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CN109791198A - 使用3d打印伦伯透镜的新颖汽车雷达 - Google Patents

使用3d打印伦伯透镜的新颖汽车雷达 Download PDF

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CN109791198A CN201780061676.3A CN201780061676A CN109791198A CN 109791198 A CN109791198 A CN 109791198A CN 201780061676 A CN201780061676 A CN 201780061676A CN 109791198 A CN109791198 A CN 109791198A
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Abstract

一种高性能、低成本汽车雷达是通过在3D打印伦伯透镜周围安装接收器来设计。通过这种配置，针对所有角度维持天线辐射型(这意味着无波束变形)。另外，本雷达能够按高角度分辨率和宽频操作执行在所有方位角和仰角下的检测。所述雷达根据环境自适应性地调整其空间感应图、扫描频带、脉冲重复频率和连贯的处理间隔。这通过一开始执行粗略扫描来实现，粗略扫描通过窄频宽波形和宽波束扫描来更新感应结果。当识别到相关对象时，在相关具体区域中执行高分辨率详细扫描。按此方式，可获得更有效得多的检测。此外，揭示一种减轻基于3D打印伦伯透镜的雷达的干扰的方法和一种使用基于透镜的MIMO方法改善角分辨率的方法。

Description

使用3D打印伦伯透镜的新颖汽车雷达
技术领域
本发明涉及一种使用基于3D打印伦伯透镜的毫米波雷达自适应性地感应自主汽车的周围环境的方法和一种减轻所述雷达的干扰的方法。
背景技术
直到最近，自主交通仅存在于科幻小说中。随着演示了许多激动人心的实验，显然，无人驾驶汽车正在接近现实。考虑到美国有超过2.5亿辆汽车和全世界有12亿辆汽车，自主交通代表了巨大的新兴市场，其中风险承担者包含政府、私人企业及个人消费者。为了自主交通按需要变成现实，具有高性能、高可靠性且可负担性的传感器系统是必要的。当前，已将许多技术用于汽车感应应用，包含雷达、激光雷达、超声和基于相机的传感器。然而，现有系统中无一者足够用于在复杂情境中自主驾驶，这是归因于缺乏分辨率、敏感性、适应各种气候的能力及可负担性。
本发明提议调查且开发新颖毫米波(30-300GHz)雷达(76-81GHz)，其具有高角分辨率(＜2°)、长检测范围(＞200m)及汽车周围的全覆盖，此可呈现满足自主驾驶的挑战性要求的关键传感器解决方案。提议的雷达组合创新硬件(具备3维(“3D”)印刷能力的伦伯透镜)和先进感应(自适应性雷达技术)与干扰避免和快速处理能力。其将具有足够的敏感性及分辨率(角、范围和多普勒/速度)来在10毫秒内定位并认识汽车周围的所有移动和静止目标，同时维持紧凑大小和可负担得起的成本。
与超声传感器相比，毫米波雷达具有较小大小、较轻重量、较高分辨率和较长范围的优势。与基于激光雷达和相机的传感器相比，其在穿透雨、雪、雾、烟和尘过程中具有更好得多的性能，从而导致对于自主驾驶关键的较高可靠性。虽然激光雷达在所有现有传感器当中提供最高解析度且用于当前自主汽车原型中的多数中，但其高成本和对恶劣天气的不利回应是主要缺点。
具有梯度指数的3D伦伯透镜具有高增益、宽带功能性和同时形成多个波束的能力的优点，这对于许多无线感应和通信应用是高度合乎需要的。然而，制造伦伯透镜的常规制造方法耗时、昂贵，或可仅用以建造2D透镜。市售3D伦伯透镜的频率上限仅为10GHz，不适合于毫米波雷达。本发明利用在毫米波范围中操作的3D印刷伦伯透镜。此透镜的示范性制造技术公开于辛(Xin)等人的“通过聚合物喷射快速原型设计制造的3D伦伯透镜天线(A 3DLuneburg Lens Antenna Fabricated by Polymer Jetting Raped Prototyping)”中。与常规制造技术相比，辛的3D印刷方法更加方便、快速、价廉且能够在毫米波范围中实施伦伯透镜。
通过在3D印刷的伦伯透镜表面上安装馈送元件(例如，天线)，当将馈送元件安装到非平面表面时，可执行高性能波束操控。与当今使用的常规平面相控阵列雷达相比，提议的基于伦伯透镜的雷达具有显著改善的增益和更锐的波束，从而导致更好得多的SNR(＞因数2)、角分辨率(＞因数2)和在相同数目个馈送元件情况下的检测范围。此外，由于伦伯透镜的球面对称性，提议的雷达可涵盖所有方位角和高程范围，具有常规平面相控阵列雷达的相同性能操作，因此消除对于分开远程、中距和近程硬件的需求。此外，与常规平面阵列雷达相比，伦伯透镜的特殊聚合性质实现在角度估计中的极大减少的计算成本。因此，通过此新颖的基于伦伯透镜的配置，可极大地减少处理时间，尤其对于具有高角分辨率的宽视野涵盖来说。通过伦伯透镜阵列的特性宽带宽和天然波束成形，本发明的基于伦伯透镜的雷达可根据环境自适应性地调整其空间感应图、扫描频带、脉冲重复频率和连贯的处理间隔。
本文中描述的特征中的任一特征或组合包含于本发明的范围内，只要包含于任何此组合中的特征并不相互不一致，如将从上下文、本说明书和所属领域的一般技术人员的知识显而易见。本发明的额外优点和方面在以下详细描述和权利要求书中显而易见。
发明内容
简单地说，本发明的目标为提供更高效的雷达感应系统。本发明的实施例特征为一种用于扫描自主汽车周围的包括多个具体区域的环境的自适应性感应方法。在一些实施例中，所述方法包括提供毫米波汽车雷达。在其它实施例中，所述毫米波汽车雷达包括：一个或多个毫米波收发器、具有在毫米波范围中的频率上限的3D印刷的伦伯透镜、可操作地耦合到所述一个或多个毫米波收发器的多个天线馈送元件和可操作地耦合到所述多个天线馈送元件的一个或多个处理元件。在实施例中，将所述多个天线馈送元件安装到所述3D印刷的伦伯透镜的表面，且各自在确定的方向上定位。在另一实施例中，每一处理元件处理源自所述多个具体区域中的一个具体区域的给定信号。
在另外实施例中，通过所述毫米波汽车雷达执行所述环境的粗略扫描。在优选实施例中，所述粗略扫描包括以下步骤：
(i)通过所述多个处理元件产生一个或多个宽波束图，其由所述一个或多个毫米波收发器发射到所述环境；
(ii)通过所述一个或多个毫米波收发器接收所述一个或多个宽波束图与所述环境之间的交互产生的第一组信号，其中所述第一组信号在其由所述多个天线馈送元件接收前由所述3D印刷的伦伯透镜聚焦；以及
(iii)通过所述多个处理元件处理所述第一组信号，其中如果信号的信号强度超过第一预定阈值，那么所述处理元件的所述具体区域被考虑为相关区域。
在额外实施例中，随后执行包括以下步骤的详细扫描：
(i)通过所述多个处理元件产生窄扫描波束，其通过所述一个或多个毫米波收发器发射到每一相关区域；
(ii)通过所述多个毫米波收发器接收所述窄波束与每一相关区域之间的交互产生的第二组信号，其中所述第二组信号在由所述多个天线馈送元件接收前，被所述3D印刷的伦伯透镜聚焦；以及
(iii)通过所述多个处理元件处理所述第二组信号，以确定关于每一相关区域的信息。
在处理前，使用所述3D印刷的伦伯透镜对所述第一和第二组信号进行数字聚焦，使得与常规平面相控阵列相比，信噪比、角分辨率、检测范围和更快速处理得到改善。另外，执行所述粗略扫描和随后所述详细扫描根据环境自适应性地调整空间感应图、扫描频带、脉冲重复频率和连贯的处理间隔。
在一些实施例中，所述方法进一步包括确定在一段时间内可用于估计机会频谱接入(“OSA”)的毫米波频谱的频道。在其他实施例中，使用部分可观测的马尔可夫决策过程(“POMDP”)估计OSA。所述毫米波频谱的频带被分成多个频道，且使用所述POMDP描述所述频道的可用性。根据过去的干扰观测，所述POMDP预测在最近的未来的给定频道中的干扰的存在。将可用频道考虑为具有低干扰概率的频道。
用于改善用于在自主汽车中使用的雷达的角分辨率(即，空间分辨率)的系统和方法已为各种专利的主题。然而，这些系统和方法一致地需要雷达的设计的复杂性的显著增加，这增加了成本和信号处理负担。举例来说，US20070296640详述了一种利用球形共享介电透镜用于在远程和近程汽车雷达检测中使用的多波束天线。在预定位置耦合到透镜的表面的波导馈送按选定频率传播电磁波。介电透镜和波导馈送引起系统大小的大小和复杂性的显著增加，且因此需要昂贵的制造成本。另外，波导馈送的大的大小禁止达成高角分辨率。
另外，US20060158369描述一种用于在自主驾驶中使用的毫米波汽车雷达。所述雷达由其上布置了一个发射天线和两个接收天线的天线板和处理器组成，所述处理器检测目标相关于参考方向的方位角。这里还解决了对改善的角覆盖的需求，但却是以增大的设计复杂性为代价(需要电动机操作旋转天线板)。
因此，改善用于在自主汽车中使用的雷达的扫描分辨率的技术问题以极少成本或无成本地持续存在。本发明的基于伦伯透镜的毫米波汽车雷达提供技术解决方案，因为具有在毫米波范围中的频率上限的伦伯透镜的高增益、宽带功能性和同时多个波束成形能力提供显著改善的增益和更锐的波束，从而导致改善的角分辨率(＞因数2)。获取此改善，而不增加设计的复杂性，因为需要相同数目个馈送天线。此外，本发明还特征在于多入多出(“MIMO”)技术，其进一步改善本毫米波汽车雷达的角分辨率，而不需要收发器的数目的增加。
另外，通过本毫米波汽车雷达执行的提议的自适应性感应方法已演示与常规雷达相比在2-10倍(取决于环境的复杂性)之间的改善的扫描效率(其直接与扫描速度有关)。
附图说明
从结合附图提出的以下详细描述的考虑，本发明的特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1展示本毫米波汽车雷达的示范性表示。
图2展示详述根据示范性实施例的本毫米波汽车雷达的扫描程序的流程图。
图3是由本发明的毫米波汽车雷达使用的自适应性感应方法的描绘。
图4是用以预测干扰的动态频谱接入方法的描绘。
图5A到5B展示在计算检测的对象与使用的雷达之间的角度过程中常规雷达感应与本毫米波汽车雷达之间的雷达输出比较的实例。目标1位于0度处且离开雷达200米；目标2位于30度处且离开雷达50米；且目标3位于-45度处且离开雷达150米。
图6展示与使用常规方法获得的结果相比的本自适应性感应方法的结果。与常规自主汽车雷达相比，本自适应性感应方法需要较少样本来获得感应结果。
图7展示本毫米波汽车雷达的示意图，其中每一发射器/接收器涵盖环境的某一角区。
图8展示用于自适应性感应方法的空间感应图的实例。
图9A展示由本毫米波汽车雷达在未应用本自适应性感应方法的情况下产生的目标图像。
图9B展示由应用本自适应性感应方法的本毫米波汽车雷达产生的目标图像。
图10展示当两个信号交叉时产生的干扰的描绘。
图11A展示在干扰前的检测的所接收信号。
图11B展示在存在干扰时的检测的所接收信号。
图11C展示在已消除干扰信号后的检测的所接收信号。
图12A展示图11A的检测的所接收信号的范围/多普勒结果。
图12B展示图11B的检测的所接收信号的范围/多普勒结果。
图12C展示图11C的检测的所接收信号的范围/多普勒结果。
具体实施方式
现参看图1到12C，本发明特征为一种用于扫描自主汽车周围的包括多个具体区域的环境的自适应性感应方法。在一些实施例中，所述方法包括提供毫米波汽车雷达。在其它实施例中，所述毫米波汽车雷达包括：一个或多个毫米波收发器、具有在毫米波范围中的频率上限的3D印刷的伦伯透镜、可操作地耦合到所述一个或多个毫米波收发器的多个天线馈送元件和可操作地耦合到所述多个天线馈送元件和收发器的一个或多个处理元件。在替代实施例中，所述一个或多个毫米波收发器各自为分开的发射器与接收器装置。在实施例中，将所述多个天线馈送元件安装到所述3D印刷的伦伯透镜的表面，且各自在确定的方向上定位。在另一实施例中，所述一个或多个处理元件处理源自所述多个具体区域中的一个具体区域的给定信号。
在另外实施例中，通过所述毫米波汽车雷达执行所述环境的粗略扫描。在优选实施例中，所述粗略扫描包括以下步骤：
(i)通过所述多个处理元件产生一个或多个宽波束图，其由所述一个或多个毫米波收发器发射到所述环境(202)；
(ii)通过所述多个天线馈送元件接收所述多个宽波束图与所述环境之间的交互产生的第一组信号，其中所述第一组信号在其由所述多个天线馈送元件接收前由所述3D印刷的伦伯透镜聚焦(203)；以及
(iii)通过所述多个处理元件处理所述第一组信号，其中如果信号的信号强度超过第一预定阈值，那么所述处理元件的所述具体区域被考虑为相关区域(205)。
在额外实施例中，随后执行每一相关区域的详细扫描，包括以下步骤：
(i)通过所述多个天线馈送元件产生窄扫描波束，所述窄扫描波束通过所述一个或多个毫米波收发器发射到每一相关区域(206)；
(ii)通过所述一个或多个毫米波收发器接收第二组信号(208)，其中所述第二组信号是所述窄扫描波束与每一相关区域之间的交互的结果，其中所述第二组信号在由所述多个天线馈送元件接收前，被所述3D印刷的伦伯透镜聚焦(207)；以及
(iii)通过所述多个处理元件处理所述第二组信号，以确定关于每一相关区域的信息(209)。
在处理前，使用所述3D印刷的伦伯透镜对所述第一和第二组信号进行数字聚焦，使得与常规平面相控阵列相比，毫米波汽车雷达的信噪比、角分辨率、检测范围和处理速度得到改善。另外，随着所述粗略扫描通过所述详细扫描的窄扫描波束更新感应结果，执行所述粗略扫描和随后所述详细扫描根据环境自适应性地调整空间感应图、扫描频带、脉冲重复频率和连贯的处理间隔通过。
在补充实施例中，由给定处理元件处理的信号的信号强度在所述信号与一个或多个相关对象交互时超过第一预定阈值。以此方式，实现环境中的对象的感应。处理第二组信号产生与由毫米波汽车雷达感应的一个或多个相关对象有关的信息。
在一些实施例中，针对多个距离设定多个第一预定阈值以检测一个或多个相关对象的存在，每一对象位于远离毫米波汽车雷达一段距离处。
在实施例中，一个或多个毫米波收发器使用一个或多个毫米波接收器和一个或多个毫米波发射器代替。
在其他实施例中，使用MIMO技术改善毫米波汽车雷达的角分辨率。在另外实施例中，MIMO技术包括针对每一毫米波发射器测量一个或多个毫米波接收器的振幅和相位，和计算针对一个或多个毫米波发射器中的每一个之间的不同目标方向的多个相位差。随后可补偿所述多个相位差，且连贯地添加来自(所述一个或多个毫米波发射器中的)不同毫米波发射器的多个雷达结果以产生比3D印刷的伦伯透镜的半功率波束宽度窄的扫描波束，以实现改善的角分辨率。随后可将扫描波束发射到每一相关区域，作为窄扫描波束。如先前提到，MIMO技术有效地用于针对给定数目个收发器改善毫米波汽车雷达的角分辨率。在替代实施例中，可应用MIMO技术以减少对于给定角分辨率所需要的收发器的数目。常规平面阵列雷达与本毫米波汽车雷达的角度发现方法的输出比较显示于图5中。
在额外实施例中，一个或多个宽波束图和窄扫描波束可通过毫米波频谱的一个或多个频道(或替代地，频带)发射到环境。在优选实施例中，估计OSA以确定所述一个或多个频道在一段给定时间内的可用性。在一些实施例中，使用POMDP估计OSA。使用POMDP描述频道的可用性。根据过去的干扰观测，所述POMDP预测在最近的未来的给定频道中的干扰的存在。可用频道是具有低干扰概率的频道。
在实施例中，针对预定数目个反复，将随后窄扫描波束发射到相关区域。每一反复可进一步使相关区域的数目窄化，和/或产生关于每一相关区域的更详尽的信息。
在补充实施例中，使用干扰抑制技术自任何接收的信号去除干扰。在一些实施例中，接收的信号可以是第一组信号、第二组信号或从随后窄扫描波束至相关区域的发射产生的信号。本毫米波汽车雷达通常使用线性频率调制的波形作为发射的信号(见图10)。当入侵雷达的信号与这些发射的信号交叉时，出现干扰。干扰可使本自适应性感应方法检测假目标，增大噪声基底，或当处理接收的信号时错失真实目标。抑制这个干扰的一个方式是消除时域中的接收的信号。注意，仅当入侵者的信号与本雷达的发射的信号交叉时才存在干扰。干扰通常具有短持续时间，如在图11B中所展示，和比接收的信号显著高的振幅，这是因为接收的信号的功率按幂数4减小，同时干扰的功率按幂数2减小(都是相对于距离)。在示范性实施例中，干扰抑制技术是在时域中执行，且包括以下步骤：
(i)测量接收的信号的振幅，
(ii)确定所述振幅是否超过第二预定阈值，以及
(iii)消除接收的信号超过第二预定阈值的部分振幅。
在另外实施例中，每一处理元件包括可操作地耦合到处理器的存储器，所述处理器执行存储于存储器中的一个或多个指令集。在实施例中，一个或多个指令集包括产生一个或多个宽波束图和窄扫描波束，处理第一组信号和第二组信号，和执行MIMO与干扰技术。在另一实施例中，存储器进一步存储所述多个第一预定阈值和第二预定阈值。
在一些实施例中，使用第一组信号的振幅值和多个处理元件的经校准的敏感性因数来检测检测的对象相对于毫米波汽车雷达的角度。作为伦伯透镜的特殊聚焦性质的结果，与使用平面阵列的常规雷达系统(其在角度发现计算中使用快速傅立叶变换(“FFT”))相比，角度发现计算成本极大地减小。对于常规雷达系统，角度发现方法是基于不同接收器(替代地，元件)之间的测量的相位差。通过N元件平面阵列雷达系统，在使用FFT的角度发现技术中的计算成本与N*log2(N)成比例。关于本基于伦伯透镜的毫米波汽车雷达，由于来自不同方向的电磁波(例如，接收的信号)由透镜聚焦，因此角度发现程序更简单地多。准确的角度发现结果可直接从测量的振幅值和每一接收器的经校准的敏感性因数获得。对于N元件伦伯透镜毫米波雷达，计算成本与N成比例，其比常规雷达系统快得多。举例来说，对于基于16元件伦伯透镜的雷达，处理时间将为具有相同数目个元件的常规雷达的至少4倍快。通过估计，对于通过本雷达的角度发现，需要小于1毫秒的计算时间。由于本毫米波汽车雷达的角度发现技术是基于振幅，因此可执行补偿接收器元件之间的差的校准以改善角度发现结果。
POMDP细节
N频带可通过离散时间马尔可夫链来模型化，其中M＝2N状态，其中将所述状态定义为每一频带的可用性。转变概率p(k)i，j可易于自获得，其中k表示干扰雷达的波形的类型，α表示频道从忙到闲的概率，β表示频道从闲到忙的概率，并且i和j表示不同频道。N＝2的状态图说明于图4中，其中且状态{1，0}指示当第二频带忙时，第一频带可用。由于在每一时槽中，用户可仅选择一个频带来发射信号和确定干扰，因此毫米波频谱的状态仅部分可观测。令n(n＝1，…，T)表示其余决策间隔的数目。对于在T个时槽上的有限水平POMDP，选择将优化其余n个决策间隔中的执行的时槽T-n+1和行动a。信息向量π的动态行为为离散时间连续状态马尔可夫过程。给定关于毫米波频谱的状态的先前信息π，在观测到行动a下的θ后，可易于通过贝叶斯规则(Bayes′rule)获得当前知识π′：
其中前面的方程式是基于观测θ和行动α的来自π的更新的信息向量。
实验细节
在本毫米波汽车雷达的详细实施例中，使用来自Infineon的发射器(RPN7720，10dBm输出功率)和接收器(RRN7745，14dB噪声系数)芯片。假定伦伯透镜的增益为23dB，那么当相关对象具有10m2的雷达横截面(“RCS”)并且远离雷达20米(通常汽车的RCS为约100m2)，具有30MHz雷达系统带宽，在接收器处的接收的信号将为：Pr＝Pt·G2·σ·λ2/(4π)3·R4＝-67dBm。考虑热噪声和典型的14dB接收器噪声指数，在接收器频道中，信噪比将为18dB。在距雷达100米处具有1m2RCS(通常针对行人的RCS)的对象的最差情况情境需要26dB增益。
图9A到9B展示由本毫米波汽车雷达在应用和未应用本自适应性感应方法的情况下产生的目标图像。在这个实例中，使用本自适应性感应方法，处理时间按因数10缩短。
如本文中所使用，术语“约”指提及的数的正或负10％。
除了本文中描述的内容之外，从前述描述，本发明的各种修改也将对所属领域的技术人员显而易见。此类修改也希望属于所附权利要求书的范围。本申请中引用的每一参考被以引用的方式全部并入本文中。
虽然已展示和描述本发明的优选实施例，但对所属领域的技术人员将易于显而易见的是，可对其进行不超过所附权利要求书的范围的修改。因此，本发明的范围应只受到所附权利要求书限制。在权利要求书中叙述的参考编号是示范性的，并且只是为了易于由专利局审查，并且决不为限制性。在一些实施例中，在本专利申请中提出的图是按比例绘制，包含角度、尺寸比等。在一些实施例中，所述图只是代表性的，并且权利要求不受所述图的尺寸限制。在一些实施例中，本文中使用短语“包括”描述的本发明的描述包含可被描述为“由……组成”的实施例，且因而，符合对主张使用短语“由……组成”的本发明的一个或多个实施例的书面描述要求。
在所附权利要求书中叙述的参考编号只是为了易于检验本专利申请，且为示范性，并且决不希望将权利要求书的范围限于具有图式中的对应的参考编号的特定特征。
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Claims (22)

1.一种用于扫描自主汽车周围环境的自适应性感应方法，其中所述环境包括多个具体区域，所述方法包括：
(a)提供毫米波汽车雷达(201)，其包括：
(i)一个或多个毫米波收发器；
(ii)3D印刷的伦伯透镜，其具有在毫米波范围中的频率上限；以及
(iii)多个天线馈送元件，其可操作地耦合到所述一个或多个毫米波收发器，安装到所述3D印刷的伦伯透镜的表面，并各自在确定的方向上定位；以及
(iv)一个或多个处理元件，其可操作地耦合到所述多个天线馈送元件和所述一个或多个毫米波收发器；
(b)执行所述环境的粗略扫描，所述步骤包括：
(i)经由所述多个处理元件产生一个或多个宽波束图，其经由所述一个或多个毫米波收发器发射到所述环境(202)；
(ii)经由所述一个或多个毫米波收发器接收所述一个或多个宽波束图与所述环境之间的交互产生的第一组信号，其中每一信号具有信号强度，其中所述第一组信号在由所述多个天线馈送元件接收前，被所述3D印刷的伦伯透镜聚焦(203)；以及
(iii)经由所述多个处理元件处理所述第一组信号，其中如果由处理元件处理的信号的所述信号强度超过第一预定阈值，那么所述处理元件的所述具体区域为相关区域(205)；
(c)执行每一相关区域的详细扫描，所述步骤包括：
(i)经由所述多个天线馈送元件产生窄扫描波束，所述窄扫描波束经由所述一个或多个毫米波收发器发射到每一相关区域(206)；(ii)经由所述一个或多个毫米波收发器接收第二组信号(208)，其中所述第二组信号是所述窄扫描波束与每一相关区域之间交互的结果，其中所述第二组信号在由所述多个天线馈送元件接收前，被所述3D印刷的伦伯透镜聚焦(207)；以及
(iii)经由所述多个处理元件处理所述第二组信号，以确定关于每一相关区域的信息(209)，其中在处理之前，使用所述3D印刷的伦伯透镜对所述第一和第二组信号进行聚焦，使得与常规平面相控阵列相比，所述毫米波汽车雷达的信噪比、角分辨率和检测范围得到改善，其中随着所述粗略扫描通过所述详细扫描的窄扫描波束更新感应结果，所述粗略扫描和随后所述详细扫描的执行根据所述环境自适应性地调整空间感应图、扫描频带、脉冲重复频率和连贯的处理间隔。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述信号与一个或多个相关对象交互时，由给定处理元件处理的所述信号的信号强度超过所述第一预定阈值，其中对所述第二组信号的处理产生与所述一个或多个相关对象有关的信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其中针对多个距离设定多个第一预定阈值以检测所述一个或多个相关对象的存在，每一对象位于所述多个距离中的远离所述毫米波汽车雷达的一段距离处。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述一个或多个毫米波收发器使用一个或多个毫米波接收器和一个或多个毫米波发射器代替。
5.根据权利要求4所述的方法，其中使用多入多出(“MIMO”)技术改善所述毫米波汽车雷达的所述角分辨率，其中所述MIMO技术包括：
(a)针对每一毫米波发射器测量所述一个或多个毫米波接收器的振幅和相位；(b)计算每个所述毫米波发射器中之间的不同目标方向的多个相位差；
(c)补偿所述多个相位差；以及
(d)连贯地添加来自不同毫米波发射器的多个雷达结果以产生比所述3D印刷的伦伯透镜(104)的半功率波束宽度窄的扫描波束，以实现改善的角分辨率，
其中将所述扫描波束发射到每一相关区域，作为所述窄扫描波束。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个宽波束图和所述窄扫描波束通过毫米波频谱的一个或多个频道发射到所述环境，其中估计机会频谱接入(“OSA”)以确定所述一个或多个频道在一段给定时间内的可用性。
7.根据权利要求6所述的方法，其中使用部分可观测的马尔可夫决策过程来估计所述毫米波汽车雷达的所述OSA。
8.根据权利要求5所述的方法，其中应用干扰抑制技术以从包含所述第一和第二组信号的接收的信号去除干扰，其中所述干扰抑制技术是在所述接收的信号的时域中执行且包括以下步骤：
(a)测量所述接收的信号的振幅，
(b)确定所述振幅是否超过第二预定阈值，以及
(c)消除所述接收的信号超过所述第二预定阈值的部分振幅。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将步骤(c)反复预定次数，其中每一反复进一步使所述相关区域的数目窄化，和/或产生关于每一相关区域的更详尽的信息。
10.根据权利要求8所述的方法，其中每一处理元件包括可操作地耦合到处理器的存储器，所述处理器执行存储于所述存储器中的一个或多个指令集，其中所述一个或多个指令集包括产生所述一个或多个宽波束图和所述窄扫描波束，处理所述第一组信号和所述第二组信号，和执行所述MIMO与干扰技术，其中所述存储器进一步存储所述多个第一预定阈值和所述第二预定阈值。
11.一种有效用于扫描自主汽车周围环境的毫米波汽车雷达，其中所述环境包括多个具体区域，所述雷达包括：
(a)一个或多个毫米波收发器(102)；
(b)3D印刷的伦伯透镜(104)，其具有在毫米波范围中的频率上限；
(c)多个天线馈送元件(103)，其可操作地耦合到所述一个或多个毫米波收发器，安装到所述3D印刷的伦伯透镜(104)的表面，各自在确定的方向上定位；以及
(d)一个或多个处理元件(107)，其可操作地耦合到所述多个天线馈送元件(103)和所述一个或多个毫米波收发器(102)；
其中通过由所述一个或多个处理元件(107)产生的一个或多个宽波束图(101)执行所述环境的粗略扫描，其中所述一个或多个宽波束图(101)经由所述一个或多个毫米波收发器(102)发射到所述环境，其中第一组信号(106)由所述一个或多个毫米波收发器接收，其中所述第一组信号(106)由所述一个或多个处理元件(107)处理以确定一个或多个相关区域，
其中，随后通过产生并发射窄扫描波束以扫描所述一个或多个相关区域来执行详细扫描，产生由所述一个或多个毫米波收发器(102)接收的第二组信号，其中所述第二组信号(106)经由所述一个或多个处理元件(107)处理以确定关于每一相关区域的信息，
其中所述第一和第二组信号在由所述多个天线馈送元件(103)接收前，被所述3D印刷的伦伯透镜(104)聚焦，其中所述聚焦导致与常规平面相控阵列相比，所述毫米波汽车雷达在信噪比、角分辨率、处理速度和检测范围上的改善，
其中随着所述粗略扫描通过所述详细扫描的窄扫描波束更新感应结果，所述粗略扫描和随后所述详细扫描的执行能够根据所述环境自适应性地调整空间感应图、扫描频带、脉冲重复频率和连贯的处理间隔。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一组信号(106)中的每一信号具有信号强度，其中如果由处理元件处理的信号的所述信号强度超过第一预定阈值，那么所述处理元件的所述具体区域为所述一个或多个相关区域中的相关区域。
13.根据权利要求12所述的系统，其中当一个或多个相关对象在所述具体区域中时，所述信号强度超过所述第一预定阈值。
14.根据权利要求13所述的系统，其中对所述第二组信号的处理产生关于所述一个或多个相关对象的信息。
15.根据权利要求13所述的系统，其中针对多个距离设定多个第一预定阈值以检测所述一个或多个相关对象的存在，每一对象驻位于所述多个距离中的远离所述毫米波汽车雷达的一段距离处。
16.根据权利要求11所述的系统，其中所述一个或多个毫米波收发器使用一个或多个毫米波接收器和一个或多个毫米波发射器代替。
17.根据权利要求16所述的系统，其中使用多入多出(“MIMO”)技术改善所述毫米波汽车雷达的所述角分辨率，其中所述MIMO技术包括：
(a)针对每一毫米波发射器测量所述一个或多个毫米波接收器的振幅和相位；
(b)计算针对每个所述一个或多个毫米波发射器之间的不同目标方向的多个相位差；
(c)补偿所述多个相位差；以及
(d)连贯地添加来自不同发射器的多个雷达结果以产生比所述3D印刷的伦伯透镜(104)的半功率波束宽度窄的扫描波束，以实现改善的角分辨率，
其中将所述扫描波束发射到每一相关区域，作为所述窄扫描波束。
18.根据权利要求11所述的系统，其中所述一个或多个宽波束图(101)和所述窄扫描波束通过毫米波频谱的一个或多个频道发射到所述环境，其中估计机会频谱接入(“OSA”)以确定所述一个或多个频道在一段给定时间内的可用性。
19.根据权利要求18所述的系统，其中使用部分可观测的马尔可夫决策过程来估计所述毫米波汽车雷达的所述OSA。
20.根据权利要求17所述的系统，其中应用干扰抑制技术以从所接收的包含所述第一和第二组信号的信号中去除干扰，其中所述干扰抑制技术是在所述接收的信号的时域中执行且包括以下步骤：
(a)测量所述接收的信号的振幅，
(b)确定所述振幅是否超过第二预定阈值，以及
(c)消除所述接收的信号超过所述第二预定阈值的部分振幅。
21.根据权利要求11所述的系统，其中多次反复地执行所述一个或多个相关区域的所述详细扫描，其中每一反复进一步使所述相关区域的数目窄化，和/或产生关于每一相关区域的更详尽的信息。
22.根据权利要求20所述的系统，其中每一处理元件包括可操作地耦合到处理器的存储器，所述处理器执行存储于所述存储器中的一个或多个指令集，其中所述一个或多个指令集包括产生所述一个或多个宽波束图和所述窄扫描波束，处理所述第一组信号和所述第二组信号，和执行所述MIMO与干扰技术，其中所述存储器进一步存储所述多个第一预定阈值和所述第二预定阈值。
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