低功率雷达 [0001] 分案说明 [0002] 本申请属于申请日为2018年5月9日的中国发明专利申请No.201880019349.6的分案申请。 [0003] 相关申请的交叉引用 [0004] 本申请要求于2017年5月10日提交的美国临时申请No.62/504,462、于2018年5月8日提交的美国实用新型申请No.15/974,502和于2018年5月8日提交的美国实用新型申请No.15/974,508的权益，所有这些申请的公开内容通过引用全文结合于此。 背景技术 [0005] 用户可以依靠电子设备来导航道路、记录体验或提供娱乐。利用传感器或高性能电路，继续开发便于操作、增强安全性或扩展电子设备的能力的新特征。虽然这些特征是有利的，但是这些特征可能增加电子设备内的功耗。例如，相机传感器在等待感测用户的机会的同时可能持续消耗功率。因此，对功率的增加需求可能限制电子设备的移动操作并且使用户沮丧。 [0006] 一些技术可以断开电子设备的组件，直到用户物理地触摸电子设备为止。例如，在用户按下按钮或触摸电子设备的显示器之后，相机传感器可以被接通。或者，睡眠定时器可以使电子设备在预定时间量之后断开组件。虽然节约了功率，但是手动提示(manual prompting)或自动切断可能给用户带来不便或延迟电子设备的响应。因此，在功率节约和最小化延迟或用户不便之间存在折衷，这是当前方法难以平衡的。 发明内容 [0007] 描述了实现低功率雷达的技术和装置。所描述的技术使得雷达系统能够降低总功耗，从而促进雷达系统在功率受限的设备内的结合和利用。通过定制雷达系统内的雷达信号的发射或处理而降低功耗。在发射期间，不同的占空比、传输功率或成帧结构可以被利用以基于外部环境中所检测的活动来收集适当的数据。在处理期间，不同的硬件或不同的处理流水线可以被利用以适当地分析雷达数据。所描述的技术使得雷达系统能够在节约功率的同时连续监测动态环境并保持响应性，而不是禁用雷达系统。 [0008] 下面描述的方面包括雷达系统，所述雷达系统包括：天线阵列、收发器、处理器和功率管理模块。收发器被配置为经由天线阵列发射和接收雷达信号。处理器被配置为分析所接收的雷达信号以检测外部环境内的活动。功率管理模块被配置为基于所检测的活动来调节雷达系统的功耗。 [0009] 下面描述的方面还包括一种方法，所述方法包括经由雷达系统发射和接收雷达信号。方法还包括处理所接收的雷达信号以检测外部环境内的活动。基于所检测的活动，方法包括调节雷达系统的功耗。 [0010] 下面描述的各方面还包括一种系统，所述系统包括用于基于外部环境中检测到的活动来调节雷达系统内的功耗的装置。 附图说明 [0011] 参考以下附图对能够实现低功率雷达的装置和技术进行描述。相同的标号在附图各处使用以指代相似的特征和组件： [0012] 图1图示出低功率雷达可以被实现的示例环境。 [0013] 图2‑1图示出作为计算设备的一部分的示例雷达系统。 [0014] 图2‑2图示出示例收发器和处理器。 [0015] 图3‑1图示出示例功率模式。 [0016] 图3‑2图示出占空比、功耗和响应延迟之间的示例关系。 [0017] 图4图示出示例雷达流水线。 [0018] 图5图示出用于触发不同雷达流水线的示例序列流程图。 [0019] 图6图示出示例成帧结构。 [0020] 图7‑1图示出示例活跃和不活跃手势帧和特征帧。 [0021] 图7‑2图示出示例脉冲模式特征帧。 [0022] 图7‑3图示出示例突发模式特征帧。 [0023] 图8图示出雷达系统的示例操作状态。 [0024] 图9图示出用于操作低功率雷达以及使用低功率雷达执行功率管理的示例方法。 [0025] 图10图示出体现或者可以在其中实现能够实现低功率雷达的技术的示例计算系统。 具体实施方式 [0026] 概述 [0027] 可用功率的限制可以显著影响电子设备的特征或能力。高级特征可能使电子设备的功率资源紧张，从而减少移动操作的持续时间或使电子设备更频繁地被再充电。某些技术可能会断开组件，直到用户物理地触摸电子设备为止。然而，与等待用户触摸电子设备相关联的延迟可能使电子设备较慢地响应于用户。通常，在节约功率和响应性之间存在折衷。 [0028] 一些高级特征可以包括：可以使用雷达来执行的对象的检测和追踪、绘制表面地图以及识别目标。虽然雷达是用于军事和空中交通管制操作的常见工具，但技术的进步正在使将雷达集成到电子设备中成为可能。然而，在商业设备和商业应用中存在许多与使用雷达相关联的挑战。这样一种问题涉及小型或移动电子设备内的功率约束。一些雷达的操作可以显著地耗尽电子设备的电池并且使用户频繁地对电子设备再充电。因此，在雷达的有效操作由于可用功率的限制被缩减或禁用的情况下，利用雷达的优点可能无法被实现。 [0029] 本文档描述了能够实现低功率雷达的技术和设备。所描述的技术使得雷达系统能够降低总功耗，从而促进雷达系统在功率受限的设备内的结合和利用。通过定制雷达系统内的雷达信号的发射或处理而降低功耗。在发射期间，不同的占空比、发射功率或成帧结构可以被利用以基于检测到的外部环境中的活动来收集适当的数据。在处理期间，不同的硬件或不同的雷达流水线可以被利用以适当地分析雷达数据。所描述的技术使得雷达系统能够在节约功率的同时连续监测动态环境并保持响应性，而不是禁用雷达系统。 [0030] 雷达系统还可以节约电子设备内的功率。在一个方面，雷达系统可以替换其他大功耗(power‑hungry)的传感器并且在存在诸如低照明、运动或重叠目标的不同环境条件的情况下提供改进的性能。在另一方面，雷达系统可以使电子设备内的其他组件基于检测到的外部环境内的活动来切换到断开状态。这些组件可以包括：全球定位系统、无线通信收发器、显示器、扬声器、相机、陀螺仪、加速度计等。通过主动地在接通状态或断开状态之间切换组件，雷达系统使得计算设备能够响应于外部环境中的变化而无需使用自动切断定时器或来自用户的物理触摸或语音命令。 [0031] 示例环境 [0032] 图1是可以在其中体现使用低功率雷达的技术和包括低功率雷达的装置的示例环境的图示。图1中示出了不同类型的环境，包括空闲环境106‑1和106‑2、感知环境110‑1和 110‑2以及参与环境112‑1和112‑2。这些环境和用户108与雷达系统102或计算设备104的特征交互或利用雷达系统102或计算设备104的特征的不同概率相关联并且从用户交互的最低概率到最高概率被组织。雷达系统102被示出为被结合在计算设备104内。雷达系统102可以识别不同类型的环境、在低功率模式下操作并且节约计算设备104内的功率。虽然计算设备104在图1中被示出为智能电话或计算手表，但计算设备104可以被实现为任意合适的计算或电子设备，如参考图2‑1所进一步详细描述。 [0033] 在空闲环境106‑1和106‑2中，用户108分别是不存在的或者是睡着的。在感知环境 110‑1中，用户108接近计算设备104或以其他方式在计算设备104附近。在感知环境110‑2中，用户108正在查看计算设备104或与计算设备104交互并且另一个用户正面向计算设备 104。在参与环境112‑1和112‑2中，用户108执行手势，所述手势使用雷达系统102来识别并且使得用户108能够与计算设备104交互。 [0034] 基于环境的类型，雷达系统102可以在使得雷达系统102能够调整功耗和响应性的不同功率模式之间切换。例如，在空闲环境106‑1和106‑2中，雷达系统102可以在低功率模式下操作，所述低功率模式的特征在于低占空比(例如，慢的更新率)。在检测到环境106‑1或106‑2中的变化(例如，用户108接近计算设备104或醒来)时，雷达系统102切换到中功率模式，所述中功率模式的更新率使得雷达系统102能够主动追踪用户108。如果雷达系统102检测到在手势之前或在手势开始时发生的运动，则雷达系统102切换到高功率模式，所述高功率模式的更快的更新率使得雷达系统102能够识别在参与环境112‑1或112‑2中执行的手势。通过多种功率模式的使用，雷达系统102可以动态地平衡各种不同环境中的功耗和响应性。 [0035] 除了多种功率模式的使用之外，雷达系统102还可以基于外部环境通过接通或断开计算设备内的其他组件来节约功率。例如，如果计算设备104正在经由扬声器播放音乐并且用户108走开，则雷达系统102可以将扬声器切换到断开状态以节约功率直到用户108返回为止。作为另一个示例，相机传感器可以保持在断开状态，直到雷达系统102确定用户108在预定距离内为止。雷达系统102可以接通或断开以节约功率的其他示例组件包括：全球定位系统、无线通信收发器、显示器、陀螺仪或加速度计。雷达系统102还可以基于用户的运动(例如，用户108是否睡着或以其他方式是全神贯注的)来确定改变这些组件的操作状态。通过雷达系统102的使用，计算设备104可以快速响应于用户108并节约功率，而无需使用自动切断定时器或用户物理地触摸或口头控制计算设备104。 [0036] 更详细地，考虑图示出作为计算设备104的一部分的雷达系统102的图2‑1。使用各种非限制性示例设备图示计算设备104，所述非限制示例设备包括：台式计算机104‑1、平板电脑104‑2、膝上型计算机104‑3、电视104‑4、计算手表104‑5、计算眼镜104‑6、游戏系统 104‑7、微波炉104‑8和车辆104‑9。也可以使用其他设备，诸如无人机、触控板、绘图板、上网本、电子阅读器、家庭自动化和控制系统、挂壁显示器和其他家用电器。注意的是，计算设备 104可以是可穿戴的、不可穿戴但可移动的或相对固定的(例如，台式计算机和电器)。雷达系统102还可以用作独立雷达系统或与许多不同的计算设备104或外围设备一起使用或嵌入许多不同的计算设备104或外围设备内，诸如在控制家用电器和系统的控制面板中、在汽车中以控制内部功能(例如，音量、巡航控制或甚至汽车的驾驶)或作为对膝上型计算机的附件以控制膝上型计算机上的计算应用。 [0037] 计算设备104包括至少一个应用处理器202和计算机可读介质204，所述计算机可读介质204包括存储器介质和存储介质。被实现为在计算机可读介质204上的计算机可读指令的应用和/或操作系统(未示出)可以由应用处理器202执行以提供本文描述的功能中的一些。计算机可读介质204还包括基于雷达的应用206，所述基于雷达的应用206使用由雷达系统102生成的雷达数据来执行功能，诸如检测用户的存在、追踪用户的手势以进行无接触控制、提供碰撞避免以进行自动驾驶或识别环境的类型(例如，图1中所示的环境中的任一个)。 [0038] 计算设备104还可以包括用于通过有线、无线或光网络传送数据的网络接口208。 例如，网络接口208可以通过局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、个域网(PAN)、广域网(WAN)、内联网、互联网、对等网络、点对点网络、网状网络等来传送数据。计算设备104还可以包括显示器(未示出)。 [0039] 雷达系统102的各种实现可以包括片上系统(SoC)、一个或多个集成电路(IC)、具有嵌入式处理器指令或被配置为访问存储在存储器中的处理器指令的处理器、具有嵌入式固件的硬件、具有各种硬件组件的印刷电路板或其任意组合。在图2‑1中，雷达系统102包括以下组件中的每一个中的至少一个：通信接口210、天线阵列212、收发器214、处理器216和系统介质218(例如，一个或多个计算机可读存储介质)。通信接口210将经由雷达系统102产生的雷达数据提供到远程设备，然而在雷达系统102被集成在计算设备104内时这不需要被使用。由通信接口210提供的雷达数据可被基于雷达的应用206使用。 [0040] 收发器214包括用于经由天线阵列212发射和接收雷达信号的电路和逻辑。收发器 214的组件可包括用于调节雷达信号的放大器、混频器、开关、模数转换器、滤波器等。收发器214还可以包括用于执行诸如调制或解调的同相/正交(I/Q)操作的逻辑。参考图2‑2对收发器214的组件中的一些进行进一步描述。 [0041] 收发器214可以被配置为用于连续波或脉冲雷达操作。各种调制可以被使用以产生雷达信号，所述各种调制包括线性频率调制、三角频率调制、步进频率调制或相位调制。 收发器214可以被配置为发送1GHz至400GHz范围、4GHz至100GHz范围和诸如57GHz至63GHz的较窄频带中的微波辐射。经由天线阵列212，雷达系统102可以形成被转向的或非转向的、宽的或窄的或被整形(例如，半球、立方体、扇形、锥形、圆柱形)的波束。在某些情况下，转向和整形可以通过数字波束形成来实现。 [0042] 处理器216可以被实现为数字信号处理器、控制器、应用处理器(例如，应用处理器 202)、被配置为管理功耗的专用处理器或其某种组合。系统介质218包括功率管理模块220，系统介质218可以被包括或可以不被包括在计算机可读介质204内。功率管理模块220使得雷达系统102能够内部地或外部地节约计算设备104内的功率。 [0043] 功率管理模块220可以采用静态功率节约技术和动态功率节约技术两者。静态功率节约技术基于雷达系统102要收集的雷达数据的当前类型来节约功率。静态技术包括预定义的功率模式、可定制的成帧结构、可调节的发射功率或消耗不同功率量的不同硬件的使用。其他动态功率节约技术通过主动地在功率模式之间切换或触发与外部环境内检测到的活动相关联的不同雷达流水线来节约功率。通常，功率管理模块220确定何时功率可以被节约、功率如何被节约以及递增地调整功耗以使得雷达系统102能够在可用功率的限制内操作。在一些情况下，功率管理模块220可以监测剩余可用功率量并且由此调整雷达系统 102的操作。例如，如果剩余功率量低，则功率管理模块220可以继续以低功率模式操作而不是切换到更高的功率模式。如参考图2‑2所进一步描述的，雷达系统102还包括使得功率能够被节约的附加组件。 [0044] 图2‑2图示出示例收发器214和处理器216。收发器214包括可以根据雷达系统102的操作状态而经由功率管理模块220被单独地接通或断开的多个组件。收发器214被示出为包括以下组件中的每一个中的至少一个：有源组件222、压控振荡器(VCO)和压控缓冲器 224、多路复用器226、模数转换器(ADC)228、锁相环(PLL)230和晶体振荡器232。如果这些部件中的每一个被接通，即使雷达系统102未主动地使用这些组件来发射或接收雷达信号，这些部件中的每一个也都消耗功率。例如，有源组件222可以包括被耦合到电源电压的放大器或滤波器。压控振荡器224基于由锁相环230提供的控制电压来生成调频雷达信号。晶体振荡器232生成用于信号生成、频率转换(例如，上转换或下转换)或雷达系统102内的定时操作的参考信号。通过接通或断开这些组件，功率管理模块220使得雷达系统102能够在活跃操作状态和不活跃操作状态之间快速切换并且在各种不活跃时间段期间节约功率。这些不活跃时间段可以是微秒(μs)、毫秒(ms)或秒(s)的量级。参考图8对雷达系统102的不同操作状态进行进一步描述。 [0045] 处理器216被示出为包括消耗不同功率量的多个处理器，诸如低功率处理器216‑1和高功率处理器216‑2。作为示例，低功率处理器216‑1可以包括被嵌入在雷达系统102内的处理器并且高功率处理器可以包括应用处理器202或雷达系统102外部的一些其他处理器。 功耗的差异可能源于不同量的可用存储器或计算能力。例如，相对于高功率处理器216‑2，低功率处理器216‑1可以利用较少的存储器、执行较少的计算或使用较简单的算法。不管这些限制，低功率处理器216‑1可以处理用于诸如接近检测或运动检测的较不复杂的基于雷达的应用206的数据。相反，高功率处理器216‑2可以利用大量存储器、执行大量计算或执行复杂的信号处理、追踪或机器学习算法。高功率处理器216‑2可以处理用于诸如手势识别的高简档(high‑profile)的基于雷达的应用206的数据，并且通过对角度模糊度的分辨或多个用户108的区分来提供精确的高分辨率数据。 [0046] 为了节约功率，功率管理模块220可以控制低功率处理器216‑1还是高功率处理器 216‑2被用于处理雷达数据。在一些情况下，低功率处理器216‑1可以执行分析的一部分并且将数据传递到高功率处理器216上。示例数据可以包括杂波图、原始或经最小处理的雷达数据(例如，同相和正交数据或距离多普勒数据)或数字波束形成数据。低功率处理器216‑1还可以执行一些低级别分析以确定环境中是否存在任何感兴趣的事物以用于高功率处理器216‑2分析。以这种方式，通过限制高功率处理器216‑2的操作同时将高功率处理器216‑2用于其中基于雷达的应用206请求高保真度或精确的雷达数据的情况，功率可以被节约。参考图3‑1对可以影响雷达系统102内的功耗的其他因素进行进一步描述。 [0047] 图3‑1图示出示例功率模式302。功率模式302被示出为与占空比304、成帧结构 306、发射功率308、雷达流水线310或硬件312相关联。占空比304表示雷达系统102活跃的(例如，主动地发射或接收雷达信号)的频率。成帧结构306指定与雷达信号的发射和接收相关联的配置、调度和信号特性。通常，成帧结构306被设置，使得适当的雷达数据可以基于外部环境来收集。成帧结构306可以被定制以便于针对不同应用(例如，接近检测、特征识别或手势识别)收集不同类型的雷达数据。基于成帧结构306，功率管理模块220可以断开图2‑2中的收发器214内的组件以节约功率。参考图6对示例成帧结构306进行进一步描述。 [0048] 功率模式302还可以与发射功率308相关联，所述发射功率308可以基于雷达系统 102正在监测的范围或距离来改变。例如，如果用户108离计算设备104较远，则可以使用较高的发射功率308来检测用户108。或者，如果用户108距计算设备104较近，则可以使用较低的发射功率308以节约功率。雷达流水线310是分析雷达数据的处理流水线并且可以使得雷达系统102能够在不同功率模式之间切换。雷达流水线310可以指定被用于生成或处理雷达数据的占空比304、成帧结构306、发射功率308或硬件312的类型。参考图4对不同类型的雷达流水线310进行进一步描述。硬件312可以包括其功耗可以被单独控制的组件(例如，图2‑ 2中的收发器214的组件)或者在操作期间消耗不同功率量的组件(例如，图2‑2中的低功率处理器216‑1和高功率处理器216‑2)。 [0049] 在图表314中，功率管理模块220使雷达系统102在N个不同功率模式302之间转换操作，其中N是正整数。功率模式302‑1被示出为利用最小的功率量，而功率模式302‑N消耗最大的功率量。作为示例，功率模式302‑1消耗大约几毫瓦(mW)(例如，大约2mW或小于5mW)的功率，而功率模式302‑N消耗大约数毫瓦(例如，大约8mW或大于20mW)的功率。 [0050] 在雷达流水线310内定义的不同触发使得功率管理模块220在任意两个功率模式 302之间切换。触发可以与周围环境内检测到的活动相关联。不同类型的活动可以包括外部环境内的用户数量的改变、由用户108执行的运动的类型的改变、距用户108的距离的改变、由用户108执行的运动的速度的改变、与用户108相关联的反射的信号强度的改变。功耗在功率模式302上的差异可归因于不同的占空比304、成帧结构306、发射功率308、雷达流水线 310或硬件312。如参考图3‑2所进一步描述的，占空比304尤其影响雷达系统102的功耗和响应性。 [0051] 图3‑2图示出占空比304、功耗和响应延迟之间的示例关系。在曲线图316中，功耗被示出为与占空比304成正比例。换句话说，更高的占空比304导致将被雷达系统102消耗的更大功率量。作为示例，功率模式302‑1使用大约几赫兹(例如，大约1Hz或小于5Hz)的占空比304，而功率模式302‑N使用大约几十赫兹(例如，大约20Hz或大于10Hz)的占空比304。 [0052] 相反，响应延迟与占空比304成反比。曲线图318示出了响应延迟在占空比304减小时指数地增加。与功率模式302‑1相关联的响应延迟可以是大约几百毫秒(ms)(例如， 1000ms或者多于300ms)，而与功率模式302‑N相关联的响应延迟可以是大约数毫秒(例如， 50毫秒或小于200毫秒)。雷达流水线310使得雷达系统102能够在不同功率模式302之间动态地切换而不是在最低功率模式302‑1或最高功率模式302‑N下操作，使得响应延迟和功耗可以基于环境内的活动被一起管理。参考图4对示例雷达流水线310进行进一步描述。 [0053] 图4图示出四个示例雷达流水线310‑1、310‑2、310‑3和310‑4。雷达流水线310中的每一个执行与相应的功率模式302‑1、302‑2、302‑3和302‑4相关联的雷达操作。例如，如果不确定地知道用户108的存在，则采用预存在流水线310‑1。预存在流水线310‑1可以监测环境并且确定计算设备104是否移动或者环境内是否存在运动，这可以指示用户108的存在。 存在流水线310‑2被用于确信地确定用户108的存在。如果用户108向雷达系统102移近或执行使用更高占空比304利于对其进行监测的运动，则感知流水线310‑3被激活。感知流水线 310‑3可以追踪用户108并监测用户108与计算设备104之间的距离。同样地，参与流水线 310‑4被采用来以最高占空比304收集雷达数据，所述参与流水线310‑4可以支持诸如手势识别的高级雷达技术。虽然参与流水线310‑4比其他雷达流水线310消耗更多的功率，但是更多的功耗使得其他雷达流水线310可能不能确信地或精确地评估的用户108的小的或快的运动能够被识别。 [0054] 雷达流水线310‑1、310‑2、310‑3和310‑4中的每一个采用相应的雷达操作，诸如预存在操作402、存在操作404、感知操作406和参与操作。这些雷达操作中的每一个可以根据功率模式302利用特定的占空比304、成帧结构306、发射功率308或硬件312。通常，雷达操作监测环境并检测激活低功率或高功率雷达流水线310的触发。尽管未示出，雷达操作可以利用多于一个功率模式302以监测环境并检测触发。示例触发包括运动或没有运动、用户的出现或消失、用户移入或移出指定区域(例如，由范围、方位角或仰角限定的区域)、与用户相关联的运动的速度的变化、反射信号强度的变化(例如，由于雷达散射截面的变化)。通常，指示用户(例如，用户108)与计算设备104交互的较高概率的触发或较短响应延迟的优先可以使得较高功率的雷达流水线310被激活。 [0055] 图5图示出用于触发不同雷达流水线310的示例顺序流程图，其中时间沿向下方向流逝。在502处，用户108不存在或在可检测范围之外，类似于图1的空闲环境106‑1。例如，用户108可以距计算设备104的大约数米(m)(例如，在大于2米的距离处)。因此，预存在流水线 310‑1被采用以经由与功率模式302‑1相关联的低占空比304来节约功率。预存在流水线 310‑1还可以利用低功率处理器216‑1来监测环境并检测可以指示用户108的存在的运动。 [0056] 在504处，用户108接近计算设备104并且预存在流水线310‑1触发存在流水线310‑ 2以确认用户108的存在。作为示例，用户108可以在距远距离处的计算设备104的数米的范围内(例如，在大约1和2m之间)。存在流水线310‑2使用与功率模式302‑2相关联的中低占空比304。随着用户108在环境周围移动，如果用户108来到距计算设备104的指定范围内，则存在流水线310‑2触发感知流水线310‑3。例如，如果用户108来到距计算设备104的诸如一米内的近距离内，则感知流水线310‑3可以被触发。由于用户108的接近，存在流水线310‑2还可以激活计算设备104上的显示器508或接通可以被计算设备104利用的其他传感器510。例如，相机传感器可以被激活以捕获用户108的图像。在其他示例中，陀螺仪或加速度计可以被激活以确定计算设备104的定向，或者如果用户108具有未接来电或新通信(例如，文本消息)可用，则扬声器可以被激活以提供可听音。 [0057] 在506处，感知流水线310‑3使用与功率模式302‑3相关联的中高占空比304来追踪和监测用户108的至少一个附肢的位置或运动。虽然用户108在计算设备104附近，但是用户 108可以是相对静止的或执行不与计算设备104相关联的其他任务。因此，中高占空比304使得雷达系统102能够节约功率，同时使得雷达系统102能够检测可能指示用户108准备与计算设备104交互的变化。在512处，用户108举手。感知流水线310‑3确定此运动指示用户108将手移动到适当位置以做出手势。因此，参与触发激活参与流水线310‑3。此运动还可以使得用户108的一部分进入距计算设备104的诸如数厘米(cm)内的更近的距离内(例如，在大约50cm内)。此接近度可以是激活参与流水线310‑3的另一个参与触发。 [0058] 在514处，参与流水线310‑4以与功率模式302‑4相关联的高占空比304收集雷达数据。此占空比304使得雷达系统102能够识别手势，所述手势可被用于经由基于雷达的应用 206控制计算设备104。尽管雷达流水线310在图4中以级联形式示出或在图5中被顺序地激活，成帧结构306可以使得雷达流水线310中的一些能够并行操作，如参考图6所进一步描述的。 [0059] 图6图示出示例成帧结构306。在所描绘的配置中，成帧结构306被示出为包括三个成帧级别，所述三个成帧级别分别包括一个或多个手势帧602、特征帧604或雷达帧606。在所描绘的配置中，手势帧602被示出为包括K个特征帧604并且特征帧604‑1包括L个雷达帧 606，其中K和L是可以彼此相等或可以彼此不相等的正整数。两个示例类型的特征帧604包括脉冲模式特征帧608和突发模式特征帧610，所述脉冲模式特征帧608和所述突发模式特征帧610将参考图7‑2和图7‑3被进一步描述。雷达帧606的数量可以跨不同特征帧604变化并且可以包括几帧或几百帧(例如，L可以等于5、15、30、100或500)。与每个雷达帧606相关联的雷达数据通常在雷达帧606完成之后被保存到缓冲器或被提供到适当的雷达流水线 310以便处理。 [0060] 每个手势帧602被设置为收集使得手势能够被识别的雷达数据。示例手势包括滑动、双指捏合和展开、轻敲、可与当前触敏显示器一起使用的其他多维手势、手语手势等。为了识别手势，雷达系统102经由特征帧604分析多个特征。特征帧604的数量可以是基于手势的复杂性的并且可以包括几个到一百个特征帧604(例如，K可以等于2、10、30、60或100)。特征帧604被用于确定与多维手势相关联的不同特征，诸如特定类型的运动、与特定附肢(例如，手或单个手指)相关联的运动、与手势的不同部分相关联的特征等。通常，特征或手势的检测需要在预定时间段内多次观测用户108。特征帧604的持续时间可以是大约毫秒(例如，在大约1ms和50ms之间)。取决于手势的类型，手势帧602的持续时间可以是大约毫秒或秒(例如，在大约10ms和10s之间)。 [0061] 特征帧604内的雷达帧606可以针对预定的检测范围、距离分辨率或多普勒灵敏度来被定制，这便于特定特征和手势的检测。例如，雷达帧606可以利用特定类型的调制、带宽、频率、发射功率308或定时。雷达帧606还可以针对基本雷达操作被独立地分析，所述基本雷达操作诸如搜索和追踪、杂波图生成、用户位置确定等。雷达帧606的持续时间可以是大约几十或几千微秒(例如，在大约30μs和5ms之间)。 [0062] 不同类型的雷达流水线310可以处理成帧结构306内的不同类型的帧。例如，预存在流水线310‑1或存在流水线310‑2可以分析雷达帧606，感知流水线310‑3可以分析特征帧 604并且参与流水线310‑4可以分析手势帧602。在相同帧类型可以被使用的情况下，雷达流水线310可以并行地对类似的雷达数据的集合进行操作。如果雷达流水线310利用的调制的类型相似，则可能发生这种情况。如果雷达流水线310中的一个利用较高占空比304，则功率管理模块220可以生成具有较高占空比304的成帧结构306，并且通常使用较低占空比操作的雷达流水线310可以忽略由于较高占空比304而被收集的附加数据(例如，雷达流水线310可以处理与较低占空比匹配的雷达帧606)。如果雷达流水线310利用不同的调制，则不同类型的雷达帧606可以被交织以使得在相对相似的时间段内能够收集雷达数据。通常，成帧结构306的可编程性使得能够定制成帧结构306以支持多个雷达流水线310的串行或并行操作。成帧结构306能够在每个帧类型内通过可调节的占空比30节约功率。参考图7‑1、图7‑2和图7‑3对手势占空比304‑1、特征占空比304‑2和雷达占空比304‑3进行进一步描述。 [0063] 图7‑1图示出示例活跃和不活跃手势帧和特征帧。在所描绘的配置中，成帧结构 306被设置为经由活跃手势帧702‑1、702‑2和702‑3收集与三个手势相关联的数据。在活跃手势帧702发生之后，雷达系统102是不活跃的，如不活跃手势帧704‑1和704‑2所示。不活跃手势帧704的持续时间的特征在于深度睡眠时间706，所述深度睡眠时间706可以是大约几十毫秒或更多(例如，大于50ms)。 [0064] 手势占空比304‑1是基于活跃和不活跃特征帧的数量。活跃手势帧702‑1被示出为包括M个活跃特征帧708和P个不活跃特征帧710，其中M和P是总和等于K的正整数。活跃特征帧708与不活跃特征帧710的数量的比率的范围可以在大约0.5到1之间。不活跃特征帧710的持续时间的特征在于睡眠时间712，所述睡眠时间712可以是大约几十毫秒(例如，在大约 10ms与50ms之间)。 [0065] 图7‑2图示出示例脉冲模式特征帧608。特征占空比304‑2是基于活跃和不活跃雷达帧的数量。脉冲模式特征帧608包括Q个活跃雷达帧714和R个不活跃雷达帧716，其中Q和R是总和等于L的正整数。对于脉冲模式特征帧608，Q和R彼此相等，使得活跃雷达帧714与不活跃雷达帧716的数量的比率是1。不活跃雷达帧716发生在活跃雷达帧714之间。这样，不活跃时间段分布在整个脉冲模式特征帧608上。 [0066] 在每个活跃雷达帧714内，雷达系统102在活跃时间718期间发射和接收雷达信号，所述活跃时间718发生在活跃雷达帧714的开始处。示例频率斜坡(frequency ramp)724被示出为在活跃时间718期间发生，由此雷达信号的频率增加和减少。在脉冲模式特征帧608期间，雷达系统102被配置为在活跃时间718的频率增加的部分上收集数据。在活跃时间718之后，可能存在雷达系统102空闲的短空闲时间720。短空闲时间720被示出为包括不活跃雷达帧716‑1的持续时间。作为示例，短空闲时间720可以小于大约250μs。雷达占空比304‑3是基于活跃时间718与和活跃雷达帧714相关联的总时间的比率。 [0067] 图7‑3图示出示例突发模式特征帧610。与脉冲模式特征帧608相比，针对突发模式特征帧610，Q和R彼此不相等。因此，活跃雷达帧714与不活跃雷达帧716的数量的比率可以在大约0.05与0.9之间。另外，不活跃雷达帧716被顺序地安排在突发模式特征帧610的结束处。这样，如长空闲时间722所表示的，雷达系统102可以在较长时间段内是不活跃的。长空闲时间的持续时间可以例如是在大约250μs和10ms之间。活跃雷达帧714也被不同地构造，使得雷达数据可以从第一个活跃雷达帧714‑1的开始处到最后一个活跃雷达帧714‑Q的结尾处被连续地收集(例如，在频率斜坡724在频率上增加和减少时)。 [0068] 基于成帧结构306，功率管理模块220可以确定雷达系统102没有主动地收集雷达数据的时间。基于此不活跃时间段，功率管理模块220可以通过调节雷达系统102的操作状态并断开收发器214的一个或多个组件来节约功率，如参考图8所进一步描述的。 [0069] 图8图示出雷达系统102的示例操作状态。操作状态包括活跃状态802、短空闲状态 804、长空闲状态806、睡眠状态808和深度睡眠状态810。如表812中所示，操作状态的特征在于收发器214内的哪些组件接通、断开或被断电。操作状态以递减的功耗的顺序被列出，其中活跃状态802消耗最大功率量并且深度睡眠状态810消耗最小功率量。这种功耗的减少随着收发器214的更多组件被断开或断电而发生。锁相环230的断电状态和断开状态之间的差异在于锁相环230在从断电状态切换到接通状态时不需要重编程以及在从断开状态切换到接通状态时需要重新编程。因此，与断开状态相比，锁相环230可以更快地从断电状态接通。 [0070] 在活跃状态802中，雷达系统102主动地收集雷达数据。如表812中所示，收发器214的部件中的每一个都接通，这使得雷达系统102相对于其他操作状态消耗最大功率量。为了比较的目的，令Xc表示在活跃状态802期间消耗的功率量，其取决于功率模式302而可以是大约几毫瓦到几百毫瓦。 [0071] 相反，如果雷达系统102是不活跃的，则其他操作状态可能发生。功率管理模块220可以基于不活跃的持续时间来选择其他操作状态中的一个，所述不活跃的持续时间可以基于成帧结构306来确定。例如，短空闲状态804、长空闲状态806、睡眠状态808和深度睡眠状态810可以分别在图7‑1、图7‑2和图7‑3中描述的短空闲时间720、长空闲时间722、睡眠时间 712和深度睡眠时间706期间被激活。与活跃状态802相关，经由短空闲状态804、长空闲状态 806、睡眠状态808和深度睡眠状态810消耗的功率可以例如分别是大约60％Xc、10％Xc、5％Xc和0％Xc。功率管理模块220可以通过向控制收发器214内的组件的状态的寄存器写入适当的位来改变雷达系统102的操作状态。 [0072] 为了从不活跃操作状态中的一个切换到活跃状态802，在雷达系统102可以主动地发射或接收雷达信号并收集雷达数据之前，可能存在所涉及的一定量的设置或建立时间。 因此，功率管理模块220还可以考虑与从空闲操作状态中的一个转变到活跃状态802相关联的接通时间以选择适当的空闲操作状态。此接通时间取决于收发器214中的哪些组件在空闲操作状态中被断开或断电。收发器214中的组件按照递增的接通时间的顺序被列出，其中有源组件222与最短的接通时间(例如，小于20μs)相关联并且晶体振荡器与最长的接通时间相关联(例如，多于100μs)。知道这些接通时间，功率管理模块220可以控制与在空闲操作状态和活跃操作状态之间的切换相关联的定时，使得功率被节约而无需延迟对雷达数据的收集。 [0073] 实例方法 [0074] 图9描绘了用于操作低功率雷达和使用低功率雷达的功率管理的示例方法900。方法900被示出为被执行的操作(或动作)的集合，但不必须限于操作被示出的顺序或组合。此外，操作中的一个或多个中的任意一个可以被重复、组合、重组或连接以提供多种附加的和/或替代的方法。在以下讨论的各部分中，可以参考图1的环境106、110或112和图2‑1和图 2‑2中详述的实体，对它们的参考仅用作示例。技术不限于由在一个设备上操作的一个实体或多个实体执行。 [0075] 在902处，雷达信号经由雷达系统被发射和接收。例如，雷达系统102可以使用收发器214和天线阵列212发射和接收雷达信号。功率管理模块220可以生成成帧结构306以指定调制类型、带宽、频率、发射功率308或雷达信号的定时。 [0076] 在904处，所接收的雷达信号被处理以检测外部环境内的活动。例如，处理器216或应用处理器202可以处理所接收的雷达信号以检测(例如，确定或识别)外部环境内的活动。 检测到的活动可以与图1中的示例环境106‑1、106‑2、110‑1、110‑2、112‑1或112‑2内的任意类型的改变(或没有改变)相关联。示例活动可以包括运动或没有运动、用户108的出现或消失、用户108移入或移出指定区域(例如，由范围、方位角或高度限定的区域)、与用户108相关联的运动的速度的变化或反射的信号强度的变化(例如，由于雷达散射截面的变化)等。 [0077] 在906处，雷达系统的功耗基于检测到的活动来调节。例如，功率管理模块220通过使雷达系统102根据不同的功率模式302进行操作来调节雷达系统102的功率消耗。功率模式302可以利用不同的占空比304、成帧结构306、发射功率308、雷达流水线310或硬件312。 功率管理模块220选择功率模式302，使得雷达系统102节约功率并且可以检测可能在外部环境内发生的不同类型的活动(例如，用户108接近计算设备104或用户108执行手势)。 [0078] 在908处，计算设备的功耗基于检测到的活动来调节。例如，功率管理模块220可以将计算设备内的一个或多个组件的操作状态在接通状态或断开状态之间切换。这些组件可以包括全球定位系统、无线通信收发器、显示器、扬声器、相机、陀螺仪、加速度计等。如果雷达系统102被嵌入在计算设备104内，则功率还可以通过调节雷达系统102的功耗来调节，如 906处所述。 [0079] 示例计算系统 [0080] 图10图示出示例计算系统1000的各种组件，所述示例计算系统1000可以被实现为如参考先前图1和图2所描述的任意类型的客户端、服务器和/或计算设备以实现低功率雷达。 [0081] 计算系统1000包括通信设备1002，所述通信设备1002能够实现设备数据1004的有线和/或无线通信(例如，所接收的数据、正在接收的数据、被调度的用于广播的数据、数据的数据分组)。设备数据1004或其他设备内容可以包括设备的配置设置、存储在设备上的媒体内容和/或与设备的用户相关联的信息。存储在计算系统1000上的媒体内容可包括任意类型的音频、视频和/或图像数据。计算系统1000包括可以经由其接收任意类型的数据、媒体内容和/或输入的一个或多个数据输入1006，所述任意类型的数据、媒体内容和/或输入诸如人类话语、与收发器214的组件相关联的接通时间、用户可选择的输入(显式的或隐式的)、消息、音乐、电视媒体内容、记录的视频内容以及从任意内容和/或数据源接收的任意其他类型的音频、视频和/或图像数据。 [0082] 计算系统1000还包括通信接口1008，所述通信接口1008可以被实现为以下中的任意一个或多个：串行和/或并行接口、无线接口、任意类型的网络接口、调制解调器以及任意其他类型的通信接口接口。通信接口1008在计算系统1000和通信网络之间提供其他电子、计算和通信设备可以经由其与计算系统1000传送数据的连接和/或通信链路。 [0083] 计算系统1000包括一个或多个处理器1010(例如，微处理器、控制器等中的任意一个)，所述一个或多个处理器1010处理各种计算机可执行指令以控制计算系统1000的操作并且能够实现用于低功率雷达的或可以在其中体现低功率雷达的技术。替代地或另外地，计算系统1000可以使用硬件、固件或结合通常在1012处识别的处理和控制电路来实现的固定逻辑电路中的任意一个或组合来实现。虽然未示出，但是计算系统1000可以包括耦合设备内的各种组件的系统总线或数据传输系统。系统总线可以包括不同总线结构中的任意一个或组合，诸如存储器总线或存储器控制器、外围总线、通用串行总线和/或利用各种总线架构中的任意一个的处理器或本地总线。 [0084] 计算系统1000还包括计算机可读介质1014，诸如能够实现永久和/或非暂时数据存储(即，与仅信号传输相反)的一个或多个存储器设备，所述计算机可读介质1014的示例包括随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器(例如以下中的任意一个或多个：只读存储器(ROM)、闪存、EPROM或EEPROM)以及磁盘存储设备。磁盘存储设备可以被实现为任意类型的磁或光存储设备，诸如硬盘驱动器、可记录和/或可重写光盘(CD)、任意类型的数字通用光盘(DVD)等。计算系统1000还可以包括大容量存储介质设备(存储介质)1016。 [0085] 计算机可读介质1014提供数据存储机制以存储设备数据1004以及各种设备应用 1018以及与计算系统1000的操作方面有关的任意其他类型的信息和/或数据。例如，操作系统1020可以作为具有计算机可读介质1014的计算机应用来维护并且在处理器1010上执行。 设备应用1018可以包括设备管理器，诸如任意形式的控制应用、软件应用、信号处理和控制模块、特定设备本机的代码、特定设备的硬件抽象层等。 [0086] 设备应用1018还包括用于实现低功率雷达的任意系统组件、引擎或管理器。在此示例中，设备应用1018包括基于雷达的应用206和功率管理模块220。 [0087] 结论 [0088] 尽管已经以特定于特征和/或方法的语言对使用低功率雷达的技术和包括低功率雷达的装置进行了描述，但是应该理解的是，所附权利要求的主题不必须限于特定特征或所描述的方法。而是，特定特征或方法作为低功率雷达的示例实现被公开。