CN110462421A - 基于无线电的对象检测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于无线电的对象检测方法。根据所述方法，利用第一装置(11)使用无线电波来确定与感兴趣对象(31)有关的第一位置信息。基于所述第一位置信息，选择来自多个候选装置(21至29)中的第二装置(21)。将用于确定与所述感兴趣对象(31)有关的第二位置信息的请求经由电信网络发送至第二装置(21)。

Description

基于无线电的对象检测

技术领域

本发明涉及使用无线电波来检测或定位环境中的对象的方法。本发明还涉及实现这些方法的装置。

背景技术

对象检测(例如，定位和确定对象的移动)在几种应用中可能是有利的或必需的，例如，在空中、地面或水上交通工具的交通工具控制和监测系统以及监测建筑物和现场方面。

例如，雷达技术使能实现准确的对象检测。雷达是一种使用无线电波来确定对象的范围、角度或速度的对象检测系统。然而，特别是在监测地面附近或地面上的对象时，雷达系统可能遭受干扰无线电波(例如，在城市环境(例如，街谷)中吸收、衰减或反射的无线电波)。

发明内容

鉴于上述内容，本领域需要致力于解决雷达系统的上述缺点中的至少一些的方法和装置。特别地，本领域需要改进复杂地志学(例如，城市中心)下的基于雷达的对象检测。

根据本发明，该目的通过独立权利要求书的特征来实现。从属权利要求限定了本发明的实施方式。

根据本发明，提供了一种基于无线电的对象检测方法。根据所述方法，利用第一装置使用无线电波来确定与感兴趣对象有关的第一位置信息。例如，可以使用无线电波的飞行时间测量结果来确定所述第一位置信息。另外或者作为另选例，可以考虑无线电波的离开角和/或到达角以确定与所述感兴趣对象有关的所述第一位置信息。基于所述第一位置信息，从多个候选装置中选择第二装置。例如，可以提供所述多个候选装置中的每一个的位置，并且可以将靠近所述感兴趣对象布置的装置选择为所述第二装置。例如，可以基于所确定的所述感兴趣对象的位置与所述第二装置的位置之间的距离来选择所述第二装置。另外，例如，可以将最靠近所述感兴趣对象布置的装置选择为所述第二装置。将用于确定与所述感兴趣对象有关的第二位置信息的请求经由电信网络发送至所述第二装置。

根据本发明，提供了另一种基于无线电的对象检测方法，根据该方法，在第二装置处，经由电信网络接收用于确定与感兴趣对象有关的第二位置信息的请求。在接收到所述请求后，利用所述第二装置使用无线电波来确定与所述感兴趣对象有关的所述第二位置信息。例如，可以使用无线电波的飞行时间测量结果来确定所述第二位置信息。另外或者作为另选例，所述第二装置可以考虑无线电波的离开角和/或到达角以确定与所述感兴趣对象有关的所述第二位置信息。所述第二装置可以与所述第一装置协作，例如，当所述第二装置从所述第一装置接收到用于确定所述第二位置信息的请求时，可以启动在所述第二装置中执行的所述方法。

所述第一装置可以包括雷达基站或者电信网络的具有集成雷达系统的基站。所述第一装置可以基于所述第一位置信息来监测所述感兴趣对象(例如，所述感兴趣对象的位置、移动方向或速度)。然而，在用于确定所述第一位置信息的所述无线电波被干扰(例如，被布置在所述第一装置与所述感兴趣对象之间的障碍物干扰)或者需要更精确的监测的情况下，可以请求所述第二装置确定与所述感兴趣对象有关的所述第二位置信息。所述第二装置例如可以包括例如用户设备(例如，包括雷达能力(例如，短程雷达能力)的移动电话)。所述第二装置可以被选择成，使得所述感兴趣对象被布置在所述第二装置附近，并且由此所述第二装置能够确定与所述感兴趣对象有关的第二位置信息。

根据实施方式，所述用于确定第二位置信息的请求指示所述第一位置信息。通过在用于确定所述第二位置信息的请求中提供所述第一位置信息，所述第二装置得到在哪里搜索所述感兴趣对象或者要扫描哪个区域的粗略信息。

根据另一实施方式，所述用于确定所述第二位置信息的请求指示与所述第一位置信息相关联的扫描区域。例如，所述第二装置可以扫描用于确定所述第二位置信息的请求中提供的区域。在扫描过的区域中，所述第二装置可以定位所述感兴趣对象并确定所述感兴趣对象的位置。由于只分析给定区域，因此可以减少用于确定所述第二位置信息的工作量。这可以节省所述第二装置中的处理功率和电能。

根据另一实施方式，用于确定所述第二位置信息的请求包括分配给使用所述无线电波的所述第二装置的时频资源的调度授权。例如，用于确定所述第二位置信息的请求可以经由无线电信网络从所述第一装置发送至所述第二装置，在无线电信网络中定义了用于传送控制和净荷数据的多个时频资源。分配给用于确定所述第二位置信息的无线电波的时频资源可以包括无线电信网络的许可无线电资源。这可以使所述第二装置能够利用经由同一收发器和同一天线元件发送的无线电波来执行对所述感兴趣对象的位置确定，所述收发器和天线元件用于与所述无线电信网络进行通信。另外，不向所述第二装置提供额外的无线电资源来执行与所述感兴趣对象有关的所述第二位置信息的确定。

根据实施方式，经由所述电信网络从所述第二装置接收所述第二位置信息，并且基于所述第一位置信息和所述第二位置信息来确定所述感兴趣对象的位置。例如，所述第一装置可以基于其自身在大规模监测中对所述第一位置信息的确定来监测所述感兴趣对象。根据需要，所述第一装置可以针对某些区域(例如，诸如高层建筑物之间的街谷的复杂地志学)从所述第二装置请求并接收所述第二位置信息，在所述区域中，所述第一装置自身的位置确定可能失去对所述感兴趣对象的跟踪或者可能相当不准确。

根据实施方式，确定与所述第二装置有关的另一位置信息，并且确定所述感兴趣对象相对于所述第二装置的相对布置。基于与所述第二装置有关的所述另一位置信息以及所述感兴趣对象相对于所述第二装置的相对布置来确定所述第二位置信息。与所述第二装置有关的所述另一位置信息例如可以包括所述第二装置在全局参考系中的位置(例如，纬度和经度)，并且另外包括所述第二装置的取向(例如，方位角和倾斜度)。所述感兴趣对象相对于所述第二装置的相对布置可以包括所述感兴趣对象相对于所述第二装置的参考系的角度和距离。此外，所述感兴趣对象相对于所述第二装置的相对布置可以包括：包括所述感兴趣对象的区域的图像，例如由所述第二装置基于所述无线电波确定的深度图。

基于所述请求，可以确定所述无线电波的至少一个发送角。例如，基于所述请求中提供的所述第一位置信息或所述扫描区域，可以由所述第二装置确定所述无线电波的发送角。可以使用所述第二装置的天线元件的相控阵，沿着所述至少一个发送角来发送所述无线电波。这使得能够在时间和能量方面有效地扫描所述感兴趣对象。

根据实施方式，利用所述第二装置的天线元件的相控阵接收反射的无线电波。基于多个无线电波的接收特性，确定指示所述感兴趣对象相对于所述第二装置的方向的方向信息。例如，可以基于所述多个无线电波的接收特性来确定到达角。可以基于所述方向信息来确定所述第二位置信息。

所述第二位置信息例如可以包括指示反射的无线电波的接收特性的信息。所述反射的无线电波的接收特性可以包括低电平雷达检测信息，例如，来自联接至所述第二装置的天线的收发器的信号的原始数据。可以在所述第一装置中执行分析该原始数据信息以确定所述感兴趣对象的位置。另外或者作为另选例，所述第二位置信息可以包括基于所述反射的无线电波确定的所述感兴趣对象的位置坐标。所述位置坐标可以表示全局参考系中的位置(例如，经度和纬度)。此外，另外或者作为一另选例，所述第二位置信息可以包括包含基于所述反射的无线电波确定的所述感兴趣对象的环境的图像。例如，所述第二装置可以利用无线电波扫描其环境或所述环境的所述感兴趣对象所处的至少一部分。例如，所述第二装置可以利用从所述第二装置的天线元件的相控阵发射的笔形射束扫描该第二装置的环境，并且可以基于所述笔形射束的反射来确定三维深度图。可以将所述三维深度图作为所述第二位置信息发送至所述第一装置，以确定所述感兴趣对象的位置。

另外，可以经由所述电信网络将与所述第二装置有关的另一位置信息从所述第二装置传送至所述第一装置。所述另一位置信息可以包括所述第二装置在经度和纬度信息方面的位置信息以及所述第二装置在方位角和倾斜度方面的取向。

根据另一实施方式，所述电信网络包括无线电信网络，并且所述第一装置和所述第二装置包括所述无线电信网络的网络节点。例如，所述第一装置可以包括所述无线电信网络的基站，所述第二装置可以包括终端装置(例如，在所述无线电信网络中操作的诸如移动电话的用户设备)。

根据本发明，提供了一种装置，该装置包括：天线、联接至所述天线并且被配置成经由电信网络进行通信的收发器以及控制器。所述装置例如可以包括无线电信网络的基站。所述控制器被配置成使用经由所述收发器和所述天线发送的无线电波来确定与感兴趣对象有关的第一位置信息。所述第一装置可以利用雷达技术来确定所述第一位置信息。例如，所述第一装置可以使用被许可由所述第一装置用于经由所述电信网络传送信息的频带或频率范围中的无线电波来确定所述第一位置信息。所述控制器还被配置成基于所述第一位置信息从多个候选装置中选择另一装置。所述多个候选装置可以包括被布置用于经由所述电信网络传送信息的终端装置或诸如移动电话的用户设备装置。所述电信网络可以包括无线电信网络(例如，蜂窝无线电信网络)。例如，所述控制器可以确定所述多个候选装置中的每一个的位置，并且可以将靠近所述感兴趣对象布置的装置选择为所述另一装置。最后，所述控制器被配置成将用于确定与所述感兴趣对象有关的第二位置信息的请求经由所述电信网络发送至所述另一装置。

所述装置还可以被配置成作为所述第一装置执行上述方法或者所述方法的上述实施方式中的任一个。

此外，根据本发明，提供了一种装置，该装置包括：天线、收发器以及控制器。所述收发器联接至所述天线并且被配置成经由电信网络传送信息。所述装置例如可以包括可以被操作用于经由所述电信网络传送信息的终端装置或诸如移动电话的用户设备。所述控制器被配置成接收用于确定与感兴趣对象有关的位置信息的请求。经由所述电信网络从另一装置接收所述请求。所述另一装置例如可以包括所述无线电信网络的基站。在接收到所述请求后，所述控制器被配置成，使用经由所述收发器和所述天线发送的无线电波来确定与所述感兴趣对象有关的位置信息。

所述装置还可以被配置成作为所述第二装置执行上述方法或者所述方法的上述实施方式中的任一个。

因此，所述第一装置和所述第二装置可以协作以增强所述感兴趣对象的定位。

尽管结合本发明的具体实施方式和各方面，对上面的发明内容和下面的具体实施方式中描述的特定特征进行了描述，但应当理解，这些示例性实施方式的特征和各方面可以彼此组合，除非另有特别说明。

附图说明

下面，参照附图，对本发明进行更详细描述。

图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的装置。

图2示意性地示出了根据本发明的实施方式的方法的方法步骤。

图3更详细地示意性示出了根据本发明的实施方式的装置。

具体实施方式

下面，对本发明的示例性实施方式进行更详细描述。应当理解，在此描述的各种示例性实施方式的特征可以彼此组合，除非另有特别说明。各个附图中的相同标号指代相似或相同组件。图中所示组件或装置之间的任何联接可以是直接或间接联接，除非另有特别说明。

图1示意性地示出了多个第一装置(11至14)和第二装置(21至29)的布置。

第一装置(11至14)可以包括无线电信网络(例如，蜂窝无线通信网络)基站。另外或者作为另选例，第一装置(11至14)可以包括配备有用于无线通信的调制解调器的雷达基站，所述调制解调器可以使雷达基站能够通过蜂窝协议进行通信。

第二装置(21至29)可以包括终端装置，例如，移动用户设备装置(例如，移动电话、智能电话、平板电脑等)。

第一装置(11至14)可以被配置成形成雷达系统，该雷达系统通过发送雷达信号并接收来自被监测感兴趣对象的反射的雷达信号来监测该对象。例如，第一装置11可以发送无线电波作为用于监测感兴趣对象(31和32)的雷达信号114。感兴趣对象例如可以包括交通工具(例如，空中、地面或水上交通工具)。然而，根据第一装置(11至14)的部署策略以及被监测区域的地志学，雷达信号可能无法完全表征该环境，尤其是相对靠近地平面的环境。例如，在如图1所示包括建筑物(51至55)的城市地区，某些区域可能难以被第一装置(11至14)监测。例如，在感兴趣对象位于所示建筑物(51至55)的中心内的中心区域40内的情况下，由于许多障碍物影响来自第一装置(11至14)的雷达信号114，因此雷达系统的第一装置(11至14)可能难以详细表征该区域40。

如上所述，第一装置(11至14)能够利用移动通信来联系可以紧邻感兴趣对象(31和32)的网络节点(例如，第二装置(21至29))。因此，可以利用第二装置(21至29)来支持包括第一装置(11至14)的雷达系统，以确定感兴趣对象(31和32)的位置。

下面将结合图2所示的方法步骤(101至108)和图3所示的图1的布置的局部放大图来描述对应的方法。

图3更详细地示出了第一装置11。第一装置11包括：控制器111、收发器112以及天线113。天线113可以包括多个天线元件的天线阵，该天线阵适于发送和接收雷达信号以及用于根据例如无线蜂窝电信技术来传送数据的通信信号。然而，作为另选例，第一装置11可以仅包括雷达功能，并且可以联接至无线电信网络的基站，以根据无线蜂窝电信技术来传送数据。

此外，图3更详细地示出了第二装置21。第二装置21包括：控制器211、收发器212以及天线213。收发器212联接至天线213并且被配置成经由电信网络传送信息，例如，根据蜂窝无线电信网络技术来传送信息。

下面将结合图2对第一装置11和第二装置21两者的操作进行描述。方法步骤(101至105)是由第一装置11(例如，雷达和电信系统的基站)来执行的。方法步骤(106至108)是由第二装置21(例如，像移动电话、智能电话或平板PC的用户设备)来执行的。

在步骤101中，第一装置11确定与感兴趣对象31(例如，交通工具)有关的第一位置信息。第一装置11通过使用无线电波来确定第一位置信息。例如，第一装置11可以利用从天线113发送、从感兴趣对象31反射并且在天线113处接收的无线电波114的飞行时间测量结果。另外或者作为另选例，第一装置11可以利用天线113的天线布置来发送定向无线电射束以扫描第一装置11的环境。基于定向无线电射束的离开角和定向无线电射束(包括该无线电射束从环境中的对象(例如，从建筑物(51和53)以及感兴趣对象31)反射)的飞行时间，可以生成第一装置11的环境的三维深度图。另外或者作为另选例，可以利用反射的无线电射束的到达角来生成三维深度图。换句话说，第一装置11借助于发送雷达信号或脉冲并分析来自这些信号和脉冲的反射来表征该第一装置的环境区域。雷达系统可以包括一个或多个发送器和接收器。接收器可以与发送器共同定位或者可以与发送器间隔开。

当雷达系统正在监测某个感兴趣对象(例如，感兴趣对象31)时，针对某个区域(例如，图3中所示的区域40)的检测能力例如因像建筑物(51和53)之类的障碍物而可能不足。因此，第一位置信息可能不具有足够的准确度并且需要改进。

在这种情况下，第一装置11可以在步骤102中，基于第一位置信息来选择第二装置(21至29)中的一个，该第一位置信息仅表示感兴趣对象31的粗略位置。例如，第一装置11可以选择第二装置21，由于该第二装置21接近感兴趣对象31的位置。在步骤103中，第一装置11向所选择的第二装置21发送用于确定与感兴趣对象31有关的第二位置信息的请求。该请求是经由无线电信网络的无线通信60发送的。第一装置11和第二装置21都可以根据为电信网络定义的无线通信技术来进行操作。

在步骤106中在第二装置21处接收到用于确定与感兴趣对象31有关的第二位置信息的请求后，在步骤107中，第二装置21确定与感兴趣对象31有关的位置信息。第二装置21通过使用无线电波214来确定与感兴趣对象31有关的位置信息。第二装置21可以利用像使用无线电波214的飞行时间、到达角以及离开角测量的无线电技术。利用所述请求，可以请求第二装置21调查其与雷达检测技术的紧密接近。例如，该请求可以包括特定的扫描区域，定义要经由雷达检测技术归类或调查的地理区域。这种扫描区域可以例如通过地理坐标来定义。

第二装置21进行的雷达检测可以借助于扫描一组雷达发送214来进行，其中每次雷达发送之间具有确定的角度差。从第一装置11接收到的请求可以指定这种雷达方向扫描特性。例如，这些特征可以是雷达发送之间的角度差、不同的雷达发送的最小值、每次雷达发送之间的最大允许角度等。来自第一装置11的请求还可以包括确定第二装置21的天线213的天线配置，例如，定义波束成形的波束宽度，该波束成形将由第二装置21用于每次雷达信号发送。

此外，来自第一装置11的请求还可以包括由第二装置21用于雷达信号的特定资源调度。资源调度可以包括用于发送雷达信号的时间和频率。该资源可以包括无线电信网络的所谓“许可频带”的资源，该第二装置21在该“许可频带”下工作。换句话说，所述资源分配可以与用于无线通信系统的资源(时间和频率)交叠，这意味着无线电接入系统可以将其一部分资源用于雷达信号发送。

当在步骤103中将无线电资源包括在请求中时，第一装置11进而包括第一装置(11至14)的整个雷达系统可以具有关于来自第二装置21的雷达信号的时间和频率(资源)的知识。另外，可以将第二装置21的位置传送至雷达系统的一些或所有第一装置(11到14)。基于该信息，第一装置(11至14)中的一个或更多个还可以监听从第二装置21发射的雷达信号，并且可以执行无源雷达检测方法以确定感兴趣区域40的特征和/或感兴趣对象31的位置。

此外，来自第一装置11的用于确定与感兴趣对象31有关的第二位置信息的请求可以包括从第二装置21请求包括第二位置信息的响应的那种指示符。例如，可以请求来自第二装置21的响应，以使包括例如像环境的三维深度图的图像或图片的高级结果，或者可以由第一装置11分析的低级雷达检测信息。

另外，第二装置21可以在第二位置信息中包括与其自己的地理位置有关的另一位置信息(例如，在纬度、经度、方位角和/或倾斜度方面)，以及针对每次雷达发送的测量的地理信息的细节。

在步骤108中，第二装置21将第二位置信息发送至第一装置11。第二位置信息可以包括所请求的格式。

在步骤104中，第一装置11接收由第二装置21提供的第二位置信息，并且可以基于第二位置信息增强其特征以及对感兴趣区域40和该区域40内的感兴趣对象31的分析。

应当注意，在无线通信网络内的通信和由第一装置(11至14)和/或第二装置(21至29)发送的雷达信号均使用相似频率范围内的无线电波的情况下，对于这两种类型的发送，可以在第一装置和第二装置内重复使用硬件组件(例如，天线(113和213)以及收发器(112和212))。

Claims (16)

1.一种基于无线电的对象检测方法，所述方法包括：

-利用第一装置(11-14)使用无线电波(114)来确定与感兴趣对象(31)有关的第一位置信息；

-基于所述第一位置信息从多个候选装置(21-29)中选择第二装置(21)；以及

-经由电信网络向所述第二装置(21)发送用于确定与所述感兴趣对象(31)有关的第二位置信息的请求。

2.一种基于无线电的对象检测方法，所述方法包括：

-在第二装置(21)处，经由电信网络接收用于确定与感兴趣对象(31)有关的第二位置信息的请求；以及

-利用所述第二装置(21)使用无线电波(214)来确定与所述感兴趣对象(31)有关的所述第二位置信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，用于确定第二位置信息的请求指示所述第一位置信息。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，用于确定所述第二位置信息的请求指示与所述第一位置信息相关联的扫描区域。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，用于确定所述第二位置信息的请求包括分配给使用所述无线电波(214)的所述第二装置(21)的时频资源的调度授权。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括：

-经由所述电信网络从所述第二装置(21)接收所述第二位置信息；以及

-基于所述第一位置信息和所述第二位置信息来确定所述感兴趣对象(31)的位置。

7.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：

-确定与所述第二装置(21)有关的另一位置信息；

-确定所述感兴趣对象(31)相对于所述第二装置(21)的相对布置；以及

-基于所述第二装置(21)的所述另一位置信息以及所述感兴趣对象(31)相对于所述第二装置的所述相对布置来确定所述第二位置信息。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：

-基于所述请求来确定所述无线电波的至少一个发送角，

-使用所述第二装置(21)的天线元件的相控阵，沿着所述至少一个发送角来发送所述无线电波(214)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，所述方法还包括：

-利用所述第二装置(21)的天线元件的相控阵接收反射的无线电波；以及

-基于多个无线电波的接收特性，确定指示所述感兴趣对象(31)相对于所述第二装置(21)的方向的方向信息，

-基于所述方向信息来确定所述第二位置信息。

10.根据权利要求7至9中的任一项所述的方法，

其中，所述第二位置信息包括以下中的至少一者：

-指示反射的无线电波的接收特性的信息，

-基于反射的无线电波确定的所述感兴趣对象(31)的位置坐标，以及

-基于反射的无线电波确定的包括所述感兴趣对象(31)的环境的图像。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括：

-从所述第二装置(21)向所述第一装置(11)并且经由所述电信网络传送与所述第二装置(21)有关的另一位置信息。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述电信网络包括无线电信网络，其中，所述第一装置(11-14)和所述第二装置(21-29)包括所述无线电信网络的网络节点。

13.一种装置，该装置包括：

-天线(113)，

-收发器(112)，所述收发器联接至所述天线(113)并且被配置成经由电信网络传送信息，以及

-控制器(111)，所述控制器被配置成

使用经由所述收发器(112)和所述天线(113)发送的无线电波(114)来确定与感兴趣对象(31)有关的第一位置信息，

基于所述第一位置信息从多个候选装置(21-29)中选择另一装置(21)，以及

经由所述电信网络向所述另一装置(21)发送用于确定与所述感兴趣对象(31)有关的第二位置信息的请求。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述装置(11)被配置成作为第一装置(11)来执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法。

15.一种装置，该装置包括：

-天线(213)，

-收发器(212)，所述收发器联接至所述天线(213)并且被配置成经由电信网络传送信息，以及

-控制器(211)，所述控制器被配置成

经由所述电信网络从另一装置(11)接收用于确定与感兴趣对象(31)有关的位置信息的请求，并且

在接收到所述请求后，使用经由所述收发器(212)和所述天线(213)发送的无线电波(214)来确定与所述感兴趣对象(31)有关的位置信息。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述装置(21)被配置成作为第二装置来执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法。