用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统的制作方法

用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统


背景技术：

1.移动设备继续具有越来越多的可用于处理的软件，这消耗越来越多的功率(例如，电池电量)。为了解决功耗的增加，已经引入了各种省电技术来降低功耗并延长电池寿命周期。一些传统的省电技术包括使用定时器来确定不活动周期(例如，用户没有与移动设备进行显式交互)，并在定时器期满之后禁用特定背景应用程序，关断当前未被使用的应用等，诸如此类。
2.一些特征和功能已经变得可用于许多移动设备，其在不需要用户按下按钮来开启显示器的情况下诸如通过显示信息(例如，通知、日期和时间等)而使得移动设备能够更有用。这些特征和功能的缺点是操作所需的额外功率。一些系统能够诸如通过使用相机并处理图像或视频数据来检测用户而“知道”用户何时在移动设备附近。然后，基于所述检测而开启显示器以呈现信息。然而，在一些情况下，由于连续操作相机和处理图像或视频数据而消耗的功率可能不会显著小于简单地使显示器处于开启。因此，当前的省电技术对于一些移动设备而言是低效的。


技术实现要素：

3.本文档描述了实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统的技术和系统。该技术和系统使用雷达场来使得移动设备能够精确地确定用户在移动设备附近的存在还是不存在，并进一步确定用户的运动以与移动设备隐式地交互或通信。使用这些技术，移动设备能够考虑用户的非语言通信线索以确定和维持在其环境中感知用户，并响应于用户的间接交互来教导用户移动设备感知到用户和用户相对于移动设备的运动。此外，移动设备能够取决于用户与移动设备的交互水平将各种功率状态应用于移动设备的组件以降低功耗。
4.例如，不同功率状态(例如，雷达功率状态)被应用于雷达系统，并且对应的功率模式被应用于多模式界面。可以仅响应于用户与移动设备的间接(隐式)交互的水平来应用不同雷达功率状态，以便降低功耗，同时提供连续“感知”并响应于用户与移动设备的交互的系统。响应于用户的间接交互能够包括基于用户相对于移动设备的运动，使用多模式界面的不同功率模式在移动设备的显示器上提供视觉反馈。多模式界面按照与由移动设备执行的应用程序分离且独立的方式进行操作并作为移动设备的数字环境的一部分被提供(例如，多模式界面可以被认为是用于移动设备的操作系统的“画布(canvas)”)。
5.提供本发明内容以介绍关于用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统的简化构思，这将在下面的具体实现和附图中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的必要特征，也不旨在用于确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
6.在本文中参考以下附图描述了用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移
动设备的雷达系统的一个或更多个方面的细节。在整个附图中使用相同的附图标记来指示相同的特征和组件：
7.图1示出了其中能够实现以下技术的示例环境，所述技术实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统。
8.图2示出了包括雷达系统且能够将各种功率模式应用于多模式界面的图1的移动设备的示例实现。
9.图3
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1示出了作为计算设备的一部分的示例雷达系统。
10.图3
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2示出了示例收发器和处理器。
11.图4示出了用于图3的雷达系统的接收天线元件的示例排列
12.图5示出了图2的雷达系统的示例实现的附加细节。
13.图6示出了能够由图2的雷达系统实现的示例方案。
14.图7示出了示例雷达流水线。
15.图8示出了用于触发不同雷达流水线的示例序列流程图。
16.图9和图10示出了基于用户与移动设备的间接交互的水平的多模式界面的不同功率模式的示例实现。
17.图11
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1示出了基于用户与移动设备的间接交互的水平的多模式界面的不同功率模式的另一示例实现。
18.图11
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2示出了基于用户与移动设备的间接交互的水平的多模式界面的不同功率模式的又一示例实现。
19.图12描绘了用于基于用户设备的雷达系统的雷达功率状态来管理多模式界面的功率模式的方法。
20.图13示出了示例计算系统，其中，所述示例计算系统能够被实现为如参考图1到图12描述的任何类型的客户端、服务器和/或电子设备，以实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统；或者，在所述示例计算系统中可以实现以下技术，所述技术实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统。
具体实施方式
21.概述
22.本文档描述了实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统的技术和系统。通过将不同功率模式应用于多模式界面，基于移动设备的雷达系统响应于用户与移动设备的隐式交互而使用多模式界面提供视觉反馈，以降低移动设备的功耗，同时教导用户移动设备感知到用户的运动并能够以微妙和有趣的方式进行响应。隐式交互或通信包括在移动设备周围的用户存在、空间关系和手部运动。特别地，用户与移动设备的隐式交互是用户在移动设备附近的运动，其不旨在发起或执行设备上的功能，但仍然能够是用户相对于设备的使用状态改变的预兆。因此，隐式交互不被认为是显式或直接的用户输入，而是由用户间接地向移动设备提供输入的动作。换句话说，隐式交互包括移动设备附近的用户动作，这些用户动作不旨在提供直接输入，但是移动设备能够使用这些用户动作来确定或解释为隐式或间接输入。示例隐式交互包括：用户进入移动设备周围具有特定半径的区域(例如，雷达场)；在移动设备处于休眠或其他低功率状态的同时，用户的手部
伸向(或远离)移动设备到特定阈值距离内，以拿起它并使用它；用户看向移动设备；用户朝向移动设备移动他们的头部到指定范围内，诸如以便更近地看移动设备；用户在面向移动设备的同时点头或摇头；用户离开雷达场等诸如此类。与隐式交互相比，显式用户输入可以包括：对移动设备的触摸屏的触摸输入；移动设备上的按钮的致动；诸如屏幕轻扫、屏幕轻击或屏幕双击的手势；或伸向或做出空中手势，诸如在移动设备已经活动或处于高功率状态的同时在移动设备上挥动等，以便以用户意图发起特定功能的方式，与移动设备或移动设备的应用程序或用户界面(ui)元素直接交互。
23.所描述的技术和系统采用雷达系统以提供使得基于多模式界面的功率模式的有限功能能够与用户与移动设备的隐式交互相对应的丰富的环境多模式界面体验。这些技术不是仅对显式用户输入做出反应，而是向用户提供反馈以指示设备正感知并检测用户的运动，并能够以有趣的方式做出反应。可以通过确定未经认证的用户相对于设备的运动(例如，当设备处于锁定状态时)来辨别用户的隐式交互。
24.多模式界面包括若干功率模式，包括例如休眠模式、环境模式、提醒模式和活动模式。至少由于每个功率模式启用的特定功能，基于当前正在执行多模式界面的哪个功率模式，向移动设备的显示设备提供或消耗不同水平的功率。
25.在示例中，当雷达系统处于低功率模式(例如，空闲模式)时，移动设备也能够通过关断或以其他方式降低诸如显示设备、触摸屏、麦克风、语音助理等各种功能的功耗而处于低功率状态。同时，多模式界面可以处于休眠模式，使得界面处于休眠状态并提供黑色显示，例如断电显示或使用黑色像素的通电显示。在一些情况下，当多模式界面处于休眠模式时，显示设备被认为处于“关断”状态，使得显示设备被关断并且不向显示设备提供电力来照亮像素。以这种方式，黑色显示能够包括使用除了黑色墨水之外的其他墨水色彩(例如，白色)的电子墨水显示。当用户不在移动设备附近(例如，在移动设备的指定距离内未检测到用户)时，或者当移动设备被放置在用户的口袋、钱包或包中时(其中，设备检测到它在黑暗位置内并且用户并未与移动设备交互(隐式地或显式地))，可以将休眠模式应用于多模式界面。
26.当雷达系统检测到用户在所述区域中时，用户设备自主地将雷达系统从空闲功率模式转换到低功率关注模式，并对应地将多模式界面从休眠模式转换到环境模式。这里，用户设备感知到用户存在于设备的指定距离内(例如，在雷达系统的雷达场内)。设备在低功率状态下操作，并且显示屏基于与用户设备的用户交互水平被设置为低光度以降低功耗。因为用户只是存在，所以用户的交互较低，但是用户设备能够提供低光度显示以指示用户设备检测到用户的存在并正在监视附加交互。如本文所述，光度是指人类察觉到的对象的亮度。修改光度可以包括修改照度(例如，亮度)、对比度和/或不透明度。低光度可以指小于预定义阈值水平(诸如大约50％、40％、25％、15％等)的光度水平。预定义阈值可以由制造商设置或者由用户选择的设置来定义。高光度可以指大于预定义阈值水平(例如，大约50％、60％、75％、85％、95％或100％)的光度水平。能够实现任何适当数量的光度水平，诸如三个(例如，低、中、高)、四个、五个或更多个，以与多模式界面的模式数量相关联。
27.在一些情况下，一个或更多个用户界面元素(例如，时钟、电池电荷水平指示符、主键按钮、锁定按钮等)以低光度(诸如低亮度)被显示在显示屏上。显示屏还能够以低的光度和色彩饱和度来显示图像，诸如图像的褪色和/或暗淡的单色(例如，灰度)版本。然而，低色
彩饱和度不限于单色。相反，低色彩饱和度可以包括具有变暗的色调或阴影的一种或多种色彩，使得显示器的觉察色彩被减弱。
28.在一个方面，当从休眠模式转换到环境模式时，向多模式界面提供附加功率以在指定的持续时间内显露(例如，淡入)图像，从而以中到高光度迎接用户。以这种方式，显示器向用户通知设备感知到用户的存在并准备对用户的运动做出响应。在持续时间到期之后，可以调整功率以降低光度，使得图像淡入到不太突出的状态。例如，可以降低功耗，并且可以使显示屏变暗以隐藏图像或提供图像的暗淡、去饱和版本。在一些实现中，通过使用户界面元素中的一个或更多个变暗和/或去饱和来进一步降低功耗。在环境模式下，设备周期性地响应于用户的运动(例如，使用低采样率来检测用户的运动)。低采样率允许移动设备维持低功耗。
29.雷达系统能够检测对象在设备的指定距离内(例如，大约1.0米、0.75米、0.5米、0.3米等)的阈值运动，诸如用户的手部伸向设备。当雷达系统检测到阈值运动时，交互管理器可以自主地将多模式界面从环境模式转换到提醒模式。在提醒模式下，提供给多模式界面的功率是动态可调节的，以随着用户伸向设备而增加至少图像的光度。例如，与用户的手部与设备之间的距离的减小量和/或减小速率成比例地调整光度，使得当用户的手部接近设备时，至少图像逐渐变得更可见。在一些情况下，当用户的手部接近设备时，一个或更多个形状或对象可以从背景显露出来和/或从显示设备的侧面进入，尺寸逐渐增大并变得更可见。在各方面中，当用户的手部朝向设备运动时，形状或对象可以在屏幕上运动，诸如朝向或远离用户的手部，或者朝向或远离指定的同屏位置。另一示例包括显示屏从暗或低光度(其中，一个或更多个ui元素以浅色(例如，白色、黄色、橙色等)显示)转换为高光度(其中，一个或更多个ui元素以深色(例如，黑色、棕色、海军蓝等)显示)。
30.当移动设备的认证系统(例如，基于雷达的认证、面部识别认证、指纹识别认证等)将用户识别为授权用户时，交互管理器将多模式界面转换到活动模式。活动模式是设备的完全操作状态，并向授权用户提供完全权限。这与休眠模式、环境模式和提醒模式形成对比，休眠模式、环境模式和提醒模式中的每个向用户提供不完全的权限。在活动模式下，设备在更高功率(或活动)状态下操作，其中，用户具有对设备的完全访问。当从提醒模式转换到活动模式时(例如，当设备基于用户识别和认证进行解锁时)，设备向多模式界面提供附加功率以增加至少所显示图像的色彩饱和度。以这种方式，色彩流入图像以向用户提供视觉反馈，以指示用户被识别和认证并且设备被解锁。在一些方面，光度能够与色彩饱和度的增加一起被进一步增加，直到达到适当的光度水平位置，诸如与设备在解锁状态下的操作相关联的预设光度水平。
31.一些常规移动设备可以使用相机或接近传感器(例如，电容传感器)来确定用户的位置并基于用户的接近度调整移动设备的各种功能。例如，移动设备可以通过除非用户在预定距离内否则关断显示器来提供附加的隐私或美学价值。然而，常规的移动设备通常无法向用户提供丰富的环境体验(特别是当用户设备处于锁定状态时)，所述丰富的环境体验能够教导用户所述设备感知到用户的运动并能够以有趣的方式做出反应。
32.此外，雷达系统和移动设备本身的功耗能够显著小于可能使用常开相机(或其他传感器或传感器的组合)来控制一些显示特征的一些常规技术。当用户仅隐式地或间接地与用户设备交互时，消耗较少的功率，并且仅当间接用户交互的水平增加时，向雷达系统和
多模式界面提供附加功率。此外，当间接用户交互的水平降低时，功耗降低。这些仅是所描述的技术和设备可以如何用于实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的低功率基于移动设备的雷达系统的几个示例。贯穿本文档描述了上述内容的其他示例和实现。文档现在转向示例操作环境，在此之后描述示例设备、方法和系统。
33.操作环境
34.图1示出了其中能够实现以下技术的示例环境100，所述技术实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统。示例环境100包括用户设备102(例如，电子设备)，所述用户设备102包括雷达系统104、持久基于雷达的交互管理器106(交互管理器106)以及可选地一个或更多个非雷达传感器108(非雷达传感器108)，或者用户设备102与雷达系统104、持久基于雷达的交互管理器106(交互管理器106)以及可选地一个或更多个非雷达传感器108(非雷达传感器108)相关联。非雷达传感器108能够是诸如以下设备的各种设备中的任何一种：音频传感器(例如，麦克风)、触摸输入传感器(例如，触摸屏)或图像捕获设备(例如，相机或摄像机)。
35.如下面参考图3
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6所述，在示例环境100中，雷达系统104通过发射一个或更多个雷达信号或波形来提供雷达场110。雷达场110是雷达系统104能够从其检测雷达信号和波形(例如，从空间体积中的对象反射的雷达信号和波形)的反射的空间体积。雷达系统104也使得用户设备102或另一电子设备能够感测和分析来自雷达场110中的对象(例如，用户112)的反射。雷达系统104的一些实现在应用于以下智能电话(诸如用户设备102)的情境中时是特别有利的(对于智能电话，存在以下问题的融合，诸如：需要低功率、需要处理效率、天线元件的间隔和布局的限制以及其他问题)，在期望精细雷达检测的手部空中手势的智能电话的特定情境中甚至是进一步有利的。尽管实施例在所描述的需要精细雷达检测的手部空中手势的智能电话的情境中是特别有利的，但是将理解，本发明的特征和优点的适用性不一定限于此，并且，涉及其他类型的电子设备的其他实施例也可以在本教导的范围内。
36.对象可以是雷达系统104能够从其感测和分析雷达反射的各种对象中的任何一种，诸如木材、塑料、金属、织物、人体或人体部位(例如，用户设备102的用户的脚、手部或手指)。如图1所示，对象是用户设备102的用户(例如，用户112)。如参考图3至图6所描述的，基于对反射的分析，雷达系统104能够提供雷达数据，雷达数据包括与雷达场110和来自用户112的反射相关联的各种类型的信息(例如，雷达系统104能够将雷达数据传递到其他实体，诸如交互管理器106)。
37.应注意，基于来自雷达场110中的用户112的感测和分析的反射，可以随时间连续地或周期性地提供雷达数据。用户112的位置能够随时间改变(例如，用户112可以在雷达场110内运动)，雷达数据因此能够对应于改变的位置、反射和分析而随时间变化。因为雷达数据可以随时间变化，所以雷达系统104可以提供包括对应于不同时间周期的雷达数据的一个或更多个子集的雷达数据。例如，雷达系统104可以提供对应于第一时间周期的雷达数据的第一子集、对应于第二时间周期的雷达数据的第二子集等。
38.交互管理器106能够被用于与用户设备102的各种组件(例如，模块、管理器、系统或界面)交互或控制用户设备102的各种组件(例如，模块、管理器、系统或界面)。例如，交互管理器106能够与多模式界面114交互或实现多模式界面114。交互管理器106能够基于从雷达系统104获得的雷达数据将多模式界面114维持在特定模式或促使多模式界面114改变模
式。下面参考图7
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图9进一步详细描述这些模式。
39.交互管理器106能够被用于与用户设备102的各种组件(例如，模块、管理器、系统或界面)交互或控制用户设备102的各种组件(例如，模块、管理器、系统或界面)。例如，交互管理器106能够用于将雷达系统104维持在空闲模式。空闲模式是持久低功率雷达模式，其允许雷达系统104扫描用户设备102外部的环境并确定用户112的存在。关于交互管理器106和雷达系统104的空闲模式的术语“持久”意味着不需要用户交互来将雷达系统104维持在空闲模式或激活交互管理器106。在一些实现中，“持久”状态可以被暂停或关断(例如，由用户112)。在其他实现中，可以根据用户设备102(或其他电子设备)的一个或更多个参数来调度或以其他方式管理“持久”状态。例如，用户112可以调度“持久”状态，使得即使用户设备102在夜间和白天都开机，其也仅在白天工作。在另一示例中，用户112可以将“持久”状态与用户设备102的省电模式进行协调。
40.在空闲模式下，交互管理器106能够在没有用户的语言、触摸或其他输入的情况下确定用户112的存在。例如，在处于空闲模式的同时，交互管理器106可以使用由雷达系统104提供的雷达数据的一个或更多个子集(如本文所述)来确定用户112或其他对象可能在用户设备102的雷达场110的范围内的存在。以这种方式，交互管理器106能够在不需要显式用户输入的情况下提供无缝功率管理。
41.在一些实现中，空闲模式需要不超过大约30毫瓦(mw)的功率。在其他实现中，空闲模式可能需要不同的功率量，诸如大约2mw或大约8mw。此外，当交互管理器106正将雷达系统104维持在空闲模式时，交互管理器106也可以将用户设备102维持在低功率状态(例如，睡眠模式或其他省电模式)。以这种方式，通过确定用户112(或另一个人)是否在用户设备102附近，交互管理器能够通过在没有用户在用户设备102附近时降低功耗来帮助节省电池电量。
42.雷达场110是雷达系统104周围的区域，在该区域内交互管理器106可以精确地确定用户112的存在。雷达场110可以采用各种形状和形式中的任何一种。例如，雷达场110可以具有如参考图3和图4所描述的形状。在其他情况下，雷达场110可以采取诸如从雷达系统104延伸的半径、雷达系统104周围的体积(例如，球体、半球体、部分球体、波束或锥体)或非均匀形状(例如，以适应来自雷达场110中的障碍物的干扰)的形状。雷达场110可以从雷达系统104延伸各种距离中的任何一种，诸如三英尺、七英尺、十英尺或十四英尺(或一米、两米、三米或四米)。雷达场110可以是预定义的、用户可选择的或经由另一种方法(例如，基于功率要求、剩余电池寿命或另一因素)确定的。在一些实现中，当交互管理器106确定雷达场110内存在用户112(或另一对象)时，交互管理器106能够促使雷达系统104退出空闲模式并进入交互模式，这在下面详细描述。
43.可选地或在其他实现中，当交互管理器106确定在雷达场110内存在用户112(或另一对象)时，交互管理器106能够促使雷达系统104进入关注模式(attention mode)。关注模式是允许雷达系统104提供关于雷达场110内的对象的其他信息的雷达模式。例如，在处于关注模式的同时，雷达系统104能够提供其他雷达数据(如本文所述，包括雷达数据的一个或更多个其他子集)，其能够用于确定用户112与用户设备的隐式交互，诸如用户112将手部伸向用户设备102。
44.在一些实现中，关注模式需要不超过大约60mw的功率。在其他实现中，关注模式可
能需要不同的功率量，例如在大约8mw和大约55mw之间或在大约2mw与大约20mw之间。当交互管理器106正将雷达系统104维持在关注模式时，交互管理器106也可以将用户设备102维持在可以与空闲模式一起使用的低功率状态，或者交互管理器106可以促使用户设备102退出低功率状态并进入另一状态(例如，唤醒模式、活动模式等)。
45.交互管理器106(或另一模块或实体)能够使用雷达数据来确定用户112与用户设备102的隐式交互。能够从能够基于其他雷达数据确定的关于用户112(在雷达场110内)的各种信息来确定隐式交互水平。交互管理器106能够在没有用户的语言、触摸或其他输入的情况下确定用户112的隐式交互。例如，交互管理器106可以使用其他雷达数据或其他雷达数据的一个或更多个其他子集来确定用户112相对于用户设备102的身体位置或姿势。
46.确定用户112的身体位置和姿势可以包括确定各种不同非言语身体语言线索、身体位置或身体姿势中的一个或更多个。线索、位置和姿势可以包括用户112相对于用户设备102的绝对位置或距离、用户112相对于用户设备102的位置或距离的改变(例如，用户112(或者用户的手部或用户112握持的对象)是否正在运动得更靠近或更远离用户设备102)、用户112(或者手部或对象)在朝向或远离用户设备102运动时的速度、用户112是否转向或远离用户设备102、用户112是否向用户设备112倾斜、挥手、伸手或指向用户设备102等诸如此类。
47.在一些实现中，交互模式需要不超过大约90mw的功率。在其他实现中，交互模式可能需要不同的功率量，诸如大约20mw或大约55mw。此外，当交互管理器106将雷达系统104维持在交互模式时，在用户112与用户设备102交互的同时，交互管理器106也可以将用户设备102维持在适当的功率状态(例如，全功率状态、如参考关注模式描述的唤醒模式或活动模式、如参考空闲模式描述的睡眠状态、或另一功率状态)。以这种方式，通过确定用户112(或另一个人)与用户设备102的隐式交互，交互管理器能够通过为雷达系统104并且可选地为用户设备102诱导适当于用户112的交互水平的适当的雷达功率状态来帮助节省电池电量。
48.能够使用各种技术来调整雷达系统104在空闲模式、关注模式和交互模式下消耗的功率。例如，雷达系统104能够通过以不同占空比收集雷达数据(例如，较低的频率可以使用较少的功率，较高的频率可以使用较多的功率)、当各种组件不活动时关断组件或者调整功率放大水平来降低功耗。参考图3
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1描述关于雷达系统104(和用户设备102)的功率管理的附加细节。
49.用户设备102还能够包括诸如显示器116的显示设备。显示器116能够包括任何适当的显示设备，诸如触摸屏、液晶显示器(lcd)、薄膜晶体管(tft)lcd、平面切换(ips)lcd、电容触摸屏显示器、有机发光二极管(oled)显示器、有源矩阵有机发光二极管(amoled)显示器、超级amoled显示器等。显示器116用于以多模式界面114的各种模式中的任意一种显示多模式界面114。
50.基于雷达的交互管理器106能够基于由雷达系统104提供的雷达数据来确定由用户或用户的手部进行的运动。交互管理器106然后以使得用户能够经由运动与用户设备102隐式地交互的方式来处理运动。例如，如参考图3至图6所述，雷达系统能够使用雷达场，以使得实现对于用户的运动识别的高分辨率和精确度的方式来感测和分析来自雷达场中的对象的反射。
51.雷达系统104的一些实现当在智能设备(例如，用户设备102)的情境中应用时是特
别有利的，对于智能设备存在问题的融合。这能够包括对雷达系统104的间隔和布局以及低功率的限制的需要。智能设备的示例性整体横向尺寸能够是例如大约8厘米到大约15厘米。雷达系统的示例性覆盖区甚至能够更有限，诸如包括天线的情况下大约4毫米到6毫米。雷达系统104的示例性功耗可以是几毫瓦到几十毫瓦的量级(例如，在大约两毫瓦与二十毫瓦之间)。雷达系统104的这种有限覆盖区和功耗的要求使得智能设备能够在空间有限的封装中包括其他期望的特征(例如，相机传感器、指纹传感器、显示器等)。
52.智能设备的示例性整体横向尺寸能够是例如大约8厘米到大约15厘米。雷达系统104的示例性覆盖区甚至能够更有限，诸如包括天线的情况下大约四毫米到六毫米。雷达系统104的示例性功耗可以是少量几个毫瓦到一些毫瓦的量级(例如，在大约两毫瓦与二十毫瓦之间)。雷达系统104的这种有限覆盖区和功耗的要求使得智能设备能够在这种空间有限的封装中包括其他期望的特征(例如，相机传感器、指纹传感器、显示器等)。关于图2进一步描述智能设备和雷达系统104。
53.更详细地，考虑图2，其示出了能够实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统的用户设备102(包括雷达系统104、交互管理器106和非雷达传感器108)的示例实现200。图2的用户设备102被示出为具有各种示例设备，包括用户设备102
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1、平板电脑102
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2、膝上型电脑102
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3、台式计算机102
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4、计算手表102
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5、计算眼镜102
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6、游戏系统102
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7、家庭自动化和控制系统102
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8以及微波炉1029。用户设备102还能够包括其他设备，诸如电视、娱乐系统、音频系统、汽车、无人机、跟踪板、绘图板、上网本、电子阅读器、家庭安全系统和其他家用电器。注意，用户设备102能够是可穿戴的、不可穿戴但移动的或相对不移动的(例如，台式机和电器)。
54.用户设备102的示例性整体横向尺寸能够是例如大约八厘米到大约十五厘米。雷达系统104的示例性覆盖区甚至能够更有限，诸如包括天线的情况下大约四毫米到六毫米。雷达系统104的这种有限覆盖区的要求(其是适应这种空间有限的封装(例如，指纹传感器、非雷达传感器108等)中的用户设备102的许多其他期望特征所需的)结合功率和处理限制能够导致雷达手势检测的精确性和功效的折衷，鉴于本文的教导可以克服其中的至少一些。
55.用户设备102也包括一个或更多个计算机处理器202和一个或更多个计算机可读媒介204，计算机可读媒介204包括存储器媒介和存贮器媒介。被实现为计算机可读媒介204上的计算机可读指令的应用和/或操作系统(未示出)能够由计算机处理器202执行，以提供本文描述的功能中的一些或全部。计算机可读媒介204还包括基于雷达的应用206，其使用由雷达系统104生成的雷达数据来执行功能，诸如检测用户的存在或跟踪用户的空中手势以进行无触摸控制。
56.用户设备102也可以包括网络接口208。用户设备102能够使用网络接口208来通过有线、无线或光学网络传送数据。作为示例而非限制，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、点对点网络或网状网络来传送数据。
57.在各方面中，雷达系统104至少部分地以硬件实现。雷达系统104的各种实现能够包括片上系统(soc)、一个或更多个集成电路(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
刷电路板或其任何组合。雷达系统104通过发射和接收其自身的雷达信号而作为单站雷达操作。在一些实现中，雷达系统104还能够与外部环境内的其他雷达系统104协作以实现双基地雷达、多基地雷达或网络雷达。然而，用户设备102的约束或限制可能影响雷达系统104的设计。例如，用户设备102可以具有可用于操作雷达的有限功率、有限的计算能力、尺寸约束、布局限制、使雷达信号衰减或失真的外壳等。雷达系统104包括若干特征，如下面关于图3进一步描述的，所述特征使得能够在存在这些约束的情况下实现高级雷达功能和高性能。应注意，在图2中，雷达系统104和交互管理器106被示出为用户设备102的一部分。在其他实现中，雷达系统104和交互管理器106中的任一个或两者可以与用户设备102分离或远离用户设备102。
58.图3
‑
2示出了示例收发器306和处理器308。收发器306包括能够根据雷达系统104的操作状态经由功率管理模块320单独开启或关断的多个组件。收发器306被示出为包括以下组件中的每一个的至少一个：有源组件322、压控振荡器(vco)和压控缓冲器324、多路复用器326、模数转换器(adc)328、锁相环(pll)330和晶体振荡器332。这些组件中的每一个如果开启则消耗功率，即使雷达系统104没有主动使用这些组件来发射或接收雷达信号。例如，有源组件322能够包括耦接到电源电压的放大器或滤波器。压控振荡器324基于由锁相环330提供的控制电压生成调频雷达信号。晶体振荡器332生成用于雷达系统104内的信号生成、频率转换(例如，上变频或下变频)或定时操作的参考信号。通过开启或关断这些组件，功率管理模块320使得雷达系统104能够在活动与非活动操作状态之间快速切换并在各种非活动时间周期期间节省功率。这些非活动时间周期可以是微秒(μs)、毫秒(ms)或秒(s)的量级。
59.处理器308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308
‑
1和高功率处理器308
‑
2。作为示例，低功率处理器308
‑
1能够包括嵌入在雷达系统104内的处理器，并且高功率处理器能够包括计算机处理器202或雷达系统104外部的一些其他处理器。功耗的差异能够由不同量的可用存储器或计算能力引起。例如，相对于高功率处理器308
‑
2，低功率处理器308
‑
1可以利用更少的存储器，执行更少的计算，或者利用更简单的算法。尽管存在这些限制，但是低功率处理器308
‑
1能够处理用于较不复杂的基于雷达的应用206(诸如接近度检测或运动检测)的数据。相反，高功率处理器308
‑
2可以利用大量存储器，执行大量计算，或者执行复杂的信号处理、跟踪或机器学习算法。高功率处理器308
‑
2可以处理用于高配置基于雷达的应用206(诸如空中手势识别)的数据，并通过解算角模糊度或区分多个用户112来提供精确的高分辨率数据。
60.为了节省功率，功率管理模块320能够控制是使用低功率处理器308
‑
1还是高功率处理器308
‑
2来处理雷达数据。在一些情况下，低功率处理器308
‑
1能够执行分析的一部分并将数据传递到高功率处理器308
‑
2。示例数据可以包括杂波地图、原始或最小处理的雷达数据(例如，同相和正交数据或范围多普勒数据)或数字波束成形数据。低功率处理器308
‑
1还可以执行一些低水平分析以确定在环境中是否存在任何感兴趣的事物以供高功率处理器308
‑
2分析。以这种方式，能够通过限制高功率处理器308
‑
2的操作同时针对基于雷达的应用206请求高保真或精确的雷达数据的情况利用高功率处理器308
‑
2来节省功率。关于图3
‑
1进一步描述能够影响雷达系统104内的功耗的其他因素。
61.下面更详细地阐述这些和其他能力和配置、以及图1的实体动作和交互的方式。这
些实体可以被进一步划分、组合等。图1的环境100和图2至图15的详细图示示出了能够采用所描述的技术的许多可能的环境和设备中的一些。图3至图6描述了雷达系统104的附加细节和特征。在图3至图6中，在用户设备102的情境中描述雷达系统104，但是如上所述，所描述的系统和技术的特征和优点的适用性不一定限于此，并且涉及其他类型的电子设备的其他实施例也可以在本教导的范围内。
62.图3
‑
1示出了能够被用于启用和控制多模式界面的不同功率模式的雷达系统104的示例实现300。在示例300中，雷达系统104包括以下组件中的每一个的至少一个：通信接口302、天线阵列304、收发器306、处理器308和系统媒介310(例如，一个或更多个计算机可读存储媒介)。处理器308能够被实现为数字信号处理器、控制器、应用处理器、另一处理器(例如，用户设备102的计算机处理器202)或其某种组合。可以被包括在用户设备102的计算机可读媒介204内或与用户设备102的计算机可读媒介204分离的系统媒介310包括以下模块中的一个或更多个：衰减缓解器314、数字波束成形器316、角估计器318或功率管理模块320。这些模块能够补偿或缓解将雷达系统104集成在用户设备102内的影响，从而使雷达系统104能够识别小的或复杂的空中手势，区分用户的不同方位，连续监视外部环境，或实现目标误报警率。利用这些特征，雷达系统104能够在诸如图2中所示的设备的各种不同设备内实现。
63.使用通信接口302，雷达系统104能够向交互管理器106提供雷达数据。通信接口302可以是基于与用户设备102分开实现或集成在用户设备102内的雷达系统104的无线或有线界面。取决于应用，雷达数据可以包括原始或最小处理的数据、同相和正交(i/q)数据、范围多普勒数据、包括目标位置信息(例如，范围、方位角、仰角)的经处理的数据、杂波地图数据等。通常，雷达数据包含可由用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统的交互管理器106使用的信息。
64.天线阵列304包括至少一个发射天线元件(未示出)和至少两个接收天线元件(如图4所示)。在一些情况下，天线阵列304可以包括多个发射天线元件以实现能够一次发射多个不同波形(例如，每个发射天线元件不同波形)的多输入多输出(mimo)雷达。使用多个波形能够提高雷达系统104的测量精度。对于包括三个或更多个接收天线元件的实现，接收天线元件能够以一维形状(例如，线)或二维形状定位。一维形状使得雷达系统104能够测量一个角维度(例如，方位角或仰角)，而二维形状使得能够测量两个角维度(例如，方位角和仰角两者)。关于图4进一步描述接收天线元件的示例二维排列。
65.图4示出了接收天线元件402的示例排列400。例如，如图4的中间所示，如果天线阵列304包括至少四个接收天线元件402，则接收天线元件402能够以矩形排列404
‑
1排列。可替代地，如果天线阵列304包括至少三个接收天线元件402，则可以使用三角形排列404
‑
2或l形排列404
‑
3。
66.由于用户设备102的尺寸或布局约束，接收天线元件402之间的元件间隔或接收天线元件402的数量对于雷达系统104要监视的角可能不理想。特别地，元件间隔可能导致存在角模糊，这使得常规雷达估计目标的角位置存在挑战。因此，常规雷达可以限制视场(例如，要监视的角)以避免具有角模糊度的模糊区域，从而减少错误检测。例如，常规雷达可以将视场限制为大约
‑
45度至45度之间的角，以避免使用5毫米(mm)的波长和3.5mm的元件间隔(例如，元件间隔是波长的70％)发生的角模糊。因此，常规雷达可能无法检测超出视场的
45度限制的目标。相反，雷达系统104包括数字波束成形器316和角估计器318，其解决角模糊度且使得雷达系统104能够监视超过45度限制的角，诸如在大约
‑
90度到90度之间或高达大约
‑
180度到180度的角。这些角范围能够跨一个或更多个方向(例如，方位角和/或仰角)应用。因此，雷达系统104能够针对包括小于、大于或等于雷达信号的中心波长的一半的元件间隔的各种不同天线阵列设计实现低误报警率。
67.使用天线阵列304，雷达系统104能够形成转向或未转向、宽或窄或者成形(例如，作为半球、立方体、扇形、圆锥体或圆柱形)的波束。作为示例，一个或更多个发射天线元件(未示出)可以具有未转向的全向辐射图案，或者可以能够产生宽波束，诸如宽发射波束406。这些技术中的任一种使得雷达系统104能够照射大体积的空间。然而，为了实现目标角精度和角分辨率，接收天线元件402和数字波束成形器316能够用于生成数千个窄的转向波束(例如，2000个波束、4000个波束或6000个波束)，诸如窄接收波束408。以这种方式，雷达系统104能够有效地监视外部环境并精确地确定外部环境内的反射的到达角。
68.返回图3，收发器306包括用于经由天线阵列304发射和接收雷达信号的电路和逻辑。收发器306的组件能够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306还能够包括用于执行同相/正交(i/q)操作(诸如调制或解调)的逻辑。收发器306能够被配置用于连续波雷达操作或脉冲雷达操作。能够使用各种调制来产生雷达信号，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。
69.收发器306能够生成频率范围(例如，频谱)内的雷达信号，诸如在1千兆赫(ghz)与400ghz之间、在4ghz与100ghz之间、或在57ghz与63ghz之间。频谱能够被划分为具有相似带宽或不同带宽的多个子频谱。带宽能够是500兆赫兹(mhz)、1ghz、2ghz等的量级。作为示例，不同频率子频谱可以包括大约57ghz与59ghz、59ghz与61ghz或61ghz与63ghz之间的频率。还可以选择具有相同带宽并可以是连续或非连续的多个频率子频谱以用于相干性。能够使用单个雷达信号或多个雷达信号同时发射或在时间上分离发射多个频率子频谱。连续的频率子频谱使得雷达信号能够具有更宽的带宽，而非连续的频率子频谱能够进一步强调使得角估计器318能够解决角模糊度的幅度和相位差。如关于图5和图6进一步描述的，衰减缓解器314或角估计器318可以促使收发器306利用一个或更多个频率子频谱来改善雷达系统104的性能。
70.功率管理模块320使得雷达系统104能够在用户设备102内部或外部节省功率。在一些实现中，功率管理模块320与交互管理器106通信以节省雷达系统104或用户设备102中的任一者或两者内的功率。在内部，例如，功率管理模块320能够促使雷达系统104使用预定义的雷达功率状态或特定的占空比来收集数据(例如，较低的占空比使用较慢的更新速率，而较高的占空比使用较快的更新速率)。在这种情况下，功率管理模块320在不同雷达功率状态之间动态地切换，使得基于环境内的活动一起管理响应延迟和功耗。通常，功率管理模块320确定何时以及如何节省功率，并递增地调整功耗以使得雷达系统104能够在用户设备102的功率限制内操作。在一些情况下，功率管理模块320可以监视剩余的可用功率量并相应地调整雷达系统104的操作。例如，如果剩余功率量低，则功率管理模块320可以继续在低功率模式下操作，而不是切换到高功率模式。
71.例如，低功率模式可以使用几赫兹(例如，大约1hz或小于5hz)量级的低占空比，这将功耗降低到几毫瓦(mw)(例如，在大约2mw与5mw之间)。另一方面，高功率模式可以使用几
十赫兹(hz)(例如，大约20hz或大于10hz)量级的高占空比，这促使雷达系统104消耗几毫瓦(例如，在大约8mw与20mw之间)量级的功率。虽然低功率模式能够用于监视外部环境或检测接近的用户，但是如果雷达系统104确定用户正在开始执行空中手势，则功率管理模块320可以切换到高功率模式。不同触发可以促使功率管理模块320在不同雷达功率状态之间切换。示例触发包括运动或缺少运动、用户的出现或消失、用户移入或移出指定区域(例如，由范围、方位角或仰角定义的区域)、与用户相关联的运动的速度的改变、或反射信号强度的改变(例如，由于雷达截面的改变)。通常，指示用户与电子装置102交互的较低概率或使用较长响应延迟收集数据的偏好的触发可以促使激活低功率模式以节省功率。
72.功率管理模块320也能够通过在不活动时段期间关断收发器306内的一个或更多个组件(例如，压控振荡器、多路复用器、模数转换器、锁相环或晶体振荡器)来节省功率。如果雷达系统104并未主动发射或接收雷达信号，则出现这些非活动时段，其可以是微秒(μs)、毫秒(ms)或秒(s)的量级。此外，功率管理模块320能够通过调整由信号放大器提供的放大量来修改雷达信号的传输功率。另外，功率管理模块320能够控制雷达系统104内的不同硬件组件的使用以节省功率。例如，如果处理器308包括低功率处理器和高功率处理器(例如，具有不同存储量和计算能力的处理器)，则功率管理模块320能够在利用低功率处理器进行低水平分析(例如，实现空闲模式、检测运动、确定用户的位置或监视环境)与利用高功率处理器进行交互管理器106请求高保真或精确雷达数据的情况(例如，用于实现关注模式或交互模式、空中手势识别或用户方位)之间切换。
73.除了上述内部功率节省技术之外，功率管理模块320也能够通过激活或去激活电子设备102内的其他外部组件或传感器来节省电子设备102内的功率。这些外部组件可以包括扬声器、相机传感器、全球定位系统、无线通信收发器、显示器、陀螺仪或加速计。因为雷达系统104能够使用少量功率来监视环境，所以功率管理模块320能够基于用户位于何处或用户正在做什么来适当地开启或关断这些外部组件。以这种方式，电子设备102能够无缝地响应用户并节省电力，而无需使用自动关断定时器或用户物理地触摸或语言上控制电子设备102。
74.图5示出了用户设备102内的雷达系统104的示例实现500的附加细节。在示例500中，天线阵列304位于用户设备102的外壳(诸如玻璃盖或外部壳)下方。取决于外壳的材料特性，外壳会充当衰减器502，衰减器502使由雷达系统104发射和接收的雷达信号衰减或失真。衰减器502可以包括不同类型的玻璃或塑料，其中一些可在以显示屏、外壳或用户设备102的其他组件内找到，并具有在大约4与10之间的介电常数(例如，相对介电常数)。因此，衰减器502对于雷达信号506是不透明或半透明的，并可以促使发射或接收的雷达信号506的一部分被反射(如反射部分504所示)。对于常规雷达，衰减器502可以减小能够监视的有效范围，防止检测到小目标，或降低整体精确度。
75.假设雷达系统104的发射功率受到限制，并且不期望重新设计外壳，则调整雷达信号506的一个或更多个衰减相关特性(例如，频率子频谱508或转向角510)或衰减器502的衰减相关特性(例如，衰减器502与雷达系统104之间的距离512或衰减器502的厚度514)以缓解衰减器502的影响。这些特性中的一些能够在雷达系统104的制造期间设置，或者在雷达系统104的操作期间由衰减缓解器314调整。衰减缓解器314例如能够促使收发器306使用所选的频率子频谱508或转向角510发射雷达信号506，促使平台将雷达系统104运动得更靠近
或更远离衰减器502以改变距离512，或提示用户应用另一衰减器以增加衰减器502的厚度514。
76.能够由衰减缓解器314基于衰减器502的预定特性(例如，存储在用户设备102的计算机可读媒介204中或系统媒介310内的特性)或者通过处理雷达信号506的返回以测量衰减器502的一个或更多个特性来进行适当的调整。即使衰减相关特性中的一些是固定的或受约束的，衰减缓解器314也能够考虑这些限制以平衡每个参数并实现目标雷达性能。结果，衰减缓解器314使得雷达系统104能够实现增强的精确度和更大的有效范围，以用于检测和跟踪位于衰减器502的对侧的用户。这些技术提供了增加发射功率或改变衰减器502的材料属性的替代方案，其中，增加发射功率增加雷达系统104的功耗，并且，一旦设备在生产中改变衰减器502的材料属性就可能是困难且昂贵的。
77.图6示出了由雷达系统104实现的示例方案600。方案600的各部分可以由处理器308、计算机处理器202或其他硬件电路执行。方案600能够被定制以支持不同类型的电子设备和基于雷达的应用(例如，交互管理器106)，并还使得雷达系统104能够实现目标角精度，而不管设计约束。
78.收发器306基于接收天线元件402对接收的雷达信号的单独响应来产生原始数据602。接收到的雷达信号可以与由角估计器318选择的一个或更多个频率子频谱604相关联，以便于角模糊度求解。例如，可以选择频率子频谱604以减小旁瓣的数量或减小旁瓣的幅度(例如，将幅度减小0.5db、1db或更多)。可以基于雷达系统104的目标角精度或计算限制来确定频率子频谱的数量。
79.原始数据602包含分别与接收天线元件402相关联的一段时间内的数字信息(例如，同相和正交数据)、不同波数以及多个通道。对原始数据602执行快速傅里叶变换(fft)606以生成预处理数据608。预处理数据608包括跨时间周期、针对不同范围(例如，距离量化单元(range bin))以及针对多个通道的数字信息。对预处理数据608执行多普勒滤波处理610以生成距离多普勒(range
‑
doppler)数据612。多普勒滤波处理610可以包括另一fft，其针对多个距离量化单元、多个多普勒频率和多个通道生成幅度和相位信息。数字波束成形器316基于range
‑
doppler数据612产生波束成形数据614。波束成形数据614包含一组方位角和/或俯仰角的数字信息，其表示由数字波束成形器316形成的不同转向角或波束的视场。尽管未示出，但是数字波束成形器316可以替代地基于预处理数据608生成波束成形数据614，并且多普勒滤波处理610可以基于波束成形数据614生成range
‑
doppler数据612。为了减少计算量，数字波束成形器316可以基于感兴趣的范围、时间或多普勒频率间隔来处理范围多普勒数据612或预处理数据608的一部分。
80.数字波束成形器316能够使用单视波束成形器616、多视干涉仪618或多视波束成形器620被实现。通常，单视波束成形器616能够用于确定性对象(例如，具有单个相位中心的点源目标)。对于非确定性目标(例如，具有多个相位中心的目标)，多视干涉仪618或多视波束成形器620用于相对于单视波束成形器616提高精确度。人类是非确定性目标的示例，并如624
‑
1和624
‑
2所示具有能够基于不同视角而改变的多个相位中心622。由多个相位中心622生成的相长干涉或相消干涉的变化能够使得常规雷达精确地确定角位置具有挑战性。然而，多视干涉仪618或多视波束成形器620执行相干平均以增加波束成形数据614的精确度。多视干涉仪618相干地平均两个通道以生成能够用于精确地确定角信息的相位信息。
另一方面，多视波束成形器620能够使用线性或非线性波束成形器(诸如傅里叶、capon、多信号分类(music)或最小方差失真较小响应(mvdr))来相干地平均两个或更多个通道。经由多视波束成形器620或多视干涉仪618提供的增加的精确度使得雷达系统104能够识别小的空中手势或区分用户的多个部位。
81.角估计器318分析波束成形数据614以估计一个或更多个角位置。角估计器318可以利用信号处理技术、模式匹配技术或机器学习。角估计器318也解决可能由雷达系统104的设计或雷达系统104监视的视场引起的角模糊度。在幅度曲线图626(例如，幅度响应)内示出了示例性角模糊度。
82.幅度曲线图626描绘了针对目标的不同角位置和针对不同转向角510能够发生的幅度差异。针对位于第一角位置630
‑
1处的目标示出了第一幅度响应628
‑
1(用实线示出)。同样地，针对位于第二角位置630
‑
2处的目标示出了第二幅度响应628
‑
2(用虚线示出)。在所述示例中，跨
‑
180度与180度之间的角来考虑差异。
83.如幅度曲线图626所示，对于两个角位置630
‑
1和630
‑
2，存在模糊区。第一幅度响应628
‑
1在第一角位置630
‑
1处具有最高峰值并在第二角位置630
‑
2处具有较小峰值。虽然最高峰值对应于目标的实际位置，但是较小峰值导致第一角位置630
‑
1是模糊的，因为它在常规雷达可能无法确信地确定目标是处于第一角位置630
‑
1还是第二角位置630
‑
2的某个阈值内。相反，第二幅度响应628
‑
2在第二角位置630
‑
2处具有较小峰值，并在第一角位置630
‑
1处具有较高峰值。在这种情况下，较小峰值对应于目标的位置。
84.虽然常规雷达可能被限制为使用最高峰值幅度来确定角位置，但是角估计器318替代地分析幅度响应628
‑
1和628
‑
2的形状上的细微差异。形状的特性能够包括例如滚降、峰值或零点宽度、峰值或零点的角位置、峰值和零点的高度或深度、旁瓣的形状、幅度响应628
‑
1或628
‑
2内的对称性、或幅度响应628
‑
1或628
‑
2内的对称性缺乏。能够在相位响应中分析类似的形状特性，这能够提供用于解决角模糊度的附加信息。因此，角估计器318将唯一角特征(angular signature)或图案映射到角位置。
85.角估计器318能够包括能够根据用户设备102的类型(例如，计算能力或功率约束)或交互管理器106的目标角分辨率来选择的一套算法或工具。在一些实现中，角估计器318能够包括神经网络632、卷积神经网络(cnn)634或长短期记忆(lstm)网络636。神经网络632能够具有各种深度或数量的隐藏层(例如，三个隐藏层、五个隐藏层或十个隐藏层)，还能够包括不同数量的连接(例如，神经网络632能够包括完全连接的神经网络或部分连接的神经网络)。在一些情况下，cnn 634能够用于增加角估计器318的计算速度。lstm网络636能够用于使角估计器318能够跟踪目标。使用机器学习技术，角估计器318采用非线性函数来分析幅度响应628
‑
1或628
‑
2的形状并生成角概率数据638，角概率数据638指示用户或用户的一部分在角分箱(bin)内的可能性。角估计器318可以提供几个角分箱(诸如两个角分箱)的角概率数据638，以提供目标在用户设备102的左侧或右侧的概率，或者提供数千个角分箱的角概率数据638(例如，以提供连续角测量的角概率数据638)。
86.基于角概率数据638，跟踪器模块640产生识别目标的角位置的角位置数据642。跟踪器模块640可以基于在角概率数据638中具有最高概率的角分箱或基于预测信息(例如，先前测量的角位置信息)来确定目标的角位置。跟踪器模块640还可以跟踪一个或更多个运动目标，以使雷达系统104能够确信地区分或识别目标。也能够使用其他数据来确定角位
置，包括范围、多普勒、速度或加速度。在一些情况下，跟踪器模块640能够包括α
‑
β跟踪器、卡尔曼滤波器、多假设跟踪器(mht)等。
87.量化器模块644获得角位置数据642并量化该数据以产生量化的角位置数据646。能够基于交互管理器106的目标角分辨率来执行量化。在一些情况下，能够使用少量量化等级，使得量化角位置数据646指示目标是在用户设备102的右侧还是左侧，或者识别目标位于其中的90度象限。这对于一些基于雷达的应用(诸如用户接近度检测)可能是足够的。在其他情况下，能够使用更大数量的量化等级，使得量化角位置数据646指示目标的角位置在几分之一度、1度、5度等的精度内。该分辨率能够被用于较高分辨率的基于雷达的应用，诸如空中手势识别，或者用于如本文所述的关注模式或交互模式的实现中。在一些实现中，数字波束成形器316、角估计器318、跟踪器模块640和量化器模块644一起在单个机器学习模块中实现。
88.图7示出了四个示例雷达流水线702
‑
1、702
‑
2、702
‑
3和702
‑
4。每个雷达流水线702执行与各自的雷达功率状态704
‑
1、704
‑
2、704
‑
3和704
‑
4相关联的雷达操作。例如，如果并未确定知晓用户112的存在，则采用预先存在流水线702
‑
1。预先存在流水线702
‑
1能够监视环境并确定用户设备102是否运动或者环境内是否存在运动，这可以指示用户112的存在。存在流水线702
‑
2用于确信地确定用户112的存在。如果用户112运动得更靠近雷达系统104或者执行有利于使用较高占空比(例如，快速更新速率)进行监视的某种运动，则激活感知流水线702
‑
3。感知流水线702
‑
3可以跟踪用户112并监视用户112与用户设备102之间的距离。同样，参与流水线(engagement pipeline)702
‑
4被采用以最高占空比收集雷达数据，这可以支持高级雷达技术，诸如空中手势识别。虽然参与流水线702
‑
4比其他雷达流水线702消耗更多的功率，但是较高的功耗使得能够识别用户112的小的或快速的运动，其他雷达流水线702可能无法确信地或精确地评估这些运动。
89.雷达流水线702
‑
1、702
‑
2、702
‑
3和702
‑
4中的每一个采用各自的雷达操作，诸如预先存在操作706、存在操作708、感知操作710和参与操作712。这些雷达操作中的每一个可以根据雷达功率状态704利用特定的占空比、帧结构、发射功率或硬件。通常，雷达操作监视环境并检测激活低功率或高功率雷达流水线702的触发。尽管未示出，但是雷达操作可以利用多于一个雷达功率状态704来监视环境并检测触发。示例触发包括运动或缺少运动、用户的出现或消失、用户移入或移出指定区域(例如，由范围、方位角或俯仰角定义的区域)、与用户相关联的运动速度的改变、或反射信号强度的改变(例如，由于雷达截面的改变)。通常，指示用户(例如，用户112)与用户设备102交互的较高概率或对较短响应延迟的偏好的触发可以促使较高功率的雷达流水线702被激活。
90.占空比表示雷达系统104处于活动(例如，主动发射或接收雷达信号)的频率。帧结构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，帧结构被设置为使得能够基于外部环境收集适当的雷达数据。能够定制帧结构以便于收集用于不同应用(例如，接近度检测、特征识别或空中手势识别)的不同类型的雷达数据。基于帧结构，功率管理模块320能够关断图3
‑
1和图3
‑
2中的收发器306内的组件以节省功率。
91.雷达功率状态704也能够与发射功率相关联，发射功率能够基于雷达系统104正在监视的范围或距离而变化。例如，如果用户112离计算设备102较远，则可以使用较高的发射功率来检测用户112。可替代地，如果用户112更靠近计算设备102，则可以使用较低的发射
功率来节省功率。硬件能够包括其功耗能够被单独控制的组件(例如，图3
‑
1和图3
‑
2中的收发器306的组件)或在操作期间消耗不同功率量的组件(例如，图3
‑
2中的低功率处理器308
‑
1和高功率处理器308
‑
2)。
92.图8示出了用于随着时间以向下方向流逝触发不同雷达流水线702的示例序列流程图800。在802处，用户112不存在或在可检测范围之外。例如，用户112可以距用户设备102几米(m)的量级(例如，在大于2m的距离处)。因此，预先存在流水线702
‑
1被采用以经由与雷达功率状态704
‑
1(例如，空闲模式)相关联的低占空比来节省功率。预先存在流水线702
‑
1还可以利用低功率处理器308
‑
1来监视环境并检测可以指示用户112的存在的运动。
93.在804处，用户112接近用户设备102，并且，预先存在流水线702
‑
1触发存在流水线702
‑
2以确认用户112的存在。作为示例，用户112可以在距用户设备102几米内(例如，在大约1米与2米之间)。存在流水线702
‑
2使用与雷达功率状态704
‑
2(例如，关注模式)相关联的中
‑
低占空比。随着用户112在环境中四处运动，如果用户112进入到用户设备102的指定范围内，则存在流水线702
‑
2触发感知流水线702
‑
3。例如，如果用户112进入距用户设备102的近距离内(诸如在一米内)，则可以触发感知流水线702
‑
3。由于用户112的接近度，存在流水线702
‑
2也可以激活用户设备102上的显示器116或者开启可以由用户设备102利用的其他非雷达传感器108。例如，可以激活相机传感器以捕获用户112的图像。在其他示例中，可以激活陀螺仪或加速计以确定用户设备102的方位，或者如果用户112具有未接来电或者新通信(例如，文本消息)可用，则可以激活扬声器以提供可听音调。
94.在806处，感知流水线702
‑
3使用与雷达功率状态704
‑
3(例如，关注模式)相关联的中
‑
高占空比来跟踪和监视用户112的至少一个附肢的位置或运动。尽管用户112在用户设备102附近，但是用户112可能相对静止或者执行与用户设备102不相关联的其他任务。因此，中
‑
高占空比使得雷达系统104能够节省功率，同时使得雷达系统104能够检测可能指示用户112准备与用户设备102交互的改变。在808处，用户112举起手部。感知流水线702
‑
3确定该运动指示用户112将手部诸如通过伸向用户设备102来移动就位以做出空中手势。因此，参与触发激活参与流水线702
‑
4。该运动也可以促使用户112的一部分进入更近的距离内，诸如在距用户设备102几厘米(cm)内(例如，在大约50cm内)。该接近度可以是激活参与流水线702
‑
4的另一参与触发。
95.在810处，参与流水线702
‑
4以与雷达功率状态704
‑
4(例如，交互模式)相关联的高占空比收集雷达数据。该占空比使得雷达系统104能够识别空中手势，空中手势能够用于经由基于雷达的应用206来控制用户设备102。尽管雷达流水线702在图7中以级联形式示出或者在图8中被示出为顺序激活，但是一些雷达流水线702能够并行操作。
96.下面阐述了这些和其他能力和配置，以及图1至图8的实体动作和交互的方式。所描述的实体可以被进一步划分、组合、与其他传感器或组件一起使用等。以这种方式，具有雷达系统104和非雷达传感器的不同配置的用户设备102的不同实现能够用于实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统。图1的示例操作环境100以及图2至图8的详细图示示出了能够采用所描述的技术的许多可能的环境和设备中的一些。
97.示例设备
98.如上所述，本文描述的技术和系统还能够使得用户设备102能够基于用户与设备的隐式交互来提供功能。图9和图10示出了基于指示用户与移动设备的隐式交互的雷达数
据来改变模式的多模式界面的示例实现900和1000。示例实现900和1000示出了在不同实例902
‑
1、902
‑
2、902
‑
3、902
‑
4、902
‑
5和902
‑
6中的用户设备902(例如，用户设备102)。当在雷达场110内未检测到用户112时，多模式界面114以休眠模式904操作。在休眠模式904下，多模式界面114是休眠的，使得不经由用户设备902
‑
1的显示器116显示图像或对象。另外，显示器116可以处于关断状态，并且来自图1的雷达系统104可以处于空闲模式。这些模式和状态是低功率操作模式和状态。
99.当用户112进入雷达场110时，雷达系统104基于来自用户112的反射雷达信号来检测用户112。交互管理器106使用该雷达数据来确定用户112在雷达场110内的存在。响应于检测到用户112的存在，交互管理器106促使多模式界面114改变模式。在这种情况下，多模式界面114退出休眠模式904并进入环境模式906。当多模式界面114进入环境模式906时，可以在短持续时间(例如，0.5秒、1.0秒、1.25秒、1.5秒、2.0秒等)内应用默认或预定义的显示参数(例如，光度、色彩饱和度)，使得显示屏以中等到高光度点亮，在指定的持续时间内显露(例如，淡入)图像以欢迎用户。以这种方式，显示器向用户通知设备感知到用户的存在并准备对用户的运动做出响应。在持续时间到期之后，光度可以降低，使得图像淡出到不太突出的状态。例如，显示屏可以变暗以隐藏图像或提供图像的暗淡的、去饱和的版本，以便降低功耗。在一些实现中，还可以使用户界面元素中的一个或更多个变暗和/或去饱和以降低功耗。在环境模式下，设备周期性地响应于用户的运动(例如，使用低采样率来检测用户的运动)。低采样速率允许移动设备维持低功耗。
100.在图9中，包括星的图像908和锁定图标910的一个或更多个对象和/或图像在持续时间内以部分或完全光度呈现。也可以以默认或预定义的光度和色彩饱和度提供多模式界面114的背景。也可以包括其他元素，诸如时钟元素912(示出时间和/或日历日期)或包括通知项(例如，图标、徽章、横幅等)的其他项(未示出)、对诸如相机应用的特定应用的访问工具等。
101.响应于持续时间到期，交互管理器106调整一个或更多个显示参数(例如，光度、色彩饱和度)以使多模式界面114变暗，这降低了功耗。这是基于用户设备902没有检测到用户112与用户设备902的任何显式交互。在多模式界面114的环境模式的这种变暗状态下，所显示的对象和图像可以维持在低光度以及零或低色彩饱和度(例如，黑色和白色、灰度)。如用户设备902
‑
3中所示，例如，时钟元素912保持显示，同时移除锁定图标910。然而，锁定图标910(或任何其他元素)可以保持显示。多模式界面114的背景变暗，作为降低的光度的一部分。此外，图像908被淡出为低光度版本(包括低亮度、零或低饱和度、高或低对比度或其任何组合)。可选地，图像908可以充分变暗，以便用户112不可见。当用户112存在于雷达场110内并且不通过触摸手势或空中手势显示地与用户设备902交互的同时，多模式界面114可以保持在环境模式906下。相反，用户的存在被认为是隐式交互，这是因为用户没有主动地与用户设备902交互以输入用户输入。
102.继续到图10，当用户112在处于环境模式906的同时到达用户设备902时，交互管理器106促使多模式界面退出环境模式906并进入提醒模式1002。随着用户的手部1004朝向用户设备902运动时，交互管理器106调整多模式界面114的一个或更多个参数，诸如光度。这些参数的调整速率可以基于与用户的手部1004及其运动相关联的各种因素，包括用户的手部1004与用户设备902之间的距离、该距离减小的速度和/或用户的手部1004相对于用户设
备902的位置。在提醒模式1002下，多模式界面114提供对应于用户的手部1004的运动的连续响应视觉反馈。
103.在所示示例中，当用户的手部1004开始伸向用户设备902
‑
4时，在多模式界面114中仅图像908的高发光部分可见。锁定图标910的暗淡版本也被维持在多模式界面114上。随着用户的手部1004更靠近用户设备902(例如，902
‑
5)，图像908基于光度或其他显示参数逐渐显露。图像908的各个部分(以及诸如锁定图标910的其他对象)变得越来越可见和发光。出现这种情况的速率可以与用户的手部1004与用户设备902之间的距离的减小速率(例如，当雷达系统处于感知流水线中和/或多模式界面114处于提醒模式1002的同时，用户的手部1004多快地朝向用户设备902运动)成正比例。在各方面，图像908保持在去饱和状态(例如，灰度)，并且随着用户的手部1004运动得更靠近用户设备902
‑
5，更多色调(例如，灰度阴影)被应用于图像908。可选地，还可以调节一个或更多个参数以使多模式界面114的背景变亮。然而，多模式界面114的提醒模式1002与用户设备902的低功率操作状态相关联，因此当增加多模式界面114的光度和/或其他显示参数时，维持黑暗背景可以帮助最小化功耗。
104.如果此时用户112将他们的手部1004运动得远离用户设备902
‑
5，则交互管理器106反向应用上述效果，使得图像908逐渐变暗(例如，光度逐渐减小)以使多模式界面114返回到提醒模式1002的变暗状态(在用户设备902
‑
4处示出)。如果用户的手部1004与用户设备902之间的距离变得大于阈值距离，则交互管理器106可以促使多模式界面114退出提醒模式1002并重新进入环境模式906。
105.以这种方式，当用户112到达(或远离)用户设备902时，多模式界面114提供对应于用户手部1004的位置信息和运动的连续响应的视觉反馈。以视觉反馈的形式呈现的这种连续响应性允许用户112知道用户设备902感知到用户的运动，这用于在处于低功率或锁定状态的同时教导用户112关于用户设备的感知和能力。
106.为了进一步增强关于用户设备对用户相对于用户设备902的运动的响应性的用户体验，交互管理器106可以响应于用户112被用户设备902认证而促使多模式界面114进入活动模式1006。当从提醒模式1002转换到活动模式1006时，多模式界面114的色彩饱和度增加，使得图像908被逐渐填充色彩。因此，用户设备902
‑
6通过使用色彩来提供视觉反馈，以通过提供高光度和色彩饱和度显示来指示用户112已经被认证并被提供对用户设备902的完全访问权限。此外，多模式界面114提供与用户或用户的手部相对于用户设备的位置信息和运动相对应的连续响应的视觉反馈。也能够诸如通过改变一个或更多个显示的元素的位置或替换一个或更多个显示的元素(例如，用解锁图标1008替换锁定图标910)，基于用户112的认证在其他方面调整多模式界面114。这些修改能够在呈现用户设备902的主屏之前发生，或者作为主屏的呈现的一部分发生。主屏和附加页面可以在活动模式1006下经由多模式界面114呈现。图像908和/或其他对象或元素可以与在主屏和附加页面上显示的用户界面元素同时维持在多模式界面114上。
107.关于图9和图10描述的图像908可以是被选择作为用户设备902的操作系统的主题包的一部分的静止图像。可替代地，图像908可以是存储在计算机可读媒介204中的用户选择的静止图像，诸如数字照片或绘图。以这种方式，用户112可以定制经由用户设备902的多模式界面114显示的图像。每个图像在它如何基于光度改变而逐渐显露这方面可以是独特的。此外，当向用户设备902认证用户112时，每个图像在它基于饱和度改变如何被填充色彩
方面可以是独特的。
108.也设想了多模式界面114的与雷达检测到的用户112相对于用户设备902的运动相对应的其他视觉效果。例如，图像908可以包括策划的图像集合、相关图像族或图像序列(例如，视频)，而不是静止图像。图像集合能够用于诸如通过与用户的手部1004相对于用户设备902的运动和位置相关联地以微妙的方式运动，产生响应于用户与用户设备902的隐式交互的一个或更多个对象或图像。这种情况的一个示例在图11
‑
1中示出。
109.图11
‑
1示出了基于指示用户与移动设备的隐式交互的雷达数据来改变模式的多模式界面的示例实现1100。这里，基于在雷达场110(未示出)内检测到用户112的存在，用户设备902
‑
3被示出为具有处于环境模式906(例如，黑暗状态)的多模式界面114。在示例中，经由多模式界面114没有显示对象。当用户112开始伸向用户设备902
‑
4时，交互管理器106促使多模式界面114退出环境模式906并进入提醒模式1002。在提醒模式1002下，诸如小气泡1102的一个或更多个对象开始从多模式界面114的侧面进入视野。当用户的手部1004更靠近用户设备902
‑
5时，气泡1102逐渐朝向指定位置运动。气泡运动的速率可以直接对应于用户的手部1004与用户设备902之间的距离减小的速率。在一些方面，当用户的手部1004更靠近用户设备902时，气泡1102彼此组合并增大尺寸(示出为组合气泡1104)，直到在指定位置处仅存在一个大气泡1106为止。在朝向指定位置的该运动期间，气泡1102、1104可以变得更发光，特别是当它们彼此组合时。如果用户的手部1004运动得远离用户设备902
‑
5，则气泡1104开始彼此拉开并朝向多模式界面114的侧面移回。气泡1102、1104的光度也可以随着它们彼此远离而降低。
110.在某个时刻，用户112可以通过用户识别系统(例如，基于密码、通关码、指纹等)向用户设备902认证。响应于用户112被认证，多模式界面114进入活动模式1006。在进入活动模式1006时，交互管理器106调整多模式界面114的显示参数，诸如色彩饱和度。这里，一个大气泡1106从灰度逐渐进阶到彩色，以提供用户112已经被认证为完全权限的指示。可以基于用户的手部1004相对于用户设备902的位置来应用附加照明效果。这里，用户的手部1004位于用户设备902的右下侧(当处于纵向模式方位时)，并且基于所述定位，将照明效果应用于气泡1106，就好像用户的手部1004是将光照射到气泡1106上的光源一样。可替代地，用户的手部1004的定位能够用于在相反方向上应用照明效果，以产生光源朝向用户的手部1004照射的视觉效果。当然，能够基于用户的手部1004的相对定位在任何适当的方向上应用(一个或多个)照明效果。
111.作为指示用户112已经被认证的所应用的视觉效果的一部分，气泡1106可以运动到不同位置。例如，气泡1106可以快速地朝向或远离用户的手部1004运动。气泡1106可以朝向锁定图标910运动并与其碰撞，促使锁定图标910被解锁图标1008替换。这可以产生锁被气泡1106破开的显著效果。在一些方面，气泡1106可以改变形状、尺寸或色彩。因此，响应于多模式界面114进入活动模式1006，可以发生各种改变。
112.在另一示例中，策划的图像集合能够包括抽象形状，其在多模式界面114的提醒模式1002期间基于用户的手部1004的运动和相对定位来运动、弯曲和/或重塑。这可以是如上所述的光度变化的补充。图像中的每一个可以与对应于用户的手部1004相对于用户设备902的位置的唯一定位信息(例如，用户设备902与用户的手部1004之间的距离与用户的手部1004相对于用户设备902的定向的位置的组合)相关联。这允许基于用户的手部1004相对
于用户设备902的位置(接近度和方向)来呈现不同图像。以这种方式，当用户设备902处于锁定状态的同时，抽象形状或其他显示对象可以看起来以微妙且有趣的方式对用户手部在用户设备902周围的运动做出反应。下面关于图11
‑
2描述其示例。
113.图11
‑
2示出了基于指示用户与移动设备的隐式交互的雷达数据来改变模式的多模式界面的另一示例实现1150。这里，基于在雷达场110(未示出)内检测到用户的存在，用户设备902
‑
3被示出为具有处于环境模式906的多模式界面114。在该示例中，对象1152由多模式界面114以低光度显示提供。经由显示器116渲染对象。对象1152能够是任何对象、形状或图像。对象1152在多模式界面114的环境模式906期间具有初始位置，其示例在用户设备902
‑
3的显示器116上示出。
114.当用户112开始伸向用户设备902
‑
4时，交互管理器106促使多模式界面114退出环境模式906并进入提醒模式1002。在提醒模式1002下，对象1152中的一个或更多个运动。当用户的手部1004更靠近用户设备902
‑
5时，对象1152继续运动。对象1152运动的速率和/或距离可以直接对应于用户的手部1004与用户设备902之间的距离减小的速率。对象1152可以在任何方向上运动，并能够基于用户的手部1004有多靠近用户设备902来改变方向。除了在某个方向上移位之外或作为在某个方向上移位的替代，对象1152的运动可以包括在任何方向上的3d旋转。此外，每个对象1152可以独立于其他对象1152运动。随着用户的手部1004接近用户设备902，对象1152中的一个或更多个也可以改变其形状或尺寸。
115.类似于上述实现，多模式界面114可以在环境模式906期间并最初在提醒模式1002期间提供低光度显示。基于用户设备902与用户的手部1004之间的改变距离，提醒模式1002期间的光度是可调整的。在一些方面，多模式界面114在环境模式906和提醒模式1002期间提供单色显示。可替代地，多模式界面114能够在这些模式期间提供低色彩饱和度显示。
116.响应于用户被认证到用户设备902，多模式界面114进入活动模式1006。在进入活动模式1006时，交互管理器106调整多模式界面114的显示参数，诸如色彩饱和度。这里，对象1152从灰度进阶到彩色，以提供用户112已经被认证为完全权限的视觉指示。例如，如用户设备902
‑
6上所示，多模式界面114提供高光度和高饱和度显示。如在其他描述的实现中，能够以任何适当的方式将附加的照明效果应用于对象1152。对象1152n还能够响应于认证而进一步运动。这里，对象1152在环境模式906下朝向其原始位置移回。然而，对象1152可以到达或可以不到达那些原始位置。
117.示例方法
118.图12描绘了用于基于用户设备的雷达系统的雷达功率状态来管理多模式界面的功率模式的示例方法1200。在各方面中，基于用户与用户设备的隐式交互的水平来管理功率模式。方法1200能够由用户设备102执行，其中，用户设备102使用雷达系统104来提供雷达场。雷达场用于确定用户与用户设备的隐式交互，诸如用户在雷达场内的存在以及用户相对于用户设备的运动。基于对用户的存在和运动的确定，电子设备能够将雷达功率状态应用于雷达系统，并将对应的功率模式应用于多模式界面以进入和退出不同功能模式。
119.方法1200被示出为一组框，其指定所执行的操作，但不一定限于所示出的用于由各个框执行操作的顺序或组合。此外，可以重复、组合、重新组织或链接一个或更多个操作中的任何一个，以提供广泛的附加和/或替代方法。在以下讨论的部分中，可以参考图1的示例操作环境100或如图2至图11中详细描述的实体或处理，对其的参考仅是示例性的。这些
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。
120.在1202处，功率管理模块将用户设备的雷达系统维持在多个雷达功率状态中的第一雷达功率状态。所述功率管理模块(例如，功率管理模块320)基于用户与用户设备的交互水平来控制雷达系统(例如，雷达系统104)的雷达功率状态，以在用户未完全参与用户设备时降低功耗。每个雷达功率状态具有不同最大功率使用限制。在各方面，每个雷达功率状态使用不同占空比。上述第一雷达功率状态足以生成雷达场(例如，雷达场110)并感测雷达场内来自用户(例如，用户112)的反射。
121.在1204处，交互管理器基于感测到的反射来确定用户在雷达场内的存在或运动。交互管理器(例如，交互管理器106，其还可以包括多模式界面114)能够从雷达系统104获得表示感测到的反射的雷达数据。使用所述雷达数据，交互管理器能够检测到：用户正在进入雷达场、用户在雷达场内存在或运动而没有显式地与用户设备交互、用户的运动包括用户的手部朝向或远离用户设备运动，或者用户正在离开雷达场。
122.在1206处，响应于确定用户在雷达场内的存在或运动，功率管理模块促使雷达系统改变到多个雷达功率状态中的第二雷达功率状态。在各方面中，第二雷达功率状态启用与第一雷达功率状态的功能不同的功能。例如，功率管理模块能够促使雷达系统能够执行对应于第二雷达功率状态的存在操作。存在操作可以被配置为提供用于至少检测用户在雷达场内的存在的雷达数据以及可用于确定用户与用户设备的隐式交互的其他数据。此外，存在操作可以对应于多模式界面的环境模式。在另一示例中，功率管理模块能够使雷达系统能够执行对应于第二雷达功率状态的感知操作。感知操作可以被配置为提供用于检测用户在雷达场内的存在的雷达数据以及可用于确定用户与用户设备的隐式交互的其他雷达数据。此外，感知操作可以对应于多模式界面的提醒模式。在又一示例中，如果用户也被认证到用户设备，则功率管理模块能够使雷达系统能够执行对应于第二雷达功率状态的参与操作。参与操作使得雷达系统能够提供可用于检测和处理基于雷达的空中手势的其他雷达数据，基于雷达的空中手势使得用户能够显式地与用户设备交互。
123.在1208处，响应于或随着雷达系统改变到第二雷达功率状态，交互管理器模块从多模式界面的多个功率模式中选择功率模式。交互管理器模块能够使用雷达数据来确定用户与用户设备的交互水平，并且然后选择多模式界面的多个功率模式中的哪个功率模式最适合于交互水平。在各方面中，多个功率模式中的至少两个功率模式可以对应于雷达系统的多个雷达功率状态中的不同雷达功率状态。例如，多模式界面的休眠模式可以对应于雷达系统的空闲模式(例如，在预先存在流水线中使用低占空比)。多模式界面的环境模式可以对应于雷达系统的关注模式(例如，在存在流水线中使用中
‑
低占空比)。多模式界面的提醒模式可以对应于雷达系统的关注模式(例如，在感知流水线中使用中
‑
高占空比)。多模式界面的活动模式可以对应于雷达系统的交互模式(例如，在参与流水线中使用高占空比)。可替代地，可以独立于雷达功率状态来选择和应用多模式界面的功率模式。在一个示例中，可以在将雷达功率状态从第一雷达功率状态改变为第二雷达功率状态之前或在不将雷达功率状态从第一雷达功率状态改变为第二雷达功率状态的情况下选择和应用多模式界面的功率模式。
124.在1210处，交互管理器将所选择的功率模式应用于多模式界面以提供对应的显示。交互管理器能够经由多模式界面提供任何适当的显示，包括黑色显示、低光度显示、单
色显示或高光度和色彩饱和度显示。在各方面中，交互管理器响应于所选择的多模式界面的功率模式是环境模式而提供低光度显示。如果所选择的功率模式是提醒模式，则交互管理器提供具有动态可调节的光度的单色显示，动态可调节的光度基于用户的手部相对于用户设备的位置的改变是可调节。如果所选择的功率模式是活动模式，则交互管理器提供高光度和色彩饱和度显示。如果所选择的功率模式是休眠模式，则多模式界面提供黑色显示。
125.示例计算系统
126.图13示出了示例计算系统1300的各种组件，示例计算系统1300能够被实现为如参考先前图1至图12描述的任何类型的客户端、服务器和/或电子设备，以实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统。
127.计算系统1300包括通信设备1302，其实现设备数据1304(例如，雷达数据、认证数据、参考数据、接收的数据、正在接收的数据、用于广播而调度的数据和数据的数据分组)的有线和/或无线通信。设备数据1304或其他设备内容能够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(例如，雷达场内的人的身份或定制的空中手势数据)。存储在计算系统1300上的媒体内容能够包括任何类型的雷达、生物测定、音频、视频和/或图像数据。计算系统1300包括一个或更多个数据输入1306，其中，经由所述一个或更多个数据输入1306，能够接收任何类型的数据、媒体内容和/或输入，诸如人类话语、与雷达场的交互、触摸输入、用户可选择的输入或交互(显式或隐式)、消息、音乐、电视媒体内容、记录的视频内容以及从任何内容和/或数据源接收的任何其他类型的音频、视频和/或图像数据。
128.计算系统1300还包括通信接口1308，其能够被实现为串行和/或并行接口、无线接口、任何类型的网络接口、调制解调器以及任何其他类型的通信接口中的任何一个或更多个。通信接口1308提供计算系统1300与通信网络之间的连接和/或通信链路，其中，其他电子、计算和通信设备通过所述连接和/或通信链路与计算系统1300传送数据。
129.计算系统1300包括一个或更多个处理器1310(例如，微处理器、控制器或其他控制器中的任何一个)，其能够处理各种计算机可执行指令以控制计算系统1300的操作，并实现用于以下基于移动设备的雷达系统的技术或实现在其中能够实现基于移动设备的雷达系统的技术，其中，所述基于移动设备的雷达系统用于将不同功率模式应用于多模式界面。可替代地或附加地，计算系统1300能够用结合处理和控制电路实现的硬件、固件或固定逻辑电路中的任何一个或组合来实现，其通常在1312处标识。尽管未示出，但是计算系统1300能够包括耦接设备内的各种组件的系统总线或数据传送系统。系统总线能够包括不同总线结构中的任何一个或组合，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何一种的处理器或本地总线。
130.计算系统1300也包括计算机可读媒介1314，诸如实现持久和/或非暂时性数据存储(即，与仅信号传输相反)的一个或更多个存储器设备，其示例包括随机存取存储器(ram)、非易失性存储器(例如，只读存储器(rom)、闪存、eprom、eeprom等中的任何一个或更多个)和磁盘存储设备。盘存储设备可以被实现为任何类型的磁或光存储设备，诸如硬盘驱动器、可记录和/或可重写压缩盘(cd)、任何类型的数字通用盘(dvd)等。计算系统1300还能够包括大容量存储媒介设备(存储媒介)1316。
131.计算机可读媒介1314提供数据存储机制以存储设备数据1304、以及各种设备应用
1318和与计算系统1300的操作方面相关的任何其他类型的信息和/或数据。例如，操作系统1320能够被维持为具有计算机可读媒介1314的计算机应用并在处理器1310上执行。设备应用1318可以包括设备管理器，诸如任何形式的控制应用、软件应用、信号处理和控制模块、特定设备本地的代码、抽象模块、空中手势识别模块和其他模块。设备应用1318还可以包括系统组件、引擎、模块或管理器，以实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统，诸如雷达系统104或基于雷达的交互管理器106。计算系统1300还可以包括或访问一个或更多个机器学习系统。
132.下面描述几个示例。
133.示例1.一种用户设备，包括：
134.雷达系统，至少部分地以硬件实现，所述雷达系统被配置为：
135.生成雷达场并提供与所述雷达场内来自用户的反射相对应的雷达数据；和
136.在多个雷达功率状态中的一个下操作，多个雷达功率状态包括第一雷达功率状态和第二雷达功率状态，多个雷达功率状态中的每个具有不同最大功率使用限制；
137.处理器，被配置为分析雷达数据以检测用户在雷达场内的存在或运动；
138.功率管理模块，被配置为：
139.将雷达系统维持在第一雷达功率状态，第一雷达功率状态足以至少检测用户在雷达场内的存在或运动；和
140.基于确定用户的存在或运动，促使雷达系统改变到第二雷达功率状态；以及
141.交互管理器模块，被配置为：
142.基于确定用户的存在或运动，从与雷达系统的多个雷达功率状态中的不同雷达功率状态相对应的多个功率模式中选择多模式界面的功率模式；和
143.将所选择的功率模式应用于多模式界面以提供对应的显示，对应的显示包括黑色显示、低光度显示、单色显示或高光度和色彩饱和度显示。
144.示例2.如示例1所述的用户设备，其中：
145.雷达数据由功率管理模块确定为指示用户在用户设备的指定范围内存在或运动而没有显式地与所述用户设备交互；
146.响应于雷达数据指示用户在用户设备的指定范围内存在或运动而没有显式地与所述用户设备交互，功率管理模块基于第二雷达功率状态与由所述雷达数据指示的交互水平之间的相关性从多个雷达功率状态中选择第二雷达功率状态；
147.第二雷达功率状态启用感知操作，在感知操作中，雷达系统被配置为提供可用于确定用户的存在或用户相对于用户设备的阈值运动的其他雷达数据；
148.响应于雷达数据指示用户在用户设备的指定范围内存在或运动而没有显式地与所述用户设备交互，交互管理模块将多模式界面的功率模式选择为使得多模式界面能够提供低光度显示的环境模式。
149.示例3.如示例1所述的用户设备，其中：
150.雷达数据由功率管理模块确定为指示用户的运动包括用户的手部朝向用户设备运动；
151.响应于雷达数据指示用户的运动包括用户的手部朝向用户设备运动，功率管理模块基于第二雷达功率状态与由雷达数据指示的交互水平之间的相关性，从多个雷达功率状
态中选择雷达系统的第二雷达功率状态；
152.第二雷达功率状态启用参与操作，在参与操作中，雷达系统被配置为提供可用于确定用户的存在或对于用户设备的阈值运动的其他雷达数据；
153.响应于雷达数据指示用户的运动包括用户的手部朝向用户设备运动，交互管理器模块将多模式界面的功率模式选择为提醒模式；以及
154.提醒模式使得多模式界面能够提供具有动态可调节的光度的单色显示，所述动态可调节的光度基于用户的手部相对于用户设备的位置的改变而可调节。
155.示例4.如示例1所述的用户设备，其中：
156.响应于用户被认证到用户设备，功率管理模块选择第二雷达功率状态以启用参与操作；
157.在参与操作期间，雷达系统被配置为提供可用于检测和处理基于雷达的空中手势的其他雷达数据，所述基于雷达的空中手势使得用户能够显式地与用户设备交互；以及
158.响应于用户被认证到用户设备，交互管理器模块将多模式界面的功率模式选择为活动模式，所述活动模式使得多模式界面能够：
159.提供高光度和色彩饱和度显示；和
160.提供与用户或用户的手部相对于用户设备的位置信息和运动相对应的连续响应的视觉反馈。
161.示例5.如示例1至4中任一项所述的用户设备，其中，雷达系统可操作来在不同占空比下收集数据，以当至少一个组件不活动时关断所述至少一个组件，或者调整功率放大水平。
162.示例6.如示例1至5中任一项所述的用户设备，其中，所述显示器的至少一个功能适配于用户或用户的部位与用户设备之间的距离的减小量或减小速率，所述至少一个功能包括显示器的色彩或光度。
163.示例7.如示例1至6中任一项所述的用户设备，其中：
164.雷达系统的多个雷达功率状态至少包括使用低占空比的空闲模式、使用中
‑
低占空比或中
‑
高占空比的关注模式以及使用高占空比的交互模式；
165.多模式界面的多个功率模式包括休眠模式、环境模式、提醒模式和活动模式；
166.休眠模式对应于雷达系统的空闲模式，并使得多模式界面能够提供黑色显示；
167.环境模式对应于雷达系统的关注模式，环境模式使用中
‑
低占空比并使得多模式界面能够提供低光度显示；
168.提醒模式对应于雷达系统的关注模式，提醒模式使用中
‑
高占空比并使得多模式界面能够提供具有动态可调节的光度的单色显示，所述动态可调节的光度基于在距用户设备特定距离内用户的手部相对于用户设备的位置的改变而可调节；以及
169.活动模式对应于雷达系统的交互模式，并使得多模式界面能够提供高光度和色彩饱和度显示。
170.示例8.如示例1至7中任一项所述的用户设备，其中：
171.雷达系统的多个雷达功率状态至少包括空闲模式、关注模式和交互模式；
172.空闲模式需要不超过大约30毫瓦(mw)的功率；
173.关注模式需要不超过大约60mw的功率；以及
174.交互模式需要不超过大约90mw的功率。
175.示例9.如示例1所述的用户设备，其中：
176.用户的运动包括用户离开雷达场；
177.第二雷达功率状态对应于雷达系统的预先存在操作；以及
178.所选择的多模式界面的功率模式包括休眠模式；并且
179.在休眠模式下，多模式界面提供黑色显示。
180.示例10.如示例1至9中任一项所述的用户设备，其中，雷达系统包括至少一个数字波束成形器，至少一个数字波束成形器使用单视波束成形器、多视干涉仪或多视波束成形器来实现。
181.示例11.如示例10所述的用户设备，其中，至少一个数字波束成形器可操作来形成雷达波束，所述雷达波束被成形为半球、立方体、扇形、圆锥体或圆柱体。
182.示例12.如示例1至11中任一项所述的用户设备，其中，雷达系统包括至少一个角估计器，用于分析检测的雷达信号的幅度响应中的差异。
183.示例13.一种在用户设备中实现的用于基于用户设备的雷达系统的雷达功率状态来管理多模式界面的功率模式的方法，所述方法包括：
184.由功率管理模块将用户设备的雷达系统维持在多个雷达功率状态中的第一雷达功率状态，多个雷达功率状态中的每个具有不同最大功率使用限制，第一雷达功率状态足以生成雷达场并感测雷达场内来自用户的反射；
185.由交互管理器基于感测到的反射来确定用户在雷达场内的存在或运动；
186.响应于确定用户在雷达场内的存在或运动，由功率管理模块促使雷达系统改变为多个雷达功率状态中的第二雷达功率状态；
187.响应于或随着雷达系统改变到第二雷达功率状态，由交互管理器模块从多模式界面的多个功率模式中选择功率模式，多个功率模式中的至少两个功率模式对应于雷达系统的多个雷达功率状态中的不同雷达功率状态；以及
188.由交互管理器将所选择的功率模式应用于多模式界面以提供对应的显示，所述对应的显示包括黑色显示、低光度显示、单色显示或高光度和色彩饱和度显示。
189.示例14.如示例13所述的方法，还包括：
190.基于所感测到的反射来检测用户在雷达场内存在或运动而没有显式地与用户设备交互；
191.基于到第二雷达功率状态的改变来启用雷达系统的存在操作，存在操作被配置为提供与所感测的反射相对应的雷达数据，以用于确定用户的存在或相对于用户设备的阈值运动；以及
192.响应于所选择的多模式界面的功率模式是环境模式而提供低光度显示，环境模式是基于用户在雷达场内存在或运动而没有显式地与用户设备交互而被选择的。
193.示例15.如示例13或14中任一项所述的方法，还包括：
194.基于所感测的反射，检测用户的运动包括用户的手部朝向用户设备运动；
195.基于到第二雷达功率状态的改变来启用雷达系统的感知操作，感知操作被配置为基于所感测的反射来提供雷达数据，以用于跟踪用户并监视用户与用户设备之间的距离；以及
196.响应于所选择的多模式界面的功率模式是提醒模式，提供具有动态可调节的光度的单色显示，所述动态可调节的光度基于用户的手部相对于用户设备的位置的改变而可调节。
197.示例16.如示例13至15中任一项所述的方法，其中，雷达系统使用不同占空比收集数据，当至少一个组件不活动时关断所述组件，或者调整功率放大水平。
198.示例17.如示例13至16中任一项所述的方法，其中，显示器的至少一个功能，特别是显示器的色彩或光度，适配于用户或用户的部位与用户设备之间的距离的减小量或减小速率。
199.示例18.如示例13至17中任一项所述的方法，其中，至少一个数字波束成形器操作来形成雷达波束，雷达波束被成形为半球、立方体、扇形、圆锥体或圆柱体。
200.示例19.如示例13至18中任一项所述的方法，其中，雷达系统包括至少一个角估计器，所述至少一个角估计器分析检测到的雷达信号的幅度响应的差异。
201.示例20.如示例13至19中任一项所述的方法，还包括：
202.向用户设备认证用户；以及
203.响应于认证用户：
204.启用雷达系统的参与操作以基于所感测的反射来提供雷达数据，以用于检测和处理表示用户与用户设备的显式交互的基于雷达的空中手势；
205.为多模式界面选择活动模式并应用；和
206.响应于为多模式界面选择活动模式并应用，提供高光度和色彩饱和度显示。
207.示例21.如示例13所述的方法，还包括：
208.响应于为多模式界面选择活动模式并应用，将一个或更多个照明效果应用于高光度和色彩饱和度显示以提供与用户的认证相对应的视觉反馈。
209.示例22.如示例13至21中任一项所述的方法，其中：
210.雷达系统的多个雷达功率状态至少包括使用低占空比的空闲模式、使用中
‑
低占空比或中
‑
高占空比的关注模式以及使用高占空比的交互模式；
211.多模式界面的多个功率模式包括休眠模式、环境模式、提醒模式和活动模式；
212.休眠模式对应于雷达系统的空闲模式，并使得多模式界面能够提供黑色显示；
213.环境模式对应于关注模式，环境模式使用中
‑
低占空比并使得多模式界面能够提供低光度显示；
214.提醒模式对应于关注模式，提醒模式使用中
‑
高占空比并使得多模式界面能够提供具有动态可调节的光度的单色显示，所述动态可调节的光度基于在距用户设备特定距离内用户的手部相对于用户设备的位置的改变而可调节；以及
215.活动模式对应于雷达系统的交互模式，并使得多模式界面能够提供高光度和色彩饱和度显示。
216.示例23.如示例13至22中任一项所述的方法，其中：
217.雷达系统的多个雷达功率状态至少包括空闲模式、关注模式和交互模式；以及
218.空闲模式需要不超过大约30毫瓦(mw)的功率；
219.关注模式需要不超过大约60mw的功率；以及
220.交互模式需要不超过大约90mw的功率。
221.示例24.如示例13所述的方法，其中：
222.所述确定包括确定用户的运动包括用户离开雷达场；
223.响应于确定用户离开雷达场，将第二雷达功率状态选择为空闲状态，雷达系统的空闲状态对应于雷达系统的预先存在操作；
224.所选择的多模式界面的功率模式包括休眠模式，多模式界面的休眠模式对应于雷达系统的空闲状态；以及
225.休眠模式使得多模式界面能够提供黑色显示。
226.结论
227.尽管已经以特定于特征和/或方法的语言描述了用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统的技术以及实现所述系统的装置的实现，但是应当理解，所附权利要求的主题不必限于所描述的具体特征或方法。相反，具体特征和方法被公开为实现用于将不同功率模式应用于多模式界面的基于移动设备的雷达系统的示例实现。