[发明专利]解决多普勒频移的车辆雷达系统及其使用方法

说明书

一种用于评估多普勒频移的车辆雷达系统，例如多输入多输出(MIMO)雷达系统，及其使用方法。在一个实施例中，将调制信号与正交代码序列混合，并且通过具有多个发射天线的发射天线阵列发射。信号从目标物体反射并通过具有多个接收天线的接收天线阵列接收。可能包括多普勒频移的每个接收信号被处理并与多个频移假设混合，这些频移假设旨在抵消多普勒频移并产生一系列相关值。选择具有最高相关值的频移假设并用于校正多普勒频移，以便可以获得更准确的目标物体参数，例如速度。

技术领域

本发明总体涉及雷达系统，且更具体地，涉及可以克服由于多普勒频移引起的角分辨率劣化的车辆雷达系统和方法。

背景技术

许多现代车辆配备有先进的安全和驾驶员辅助系统，其需要稳健且精确的物体检测和跟踪系统来控制主车辆操纵。这些系统利用物体的周期性或连续检测和控制算法来评估各种物体参数，例如相对物体范围、速度、行进方向和大小。例如，雷达设备通过发射从传感器视场内的目标反射的电磁信号来检测和定位物体(即目标)。反射信号作为回波返回到雷达，在那里他们被处理以确定各种信息，例如发送/接收信号的往返传播时间。然而，当存在多个目标时，某些雷达设备缺乏区分靠近的多个目标所必需的角度和/或空间分辨率。在这些情况下，其中多个定位目标如此靠近以至于他们不能通过范围或角度分开，如果雷达设备的多普勒分辨率足够高，则目标仍然可以通过多普勒频率分开。

当在具有雷达的主车辆和目标之间存在相对临近速率或径向速度时，多普勒效应本身表现出来。当雷达的发射信号从这样的目标反射时，返回信号的载波频率将被偏移。假设共同定位的发射器和接收器，所得到的多普勒频移是载波波长和雷达与目标之间的相对径向速度(临近速率)的函数。当目标远离雷达时，相对径向速度或临近速率被定义为正，并导致负多普勒频移；当目标移向雷达时，会发生相反的情况。

目前使用的先进雷达系统可以利用多输入多输出(MIMO)概念，其在发射器处使用多个天线以发射独立波形以及在接收器处使用多个天线以接收雷达回波。在“共同定位的”MIMO雷达配置中，发射器和接收器中的天线间隔足够近，使得每个天线观察物体的相同方面，从而假设点目标。在MIMO接收器中，匹配滤波器组件用于提取波形分量。当信号从不同天线发射时，每个信号的回波携带关于检测到的对象和不同传播路径的独立信息。由不同发射天线引起的相位差以及由不同接收天线引起的相位差在数学上形成虚拟天线阵列，其使用更少的天线元件提供更大的虚拟孔。从概念上讲，通过在发射器Tx和接收器Rx天线元件中的每一个之间进行交织来创建虚拟阵列，使得虚拟阵列中的元件表示MIMO阵列中的每个发射器Tx和接收器Rx天线的Tx-Rx对。对于共同定位的MIMO天线，具有N个发射器天线的发射阵列和具有M个接收天线的接收阵列产生具有M×N个虚拟接收器元件的虚拟阵列。换句话说，波形通过接收器处的匹配滤波器提取，使得在虚拟阵列中总共有M×N个提取信号。

除了从每个发射器天线生成和发射各个波形之外，可以使用各种编码技术对发射信号进行编码。例如，每个发射器天线可以被配置为发射具有不同代码的波形。因此，发射阵列将发射跨越整个雷达视场的N个空间代码，整个雷达视场通常在120°(视轴+/-60°)到180°(视轴+/-90°)的范围内。代码作为符号序列在N个发射天线中的每一个上发射。因为接收信号矢量是从所有N个发射天线发射的回波信号的总和，因此为了实现接收器处的N个传输信道的分离，序列中的符号数量(即，发射代码的数量)必须等于发射天线数量N。因此，随着发射天线数量增加，代码的长度和每个序列的重复间隔也增加。然而，随着重复间隔增加，出现关于速度评估(即，多普勒频率)的模糊度。

发明内容