智能毫米波C-V2X天线制造技术

本公开提供了“智能毫米波C

【技术实现步骤摘要】
智能毫米波C-V2X天线


[0001]本公开的各方面总体上涉及智能毫米波(mmWave)蜂窝车辆联网通信(cellular-vehicle-to-anything,C-V2X)天线用于在车辆之间通信的用途。

技术介绍

[0002]定向智能天线(典型地为相控阵列)可在车辆之间(C-V2X或V2X)播送点对点毫米波数据通信信号。这些链路可支持物理网状网络，所述物理网状网络支持多个虚拟网络。毫米波数据链路可在跨越26.5GHz至75GHz(波长11.1mm至4mm)的IEEE Ka频带或V频带中操作，该频带的范围与用于自适应巡航控制的车辆雷达的相同。用于V2X通信的一些标准包括：SAE J2735，即专用短程通信(DSRC)消息集字典；IEEE 1609，即WAVE简单消息协议(无线车辆对车辆通信协议的帧格式)(WAVE，即车载环境无线接入)；以及J2735和IEEE 1609自组织V2V通信全向辐射器/天线。这些标准还可用于在车辆之间的定向毫米波通信。
[0003]在配对的智能天线之间引导波束以定位其在对面车辆上的对应物可被称为训练。这种训练以及在车辆相对于彼此移动(或波束被障碍物中断)时持续地跟踪天线对应物要求大量处理能力。这增加了毫米波天线通信的实现方式的总体费用和困难。
[0004]除了使波束瞄准之外，还必须校正由于在车辆相对于彼此移动时改变波束长度造成的多普勒频移。这在较低频率下是次要考虑因素，但是在Ka和V频带中则是重大问题。

技术实现思路

[0005]在一个或多个说明性示例中，一种车辆包括毫米波(mmWave)天线，所述毫米波天线包括呈包围无透镜相机元件的预限定配置的多个光元件和多个有源天线元件。所述车辆还包括天线控制器，所述天线控制器被配置为：经由所述毫米波天线的无透镜相机接收第二车辆的第二毫米波天线的图像；基于所述图像来识别在所述毫米波天线与所述第二毫米波天线之间的比例和旋转角；根据所述比例和旋转角来计算所述毫米波天线的所述有源天线元件的相位角；以及根据所述计算出的相位角，使用所述有源天线元件将数据传输到所述第二车辆，以形成瞄准所述第二车辆的所述第二毫米波天线的波束。
[0006]在一个或多个说明性示例中，一种方法包括：经由毫米波(mmWave)天线的无透镜相机从所述毫米波天线接收第二车辆的第二毫米波天线的图像，所述毫米波天线包括呈包围无透镜相机元件的预限定配置的多个光元件和有源天线元件；基于所述图像来识别在所述毫米波天线与所述第二毫米波天线之间的比例和旋转角；根据所述比例和旋转角来计算所述毫米波天线的所述有源天线元件的相位角；以及根据所述计算出的相位角，使用所述有源天线元件将数据传输到所述第二车辆，以形成瞄准所述第二车辆的所述第二毫米波天线的波束。
[0007]在一个或多个说明性示例中，一种用于车辆的系统包括：毫米波(mmWave)天线，所述毫米波天线包括呈包围无透镜相机元件的预限定配置的多个光元件和有源天线元件；自组织通信天线，所述自组织通信天线被配置为利用径向辐射图案操作以提供数据传输，其
中天线控制器还被配置为经由所述自组织通信天线接收与所述车辆相对于第二车辆的相对位置有关的信息；以及天线控制器，所述天线控制器被配置为：经由所述毫米波天线的无透镜相机接收第二车辆的第二毫米波天线的图像；通过将离散傅里叶变换(DFT)矩阵应用于所述图像，利用傅里叶变换来估计在所述图像与包括在形状库中的预限定图像之间的平移、旋转和缩放，所述DFT矩阵是根据所述毫米波天线的所述多个光元件的数学表示生成的；基于所述图像来识别在所述毫米波天线与所述第二毫米波天线之间的比例和旋转角；通过利用卡尔曼滤波器根据所述比例和旋转角来计算所述毫米波天线的所述有源天线元件的相位角；以及根据所述计算出的相位角，使用所述有源天线元件将数据传输到所述第二车辆，以形成瞄准所述第二车辆的所述第二毫米波天线的波束。
附图说明
[0008]图1示出了用于在车辆之间的数据通信的示例系统；
[0009]图2示出了沿道路的车辆队形的示例；
[0010]图3示出了毫米波天线的示例的另外细节；
[0011]图4示出了车辆上的毫米波天线的示例配置；
[0012]图5示出了毫米波天线的光元件的示例数学表示；
[0013]图6示出了用于确定在两个毫米波天线之间的比例和旋转角信息的示例数据流；
[0014]图7示出了图6的数据流的相位相关的附加细节的示例；
[0015]图8示出了用于计算自我意识车辆的毫米波天线的有源发射天线元件的相位角的示例数据流；
[0016]图9示出了用于计算目标车辆的毫米波天线的有源发射天线元件的相位角的示例数据流；
[0017]图10示出了用于训练在自我意识车辆与目标车辆之间的毫米波通信信道的各方面的示例数据流；
[0018]图11示出了沿道路的车辆队形的示例，可针对该队形计算车辆在该队形中的相对位置；并且
[0019]图12示出了用于确定车辆A和E的相对位置的示例数据流。
具体实施方式
[0020]根据需要，本文公开了本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅是可以各种形式和替代形式体现的本专利技术的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅解释为用于教导本领域的技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。
[0021]车辆可沿道路以一队形行进并可通过毫米波天线波束互连。通过测量在连接车辆的毫米波天线之间的天线角和波束长度，可确定在队形中车辆的相对位置。这可使用植根于三角测量网络算法的协同定位算法(诸如用于勘测的算法)来实现。车辆的相对位置是高级驾驶员辅助特征(诸如盲区监测)的有用输入，并且有可能替代昂贵的传感器。
[0022]图1示出了用于在车辆102之间的数据通信的示例系统100。如图所示，第一车辆
102A和第二车辆102B(统称102)各自都有毫米波天线104和自组织通信天线106。毫米波天线104和自组织通信天线106可由车辆102的天线控制器108控制。每个车辆102还可包括纵横开关110和物理网络管理控制器112，以管理对通信的控制。
[0023]车辆102可包括各种类型的汽车、跨界多功能车(CUV)、运动型多功能车(SUV)、卡车、休闲车(RV)、船、飞机或用于运输人或货物的其他移动机器。在许多情况下，车辆102可由内燃发动机提供动力。作为另一种可能性，车辆102可为由一个或多个电动马达提供动力的电池电动车辆(BEV)、由内燃发动机和一个或多个电动马达两者提供动力的混合动力电动车辆(HEV)，诸如串联式混合动力电动车辆(SHEV)、并联式混合动力电动车辆(PHEV)或并联/串联式混合动力电动车辆(PSHEV)。由于车辆102的类型和配置可变化，因此车辆102的能力可对应地变化。作为另一些可能性，车辆102在载客量、拖挂能力和量以及存储量方面可具有不同能力。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆，所述车辆包括：毫米波(mmWave)天线，所述毫米波天线包括呈包围无透镜相机元件的预限定配置的多个光元件和多个有源天线元件；以及天线控制器，所述天线控制器被配置为：经由所述毫米波天线的无透镜相机接收第二车辆的第二毫米波天线的图像；基于所述图像来识别在所述毫米波天线与所述第二毫米波天线之间的比例和旋转角；根据所述比例和旋转角来计算所述毫米波天线的所述有源天线元件的相位角；以及根据所述计算出的相位角，使用所述有源天线元件将数据传输到所述第二车辆，以形成瞄准所述第二车辆的所述第二毫米波天线的波束。2.如权利要求1所述的车辆，其中所述天线控制器还被配置为利用傅里叶变换来估计在所述图像与包括在形状库中的预限定图像之间的平移、旋转和缩放。3.如权利要求2所述的车辆，其中所述天线控制器还被编程为通过将离散傅里叶变换(DFT)矩阵应用于所述图像来执行所述傅里叶变换，所述DFT矩阵是根据所述毫米波天线的所述多个光元件的数学表示生成的。4.如权利要求1所述的车辆，其中所述天线控制器还被配置为利用卡尔曼滤波器来计算所述有源天线元件的所述相位角。5.如权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括自组织通信天线，所述自组织通信天线被配置为利用径向辐射图案操作以提供数据传输，其中所述天线控制器还被配置为经由所述自组织通信天线接收与所述车辆相对于所述第二车辆的相对位置有关的信息。6.如权利要求1所述的车辆，其中所述天线控制器还被配置为：根据所述比例和旋转角来确定所述车辆相对于所述第二车辆的相对位置的第一矢量；从所述第二车辆接收所述第二车辆相对于第三车辆的相对位置的第二矢量；根据所述第一矢量和所述第二矢量来确定所述车辆相对于所述第三车辆的相对位置；以及根据所述车辆相对于所述第三车辆的所述相对位置来识别所述第三车辆是否在所述车辆的盲区中。7.如权利要求6所述的车辆，其中所述天线控制器还被配置为：从所述第二车辆接收所述第三车辆相对于第四车辆的相对位置的第三矢量；根据所述第一矢量、所述第二矢量和所述第三矢量来确定所述车辆相对于所述第四车辆的相对位置；以及根据所述车...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩里，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：