[发明专利]用于包括速度模糊度分辨率的MIMO雷达中的速度检测的方法和设备

说明书

在所描述的示例中，方法(800)通过在多个接收器上接收由至少两个发射器发射并从物体反射的啁啾的至少一个帧来确定雷达检测到的物体的速度是否大于最大速度。估计每个接收器接收的对应于由每个发射器发射的啁啾(帧)的序列的信号的虚拟阵列矢量S中的速度诱导相移()(804)。使用校正虚拟阵列矢量S的每个元素的相位以生成校正的虚拟阵列矢量S_c(805)。对校正的虚拟阵列矢量S_c执行第一傅里叶变换(806)以生成校正的虚拟阵列谱。分析该校正的虚拟阵列谱以检测指示物体具有大于最大速度的绝对速度的特征(808)。

技术领域

本发明总体涉及物体检测和速度确定，并且更具体地涉及调频连续波(FMCW)雷达系统中的速度检测。

背景技术

FMCW雷达的基本发射信号是频率斜波(ramp)(通常也称为“啁啾”)。啁啾是一种频率随时间线性变化的信号。例如，毫米波FMCW雷达可以发射具有4GHz带宽的啁啾，该啁啾从77GHz开始并线性地斜升到81GHz。由发射(TX)天线发射的信号从一个或多个物体反射，并且在一个或多个接收(RX)天线处接收所反射的信号。

FMCW雷达在称为帧的单元中发射一系列这种等间隔的啁啾。在RX天线处接收的对应的信号被下变频、数字化并且然后被处理以获得雷达前方的多个物体的距离、速度和到达角。

多输入多输出(MIMO)雷达是一种改进FMCW雷达的角度估计能力的技术。使用MIMO雷达，多个TX天线发射到同一组RX天线。从多个TX天线发出的信号需要是正交的(即，不应相互干扰)。确保正交性的一些常用方法是：时分多路复用(TDM-MIMO)、频分多路复用(FDM-MIMO)和码相多路复用。在TDM-MIMO中，来自不同TX天线的信号占用不同的时隙。在FDM-MIMO中，来自多个TX天线的信号在频率上是分开的。在码相多路复用中，多个TX天线使用不同的伪随机噪声码(PN码)同时发射信号，这使得信号能够在接收器处是分开的。FDM-MIMO在发射链和接收链上都会增加额外的硬件复杂性。码相多路复用导致性能下降(由于解扩噪声)和/或显著增加计算要求(用于对内啁啾码PN序列解码)。

因此，TDM-MIMO在提供正交性方面优于其他方法。然而，TDM-MIMO操作模式导致雷达能够测量的最大无模糊速度的减小。使用常规TDM-MIMO雷达，任何以大于最大无模糊速度(v_max)的速度移动的物体都将具有其不正确地估计的速度。

发明内容

在所描述的示例中，一种方法确定由雷达检测的物体的绝对速度是否大于最大值。该方法包括在多个接收器上接收由至少两个发射器发射并从物体反射的啁啾的至少一个帧。估计虚拟阵列矢量S中的速度诱导相移基于每个接收器所接收的对应于由发射器所发射的啁啾(帧)的序列的信号计算S。使用校正虚拟阵列矢量S的每个元素的相位以生成校正的虚拟阵列矢量S_c。对校正的虚拟阵列矢量S_c的第一傅里叶变换生成校正的虚拟阵列谱。分析校正的虚拟阵列谱以检测指示物体具有大于最大速度的绝对速度的特征。

附图说明

图1是FMCW雷达的示意图。

图2是啁啾信号的曲线图。

图3是交错的啁啾信号的曲线图。

图4是另一雷达的示意图。

图5是具有两个发射器的雷达系统的示意图。

图6是示出速度和到达角的组合影响的曲线图。

图7是示出理想矩阵和错误校正矩阵的傅里叶变换的曲线图。

图8是示例实施例的方法方面的流程图。

图9是示例实施例的另一方法方面的流程图。

图10示出具有另一架构的TDM-MIMO雷达系统。