì)阻擋針對(duì)交通信號(hào)燈112的直接視線時(shí)。因此，車(chē)輛104可精確地計(jì)算到交通信號(hào)燈113的距離，即使當(dāng)大卡車(chē)或公共汽車(chē)阻擋了對(duì)象跟蹤設(shè)備106和交通信號(hào)燈112之間的直接視線時(shí)。
[0031]無(wú)線電信號(hào)114可以包括關(guān)于交通信號(hào)燈112的信息，諸如交通信號(hào)燈112的唯一標(biāo)識(shí)符、交通信號(hào)燈112的狀態(tài)或者交通信號(hào)燈112特有的任何其他信息。此外，無(wú)線電信號(hào)114還可以包括汽車(chē)104可用于計(jì)算到交通信號(hào)燈112的距離的任何信息，諸如用于無(wú)線電信號(hào)的時(shí)間戳、交通信號(hào)燈112的全球定位系統(tǒng)(GPS)坐標(biāo)等。當(dāng)汽車(chē)104的對(duì)象跟蹤設(shè)備106接收無(wú)線電信號(hào)114時(shí)，對(duì)象跟蹤設(shè)備106可以基于兩個(gè)連續(xù)信號(hào)之間的時(shí)間間隔、無(wú)線電信號(hào)11