[发明专利]使用粒子群优化的用于汽车雷达的稀疏阵列设计

说明书

公开了一种用于设计用于汽车雷达的稀疏阵列的方法。方法将多个天线元件中的每一个从初始随机种子放置开始移动到候选相邻网格位置，以迭代地搜索对成本函数进行改进的天线元件的放置。可以根据与候选放置相关联的FFT响应的特性确定用于每个候选放置的成本函数。方法可以基于随机种子放置在多个候选放置中搜索具有最小成本函数的候选放置。可以针对大量随机种子放置重复搜索，以找到与每个随机种子放置对应的具有最小成本函数的候选放置。方法可以比较与多个随机种子放置对应的最小成本函数以确定具有最小成本函数的优化的放置。

技术领域

本公开的实施例一般涉及操作自主车辆。更具体地，本公开的实施例涉及用于自主驾驶车辆(ADV)的雷达的设计。

背景技术

以自主模式(例如，无人驾驶)操作的车辆可以减轻乘坐者，尤其是驾驶员的一些驾驶相关责任。当以自主模式操作时，车辆可以使用车载传感器导航到各种位置，从而允许车辆以最小的人机交互或者在没有任何乘客的一些情况下行进。

运动规划和控制是自主驾驶中的关键操作。运动规划和控制操作的准确性和效率很大程度上取决于车辆的传感器。诸如相机、光检测和测距(LIDAR)单元、雷达等的传感器用于捕获车辆周围环境的视频和电磁图像用于运动规划和控制。例如，汽车雷达发送电磁波并接收来自道路上的目标的反向散射能量。包括来自反射的电磁场的能量的接收到的雷达数据，称为雷达原始数据，可以使用快速傅立叶变换(FFT)处理以提取目标的距离、多普勒速度和角度信息。雷达可以包括发射天线元件的阵列或接收天线元件的阵列。从天线元件之间的累积线性间隔确定的天线元件的阵列的大小，称为阵列孔径，与天线波束的波束宽度成反比。阵列孔径越大，波束宽度越小，并且用于辨别目标的天线波束的角分辨率越精细。传统的均匀阵列具有均匀间隔的天线元件。因此，增大传统的均匀阵列的阵列孔径可能需要增加天线元件的数量，这不利地增加了阵列的功率、复杂性和成本。

可替换地，包括非均匀间隔的天线元件的天线，称为稀疏阵列，可以用于汽车雷达，作为增大阵列孔径并因此实现更好的角分辨率而不伴随地增加天线元件的数量的方式。现有的用于设计稀疏阵列的方法包括用于设计最小孔阵列和最小冗余阵列的方法。然而，这些设计方法具有局限性。例如，这些设计方法不支持多输入多输出(MIMO)阵列的设计。MIMO阵列，除了接收天线元件的阵列之外还包括发射天线元件的阵列，对于汽车应用变得普遍。期望有一种设计方法以设计适用于MIMO阵列以及用于汽车雷达的传统的稀疏阵列的任何大小的稀疏阵列。

发明内容

本公开的第一方面实施例提供了一种用于设计包括多个天线元件的稀疏阵列雷达的计算机实现的方法，所述方法包括：针对天线元件的多个随机种子放置中的每一个，确定相应的初始成本函数；从多个随机种子放置中的每一个生成天线元件的多个候选放置；针对多个候选放置中的每一个候选放置，确定相应的成本函数；针对多个随机种子放置中的每一个，如果从由相应的随机种子放置生成的候选放置中选择的局部最优放置具有比相应的随机种子放置的初始成本函数更小的成本函数，将其随机种子放置迭代地更新为局部最优放置；以及从多个局部最优放置和不具有对应的局部最优放置的多个随机种子放置中的任一个中选择具有最小成本函数的最终候选放置。

本公开的第二方面实施例提供了一种非暂时性机器可读介质，具有指令存储在其中，所述指令在由处理器执行时使得处理器执行如本公开的第一方面实施例提供的方法。

本公开的第三方面实施例提供了一种数据处理系统，包括：处理器；连接到所述处理器以存储指令的存储器，所述指令在由所述处理器执行时导致所述处理器执行如本公开的第一方面实施例提供的方法。

附图说明

本公开的实施例通过示例的方式示出并且不限于附图中的图，在附图中相同的附图标记表示相似的元件。

图1是示出根据一个实施例的联网系统的框图。

图2是示出根据一个实施例的自主车辆的示例的框图。