專利名稱：用于生成并處理發(fā)送器信號的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此所述的技術(shù)涉及用于生成并處理編碼的發(fā)送信號的裝置和方法，及此類裝置 和方法的各種應(yīng)用。
背景技術(shù)：
到物體的距離測量可以通過發(fā)送并接收發(fā)送信號來進行。所發(fā)送的信號從發(fā)送器 朝物體發(fā)送。所發(fā)送的信號被物體反射并被位于與發(fā)送器相同位置的接收器檢測。假定具 有關(guān)于所發(fā)送和反射信號的傳播速度的某些知識，到物體的距離就可以通過確定何時信號 被發(fā)送器發(fā)送和何時其被接收器接收之間的時間量來計算。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個方面，提供了一種產(chǎn)生編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號的方法。該方法包括產(chǎn) 生連續(xù)波載波信號，及利用代碼來調(diào)制該連續(xù)波載波信號，以便產(chǎn)生編碼的連續(xù)波發(fā)送器 信號，該代碼以非脈沖形式表示脈沖。根據(jù)另一方面，提供了一種處理編碼的連續(xù)波信號的方法。所述編碼的連續(xù)波信 號包括利用代碼調(diào)制的連續(xù)波載波信號，其中所述代碼以非脈沖形式表示脈沖。該方法包 括對編碼的連續(xù)波信號的至少一部分執(zhí)行逆變換，以復(fù)原所述脈沖，其中所述逆變換消除 脈沖到非脈沖形式的變換。根據(jù)另一方面，一種方法包括發(fā)送連續(xù)波發(fā)送器信號，其中所述連續(xù)波發(fā)送器信 號包括利用代碼調(diào)制的連續(xù)波載波信號，該代碼以非脈沖形式表示脈沖。該方法還包括接 收該連續(xù)波發(fā)送器信號，并處理該連續(xù)波發(fā)送器信號，以復(fù)原所述脈沖。根據(jù)另一方面，一種發(fā)送系統(tǒng)包括配置成生成代碼的計算引擎和配置成產(chǎn)生由該 代碼調(diào)制的信號的信號發(fā)生器，其中所述代碼以非脈沖形式表示脈沖。根據(jù)另一方面，一種接收系統(tǒng)包括配置成接收由連續(xù)波載波信號構(gòu)成的編碼的連 續(xù)波信號的計算引擎，其中所述連續(xù)波載波信號利用以非脈沖形式表示脈沖的代碼進行調(diào) 制。該計算引擎還配置成處理編碼的連續(xù)波信號，以復(fù)原所述脈沖。根據(jù)另一方面，一種系統(tǒng)包括配置成發(fā)送包括連續(xù)波載波信號的發(fā)送器信號的發(fā) 送器，其中所述連續(xù)波載波信號利用以非脈沖形式表示脈沖的代碼進行調(diào)制。該系統(tǒng)還包 括配置成接收發(fā)送器信號并處理發(fā)送器信號以便復(fù)原所述脈沖的接收器。根據(jù)另一方面，提供了一種處理所接收到的信號的方法，其中所接收到的信號包 括利用表示脈沖的代碼進行調(diào)制的連續(xù)波載波信號。該方法包括以一個采樣速率采樣所接收到的信號，創(chuàng)建多個樣本點，每個樣本點都在時間上與相鄰的樣本點隔開一個樣本間隔。 該方法還包括識別多個樣本點的特征，并對該多個樣本點進行傅立葉變換，以便產(chǎn)生FT信 號。該方法還包括確定特征附近的作為頻率的函數(shù)的FT信號相位變化的速率。


附圖并不意圖按比例繪制。圖中，在各個圖中所示出的每個完全相同或幾乎完全 相同的部件是由相同的標(biāo)號表示的。為了清晰，不是每個部件都在每個圖中標(biāo)出。在附圖 中圖1是根據(jù)一種實施方式可以確定到物體的距離的系統(tǒng)；圖2是根據(jù)一種實施方式生成并處理發(fā)送信號的方法的流程圖；圖3是根據(jù)一種實施方式如在圖2方法中使用的生成表示脈沖的代碼的方法的流 程圖；圖4A和4B示出了強激勵脈沖(impulse)的一個非限制性例子，及可以在圖3所 示出的方法中使用的時間域代碼；圖4C示出了利用圖4B中所示類型的代碼形成的示例發(fā)送器信號；圖5是如在圖2方法中使用的處理信號以便復(fù)原脈沖的方法的例子流程圖；圖6A和6B示出了利用圖5方法從反射的發(fā)送器信號重構(gòu)的脈沖的例子；圖7是根據(jù)一種實施方式能夠根據(jù)圖2方法運行的發(fā)送器/接收器系統(tǒng)；圖8是根據(jù)一種實施方式可以用于方便確定所接收到的發(fā)送器信號定時的圖類 型的例子；圖9A-9D示出了根據(jù)一種實施方式相對于彼此移動恒定的延遲量的發(fā)送器信號 的例子；圖9E示出了對應(yīng)于圖9A-9D中所示的信號組合的、可以被接收器接收的信號；圖9F示出了從圖9E的信號重構(gòu)的脈沖；圖IOA示出了根據(jù)一種實施方式包括單個發(fā)送器與多個接收器的系統(tǒng)；圖IOB示出了根據(jù)另一種實施方式包括多個發(fā)送器與單個接收器的系統(tǒng)；圖IOC示出了根據(jù)一種實施方式包括能夠掃描視場的單個發(fā)送器與單個接收器 的系統(tǒng)；圖IlA和IlB分別示出了根據(jù)一種實施方式的所接收到的具有消波(clipping) 的發(fā)送器信號和從所接收到的發(fā)送器信號重構(gòu)的脈沖；以及圖12是示出根據(jù)一種實施方式生成并處理編碼的連續(xù)波信號的方法的流程圖。
具體實施例方式給出了可以用于有效地將連續(xù)波發(fā)送系統(tǒng)作為脈動系統(tǒng)操作的裝置與方法，發(fā)送 信號的連續(xù)波本質(zhì)改變得很少或者不改變。發(fā)送器信號可以利用代碼或者序列來編碼，所 述代碼或序列包括非脈沖形式(例如噪聲形式)的脈沖信息。因此，利用代碼編碼連續(xù)波載 波信號只改變很少或者不改變發(fā)送器信號的連續(xù)波本質(zhì)，同時承載脈沖的信息。因此，可以 實現(xiàn)連續(xù)波發(fā)送系統(tǒng)的益處，例如更低的成本、設(shè)計的簡化及更容易實現(xiàn)的功率需求(例 如，更低的峰值功率與平均功率之比)，以及脈動發(fā)送形態(tài)的益處，例如高精度和檢測多反
8射的能力，等等。這種裝置和方法可以在測距系統(tǒng)(即，距離測量系統(tǒng))或其它環(huán)境中應(yīng)用。 該方法和系統(tǒng)可以實現(xiàn)為擴展頻譜或超寬帶技術(shù)，等等。根據(jù)本發(fā)明的一方面，連續(xù)波(CW)載波信號利用以非脈沖形式表示脈沖的代碼 來編碼。因為本發(fā)明的各方面不限于使用任何特定類型的脈沖，因此任何類型的脈沖都可 以使用。合適的脈沖的例子可以包括強激勵脈沖(impulse)、方形脈沖或者三角形脈沖，等 等。為形成代碼，脈沖可以變換成的非脈沖形式的例子是高斯噪聲型序列。但是，本發(fā)明的 各方面和實施方式不限于使用任何特定的非脈沖形式，因為存在許多脈沖可以變換成的非 脈沖形式。此外，所使用的非脈沖形式的類型可以選擇成具有有利的特性。例如，與脈沖相 比，代碼可以具有低峰值-平均功率比。而且，脈沖到非脈沖形式的變換可以利用任何合適 類型的變換完成，變換的例子可以包括傅立葉變換、拉普拉斯變換或者阿達瑪變換，等等。 變換可以包括擾亂(scramble)脈沖的值、利用由一組數(shù)形成的鑰匙修改脈沖，或者任何其 它合適的步驟。編碼的信號，包括利用代碼調(diào)制的連續(xù)波載波信號，隨后可以由發(fā)送器發(fā)送并由 接收器接收。然后，接收器可以對所接收到的信號執(zhí)行逆變換，以復(fù)原脈沖，即，消除脈沖到 非脈沖形式的變換。以這種方式，發(fā)送器_接收器系統(tǒng)可以有效地運行，雖然實際上所發(fā)送 和接收的信號不像脈沖，但就好像發(fā)送和接收脈沖一樣。應(yīng)當(dāng)認識到，根據(jù)一些實施方式， 接收器可能了解在將脈沖變換成非脈沖形式以便形成代碼時由發(fā)送器所使用的變換的類 型，因此在接收到所發(fā)送的信號時接收器可以準(zhǔn)確地消除變換。在一些實施方式中，這種了 解可以通過在接收器和發(fā)送器之間發(fā)送信息、通過使用用于接收器和發(fā)送器的共享部件或 者通過任何其它合適的方式來提供。圖12示出了根據(jù)一種實施方式用于發(fā)送和處理信號的方法的一個例子。如所示 出的，方法1200可以包括發(fā)送過程1202和接收過程1204。發(fā)送過程1202可以在1206開 始，通過將脈沖變換成非脈沖形式來生成代碼或序列。例如，根據(jù)一種實施方式，可以是任 何脈沖類型(例如，強激勵脈沖、方形脈沖、三角形脈沖或者任何其它類型的脈沖)的脈沖 可以是時間域信號，該信號可以變換到不同的域。一旦變換到其它域中，脈沖就可能被修 改，例如通過隨機化、加擾或者以別的方式改變脈沖的值。然后，修改后的脈沖可以被進一 步修改，以便將其返回到時間域信號，由此完成動作1206。修改可能導(dǎo)致脈沖在形式上不再 像脈沖，而是更像噪聲，或者某種其它非脈沖的形式，就用作發(fā)送和接收信號而言，所述非 脈沖的形式可能具有有利的特性。應(yīng)當(dāng)認識到，動作1206可以以各種方式執(zhí)行，而且不是 所有執(zhí)行動作1206的方式都可能涉及在不同信號域之間(例如，時間域和頻率域之間)的 移動。隨后，在1208，可以非脈沖形式再次承載脈沖信息的代碼然后可以用于調(diào)制連續(xù) 波載波信號。在1210，然后可以發(fā)送發(fā)送器信號，該發(fā)送器信號包括利用該代碼編碼的連續(xù) 波載波信號。根據(jù)圖12的實施方式，所發(fā)送的信號可以從物體反射，但應(yīng)當(dāng)認識到，這種反 射不必在所有實施方式中都出現(xiàn)。然后，在1214，所反射的信號可以被接收器接收。在1216，所接收到的信號可以被處理，以便通過將所接收到信號的代碼變換回脈 沖來復(fù)原脈沖。在一些實施方式中，代碼向脈沖的變換可以包括執(zhí)行動作1206中所使用的 從脈沖形成代碼的變換的逆變換。應(yīng)當(dāng)認識到，根據(jù)一些實施方式，將來自所接收信號的代 碼變換成脈沖所采取的步驟可能不是在1206將脈沖變換到代碼所使用的變換的精確逆變換。相反，如在此所使用的，逆變換可以包括消除不同變換的效果的變換，而不管該逆變換 事實上是否需要以相反次序執(zhí)行不同變換的相同步驟。根據(jù)本發(fā)明的一方面，連續(xù)波載波信號可以利用代碼或序列來調(diào)制，然后被發(fā)送， 所述代碼或序列表示脈沖的隨機化版本。所發(fā)送的信號可以從物體反射并被位于發(fā)送器附 近的接收器接收。所接收的信號可以被處理，以便復(fù)原脈沖，從中可以確定脈沖的飛行時 間。然后，利用脈沖的飛行時間和脈沖傳播的速度，可以確定從發(fā)送器和接收器到物體的距罔。圖1示出了根據(jù)一種實施方式的系統(tǒng)的一個例子，該系統(tǒng)可以使用以上所述的一 種或多種方法。如所示出的，系統(tǒng)100包括發(fā)送器102和接收器104。發(fā)送器102和接收 器104可以位于基本相同的位置，使得它們中每一個都位于距離任何周圍物體基本相同的 距離。發(fā)送器102和接收器104可以是獨立的、可以是同一個(即，用作發(fā)送器和接收器的 收發(fā)器)、可以在具有某些獨立部件的同時共享某些部件、或者可以采取任何合適的形式， 因為本發(fā)明的各方面在這方面沒有限制。發(fā)送器102可以生成并發(fā)送發(fā)送器信號106，如以下進一步描述的，該信號可以是 編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號。發(fā)送器信號106可以撞擊物體108，并至少部分地從物體108反 射，由此生成反射信號110，即，發(fā)送器信號106的反射版本。物體108可以是汽車、樹木、人 或者任何其它類型的物體，因為本發(fā)明的各方面不限于使用任何特定類型的物體。而且，物 體108可以是固定的或者移動的。反射信號110可以被接收器104接收，從該反射信號可 以利用等式(1)確定接收器和發(fā)送器與物體108之間的距離X1 X1 = (vt/2) 等式(1)其中ν是發(fā)送器信號106和反射信號110的速度，假定對于發(fā)送器信號和反射信 號該速度是相同的，t是發(fā)送器信號106被發(fā)送器102發(fā)送的時間和反射信號110被接收 器104接收的時間之間的時間。根據(jù)本發(fā)明的一方面，發(fā)送器信號106，并且因此還有反射信號110，可以是編碼 的連續(xù)波信號。代碼可以非脈沖形式表示脈沖，例如作為脈沖的隨機化版本。例如，如以下 將更具體討論的，脈沖(例如，δ函數(shù)、方形脈沖、三角形脈沖或者任何其它類型的脈沖)可 以數(shù)學(xué)變換成隨機化信號，例如看起來像噪聲的信號。這種“噪聲”信號可以充當(dāng)對連續(xù)波 載波信號進行調(diào)制以便產(chǎn)生編碼的連續(xù)波信號106的代碼。然后，如先前所提到的，可以處 理反射信號110，以復(fù)原脈沖，其中所述反射信號110也因此可以包含對連續(xù)波載波信號進 行調(diào)制的代碼。圖2示出了用于生成和處理編碼的連續(xù)波信號的方法的一個例子，其中編 碼的連續(xù)波信號例如發(fā)送器信號106和反射信號110。方法200包括可以作為發(fā)送過程202的一部分執(zhí)行的幾個動作以及可以作為接收 過程204的一部分執(zhí)行的幾個動作。方法200不限于可以用于執(zhí)行所列舉出的各個動作的 硬件和/或軟件的類型，而是可以以任何合適的方式執(zhí)行。例如，發(fā)送過程202的動作可以 由與接收過程204的動作相同的硬件和/或軟件、不同的硬件和/或軟件或者由共享的硬 件和/或軟件的任何合適組合來執(zhí)行，因為該方法在這方面沒有限制。如所示出的，方法200以發(fā)送過程202開始，S卩，以在206生成表示脈沖的代碼開 始。生成代碼可以包括生成脈沖的隨機化版本，如以下關(guān)于圖3進一步詳細討論的。應(yīng)當(dāng)認 識到，盡管圖2-3的方法顯示并描述了生成代碼，但其它實施方式不涉及代碼的實際生成。
10相反，根據(jù)一些實施方式，代碼可以從包含一個或多個合適的代碼的存儲器、庫讀出或者以 任何其它合適的方式提供。一旦代碼生成，在208，就可以利用該代碼對載波信號進行調(diào)制。載波信號可以是 例如由連續(xù)波發(fā)送器產(chǎn)生的連續(xù)波載波信號。代碼可以在時間上受到限制，具有任何合適 的持續(xù)時間。例如，在一些實施方式中，代碼的持續(xù)時間可以選擇成比期望的代碼飛行時間 最大值長，而且有些時候顯著地長，其中代碼的飛行時間是從代碼被發(fā)送器發(fā)送的時間到 代碼被接收器接收的時間。例如，代碼的持續(xù)時間可以是2納秒、2微秒、4微秒、10微秒、 200微秒、幾毫秒或者任何其它合適的持續(xù)時間，因為本文所述的各方面不限于使用任何特 定持續(xù)時間的代碼。連續(xù)波載波信號可以利用代碼的單次出現(xiàn)來調(diào)制，或者利用代碼的多次出現(xiàn)來調(diào) 制。如果連續(xù)波載波信號利用代碼的多次出現(xiàn)來調(diào)制，則該多次出現(xiàn)可以在時間上隔開，例 如通過用隔開5秒的兩個1秒長的代碼的出現(xiàn)來調(diào)制連續(xù)波載波信號，或者可以持續(xù)重復(fù)， 使得對于載波信號代碼的出現(xiàn)之間沒有時間間隙。然后，編碼的發(fā)送器信號，即利用在206產(chǎn)生代碼的一次或多次出現(xiàn)調(diào)制的連續(xù) 波載波信號，可以在210例如由圖1中的發(fā)送器102或者由任何其它合適的發(fā)送器發(fā)送。如 以下將進一步詳細描述的，代碼可能不改變或者可能不顯著地改變載波信號的連續(xù)本質(zhì)， 使得發(fā)送器信號可以由連續(xù)波發(fā)送器產(chǎn)生。例如，代碼可以包括脈沖的隨機化樣本點，而且 在一些實施方式中可以近似于噪聲。因此，代碼的峰值功率與平均功率之比可能不大，例如 小于10，在一些實施方式中甚至更低。在發(fā)送以后，在212，發(fā)送器信號可以從物體反射。應(yīng)當(dāng)認識到，根據(jù)一些實施方 式，所發(fā)送的信號可能經(jīng)歷多次反射，即，從多個物體反射，因此生成多反射信號。方法200 可以同樣很好地應(yīng)用到涉及多反射的情況。然后，方法200可以前進到接收過程204。特別地，在212生成的反射信號可以在 214被任何合適的接收器接收。然后，所接收的信號可以被處理，如以下針對圖5進一步詳 細描述的，以便復(fù)原由在206產(chǎn)生的代碼所表示的脈沖。處理可以由接收器執(zhí)行，或者可以 由接收器發(fā)送到任何合適的處理設(shè)備，例如計算機、專用集成電路(ASIC)或者任何其它用 于處理所接收信號的合適硬件、軟件或者其組合。如前面所提到的，復(fù)原的代碼和/或脈沖 可以用于確定由代碼表示的脈沖的飛行時間，從該飛行時間可以確定到反射物體的距離。 但是，圖2所示出的方法不限于為任何特定的目的而使用復(fù)原的代碼和/或脈沖。而且，如所提到的，應(yīng)當(dāng)理解，方法200的動作可以同時對多個信號執(zhí)行。例如，如 所提到的，所發(fā)送的信號可能經(jīng)歷多次反射，使得動作214可能涉及接收多個信號，而動作 216可能涉及處理多個信號，以便從每個所接收的信號復(fù)原脈沖?？蛇x地，如關(guān)于圖9A-9D 更詳細描述的，多個信號可以由多個發(fā)送器發(fā)送，而且接收過程可以對來自各個發(fā)送器的 所有信號執(zhí)行。圖3示出了生成用于調(diào)制發(fā)送器信號的代碼的一種示例方法，如圖2中206所示 出的。代碼可以表示脈沖，但不采取脈沖的形式，而且根據(jù)一些實施方式，代碼表示脈沖的 隨機化版本。如前面所描述的，在有些環(huán)境下，可能期望從發(fā)送器發(fā)送脈沖，因為到物體的 距離可以通過測量脈沖的飛行時間來確定。但是，存在與發(fā)送脈沖的傳統(tǒng)系統(tǒng)與方法關(guān)聯(lián) 的缺陷。由于生成脈沖所需的硬件及與其關(guān)聯(lián)的大振幅變化本身可能是復(fù)雜和/或昂貴的，所以傳統(tǒng)的系統(tǒng)常常是復(fù)雜和/或昂貴的。相反，用于生成連續(xù)波發(fā)送信號的系統(tǒng)可以 更簡單、更便宜并且更不容易出現(xiàn)故障。因此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，用于調(diào)制連續(xù)波載波 信號的代碼實際上可以不采取脈沖的形式，而是可以非脈沖形式承載脈沖的信息。因此，利 用代碼調(diào)制連續(xù)波載波信號可以不改變或者不顯著改變載波信號的連續(xù)波本質(zhì)。再次參考圖3，圖2中生成表示脈沖的代碼的動作206因此可以包括在302通過 其傅立葉分量來定義脈沖。任何類型的脈沖都可以用于這種目的，因此在302定義的脈沖 可以是方形脈沖、三角形脈沖、強激勵脈沖或者任何其它類型的脈沖。因為本發(fā)明的各方面 不限于使用任何特定類型的脈沖，因此脈沖的特性，例如持續(xù)時間、形狀和振幅，可以針對 特定系統(tǒng)和應(yīng)用按照期望來選擇。為了容易解釋，并且不限制在此所述任何一方面的范圍， 強激勵脈沖(即，δ函數(shù))將作為示例脈沖進行描述。圖4Α示出了強激勵脈沖401，其具 有基本上為零的寬度，就通用單位u(例如，以伏特為單位的電壓)而言，這已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化成具 有大約為一的振幅，而且可以用于針對圖3進行解釋。應(yīng)當(dāng)認識到，這種標(biāo)準(zhǔn)化是可選的， 而且本發(fā)明的各方面不限于標(biāo)準(zhǔn)化脈沖的使用。此外，應(yīng)當(dāng)認識到，圖3及在此所述的其它 方法不限于使用強激勵脈沖。利用其傅立葉分量定義強激勵脈沖的動作302可以利用積分進行，或者在實踐當(dāng) 中可以利用求和進行，因為本發(fā)明的各方面在這方面沒有限制。為了解釋，脈沖可以在時間 或者持續(xù)時間T上分辨。脈沖可以由在持續(xù)時間T上對應(yīng)于脈沖的傅立葉分量的有限數(shù)量 的樣本點定義。任何數(shù)量的樣本點都可以使用。在一些實施方式中，圖2-3的方法可以利 用包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器，也稱為ADC)和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A轉(zhuǎn)換器，也稱為DAC) 的系統(tǒng)來實現(xiàn)，如以下參考圖7描述的。在這種情況下，分辨脈沖的樣本點的數(shù)量Ns可以由 Ns = FsT給出，其中Fs是采樣速率，例如對應(yīng)于A/D轉(zhuǎn)換器或者D/A轉(zhuǎn)換器的采樣速率。
在302利用其傅立葉分量定義強激勵脈沖之后，產(chǎn)生代碼的動作206還可以包括 在304，生成要添加到來自302的強激勵脈沖的傅立葉分量的多個隨機相位。隨機相位可以 由隨機數(shù)發(fā)生器、手動或者以任何其它合適的方式生成，因為本發(fā)明的各方面在這方面沒 有限制。根據(jù)一種實施方式，(對于實信號)隨機相位向量Φη包括在來自302的定義脈沖 的Ns個傅立葉分量之間隨機分布的Ns/2個相位。根據(jù)圖3的非限制性例子，所生成的隨機相位隨后添加到強激勵脈沖的傅立葉分 量上。一個相位可以添加到每個傅立葉分量上。在308，隨后對利用隨機相位隨機化的傅立 葉分量執(zhí)行逆快速傅立葉變換(IFFT)，由此產(chǎn)生時間域信號。等式2示出了所產(chǎn)生的時間 域信號的例子，如以下更詳細描述的，該時間域信號可以對應(yīng)于從計算引擎發(fā)送到D/A轉(zhuǎn) 換器的信號。
Ns/2~i 「 2;r1沖J二 2 exp+武)等式(2)
n=-Ns/2 Ls.其中，φη=φ*_η 并且 tm = mTs其中Φη是隨機相位向量，m是樣本點數(shù)量，％是采樣時間，而1是在第m個時間 點的信號。等式(2)的信號具有低“峰值_平均值”比。特別地，因為傅立葉分量的相位是 在進行IFFT之前隨機化的，所以脈沖的能量可以基本上跨代碼的持續(xù)時間均勻地分布，而 且峰值能量與平均值能量之比可以小于大約十，或者更小。于是，在一些實施方式中，信號發(fā)生器(例如，激光、無線電波發(fā)生器，等等)可以低峰值-平均值比(例如，小于10的峰 值-平均值功率)額定運行。此外，等式(2)的信號是關(guān)于間隔T呈周期性的。對于很隨 機的相位，輸出振幅是以均方根(rms)振幅為1高斯分布的。在一些實施方式中，在利用等 式(2)的信號調(diào)制載波信號之前，(1-4之間的振幅或者任何其它合適的振幅的)DC項可以 添加到等式(2)的信號上，以避免實質(zhì)性的消波。但是，圖3的方法在這方面沒有限制。還應(yīng)當(dāng)認識到，等式(2)是可以根據(jù)圖3方法生成的合適代碼的一種非限制性例 子。其它形式的代碼也是可能的。例如，可選的合適代碼可以由下式給出 而且其中相位向量是由下式定義的么(C，； )= ^^；) sin(rt)等式(5)針對等式(5)中c和ρ的特定值，產(chǎn)生高斯噪聲狀輸出。因此，(c,ρ)對可以從一 大組可能的選項中選擇，并且，盡管相位向量沒有隨機化，但仍然向發(fā)送-接收對提供唯一 的代碼。圖4B示出了可以通過對圖4A的強激勵脈沖401應(yīng)用圖3的方法來生成的時間域 代碼402，而且該代碼可以用于調(diào)制連續(xù)波載波信號。圖4B的y軸是關(guān)于12位數(shù)模(D/A) 轉(zhuǎn)換器(可選地稱為“DAC”)的輸出狀態(tài)給出的，其中該DAC是可以用于產(chǎn)生代碼的部件的 一個例子。因此，y軸的實際單位可以對應(yīng)于任何合適的電壓。可以提及圖4B中所示代碼402的各種特性。例如，應(yīng)當(dāng)認識到，在此所述的代碼 不需要利用D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生。而且，還應(yīng)當(dāng)認識到，圖4B中所示的代碼包括大約2000的DC 偏移，即，已經(jīng)縮放過了，以防止信號的消波。這種縮放是可選的，而且不需要在每種情況下 進行。此外，圖4B中的代碼包含4096個樣本點，但在此所述的方法不限于使用這種長度的 代碼。圖4B示出了在一些實施方式中所生成的代碼看起來可以多類似于噪聲。圖4C示出了例如由激光器輸出的發(fā)送器信號404的例子，該發(fā)送器信號包括利用 如圖4B中所示代碼的代碼進行調(diào)制的連續(xù)波載波信號。信號的振幅由通用單位(u)給出， 例如電壓的單位是微伏、伏特，或者任何其它合適的振幅，由于可以認識到信號的絕對量值 可能依賴于生成這種信號的系統(tǒng)的各種部件，因此本發(fā)明的各發(fā)明不限于利用任何特定量 值的信號工作。信號可以是周期性的，例如具有周期T。通過參考圖4C，應(yīng)當(dāng)認識到，根據(jù) 本發(fā)明各方面的發(fā)送器信號不包含脈沖形式，但其可以包含脈沖的信息。圖5示出了圖2中的動作216的一種非限制性實施方式，該動作216用于處理從 物體反射的編碼的發(fā)送器信號。根據(jù)一些實施方式，從目標(biāo)接收到的信號，即反射信號，是 周期性的，且間隔為T。例如，如所提到的，圖4C示出了根據(jù)一種實施方式來自信號發(fā)生器 的輸出的例子，該輸出可以是周期性的。從目標(biāo)接收到的信號在形式上可以是基本上相同 的，振幅可能有一些衰減。如圖5所示，動作216可以可選地在502通過將幾個(N,個)所 接收到信號的拷貝求和而開始。例如，對于所接收的信號的每個間隔T的樣本Ns可以存儲
并加到來自所接收的信號下一間隔的樣本。因此，該周期性信號可以連貫地添加，而信號中 的噪聲可以不連貫地添加。信號中的噪聲可以從環(huán)境、從電路部件(例如，光電探測器、跨 阻抗放大器或者接收系統(tǒng)的其它電路)或者從其它源產(chǎn)生。如所提到的，在圖5中的502執(zhí)行的求和是可選的，而且不需要在所有情況下都執(zhí) 行。求和可以將所接收到的信號的信噪比(SNR)提高一個量，這個量等于所執(zhí)行的相加次 數(shù)的平方根。因此，執(zhí)行的相加越多，信號的改善越好。隨后，在504，可以對接收到的信號執(zhí)行傅立葉變換，或者在圖5的非限制性實施 方式中，對在502形成的求和后的所接收信號執(zhí)行傅立葉變換。所產(chǎn)生的傅立葉分量中的 每一個都可以包括一個相位，例如隨機相位，其對應(yīng)于當(dāng)生成代碼時在圖3中動作316處所 添加的相位。因此，圖5中所示出的方法可以在506繼續(xù)，其中從來自504的求和后的所接收信 號的傅立葉分量中除去隨機相位。這可以通過從求和后的所接收信號的傅立葉分量中減去 隨機相位或者通過用等式(2)中隨機相位項eXp[-i(K]的復(fù)共軛乘以每個傅立葉分量來 實現(xiàn)。根據(jù)這種非限制性實施方式，在506處從每個傅立葉分量中減去的隨機相位對應(yīng)于 在圖3中306處加到每個相應(yīng)傅立葉分量的隨機相位，使得506的結(jié)果產(chǎn)生不具有任何隨 機相位值的傅立葉分量。例如，從來自動作504的傅立葉變換后的信號減去用于在圖3中 306處隨機化所發(fā)送信號的相位向量Φη。隨后，在508，可以執(zhí)行在506產(chǎn)生的傅立葉分量的IFFT，以復(fù)原在圖3中302處 定義的脈沖。IFFT產(chǎn)生時間域信號，如等式(6)中所示
其中，R是更新速率(例如，發(fā)送信號發(fā)送的速率)，T是總的代碼持續(xù)時間或者長 度，RT是在動作502處執(zhí)行的相加次數(shù)，m是樣本點數(shù)量，ζ是從發(fā)送器/接收器到反射物
體的距離，c是發(fā)送和反射信號傳播的速度，η'是衰減系數(shù)。項
是來自遠方目標(biāo)
的信號和所接收信號的平均的衰減結(jié)果。項^1對應(yīng)于到目標(biāo)的延遲，其中Z是到目標(biāo)(或
者物體)的距離，而C是傳播的速度。最后一項θΧρ[+ Φη]是在對所接收信號進行FFT之
后乘以原始“隨機化”相位向量的運算。所產(chǎn)生的信號8_(0是在對應(yīng)于&的延遲或者
在陣列位置——處的“δ函數(shù)”，其中mz是樣本點數(shù)量，而^是采樣時間。圖6A示出了通過對例如圖4C所示信號的信號應(yīng)用圖5的方法而產(chǎn)生的結(jié)果重構(gòu) 脈沖602的例子，其近似為δ函數(shù)。假定振幅的絕對量值(即，電壓)可以依賴實現(xiàn)該方 法所使用的系統(tǒng)的類型而不同，振幅的單位是通用單位(U)。也以通用單位(U)示出振幅 的圖6Β示出了通過利用圖5的方法處理如圖4C所示信號的信號而獲得的重構(gòu)脈沖603的 另一個例子，假設(shè)所發(fā)送的信號從與發(fā)送器/接收器相距50米的物體反射。如聯(lián)系圖7將 要描述的，接收器可以包括具有有限采樣速率的電路，例如A/D轉(zhuǎn)換器。圖6Β的重構(gòu)采用 125MHz的采樣速率。如圖所示，所復(fù)原的信號不精確地是一個強激勵脈沖，而是跨多個樣本或區(qū)段(bin)分布，峰落在第10個和第11個區(qū)段之間。樣本或者區(qū)段對應(yīng)于例如圖7中 A/D轉(zhuǎn)換器724的A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率。如以下聯(lián)系圖8將要描述的，本發(fā)明的一方面提 供了確定重構(gòu)脈沖在區(qū)段中設(shè)置的方法。應(yīng)當(dāng)提到圖2、3和5的方法的幾個特征，以及所產(chǎn)生信號的特征。例如，應(yīng)當(dāng)認識 到，相位向量6 對于發(fā)送_接收對是唯一的，而且因此可以用作使發(fā)送器和接收器彼此連 接的“鑰匙”(key) ”，因此使得它們在存在其它發(fā)送器和接收器的時候正確地操作。對具有 與用于生成發(fā)送器信號的相位不同的相位Φη的所接收到的信號的操作將不會產(chǎn)生重構(gòu)的 δ函數(shù)。以這種方式，由于接收器可以不復(fù)原沒有正確的相位值(即正確的“鑰匙”)的脈 沖，因此相位Φη可以作為“鑰匙”操作。因此，圖3和5所示的方法自動地提供了對于發(fā)送 器-接收器對唯一的鑰匙。應(yīng)當(dāng)認識到，盡管相位6 可以是一種類型的鑰匙，但其它類型 的鑰匙也可以用于在生成代碼時對脈沖進行操作，然后由接收器用于從發(fā)送器信號復(fù)原脈 沖。因此，相位值Φη僅僅是可以用于通過將脈沖變換成非脈沖形式來生成代碼的鑰匙的 一種非限制性例子。此外，應(yīng)當(dāng)認識到，根據(jù)圖5方法重構(gòu)的δ函數(shù)(例如圖6Α的重構(gòu)δ函數(shù))的 所得到的“峰值振幅”，例如由于衰減或者其它因素，可以具有與發(fā)送信號振幅不同的振幅。
作為一種非限制性例子，重構(gòu)的δ函數(shù)可以具有有效振幅f G ,其中Pa是平均功率，而
隊是代碼的樣本點數(shù)量。三分之一(即，1/3)的因子可以是實現(xiàn)在此所述方法的實踐結(jié)果， 例如其中三分之一的因子可以對應(yīng)于DC項可添加到發(fā)送器輸出信號(例如，圖4C的信號 包括大約3的DC偏移)以避免發(fā)送器輸出的消波的情況。因此，應(yīng)當(dāng)認識到，1/3的因子 僅僅是個例子，而且其它值(例如，1/2，1/4或者其它值)可以產(chǎn)生其它系統(tǒng)。平均功率Pa 可以由Pa = (2 π ) (1/2)P0R給出，其中P。是峰值功率，R是更新速率。此外，應(yīng)用圖5的方法可以產(chǎn)生令人滿意的系統(tǒng)SNR。例如，SNR可以由等式(7) 給出 等式(7)說明SNR獨立于整個發(fā)送器信號生成和處理過程中所使用的采樣速率， 但依賴于更新速率R。此外，應(yīng)當(dāng)認識到，盡管圖2、3和5中所發(fā)送和接收的信號包含脈沖 的信息，但等式(7)的SNR類似于在振幅調(diào)制和頻率調(diào)制的連續(xù)波系統(tǒng)中所實現(xiàn)的SNR。此外，應(yīng)當(dāng)認識到，采用圖2、3和5方法的系統(tǒng)的檢測范圍可能是好的。例如，這 種系統(tǒng)的檢測范圍可以等于或者大于以相同平均信號發(fā)生器輸出功率(例如，激光器的輸 出功率)運行的頻率調(diào)制或振幅調(diào)制連續(xù)波系統(tǒng)的檢測范圍。到目前為止所說明的方法(例如，圖2、3、5和12中的方法)可以由任何合適的系 統(tǒng)采用。例如，圖1示出了可以實施到目前為止所說明的一種或多種方法的系統(tǒng)。此外，圖7 示出了可以實施到目前為止所說明的一種或多種方法的激光器系統(tǒng)，常常將其稱為LIDAR 系統(tǒng)。系統(tǒng)700包括幾個專用于激光器操作的部件，例如激光二極管驅(qū)動器和激光器本身。 但是，應(yīng)當(dāng)認識到，類似的系統(tǒng)可以具有相同的總體配置，但是，通過切換某些部件，在不同的域(例如，RADAR)中運行。因此，圖2、3、5和12的方法不限于在激光系統(tǒng)中使用。如圖所示，系統(tǒng)700包括計算引擎702，例如數(shù)字信號處理器(DSP)。計算引擎702 可以執(zhí)行各種處理功能，例如執(zhí)行圖2、3、5和12中所示出的一種或多種動作。為此，計算 引擎702可以包括周期性序列發(fā)生器728和數(shù)據(jù)重構(gòu)電路730。周期性序列發(fā)生器可以用 于生成用于調(diào)制連續(xù)波發(fā)送器信號的代碼，例如已經(jīng)在此描述過的。周期性序列發(fā)生器可 以配置成生成長度為512到4096個樣本點之間的代碼，或者具有任何其它合適數(shù)量的樣本 點，因為本發(fā)明的各方面在這方面沒有限制。計算引擎702耦合到數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器704，而且在一些實施方式中周期性序列 發(fā)生器728的輸出耦合到D/A轉(zhuǎn)換器704的輸入。因此，周期性序列發(fā)生器可以向D/A轉(zhuǎn) 換器704提供周期性序列，例如代碼，其中D/A轉(zhuǎn)換器728可以將數(shù)字代碼轉(zhuǎn)換成模擬信 號。D/A轉(zhuǎn)換器704可以是8位轉(zhuǎn)換器，或者可以具有任何位值。根據(jù)圖7的非限制性例 子，D/A轉(zhuǎn)換器704是時鐘控制的D/A轉(zhuǎn)換器，它從時鐘發(fā)生器705接收頻率在大約50MHz 到200MHz之間的輸入時鐘信號703。應(yīng)當(dāng)理解，任何時鐘發(fā)生器和任何時鐘頻率都可以使 用，因為本發(fā)明的各方面在這方面沒有限制。此外，D/A轉(zhuǎn)換器704可以具有任何合適的采 樣速率，而且在一些實施方式中采樣速率可以變化，以便相對于給定的處理功率、最大范圍 和系統(tǒng)的距離分辨率提供最優(yōu)的SNR。根據(jù)圖7的實施方式，D/A轉(zhuǎn)換器704的輸出連接到激光二極管驅(qū)動器(LDD)706， LDD 706又連接到激光器708，以驅(qū)動激光器。LDD 706和激光器708可以是任何合適類型 的二極管驅(qū)動器和激光器組合，因為本發(fā)明的各方面在這方面沒有限制。例如，LDD 706可 以是以大約40-100mA電流運行的100MHz LDD。其它LDD也可以使用。D/A轉(zhuǎn)換器704可 以向LDD 706提供模擬版本的代碼，LDD 706可以利用該代碼調(diào)制激光器708的輸出。根 據(jù)一些實施方式，D/A轉(zhuǎn)換器可以直接耦合到激光器，從而使得沒有LDD。而且，根據(jù)一些實 施方式，激光器可以用發(fā)光二極管或者任何其它類型的信號源來代替。系統(tǒng)700還包括投射和接收器光學(xué)器件710。該投射和接收器光學(xué)器件可以配置 成方便信號的發(fā)送和接收，并因此可以具有用于完成該功能的任何合適的部件。例如，投射 和接收器光學(xué)器件710可以包括用于方便發(fā)送器信號714發(fā)送的透鏡712。發(fā)送器信號714 可以是編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號，其具有代表調(diào)制連續(xù)波載波信號的脈沖的隨機化版本的 代碼。盡管示出了單個透鏡712，但應(yīng)當(dāng)認識到，投射和接收器光學(xué)器件710可以包括多個 透鏡、過濾器或者任何其它類型的光學(xué)器件，以方便發(fā)送器信號714的發(fā)送。投射和接收器光學(xué)器件710還可以包括用于接收反射信號718的透鏡716或者任 何其它合適的光學(xué)器件(例如，附加的透鏡、過濾器或者其它形式的光學(xué)器件)。反射信號 718可以對應(yīng)于在反射離開一個或多個物體之后的發(fā)送器信號714。應(yīng)當(dāng)認識到，盡管投射和接收器光學(xué)器件710被示為在相同的結(jié)構(gòu)中，如由虛線 框所指示的，但根據(jù)本發(fā)明一些方面的系統(tǒng)在這方面沒有限制。例如，投射光學(xué)器件(例 如，透鏡712)和接收器光學(xué)器件(例如，透鏡716)可以包含在不同的結(jié)構(gòu)中、可以共享一 個或多個部件或者可以采取任何其它合適的配置。反射信號718可以從接收器光學(xué)器件(例如透鏡716)傳到任何合適的檢測器 720。用于檢測器720的檢測器類型可以依賴于所接收到信號的類型(例如，LIDAR系統(tǒng)、 RADAR系統(tǒng)，等等)。例如，檢測器720可以是光電二極管、雪崩光電二極管(APD)、光電倍增管或者針對被檢測的反射信號718類型的任何其它合適類型的檢測器。而且，檢測器720 可以例如通過在與系統(tǒng)700的一個或多個其它部件相同的芯片上形成而與一個或多個其 它部件集成。在一些實施方式中，由檢測器720產(chǎn)生的輸出信號可能小。因此，可能期望放大來 自檢測器720的信號。因此，在系統(tǒng)700中，檢測器720耦合到跨阻抗放大器(TIA) 722。TIA 722可以在IOOMHz運行，具有非常低的噪聲，例如具有小于2pA/rtHz的均方根(rms)噪聲。 但是，具有其它運行特性的其它放大器也可以使用。此外，盡管TIA是可以在系統(tǒng)700中使 用的放大器的一個例子，但應(yīng)當(dāng)認識到，可選類型的放大器可以在其它實施方式中使用。此 外，在一些實施方式中，可以不使用放大器。而且，當(dāng)使用放大器時，檢測器720可以集成到 與放大器相同的芯片上。在圖7的非限制性例子中，來自TIA 722的輸出信號是模擬信號。為了將該信號 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，TIA 722的輸出耦合到模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器724，該A/D轉(zhuǎn)換器724向計算 引擎702的數(shù)據(jù)重構(gòu)電路730提供數(shù)字信號，以進行進一步的處理。A/D轉(zhuǎn)換器724可以 是8位轉(zhuǎn)換器、12位轉(zhuǎn)換器或者可以具有任何合適的位值。就像關(guān)于D/A轉(zhuǎn)換器704 —樣， A/D轉(zhuǎn)換器724在圖7的非限制性例子中是時鐘控制的轉(zhuǎn)換器，并在其一個輸入接收時鐘 信號703。因此，D/A轉(zhuǎn)換器704和A/D轉(zhuǎn)換器724可以是同步的。以這種方式，由D/A轉(zhuǎn) 換器704執(zhí)行的采樣可以與由A/D轉(zhuǎn)換器724執(zhí)行的采樣同步，這可以提高處理反射信號 718以便復(fù)原信號中所嵌代碼的準(zhǔn)確度。此外，就像關(guān)于D/A轉(zhuǎn)換器704 —樣，A/D轉(zhuǎn)換器 724可以具有任何合適的采樣速率，而且在各種實施方式中采樣速率可以變化，以便相對于 給定的處理功率、最大范圍和距離分辨率提供最優(yōu)的SNR。計算引擎702的數(shù)據(jù)重構(gòu)電路730可以從A/D轉(zhuǎn)換器724接收數(shù)字信號并處理該 信號，以便從信號(例如從對激光器708的輸出進行調(diào)制的代碼)復(fù)原脈沖，從而產(chǎn)生發(fā)送 器信號714。應(yīng)當(dāng)認識到，數(shù)據(jù)重構(gòu)電路730也可以執(zhí)行可選的或者附加的功能，因為本發(fā) 明的各方面在這方面沒有限制。如所提到的，系統(tǒng)700是激光器系統(tǒng)，并且因此包括專用于以激光運行的某些部 件(例如，LDD 706和激光器708)。但是，相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到對不同類型信號操作 的不同環(huán)境。例如，通過轉(zhuǎn)換合適的部件，系統(tǒng)700可以修改成作為RADAR系統(tǒng)運行，或者 產(chǎn)生頻率大約在30GHz到600GHz之間的毫米波信號，或者在其它環(huán)境下運行。例如，可選 地，激光器708可以是無線電波發(fā)生器，并且可選地，檢測器720可以是天線，而不是光電檢 測器。如果發(fā)送器產(chǎn)生頻率大約在30GHz到600GHz之間的毫米波信號，則檢測器可以是能 夠檢測這種信號的檢測器。其它變化也是可能的。圖7的系統(tǒng)在簡單性方面提供了各種好處。例如，該系統(tǒng)示出了 TIA 722和A/D 轉(zhuǎn)換器724之間的直接連接。此外，該系統(tǒng)還示出了 A/D轉(zhuǎn)換器724和計算引擎702之間 的直接連接。因此，根據(jù)一些實施方式，在TIA和A/D轉(zhuǎn)換器之間或者A/D轉(zhuǎn)換器和計算引 擎之間都不需要混合器。而且，根據(jù)一些實施方式，D/A轉(zhuǎn)換器704可以直接連接到激光器 708。此外，系統(tǒng)700的一個或多個部件可以在單個集成電路芯片或者管芯(die)上形 成。例如，虛線框726中的部件可以在單個芯片上實現(xiàn)。但是，其它變化也是可能的。而且，應(yīng)當(dāng)認識到，系統(tǒng)700可以提供對某些數(shù)據(jù)或值的共享訪問。例如，如已經(jīng)描述過的，根據(jù)一些實施方式，用于生成和處理發(fā)送器信號的方法涉及利用鑰匙將脈沖變 換成非脈沖形式，然后利用該鑰匙將所接收信號的代碼變換回脈沖。因此，根據(jù)一種實施方 式，系統(tǒng)700的發(fā)送部分和接收部分可以都能訪問這種鑰匙(例如，多個相位值)。例如，該 鑰匙可以存儲在可以由計算引擎702訪問的存儲器中，或者可以讓計算引擎以任何其它合 適的方式訪問，因為本發(fā)明的各方面在這方面沒有限制?？蛇x地，鑰匙可以在系統(tǒng)700的發(fā) 送部分和接收部分之間發(fā)送。如先前聯(lián)系圖6B所提到的，根據(jù)圖5方法重構(gòu)的信號可以具有落在處理系統(tǒng)時間 間隔或者區(qū)段之間的特征，例如峰。此外，如圖6B所示，重構(gòu)的脈沖可以跨越多個區(qū)段?？?能期望識別重構(gòu)脈沖峰所處的特定區(qū)段。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了用于確定所接收到 的脈沖落在哪個區(qū)段中的方法(例如，見圖6B)。此外，還提供了以比DAC和ADC(例如，圖 7的DAC和ADC)采樣速率所提供分辨率更大的分辨率確定到物體的距離的方法?？偟膩碚f，可以分解的重構(gòu)信號(例如，圖6A和6B的重構(gòu)δ函數(shù))的最小時間 延遲由1/FS給出，這意味著最小距離分辨率Δζ由Δζ = c/(2Fs)給出，其中，&是用于采 樣所接收信號的采樣速率。但是，實際延遲2z/c可以寫成— = Q— + m^ (8)
CC其中Q是區(qū)段的數(shù)量(即，整數(shù)，例如2、3、5或者任何其它數(shù))，而(Δ Z) /C對應(yīng)于 一個區(qū)段的持續(xù)時間。因此，參考t’是脈沖從區(qū)段邊界偏移的時間片斷(fraction)。因 此，重構(gòu)信號的峰將出現(xiàn)在區(qū)段編號Q中。t’的量可以如下確定。首先，峰位于Q的重構(gòu)信 號偏移或者平移，使得峰位于原點。峰到原點的這種平移可以各種方式執(zhí)行，例如通過在傅 立葉域中平移峰或者通過任何其它合適的方式，因為該方法不限于以任何特定的方式平移 峰。然后，偏移、重構(gòu)的信號(例如，圖6B中的信號)的FFT的相位可以作為頻率的函數(shù)繪 制，如由圖8中的線802所示出的。水平軸的單位是FFT變換信號的頻率區(qū)段數(shù)量，這等于 1/T的單位，其中T是序列的持續(xù)時間。直線擬合804的斜率提供了 t’的估計。這種估計 的質(zhì)量與SNR成比例，使得越高的SNR導(dǎo)致越好的t’估計，這又意味著可以估計非常小的 Δ ζ片斷。因此，到物體的距離可以以比單獨通過采樣速率提供的精度的更高的精度確定。所述用于確定區(qū)段中峰位置的方法還可以應(yīng)用到涉及發(fā)送信號的多次反射的情 況中(例如作為發(fā)送信號從多個物體反射的結(jié)果)。在這種情況下，多個峰出現(xiàn)在所復(fù)原的 信號中?？梢酝ㄟ^零化除感興趣峰附近之外的所有信號并且隨后應(yīng)用剛聯(lián)系圖8描述過的 方法來確定峰的位置而確定每個峰的位置。相同的方法又可以應(yīng)用到每個峰，以確定它們 的位置。以比單獨的采樣速率所能夠?qū)崿F(xiàn)的精度更大的精度估計距離的能力提供了各種 好處。例如，可以通過測量位置中的變化來確定的物體的位置和速度可以比不用上述方法 所能夠?qū)崿F(xiàn)的精度更高的精度來確定。在此所述的系統(tǒng)與方法可以在各種環(huán)境下使用。例如，確定到物體的距離的能力 在汽車應(yīng)用、航空航天應(yīng)用、外科手術(shù)應(yīng)用、考古應(yīng)用、天文應(yīng)用及其它應(yīng)用中可能是有用 的。此外，在此所述的系統(tǒng)與方法的各種特征可以方便有用的運行場景。例如，應(yīng)當(dāng)認識到， 編碼載波信號的方法可以用于唯一地識別發(fā)送器。例如，多個發(fā)送器可以每個都實施利用 表示脈沖的代碼編碼載波信號的方法。如果發(fā)送器的代碼是已知的，則接收由多個發(fā)送器
18所發(fā)送信號的接收器可以識別哪個信號是由給定的發(fā)送器發(fā)送的。以這種方式，發(fā)送器和 接收器可以唯一地配對，這可以方便在其中有多個發(fā)送器和/或接收器的環(huán)境中的操作。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，多個發(fā)送器信號可以多路復(fù)用到單個接收器上。
到目前為止所描述的系統(tǒng)與方法可以允許多個發(fā)送器多路復(fù)用到單個接收器上。 這是由于序列周期或者持續(xù)時間T可以選擇成比期望的最大延遲Tmax = 2zmax/c長得多的事 實而實現(xiàn)的，其中Zmax是到物體的期望最大距離，而c是所發(fā)送和反射信號的傳播速度。因 此，多個發(fā)送器每個都可以提供相同的輸出信號(例如，利用等式(2)的代碼編碼的信號)， 但是所述信號具有不同的延遲。例如，如果PmTd = T，則延遲Td可以由pTd > Tfflax給出，其中 P是發(fā)送器的編號(例如，四個發(fā)送器中的發(fā)送器編號二)，其中Pm對應(yīng)于發(fā)送器的總數(shù)。 因此，等式(2)可以修改成考慮這種延遲
等式(9)圖9A-9D示出了針對四個發(fā)送器的所產(chǎn)生的信號904、906、908和910的例子，其 中Ns= 1024。峰的單位是通用單位(u)，例如，其可以是以毫伏、伏特或者任何其它合適度 量為單位的電壓。水平軸的單位是樣本數(shù)量。除了它們相對彼此有偏移之外，信號是相同 的。特別地，圖9B中所示的信號906相對于圖9A的信號904延遲了 256個樣本點。類似 地，圖9C的信號908相對于圖9B的信號906延遲了 256個樣本點，并因此相對于圖9A的 信號904是延遲了 512個樣本點。圖9D的信號910相對于圖9C的信號908延遲了 256個 樣本點，并因此相對于圖9A的信號904是延遲了 768個樣本點。同樣，信號9A-9D中每一 個都可以由對應(yīng)的發(fā)送器同時發(fā)送。為了解釋多路復(fù)用功能可以如何實現(xiàn)，假設(shè)圖9A-9D中所示的四個發(fā)送信號全部 都從一個物體反射。反射的信號將由單個接收器按間隔接收，其中間隔為pTd < t < (p+l)Td 等式(10)因此，所接收到的信號912將是四個反射信號的組合，如圖9E中所示。圖9E和9F示出所接收到的信號可以根據(jù)在此所述的方法(例如，根據(jù)圖5的方 法)來處理，以便復(fù)原四個發(fā)送的信號，及對每個發(fā)送信號進行調(diào)制的強激勵脈沖。四個強 激勵脈沖902a、902b、902c和902d(強激勵脈沖902a的中心在原點，因此與y軸對準(zhǔn))與 它們各自相鄰的強激勵脈沖隔開256個樣本點，這對應(yīng)于所發(fā)送信號之間的延遲。標(biāo)為(1) 至(4)的區(qū)域?qū)?yīng)于來自每個發(fā)送器的目標(biāo)反射可能出現(xiàn)(即，在強激勵脈沖之間的延遲 從用作例子的256個樣本點稍微變化的情況下)的地方。應(yīng)當(dāng)認識到，盡管圖9A-9F利用四個信號示出了多路復(fù)用的功能性，但幾十到幾 百個發(fā)送器可以多路復(fù)用到單個接收器上?？偟膩碚f，多路復(fù)用的發(fā)送器的最大數(shù)量Pmax可 以由下式給出
等式(11) 因此，作為例子，根據(jù)一種實施方式，具有單個接收器的多發(fā)送器系統(tǒng)以更新速率 R= 10Hz、采樣速率？3= 125MHz和IOOm的最大范圍運行，其中IOOm的最大范圍對應(yīng)于667納秒的最大延遲。假定所發(fā)送序列的周期長度為T = Ns/Fs = 64536/125ΜΗζ = 525μ s，幾 乎1000個發(fā)送器可以多路復(fù)用到單個接收器上。如所提到的，各種運行場景可以通過實施在此所述的一種或多種方法來實現(xiàn)。圖 10A-10C示出了三個這樣的例子。但是，應(yīng)當(dāng)認識到，其它運行場景也是可能的。圖IOA示出了其中單個發(fā)送器1002與接收器1004的陣列耦合的場景，圖中示出 了 8個接收器。根據(jù)這種場景，發(fā)送器1002發(fā)送信號1003，該信號可以被一個或多個物體 1006a和1006b反射。信號1003可以是編碼的連續(xù)波信號，例如先前在此所描述過的那些 信號中的任何一種。每個接收器1004都能夠處理從物體1006a和1006b反射的信號，以便 復(fù)原代碼。因此，可以確定從接收器陣列中的單個接收器1004到反射物體的距離。圖IOB示出了其中8個發(fā)送器IOlOa-IOlOh與單個接收器1012耦合的運行場 景。發(fā)送器每個都可以發(fā)送各自的信號1011a... 1010h。信號lOlla-lOllh可以是編碼的 發(fā)送器信號，例如先前在此所描述的那些信號中的任何一種。信號lOlla-lOllh每個都可 以彼此相同，可以如聯(lián)系圖9A-9F所描述過的那樣除不同的延遲之外都相同，或者可以是 獨立的發(fā)送器信號。發(fā)送器信號lOlla-lOllh可以朝物體1014A和1014B發(fā)送，其中物體 1014A和1014B可以產(chǎn)生一個或多個反射的信號。接收器1012可以多路復(fù)用從物體1014A 和1014B反射的多個信號，以便復(fù)原反射信號上的代碼，例如聯(lián)系圖9A-9F所描述過的。應(yīng) 當(dāng)認識到，盡管示出了 8個發(fā)送器1010a-1010h，但圖10B中所示出的場景不限于使用8個 發(fā)送器。圖10C示出了其中單個發(fā)送器1020與單個接收器1022耦合的場景。發(fā)送器1020 可以發(fā)送掃描發(fā)送器信號1024，該信號可以用于掃描其中可能存在一個或多個物體的視 場。例如，發(fā)送器可以發(fā)出掃描由圖中箭頭所示出的視場的信號。接收器1022可以接收 從該視場內(nèi)的物體反射的任何信號，并且可以處理反射的信號，以便復(fù)原嵌在發(fā)送器信號 1024中的代碼。應(yīng)當(dāng)認識到，圖10A-10C中所示出的場景可以實施任何合適的發(fā)送器和/或接收 器。例如，發(fā)送器和接收器可能能夠分別發(fā)送和檢測激光信號。可選地，發(fā)送器和接收器可 能能夠分別發(fā)送和檢測射頻(RF)信號。此類場景還可以與其它類型的發(fā)送器信號一起使 用。此外，應(yīng)當(dāng)認識到，圖10A-10C中所示出的三種非限制性場景僅僅是例子，并且實現(xiàn)在 此所述的一種或多種方法和/或系統(tǒng)的其它運行場景也是可能的。此外，在此所述的方法與系統(tǒng)可以用于檢測多個目標(biāo)或者多個反射。例如，單個 發(fā)送器可以發(fā)送經(jīng)歷多次反射的信號，由此生成多個反射的信號。單個接收器可以接收反 射的信號并根據(jù)以上所述的一種或多種方法處理它們，以便復(fù)原所發(fā)送信號的每個反射版 本。應(yīng)當(dāng)認識到，可以對在此所述的方法與系統(tǒng)進行各種改變。例如，根據(jù)一些實施方 式，實施A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)可以有可變的采樣速率。轉(zhuǎn)換器的采樣速率可以 改變成針對給定的系統(tǒng)處理功率、系統(tǒng)的最大期望范圍和期望的距離分辨率實現(xiàn)最優(yōu)的信 噪比(SNR)。根據(jù)一些實施方式，在此所述的系統(tǒng)與方法可以應(yīng)用到短距離檢測系統(tǒng)，而且 也可以用在長距離檢測系統(tǒng)中。此外，根據(jù)一些實施方式，編碼的發(fā)送器信號可以具有低的 峰值功率與平均功率之比，例如小于大約十，或者在一些實施方式中更低。而且，根據(jù)一些 實施方式，系統(tǒng)700可以不包括D/A轉(zhuǎn)換器與激光器之間的驅(qū)動器。相反，D/A轉(zhuǎn)換器的輸
20出可以直接提供給激光器。應(yīng)當(dāng)認識到，在此所述的方法具有魯棒性。例如，圖11A-11B示出在此所述的方法 甚至可以利用被消波的發(fā)射信號工作。特別地，圖IlA示出了編碼的發(fā)送器信號1102，該 信號是利用強激勵脈沖的隨機化版本編碼的。y軸表示信號的振幅，單位是通用單位(U)。 信號1102包括具有1024個樣本點的序列。信號被消波。消波顯著地給重構(gòu)的信號增加了 噪聲。圖IlB示出了利用在此所述方法復(fù)原的重構(gòu)信號，其中插圖示出了重構(gòu)強激勵脈沖 1104的特寫視圖。因此，圖IlB顯示發(fā)送的強激勵脈沖被準(zhǔn)確地復(fù)原，而不管發(fā)送信號的消 波。盡管已經(jīng)具體描述了本發(fā)明各方面的幾種實施方式，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說， 各種修改與改進將是很容易發(fā)生的。這些修改與改進也意圖包括在本發(fā)明各方面的主旨與 范圍之內(nèi)。例如，幾種方法已經(jīng)描述為實施快速傅立葉變換。應(yīng)當(dāng)認識到，其它形式的傅立 葉變換也可以使用，而且其它類型的變換也可以使用。因此，以上的描述僅僅是作為例子， 而不意圖作為限制。本發(fā)明僅被限制為如所附權(quán)利要求及其等價物所定義的。
權(quán)利要求
一種產(chǎn)生編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號(106、404、714、1003、1011a 1011h、1102、1020)的方法，該方法包括產(chǎn)生連續(xù)波載波信號；及利用代碼(402)調(diào)制所述連續(xù)波載波信號，以便產(chǎn)生編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號，其中所述代碼(402)以非脈沖形式表示脈沖(401)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述非脈沖形式類似于噪聲。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過將所述脈沖變換成所述非脈沖形式來生成代碼。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述代碼是具有以下形式的時間域信號 s(t) = IFT[FT[h(t)]eXp[i(K]]其中s(t)是作為時間函數(shù)的代碼，h(t)是作為時間函數(shù)的脈沖，F(xiàn)T表示傅立葉變換， IFT表示逆傅立葉變換，而Φη表示多個相位值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述多個相位值Φη是多個隨機相位值。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括通過由多個傅立葉分量定義所述脈沖以創(chuàng)建如由 FT [h (t)]給出的頻率域信號，將多個相位值中的相位值添加到多個傅立葉分量中的每一個 以創(chuàng)建修改后的頻率域信號并對修改后的頻率域信號執(zhí)行逆傅立葉變換來生成代碼。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中對修改后的頻率域信號執(zhí)行逆傅立葉變換產(chǎn)生多個 數(shù)字樣本點，并且其中生成代碼還包括將多個數(shù)字樣本點轉(zhuǎn)換成模擬樣本點。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述代碼具有有限持續(xù)時間，并且其中利用所述代 碼調(diào)制連續(xù)波載波信號包括利用所述代碼的多次出現(xiàn)來調(diào)制連續(xù)波載波信號。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述代碼具有大約2納秒到大約200微秒之間的持 續(xù)時間。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述連續(xù)波載波信號具有大致恒定的頻率。
11.如權(quán)利要求4所述的方法，其中編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號是激光信號。
12.如權(quán)利要求4所述的方法，其中編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號是射頻信號。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，其中編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號是毫米波信號，其具有大 致為30GHz到600GHz之間的頻率。
14.如權(quán)利要求4所述的方法，其中編碼的連續(xù)波發(fā)送器信號具有小于大約十的峰值 功率與平均功率之比。
15.一種處理編碼的連續(xù)波信號(110、718、912)的方法，所述編碼的連續(xù)波信號包 括利用代碼(402)調(diào)制的連續(xù)波載波信號，其中所述代碼(402)以非脈沖形式表示脈沖 (401)，該方法包括:對編碼的連續(xù)波信號的至少一部分執(zhí)行逆變換，以便復(fù)原脈沖(602、603、902a-902d、 1104)，所述逆變換消除脈沖到非脈沖形式的變換。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中編碼的連續(xù)波信號是時間域信號，并且其中所述 逆變換采用以下形式IFT[FT[s(t)]eXp[-i(K]]。其中s(t)是時間域的編碼的連續(xù)波信號，F(xiàn)T表示傅立葉變換，IFT表示逆傅立葉變換， 而Φ n表示多個相位值。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中執(zhí)行逆變換包括對編碼的連續(xù)波信號的至少一部 分執(zhí)行傅立葉變換，以便產(chǎn)生第一多個樣本點，并從該第一多個樣本點中的每一個減去一 個相位值，以便生成第二多個樣本點。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中從第一多個樣本點中的每一個減去的相位值是與 添加到在生成編碼的連續(xù)波信號時所用的脈沖的傅立葉分量的隨機相位值相對應(yīng)的隨機 相位值。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括接收模擬版本的編碼的連續(xù)波信號并產(chǎn)生數(shù)字 版本的編碼的連續(xù)波信號，并且其中對編碼的連續(xù)波信號的至少一部分執(zhí)行逆變換包括對 數(shù)字版本的編碼的連續(xù)波信號的至少一部分執(zhí)行逆變換。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中接收模擬版本的編碼的連續(xù)波信號和產(chǎn)生數(shù)字版 本的編碼的連續(xù)波信號是利用具有可變采樣速率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的，并且其中該方法還 包括改變模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣速率。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括對第二多個樣本點執(zhí)行逆傅立葉變換。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中連續(xù)波載波信號是第一連續(xù)波載波信號，并且其 中所述代碼是第一代碼，并且其中編碼的連續(xù)波信號是多個所發(fā)送信號的組合，多個所發(fā) 送信號中的每一個都包括由表示脈沖的代碼進行調(diào)制的連續(xù)波載波信號，并且其中多個所 發(fā)送信號中的至少兩個是由不同的發(fā)送器發(fā)送的。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中多個所發(fā)送信號中的每一個都包括利用第一代碼 進行調(diào)制的第一連續(xù)波載波信號，至少兩個所發(fā)送的信號具有不同的延遲量。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括利用單個接收器接收編碼的連續(xù)波信號。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括利用接收器來處理編碼的連續(xù)波信號，以便復(fù) 原多個所發(fā)送信號中的每一個的脈沖。
26.如權(quán)利要求17所述的方法，其中編碼的連續(xù)波信號是激光信號。
27.如權(quán)利要求17所述的方法，其中編碼的連續(xù)波信號是射頻信號。
28.如權(quán)利要求17所述的方法，其中編碼的連續(xù)波信號是毫米波信號，其具有大致為 30GHz到600GHz之間的頻率。
29.一種方法，包括發(fā)送包括連續(xù)波載波信號的連續(xù)波發(fā)送器信號(106、404、714、904、906、908、910、 1102)，其中所述連續(xù)波載波信號利用以非脈沖形式表示脈沖(401)的代碼(402)調(diào)制；接收所述連續(xù)波發(fā)送器信號(110、718、912)；以及處理所述連續(xù)波發(fā)送器信號，以便復(fù)原所述脈沖(401、602、603、902a、902b、902C、 902d)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述代碼是通過利用鑰匙將脈沖變換成非脈沖形 式來生成的，并且其中處理連續(xù)波發(fā)送器信號以復(fù)原脈沖包括使用該鑰匙。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括生成代碼。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中鑰匙包括多個相位值。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中將所述脈沖變換成所述非脈沖形式包括向所述脈 沖添加相位值，并且其中利用鑰匙處理連續(xù)波發(fā)送器信號包括從連續(xù)波發(fā)送器信號減去相 位值。
34. 一種發(fā)送器系統(tǒng)(700)，包括計算引擎(702)，配置成生成代碼(402)，該代碼以非脈沖形式表示脈沖(401)；及信號發(fā)生器(708)，配置成產(chǎn)生被所述代碼調(diào)制的信號(714)。
35.如權(quán)利要求34所述的發(fā)送系統(tǒng)，其中所述代碼是采用如下形式的時間域信號s(t) = IFT[FT[h(t)]eXp[i(K]]其中s(t)是作為時間函數(shù)的代碼，h(t)是作為時間函數(shù)的脈沖，F(xiàn)T表示傅立葉變換， IFT表示逆傅立葉變換，而Φη表示多個相位值。
36.如權(quán)利要求35所述的發(fā)送系統(tǒng)，其中所述計算引擎是數(shù)字信號處理器。
37.如權(quán)利要求35所述的發(fā)送系統(tǒng)，還包括時鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其輸入配置成從 所述計算引擎接收數(shù)字版本的代碼，而輸出配置成提供模擬版本的代碼。
38.如權(quán)利要求37所述的發(fā)送系統(tǒng)，還包括耦合到所述信號發(fā)生器以方便被所述代碼 調(diào)制的信號的發(fā)送的光學(xué)器件。
39.如權(quán)利要求37所述的發(fā)送系統(tǒng)，其中所述計算引擎和所述時鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 集成到同一芯片上。
40.如權(quán)利要求37所述的發(fā)送系統(tǒng)，其中所述時鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出直接耦合 到所述信號發(fā)生器的輸入。
41.如權(quán)利要求37所述的發(fā)送系統(tǒng)，其中所述時鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有可變的采樣速率。
42.如權(quán)利要求37所述的發(fā)送系統(tǒng)，其中所述信號發(fā)生器是激光器。
43.如權(quán)利要求42所述的發(fā)送系統(tǒng)，還包括激光二極管驅(qū)動器，其輸入耦合到所述時 鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出，以接收模擬版本的代碼，而其輸出耦合到所述激光器，以驅(qū)動 所述激光器。
44.如權(quán)利要求35所述的發(fā)送系統(tǒng)，還包括耦合到所述信號發(fā)生器以方便被所述代碼 調(diào)制的信號的發(fā)送的光學(xué)器件。
45.如權(quán)利要求35所述的發(fā)送系統(tǒng)，其中所述信號發(fā)生器是發(fā)光二極管。
46.如權(quán)利要求35所述的發(fā)送系統(tǒng)，其中所述信號發(fā)生器是射頻信號發(fā)生器。
47.一種接收系統(tǒng)(700)，包括計算引擎(702)，配置成接收由利用代碼(402)進行調(diào)制的連續(xù)波載波信號形成的編 碼的連續(xù)波信號(718)，其中所述代碼(402)以非脈沖形式表示脈沖(401)，所述計算引擎 還配置成處理編碼的連續(xù)波信號，以復(fù)原所述脈沖。
48.如權(quán)利要求47所述的接收系統(tǒng)，其中編碼的連續(xù)波信號是時間域信號，并且其中 編碼的連續(xù)波信號的處理采用以下形式IFT[FT[s(t)]eXp[-i(K]]。其中s(t)是時間域的編碼的連續(xù)波信號，F(xiàn)T表示傅立葉變換，IFT表示逆傅立葉變換， 而Φ n表示多個相位值。
49.如權(quán)利要求48所述的接收系統(tǒng)，還包括檢測器，所述檢測器配置成檢測入射信號 并提供對應(yīng)于編碼的連續(xù)波信號的電輸出。
50.如權(quán)利要求49所述的接收系統(tǒng)，其中所述檢測器配置成檢測射頻信號。
51.如權(quán)利要求49所述的接收系統(tǒng)，其中所述檢測器是光電探測器。
52.如權(quán)利要求49所述的接收系統(tǒng)，還包括光學(xué)器件，所述光學(xué)器件配置成接收入射 信號并向所述檢測器提供該入射信號。
53.如權(quán)利要求49所述的接收系統(tǒng)，還包括耦合到所述檢測器以便接收所述檢測器的 電輸出并放大該電輸出的放大器。
54.如權(quán)利要求53所述的接收系統(tǒng)，其中所述放大器是跨阻抗放大器。
55.如權(quán)利要求54所述的接收系統(tǒng)，其中所述檢測器和所述放大器集成到同一芯片上。
56.如權(quán)利要求49所述的接收系統(tǒng)，其中所述檢測器的電輸出是模擬信號，并且其中 該系統(tǒng)還包括耦合到所述檢測器以便接收所述檢測器的電輸出并將該電輸出轉(zhuǎn)換成對應(yīng) 于編碼的連續(xù)波發(fā)送信號的數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
57.如權(quán)利要求56所述的接收系統(tǒng)，其中所述計算引擎和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器集成到同一 芯片上。
58.如權(quán)利要求56所述的接收系統(tǒng)，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有直接連接到所述計算引 擎的輸出。
59.如權(quán)利要求56所述的接收系統(tǒng)，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有可變的采樣速率。
60.如權(quán)利要求56所述的接收系統(tǒng)，還包括耦合到所述檢測器以便接收所述檢測器的 電輸出并放大該電輸出的放大器，并且其中所述放大器耦合在所述檢測器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換 器之間，并且其中所述放大器具有直接連接到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入的輸出。
61.如權(quán)利要求60所述的接收系統(tǒng)，其中所述計算引擎、所述放大器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換 器集成到同一芯片上。
62.一種系統(tǒng)(700)，包括發(fā)送器(708、728、704、706、712、1002、101(^-101011、1020)，配置成發(fā)送包括連續(xù)波載 波信號的發(fā)送器信號(714)，其中所述連續(xù)波載波信號利用以非脈沖形式表示脈沖(401) 的代碼(402)進行調(diào)制；以及接收器(720、730、724、722、716、1004、1012、1022)，配置成接收所述發(fā)送器信號并處理 所述發(fā)送器信號，以便復(fù)原所述脈沖(401、602、603)。
63.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中所述代碼是采用如下形式的時間域信號s(t) = IFT[FT[h(t)]eXp[i(K]]其中s(t)是作為時間函數(shù)的代碼，h(t)是作為時間函數(shù)的脈沖，F(xiàn)T表示傅立葉變換， IFT表示逆傅立葉變換，而Φη表示多個相位值。
64.如權(quán)利要求63所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器和所述接收器配置成能夠訪問多個相 位值。
65.如權(quán)利要求64所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器包括時鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述時 鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器配置成接收數(shù)字版本的代碼并產(chǎn)生模擬版本的代碼，并且其中所述接 收器包括時鐘控制的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述時鐘控制的模數(shù)轉(zhuǎn)換器配置成接收對應(yīng)于所述發(fā)送 器信號的模擬輸入信號并提供數(shù)字輸出信號，并且其中所述時鐘控制的模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述 時鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器同步。
66.如權(quán)利要求65所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器還包括第一計算引擎，該第一計算引 擎配置成產(chǎn)生代碼并向所述時鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字版本的代碼，并且其中所述接收器還包括第二計算引擎，該第二計算引擎配置成接收所述時鐘控制的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字 輸出信號并處理所述時鐘控制的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出信號，以便復(fù)原所述脈沖。
67.如權(quán)利要求66所述的系統(tǒng)，其中所述第一計算引擎、所述第二計算引擎、所述時鐘 控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述時鐘控制的模數(shù)轉(zhuǎn)換器都在相同的集成電路芯片上形成。
68.如權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器還包括耦合到時鐘控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 以便接收模擬版本的代碼并驅(qū)動信號發(fā)生器的信號發(fā)生器驅(qū)動器，并且其中所述信號發(fā)生 器驅(qū)動器是在集成電路芯片上形成的。
69.如權(quán)利要求68所述的系統(tǒng)，其中所述接收器還包括放大器，該放大器配置成從檢 測器接收信號并向所述時鐘控制的模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供模擬輸入信號，并且其中所述放大器是 在集成電路芯片上形成的。
70.—種處理所接收到的信號(110、718、912)的方法，其中所接收到的信號包括利用 表示脈沖(401)的代碼(402)進行調(diào)制的連續(xù)波載波信號，該方法包括以一個采樣速率采樣所接收到的信號，創(chuàng)建多個樣本點，其中每個樣本點都與相鄰的 樣本點在時間上隔開一個采樣間隔；識別多個樣本點的特征(602、603、1104、902a、902b、902c、902d)；對多個樣本點進行傅立葉變換來產(chǎn)生FT信號；以及在所述特征的附近確定作為頻率的函數(shù)的FT信號相位變化(802、804)的速率。
71.如權(quán)利要求70所述的方法，其中所述特征是多個樣本點的峰值振幅。
72.如權(quán)利要求70所述的方法，還包括除去出現(xiàn)在該特征之前的至少一部分FT信號和 出現(xiàn)在該特征之后的一部分FT信號。
73.如權(quán)利要求72所述的方法，其中所述特征是多個樣本點的峰值振幅。
全文摘要
利用一個或多個代碼調(diào)制發(fā)送器信號，其中，盡管代碼不是脈沖的形狀，但可以表示脈沖。代碼可以通過利用其傅立葉分量定義脈沖，然后向所述傅立葉分量添加隨機相位來生成。然后，可以產(chǎn)生時間域信號，該信號可以充當(dāng)要對載波信號進行調(diào)制的代碼。在發(fā)送器信號反射回后，所接收到的信號可以由接收器處理，以復(fù)原脈沖。然后，可以確定發(fā)送器信號的飛行時間，使得可以進行距離的測量。
文檔編號G01S13/32GK101910864SQ200880122351
公開日2010年12月8日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月12日
發(fā)明者S·德立瓦拉 申請人:阿納洛格裝置公司