CN113678316A - 用于电磁传输衰减控制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本文公开的示例涉及用于车辆中对雷达信号进行衰减控制的装置。该装置包括：衰减控制机构，该衰减控制机构具有减少雷达信号传输的失真的至少一种性能并且定位在车辆表面上；以及靠近该衰减控制机构的辐射元件，这些辐射元件使得辐射光束能够以减少的失真传播。

Description

用于电磁传输衰减控制的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月6日提交的、标题为“METHOD AND APPARATUS FORELECTROMAGNETIC TRANSMISSION ATTENUATION CONTROL(用于电磁传输衰减控制的方法和装置)”的美国临时申请的优先权，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及集成结构和衰减控制机构，具体地涉及车辆中的传感器。
背景技术
在汽车应用中，雷达***单元可以被定位在车辆周围的各种位置，并且通常被定位在车身外部。位置取决于天气和一系列环境条件下运行的设计和操作规范。天线罩(radome)用于在各种情况下保持雷达模块的位置、校准和操作。常常，车辆的配置和材料与天线辐射和雷达操作不一致。考虑到车辆中所使用的各种设计和材料，有必要保护车辆中的雷达***，以确保雷达单元的准确操作。
附图说明
结合以下结合附图的详细描述，可以更充分地理解本申请，附图未按比例绘制，其中类似的附图标记始终指代类似的部分，并且在附图中：
图1示出了根据主题技术的各种实施方式的具有雷达***的车辆；
图2和图3示出了根据主题技术的各种实施方式的具有被配置在车辆挡风玻璃上的雷达***和衰减控制机构的车辆；
图4和图5示出了根据主题技术的各种实施方式的玻璃层和集成在其中的雷达传输组件的配置；
图6示出了根据主题技术的各种实施方式的具有多个传感器的车辆，其中衰减控制机构位于整个车辆中；
图7-图9示出了根据主题技术的各种实施方式的在车辆上实现雷达传输的衰减控制机构的配置和布置；以及
图10示出了根据主题技术的各种实施方式的用于设计和集成衰减控制机构的方法。
具体实施方式
公开了用于车辆雷达中的电磁传输衰减控制的方法和装置。在主题技术的各种实施方式中，夹层被定位在层压玻璃结构的多层之间。夹层可以被层压在车辆中的玻璃片之间。在一些实施方式中，夹层由(一种或多种)多层材料制成，这些多层材料具有支持无线信号(包括但不限于用于运输的雷达信号)的强度和传输特性的期望组合。夹层可以具有与夹层玻璃结构互补的光学性质，或者可以是不透明的。
夹层玻璃通常由两层玻璃与乙烯基或其他材料的薄膜夹层层压而制成，该薄膜夹层作为粘合剂以保持玻璃板在被冲击时的完整性。本文公开的夹层在坚固的光学屏蔽中提供抗碎性，该光学屏蔽还提供了太阳热屏蔽和声屏障，以确保车辆中驾驶员和乘客的安全和舒适。对于雷达***而言，挡风玻璃在车辆上处于良好位置，但是层压玻璃不适合无线传输，因为它在电磁波传播的介质中引入了不连续性。在雷达***中，层压玻璃常常是不可接受的波传播介质，因为它会使波衰减并使雷达信号失真。给定介质的性能受传输频率的影响。
本公开提供了一种与挡风玻璃的层压玻璃集成的结构，其中该结构为雷达提供了良好的传输介质，并使雷达能够被置于车辆内，从而保护雷达***。雷达***检测对象、这些对象的相对位置和其他特性，并用于ADAS和自动驾驶车辆操作。雷达***具有通过天线产生电磁波的发射器和用于接收从被称为目标的对象返回的发射波的反射的接收器。然后对所接收到的信号进行处理，以确定对象的性质，包括大小、位置、速度等。所有这些都需要仔细和准确校准的操作。因此，保护对于雷达***非常重要，因为可靠性直接关系到操作的准确性。
通过与层压玻璃层集成，保护结构使用车辆的此保护将雷达***与车辆的环境和操作隔离。在一些实施方式中，此集成通过保护结构的形状实现，其中不同长度部分与层压玻璃的在尺寸上互补的部分耦合。具体地，这为整个挡风玻璃和保护结构提供了弯曲强度和稳定性。
由于雷达***通常位于车辆外部，因此天线罩结构被配置为保护雷达***。天线罩将雷达***或其部分(例如天线)从环境中封闭起来。这在一系列环境和天气条件下提供覆盖和保护。除了保护雷达***外，天线罩的配置和材料允许在各种条件下从天线传输电磁辐射，例如在经历雨、雪、冰、灰尘和其他可能影响雷达操作准确性的条件下。
天线罩充当雷达***的另一层，位于天线上方，以保护天线免受损坏和有害影响。雷达***有多种设计，每种设计都需要不同的保护范围。天线罩设计由以下项限定：其几何结构和材料组分，以及通过天线罩的信号的可接受***损耗和其他损耗。这些损耗将使得雷达***的天线图案(antenna pattern)(这对于正确并一致的操作至关重要)劣化。
除了雷达***的严格操作规范外，设计还考虑了天线罩的布置、天线罩的材料和形状、天线罩结构所需的空间、以及天线罩和布置的成本。这些考虑因素相互竞争，并且可能导致不太期望的定位和使强大雷达单元的性能降低。
本公开提供了一种使用车辆组合物作为天线罩来保护雷达***的方法，并且能够定位雷达***或模块以保护其免受车身的影响。将雷达***置于车辆内使用了被设计用于优化人身安全的鲁棒部件。为乘客提供安全性的相同部件可能会充当雷达单元全面正常运行的屏障。例如，挡风玻璃会使传输信号失真和衰减，不仅会缩小雷达的范围，还会散射信号并干扰天线图案。
本公开描述了用于通过为雷达***提供雷达保护单元或衰减控制机构来保护雷达操作免受天线图案失真和损耗的方法和装置。雷达保护单元的材料允许雷达***的波传播，并使雷达***(特别是天线)能够被置于车辆内。在本文所示的一些实施方式中，天线被定位在挡风玻璃后方，由与为保护层提供结构的挡风玻璃的层压玻璃层集成的保护层保护。雷达***单元被置于挡风玻璃后方，位置不会干扰驾驶员通过玻璃的可见度。衰减控制机构由一种或多种材料制成(这些材料具有使得天线传输能够在几乎不失真的情况下通过的电磁性能)，并且可以由各种材料制成。本公开描述了复合结构，该复合结构由于其电磁性能而能使得无线传输能够在较少天线图案劣化的情况下通过。在一些实施方式中，部件是与玻璃集成的材料组合物，并且在一些实施中，所述组合物被设计为考虑和校正由于玻璃、塑料或其他材料引起的失真。
图1示出了根据主题技术的各种实施方式的具有雷达***的车辆。车辆110包括雷达***112作为用于对象检测的传感器。在所示出的实施方式中，雷达***112被定位在车辆外壳内，例如车辆内部的挡风玻璃的后方。雷达***112的位置可以是雷达天线的位置，其中雷达***112的其他部件可以分布在车辆中的各处。天线被定位以产生雷达波束120，该雷达波束120被示为指向瞄准线(boresight)。整个雷达***112包括多个组件，包括天线、收发器、馈电网络等，可以如图1所示布置。根据设计目标，雷达***112可以被定位在其他位置。模块化设计可以将雷达***112的不同部件定位在车辆110内的不同位置，并且可以将功能与车辆110中的其他操作单元组合，例如与包括其他雷达传感器在内的其他传感器共存。出于本讨论的目的，雷达波束120被引导为在环境100内移动的车辆的路径中。
雷达波束120可以是静态波束，或者可以在方位角和/或仰角方向上控制以扫描环境100。在一些实施方式中，雷达单元位于车辆侧面或后部，以用于车辆周围的对象检测。雷达***112的位置影响操作的准确性和效率。例如，在一辆大型卡车上，可能存在雷达，该雷达被定位为检测低悬挂结构，例如桥梁、隧道、停车场、收费亭等。在车辆110中，雷达***112使用收发器(未示出)从车辆发送信号并接收这些信号的回波。这种发送和返回由一个或多个具有辐射元件的天线来促进。天线不能通过具有干扰能量传输的物理或电磁性能的材料(例如，不能通过车辆中常见的层压玻璃)发送信号。
在一些实施方式中，天线被嵌入到车辆的一些部分中，例如挡风玻璃内；然而，由于安全玻璃的存在，这样的设计当被用于从移动车辆进行对象检测时，可能会对天线图案引入不可接受的失真水平。挡风玻璃或其他车窗的玻璃组成物针对可见度和安全性来设计的，而不考虑通过玻璃发送雷达信号的能力。
此外，随着车辆设计复杂性的增加，设备可用的设计间距和占用空间受到限制。自动驾驶汽车所需的许多***和/或车辆中所包括的许多功能的可用基板面(real estate)非常有限。将此与车辆设计者的目标结合起来，以减少或优化车辆重量，从而降低成本并提高车辆效率，显然期望的是将车辆中的空间和结构重新用于多种功能。
本公开提供了一种方法和装置，用于在车辆内定位雷达单元或***，从而提供扩展且改进的保护。在本文所述的一些实施方式中，车辆挡风玻璃通过定位在车辆内的雷达单元提供这种保护，但还有其他位置也可用于定位雷达单元。在每种情况下，位置被选择以保护雷达***免受可能导致衰减、失真、损失等的外部、环境和其他影响。通过将雷达***放置在车辆内，例如挡风玻璃后方，车辆的结构保护雷达部件，从而确保操作的一致性和准确性。
具体地，挡风玻璃是定位雷达单元的良好位置，因为挡风玻璃处于车辆向前移动的方向上，并且具有通常认为该位置处的可见度不关键的部分，例如在上角或上半部分。定位在车辆上的高海拔位置的、车辆中用于对象检测的雷达单元能够将具有大视场的波束从车辆顶部引导至垂直或竖直方向的路面。虽然这个位置可能是理想的，但挡风玻璃的材料和组成不适合雷达使用。挡风玻璃由安全玻璃制成，是一种具有多层的层压产品，其中挡风玻璃会对雷达传输产生干扰，并产生损耗和失真效应。这种复合材料由多个材料层组成，层压在一起，并且被设计用于在粉碎时保持在一起，从而减少冲击伤害，这种复合材料具有夹层以粘合玻璃层，从而提高其强度和防碎特性。夹层材料可以是各种粘合材料中的任何一种。这种分层结构进一步改变了通过挡风玻璃的任何辐射信号。由此，挡风玻璃和车辆结构上的其他材料起到衰减、失真或干扰雷达发射光束的作用。
本说明书公开了一种雷达保护结构的使用，该雷达保护结构是无失真材料，例如非玻璃材料，以保护雷达免受诸如失真和衰减之类的有害影响。在一些实施方案中，雷达保护结构形成与挡风玻璃集成的多层结构，并且被置于挡风玻璃的如下部分中：该部分不会影响可见度，但会避免和/或减少玻璃层压复合材料的雷达损耗、衰减和干扰。在图2所示的实施方式中，雷达保护结构被定位在挡风玻璃的上边缘，被定位在挡风玻璃的非关键可见度部分。在替代实施方案中，雷达保护结构可以被定位在车辆的车窗上或车辆内的其他位置，并且雷达***受雷达保护结构的保护。通过雷达保护结构，雷达***能够通过雷达保护结构辐射波束而不会失真。雷达***操作可以被配置为预测雷达保护结构的任何影响，从而实现一致可靠的操作。与引入不可接受和不受控制的失真的层压玻璃结构不同，雷达保护结构被设计用于在几乎没有失真的情况下通过辐射。在本实施方式中，雷达保护结构被定位为靠近层压玻璃，具有间插于玻璃和(一个或多个)夹层的多个不同尺寸的层。雷达保护结构充当衰减控制机构，以保护雷达***的天线和孔径。
图2示出了具有被配置在车辆的挡风玻璃上的雷达***和雷达保护结构的车辆200。车辆200具有挡风玻璃230，该挡风玻璃230具有雷达***，该雷达***被定位在车辆内，并位于挡风玻璃230的上边缘，所处的位置由描述雷达***布置的轮廓的虚线标识。挡风玻璃230包括玻璃部分232和雷达保护部分220。雷达***的位置由描述雷达***占用空间的轮廓的虚线(未示出)标识。
车辆200可以通过在天线图案中辐射波束形式，为各种目的操作雷达***210；其中，雷达***210包括耦合到天线辐射元件242的雷达控制模块240。天线辐射元件242可以被放置为靠近挡风玻璃230，或被嵌入在其中，雷达保护结构220被定位以避免发射和接收信号的失真。如图所示，雷达保护结构220被定位在挡风玻璃230的顶部；备选实施方式可以在不同位置和以不同几何形状实施雷达保护结构，以适应各种设计。
雷达***210可以是模块化***，具有雷达控制模块240，雷达控制模块240被定位为与辐射元件242分离，同时仍然能够进行控制和操作。雷达***210可以包括收发器、天线控制、馈电机构、功率分配控制、放大、以及根据设计所需的其他功能单元和电路，这些功能单元和电路位于模块240或242内或与之靠近，或者可以将它们定位为与模块240或242分离。模块化方法允许将雷达部件定位在最佳位置。这可以节约成本并优化空间，从而使车辆设计者能够灵活地进行设计。本实施方式中的辐射元件242位于衰减控制机构220的后方和/或附近，该机构在本文中也称为雷达保护结构。在本文所示的示例和实施方式中描述了衰减控制机构的示例。
在一些实施方式中，衰减控制机构可以是复合材料、具有凸起的衬底等。衰减控制机构被设计用于减少失真，因此，这些机构的设计与天线或辐射元件的设计、其孔径大小、工作频率和其他工作标准相协调。
衰减控制机构也可以内置于覆盖雷达模块的天线罩内，该衰减控制机构使用的材料可补偿由于雷达模块的配置、布置、构造和应用而产生的任何失真。在一些实施方案中，这可以是雷达罩或嵌入雷达模块的玻璃上的涂层。在雷达暴露于元件、雨、雪等情况下，可以使用疏水涂层对雷达罩或雷达模块进行表面涂层，以减轻任何环境影响。
在本文提出的实施方案中，衰减控制机构是被定位为靠近玻璃或车体其他部分并与之集成的非玻璃材料结构。示例性衰减控制机构220与挡风玻璃230的层压玻璃集成，以提供稳定性并保持位置。衰减控制机构220的材料组合物可以是诸如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)之类的材料，该材料是普通热塑性聚合物、聚碳酸酯、或对于雷达应用几乎没有能量损耗从而允许雷达波在没有衰减的情况下通过衰减控制机构220的材料。
如车辆200所示，衰减控制机构220是嵌入挡风玻璃230的玻璃中的复合部分。雷达控制模块240可以被定定位在车辆内，并且可以具有耦合到辐射元件242的分布式部件，辐射元件242被定位在衰减控制机构220附近，使得传输几乎不失真，或者玻璃的失真由衰减控制机构220补偿。
辐射元件242可以采取各种形式中的任何一种，例如传输线上的超级元件、平铺元件阵列、相控阵列天线、元结构天线、超材料天线、开槽天线或任何其他类型的天线。在本实施方式中，辐射元件是具有位于其上的多个辐射元件的超级元件。
图3示出了具有挡风玻璃330的车辆部分300，该挡风玻璃330具有衰减控制机构320，该衰减控制机构320是由挡风玻璃330的玻璃层332形成的复合结构，并且形成挡风玻璃330的减小(或无)失真部分，使得天线元件344能够按照设计进行辐射。衰减控制机构320可以被设计为创建对环境条件的模拟，或者可以与雷达***310协作设计，以便雷达将准确地按照设计执行。在衰减控制机构位于不同位置、雷达***为分布式***、衰减控制机构使用不同材料等情况下，可考虑多种设计和配置，其中，这些设计和配置中的每一种都会在保护雷达***部件的同时降低或控制雷达传输的衰减。衰减控制机构的形状被调整大小为与雷达传输的孔径和角度范围相对应，使得传输通过衰减控制机构320。
挡风玻璃330侧视图的图示详细说明了玻璃层332与具有间插部分326的衰减控制机构320的集成。衰减控制机构320可以有任意数量的层，这些层可以具有不同长度，以便与玻璃层332集成。
通常，存在用于第一功能的第一结构层，例如用于挡风玻璃或窗户的玻璃层，以及用于衰减控制的第二结构层，例如衰减控制机构320。第一结构层和第二结构层的集成可以采用各种形式和几何形状中的任何一种，从而实现雷达保护。
继续图3，雷达***340(至少包括天线元件344)被定位在车辆内并靠近衰减控制机构320。该位置如位置310虚线所示。在模块化设计中，雷达控制模块和其他模块可以被定位在整个车辆上，而天线元件可以被定位在衰减控制机构附近。车辆内可能有多个雷达***，例如具有被定位用于检测方案的多个天线，其中中央控制器(未示出)通信并协调各种雷达***。雷达***的定义并不意味着限制，而是可以包括与雷达操作有关的任何模块、软件或硬件。
衰减控制机构320的材料可以类似于天线罩或结构上的防风雨外壳的材料，其用于保护雷达天线或辐射元件，同时引入天线发射和接收的电磁信号的最小衰减。衰减控制机构320可以是一层材料或多层(一种或多种)材料。具体结构取决于雷达***和车辆的操作、范围、结构和特性。例如，在车辆前方200米处进行对象检测，以便以100公里/小时的速度移动，将对雷达***的准确性提出非常严格的要求，而在车辆后方10米处进行对象检测，以便进行反向移动，则可能对衰减控制机构的不同材料和结构提出不太严格的要求。
车辆部分300包括雷达控制模块342，该雷达控制模块342可以被定位在挡风玻璃330附近。该模块340包括耦合到天线元件344的雷达控制模块342。天线元件344被定位为通过衰减控制机构进行辐射，并且可以平行于平面衰减控制机构，如图3所示。衰减控制机构320在本应用中与玻璃层332集成，并且被配置为耦合到玻璃层332。由于挡风玻璃可以配置为多层和薄膜，衰减控制机构可以内置在一个或多个层中，或者可以单独构造，然后与玻璃结构组合。在该应用中，天线元件344位于衰减控制机构320的一侧。
如上所述，衰减控制机构可以采用各种形状中的任何一种，例如球形、立方体等，并且可以延伸到挡风玻璃的(一个或多个)表面之外。应用、雷达设计和车辆设计确定了所使用的(一种或多种)材料，例如玻璃纤维、聚四氟乙烯(PTFE)、透明材料、不透明材料等。衰减控制机构介质材料的传输参数确定了给定频率范围的适用性以及与层压玻璃或基板的集成度。这包括透射系数、反射率系数和确定透射波衰减、散射、失真等的其他系数。
在一些实施方式中，衰减控制机构或保护结构(例如结构320)的结构是没有内部不连续性、边界或层的实心件。在其他实施方式中，该结构可以具有耦合在一起的多个层。本文所示的示例考虑了榫槽连接方法，然而，可以实现替代方法，例如鸠尾榫耦合件、搭接接头或槽接接头。在构建玻璃挡风玻璃时可以进行一些集成，或者保护结构可以是玻璃层压过程的一部分，或者在后续过程中构建。
在一些实施方式中，衰减控制机构可以重使用车辆的结构，例如飞机中的前锥体(nose cone)或汽车中的后视结构。所选的(一种或多种)材料也可用于减轻环境状况，例如减轻寒冷环境中的结冰。在一些实施方式中，衰减控制机构被设计为向雷达***提供反馈，其中关于由变化的环境状况或操作状况引起的失真和衰减的反馈用于引导雷达波束以补偿这样的状况。
图4示出了根据主题技术的各种实施方式的玻璃层和集成在其中的雷达传输部件的配置。各种配置的侧视图包括在不同位置定位雷达***。结构400具有耦合到玻璃层406的衰减控制机构402，并且衰减控制机构402可以包括不同形状，以用于各种集成。辐射元件404位于结构400内表面上的衰减控制机构402的表面上。在另一实施方式中，结构410具有将衰减控制机构412和辐射元件414置于结构410的扩展占用空间内的配置。在该实施方式中，结构的宽度被给定为ws，衰减控制机构412的宽度被给定为wa。由于衰减控制机构412的宽度小于结构410的宽度，辐射元件414被嵌入在衰减控制机构412附近，并且位于由宽度(ws)乘以高度(hs)限定的扩展挡风玻璃占用空间内。在另一示例中，衰减控制机构422和辐射元件424被嵌入在扩展结构420占用空间(ws×hs)内。衰减控制机构422的宽度wa1和材料被设计为与结构426材料的一部分428一起工作。
存在几种将天线控制机构耦合到基板的方法，例如结构450的鸠尾配置、结构460和470中的搭接接头、以及在两个位置显示的结构480的槽接接头耦合件。从侧视图示出的结构450包括基板452、衰减控制机构454，该衰减控制机构454通过鸠尾部分456被集成并固定到与基板452的组合中。在结构480中，衰减控制机构484通过槽接接头482耦合到基板482。搭接接头在结构470中示出并在结构460中实现，具有基板层462、衰减控制机构464、以及连接部分468。存在多种耦合方法和配置，以用于在诸如层压玻璃的基板上提供雷达保护结构。
图5的结构500具有位于玻璃层504内并夹在玻璃层504之间的衰减控制机构506，类似于图4的衰减控制机构422。辐射元件可以被配置为靠近结构500的占用空间502内的衰减控制机构506，或者可以被配置在雷达控制模块508内。结构500的占用空间502确定衰减控制机构506和天线的可用空间结构。结构520类似于结构500，增加了耦合到衰减控制机构526和雷达***528的反馈控制530，其中，辐射元件位于雷达***528内。一些实施方式检测结构520和/或衰减控制机构526的条件，并且向反馈控制单元530提供该信息或度量。这可以是湿度检测、温度检测或从车辆内接收的其他信息。该信息和/或与该信息相关的指示被提供给雷达***528。例如，车辆内的天气***可以指示温度升高或降低(从而挡风玻璃上可能有水或冰)。雷达***528可以控制雷达波束并解释所接收到的信号以适应这种反馈的衰减和影响，等等。
图6示出了根据主题技术的各种实施方式的具有多个传感器的车辆，其中，衰减控制机构位于整个车辆中。车辆600具有位于前照灯结构610内的衰减控制机构620。辐射元件位于衰减控制机构620附近，使得其辐射信号不会衰减，或者在雷达***(未示出)的操作中控制或补偿这种衰减。与挡风玻璃配置类似，将雷达天线置于车辆前照灯内可为雷达单元提供保护。在一些实施方式中，衰减控制机构可以有效地内置在前照灯罩中。
车辆600上有多种位置，其中衰减控制机构和雷达***可以被定位为利用车辆的形状和构造，从而减少雷达***(包括衰减控制机构和结构)的占用空间。这些区域中的一些使用塑料和聚合物实施，这些塑料和聚合物可以具有可调整的材料，以实现足以进行衰减控制的特性。在一些前照灯壳体中，ABS安装在壳体的背面，并且可以延伸到壳体的前部，以提供雷达保护。前照灯630具有其中衰减控制机构640被包括在形状和占用空间中的形状。这种设计可以作为单一的单元来构建。在另一实施方式中，前照灯650具有位于前照灯650占用空间外部的衰减控制机构660，并且可以与前照灯一起构建为单一单元。在每种情况下对衰减控制机构的材料的选择将考虑所使用的车辆结构的材料、其性质及其几何形状。
图7-图9示出了根据主题技术的各种实施方式的使得能够在车辆上进行雷达传输的衰减控制机构的配置和布置。图7示出了车辆***700，其示出了由潜在传感器和相应配置所覆盖的若干区域。传感器包括用于自适应巡航控制的雷达单元，以及用于近距离和远距离的对象检测。还包括激光雷达、相机和超声波传感器。这些传感器能够查看车辆的环境和路径，以及其他驾驶员的活动和驾驶员的驾驶精度(车道偏离警告等)。传感器被设计到车辆形状和配置中。
车辆***700的每个传感器具有一个或多个用于不同目的的传感器场。雷达模块702位于车辆内部和前部，由与雷达一起定位的保护结构710保护，并且具有远距离对象检测视场706。视场706可以是在方位角、仰角或两者中移动的扫描波束。将雷达模块702定位在车辆顶部可扩展视场706的范围。类似地，将雷达模块704定位在车辆内部和后部，以增强对象检测。雷达模块704具有集成到后挡风玻璃中的相应的雷达保护结构712。
传感器的布置的示例如图8和图9所示。在前保险杠800的图示中，雷达***和衰减控制机构可以使用一些保护相机的覆盖材料放置在相机空间内。这种雷达定位不会受到雨或雪的影响，但可以包括反馈***，以用于调整波束方向、焦点和/或扫描，从而适应可能影响衰减控制机构的任何环境条件。
在图8中，LIDAR单元位于车辆800的顶部，位于车辆802、804的护栏(grill)上。对于这些位置，需要坚固的外壳和保护装置，来保护设备免受元件的影响。如车辆810所示，可以在挡风玻璃812或其他位置使用衰减控制机构820，使激光雷达单元820能够放置在车辆内，并由衰减控制机构812保护。在该示例中，衰减控制机构812与挡风玻璃的玻璃层集成。激光雷达单元具有由具有特定光学、透明度和温度特性的树脂制成的透镜和桶盖。这些树脂耐高温，耐气候条件，具有IR透明性，并且能够承受冲击。最关键的是，它们必须通过覆盖物支持传输。这些材料和配置可以构建在挡风玻璃或车身的其他部分中，以提供保护。
图9示出了位于典型侧视镜位置的外部相机910。在该实施方式中，保护机构912可以被配置在后视镜的反射镜部分上，相机位于反射镜壳体920内。对于相机实施方式，保护机构912是根据相机要求来设计的，并且需要光线穿过机构912。相机可以构建在窗口、挡风玻璃、反射镜或车身的其他部分中，并且本文所述的保护机构可用于保护车辆内安装的相机。可以使用衰减控制机构解决方案实现多种其他应用。
安装在后视镜中的相机也可以显示给反射镜部分，以便将后视镜更换为相机显示屏。在一些实施方式中，该信息也会呈现给车辆内的驾驶员。使用相机来替代反射镜可以减少车辆这一部分的占用空间，并提高可见度，因为显示屏可能位于驾驶员附近，以获得自动驾驶辅助***(ADAS)反馈。
图10示出了用于设计和集成车辆中的衰减控制机构以保护传感器(例如雷达***)的方法。过程1000识别传感器的应用1002，包括确定传感器的类型、要收集和检测的信息的类型、车辆的类型、传感器的布置、保护所需的电磁性能和传感器的操作特性。然后，该过程检索传感器的物理特性和操作特性两者1004。物理特性可以包括但不限于几何形状、尺寸以及传感器是否为分布式***的一部分。传感器的操作特性可以包括但不限于工作频率范围、传输调制类型、雷达视场等。该过程包括检索车辆特性1006，以协助衰减控制机构的布置和衰减控制机构与车身的集成，例如到挡风玻璃中。车辆特性包括物理标准和操作标准两者，例如用于挡风玻璃或支撑衰减控制机构的其他基板的材料、材料配置(例如挡风玻璃中的层压玻璃)、基板的几何形状和曲率、驾驶员可见度、建筑安全等等。对材料的选择1008能够确定车辆中衰减控制机构的配置1010。设计描述了与车辆1012的集成。如果衰减控制机构符合传感器和应用规范1014，则设计完成。否则，该过程确定衰减控制机构是否要变化1016，或集成配置是否要调整1022。要改变衰减控制以满足衰减规范，选择材料1018，确定层数1020，然后进行设计1012。该过程可用于确定传感器的可接受性能。如果粗略测量足够，因为这将影响保护结构构建，并可能导致使用廉价材料进行衰减控制。
本公开提供了为辐射元件提供衰减控制的方法和装置，使得这些控制机构能够定位在车辆的各种位置。在一些实施方式中，衰减控制机构是嵌入车辆挡风玻璃中或耦合到车辆挡风玻璃的材料。在其他实施方式中，衰减控制机构集成到允许占用空间重复使用的车辆区域中，例如在相机或LIDAR传感器位置。在一些实施方式中，衰减控制机构向雷达控制模块提供反馈，以补偿可能影响辐射模式的环境、操作或其他条件。然后，雷达控制可以调整波束方向、扫描、转向等。
应理解，提供所公开示例的先前描述是为了使本领域技术人员能够制造或使用本公开。对这些示例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他示例，而不脱离本公开的精神或范围。本公开不旨在局限于本文所示的示例，而是被赋予与本文所公开的原理和新颖特征一致的最广泛范围。
如本文所使用的，在一系列项目之前的短语“至少一个”以及术语“和”或“或”来分隔任何项目，修改列表作为一个整体，而不是列表的每个成员(即，每个项目)。短语“……中的至少一个”不要求选择至少一个项目；相反，该短语允许含义包括任何一个项目中的至少一个，和/或项目的任何组合中的至少一个，和/或每个项目中的至少一个。例如，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”均指代仅A、仅B或仅C；A、B和C的任何组合；和/或A、B和C中的每一个中的至少一个。
此外，在说明书或权利要求书中使用术语“包含”、“具有”等的情况下，这样的术语旨在以类似于术语“包括”的方式进行包含，因为“包括”当在权利要求书中用作过渡词时被解释。
除非特别说明，否则以单数形式提及的元素并不意味着“一个且仅一个”，而是“一个或多个”。术语“一些”指的是一个或多个。下划线和/或斜体标题和副标题仅用于方便，并不限制主题技术，并且在结合对主题技术的描述的解释时不提及。本领域普通技术人员已知或后来知道的整个本公开中描述的各种配置的元件的所有结构和功能等效物通过引用被明确并入本文中，并且旨在被主题技术所涵盖。此外，本文所公开的任何内容均不旨在专用于公众，无论上述描述中是否明确叙述了这样的公开。
虽然本说明书包含许多细节，但这些细节不应被解释为对可能要求保护的范围的限制，而是对主题的特定实施方式的描述。本说明书中在单独实施例的上下文中描述的特定特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或在任何合适的子组合中实现。此外，尽管上述特征可被描述为在特定组合中起作用，甚至最初被要求保护如此，但在某些情况下，可以从所要求保护的组合中删除来自该组合的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。
已经根据特定方面描述了本说明书的主题，但是其他方面可以被实现，并且在以下权利要求的范围内。例如，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但这不应理解为要求以所示的特定顺序或顺序执行这样的操作，或要求执行所有图示操作，以实现期望结果。权利要求中所述的动作可以以不同的顺序执行，并且仍然可以实现期望的结果。作为一个示例，附图中描述的过程不一定需要所示的特定顺序或序列顺序来实现期望的结果。此外，上述方面中的各种***组件的分离不应理解为要求在所有方面中进行这种分离，并且应理解，所描述的程序组件和***通常可以集成在单个硬件产品中或封装到多个硬件产品中。其他变型在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种车辆中的控制机构，包括：
天线，被定位在车辆内；以及
衰减控制机构，具有降低雷达信号传输的失真的至少一种性能，所述衰减控制机构被定位在所述车辆的一部分和所述天线之间，其中，所述衰减控制机构被集成到所述车辆的所述部分中。
2.根据权利要求1所述的控制机构，其中，失真是辐射波束的衰减。
3.根据权利要求2所述的控制机构，其中，所述衰减控制间插于所述车辆的所述部分的各层。
4.根据权利要求2所述的控制机构，其中，所述天线是雷达模块的一部分。
5.根据权利要求4所述的控制机构，其中，所述车辆的所述部分是具有层压层的挡风玻璃。
6.根据权利要求5所述的控制机构，其中，所述衰减控制机构包括一层具有所述至少一种性能的材料。
7.根据权利要求6所述的控制机构，其中，所述材料是ABS。
8.根据权利要求2所述的控制机构，还包括：
雷达控制模块，耦合到所述天线；以及
反馈控制模块，与所述衰减控制机构和所述雷达控制模块耦合，
其中，所述反馈控制模块响应于所述车辆的环境变化而向所述雷达控制模块提供信息。
9.根据权利要求8所述的控制机构，其中，所述反馈控制模块响应于所述车辆的操作变化而向所述雷达控制模块提供信息。
10.根据权利要求1所述的控制机构，还包括：
至少一层玻璃材料；以及
至少一层衰减控制材料，耦合到所述至少一层玻璃材料。
11.根据权利要求10所述的控制机构，其中，所述衰减控制材料的各层间插于所述玻璃材料各层。
12.根据权利要求11所述的控制机构，其中，所述衰减控制材料是透明材料。
13.根据权利要求1所述的控制机构，其中，所述衰减控制机构被定为在挡风玻璃的顶部。
14.一种用于将雷达***集成到车辆中的方法，包括：
根据车辆的类型、所述雷达***的特性、和可接受的雷达信号的衰减，来选择雷达保护结构的材料和配置；
将所述雷达***定位在所述车辆内；
确定所述雷达保护结构的几何形状；以及
将所述雷达保护结构与所述车辆集成。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，选择衰减控制材料包括：评估信号传播通过所述衰减控制材料时波长的变化。
16.一种***，包括：
雷达模块，包括天线结构和控制单元；
雷达保护结构，包括多个透射材料层；以及
车辆的一部分，包括多个衰减材料层，
其中，所述多个透射材料层与所述多个衰减材料层的至少一部分集成以形成车辆结构，并且在所述车辆内所述雷达模块靠近所述雷达保护结构。
17.根据权利要求16所述的***，其中，所述多个透射材料层具有与所述多个衰减材料层互补的不同长度，以形成车辆结构。
18.根据权利要求17所述的***，其中，所述车辆结构是具有所述雷达保护结构的挡风玻璃，所述雷达保护结构被定位在所述挡风玻璃的顶部。
19.根据权利要求18所述的***，其中，所述挡风玻璃包括层压玻璃层。
20.根据权利要求18所述的***，其中，所述层压玻璃层使天线辐射图的衰减超过可接受的阈值，并且其中，所述雷达保护结构具有可接受的衰减水平。
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