MIMO雷达系统技术方案

示例性实施例涉及一种用于使用雷达系统检测对象的方法，包括：通过处理器接收N×M个数字信号，N个接收机接收与M个编码发射信号序列相对应的M个接收信号，得到N×M个数字信号；对N×M个数字信号进行处理，以产生N×M个第一测距/相对速度矩阵；向N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵施加相位补偿，以补偿N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵和第M个测距/速度矩阵之间的测距差；使用发射编码的逆解码N个接收机的M个相位补偿测距/相对速度矩阵；使用针对N个接收机的M个测距/相对速度矩阵检测对象，以产生检测向量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种基于CDMA的MIMO雷达系统。
技术介绍
雷达系统可用来检测附近目标的测距(range)和速度。通过使用各种先进技术，如今的雷达系统可用于多种不同的应用。例如，汽车雷达被认为对增加公路安全性是至关重要的。
技术实现思路
下文示出了对多种示例性实施例的简要概括。可对以下概括进行适当简化和省略，这意在强调和引入各个示例性实施例中的某些方面，而不是限制本专利技术的范围。下文将示出对优选示例性实施例的具体描述，它们足以允许本领域技术人员作出和使用创造性概念。本文所述的各个实施例涉及一种用于使用雷达系统检测对象的方法，所述雷达系统具有M个发射天线、N个接收天线以及处理器，所述方法包括：通过处理器接收N×M个数字信号，其中N个接收机接收与M个编码发射信号序列相对应的M个接收信号，得到N×M个数字信号；对所述N×M个数字信号进行处理，以产生N×M个第一测距/相对速度矩阵；向N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵施加相位补偿，以对N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵和第M个测距/速度矩阵之间的测距差进行补偿；使用发射编码的逆来对N个接收机的M个相位补偿测距/相对速度矩阵进行解码，以产生针对N个接收机的M个解码相位测距/相对速度矩阵；使用针对N个接收机的M个测距/相对速度矩阵来检测对象，以产生检测向量。本文所述的各个实施例涉及一种雷达系统，包括：M个发射天线；N个接收天线；波形发生器，被配置为产生包括波形序列的发射信号；信号编码器，使用发射编码来对发射信号进行编码，以产生M个编码发射信号序列；N个接收机，包括：下转换器，被配置为对接收信号进行下转换，以产生下转换信号，其中接收信号对应于所述M个编码发射信号序列；以及模数转换器，被配置为将下转换信号转换为数字信号；数字信号处理器，被配置为：接收N×M个数字信号，其中N个接收机接收对应于M个编码发射信号序列的M个接收信号，得到N×M个数字信号；对所述N×M个数字信号进行处理，以产生N×M个第一测距/相对速度矩阵；向N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵施加相位补偿，以对N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵和第M个测距/速度矩阵之间的测距差进行补偿；使用发射编码的逆来对N个接收机的M个相位补偿测距/相对速度矩阵进行解码，以产生针对N个接收机的M个解码相位测距/相对速度矩阵；使用针对N个接收机的M个测距/相对速度矩阵来检测对象，以产生检测向量。本文所述的各个实施例涉及一种编码有指令的非瞬时机器可读存储介质，所述指令用于由雷达执行以用于检测对象，所述雷达系统具有M个发射天线和N个接收天线，所述介质包括：用于接收N×M个数字信号的指令，其中N个接收机接收与M个编码发射信号序列相对应的M个接收信号，得到N×M个数字信号；用于对所述N×M个数字信号进行处理以产生N×M个第一测距/相对速度矩阵的指令；用于向N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵施加相位补偿以对N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵和第M个测距/速度矩阵之间的测距差进行补偿的指令；用于使用发射编码的逆来对N个接收机的M个相位补偿测距/相对速度矩阵进行解码以产生针对N个接收机的M个解码相位测距/相对速度矩阵的指令；以及用于使用针对N个接收机的M个测距/相对速度矩阵来检测对象以产生检测向量的指令。附图说明为了更好地理解各种示例性实施例，对附图进行参考，其中：图1示出了FMCW雷达系统的实施例的功能图；图2示出了FMCW波形信号的示例；图3示出了具有N个啁啾的序列；图4示出了计算二维FFT的两个FFT步骤；图5示出了使用一个发射天线和多个接收天线来估计到达角；图6示出了两个发射天线和四个接收天线的布置；图7示出了虚拟接收天线在具有两个发射天线和两个接收天线的系统中的位置；图8示出了使用正交发射信号的具有两个发射天线和四个接收天线的雷达系统；图9示出了包含施加相移的序列的表；图10示出了对两个接收信号的2DFFT处理；图11示出了使用正交发射信号的具有三个发射天线和四个接收天线的雷达系统；以及图12示出了与图11中的雷达系统相关联的发射方案。为了便于理解，使用相同的附图标记来指代具有基本相同或相似结构或基本相同或相似功能的元素。具体实施方式本文所示的具体实施方式和附图示出了多种原理。将理解的是，本领域技术人员将能够想出能够实现这些原理并位于本公开的范围之内的各种布置(虽然本文并未明确描述或示出)。本文的术语“或”是非排除性的“或”(即，和/或)，除非本文另有指示(例如，“或其它”或“或备选地”)。此外，本文描述的各实施例不必相互排除，并且可组合以产生加入了本文所述的原理的其它实施例。汽车雷达系统被认为对于增加公路安全性来讲是至关重要的。在这种应用中，期望雷达系统检测其视场中的反射对象，明确地测量到被检测的每一个对象的距离，明确地测量被检测的每一个对象的相对径向速度，以及以高分辨率测量被检测的每一个对象的反射雷达信号的到达角。汽车雷达系统会经历两种不期望的情况。在第一种情况中，具有较高绝对相对径向速度的被检测反射器的相对径向速度被误解，导致速度模糊性。在第二种情况中，由于移动的反射器导致角度测量误差，所以多输入多输出系统中的到达角估计失真。虽然本文讨论了汽车雷达，但应该注意的是，本文以下所述的实施例的各种教导可适用于其它应用中使用的雷达系统。在雷达系统中，可在特定载波频率(例如79GHz)处发送根据具体波形原理调制的信号。可通过模拟接收机将反射信号下转换为基带信号，并通过系统的数字部分进行处理。在这些处理步骤中，计算到对象的距离、相对径向速度以及对象和雷达之间的到达角(AOA)。由于其准确性和鲁棒性，调频连续波(FMCW)对于汽车雷达系统是合适波形。发射短持续时间频率啁啾的序列的雷达实现方式在检测以非零相对径向速度移动的对象方面具有有益属性。图1示出了FMCW雷达系统的实施例的功能图。所接收的信号在时间上相对于发射信号具有延迟。时间延迟是由于在向外方向和返回方向上在雷达系统和反射对象之间的传播时间导致的。雷达系统100可包括波形发生器105、功率放大器110、低噪放大器(LNA)115、混合器120、图形保真滤波器125、模数转换器(ADC)130、采样率转换器135、数字信号处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达系统，包括：M个发射天线；N个接收天线；波形发生器，被配置为产生包括波形序列的发射信号；信号编码器，使用发射编码来对发射信号进行编码，以产生M个编码发射信号序列；N个接收机，包括：下转换器，被配置为对接收信号进行下转换，以产生下转换信号，其中所述接收信号对应于所述M个编码发射信号序列；以及模数转换器，被配置为将下转换信号转换为数字信号；数字信号处理器，被配置为：接收N×M个数字信号，其中N个接收机接收对应于M个编码发射信号序列的M个接收信号，得到N×M个数字信号；对所述N×M个数字信号进行处理，以产生N×M个第一测距/相对速度矩阵；向N×(M‑1)个第一测距/相对速度矩阵施加相位补偿，以对N×(M‑1)个第一测距/相对速度矩阵和第M个测距/速度矩阵之间的测距差进行补偿；使用发射编码的逆来对N个接收机的M个相位补偿测距/相对速度矩阵进行解码，以产生针对N个接收机的M个解码相位测距/相对速度矩阵；使用针对N个接收机的M个测距/相对速度矩阵来检测对象，以产生检测向量。

【技术特征摘要】
2014.11.11 US 14/538,5411.一种雷达系统，包括：
M个发射天线；
N个接收天线；
波形发生器，被配置为产生包括波形序列的发射信号；
信号编码器，使用发射编码来对发射信号进行编码，以产生M个编
码发射信号序列；
N个接收机，包括：下转换器，被配置为对接收信号进行下转换，
以产生下转换信号，其中所述接收信号对应于所述M个编码发射信号序
列；以及模数转换器，被配置为将下转换信号转换为数字信号；
数字信号处理器，被配置为：
接收N×M个数字信号，其中N个接收机接收对应于M个编码发
射信号序列的M个接收信号，得到N×M个数字信号；
对所述N×M个数字信号进行处理，以产生N×M个第一测距/相
对速度矩阵；
向N×(M-1)个第一测距/相对速度矩阵施加相位补偿，以对N×
(M-1)个第一测距/相对速度矩阵和第M个测距/速度矩阵之间的测
距差进行补偿；
使用发射编码的逆来对N个接收机的M个相位补偿测距/相对速
度矩阵进行解码，以产生针对N个接收机的M个解码相位测距/相对
速度矩阵；
使用针对N个接收机的M个测距/相对速度矩阵来检测对象，以
产生检测向量。
2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，相位修正的幅度取决于
速度指标和时间常数。
3.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，数字信号处理器还被配
置为计算被检测的对象的AOA。
4.根据权利要求1所述的雷达系统，其中：
发射信号是包括频率啁啾波形的序列在内的调频连续波FMCW信

\t号；
对第一发射信号进行下转换包括：将发射信号与接收信号混合；以
及
产生所述N×M个测距/相对速度矩阵包括：对N×M个数字信号执行
二维快速傅里叶变换FFT，其中第一方向中的FFT对应于测距，且第二方
向中的FFT对应于相对速度。
5.根据权利要求1所述的雷达系统，其中：
发射信号是包括具有脉冲重复频率PRF的波形的序列在内的脉冲雷
达信号；以及
产生所述N×M个测距/相对速度矩阵包括：对N×M个数字信号执行
距离选通，并且对所述N×M个数字信号执行快速傅里叶变换FFT。
6.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，对发射信号进行编码包
括：
产生包括由第一天线和第二天线发射的信号在内的第一编码发射序
列；以及
产生包括由第一天线和第三天线发射的信号在内的第二编码发射序
列。
7.根据权利要求6所述的雷达系统，其中，数字信号处理器还被配
置为：使用来自第一天线的两个不同接收信号对检测中的改变进行补偿。
8.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，对对象进行检测包括：
使用恒虚警率检测器。
9.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述发射编码包括满秩
编码矩阵。
10.一种用于使用雷达系统检测对象的方法，所述雷达系统具有M
个发射天线、N个接收天线以及处理器，所述方法包括：
由处理器接收N×M个数字信号，其中N个接收机接收与M个编码发
射信号序列相对应的M个接收信号，得到N×M个数字信号；
对所述N×M个数字信号进行处理，以产生N×M个第一测距/相对速
度矩阵；

【专利技术属性】
技术研发人员：费克·戈斯·詹森，阿莱西奥·菲利皮，佐兰·兹科维克，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL