使用表面穿透雷达系统和广播传输监测车辆位置技术方案

一种定位系统利用探地雷达(GPR)天线阵列来检测用于改进定位的地面和地下道路特征以及广播传输。例如，GPR天线可以拾取AM或FM无线电传输或Wi

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用表面穿透雷达系统和广播传输监测车辆位置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年9月21日提交的美国临时专利申请号63/080,927的优先权和权益，并且其全部内容通过引用结合于此。


[0003]本专利技术总体上涉及车辆路线规划，尤其涉及使用表面穿透雷达(SPR)系统的车辆路线规划。

技术介绍

[0004]已经开发了各种导航系统，为车辆驾驶员提供指定的起始位置和目的位置之间的路线规划。通常，从大型道路数据库中选择一条或多条路线。导航系统通常包括一个或多个位置确定设备，例如，全球定位系统(GPS)接收机，以指示车辆相对于数据库中道路的当前位置。传统上，路线规划是基于某些用户指定的标准来执行的，例如，最短距离或最快行驶时间。在越野条件下，车辆在未铺路面的道路或轨道上行驶，这些道路或轨道可能以沙子、砾石、泥浆、雪、岩石和其他自然地形为特征，利用传统技术进行路线规划仍然具有挑战性。例如，根据条件和地形，越野行驶可能需要特别装备的车辆；然而，传统的导航技术没有考虑这些因素。
[0005]如美国专利号8,949,024中所述的，可以获得并分析沿车辆路径的表面和表面下特征的SPR图像，以定位车辆，其全部公开内容通过引用结合于此。特别地，可以基于与先前获取的SPR图像相关联的位置来建立位置。例如，可以通过图像相关或其他合适的技术将新的SPR图像与先前获取的SPR图像进行比较。
[0006]该方法可提供精确的位置信息，并且可获得速度信息。另一方面，GPS系统可以使用两个GPS点(位置)和GPS接收机时钟(非常准确，定期与GPS卫星上的原子钟同步)来报告速度。因此，需要旨在提高SPR系统生成的位置信息的准确性的技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的实施例利用具有探地雷达(GPR)天线阵列的SPR系统来检测广播传输，并使用这些来改善定位。例如，GPR天线可以拾取AM或FM无线电传输或Wi
‑
Fi信号，并且可以使用这些信号来计算车辆的位置。
[0008]因此，在第一方面，本专利技术涉及一种导航系统，在各种实施例中，该导航系统包括：SPR系统，包括被配置为接收SPR信号和射频(RF)信号的GPR天线阵列；图像生成模块，用于将来自SPR系统的信号处理成包括表面下特征的图像；RF接收模块，用于从SPR系统提取RF信号；以及导航系统，用于至少部分基于RF信号、由图像生成模块生成的图像和至少一个参考SPR图像来确定位置。
[0009]SPR系统可以被配置为，如果RF发射机的位置已知，则：使用所提取的RF信号的感测功率电平来估计离RF发射机的距离；以及验证或校正基于GPR地图估计的位置。在一些实
施例中，GPR传感器阵列包括包含多个天线的水平GPR传感器阵列；SPR系统可以被配置为，如果RF发射机的位置未知，则：作为地图的一部分，监测所接收的RF信号的功率电平随时间的变化，以估计车辆位置；以及基于多个天线中的至少一些天线上的到达时间差来估计RF信号的方向来源。
[0010]在一些实施例中，该系统还包括：从GPR天线阵列垂直移位的无线电天线，其中，GPR天线阵列上的到达时间差用于估计相对于RF发射机的位置的水平方向，并且其中，GPR天线阵列和无线电天线之间的到达时间差用于估计相对于RF发射机的位置的垂直方向。
[0011]在第二方面，本专利技术涉及一种导航方法，在各种实施例中，包括：接收SPR信号和RF信号；将SPR信号处理成包括表面下特征的图像；以及至少部分基于所接收的RF信号、图像和参考SPR图像库来确定位置。
[0012]该方法可以还包括，如果RF发射机的位置已知，则：使用所接收的RF信号的感测功率电平来估计离RF发射机的距离；以及验证或校正基于GPR地图估计的位置。在一些实施例中，该方法还包括，如果RF发射机的位置未知，则：作为地图的一部分，监测所接收的RF信号的功率电平随时间的变化，以估计车辆位置；以及基于到达时间差来估计RF信号的方向来源。
[0013]在各种实施例中，该方法可以包括：基于GPR天线阵列上的RF信号到达时间差，来估计相对于RF发射机的位置的水平方向；以及基于GPR天线阵列和无线电天线之间的到达时间差，来估计相对于RF发射机的位置的垂直方向。例如，接收的RF信号可以用于提供粗略的位置估计，SPR信号用于改进粗略的估计。
[0014]如本文所用，术语“基本上”是指
±
10％，在一些实施例中，是指
±
5％。在整个说明书中，对“一个示例”、“示例”、“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合示例描述的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个示例中。因此，短语“在一个示例中”、“在示例中”、“一个实施例”或“实施例”出现在本说明书各处，不一定都指同一示例。此外，特定的特征、结构、例程、步骤或特性可以以任何合适的方式在该技术的一个或多个示例中组合。本文提供的标题仅是为了方便，并不旨在限制或解释所要求保护的技术的范围或含义。
附图说明
[0015]结合附图，将更容易理解前述和以下详细说明，其中：
[0016]图1A示意性示出了包括根据本专利技术的实施例的位置监测系统的示例性行驶车辆。
[0017]图1B示意性示出了一种替代配置，其中，位置监测系统的天线更靠近或接触路面。
[0018]图2示意性描述了根据本专利技术的实施例的示例性位置监测系统。
[0019]图3A
‑
3D示意性描绘了根据本专利技术的实施例的位置监测系统的控制器和RF接收机模块的替代架构。
[0020]图4示意性示出了使用广播信号传输处理的位置监测系统的控制器的操作。
具体实施方式
[0021]首先参考图1A，图1A描绘了在预定路线104上行驶的示例性车辆102；车辆102设置有用于据此进行车辆导航的地形监测系统106。在各种实施例中，地形监测系统106包括SPR系统108，该SPR系统具有固定到车辆102前面(或任何合适的部分)的探地雷达(GPR)天线阵
列110。GPR天线阵列110通常平行于地面定向，并垂直于行进方向延伸。在替代配置中，GPR天线阵列110更靠近或接触路面(图1B)。在一个实施例中，GPR天线阵列110包括用于向道路发射GPR信号的空间上不变的天线元件的线性配置；GPR信号可以通过路面传播到表面下区域并向上反射。反射的GPR信号可以被GPR天线阵列110中的接收天线元件检测到。在各种实施例中，然后，处理和分析检测到的GPR信号，以生成沿着车辆102的轨迹的表面下区域的一个或多个SPR图像(例如，GPR图像)。如果GPR天线阵列110不与表面接触，接收到的最强的回波信号可能是由路面引起的反射。因此，SPR图像可以包括表面数据，即表示表面下区域与空气或局部环境的界面的数据。
[0022]为了定位，可将SPR图像与先前为表面下区域获取和存储(例如，作为库)的SPR参考图像进行比较，这些表面下区域至少部分地与限定路线的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导航系统，包括：表面穿透雷达(SPR)系统，包括被配置为接收SPR信号和射频(RF)信号的探地雷达(GPR)天线阵列；图像生成模块，用于将来自所述SPR系统的信号处理成包括表面下特征的图像；RF接收模块，用于从所述SPR系统提取RF信号；以及导航系统，用于至少部分基于所述RF信号、由所述图像生成模块生成的图像和至少一个参考SPR图像来确定位置。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述SPR系统被配置为，如果RF发射机的位置已知，则：使用所提取的RF信号的感测功率电平来估计离所述RF发射机的距离；以及验证或校正基于GPR地图估计的位置。3.根据权利要求1所述的系统，其中：所述GPR传感器阵列包括包含多个天线的水平GPR传感器阵列；以及所述SPR系统被配置为，如果所述RF发射机的位置未知，则：作为地图的一部分，监测所接收的RF信号的功率电平随时间的变化，以估计车辆位置；以及基于所述多个天线中的至少一些天线上的到达时间差来估计所述RF信号的方向来源。4.根据权利要求1所述的系统，还包括：从所述GPR天线阵列垂直移位的无线电天线，其中，所述GPR天线阵列上的到达时间差用于估计相对于所述RF发射机的位置的水平方向，并且其中，所述GPR天线阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：GPR公司，
类型：发明
国别省市：