一种新颖且有用的系统和方法，通过该系统和方法显著地改善了雷达角度和距离分辨率，而不增加关键硬件部件的复杂性。描述了一种多脉冲方法学，其中每个脉冲包含由总CPI带宽的一部分构成的部分角度和距离信息，被称为多波段啁啾。相对于单波段处理，每个啁啾具有显著地减小的分数带宽。每个啁啾包含填充“虚拟阵列”的仅一部分的角度信息，同时跨CPI包含全虚拟阵列信息。这使用每脉冲仅单个发射天线来完成，从而显著地简化MIMO硬件实现，被称为天线复用(AM)。用于生成多波段啁啾以及接收并生成改善的精细距离‑多普勒数据图的技术。也公开了一种部署在与接收器相对的发射器中的加窗技术。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】并入精细距离多普勒数据的改良慢速时间处理的FMCW汽车雷达
本文公开的主题涉及用于经由FMCW信号执行距离测量并且/或者经由数字波束形成和阵列处理执行角度测量的成像雷达、声纳、超声和其他传感器的领域，并且更具体地涉及利用分数带宽时间复用FMCW信号的非线性序列以及相关距离和多普勒处理的FMCW雷达的系统和方法。
技术介绍
近来，雷达在汽车工业中的应用已开始出现。高端汽车已经具有雷达，这些雷达向驾驶员提供停车辅助和车道偏离警告。当前，对自动驾驶汽车的兴趣增长并且它当前被认为是未来几年汽车行业中的主要驱动力。自动驾驶汽车对雷达技术在汽车中的应用提供新视角。不是仅辅助驾驶员，而是汽车雷达还将能够在车辆的控制中发挥积极作用。它们因此很可能成为车辆的自主控制系统的关键传感器。雷达优先于诸如声纳或激光雷达的其他替代品，因为它不太受天气条件影响并且能够被做得非常小以降低所部署的传感器对车辆的空气动力学和外观的影响。调频连续波(FMCW)雷达是一种与其他雷达相比提供若干优点的雷达。例如，它确保能够同时地检测周围对象的距离和速率信息。此信息对于自动驾驶车辆的控制系统提供安全且无碰撞操作很重要。对于较短距离检测，如在汽车雷达中一样，通常使用FMCW雷达。FMCW雷达在汽车应用中的若干优点包括：(1)FMCW调制相对地易于生成，提供大带宽、高平均功率、良好的短距离性能、高准确性、由于低带宽处理而导致的低成本并且允许非常好的距离分辨率而且允许使用多普勒频移来确定速率，(2)FMCW雷达能够在短距离下操作，(3)FMCW传感器能够被做得较小，具有带振荡器的单个RF发射源，该振荡器也用于对接收信号进行下转换，(4)由于发射是连续的，所以固态组件的适度输出功率是足够的。在线性FMCW雷达中，发射频率随时间线性地增加。来自在距离R0的目标的回波信号将在时间(即传播延迟)τ＝2R0/c返回。接收器中的混频器由于目标的距离而对于向上啁啾调制信号的拍频输出被给出为其中R0是到目标的距离；Bchirp是调制频率带宽；T是调制啁啾的持续时间；c是光速；多普勒频率使雷达返回信号的频率-时间图上移或下移。对于接近雷达的目标，所接收到的多普勒频率是正的。多普勒频率被给出为其中V0是目标径向速率(对于接近目标来说为负的)；f0是载波频率；考虑雷达传感器在频率f0下操作。由于到目标的距离和多普勒频移而导致的拍频fb对于上啁啾被给出为fb＝fR+fD(3)注意，单次啁啾测量对于每个目标产生频移。此值通过等式4与R0和V0有关。由于许多R和V组合能够满足等式，所以距离和速率估计是含糊的。安装在汽车中的雷达系统应该能够实时地提供由控制系统所要求的信息。需要能够提供足够的计算能力以满足实时系统要求的基带处理系统。处理系统对所接收到的信号执行数字信号处理以提取诸如周围对象的距离和速率的有用信息。当前，车辆(尤其是汽车)日益配备有被设计来在关键情形下辅助驾驶员的技术。除了相机和超声传感器之外，随着相关技术的成本降低，汽车制造商正在转向雷达。雷达的吸引力是它在任何天气条件下提供对多个对象的速率和距离的快速且清晰的测量。相关雷达信号被频率调制并且能够用频谱分析器来分析。以这种方式，雷达组件的开发者能够自动地检测、测量并显示甚至高达500GHz的频率的时域和频域中的信号。现在也对在自主车辆领域中使用雷达更感兴趣，这被预期在将来变得更普遍。毫米波汽车雷达适合于用在预防碰撞中并用于自主驾驶。与超声雷达和激光雷达相比，从77GHz至81GHz的毫米波频率不太易受雨、雾、雪和其他天气因素、灰尘和噪声的干扰影响。这些汽车雷达系统通常包括高频雷达发射器，该高频雷达发射器在已知方向上发射雷达信号。发射器可以在连续或脉冲模式下发射雷达信号。这些系统也包括连接到适当的天线系统的接收器，该接收器接收来自所发射的雷达信号的回波或反射。每个这种反射或回波表示由所发射的雷达信号照射的对象。高级驾驶员辅助系统(ADAS)是为了自动化、适配并增强车辆系统以进行安全且更好的驾驶而开发的系统。安全特征被设计以通过提供向驾驶员报警潜在问题的技术来避免碰撞和事故，或者通过实现保护措施并且接管车辆的控制来避免碰撞。自适应特征可以使照明自动化，提供自适应巡航控制，使制动自动化，并入GPS/交通警告，连接到智能电话，向驾驶员报警其他车辆或危险，使驾驶员保持在正确车道中，或者示出在盲区中有什么。有许多形式的ADAS可用：一些特征被内置到汽车中或者可用作附加包。另外，有售后解决方案可用。ADAS依靠来自多个数据源的输入，包括汽车成像、激光雷达、雷达、图像处理、计算机视觉和车内联网。附加输入可能来自主车辆平台外部的其他源，诸如其他车辆，被称为车辆对车辆(V2V)或车辆对基础设施系统(例如，移动电话或Wi-Fi数据网络)。高级驾驶员辅助系统当前是汽车电子中增长最快的部分之一，同时车辆安全体系ISO26262中的行业质量标准的采用率稳定地增加，正在开发技术特定标准，诸如IEEE2020图像传感器质量和通信协议，诸如车辆信息API。近年来许多行业正在移向自主解决方案，诸如汽车行业、交付等。这些自主平台在环境中操作，同时与固定对象和移动对象两者交互。出于此目的，这些系统要求允许它们以可靠且高效的方式感测其周围环境的传感器套件。例如，为让自主车辆规划其在上面有其他车辆的道路上的路线，轨迹规划器必须具有环境的带有移动对象的指示的3D地图。视觉传感器也由于坏天气和差能见度(例如，雾、烟、沙、暴雨、暴雪等)而降级。它们在估计径向速率时也受到限制。光检测和测距设备(LIDAR)用于通过用激光照射目标来测量到目标的距离。然而，这些是昂贵的，因为大多数具有可动零件并且范围非常有限。因此，汽车雷达被视为一种增强而非替代技术。在汽车领域中，雷达传感器是舒适和安全功能的关键组件，例如自适应巡航控制(ACC)或碰撞减轻系统(CMS)。随着渐增数目的汽车雷达传感器同时彼此接近操作，雷达传感器可能接收到来自其他雷达传感器的信号。接收到外来信号(干扰)可能导致诸如重影目标或信噪比降低的问题。在图1中示出了具有来自若干周围车辆的直接干扰的这样的汽车干扰场景。到目前为止，干扰尚未被认为是主要问题，因为配备有雷达传感器的车辆的百分比低，因此干扰的概率低。另外，传感器被主要用于舒适功能。在这种情况下检测干扰并在干扰的持续时间内关闭功能(即整个雷达)可能就足够了。相反地，将来系统的安全功能要求非常低的故障率。因此，雷达对雷达干扰是雷达传感器网络中的主要问题，尤其是当若干雷达同时在同一频率波段中操作并且彼此相互干扰时。因此，不管预测更高数目的雷达系统，必须降低干扰引发的问题的概率。如上所述，将汽车雷达应用于自主驾驶面临的主要挑战是其中可能来自不同供应商的若干不同步雷达在地理邻近中操作并利用重叠频率波段的高度可能情形。注意，不能期望雷达的当前安装的基础与新的汽车雷达传本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在被适配成利用非线性起始频率跳变序列来发射多波段啁啾信号的雷达系统中处理接收数据的方法，所述方法包括：/n接收在快速时间维度上处理的采样输入数据以生成粗略距离信息；以及/n利用改良傅立叶变换对所述采样输入数据执行慢速时间处理以生成多普勒数据和精细距离数据两者。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180507 IL 2591901.一种在被适配成利用非线性起始频率跳变序列来发射多波段啁啾信号的雷达系统中处理接收数据的方法，所述方法包括：
接收在快速时间维度上处理的采样输入数据以生成粗略距离信息；以及
利用改良傅立叶变换对所述采样输入数据执行慢速时间处理以生成多普勒数据和精细距离数据两者。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粗略距离信息是通过在所述快速时间维度上对所述采样输入数据应用傅立叶处理而生成的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述改良傅立叶变换包括多普勒项，由此其相位随着慢速时间的推移线性地改变。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多普勒项包括
其中T是脉冲或啁啾的周期，f0是载波中心频率，V是速率；并且k是表示慢速时间的啁啾指数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述改良傅立叶变换包括精细距离项，由此其相位依照非线性起始频率跳变序列随着慢速时间的推移非线性地改变。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述精细距离项包括
其中Rε是残余或精细距离，T是脉冲或啁啾的周期，V是速率；k是表示慢速时间的啁啾指数；ρ是粗略距离，c是光速；Δ[k]是啁啾k处的频移。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述改良傅立叶变换包括：
其中是由快速时间傅里叶处理提供的粗略距离/慢速时间数据图，Rε是残余或精细距离，T是脉冲或啁啾的周期，V是速率；k是表示慢速时间的啁啾指数；ρ是粗略距离，c是光速；Δ[k]是啁啾k处的频移，f0是载波中心频率。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，精细距离-多普勒耦合模糊通过与所述改良傅立叶变换处理相结合地针对所述啁啾序列利用非线性起始频率排序来打破。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述距离-多普勒慢速时间处理将多个较低分辨率粗略距离快速时间数据有效地组合成较高分辨率精细距离慢速时间数据。
10.一种在被适配成利用非线性起始频率跳变序列来发射多波段啁啾信号的雷达系统中接收处理的方法，所述方法包括：
接收雷达数字输入数据样本...
【专利技术属性】
技术研发人员：约拉姆·斯特廷尔，诺姆·阿尔坎，
申请(专利权)人：阿尔贝机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL
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