用于自动化车辆MIMO雷达的残余抵消制造技术

本申请公开了用于自动化车辆MIMO雷达的残余抵消。适于在自动化车辆上的使用的伪随机相位调制(PRPM)多输入多输出(MIMO)雷达系统(10)，包括发射由第一PRPM码(40A)生成的第一发射信号(38A)的第一发射天线(12A)、发射由第二PRPM码(40B)生成的第二发射信号(38B)的第二发射天线(12B)、用于检测源自第一发射信号(38A)的第一反射信号(42A)和源自第二发射信号(38B)的第二反射信号(42B)的接收天线(14)以及控制器(46)。控制器(46)与接收天线(14)通信，而且用于生成第一PRPM码(40A)和第二PRPM码(40B)。控制器(46)配置为生成第一子通道输出(18A)、生成第二子通道输出(18B)、确定第一残余信号(50A)以及确定第一残余移除信号(36A)。

【技术实现步骤摘要】
用于自动化车辆MIMO雷达的残余抵消专利技术
本公开总地涉及多输入多输出(MIMO)雷达系统，而且更具体地涉及源自接收信号的解调的信号残余的抵消。专利技术
技术介绍
汽车雷达传感器在自动化车辆感测系统中广泛地使用，以提供关于周围环境的信息来控制对自动化车辆的操作和/或在高级驾驶辅助系统(ADAS)特征中使用。雷达系统可采用各种技术以确定或测量反射信号的到达角度。以此方式，能够估算物体的角度方向。一种称为数字波束成形的技术使用天线阵列接收被物体反射的信号。通过分析反射信号跨天线元件阵列的相对相位，能够确定天线元件阵列接收信号的角度。对于MIMO雷达系统，接收天线将接收来自多个发射天线的信号。例如，在具有两个发射(Tx)天线和一个接收(Rx)天线的MIMO雷达系统中，一接收到来自两个发射天线的信号，就将它们以某种方式分开或区分，以有效地形成两个接收天线通道。该概念能够被延伸至由N个单独的Rx天线接收的M个单独的Tx天线以产生等效的N*M天线阵列。等效阵列的N*M天线的位置恰是Tx天线位置和Rx天线位置的空间卷积。已经提出了用于完全自动化和半自动化驾驶应用的雷达系统，该雷达系统使用具有来自多个发射和接收天线元件的合成孔径技术的多输入多输出(MIMO)雷达概念。该MIMO技术提供了一种从较小数量的发射和接收天线合成复杂阵列的方法。这可用于各种优势，例如为了改善的角度精度性能形成大于天线的物理大小的合成孔径。MIMO技术的另一种使用是为了模糊度(ambiguity)的益处提供具有天线的间距小于天线的物理大小的阵列。MIMO雷达设计的许多其他的使用和益处是可能的。在MIMO雷达系统中，多个发射和接收天线发射和接收独立的(即正交的)雷达信号。如果发射信号沿着传播路径的交叉相关是低的，接近零，则可以认为发射信号是正交的。存在发射和接收正交信号波形的各种方法，包括时分复用(TDM)、频分复用(FDM)和相位调制(PM)。这些方法中的每一个具有性能/成本的折衷。在2006年1月6日颁发给Alland且名称为DIGITALBEAMFORMINGFORANELECTRONICALLYSCANNEDRADARSYSTEM(用于电子扫描雷达系统的数字波束成形)的美国专利号7,474,262描述了配置为使用TDM方法来操作的MIMO雷达系统，其产生了从多个发射天线发射出的信号之间的最大程度的正交。检测动态范围将不会被发射天线之间的信号干扰削减。然而，TDM引入了雷达测量的相干处理区间(CPI)的无效使用。这将通过降低检测灵敏度(通过时分复用损失)来削减雷达的物体检测性能以及清楚地测量跨宽区间的多普勒的能力(通过增加来自单个发射天线的脉冲之间的时间)。为了克服TDM方法的性能限制，可能期望从多个发射天线同时生成信号但仍然由每个接收天线分开同时接收的信号以形成多个通道。这要求生成的多个信号具有一些水平的正交性，从多个发射天线发射，而且这些信号的叠加被每个接收天线接收。在被接收后，这些信号然后被分开。存在多种已知的方法来实现这个。一种方法是频分复用。使用该方法，对于每个发射天线的发射信号是来自对于其他发射天线的发射信号的在频率中的偏移。在下转换之后，来自不同Tx天线的信号之间将有频率偏移。该方法的成本是要求增大的基带带宽以采样来自多个发射天线的接收的信号。而且，影响了清楚的范围覆盖。实现正交的另一种方法是与另一个发射信号相比对一个发射信号实现相位调制。该调制可能涉及具有0°和180°相位态的双相调制或在其中使用更多相位态的多相调制的使用。使用两类相位调制。第一类使用常规的、周期的码以在频率中移动接收信号，例如方波码的使用。该方法的缺点是来自一个物体的接收信号在频率中的移动可干扰来自另一个物体的信号。为了避免这个，例如，可使用增加的脉冲重复频率(PRF)以确保来自一个发射天线的信号不干扰来自另一个发射天线的信号。然而，该替代导致增加的系统成本和复杂性。使用相位调制的另一种方法是通过诸如伪随机码来相对于另一个发射信号调制一个发射信号的相位。该方法在此处被称为伪随机相位调制(PRPM)。通过根据应用到发射天线之一的发射码来解调接收信号，可恢复来自该发射天线的信号。由于其他发射天线的不同相位调制，抑制了来自其他发射天线的信号。根据应用到每个发射天线的相位码，对于同一接收信号，可重复解调过程。在该方法中，可将来自多个发射天线的信号叠加产生的合成的接收信号分开到其各个组成元件中。该方法的限制是在对给定的发射天线的解调后，来自其他发射天线的抑制的信号的能量对于给定的发射天线仍然存在于恢复的信号中，但仅仅跨频带分布。存在于恢复的信号中的来自抑制的信号的分布的能量在本文中称为残余。残余源自或由于在应用到每个发射天线的信号之间的完美正交性的缺乏。存在于来自特定发射天线的恢复的信号中的残余由来自其他发射天线的每一个的各个残余的叠加组成。残余的水平或强度与接收信号水平相关，并且与发射信号之间的正交程度相关。在相位编码波形的情形下，用于每个发射天线的相位码的交叉相关确定发射信号之间的正交程度，还确定残余的频谱形状。该残余的存在限制了雷达系统在从较大物体反射的信号存在时清楚地提取从较小物体反射的信号的能力。可通过增加相位编码波形之间的正交性(即降低交叉相关)来降低残余水平。用于减少产生于PRPM的残余的一种已知的方法是增加相位码长度以减少残余。然而，对于一些设计，为了残余中的显著提高而增加码长度可能是不实际的或可能在系统设计上有成本和性能的影响。由ZhiguoZhao、JianwenChen和ZhengBao在2012年第10届天线、传播与电磁理论国际研讨会(ISAPE)上发表的名称为SlowTimeRandomPhase-CodedWaveformsinMIMOOTHR(MIMOOTHR中的慢时间随机相位编码波形)的文章描述了减少残余的另一种方法。在该实现中，描述了称为分层波形分离(HWS)的方法以减少来自PRPMMIMO实现的残余。尽管该方法可达到相似的性能，其使用矩阵子空间投影的方法以标识和移除来自强信号的残余。然而，其计算是复杂和耗时的，而且对于低成本的汽车雷达通常是不实际的。专利技术概述本文中所描述的是通过降低残余水平来改善对多输入多输出(MIMO)雷达系统的伪随机相位调制(PRPM)的限制的雷达信号处理技术。根据一个实施例，提供了适于在自动化车辆上的使用的伪随机相位调制(PRPM)多输入多输出(MIMO)雷达系统。该系统包括发射由第一PRPM码生成的第一发射信号的第一发射天线、发射由第二PRPM码生成的第二发射信号的第二发射天线、用于检测源自第一发射信号的第一反射信号的接收天线和源自第二发射信号的第二反射信号的接收天线以及控制器。控制器与接收天线通信，而且用于生成第一PRPM码和第二PRPM码。控制器配置为基于来自接收天线的下转换信号和第一PRPM码的复共轭生成第一子通道输出、基于来自接收天线的下转换信号和第二PRPM码的复共轭生成第二子通道输出、基于第二子通道输出确定第一残余信号以及通过从第一子通道输出减去第一残余信号确定第一残余移除信号。在一个实施例中，基于第二子通道输出与第一PRPM码和第二PRPM码的交叉相关的频率变换的卷积确定第一残余信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伪随机相位调制(PRPM)多输入多输出(MIMO)雷达系统(10)，适于在自动化车辆上的使用，所述系统(10)包括：第一发射天线(12A)，发射由第一PRPM码(40A)生成的第一发射信号(38A)；第二发射天线(12B)，发射由第二PRPM码(40B)生成的第二发射信号(38B)；接收天线(14)，用于检测源自所述第一发射信号(38A)的第一反射信号(42A)和源自所述第二发射信号(38B)的第二反射信号(42B)；以及控制器(46)，与所述接收天线(14)通信，而且用于生成所述第一PRPM码(40A)和所述第二PRPM码(40B)，所述控制器(46)配置为基于来自所述接收天线(14)的下转换信号(48)和所述第一PRPM码(40A)生成第一子通道输出(18A)，基于来自所述接收天线(14)的所述下转换信号(48)和所述第二PRPM码(40B)生成第二子通道输出(18B)，基于所述第二子通道输出(18B)确定第一残余信号(50A)，以及通过从所述第一子通道输出(18A)减去所述第一残余信号(50A)确定第一残余移除信号(36A)。

【技术特征摘要】
2015.12.08 US 14/962,0921.一种伪随机相位调制(PRPM)多输入多输出(MIMO)雷达系统(10)，适于在自动化车辆上的使用，所述系统(10)包括：第一发射天线(12A)，发射由第一PRPM码(40A)生成的第一发射信号(38A)；第二发射天线(12B)，发射由第二PRPM码(40B)生成的第二发射信号(38B)；接收天线(14)，用于检测源自所述第一发射信号(38A)的第一反射信号(42A)和源自所述第二发射信号(38B)的第二反射信号(42B)；以及控制器(46)，与所述接收天线(14)通信，而且用于生成所述第一PRPM码(40A)和所述第二PRPM码(40B)，所述控制器(46)配置为基于来自所述接收天线(14)的下转换信号(48)和所述第一PRPM码(40A)生成第一子通道输出(18A)，基于来自所述接收天线(14)的所述下转换信号(48)和所述第二PRPM码(40B)生成第二子通道输出(18B)，基于所述第二子通道输出(18B)确定第一残余信号(50A)，以及通过从所述第一子通道输出(18A)减去所述第一残余信号(50A)确定第一残余移除信号(36A)。2.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，基于第二频域调制(54B)的输出信号(54A)与所述第一PRPM码(40A)和所述第二PRPM码(40B)的交叉相关的频率变换的卷积确定所述第一残余信号(50A)。3.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(46)进一步配置为基于所述第一子通道输出(18A)确定第二残余信号(50B)，以及基于从所述第二子通道输出(18B)减去所述第二残余信号(50B)确定第二残余移除信号(36B)。4.如权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，基于第一频域调制(54A)的输出信号(54A)与所述第二PRPM码(40B)和所述第一PRPM码(40...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·F·瑟西，A·H·阿雷吉，S·W·阿伦德，S·曹，
申请(专利权)人：德尔福技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US