特許 7713535 レーダアプリケーションプログラミングインターフェース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-16

(45)【発行日】2025-07-25

(54)【発明の名称】レーダアプリケーションプログラミングインターフェース

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20250717BHJP

   G01S 13/89 20060101ALI20250717BHJP

   G06V 40/20 20220101ALI20250717BHJP

   G06T 7/70 20170101ALI20250717BHJP

   G06T 7/20 20170101ALI20250717BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 570

G01S13/89

G06V40/20

G06T7/70 A

G06T7/20 300A

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2023568039

(86)(22)【出願日】2022-05-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-24

(86)【国際出願番号】 US2022072525

(87)【国際公開番号】W WO2022251825

(87)【国際公開日】2022-12-01

【審査請求日】2024-01-18

(31)【優先権主張番号】63/192,500

(32)【優先日】2021-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】502208397

【氏名又は名称】グーグル エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｇｏｏｇｌｅ ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】１６００ Ａｍｐｈｉｔｈｅａｔｒｅ Ｐａｒｋｗａｙ ９４０４３ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フェルチ，アンドリュー・シィ

(72)【発明者】

【氏名】シー，シャン

【審査官】亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１５７３３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／２４１８７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０２１－５０７３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２４１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１７０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９５０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０１４１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０１

Ｇ０６Ｆ ３／０４８ － ３／０４８９５

Ｇ０１Ｓ １３／００ －１３／６４

Ａ６１Ｂ ５／１０３ － ５／１１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スマートデバイスのレーダシステムによって実行される方法であって、
前記スマートデバイスのレーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第１の層を介して、前記スマートデバイスのアプリケーションからの第１の要求を受け付けることを含み、
前記第１の要求は、ジェスチャと関連付けられている状態のシーケンスを指定するパターン認識シーケンスを含み、前記レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの前記複数の層は、前記レーダシステムの異なる動作レベルと関連付けられており、
前記方法は、
前記レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの前記複数の層のうちの第２の層を介して、前記スマートデバイスの前記アプリケーションからの第２の要求を受け付けることをさらに含み、
前記第２の要求は、前記ジェスチャを検出するための前記レーダシステムの検出範囲を含み、
前記方法は、
前記レーダシステムのハードウェア構成を前記検出範囲に基づいて修正することと、
前記ハードウェア構成を使用してレーダ信号を送信および受信することとをさらに含み、
前記レーダ信号の少なくとも一部分は、前記ジェスチャを行う物体に反射し、
前記方法は、
前記パターン認識シーケンスおよび受信される前記レーダ信号に基づいて、前記アプリケーションが前記第１の要求に含まれるパターン認識シーケンスを用いて指定した前記ジェスチャを認識することと、
前記認識に応答して、前記レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを介して、前記ジェスチャの発生を示す応答を、前記アプリケーションに送信することと
をさらに含む、方法。

【請求項2】

前記レーダシステムの前記異なる動作レベルは、
前記レーダシステムのレーダデータ処理モジュールと関連付けられている第１の動作レベルと、
前記レーダシステムのトランシーバと関連付けられている第２の動作レベルとを含み、
前記レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの前記複数の層のうちの前記第１の層は、前記第１の動作レベルと関連付けられており、
前記レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの前記複数の層のうちの前記第２の層は、前記第２の動作レベルと関連付けられている、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記方法は、前記レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの前記複数の層のうちの第３の層を介して、前記スマートデバイスの前記アプリケーションからの第３の要求を受け付けることをさらに含み、
前記第３の要求は、デジタル信号処理またはデータ処理と関連付けられているモジュールのシーケンスを指定する実施チェーンを含み、
前記方法は、
前記レーダシステムのソフトウェア構成を前記実施チェーンに基づいて修正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記状態のシーケンスは、少なくとも２つの状態を含み、前記少なくとも２つの状態は、
前記ジェスチャの少なくとも１つの開始特徴を記述する開始状態と、
前記ジェスチャの少なくとも１つの終了特徴を記述する終了状態とを含み、
前記少なくとも１つの開始特徴および前記少なくとも１つの終了特徴は、各々が、レーダ感知を使用して判定され得る前記ジェスチャを実行する前記物体の特性を記述する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記状態のシーケンス内の各状態は、前記ジェスチャと関連付けられている少なくとも１つの基準を含み、
前記状態のシーケンスは、第１の状態を含み、
前記第１の状態は、第１の基準を含み、
前記第１の基準は、
前記第１の状態に進入するための進入基準、または
前記第１の状態から退出するための退出基準のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記進入基準または前記退出基準は、
位置基準、
動き基準、
信号特性基準、または
持続時間基準のうちの少なくとも１つを含む、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記ジェスチャを認識することは、
受信される前記レーダ信号に基づいて前記物体のレーダタイムラインをコンパイルすることを含み、前記レーダタイムラインは、時間経過に伴う前記物体の挙動を記述し、
前記レーダタイムライン内の前記パターン認識シーケンスを検出することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記レーダタイムラインは、複数の事象を含み、各事象は、
タイムスタンプ、
前記物体に関する位置情報、
前記物体に関する動き情報、または
前記物体に関する物理的特性情報のうちの少なくとも１つを含む、
請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記ジェスチャは、往復運動ジェスチャを含み、
前記パターン認識シーケンスを検出することは、
前記状態のシーケンスのうちの第１の状態に従って、第１の持続時間のための第１の閾値を上回る範囲レートの絶対値にて、ある角度に沿って前記レーダシステムに向かって移動する前記物体を検出することと、
前記状態のシーケンスのうちの第２の状態に従って、前記レーダシステムに向かう移動から前記レーダシステムから離れる移動へと方向を変更する前記物体を検出することと、
前記状態のシーケンスのうちの第３の状態に従って、第２の持続時間のための第２の閾値を上回っている前記範囲レートの前記絶対値にて、前記ある角度に沿って前記レーダシステムから離れて移動する前記物体を検出することと
を含む、
請求項７記載の方法。

【請求項10】

前記ジェスチャは、スワイプジェスチャを含み、
前記パターン認識シーケンスを検出することは、
前記状態のシーケンスのうちの第１の状態に従って、第１の持続時間のための閾値を上回る速度にて角度を変更する前記物体を検出することと、
前記状態のシーケンスのうちの第２の状態に従って、第２の持続時間のための前記閾値を上回る前記速度にて前記第１の状態と同じ方向に沿って前記角度を変更する前記物体を検出することと
を含む、
請求項７記載の方法。

【請求項11】

前記スワイプジェスチャは、指向性スワイプジェスチャを含み、
前記角度を変更する前記物体を検出することは、前記指向性スワイプジェスチャと関連付けられている方向に沿って前記角度を変更する前記物体を検出することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ジェスチャは、手を伸ばすジェスチャを含み、
前記パターン認識シーケンスを検出することは、
前記状態のシーケンスのうちの第１の状態に従って、前記レーダシステムに向かって移動し、かつ第１の持続時間のための第１の閾値未満の範囲を有する前記物体を検出することと、
前記状態のシーケンスのうちの第２の状態に従って、前記レーダシステムに向かって移動し、かつ第２の持続時間のための第２の閾値未満の前記範囲を有する前記物体を検出することと
を含む、
請求項７に記載の方法。

【請求項13】

前記物体は、前記ジェスチャに加えて他の動きを行い、
前記方法は、前記パターン認識シーケンスに基づいて、前記他の動きは前記ジェスチャに関連付けられていないことを判定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記他の動きは、
掃除機がけをしている人物、
前記スマートデバイスと共に歩行している前記人物、
前記スマートデバイスの隣で犬を散歩している前記人物、
前記スマートデバイスの隣で衣服を畳んでいる前記人物、
前記スマートデバイスの隣でベッドを整えている前記人物、または
前記スマートデバイスに近接している物体を再配置している前記人物
のうちの少なくとも１つと関連付けられている、
請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記ハードウェア構成を修正することは、指定された前記検出範囲を実現するために、伝送電力を調節すること、パルス数を調節すること、アンテナアレイ内のアクティブなアンテナ素子数を調節すること、および／または前記レーダシステムのビーム形成パターンを調節することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

請求項１～請求項１５のいずれか方法のうちのいずれか１つの方法を実行するように構成されているレーダシステムを備える装置。

【請求項17】

プロセッサによる実行に応答して、前記レーダシステムに、請求項１～請求項１５の方法のうちのいずれか１つの方法を実行させるための、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

背景
レーダは、物体を検出できる有用なデバイスである。カメラなどの他の種類のセンサと比較して、レーダは低照明および霧、または移動する物体もしくは重なった物体など多くの異なる環境条件において性能の改善を提供できる。レーダはまた、ハンドバッグもしくはポケットなど、１つまたは複数の遮蔽されている状態を通しても物体を検出できる。

【0002】

レーダは、目標性能を実現するためになされる特定のトレードオフ上の考慮事項を有する複雑な技術であり得る。例示的なトレードオフ上の考慮事項は、検出範囲と、範囲、ドップラーおよび角度分解能と、範囲およびドップラー周波数の曖昧さと、感度と、誤検出率と、反応時間と、サイズと、消費電力と、費用とを含む。その複雑な設計および動作上の考慮事項に起因して、レーダは、特定の用途のためにカスタマイズされることが多い。例えば、いくつかのレーダは、航法援助を提供し、他のレーダは環境の図表を作成でき、さらに他のレーダは、電子デバイスと相互作用するユーザを支援し得る。

【0003】

レーダは多くの利点を有するが、レーダによる目標性能の実現を可能にする複雑性を意識していない場合がある他の外部実体によってブラックボックスとして見られる場合がある。その結果、電子デバイス内のアプリケーションが、レーダが提供する特徴を利用するのは困難となり得る。結果的に、レーダは、いくつかの特定の用途をサポートすることに限定される場合がある。

【発明の概要】

【0004】

概要
レーダアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）を実施する技術および装置が説明される。レーダアプリケーションプログラミングインターフェースは、スマートデバイスのアプリケーションなどの外部実体が、レーダシステムによって用いられる設計および動作上の複雑性を理解する必要なくレーダシステムと通信するための標準化されている言語を提供する。このレーダアプリケーションプログラミングインターフェースを用いると、第三者がレーダシステムと容易に相互作用し、多種多様な異なるアプリケーションのためにレーダシステムの使用をカスタマイズできる。このように、このレーダアプリケーションプログラミングインターフェースは、他の実体がレーダシステムの利用を拡張できるようにすることができ、それにより、ユーザエクスペリエンスを向上させるさらなる機能を提供する。

【0005】

以下で説明する態様は、スマートデバイスのレーダシステムによって実行される方法を含む。この方法は、スマートデバイスのレーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第１の層を介して、スマートデバイスのアプリケーションからの第１の要求を受け付けることを含む。第１の要求は、ジェスチャと関連付けられている状態のシーケンスを指定するパターン認識シーケンスを含む。レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層は、レーダシステムの異なる動作レベルと関連付けられている。この方法はまた、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第２の層を介して、スマートデバイスのアプリケーションからの第２の要求を受け付けることを含む。第２の要求は、ジェスチャを検出するためのレーダシステムの検出範囲を含む。方法は、検出範囲に基づいてレーダシステムのハードウェア構成を修正することを追加で含む。方法は、ハードウェア構成を使用してレーダ信号を送信および受信することをさらに含む。レーダ信号の少なくとも一部分は、ジェスチャを行う物体に反射する。方法はまた、パターン認識シーケンスおよび受信されているレーダ信号に基づいてジェスチャを認識することを含む。その認識に応答して、方法は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを介して、ジェスチャの発生を示す応答をアプリケーションに送信することを含む。

【0006】

以下で説明する態様はまた、説明した方法のうちのいずれかを実行するように構成されているレーダシステムを備える装置を含む。

【0007】

以下で説明する態様は、プロセッサによる実行に応答して、レーダシステムに、説明した方法のうちのいずれか１つを実行させるコンピュータ実行可能命令を備えるコンピュータ可読記憶媒体を含む。

【0008】

以下で説明する態様はまた、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを提供するための手段を有するシステムを含む。

【0009】

レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを実施するための装置およびそれを実施する技術が、以下の図面を参照して説明される。同一の番号は、同様の特徴および構成要素を参照するために、図面全体を通して使用される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】スマートデバイスベースのレーダシステムが実施可能である例示的な環境を示す図である。

【図2-1】スマートデバイスの一部としてのレーダシステムの例示的な実施態様を示す図である。

【図2-2】レーダシステムの例示的なシステム媒体を示す図である。

【図3-1】例示的なレーダアプリケーションプログラミングインターフェースを示す図である。

【図3-2】レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層とレーダシステムの動作レベルとの間の例示的な関係を示す図である。

【図4】ジェスチャ認識のために、アプリケーションによって、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースに対して提供される例示的な要求を示す図である。

【図5-1】往復運動ジェスチャと関連付けられている例示的なパターン認識シーケンスを示す図である。

【図5-2】往復運動ジェスチャと関連付けられている例示的な物体の挙動を示す図である。

【図6-1】スワイプジェスチャと関連付けられている例示的なパターン認識シーケンスを示す図である。

【図6-2】スワイプジェスチャと関連付けられている例示的な物体の挙動を示す図である。

【図7-1】手を伸ばすジェスチャと関連付けられている例示的なパターン認識シーケンスを示す図である。

【図7-2】手を伸ばすジェスチャと関連付けられている例示的な物体の挙動を示す図である。

【図8】レーダシステムの例示的なアンテナアレイおよび例示的なトランシーバを示す図である。

【図9】ハードウェアアブストラクションモジュール、物体トラッカ、検出モジュール、レーダアプリケーションプログラミングエンジン、およびレーダアプリケーションプログラミングインターフェースの例示的な動作を示す図である。

【図10】検出モジュールによって実施される例示的なスキームを示す図である。

【図11】レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを使用してレーダシステムによって実行される例示的な方法を示す図である。

【図12】レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを具現化する、またはその使用を可能にする技術が実施され得る例示的なコンピューティングシステムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

詳細な説明
レーダは、物体を検出できる有用なデバイスである。カメラなどの他の種類のセンサと比較して、レーダは低照明および霧、または移動する物体もしくは重なった物体など多くの異なる環境条件において性能の改善を提供できる。レーダはまた、ハンドバッグもしくはポケットなど、１つまたは複数の遮蔽されている状態を通しても物体を検出できる。

【0012】

レーダは、目標性能を実現するためになされる特定のトレードオフ上の考慮事項を有する複雑な技術であり得る。例示的なトレードオフ上の考慮事項は、検出範囲と、範囲、ドップラーおよび角度分解能と、範囲およびドップラー周波数の曖昧さと、感度と、誤検出率と、反応時間と、サイズと、消費電力と、費用とを含む。その複雑な設計および動作上の考慮事項に起因して、レーダは、特定の用途のためにカスタマイズされることが多い。例えば、いくつかのレーダは、航法援助を提供し、他のレーダは環境の図表を作成でき、さらに他のレーダは、電子デバイスと相互作用するユーザを支援し得る。

【0013】

レーダは多くの利点を有するが、レーダによる目標性能の実現を可能にする複雑性を意識していない場合がある他の外部実体によってブラックボックスとして見られる場合がある。その結果、電子デバイス内のアプリケーションが、レーダが提供する特徴を利用するのは困難となり得る。結果的に、レーダは、いくつかの特定の用途をサポートすることに限定される場合がある。

【0014】

この問題に対処するために、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）を実施する技術が説明される。レーダアプリケーションプログラミングインターフェースは、スマートデバイスのアプリケーションなどの外部実体が、レーダシステムによって用いられる設計および動作上の複雑性を理解する必要なくレーダシステムと通信するための標準化されている言語を提供する。このレーダアプリケーションプログラミングインターフェースを用いると、第三者がレーダシステムと容易に相互作用し、多種多様な異なるアプリケーションのためにレーダシステムの使用をカスタマイズできる。このように、このレーダアプリケーションプログラミングインターフェースは、他の実体がレーダシステムの利用を拡張できるようにすることができ、それにより、ユーザエクスペリエンスを向上させるさらなる機能を提供する。

【0015】

動作環境
図１は、レーダシステムを使用する技術およびレーダシステムを含む装置が具現化され得る例示的な環境１００－１～１００－６の図である。図示されている環境１００－１～１００－６においてスマートデバイス１０４は、（図２－１の）レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを介してスマートデバイス１０４の多種多様な異なるアプリケーションとインターフェース接続できるレーダシステム１０２を含む。スマートデバイス１０４は、環境１００－１～１００－５におけるスマートフォンおよび環境１００－６におけるスマート車両であるとして示される。

【0016】

環境１００－１～１００－４において、ユーザは異なる種類のジェスチャを行い、それらのジェスチャは、レーダシステム１０２によって検出される。いくつかの場合では、ユーザは、付属装置または身体部位を使用してジェスチャを行う。代替的に、ユーザはまた、スタイラス、手持ち式の物体、リング、もしくはレーダ信号を反射する任意の種類の材料を使用してジェスチャを行うことができる。レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの使用によって、レーダシステム１０２の動作は、レーダシステム１０２が認識することを要求されているジェスチャの種類に基づいて動的に調整され得る。

【0017】

環境１００－１において、ユーザは、横寸法（例えば、スマートデバイス１０４の左側からスマートデバイス１０４の右側）に沿ってスマートデバイス１０４の上方で手を動かすことによってスクロールジェスチャを行う。環境１００－２において、ユーザは、スマートデバイス１０４とユーザの手との間の距離を減少させる手を伸ばすジェスチャを行う。環境１００－３のユーザは、スマートデバイス１０４上でゲームをするための手のジェスチャを行う。一例では、ユーザは、縦寸法（例えば、スマートデバイス１０４の下側からスマートデバイス１０４の上側）に沿ってスマートデバイス１０４の上方で手を動かすことによって押すジェスチャを行う。レーダアプリケーションプログラミングインターフェースによって渡される情報を使用すると、レーダシステム１０２は、ユーザによって行われているジェスチャを認識できる。環境１００－４において、スマートデバイス１０４はハンドバッグに収納され、レーダシステム１０２は、ハンドバッグによって遮蔽されているジェスチャを検出することによって遮蔽ジェスチャ認識を実現する。

【0018】

レーダシステム１０２はまた、図１では図示していない他の種類のジェスチャまたは動きも認識できる。例示的な種類のジェスチャは、ユーザが架空のドアノブを握るために自分の指を丸め、架空のドアノブを回すアクションを模倣するために指および手を時計回りもしくは半時計回りに回転させるノブ回転ジェスチャを含む。別の例示的な種類のジェスチャは、ユーザが親指および少なくとも１本の他の指を共にこすり合わせることによって行う回転軸をひねるジェスチャを含む。これらのジェスチャは、タッチセンシティブディスプレイを用いて使用されるようなジェスチャ（例えば、２本の指ではさむこと、２本の指で広げる、またはタップ）など、２次元であり得る。このジェスチャはまた、多くの手話のジェスチャ、例えば、アメリカ手話（ＡＳＬ）および世界の他の手話のジェスチャのように３次元でもよい。それらのジェスチャの各々を検出すると、スマートデバイス１０４は、新しいコンテンツの表示、カーソル移動、１つまたは複数のセンサの活性化、アプリケーションを開くなどのアクションを実行できる。このようにして、レーダシステム１０２は、スマートデバイス１０４の非接触制御を提供する。

【0019】

環境１００－５において、レーダシステム１０２は、状況認識のための周囲環境の３次元マップを生成する。レーダシステム１０２はまた、複数のユーザを検出および追跡して、両方のユーザがスマートデバイス１０４と相互作用できるようにする。レーダシステム１０２はまた、生体信号検出も実行できる。環境１００－６において、レーダシステム１０２は、車両を運転するユーザの生体信号を監視する。生体信号の例は、心拍数および呼吸数を含む。例えば運転手が寝入っていることを、レーダシステム１０２が判定すると、レーダシステム１０２は、スマートデバイス１０４にユーザに対して警報を発生させ得る。代替的に、レーダシステム１０２が、心臓発作などの生命にかかわる緊急事態を検出した場合、レーダシステム１０２は、スマートデバイス１０４に、医療専門家または救急サービスに対して警報を発生させ得る。いくつかの実施態様では、環境１００－６におけるレーダシステム１０２は、自律運転および／または航法支援のための衝突回避をサポートできる。概して、レーダシステムは、非接触ジェスチャ制御、健康管理（例えば、睡眠追跡または生体信号監視）、フィットネス追跡、近接度検知、空間マッピング、および人間活動認識（例えば、転倒検知、注目、座位、または立位）を含む多種多様な異なるアプリケーションをサポートできる。

【0020】

レーダシステム１０２のいくつかの実施態様は、問題の収束が存在するスマートデバイス１０４の文脈において適用されるときに特に有益である。これは、レーダシステム１０２の間隔設定およびレイアウトにおける制限と、低電力との必要性を含み得る。スマートデバイス１０４の例示的な全体的な横寸法は、例えば、およそ８センチメートル×およそ１５センチメートルであり得る。レーダシステム１０２の例示的な占有面積は、アンテナを含むと、例えばおよそ４ミリメートル×６ミリメートルなどにさらに制限され得る。レーダシステム１０２の例示的な消費電力は、数ミリワット～数十ミリワット（例えば、およそ２ミリワット～２０ミリワット）程度であり得る。レーダシステム１０２のそのような制限されている占有面積および消費電力の要件によって、スマートデバイス１０４は、他の望ましい特徴を、空間的に制限されているパッケージ（例えば、カメラセンサ、指紋センサ、ディスプレイなど）に含めることを可能にする。スマートデバイス１０４およびレーダシステム１０２は、図２－１に関してさらに説明される。

【0021】

図２－１は、スマートデバイス１０４の一部としてレーダシステム１０２を示す。スマートデバイス１０４は、デスクトップコンピュータ１０４－１、タブレット１０４－２、ラップトップ１０４－３、テレビ１０４－４、コンピューティング時計１０４－５、コンピューティング眼鏡１０４－６、ゲーミングシステム１０４－７、電子レンジ１０４－８、および車両１０４－９を含む様々な非限定的な例示のデバイスと共に示されている。ホームサービスデバイス、スマートスピーカ、スマートサーモスタット、セキュリティカメラ、ベビーモニタ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ルータ、ドローン、トラックパッド、ドローイングパッド、ネットブック、電子ブックリーダー、ホームオートメーションおよび制御システム、壁面ディスプレイ、ならびに他の家電製品など、他のデバイスもまた使用され得る。スマートデバイス１０４は、ウェアラブル、非ウェアラブルであるが携帯可能、または相対的に固定（例えば、デスクトップおよび機器）であり得る。レーダシステム１０２は、自動車内で内部機能（例えば、ボリューム、クルーズコントロール、さらには車の運転）を制御するため、またはラップトップ上のコンピューティングアプリケーションを制御するためのラップトップコンピュータの付属製品として、スタンドアロンのレーダシステムとしての使用、または家電製品およびシステムを制御するコントロールパネルなどの多くの異なるスマートデバイス１０４もしくは周辺機器と共に使用可能か、またはそれに内蔵可能である。

【0022】

スマートデバイス１０４は、１つまたは複数のコンピュータプロセッサ２０２と、メモリ媒体および記憶媒体を含む少なくとも１つのコンピュータ可読媒体２０４とを含む。コンピュータ可読媒体２０４上でコンピュータ可読命令として具現化されるアプリケーションおよび／またはオペレーティングシステム（図示せず）は、本明細書に記載の機能のいくつかを提供するために、コンピュータプロセッサ２０２によって実行され得る。コンピュータ可読媒体２０４はまた、アプリケーション２０６を含み、アプリケーション２０６は、存在検出、ジェスチャベースの非接触制御、自律運転のための衝突回避、健康管理、フィットネス追跡、空間マッピング、人間活動認識などの機能を行うためにレーダシステム１０２によって生成されているレーダデータを使用する。

【0023】

スマートデバイス１０４はまた、有線、無線、または光ネットワークを介してデータを通信するためのネットワークインターフェース２０８を含み得る。例えば、ネットワークインターフェース２０８は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ワイヤエリアネットワーク（ＷＡＮ）、イントラネット、インターネット、ピアツーピアネットワーク、二地点間ネットワーク、メッシュネットワークなどを介してデータを通信し得る。スマートデバイス１０４はまた、ディスプレイ（図示せず）を含み得る。

【0024】

スマートデバイス１０４は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０（例えば、レーダＡＰＩ２１０）を含む。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、アプリケーション２０６もしくは別のレーダシステムなどの外部実体とレーダシステム１０２との間のインターフェースを提供する。概して、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、外部実体（例えば、アプリケーション２０６）およびレーダシステム１０２が相互通信のために使用できる標準化されている言語を提供する。いくつかの態様において、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、１つまたは複数の外部実体（例えば、１つまたは複数のアプリケーション２０６）によって提供されている様々な要求をレーダシステム１０２が実行可能な動作構成に変換する。

【0025】

レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を通して、アプリケーション２０６は、どのようにレーダシステム１０２が機能するかを理解する必要なく、レーダシステム１０２の動作を制御でき、および／またはレーダシステム１０２から情報を受信できる。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、要求の種類および利用可能な応答、要求または応答の送信方法、データ形式、ならびに他の表記方法を含む、アプリケーション２０６とレーダシステム１０２との間の相互作用を定義する。また、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）などの機関によって提供されるものを含む他の規則およびガイドラインの準拠を確実にできる。場合によっては、この情報は、第三者がそれに応じてアプリケーション２０６をプログラムできるようにする、標準文書において取得される。例えば、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、多種多様な異なる種類のレーダシステム１０２にわたって共通である機能ブロックのセットを定義でき、非レーダ技術者（例えば、開発者、愛好家、および研究者）が異なる目標を達成する独自の方法でそれらの機能ブロックを適用可能とし得る。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０はまた、多種多様な異なるアプリケーションまたは外部実体を、多種多様な異なる種類のレーダシステム１０２（例えば、異なるハードウェア設計、動作構成、および／またはパフォーマンスケイパビリティを有するレーダシステム）と通信可能にし得る。

【0026】

レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、ソフトウェア、プログラマブルハードウェア、またはそれらのいくつかの組合せにおいて実施可能である。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、レーダシステム１０２の内部または外部に存在し得る。いくつかの実施態様では、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、ＣＲＭ２０４内に記憶され、かつコンピュータプロセッサ２０２によって実行可能な命令を含む。他の実施態様では、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を実施するための命令は、レーダシステム１０２のＣＲＭ（例えば、システム媒体２２０）内に記憶され、かつプロセッサ（例えば、システムプロセッサ２１８）によって実行可能である。

【0027】

レーダシステム１０２は、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダ、パルスドップラーレーダ、連続波（ＣＷ）レーダ、位相変調スペクトラム拡散レーダ、インパルスレーダ、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕシーケンスもしくは一定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＳＡＣ）シーケンスを使用するレーダ、または多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）レーダなどの１つまたは複数の異なる種類のレーダを実施し得る。レーダシステム１０２は、レーダデータをリモートデバイスに伝送するための通信インターフェース２１２を含むが、レーダシステム１０２がスマートデバイス１０４内に一体化されている場合、このインターフェースが使用される必要はない。概して、通信インターフェース２１２によって提供されるレーダデータは、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０およびアプリケーション２０６によって使用可能な形式である。

【0028】

レーダシステム１０２はまた、レーダ信号を送信および受信するために少なくとも１つのアンテナアレイ２１４および少なくとも１つのトランシーバ２１６を含む。アンテナアレイ２１４は、少なくとも１つの送信アンテナ素子および少なくとも１つの受信アンテナ素子を含む。状況によっては、アンテナアレイ２１４は、複数の送信アンテナ素子および／または複数の受信アンテナ素子を含む。複数の送信アンテナ素子および複数の受信アンテナ素子を用いて、レーダシステム１０２は、所与の時間に複数の別個の波形（例えば、送信アンテナ素子ごとに異なる波形）を送信できる多重入力多重出力レーダを実施できる。アンテナ素子は、円偏波、水平偏波、垂直偏波、またはそれらの組合せであり得る。

【0029】

アンテナアレイ２１４の複数の受信アンテナ素子は、３つ以上の受信アンテナ素子を含む実施態様のために、１次元形状（例えば、線）または２次元形状（例えば、矩形配置、三角形配置、または「Ｌ」形配置）で位置付けられ得る。１次元形状によって、レーダシステム１０２は、１つの角度寸法（例えば、方位もしくは仰角）を測定できるようになる一方、２次元形状によって、レーダシステム１０２は、（例えば、物体の方位角および仰角の両方を判定するために）２つの角度寸法を測定できるようになる。受信アンテナ素子と関連する素子間隔は、レーダ信号の中心波長の半分より小さい、それより大きい、またはそれと等しいことが可能である。

【0030】

トランシーバ２１６は、アンテナアレイ２１４を介してレーダ信号を送信および受信するための回路および論理を含む。トランシーバ２１６の構成要素は、増幅器、位相調整器、ミキサ、スイッチ、アナログ－デジタルコンバータ、もしくはレーダ信号を調整するためのフィルタを含み得る。トランシーバ２１６はまた、変調または復調など、同相／直角位相（Ｉ／Ｑ）動作において実行する論理を含む。線形周波数変調、三角周波数変調、ステップ周波数変調、または位相変調を含む、多種多様な変調が使用可能である。代替的に、トランシーバ２１６は、相対的に一定の周波数または単音を有するレーダ信号を生成できる。トランシーバ２１６は、連続波またはパルスレーダ動作をサポートするように構成され得る。

【0031】

トランシーバ２１６がレーダ信号を生成するために使用する振動数スペクトル（例えば、周波数の範囲）は、１～４００ギガヘルツ（ＧＨｚ）の間、４～１００ＧＨｚの間、１～２４ＧＨｚの間、２～４ＧＨｚの間、３０～８０ＧＨｚの間、５７～６４ＧＨｚの間、またはおよそ２．４ＧＨｚの周波数を包含できる。場合によっては、振動数スペクトルは、類似または異なる帯域幅を有する複数のサブスペクトルに分割され得る。帯域幅は、５００メガヘルツ（ＭＨｚ）、１ＧＨｚ、２ＧＨｚなど程度であり得る。場合によっては、帯域幅は、超広帯域幅（ＵＷＢ）レーダを実施するために中心周波数のおよそ２０％以上である。

【0032】

異なる周波数サブスペクトルは、例えば、およそ５７～５９ＧＨｚ、５９～６１ＧＨｚ、または６１～６３ＧＨｚの間の周波数を含み得る。上記で説明した例示的な周波数サブスペクトルは連続しているが、他の周波数サブスペクトルは連続していなくてもよい。コヒーレンスを達成するために、同じ帯域幅を有する複数の周波数サブスペクトル（連続、不連続にかかわらず）は、複数のレーダ信号を生成するためにトランシーバ２１６によって使用されてもよく、生成されるレーダ信号は、時間的に同時または分離して送信される。状況によっては、複数の連続した周波数サブスペクトルが単一のレーダ信号を送信するために使用されてもよく、それにより、レーダ信号は広帯域幅を有することが可能になる。

【0033】

レーダシステム１０２はまた、１つまたは複数のシステムプロセッサ２１８と、少なくとも１つのシステム媒体２２０（例えば、１つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体）とを含む。システム媒体２２０は、図２－２に関してさらに説明される。

【0034】

図２－２は、レーダシステム１０２の例示的なシステム媒体２２０を示す図である。システム媒体２２０は、少なくとも１つのデジタル信号処理（ＤＳＰ）モジュール２２２と、少なくとも１つのレーダデータ処理モジュール２２４と、少なくとも１つのアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）エンジン２２６とを含む。デジタル信号処理モジュール２２２、レーダデータ処理モジュール２２４、および／またはアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組合せを使用して実施され得る。この例において、システムプロセッサ２１８が、デジタル信号処理モジュール２２２、データ処理モジュール２２４、およびアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６を実施する。代替的な実施態様（図示せず）において、デジタル信号処理モジュール２２２、レーダデータ処理モジュール２２４、またはアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６のうちの少なくとも１つは、コンピュータ可読媒体２０４内に含まれており、コンピュータプロセッサ２０２によって実施される。例えば、デジタル信号処理モジュール２２２は、システム媒体２２０内に含まれ、かつシステムプロセッサ２１８によって実行され得る一方、レーダデータ処理モジュール２２４およびアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、コンピュータ可読媒体２０４内に含まれ、かつコンピュータプロセッサ２０２によって実行され得る。この場合、コンピュータプロセッサ２０２がレーダデータを処理できるように、レーダシステム１０２は、通信インターフェース２１２を介してスマートデバイス１０４のレーダデータを提供できる。

【0035】

デジタル信号処理モジュール２２２は、リアルタイムの信号処理を実現するために、受信したレーダ信号のアナログおよび／またはデジタルサンプルに対して低レベル処理を行う。例示的な種類の信号処理は、非コヒーレント統合、クラッタ除去、検出閾値処理、雑音消去、ドップラーフィルタリング、インターフェロメトリ、および／またはデジタルビーム形成を含み得る。デジタル信号処理モジュール２２２のいくつかの関数は、加算、減算、および乗算などの反復的な数学演算を伴い得る。これらの反復的数学演算は、フーリエ変換（例えば、高速フーリエ変換）を実施するために行われ得る。一実施例では、デジタル信号処理モジュール２２２は、ハードウェアアブストラクションモジュール２２８を含む。概して、デジタル信号処理モジュール２２２は、トランシーバ２１６によって提供される生データを処理し、レーダデータ処理モジュール２２４によって使用可能な形式の前処理済みデータを生成する。

【0036】

レーダデータ処理（ＲＤＰ）モジュール２２４は、リアルタイムのデータ処理を実現するために、デジタル信号処理モジュール２２２から受信した前処理済みデータに対して中レベルおよび／または高レベルの処理を行う。レーダデータ処理モジュール２２４は、物体追跡、クラッタ追跡、ジェスチャ認識、存在検出、生体認識、航法援助、および／または健康管理などの機能を行い得る。これらの機能は、発見的アルゴリズムおよび／または機械学習アルゴリズムを使用して実施可能である。例示的な実施態様では、レーダデータ処理モジュール２２４は、物体トラッカ２３０と、検出モジュール２３２とを含む。

【0037】

デジタル信号処理モジュール２２２およびレーダデータ処理モジュール２２４は、異なる種類のハードウェア、異なるハードウェア構成、および／または異なる動作構成（例えば、ＦＭＣＷレーダ、パルスドップラーレーダ、またはインパルスレーダ）を有するレーダシステム１０２を含む、多種多様な異なる種類のレーダシステム１０２にわたる互換性のために設計され得る。換言すれば、デジタル信号処理モジュール２２２および／またはレーダデータ処理モジュール２２４は、レーダシステム１０２のハードウェア実施および動作に対して、少なくともある程度、非依存性であり得る。

【0038】

デジタル信号処理モジュール２２２および／またはレーダデータ処理モジュール２２４によって生成されているデータは、自己記述的であり得る。いくつかの場合では、データ自体の構造が、そのデータの形式および意味を記述する。他の場合では、デジタル信号処理モジュール２２２および／またはレーダデータ処理モジュール２２４は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を介したクエリによってデータの形式および意味に関する情報を提供し得る。例示的なデータ形式は、パックもしくは圧縮データ形式（例えば、特定量の１３ビット整数）、アンパックされているデータ形式（例えば、３２ビットのフロート配列）、または行インターリーブもしくは行単位の多次元データの次元を含む。

【0039】

デジタル信号処理モジュール２２２および／またはレーダデータ処理モジュール２２４内に実施されている各モジュール（または機能）は、定義されている入力および／または出力を有し得る。これらの入力および／または出力のいくつかは、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を使用する外部実体（例えば、アプリケーション２０６）が、異なるユースケース、および様々なレーダ種類のために、デジタル信号処理モジュール２２２および／またはレーダデータ処理モジュール２２４の動作を容易にカスタマイズできるように標準化され得る。特に、外部実体は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を利用して、アプリケーション２０６のために、受信されているレーダ信号のサンプルを処理し、レーダデータを出力する実施のチェーン（または実施シーケンス）を指定できる。この実施チェーンは、特定の順序で実行されるデジタル信号処理モジュール２２２および／またはレーダデータ処理モジュール２２４のセットを表し得る。この実施チェーンを指定することによって、外部実体は、どのモジュールを有効にするか、または無効にするか、ならびにどの順序でそれらのモジュールが動作するかをカスタマイズできる。

【0040】

入力および／または出力は、１つまたは複数の標準的な描画プレーンと関連付けられ得る。いくつかの場合では、モジュールの入力および出力は、同じ標準の描画プレーンを参照できる。この場合、モジュールは、入力データの形式を変更せずに、入力データに対して動作する。したがって、出力データは、入力データと同じ形式を有する（または同じ標準の描画プレーンと関連付けられている）。他の場合では、モジュールの入力および出力は、異なる標準の描画プレーンを参照できる。特定の種類と関連付けられているモジュールは、特定の入力および出力をサポートできる。この場合、モジュールは、その入力データに対して動作し、入力データの形式は、出力データを生成するように変換される。したがって、出力データは、入力データとは異なる形式を有する（または異なる標準の描画プレーンと関連付けられている）。

【0041】

モジュールと関連付けられている標準の描画プレーンを知ることによって、技術者は、異なるモジュールを容易にスワップインまたはスワップアウトして、所望の計算コスト、メモリ費用、設定可能性、堅牢性、または性能を実現するようにレーダシステム１０２を動作させることができる。例示的な標準描画プレーンは、１つまたは複数のチャネルのための受信されているレーダ信号の生デジタルサンプル、範囲－ドップラーマップを表す情報、範囲－ドップラー－方位－仰角マップを表す情報、インタフェログラムを表す情報、物体データ（例えば、１つまたは複数の物体に関する位置情報、動き情報、および／または物理的情報）、ジェスチャデータ、生体データ、健康データ、衝突回避データなどを含み得る。いくつかの描画プレーンは、モジュールの不確実性を表す情報を含み得る。この不確実性情報は、エラーまたは不良な感知状態を認識するために他のモジュールによって使用され得る。

【0042】

いくつかのモジュールは、複数の標準描画プレーンをサポートし得る（例えば、代替の表現を有するデータをサポートし得る）。一例として、物体トラッカ２３０は、「密」表現と考えられ得るグリッド表現を出力し得る。そのグリッド表現において、各グリッド素子（またはセル）は、物体がその位置に存在するか否かを識別する。したがって、グリッド表現は、物体を含まない位置に関する追加情報を含み得る。代替的に、物体トラッカ２３０は、「疎」表現と考えられ得る物体のリストを出力し得る。物体のリストにおいて、各々の列挙されている物体は、そのグリッド位置に関する情報を含み得る。この物体リストが物体を包含しないグリッド素子に関する情報を含まなくてもよいため、物体リストは、グリッド表現よりも小さいメモリサイズを有し得る。この場合、外部実体は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を使用して、下流のモジュールがグリッド表現によって提供されるさらなる情報を利用できるか否かに応じて、適切な標準描画プレーンを指定することができる。

【0043】

アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０とレーダシステム１０２のコンポーネント（例えば、アンテナアレイ２１４、トランシーバ２１６、および／またはシステムプロセッサ２１８）との間のインターフェースとして機能できる。いくつかの場合では、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって受信されている要求に従ってレーダシステム１０２の動作を修正する。例えば、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、アンテナアレイ２１４内の特定数のアンテナ素子を活性化するか、またはトランシーバ２１６に、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって指定されている特定の種類のレーダ信号を生成させることができる。別の例として、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、システムプロセッサ２１８に、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって指定されている実施チェーンを実行させる、および／または実施チェーン内のモジュールに、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって提供されている１つまたは複数のパラメータで動作させることができる。

【0044】

アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６はまた、情報をレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に提供でき、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、その情報をアプリケーション２０６に渡すことができる。任意選択的に、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０から受信されているデータ、またはレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に提供されているデータを再フォーマットできる。ハードウェアアブストラクションモジュール２２８、物体トラッカ２３０、および検出モジュール２３２の動作が、以下でさらに説明される。

【0045】

ハードウェアアブストラクションモジュール２２８は、トランシーバ２１６によって提供されている生データをハードウェア非依存性データに変換する。このハードウェア非依存性データは、物体トラッカ２３０および／または検出モジュール２３２によって処理できる。特に、ハードウェアアブストラクションモジュール２２８は、多種多様な異なる種類のレーダ信号からの複素数データを期待される入力に一致させる。これによって、物体トラッカ２３０または検出モジュール２３２は、周波数変調連続波レーダ、位相変調スペクトラム拡散レーダ、またはインパルスレーダのための異なる変調スキームを利用するものを含む、レーダシステム１０２によって受信されている異なる種類のレーダ信号を処理できるようになる。ハードウェアアブストラクションモジュール２２８はまた、異なる中心周波数、帯域幅、伝送電力レベル、またはパルス幅を有するレーダ信号からの複素数データを正規化できる。

【0046】

加えて、ハードウェアアブストラクションモジュール２２８は、異なるハードウェアアーキテクチャを使用して生成されている複素数データを一致させる。異なるハードウェアアーキテクチャは、スマートデバイス１０４の異なる表面上に位置付けられている異なるアンテナアレイ２１４、またはアンテナアレイ２１４内のアンテナ素子の異なるセットを含み得る。ハードウェアアブストラクションモジュール２２８を使用することによって、下流のモジュールは、異なるゲインを有するアンテナ素子の異なるセット、様々な個数のアンテナ素子の異なるセット、または異なるアンテナ素子間隔を有するアンテナ素子の異なるセットによって生成されている複素数データを処理できる。さらに、ハードウェアアブストラクションモジュール２２８によって、それらの下流のモジュールが、利用可能なレーダ変調スキーム、伝送パラメータ、またはハードウェアアーキテクチャの種類に影響する異なる制限を伴ってレーダシステム１０２で動作可能になる。

【0047】

物体トラッカ２３０は、外部環境内の物体を識別し、各物体の挙動の履歴をコンパイルする。特に、物体トラッカ２３０は、物体の位置（例えば、距離および／もしくは角度）、動き（例えば、範囲レートおよび／もしくは速度）、物理的特性（例えば、サイズ、レーダ断面、および／もしくは材料組成）、またはそれらの組合せに関する情報をコンパイルできる。物体トラッカ２３０は、アルファ－ベータトラッカ、カルマンフィルタ、また多重仮説トラッカ（ＭＨＴ）と関連付けられているものを含む、多種多様な異なる追跡アルゴリズムを使用して実施され得る。

【0048】

検出モジュール２３２は、ジェスチャ認識、存在検出、衝突回避、健康管理などの１つまたは複数のユースケースのために、物体トラッカ２３０によって提供されているデータを分析し得る。ジェスチャ認識の場合、検出モジュール２３２は、ジェスチャを認識し、ジェスチャおよび非ジェスチャと関連付けられている動きを区別できる。検出モジュール２３２は、図１０に関してさらに説明される。いくつかの実施態様では、検出モジュール２３２は、状態機械として実施される。

【0049】

明示していないが、システム媒体２２０またはコンピュータ可読媒体２０４はまた、センサ融合モジュール、レーダ通信モジュール、データ収集モジュール、データ可視化ツール、および／またはレーダシミュレータを含み得る。センサ融合モジュールは、レーダシステム１０２からのデータを、別のレーダシステムまたは別の種類のセンサ（例えば、カメラ）などの外部センサによって提供されるデータと組み合わせることができる。

【0050】

レーダ通信モジュールによって、レーダシステム１０２は、スマートデバイス１０４の外部にある別の実体と、別のスマートデバイス１０４のレーダシステムを用いるなどして通信可能になる。直接通信を用いる場合、それらのレーダシステムは、バイスタティックレーダ感知をサポートするように相互に構成し、三角測量などの技術を利用し、関心物体のより高速な取得を可能にし、および／または一時的に隠されるようになるが他のレーダシステムによって検出される関心物体に関する追跡を維持することを可能にする。レーダ通信モジュールを用いた場合、レーダシステムは、情報を共有し、多種多様な異なる環境および状況における性能を改善できる。

【0051】

データ収集モジュールは、システム開発および統合のためにシステムプロセッサ２１８が利用可能なデータを記録できる。例示的なデータは、トランシーバ２１６によって提供されているデータ、またはデジタル信号処理モジュール２２２、レーダデータ処理モジュール２２４、および／またはアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６によって生成されているデータを含み得る。いくつかの場合では、データ収集モジュールは、トランシーバ２１６によって提供されている生データを取得し、計算費用を低減するために追加機能を実行しない。

【0052】

データ可視化ツールは、データ収集モジュールを使用して収集されているデータの視覚的な図を提供できる。このようにして、データ可視化ツールは、アプリケーション２０６の開発者が、レーダシステム１０２によって生成されているデータの閲覧および理解を容易にできる。例示的実施態様では、データ可視化ツールは、データが含む環境または活動を説明するラベルでデータにタグ付けする。別の例示的実施態様では、データ可視化ツールが、範囲－ドップラーマップを表す情報または物体の移動を表す情報など、レーダシステム１０２によって生成されているデータの一部をグラフィックで示す。他のデータ可視化ツールは、レーダシステム１０２によって用いられている視野、レーダシステム１０２によって生成されているレーダ送信信号、またはレーダシステム１０２のアンテナパターンなど、レーダシステム１０２の動作的な態様を図示することができる。

【0053】

レーダシミュレータは、デジタル信号処理モジュール２２２、レーダデータ処理モジュール２２４、および／またはアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６に仮想データを投入できる。この仮想データは、外部ソースによって提供されているデータ、またはレーダシミュレータによって生成されているシミュレーションデータを含み得る。いくつかの実施態様では、レーダシミュレータは、物体および／またはクラッタを有する仮想環境を描画し、その仮想環境内で仮想レーダ波の相互作用を分析することによってシミュレーションデータを生成できる。レーダシミュレータはまた、アルゴリズム開発者および統合テスト技術者が、レーダシステム１０２の性能に対して雑音源が及ぼし得る影響の理解を助けるように、雑音を投入することができる。レーダシミュレータを用いることによって、アプリケーション２０６の開発者は、特定のユースケースのためのレーダシステム１０２の利用の実現可能性を判定できる。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、図３－１に関してさらに説明される。

【0054】

図３－１は、例示的なレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を示す図である。場合によっては、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、アプリケーション２０６がレーダシステム１０２の異なる動作レベルと通信できるようにする複数のアプリケーションプログラミングインターフェースを含み得る。複数のアプリケーションプログラミングインターフェースは、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の複数の層またはレベルを表し得る。一例として、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２（ユースケースＡＰＩ３０２）、機械学習（ＭＬ）およびアルゴリズムアプリケーションプログラミングインターフェース３０４（ＭＬおよびアルゴリズムＡＰＩ３０４）、デジタル信号処理（ＤＳＰ）アプリケーションプログラミングインターフェース３０６（ＤＳＰ ＡＰＩ３０６）、ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８（ハードウェアアブストラクションＡＰＩ３０８）、またはそれらのいくつかの組合せを含み得る。

【0055】

レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、複数の層３１０に関して説明されることができ、各層は、図３－２に関してさらに説明されるように、レーダシステム１０２の特定の動作レベルと関連付けられている。概して、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の上部層は、レーダ経験および知識が少ない技術者が、レーダシステム１０２のより高い動作レベルと容易に相互作用可能になるように設計されている。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の下部層は、レーダ経験および知識が多い技術者が、レーダシステム１０２のより低い動作レベルを制御可能になるように設計されている。

【0056】

ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の第１の層３１０－１（または上部層）を表す。ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２は、ハードウェアまたはソフトウェアの観点からレーダシステム１０２の動作および／またはレーダシステム１０２の能力に関する低レベルの詳細を知ることなく、非レーダ技術者がレーダシステム１０２とインターフェース接続可能にし得る。ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３２０は、ジェスチャ認識、存在検出、生体認識、航法援助および／または健康管理を含む多種多様なユースケースのための、アプリケーション２０６とレーダシステム１０２との間の相互作用を標準化できる。

【0057】

機械学習およびアルゴリズムアプリケーションプログラミングインターフェース３０４は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の第２の層３１０－２（または上部中間層）を表す。機械学習およびアルゴリズムアプリケーションプログラミングインターフェース３０４を使用すると、何らかのレーダ知識を有する技術者は、レーダシステム１０２内に機械学習モデルを構築し、訓練できる。加えて、機械学習およびアルゴリズムアプリケーションプログラミングインターフェース３０４は、それらの技術者が、レーダシステム１０２が高レベルのレーダデータ（例えば、前処理済みレーダデータ）を分析可能にするコアアルゴリズムをカスタマイズ可能にし得る。

【0058】

デジタル信号処理アプリケーションプログラミングインターフェース３０６は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の第３の層３１０－３（例えば、下部中間層）を表す。デジタル信号処理アプリケーションプログラミングインターフェース３０６は、レーダシステム１０２が生データを処理するように実行することができる関数のライブラリを定義できる。これらの関数は、スペクトログラムの生成、ドップラーの計算、デジタルビーム形成の実行などを行い得る。デジタル信号処理アプリケーションプログラミングインターフェース３０６を使用すると、何らかのレーダ知識を有する技術者は、レーダシステム１０２によって実行されるデジタル信号処理をカスタマイズできる。

【0059】

ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース３０８の第４の層３１０－４（例えば、下部層）を表す。ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８は、レーダシステム１０２のハードウェア実施態様の詳細を要約し、レーダシステム１０２のハードウェアから独立した標準化出力を可能にすることができる。ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８を使用すると、レーダの知識を有する技術者が、アンテナアレイ２１４および／またはトランシーバ２１６を含む、レーダシステム１０２内のハードウェアの動作および構成をカスタマイズできる。

【0060】

場合によっては、レーダシステム１０２は、多種多様な１つまたは複数の利用可能な構成３１２に従って動作できる。いくつかの場合では、これらの構成３１２は、レーダシステム１０２の限界および／またはスマートデバイス１０４の限界から導出される。いくつかの限界は、経時的に変化する可能性が低い固定の限界と考えられる。例えば、固定の限界は、レーダシステム１０２と関連付けられている（例えば、アンテナアレイ２１４、トランシーバ２１６、および／またはシステムプロセッサ２１８と関連付けられている）ハードウェアの限界に基づき得る。例示的な固定の限界は、レーダシステム１０２の利用可能な周波数帯域、帯域幅、伝送電力レベル、アンテナ構成、および／または二重構成を含む。他の限界は、経時的に変化し得る動的な限界と考えられる。例示的な動的な限界は、利用可能な電力量（例えば、スマートデバイス１０４のバッテリレベル）、利用可能なメモリ量（例えば、システム媒体２２０またはコンピュータ可読媒体２０４のサイズ）、および／または処理能力（例えば、システムプロセッサ２１８またはコンピュータプロセッサ２０２の処理能力）の量を含む。

【0061】

利用可能な構成３１２は、レーダ信号の生成、レーダ信号の送信、反射レーダ信号の受信、および／または反射レーダ信号の処理のためのレーダシステム１０２の動作構成を表す。いくつかの場合では、利用可能な構成３１２は、搬送周波数、帯域幅、レーダ波形（例えば、変調の種類）、および／または伝送電力レベルなど、レーダ信号の調節可能な特性を指定する。利用可能な構成３１２はまた、レーダシステム１０２のハードウェア構成、レーダシステム１０２のソフトウェア構成、レーダシステム１０２のレーダ感知性能メトリクス、レーダシステム１０２および／もしくはスマートデバイス１０４の利用可能なリソース、またはそれらのいくつかの組合せを含み得る。利用可能な構成３１２は、少なくとも１つのデフォルト構成を含み得る。

【0062】

例示的なハードウェア構成は、送信および受信のための単一のアンテナ、送信および／もしくは受信、またはＭＩＭＯ動作のためのフェーズドアレイなどのアンテナ構成を含む。別の例示的なハードウェア構成は、パルスドップラーレーダを実施するための半二重構成、または周波数変調連続波レーダを実施するための全二重構成などの二重構成を含む。

【0063】

例示的なソフトウェア構成は、レーダ信号処理構成を含み得る。このレーダ信号処理構成は、物体に関する明確な情報を説明するために、レーダシステム１０２が用いることができる信号処理技術を指定する。いくつかのレーダ信号処理構成は、複雑性が低減するように、かつメモリの利用量が少なくなるように調整され得る。例えば、第１のレーダ信号処理構成は、フーリエ変換（例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ））を実行し、検出閾値アルゴリズムを使用する。これらの技術を用いると、第１のレーダ信号処理構成は、物体を検出し、物体までの距離を測定できる。他のレーダ信号処理構成は、誤検出を減らし、精度を改善するために、より複雑なものとすることができ、より多くのメモリを利用する可能性がある。例えば、第２のレーダ信号処理構成は、クラッタを監視するためのクラッタトラッカ、物体検出の尤度を改善し、測定精度を改善するための追跡アルゴリズム、および／または物体に対する１つまたは複数の角度を測定するためのデジタルビームフォーマを含み得る。

【0064】

一態様において、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって、技術者が、利用可能な構成３１２のうちの１つに従ってレーダシステム１０２を構成することを可能にし得る。別の態様では、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって、技術者が、利用可能な構成３１２を参照し、利用可能な構成３１２に基づいて新しいカスタムの構成を作成することを可能にし得る。

【0065】

動作中に、アプリケーション２０６は、要求３１４を、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に送信する。要求３１４は、レーダシステム１０２の特定の動作構成を指定でき、またはレーダシステム１０２から特定の情報を要求できる。例示的な種類の情報は、利用可能な構成３１２、レーダシステム１０２のパフォーマンスケイパビリティ、レーダシステム１０２によって収集されている特定の種類のデータ、またはエラー報告のリストを含むことができる。要求３１４は、ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２に対して、機械学習およびアルゴリズムアプリケーションプログラミングインターフェース３０４、デジタル信号処理アプリケーションプログラミングインターフェース３０６、および／またはハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８を適用できる。いくつかの要求３１４は、レーダシステム１０２をリセットまたは再起動できる。

【0066】

レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、要求３１４を、レーダシステム１０２の構成３１６（例えば、利用可能な構成３１２のうちの１つ）にマッピングし得る。場合によっては、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、アプリケーション２０６または多種多様な異なるアプリケーションから複数の要求３１４を受信できる。レーダシステム１０２は、それらの要求３１４を一緒に処理でき、その複数の要求３１４を満たす、レーダシステム１０２の適切な構成３１６を決定できる。このように、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって、レーダシステム１０２は、多種多様な異なるアプリケーション２０６またはユースケースのためにレーダ感知を効率的に提供可能になる。レーダシステム１０２は、この構成３１６を受信し、それに応じて動作する。

【0067】

レーダシステム１０２は、レーダデータ３１８を、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に送信する。レーダデータ３１８は、特定のジェスチャが検出されているかどうか、またはレーダシステム１０２によって収集されているデータ（例えば、受信信号の生のデジタルサンプル、またはレンジ－ドップラーマップを表すデータ）を含むかどうかを示し得る。レーダデータ３１８の受信に応答して、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、レーダデータ３１８をフォーマットして、応答３２０をアプリケーション２０６に提供できる。いくつかの場合において、応答３２０は、レーダデータ３１８を含み得る。応答３２０はまた、フォールスポジティブと関連付けられているエラー報告を含み得る。この情報を用いて、アプリケーション２０６は、フォールスポジティブを減少させるために、要求３１４に対して適切な調整を行い得る。様々なアプリケーションプログラミングインターフェースは、図３－２に関してさらに説明するように、レーダシステム１０２の異なる動作レベルと関連付けられ得る。

【0068】

図３－２は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の複数の層３１０－１～３１０－４とレーダシステム１０２の動作レベル３２２－１～３２２－４との間の例示的な関係を示す。図示されている構成では、レーダシステム１０２は、複数のレベル３２２（または動作レベル）と関連付けられる。概して、上位レベル３２２は、より高レベルのレーダデータ（例えば、前処理済みデータ）上で動作するモジュールを含む。受信中に、これらのモジュールは、アプリケーション２０６によって要求されているレーダデータ３１８を生成するために、受信プロセスの終了に向かって実行され得る。下位レベル３２２は、下位レベルのレーダデータ（例えば、生レーダデータ）に対して動作するモジュールを含み得る。受信中に、これらのモジュールは、受信プロセスの開始（または少なくとも、上位レベル３２２と関連付けられているモジュールの前）に向かって実行され得る。下位レベル３２２はまた、レーダシステム１０２のハードウェア構成を伴い得る。

【0069】

図３－２に示すように、レーダデータ処理モジュール２２４は、レーダシステム１０２の第１のレベル３２２－１（例えば、第１の動作レベル）および第２のレベル３２２－２（例えば、第２の動作レベル）と関連付けられている。特に、検出モジュール２３２は、第１のレベル３２２－１と関連付けられており、物体トラッカ２３０は、第２のレベル３２２－２と関連付けられている。デジタル信号処理モジュール２２２は、レーダシステム１０２の第３のレベル３２２－３（例えば、第３の動作レベル）と関連付けられている。アンテナアレイ２１４およびトランシーバ２１６を含む、レーダシステム１０２のハードウェア３２４は、第４のレベル３２２－４と関連付けられている。

【0070】

レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の各層３１０は、レーダシステム１０２の１つまたは複数のレベル３２２と関連付けられ得る。特に、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の各層３１０は、直接的、またはアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６を介して間接的のいずれかで、レーダシステム１０２の対応レベル３２２と通信し得る。これらの通信を通して、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の各層３１０は、レーダシステム１０２の対応レベル３２２と関連付けられている動作パラメータおよび／またはモジュールを管理できる。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０はまた、レーダシステム１０２の対応レベル３２２から情報を抽出でき、ならびに／または対応レベル３２２と関連付けられているモジュールの入力および／もしくは出力をカスタマイズできる。

【0071】

この例において、ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２は、検出モジュール２３２と関連付けられている。この関係を用いて、ユーザケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２は、ジェスチャ認識、存在検出、生体認識、衝突回避、健康管理などのためのレーダシステム１０２の動作をカスタマイズできる。特に、ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２は、図１０に関してさらに説明するように、検出モジュール２３２の異なる状態を指定できる。

【0072】

機械学習およびアルゴリズムアプリケーションプログラミングインターフェース３０４は、物体トラッカ２３０と関連付けられている。この関係を用いて、機械学習およびアルゴリズムアプリケーションプログラミングインターフェース３０４は、物体トラッカ２３０の動作をカスタマイズでき、物体トラッカ２３０の出力形式を指定できる。

【0073】

デジタル信号処理アプリケーションプログラミングインターフェース３０６は、デジタル信号処理モジュール２２２（またはハードウェアアブストラクションモジュール２２８）と関連付けられている。この関係を用いて、デジタル信号処理アプリケーションプログラミングインターフェース３０６は、クラッタ除去、雑音消去、検出閾値処理、ドップラーフィルタリング、インターフェロメトリ、および／またはデジタルビーム形成を含み得る、レーダシステム１０２のデジタル信号処理動作をカスタマイズできる。デジタル信号処理アプリケーションプログラミングインターフェース３０６はまた、積分時間などの特徴を指定して、レートを更新できる。

【0074】

ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８は、ハードウェア３２４と関連付けられている。この関係を用いて、ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８は、アンテナアレイ２１４および／またはトランシーバ２１６の動作を調整できる。例えば、ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８は、伝送電力、周波数、帯域幅、変調の種類（例えば、周波数または位相変調）などの送信レーダ信号の波形パラメータを指定できる。ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８はまた、放射パターン（例えば、主ローブの方向および／またはビーム幅）、パルス幅、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）（例えば、インターパルス期間（ＩＰＰ））、パルス数、デューティサイクル、または偏波（例えば、水平偏波、垂直偏波、および／もしくは円偏波）などを指定できる。

【0075】

いくつかの場合では、ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８によって、外部当事者が、検出範囲など、レーダシステム１０２のより高いレベルの動作態様を指定可能になり、それを伝送電力などの１つまたは複数の動作パラメータにマッピングできる。別の例として、ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８によって、ユーザは、分解能（例えば、範囲、ドップラー、および／または角度）を指定可能になり、それを１つまたは複数の動作パラメータ（例えば、帯域幅、積分時間、またはアクティブなアンテナ素子数）にマッピングできる。ジェスチャ認識をサポートするためのレーダアプリケーションプログラミングインターフェース１２０およびレーダシステム１０２の動作が、図４～図１０に関してさらに説明される。

【0076】

図４は、ジェスチャ認識のためにアプリケーション２０６によって生成され、かつレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に対して提供される例示的な要求３１４を示す。この例において、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２を表し得る。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって、アプリケーション２０６は、ジェスチャ認識のためにレーダシステム１０２の動作をカスタマイズ可能になる。このように、アプリケーション２０６は、レーダシステム１０２が検出できるジェスチャの種類、およびレーダシステム１０２のフォールスポジティブ率（例えば、レーダシステム１０２が誤って他の動きをジェスチャであると認識する比率）を制御できる。

【0077】

ジェスチャ認識の場合、アプリケーション２０６は、要求３１４をレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に送信する。要求３１４は、物体がジェスチャを行ったときの物体の挙動状態のシーケンスを指定するパターン認識シーケンス４０２を含む。ジェスチャは、少なくとも２つの状態を通して進行する。各状態は、レーダ感知を使用して測定または判定され得るジェスチャを行っている物体の１つまたは複数の特性（または特徴）を記述できる。例えば、各状態は、ジェスチャを行っている物体の相対的または絶対的位置、ジェスチャを行っている物体に関連する動き（例えば、範囲レート、速度、加速度、またはそれらの任意の派生物）、ジェスチャを行っている物体の配向またはレーダ断面、ジェスチャを行っている物体の組成、および／またはそれらのいくつかの組合せを記述し得る。

【0078】

各パターン認識シーケンス４０２は、少なくとも、ジェスチャの開始挙動または開始特徴を記述する開始状態と、ジェスチャの終了挙動または終了特徴を記述する終了状態とを含む。ジェスチャの複雑性に応じて、いくつかのパターン認識シーケンス４０２はまた、開始状態と終了状態との間で発生するジェスチャの１つまたは複数の挙動または特徴を記述する１つまたは複数の中間状態を含み得る。パターン認識シーケンス４０２を使用して、アプリケーション２０６は、それを他の種類の動きまたはジェスチャから差別化するやり方でジェスチャを定義できる。このようにして、アプリケーション２０６は、特定のジェスチャを検出するためのレーダシステム１０２の感度と、そのジェスチャと関連付けられていない他の動きを無視するレーダシステム１０２の能力とを制御できる。

【0079】

感度を高めることによって、レーダシステム１０２は、異なる変形を有する、多種多様な異なるユーザによって行われるジェスチャを検出可能になる。例えば、一部のユーザは、異なる速度を使用して、または異なる微妙さの程度または誇張の程度を使用してジェスチャを行う場合がある。感度を高めることにはまた、身体障害者がジェスチャを行うための利用しやすさを向上させることができる。ただし、感度を高めることはまた、レーダシステム１０２に、フォールスポジティブを生成させ得る。例えば、レーダシステム１０２は、掃除機をかける、スマートデバイス１０４を所持して歩く、スマートデバイス１０４に隣接して犬を散歩する、スマートデバイス１０４に隣接して衣服を畳む、スマートデバイス１０４に隣接してベッドを整える、スマートデバイス１０４に隣接して皿洗いをする、スマートデバイス１０４に近接した物体を再配置するなどの、ジェスチャに関係ない他の動きをユーザが行うことに基づいて、ジェスチャを偶発的に検出する場合がある。パターン認識シーケンス４０２を定義することによって、アプリケーション２０６は、レーダシステム１０２の感度レベルを制御し、レーダシステム１０２のフォールスポジティブ率を管理できる。

【0080】

パターン認識シーケンス４０２は、状態４０４－１、４０４－２、・・・４０４－Ｐを含み、ここでＰは、正の整数を表す。各状態４０４－１～４０４－Ｐは、ジェスチャの一部分の間における物体の挙動を定義する。個別の状態４０４－１～４０４－Ｐは、少なくとも１つの基準４０６を含むことができ、任意選択的に１つまたは複数の出力４０８を渡すことができる。基準４０６は、１つまたは複数の進入基準、１つまたは複数の退出基準、またはそれらのいくつかの組合せを含み得る。進入基準は、状態４０４－１～４０４－Ｐに入るための基準を表し、退出基準は、状態４０４－１～４０４－Ｐから出るための基準を表す。各基準４０６は、閾値、条件比較（例えば、～より大きい、～より小さい、もしくは～と等しい）、論理演算（例えば、ＡＮＤ、ＯＲ、もしくはＮＯＴ）、有効値の範囲、またはデルタ変化（例えば、変位）を指定できる。

【0081】

例示的な基準４０６は、位置基準４１０、動き基準４１２、物理的特性基準４１４、および持続時間基準４１６を含む。位置基準４１０は、ジェスチャを実行する物体の位置と関連付けられている基準を含む。例えば、位置基準４１０は、範囲基準４１８（例えば、距離基準もしくは直距離基準）または角度基準４２０（例えば、方位基準および／もしくは仰角基準）を含み得る。

【0082】

動き基準４１２は、ジェスチャを実行する物体の動きと関連付けられている基準を含む。例えば、動き基準４１２は、範囲レート基準４２２もしくは速度基準４２４を含み得る。別の例として、動き基準４１２は、加速またはジャーク基準（図示せず）を含み得る。範囲レート基準４２２は、ドップラー決定されている範囲レートまたは範囲決定されている範囲レートに基づき得る。

【0083】

物理的特性基準４１４は、ジェスチャを実行する物体の物理的特性と関連付けられている基準を含む。例えば、物理的特性基準４１４は、物体のレーダ断面の挙動を記述するレーダ断面（ＲＣＳ）基準４２６（ＲＣＳ基準４２６）を含み得る。追加的または代替的に、物理的特性基準４１４は、物体の組成（例えば、ヒト組織、金属、木材、または布）を記述する材料組成基準４２８を含み得る。図示していないが、この物理的特性基準４１４はまた、物体のサイズまたは寸法と関連付けられている基準も含み得る。

【0084】

持続時間基準４１６は、少なくとも１つの他の基準が満たされる持続時間を指定する。この持続時間は、物体がレーダシステム１０２によって検出される時間間隔またはレーダフレーム（例えばインスタンス）の数に関して指定され得る。

【0085】

出力４０８によって、現在の状態４０４が、パターン認識シーケンス４０２内で次の状態４０４に情報を渡すことが可能となる。例示的な出力４０８は、位置情報（例えば、範囲もしくは角度）、動き情報（例えば、ドップラー周波数、範囲レート、もしくは速度）、または物理的情報（例えば、サイズ、レーダ断面、材料組成）を含み得る。出力４０８を受信することによって、次の状態４０４は、物体の挙動が前の状態と相対的に類似のままであるか、またはジェスチャ全体を通して変化しているか否かを評価できる。

【0086】

概して、パターン認識シーケンス４０２は、状態４０４－１～４０４－Ｐの任意の数量を含み得、それによって、パターン認識シーケンス４０２が単純または複雑なジェスチャを定義可能になる。手を伸ばすジェスチャなどの単純なジェスチャは、往復運動ジェスチャまたは手話などのより複雑なジェスチャと比較して少ない数の状態４０４を有する場合がある。各状態４０４－１～４０４－Ｐの基準４０６は、厳しいまたは緩い許容範囲を可能にし、この許容範囲は、ジェスチャを検出するためのレーダシステム１０２の感度およびフォールスポジティブ率に影響し得る。例示的なパターン認識シーケンス４０２は、図５－１～図７－２における様々なジェスチャに関してさらに説明される。

【0087】

図５－１は、往復運動ジェスチャ５０２を実行する物体５００と関連付けられている例示的なパターン認識シーケンス４０２－１を示す図である。この往復運動ジェスチャ５０２を行うために、物体５００は、レーダシステム１０２に対してほぼ一定の角度で、スマートデバイス１０４に向かって移動する、およびスマートデバイス１０４から離れる方向に移動する。図５－１において、物体５００は人の手であるように示されている。ただし、無生の物体を含む他の種類の物体も代替的に使用され得る。

【0088】

この例において、パターン認識シーケンス４０２－１は、状態４０４－１、４０４－２、および４０４－３を含む。状態４０４－１は、物体５００がスマートデバイス１０４に接近するときの物体５００の挙動を特徴付ける、角度基準４２０、範囲レート基準４２２－１、および持続時間基準４１６－１を含む。状態４０４－２は、スマートデバイス１０４から短距離の位置で低速化したときの物体５００の挙動を特徴付ける、角度基準４２０および範囲レート基準４２２－２を含む。状態４０４－３は、物体５００がスマートデバイス１０４から離れる方向に移動したときの物体５００の挙動を特徴付ける、角度基準４２０、範囲レート基準４２２－３、および持続時間基準４１６－２を含む。

【0089】

状態４０４－１～４０４－３にわたる基準は、角度基準４２０の場合などに同様であり得、範囲レート基準４２２－１、４２２－２、および４２２－３の場合などに異なり得る。フォールスポジティブを減少させるために、状態４０４－１～４０４－３は、他の基準を含み得る。例えば状態４０４－１～４０４－３は、手の動きに対して垂直な方向を指している指によって行われている往復運動ジェスチャ５０２か、または拳に指を曲げた状態で行う別の往復運動ジェスチャ５０２かを区別するためのレーダ断面基準４２６を含み得る。別の例として、状態４０４－１～４０４－３は、手を用いて行われている往復運動ジェスチャ５０２と、スタイラスを用いて行われている往復運動ジェスチャ５０２とを区別するための材料組成基準４２８を含み得る。状態４０４－１～４０４－３と関連付けられている基準４０６は、図５－２に関してさらに説明される。

【0090】

図５－２は、往復運動ジェスチャ５０２を実行する物体５００の例示的な挙動を示す図である。グラフ５０４は、往復運動ジェスチャ５０２の持続時間にわたる物体５００の範囲レートを図示する。範囲レートは、物体５００の測定されているドップラー周波数、または測定されている範囲（例えば、距離）における変化に基づいて判定され得る。この場合、範囲レートは、負の値から正の値へと変化する。グラフ５０６は、往復運動ジェスチャ５０２の持続時間にわたる物体５００の角度を図示する。この場合、角度は、往復運動ジェスチャ５０２の特性である、相対的に一定のままである。この例について、状態４０４－１～４０４－３の基準４０６は退出基準を表すと考える。

【0091】

時刻Ｔ０において、物体５００は、状態４０４－１の範囲レート基準４２２－１より小さい範囲レートを有する。物体５００はまた、状態４０４－１の角度基準４２０によって指定されているマージン内に留まる角度を有する。この場合、物体５００は、角度が顕著に変化しない限り（例えば、指定されているマージンよりも大きく変化しない限り）任意の角度にあり得る。物体５００は、持続時間基準４１６－１によって指定されている持続時間の間範囲レート基準４２２－１および角度基準４２０を満たす。それによって、往復運動ジェスチャ５０２の第１の部分は、状態４０４－１によって特徴付けられる。

【0092】

時刻Ｔ１とＴ２との間において、物体５００の範囲レートは、状態４０４－２の範囲レート基準４２２－２によって指定されている閾値間である。これらの閾値によって、範囲レート基準４２２－２は、範囲レートの変化の兆候（例えば、負から正に向かう）をとらえることが可能になる。これは、物体５００がスマートデバイス１０４に向かって進行する方向からスマートデバイス１０４から離れて進行する方向へ変化することを示す。また、物体５００の角度は、角度基準４２０内のままである。このように、往復運動ジェスチャ５０２の第２の部分は、状態４０４－２によって特徴付けられる。

【0093】

時刻Ｔ３において、物体５００の範囲レートは、状態４０４－３の範囲レート基準４２２－３より大きい。また、物体５００の角度は、角度基準４２０内のままである。物体は、持続時間基準４１６－２によって指定されている持続時間の間範囲レート基準４２２－３および角度基準４２０を満たす。このように、往復運動ジェスチャ５０２の第３の部分は、状態４０４－３によって特徴付けられる。

【0094】

状態４０４－１、４０４－２、および４０４－３の基準を順序通りに満たす物体を認識することによって、レーダシステム１０２は、往復運動ジェスチャ５０２を認識でき、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、往復運動ジェスチャ５０２が発生したことを示す応答３２０をアプリケーション２０６に送信できる。アプリケーション２０６は、応答３２０の受信に応答してアクションを行い得る。例えば、アプリケーション２０６は、タイマーの停止、ボタンのクリック、選択されているオプションの活性化、または媒体の一時停止を行い得る。

【0095】

いくつかのアプリケーション２０６は、状態４０４－１～４０４－３のうちの１つまたは複数の状態内にさらなる基準４０６を追加してもよく、またはフォールスポジティブを減らすために基準４０６の許容範囲を厳しくしてもよい。例えば、アプリケーション２０６は、物体５００がスマートデバイス１０４から最短距離内にあることを要件とするために、範囲基準４１８を状態４０４－２に追加できる。別の例として、アプリケーション２０６は、ユーザによって行われている往復運動ジェスチャ５０２と、ユーザがスマートデバイス１０４の隣でベッドを整えるときにベッドシーツを裏返しにすることとを区別するために、レーダ断面基準４２６または材料組成基準４２８を状態４０４－１～４０４－３に追加できる。さらに別の例として、範囲レート基準４２２－１および４２２－３は、往復運動ジェスチャ５０２の検出を可能にするように適切に設定される得、かつ範囲レート基準４２２－１または４２２－３を満たすことができない、より低速の範囲レートを有し得る掃除機がけと関連する検出を拒絶できる。

【0096】

図６－１は、スワイプジェスチャ６０２を実行する物体５００と関連付けられている例示的なパターン認識シーケンス４０２－２を示す図である。スワイプジェスチャ６０２を行うために、物体５００は、相対的に直線状の経路に沿ってスマートデバイス１０４を横切って移動する。この直線的経路は、全スワイプジェスチャのための任意の方向に沿って配向可能である。代替的に、この直線的経路は、特定方向スワイプジェスチャ（例えば、上から下への方向、下から上への方向、左から右への方向、または右から左への方向）と関連付けられている特定の方向に沿って配向され得る。図６－１において、物体５００は人の手であるように示されている。ただし、無生の物体を含む他の種類の物体も代替的に使用され得る。

【0097】

この例において、パターン認識シーケンス４０２－２は、状態４０４－１および４０４－２を含む。状態４０４－１は、物体５００がスマートデバイス１０４を横切ってスワイプを開始したときの物体５００の挙動を特徴付ける、角度基準４２０－１、速度基準４２４、および持続時間基準４１６－１を含む。状態４０４－２は、物体５００がスマートデバイス１０４を横切るスワイプを継続したときの物体５００の挙動を特徴付ける、角度基準４２０－２、速度基準４２４、および持続時間基準４１６－２を含む。

【0098】

状態４０４－１および４０４－２にわたる基準４０６は、速度基準４２４の場合などと同様であり得るか、または角度基準４２０－１および４２０－２の場合などと異なり得る。状態４０４－１～４０４－２と関連付けられている基準４０６は、図６－２に関してさらに説明される。

【0099】

図６－２は、スワイプジェスチャ６０２を実行する物体５００の例示的な挙動を示す図である。グラフ６０４は、スワイプジェスチャ６０２の持続時間にわたる物体５００の速度を図示する。この速度は、物体５００の測定されている位置の変化に基づいて判定され得る。この場合、速度は、相対的に一定のままである。グラフ６０６は、スワイプジェスチャ６０２の持続時間にわたる物体５００の角度を図示する。この場合、角度は経時的に変化し、これはスワイプジェスチャ６０２の特性である。この例について、状態４０４－１および４０４－２の基準４０６は退出基準を表すと考える。

【0100】

時刻Ｔ０とＴ１との間において、物体５００の速度は、状態４０４－１の速度基準４２４によって指定されている閾値を上回る。また、物体５００の角度は、角度基準４２０－１によって指定されている量だけ変化する。物体５００は、持続時間基準４１６－１によって指定されている持続時間の間、速度基準４２４および角度基準４２０－１を満たす。それによって、スワイプジェスチャ６０２の第１の部分は、状態４０４－１によって特徴付けられる。

【0101】

時刻Ｔ１とＴ２との間において、物体５００の速度は、速度基準４２４によって指定されている閾値を上回っているままである。また、物体５００の角度は、角度基準４２０－２によって指定されている量だけ変化する。物体５００は、持続時間基準４１６－２によって指定されている持続時間の間、速度基準４２４および角度基準４２０－１を満たす。それによって、スワイプジェスチャ６０２の第２の部分は、状態４０４－２によって特徴付けられる。

【0102】

状態４０４－１および４０４－２の基準を順序通りに満たす物体を認識することによって、レーダシステム１０２は、スワイプジェスチャ６０２を認識でき、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、スワイプジェスチャ６０２が発生したことを示す応答３２０をアプリケーション２０６に送信できる。アプリケーション２０６は、応答３２０の受信に応答してアクションを行い得る。例えば、アプリケーション２０６は、コンテンツを通してスクロールできるか、またはプレイリストの次の曲を再生できる。

【0103】

パターン認識シーケンス４０２－２の他の実施態様は、特定の方向に沿ったスワイプジェスチャ６０２をサポートする角度基準４２０を含み得る。左から右のスワイプジェスチャ６０２を認識するために、状態４０４－１の角度基準４２０－１は、物体５００がスマートデバイス１０４の左側に現れるかどうかを識別できる。また、状態４０４－２の角度基準４２０－２は、物体５００がスマートデバイス１０４の右側に移動するかどうかを識別できる。

【0104】

いくつかのアプリケーション２０６は、状態４０４－１および４０４－２のうちの１つまたは複数の状態内にさらなる基準４０６を追加してもよく、またはフォールスポジティブを減らすために基準４０６の許容範囲を厳しくしてもよい。例えば、アプリケーション２０６は、ユーザによって行われているスワイプジェスチャ６０２と、ユーザがスマートデバイス１０４を横切って無生の物体（例えばカップまたは紙）を動かすこととを区別するために、材料組成基準４２８を状態４０４－１および４０４－２に追加できる。

【0105】

図７－１は、手を伸ばすジェスチャ７０２を実行する物体５００と関連付けられている例示的なパターン認識シーケンス４０２－３を示す図である。手を伸ばすジェスチャ７０２を行うために、物体５００は、相対的に直線状の経路に沿ってスマートデバイス１０４に向かって移動する。この例において、パターン認識シーケンス４０２－３は、状態４０４－１および４０４－２を含む。状態４０４－１は、物体５００がスマートデバイス１０４に向かって手を伸ばすことを開始したときの物体５００の挙動を特徴付ける、範囲基準４１８－１、範囲レート基準４２２、および持続時間基準４１６－１を含む。状態４０４－２は、物体５００がスマートデバイス１０４に向かって手を伸ばすことを継続したときの物体５００の挙動を特徴付ける、範囲基準４１８－２、範囲レート基準４２２、および持続時間基準４１６－２を含む。

【0106】

状態４０４－１および４０４－２にわたる基準４０６は、例えば範囲レート基準４２２の場合などのように同様であり得るか、または例えば範囲基準４１８－１および４１８－２の場合などのように異なり得る。状態４０４－１および４０４－２と関連付けられている基準４０６は、図７－２に関してさらに説明される。

【0107】

図７－２は、手を伸ばすジェスチャ７０２を実行する物体５００の例示的な挙動を示す図である。グラフ７０４は、手を伸ばすジェスチャ７０２の持続時間にわたる物体５００の範囲レートの絶対値を図示する。範囲レートは、物体５００の測定されているドップラー周波数、または測定されている範囲（例えば、距離）における変化に基づいて判定され得る。この場合、範囲レートは、相対的に一定のままである。グラフ７０６は、手を伸ばすジェスチャ７０２の持続時間にわたる物体５００の範囲（例えば、距離）を図示する。この場合、範囲は経時的に減少し、これは手を伸ばすジェスチャ７０２の特性である。この例について、状態４０４－１および４０４－２の基準は退出基準を表すと考える。

【0108】

時刻Ｔ０とＴ１との間において、物体５００の範囲レートの絶対値は、状態４０４－１の範囲レート基準４２２によって指定されている閾値を上回る。また、物体５００の範囲は、範囲基準４１８－１未満である。物体５００は、持続時間基準４１６－１によって指定されている持続時間の間、範囲レート基準４２２および範囲基準４１８－１を満たす。それによって、手を伸ばすジェスチャ７０２の第１の部分は、状態４０４－１によって特徴付けられる。

【0109】

時刻Ｔ１とＴ２との間において、物体５００の範囲レートの絶対値は、範囲レート基準４２２によって指定されている閾値を上回る。また、物体５００の範囲は、範囲基準４１８－２未満である。物体５００は、持続時間基準４１６－２によって指定されている持続時間の間、範囲レート基準４２２および範囲基準４１８－２を満たす。それによって、手を伸ばすジェスチャ７０２の第２の部分は、状態４０４－２によって特徴付けられる。

【0110】

状態４０４－１および４０４－２の基準４０６を順序通りに満たす物体を認識することによって、レーダシステム１０２は、手を伸ばすジェスチャ７０２を認識でき、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、手を伸ばすジェスチャ７０２が発生したことを示す応答３２０をアプリケーション２０６に送信できる。アプリケーション２０６は、応答３２０の受信に応答してアクションを行い得る。例えば、アプリケーション２０６は、センサを起動する、顔認証を開始する、またはディスプレイをオンにすることができる。レーダシステム１０２の動作は、図８～図１０に関してさらに説明される。

【0111】

図８は、レーダシステム１０２の例示的なアンテナアレイ２１４および例示的なトランシーバ２１６を示す図である。図示した構成において、トランシーバ２１６は、送信機８０２および受信機８０４を含む。送信機８０２は、少なくとも１つの電圧制御発振器８０６および少なくとも１つの電力増幅器８０８を含む。受信機８０４は、少なくとも２つの受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍを含み、ここでＭは１より大きい正の整数である。各受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍは、少なくとも１つの低雑音増幅器８１２、少なくとも１つのミキサ８１４、少なくとも１つのフィルタ８１６、および少なくとも１つのアナログ－デジタルコンバータ８１８を含む。アンテナアレイ２１４は、少なくとも１つの送信アンテナ素子８２０および少なくとも２つの受信アンテナ素子８２２－１～８２２－Ｍを含む。送信アンテナ素子８２０は、送信機８０２に結合されている。受信アンテナ素子８２２－１～８２２－Ｍは、受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍにそれぞれ結合されている。レーダシステム１０２の他の実施態様は、複数の送信アンテナ素子８２０および／または単一の受信アンテナ素子８２２を含み得る。

【0112】

送信中に、電圧制御発振器８０６は、無線周波数において周波数変調レーダ信号８２４を生成する。電力増幅器８０８は、送信アンテナ素子８２０を介して送信するために周波数変調レーダ信号８２４を増幅する。送信されている周波数変調レーダ信号８２４は、複数のチャープを含む場合があるレーダ送信信号８２６によって表される。一例として、レーダ送信信号８２６は、１６のチャープを含み、これらのチャープは、連続的バーストにおいて、または時間的に間隔があけられているパルスとして送信され得る。各チャープの持続時間は、例えば、数十または数千マイクロ秒程度（例えば、およそ３０マイクロ秒（μｓ）と５ミリ秒（ｍｓ）との間）であり得る。

【0113】

チャープの個々の周波数は、経時的に増加または減少し得る。レーダシステム１０２は、２つの傾斜の周期（例えば、三角周波数変調）を用いて経時的にチャープの周波数を線形的に増加させ、線形的に減少させることができる。この２つの傾斜の周期によって、レーダシステム１０２は、物体５００の動きによって引き起こされているドップラー周波数偏移を測定可能になる。概して、チャープの送信特性（例えば、帯域幅、中心周波数、持続時間、および伝送電力）は、物体５００の１つまたは複数の特性を検出するために、特定の検出範囲、範囲分解能、またはドップラー感度を実現するように調整され得る。いくつかの場合では、チャープの特性は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を使用してアプリケーション２０６によって調整される。例えば、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、任意選択的に、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に従って特定の種類のレーダ信号を生成するように送信機８０２を構成し得る。

【0114】

受信中に、各受信アンテナ素子８２２－１～８２２－Ｍは、レーダ送信信号８２６の遅延バージョンを表すレーダ受信信号８２８－１～８２８－Ｍを受信する。遅延量は、レーダシステム１０２のアンテナアレイ２１４と物体５００との間の距離に比例する。特に、この遅延は、レーダシステム１０２から物体５００へ伝搬するレーダ送信信号８２６が要する時間と、物体５００からレーダシステム１０２へ伝搬するレーダ受信信号８２８－１～８２８－Ｍが要する時間との和を表す。概して、レーダ受信信号８２８－１～８２８－Ｍ間の相対位相差は、受信アンテナ素子８２２－１～８２２－Ｍの位置の違いに起因する。物体５００が動いている場合、レーダ受信信号８２８－１～８２８－Ｍは、ドップラー効果に起因してレーダ送信信号８２６に対して周波数において偏移される。レーダ送信信号８２６と同様に、レーダ受信信号８２８－～８２８－Ｍは、チャープのうちの１つまたは複数からなる。

【0115】

各受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍ内で、低雑音増幅器８１２はレーダ受信信号８２８を増幅し、ミキサ８１４は、増幅されているレーダ受信信号８２８を周波数変調レーダ信号８２４と混合する。特に、ミキサは、ビート信号８３０を生成するために、レーダ受信信号８２８を低い周波数に変換して、復調するビーティング動作を行う。

【0116】

ビート信号８３０の周波数は、直距離（スラントレンジ）に比例する、周波数変調レーダ信号８２４とレーダ受信信号８２８との間の周波数差を表す。図示していないが、ビート信号８３０は、複数の周波数を含み得、外部環境内における異なる物体または物体の部分からの反射を表す。いくつかの場合、これらの異なる物体は異なる速度で動き、異なる方向に動き、またはレーダシステム１０２に対して異なる直距離に位置付けられる。

【0117】

フィルタ８１６はビート信号８３０をフィルタリングし、アナログ－デジタルコンバータ８１８は、フィルタリングされたビート信号８３０をデジタル化する。受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍは、それぞれ、デジタルビート信号８３２－１～８３２－Ｍを生成し、生成されている信号は、処理のためにシステムプロセッサ２１８に供給される。トランシーバ２１６の受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍは、図９に示すようにシステムプロセッサ２１８に結合されている。

【0118】

図９は、ハードウェアアブストラクションモジュール２２８、物体トラッカ２３０、検出モジュール２３２、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６、およびレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の例示的な動作を示す。システムプロセッサ２１８は、受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍに接続されており、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０と通信することもできる。図示した構成において、システムプロセッサ２１８は、ハードウェアアブストラクションモジュール２２８、物体トラッカ２３０、検出モジュール２３２、およびアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６を実施する。図示していないが、ハードウェアアブストラクションモジュール２２８、物体トラッカ２３０、検出モジュール２３２、および／またはアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、代替的に、コンピュータプロセッサ２０２によって実施され得る。

【0119】

いくつかの実施態様では、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、システムプロセッサ２１８とレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０との間の通信を扱い得る。例えば、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０からパターン認識シーケンス４０２を受け入れて、そのパターン認識シーケンス４０２を検出モジュール２３２へ渡すか、またはパターン認識シーケンス４０２に従って検出モジュール２３２を構成し得る。アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６はまた、レーダデータ３１８を、検出モジュール２３２からレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０へ渡し得る。いくつかの場合では、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０によって指定されるやり方でレーダデータ３１８をフォーマットする。他の実施態様では、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０および検出モジュール２３２は、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６を介するインターフェース接続なしで通信し得る。この場合、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、パターン認識シーケンス４０２を検出モジュール２３２に渡し、検出モジュール２３２は、レーダデータ３１８をレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に渡す。

【0120】

この例において、ハードウェアアブストラクションモジュール２２８は、受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍからのデジタルビート信号８３２－１～８３２－Ｍを受け入れる。デジタルビート信号８３２－１～８３２－Ｍは、生または未処理の複素数データを表す。ハードウェアアブストラクションモジュール２２８は、デジタルビート信号８３２－１～８３２－Ｍに基づいて複素数レーダデータ９００を生成するための１つまたは複数の動作を実行する。複素数レーダデータ９００は、大きさおよび位相情報（例えば、同相および直角位相成分）の両方を含む。いくつかの実施態様において、複素数レーダデータ９００は、各受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍについてのレンジ－ドップラーマップを表す情報を含む。他の実施態様では、複素数レーダデータ９００は角度情報を含む。この角度情報は、複数のレンジ－ドップラーマップ内など、複素数レーダデータ９００内で暗黙であり得る。代替的に、システムプロセッサ２１８または物体トラッカ２３０は、４次元レンジ－ドップラー－方位－仰角マップを表す情報の形態などで角度情報を明示的に提供するためのデジタルビーム形成を実行する。他の形式の複素数レーダデータ９００も可能である。例えば、複素数レーダデータ９００は、各受信チャネル８１０－１～８１０－Ｍについての複素数インターフェロメトリデータを含み得る。この複素数インターフェロメトリデータは、レンジ－ドップラーマップの直交表現である。さらに別の例では、複素数レーダデータ９００は、アクティブなレーダフレームのためのデジタルビート信号８３２－１～８３２－Ｍの周波数領域表現を含む。時には、複素数レーダデータ９００は、上記例のうちのいずれかの例の組合せを含み得る。例えば、複素数レーダデータ９００は、レンジ－ドップラーマップおよび複素数インターフェロメトリデータと関連付けられている大きさ情報を含み得る。図示していないが、レーダシステム１０２の他の実施態様は、デジタルビート信号８３２－１～８３２－Ｍを、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６へ直接提供できる。

【0121】

物体トラッカ２３０は、複素数レーダデータ９００を分析し、複素数レーダデータ９００内の個々の物体を識別する。時間と共に、物体トラッカ２３０は、位置情報、動き情報、物理的特性情報、またはそれらのいくつかの組合せを含む、それらの物体に関する情報をコンパイルする。この例において、物体トラッカ２３０は、物体５００－１～５００－Ｏについてのレーダタイムライン９０２－１～９０２－Ｏを生成し、ここでＯは正の整数を表す。いくつかの場合では、物体トラッカ２３０は、最も近接した移動物体５００と関連付けられている単一のレーダタイムライン９０２を生成する。これは、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６の実行を加速させ得る。

【0122】

検出モジュール２３２は、物体トラッカ２３０からレーダタイムライン９０２－１～９０２－Ｏを受け付け、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０からパターン認識シーケンス４０２を受け付ける。検出モジュール２３２は、レーダタイムライン９０２－１～９０２－Ｏのうちの少なくとも１つ内でパターン認識シーケンス４０２を認識し、そのレーダデータ３１８をレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０へ送信する。レーダデータ３１８に基づいて、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、応答３２０を生成し、この応答は、アプリケーション２０６に提供される。検出モジュール２３２の動作は、図１０に関してさらに説明される。

【0123】

図１０は、検出モジュール２３２によって実施される例示的なスキームを示す図である。ジェスチャ認識のために、検出モジュール２３２は、パターン認識シーケンス４０２によって指定される状態４０４－１～４０４－Ｐに基づいて状態機械を実施する。検出モジュール２３２は、物体５００と関連付けられているレーダタイムライン９０２を受け付ける。レーダタイムライン９０２は、事象１０００－１～１０００－Ａのリストを含み、ここでＡは正の整数を表す。各事象１０００は、タイムスタンプ１００２、位置情報１００４、動き情報１００６、物理的特性情報１００８、またはそれらのいくつかの組合せを含み得る。位置情報１００４、動き情報１００６、および物理的特性情報１００８は、測定データ、平滑化データ、および／または予測データに基づき得る。

【0124】

各状態についての基準４０６がレーダタイムライン９０２によって満たされると、検出モジュール２３２は、状態４０４－１～４０４－Ｐを通して遷移する。完了状態４０４－Ｐに応答して、検出モジュール２３２はレーダデータ３１８をレーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に送信して、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０に、その応答３２０をアプリケーション２０６へ送信させる。このプロセスは、複数のレーダタイムライン９０２－１～９０２－Ｏに対して実行可能である。いくつかの場合では、物体トラッカ２３０がレーダタイムライン９０２－１～９０２－Ｏをコンパイルするときに、これらの動作は並列で実行され得る。

【0125】

状況によっては、ジェスチャと関連付けられていない他の動きがレーダシステム１０２によって観察され得る。これらの他の動きは、掃除機がけ、歩行、犬の散歩、衣服を畳む、ベッドを整える、および／または物体を再配置することを含み得る。これらの他の動きがレーダシステム１０２によって観察された場合、検出モジュール２３２は、これらの他の動きがジェスチャと関連付けられていないことを、パターン認識シーケンス４０２に基づいて判定できる。状態４０４－１～４０４－Ｐは、ジェスチャとそれらの他の動きとを区別するように定義されると考える。特に、状態４０４－１～４０４－Ｐは、他の動きとは異なるジェスチャの１つまたは複数の特徴を記述する。他の動きが発生すると、検出モジュール２３２は、状態４０４－１～４０４－Ｐのうちの少なくとも１つの状態についての基準４０６が満たされていないことを判定する。このようにして、レーダシステム１０２は、他の動きがジェスチャと関連付けられていないことを判定する。レーダシステム１０２は、必ずしも、これらの他の動きの各々の間を差別化またはそれらを識別する必要はない。任意選択的に、いくつかのレーダシステム１０２は、これらの他の動きの特徴を記述する追加のパターン認識シーケンス４０４を利用できる。このようにして、レーダシステム１０２は、これらの他の動きのうちの１つまたは複数を明示的に認識できる。

【0126】

時には、レーダシステム１０２は、同じ時間間隔中に、複数のモードに従って動作でき、または複数のアプリケーション２０６をサポートできる。この場合、システムプロセッサ２１８は、並列に動作し得る検出モジュール２３２の複数のインスタンスを実行できる。この場合、検出モジュール２３２の各インスタンスは、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を使用する対応するアプリケーション２０６によって構成され得る。例えば、検出モジュール２３２の１つのインスタンスは、第１のアプリケーション２０６によるジェスチャ認識のために構成され得、検出モジュール２３２の別のインスタンスは、第２のアプリケーション２０６による健康管理のために構成され得る。また、検出モジュール２３２の第３のインスタンスは、第３のアプリケーション２０６によるジェスチャ認識のために異なって構成され得る。
例示的な方法
図１１は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を使用してレーダシステム１０２によって実行される例示的な方法１１００を示す図である。方法１１００は、実行される動作（または行為）のセットとして示されているが、動作が本明細書で示されている順序または組合せに必ずしも限定されない。さらに、動作の１つまたは複数のうちのいずれかは、多様な追加および／または代替の方法を提供するために反復、結合、再編成、またはリンクされ得る。以下の説明の一部分において、図１の環境１００－１～１００－６および図２－１、図２－２、図３－１、または図４に詳細に示されている実体を参照する場合があるが、それらの参照は、例としてなされているのに過ぎない。本技術は、１つのデバイスに対して動作している１つの実体または複数の実体による性能に限定されない。

【0127】

１１０２において、スマートデバイスのレーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第１の層を介して、スマートデバイスのアプリケーションからの第１の要求が受け付けられる。第１の要求は、ジェスチャと関連付けられた状態のシーケンスを指定するパターン認識シーケンスを含む。レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層は、レーダシステムの異なる動作レベルと関連付けられている。例えば、図３－１に示すように、レーダシステム１０２は、スマートデバイス１０４のレーダプリケーションプログラミングインターフェース２１０の第１の層３１０－１を介して、スマートデバイス１０４のアプリケーション２０６からの第１の要求３１４を受け付ける。第１の要求３１４は、図４に示すように、ジェスチャと関連付けられている状態４０４－１～４０４－Ｐのシーケンスを指定するパターン認識シーケンス４０２を含む。例示的なジェスチャは、往復運動ジェスチャ５０２、スワイプジェスチャ６０２、手を伸ばすジェスチャ７０２、または図１に関して上述したジェスチャのうちのいずれかを含み得る。図３－２に示すように、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の複数の層３１０は、レーダシステム１０２の異なる動作レベル３２２と関連付けられている。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の第１の層３１０－１は、ユースケースアプリケーションプログラミングインターフェース３０２に対応し得る。

【0128】

１１０４において、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第２の層を介して、スマートデバイスのアプリケーションからの第２の要求が受け付けられる。第２の要求は、ジェスチャを検出するためのレーダシステムの検出範囲を含む。例えば、レーダシステム１０２は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の第４の層３１０－４を介して、アプリケーション２０６から第２の要求３１４を受け付ける。第２の要求３１４は、ジェスチャを検出するためのレーダシステム１０２の検出範囲を含む。レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０の第４の層３１０－４は、ハードウェアアブストラクションアプリケーションプログラミングインターフェース３０８に対応し得る。

【0129】

１１０６において、レーダシステムのハードウェア構成が検出範囲に基づいて修正される。例えば、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、指定された検出範囲を実現するために、レーダシステム１０２のハードウェア構成（例えば、ハードウェア３２４）を修正する。特に、アプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６は、指定された検出範囲を実現するために、伝送電力、パルス数、アンテナアレイ２１４内のアクティブなアンテナ素子数、および／またはレーダシステム１０２のビーム形成パターンを調節する。ハードウェア構成は、利用可能な構成３１２のうちの１つを含み得る。

【0130】

１１０８において、レーダ信号がハードウェア構成を使用して送受信される。レーダ信号の少なくとも一部分は、ジェスチャを行う物体に反射する。例えば、図８に示すように、レーダシステム１０２は、レーダ送信信号８２６を送信し、レーダ受信信号８２８－１～８２８－Ｍを受信する。レーダ送信信号８２６の少なくとも一部分は、ジェスチャを行う物体５００に反射する。物体５００は、ユーザの付属装置またはスタイラスなどの無生物体を含み得る。

【0131】

１１１０において、パターン認識シーケンスおよび受信レーダ信号に基づいてジェスチャが認識される。例えば、レーダシステム１０２は、パターン認識シーケンス４０２およびレーダ受信信号８２８－１～８２８－Ｍに基づいてジェスチャを認識する。特に、物体トラッカ２３０は、物体５００のレーダタイムライン９０２をコンパイルする。レーダタイムライン９０２は、時間の経過に伴う物体５００の挙動を記述する。この挙動は、位置情報１００４、動き情報１００６、および／または物理的特性情報１００８を含み得る。検出モジュール２３２は、物体５００のレーダタイムライン９０２内のパターン認識シーケンス４０２を認識する。特に、検出モジュール２３２は、状態機械を実施し、順序通りに、状態４０４－１～４０４－Ｐに関連付けられている基準４０６を満たすレーダタイムライン９０２に応答してパターン認識シーケンス４０２を認識する。

【0132】

１１１２において、応答が、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを介してアプリケーションへ送信される。この応答は、ジェスチャの発生を示す。例えば、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０は、ジェスチャの発生を示す応答３２０をアプリケーション２０６に送信する。
例示的なコンピューティングシステム
図１２は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を実施するために、上記の図２－１および図２－２を参照して説明するように、任意の種類のクライアント、サーバ、および／またはコンピューティングデバイスとして実施され得る例示的なコンピューティングシステム１２００の様々な構成要素を示す図である。

【0133】

コンピューティングシステム１２００は、デバイスデータ１２０４（例えば、受信されるデータ、受信されているデータ、ブロードキャストがスケジューリングされているデータ、もしくはデータのデータパケット）の有線および／または無線通信を可能にする通信デバイス１２０２を含む。通信デバイス１２０２またはコンピューティングシステム１２００は、１つまたは複数のレーダシステム１０２を含み得る。デバイスデータ１２０４または他のデバイスコンテンツは、デバイスの構成設定、デバイス上に記憶されるメディアコンテンツ、および／またはデバイスのユーザと関連付けられている情報を含み得る。コンピューティングシステム１２００に記憶されているメディアコンテンツは、任意の種類の音声、動画、および／または画像データを含み得る。コンピューティングシステム１２００は、人間の発声、ユーザが選択可能な入力（明示的もしくは暗黙的）、メッセージ、音楽、テレビメディアコンテンツ、録画されている動画コンテンツ、あるいは任意のコンテンツおよび／またはデータのソースから受信される任意の他の種類の音声、動画、および／または画像データなどの、任意の種類のデータ、メディアコンテンツ、および／または入力が、それを介して受信可能な１つまたは複数のデータ入力１２０６を含む。

【0134】

コンピューティングシステム１２００はまた、直列および／または並列インターフェース、無線インターフェース、任意の種類のネットワークインターフェース、モデム、および任意の他の種類の通信インターフェースのうちの任意の１つまたは複数として実施され得る通信インターフェース１２０８を含む。通信インターフェース１２０８は、コンピューティングシステム１２００と通信ネットワークとの間の接続および／または通信リンクを提供し、それによって他の電子デバイス、コンピューティングデバイス、および通信デバイスがコンピューティングシステム１２００とデータを通信する。

【0135】

コンピューティングシステム１２００は、１つまたは複数のプロセッサ１２１０（例えば、マイクロプロセッサ、コントローラなどのいずれか）を含み、プロセッサはコンピューティングシステム１２００の動作を制御するための様々なコンピュータ実行可能命令を処理する。代替的または追加的に、コンピューティングシステム１２００は、ハードウェア、ファームウェア、または全体として１２１２で示されている処理回路および制御回路と接続して実施される固定論理回路のうちの任意の１つまたはそれらの組合せと共に実施され得る。図示していないが、コンピューティングシステム１２００は、デバイス内の様々な構成要素を結合するシステムバスまたはデータ転送システムを含み得る。システムバスは、メモリバスもしくはメモリコントローラ、周辺機器バス、ユニバーサルシリアルバス、および／または多種多様なバスアーキテクチャのうちのいずれかを利用するプロセッサもしくはローカルバスなどの異なるバス構造のうちの任意の１つまたはそれらの組合せを含み得る。

【0136】

コンピューティングシステム１２００はまた、持続性および／または非一時的データ記憶（すなわち、単なる信号送信とは対称的）を可能にする１つまたは複数のメモリデバイスなどのコンピュータ可読媒体１２１４を含み、その例は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのうちの任意の１つまたは複数）、およびディスク記憶デバイスを含む。ディスク記憶デバイスは、ハードディスクドライブ、記録可能および／もしくは上書き可能なコンパクトディスク（ＣＤ）、任意の種類のデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの任意の種類の磁気または光学記憶デバイスとして実施され得る。コンピューティングシステム１２００はまた、大容量記憶媒体デバイス（記憶媒体）１２１６も含み得る。

【0137】

コンピュータ可読媒体１２１４は、デバイスデータ１２０４、ならびに様々なデバイスアプリケーション１２１８およびコンピューティングシステム１２００の動作的な態様に関連した任意の他の種類の情報および／もしくはデータを記憶するためのデータ記憶機構を提供する。例えば、オペレーティングシステム１２２０は、コンピュータ可読媒体１２１４によりコンピュータアプリケーションとして維持され、プロセッサ１２１０上で実行され得る。デバイスアプリケーション１２１８は、任意の形式の制御アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、信号処理および制御モジュール、特定のデバイスに固有のコード、特定のデバイスのためのハードウェアアブストラクション層など、デバイスマネージャを含み得る。

【0138】

デバイスアプリケーション１２１８はまた、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０を実装するための任意のシステムコンポーネント、エンジン、またはマネージャを含む。この例では、デバイスアプリケーション１２１８は、図２－２のアプリケーション２０６、レーダアプリケーションプログラミングインターフェース２１０、およびアプリケーションプログラミングインターフェースエンジン２２６を含む。
終わりに
レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを使用する技術およびレーダアプリケーションプログラミングインターフェースを含む装置が、特徴および／または方法に特化した言語において説明されたが、添付されている特許請求の範囲の主題が説明される特定の特徴または方法に必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴および方法は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの例示的な実施態様として開示される。

【0139】

いくつかの例を以下に示す。
例１：スマートデバイスのレーダシステムによって実行される方法であって、
スマートデバイスのレーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第１の層を介して、スマートデバイスのアプリケーションからの第１の要求を受け付けることを含む。第１の要求は、ジェスチャと関連付けられている状態のシーケンスを指定するパターン認識シーケンスを含み、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層は、レーダシステムの異なる動作レベルと関連付けられている。

【0140】

方法は、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第２の層を介して、スマートデバイスのアプリケーションからの第２の要求を受け付けることをさらに含む。第２の要求は、ジェスチャを検出するためのレーダシステムの検出範囲を含む。

【0141】

方法は、レーダシステムのハードウェア構成を検出範囲に基づいて修正することと、
ハードウェア構成を使用してレーダ信号を送信および受信することとをさらに含む。レーダ信号の少なくとも一部分は、移動する物体に反射する。

【0142】

方法は、パターン認識シーケンスおよび受信されるレーダ信号に基づいてジェスチャを認識することと、
認識に応答して、レーダアプリケーションプログラミングインターフェースを介して、ジェスチャの発生を示す応答を、アプリケーションに送信することと
をさらに含む。

【0143】

例２：例１に記載された方法であって、
レーダシステムの異なる動作レベルは、
レーダシステムのレーダデータ処理モジュールと関連付けられている第１の動作レベルと、
レーダシステムのトランシーバの動作と関連付けられている第２の動作レベルとを含む。

【0144】

レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第１の層は、第１の動作レベルと関連付けられている。

【0145】

レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第２の層は、第２の動作レベルと関連付けられている。

【0146】

例３：例１に記載された方法であって、
レーダアプリケーションプログラミングインターフェースの複数の層のうちの第３の層を介して、スマートデバイスのアプリケーションからの第３の要求を受け付けることをさらに含む。第３の要求は、デジタル信号処理またはデータ処理と関連付けられているモジュールのシーケンスを指定する実施チェーンを含む。

【0147】

方法は、レーダシステムのソフトウェア構成を実施チェーンに基づいて修正することをさらに含む。

【0148】

例４：先行する例のいずれかに記載された方法であって、
状態のシーケンスは、少なくとも２つの状態を含む。少なくとも２つの状態は、
ジェスチャの少なくとも１つの開始特徴を記述する開始状態と、
ジェスチャの少なくとも１つの終了特徴を記述する終了状態とを含む。

【0149】

少なくとも１つの開始特徴および少なくとも１つの終了特徴は、各々が、レーダ感知を使用して判定され得るジェスチャを実行する物体の特性を記述する。

【0150】

例５：先行する例のいずれかに記載された方法であって、
状態のシーケンス内の各状態は、ジェスチャと関連付けられている少なくとも１つの基準を含む。

【0151】

状態のシーケンスは、第１の状態を含む。
第１の状態は、第１の基準を含む。

【0152】

第１の基準は、
第１の状態に進入するための進入基準、または
第１の状態から退出するための退出基準のうちの少なくとも１つを含む。

【0153】

例６：例５に記載された方法であって、進入基準または退出基準は、
位置基準、
動き基準、
信号特性基準、または
持続時間基準のうちの少なくとも１つを含む。

【0154】

例７：先行する例のいずれかに記載された方法であって、ジェスチャを認識することは、
受信されるレーダ信号に基づいて物体のレーダタイムラインをコンパイルすることを含む。レーダタイムラインは、時間経過に伴う物体の挙動を記述する。

【0155】

ジェスチャを認識することは、レーダタイムライン内のパターン認識シーケンスを検出するステップをさらに含む。

【0156】

例８：例７に記載された方法であって、レーダタイムラインは、複数の事象を含む。各事象は、
タイムスタンプ、
物体に関する位置情報、
物体に関する動き情報、または
物体に関する物理的特性情報のうちの少なくとも１つを含む。

【0157】

例９：例７または例８に記載された方法であって、
ジェスチャは、往復運動ジェスチャを含む。

【0158】

パターン認識シーケンスを検出することは、
状態のシーケンスのうちの第１の状態に従って、第１の持続時間のための第１の閾値を上回る範囲レートの絶対値にて、ある角度に沿ってレーダシステムに向かって移動する物体を検出するステップと、
状態のシーケンスのうちの第２の状態に従って、レーダシステムに向かう移動からレーダシステムから離れる移動へと方向を変更する物体を検出することと、
状態のシーケンスのうちの第３の状態に従って、第２の持続時間のための第２の閾値を上回っている範囲レートの絶対値にて、前記ある角度に沿ってレーダシステムから離れて移動する物体を検出することとを含む。

【0159】

例１０：例７または例８に記載された方法であって、
ジェスチャは、スワイプジェスチャを含む。

【0160】

パターン認識シーケンスを検出することは、
状態のシーケンスのうちの第１の状態に従って、第１の持続時間のための閾値を上回る速度をにて角度を変更する物体を検出することと、
状態のシーケンスのうちの第２の状態に従って、第２の持続時間のための閾値を上回る速度にて第１の状態と同じ方向に沿って角度を変更する物体を検出することと
を含む。

【0161】

例１１：例１０に記載された方法であって、
スワイプジェスチャは、指向性スワイプジェスチャを含む。

【0162】

角度を変更する物体を検出することは、指向性スワイプジェスチャと関連付けられている方向に沿って角度を変更する物体を検出することをさらに含む。

【0163】

例１２：例７または例８に記載された方法であって、
ジェスチャは、手を伸ばすジェスチャを含む。

【0164】

パターン認識シーケンスを検出することは、
状態のシーケンスのうちの第１の状態に従って、レーダシステムに向かって移動し、かつ第１の持続時間のための第１の閾値未満の範囲を有する物体を検出することと、
状態のシーケンスのうちの第２の状態に従って、レーダシステムに向かって移動し、かつ第２の持続時間のための第２の閾値未満の範囲を有する物体を検出することと
を含む。

【0165】

例１３：先行する例のいずれかに記載された方法であって、
物体は、ジェスチャに加えて他の動きを行う。

【0166】

方法は、パターン認識シーケンスに基づいて、他の動きはジェスチャに関連付けられていないことを判定することを含む。

【0167】

例１４：例１３に記載された方法であって、他の動きは、
掃除機がけをしている人物、
スマートデバイスと共に歩行している人物、
スマートデバイスの隣で犬を散歩している人物、
スマートデバイスの隣で衣服を畳んでいる人物、
スマートデバイスの隣でベッドを整えている人物、または
スマートデバイスに近接している物体を再配置している人物
のうちの少なくとも１つと関連付けられている。

【0168】

例１５：先行する例のいずれかに記載された方法であって、
ハードウェア構成を修正することは、指定された検出範囲を実現するために、伝送電力を調節するステップ、パルス数を調節するステップ、アンテナアレイ内のアクティブなアンテナ素子数を調節するステップ、および／またはレーダシステムのビーム形成パターンを調節するステップを含む。

【0169】

例１６：装置であって、
例１～例１５の方法のうちのいずれか１つの方法を実行するように構成されているレーダシステムを備える。

【0170】

例１７：コンピュータ可読記憶媒体であって、プロセッサによる実行に応答して、レーダシステムに、例１～例１５の方法のうちのいずれか１つの方法を実行させる命令を含む。

【図1】

【図2-1】

【図2-2】

【図3-1】

【図3-2】

【図4】

【図5-1】

【図5-2】

【図6-1】

【図6-2】

【図7-1】

【図7-2】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】