距离测量制造技术

一种距离测量装置（ＤＤＭ），其根据在发射模式下所发射的电磁信号（ＴＢ）与在接收模式下所接收的该电磁信号的反射（ＲＢ）之间的延迟，而提供距离指示（ＤＶ）。该距离测量装置包括天线模块（ＡＭ），其包括用于发射电磁信号（ＴＢ）和用于接收其反射（ＲＢ）的多个天线。波束形成模块（ＢＦ）定义对于各个天线的各个幅度和相位关系，以使得天线模块（ＡＭ）在两个上述的模式的至少一个模式下提供定向天线方向图。优选地，波束形成与操纵控制模块（ＢＣ）控制各个幅度和相位关系为随方向命令（ＤＩＲ）而变。３－Ｄ画面可以通过施加各个方向命令（ＤＩＲ）以便得到对于二维画面中各个部分的各个距离指示（ＤＶ）而被形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的一个方面涉及距离测量装置。距离测量装置可被使用来例如生成与二维 画面相关联的所谓的深度图(Cbpth map)。因此，可以形成场景的三维(3-D)表示，简略地 说，它是3-D画面。本专利技术的其它方面涉及距离测量的方法、3-D画面捕获系统、3-D画面捕 获的方法、以及用于使得可编程处理器实行至少一个上述方法的计算机程序产品。
技术介绍
距离指示可以按以下的方式得到。在发射步骤中，电磁信号被朝向其距离需要确 定的目标发射。在接收步骤中，由该目标引起的电磁信号的反射以给定的延迟被接收。距 离指示可以根据这个延迟被提供。在雷达设备中使用的这个原理典型地牵涉到具有给定的取向和给定的定向天线 方向图的一个或更多个天线。电磁信号以具有特定方向的波束的形式被发射。天线的取向 和它的定向天线方向图确定波束的方向，该方向应当指向其距离需要确定的目标。N. Yonemoto 等人的、发表在 the Proceedings of SPIE 6226，62洸08 0006)的题 巨为"Performance of obstacle detection and collision warning system for civil helicopters”的文章描述了用于民用直升机的障碍检测和碰撞报警系统，其中利用彩色照 相机、红外照相机和毫米波(MMW)雷达作为传感器。MMW雷达提供距离信息。个人计算机 (PC)被用作为数据处理器，它收集彩色图像、红外图像和雷达数据，以便把增强的障碍图像 提供在显示器上。另一个PC控制MMW雷达及其扫描设备，该扫描设备包括平衡环。传感器 被安装在平衡环上，用来操控传感器的轴的方向或消除直升机振动。
技术实现思路
需要一种相对便宜的定向距离测量装置，尤其是用于消费者应用。按照本专利技术的一方面，距离测量装置根据在发射模式下所发射的电磁信号与在接 收模式下所接收的该电磁信号的反射之间的延迟，而提供距离指示。该距离测量装置包括 天线模块，所述天线模块包括用于发射电磁信号和用于接收其反射的多个天线。波束形成 模块定义对于各个天线的各个幅度和相位关系，以便使得天线模块在两个上述的模式的至 少一个模式下提供定向天线方向图。这样的距离测量装置不需要用于控制实行距离测量所在的方向的任何电动机械 模块。例如，不需要如在上述的文章中提到的平衡环。实行距离测量所在的方向可以以完 全的电的方式被控制。这样的电的方向控制通常比电动机械方向控制便宜。而且，电的方 向控制通常比具有给定惯性的电动机械方向控制更快捷。这允许在相对较短的时间间隔内 在各个不同的方向上实行各种距离测量。深度扫描可以相对快捷地实行。按照本专利技术的另一个方面，3-D画面是借助于以上定义的、能够对于在二维画面中 的各个目标提供各个距离指示的距离测量装置而形成的。各个距离指示可以构成与二维画 面相关联的所谓的深度图。深度图可包括对于二维画面的各个部分的各个深度指示。为了生成这样的深度图，控制上述的各个幅度和相位关系的各个方向命令可被施加到距离测量 装置。因此，该距离测量装置可以实行与二维画面相符的深度扫描。深度图可以以相对较 简单的方式得到，尤其是在各个方向命令定义对应于在二维画面上的各个部分的各个方向 的情况下。本专利技术的实现有利地包括一个或更多个以下的附加特征，这些附加特征在对应于 各个从属权利要求的分开的段落中被描述。优选地，天线模块包括在其上提供多个天线的基底。基底优选地包括印刷电路板材料。上述的各个幅度和相位关系优选地被控制为随方向命令而变。波束形成模块优选地包括增益/相位调节电路，其包括一对具有不同长度的传输 线、一对增益可控制的电路、以及信号组合器。该对传输线响应于输入信号而提供第一延迟 信号和第二延迟信号。该对增益可控制的电路分别响应于第一延迟信号和第二延迟信号而 提供第一增益调节的延迟信号和第二增益调节的延迟信号。信号组合器组合第一增益调节 的延迟信号和第二增益调节的延迟信号。波束形成和操纵控制电路优选地控制在由各个增 益可控制的电路提供的各个增益之间的比值。距离检测模块优选地生成波长范围被包括在1厘米与1毫米之间的载波，该载波 形成所发射的电磁信号的组成部分。参照附图作出的详细描述举例说明了以上概述的本专利技术以及附加特征。其中，在 可能的情况下，在所有的图上，相同的参考标号被使用来表示类似的部件或功能。附图说明图1是举例说明定向距离测量装置的框图。图2是举例说明可以形成定向距离测量装置的组成部分的天线模块的实物电路 图。图3是举例说明可以形成定向距离测量装置的组成部分的增益/相位调节电路的 电路图。图4是举例说明包括图1所举例说明的定向距离测量装置的3-D画面捕获系统的 框图。图5是举例说明在3-D画面捕获系统内生成的画面和与其相关联的深度图的概念 图。图6是举例说明可被应用来在3D画面捕获系统中获益的天线和照相机传感器模 块的实物电路图。具体实施例方式图1举例说明定向距离测量装置DDM。该定向距离测量装置DDM包括天线模块AM、 波束形成模块BF、距离确定模块DD以及波束形成和操纵控制器BC。天线模块AM包括多个 天线，它们可以存在于例如基底上。波束形成模块BF包括多个天线端口 APi、AP2、AP3、…、AIV各个天线端口被耦合 到天线模块AM中所包括的各个天线。波束形成模块BF还包括发射输入TI和接收输出R0，它们可以在物理上构成单个端口或两个单独的端口。距离确定模块DD包括发射输出TO和接收输入RI，它们分别被耦合到波束形成模 块BF的发射输入TI和接收输出R0。同样地，发射输出TO和接收输入RI可以在物理上构 成单个端口或两个单独的端口。应当指出，单个端口并不一定是指时分复用操作，正如此后 将说明的。波束形成和操纵控制器BC例如可以借助于指令执行设备和在其中装载有一组指 令的程序存储器而被实现，所述指令定义由波束形成和操纵控制器BC实行的操作，这将在 下文描述。定向距离测量装置DDM基本上如下地运行。距离确定模块DD产生发射脉冲TX，该 发射脉冲TX在给定的时刻出现在它的发射输出TO。发射脉冲TX优选地包括波长范围被 包括在1厘米与1毫米之间的载波。例如，该载波可以具有90 GHz的基频。波束形成模块 BF在它的发射输入TI处接收发射脉冲TX，并响应于此而产生多个天线驱动信号。在天线 模块AM中的各个天线接收各自的天线驱动信号AD。各个天线驱动信号AD具有相对于彼此 的特定的幅度和相位关系。这使得天线模块AM产生在特定的方向上的发射波束TB。发射波束TB可能，可以说，击中在所涉及的方向上存在的目标0，如图1所例示的。 这将造成从目标0到天线模块AM的反射波束RB。反射波束RB使得在天线模块AM中的各 个天线产生各自的接收信号RS。这些各自的接收信号RS出现在波束形成模块BF的相应天 线端口 APpAP2、AP3、…、AIV波束形成模块BF响应于来自天线模块AM中各个天线的各个 接收信号RS而在它的接收输出RO产生接收脉冲RX。距离确定模块DD测量在发射脉冲TX 与接收脉冲RX之间延迟。距离确定模块DD把这个测量到的延迟有效地转换成距离值DV。 距离值DV代表在所涉及的方向上的目标0相对于天线模块AM的距离。发射波束TB本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种距离测量装置（ＤＤＭ），其根据在发射模式下所发射的电磁信号（ＴＢ）与在接收模式下所接收的该电磁信号的反射（ＲＢ）之间的延迟，而提供距离指示（ＤＶ），该距离测量装置包括：－　　天线模块（ＡＭ），包括用于发射电磁信号和用于接收其反射的多个天线（ＡＮＴ）；－　　波束形成模块（ＢＦ），用于定义对于天线模块中各个天线的各个幅度和相位关系，以使得天线模块在两个上述的模式的至少一个模式下提供定向天线方向图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PTM范蔡尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL