根据变化的雷达脉冲重复时间的对象距离和速度检测制造技术

本公开的技术涉及根据变化的雷达脉冲重复时间的对象距离和速度检测。一种设备包括发射器、接收器和处理器。该发射器被配置为在电磁脉冲之间具有变化的脉冲重复时间的帧内发送电磁脉冲的序列。该电磁脉冲的中心频率通过频率步进而变化。该接收器被配置为接收从对象反射的相对应的反射电磁脉冲的序列。该处理器被配置为基于接收到的相对应的反射电磁脉冲的序列来确定对象的距离和速度信息。通过改变雷达帧中连续脉冲之间的脉冲重复时间，该雷达系统可以提高距离分辨率，特别是在频率调制连续波(FMCW)雷达系统的情况下。

【技术实现步骤摘要】
根据变化的雷达脉冲重复时间的对象距离和速度检测相关申请的交叉引用本申请要求于2019年9月17日提交的美国临时申请No.62/901,378和于2019年9月18日提交的美国临时申请No.62/902,081的权益，这两个的公开内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
车辆雷达系统通常使用频率调制连续波(FMCW)传输来检测车辆周围的对象。在相邻目标之间进行区分对于雷达系统可能是个挑战，特别是在速度和/或距离方面。增加雷达的距离分辨率增强了雷达系统，以更好地在两个相邻目标之间进行区分，这可能会导致多普勒覆盖和距离覆盖的性能下降。
技术实现思路
本文件描述了根据变化的雷达脉冲重复时间的对象距离和速度检测的一个或多个方面。在一个示例中，一种设备包括发射器、接收器和处理器。该发射器被配置为在电磁脉冲之间具有变化的脉冲重复时间的帧内发送电磁脉冲的序列。该电磁脉冲的中心频率随频率步进而变化。该接收器被配置为接收从对象反射的相对应的反射电磁脉冲的序列。该处理器被配置为基于接收到的相对应的反射电磁脉冲的序列来确定该对象的距离和速度信息。在另一个示例中，一种方法包括利用发射器在帧内发送电磁脉冲的序列，所述电磁脉冲具有在电磁脉冲之间变化的脉冲重复时间。该电磁脉冲的中心频率随频率步进而变化。该方法还包括利用接收器，接收从对象反射的相对应的反射电磁脉冲的序列。该方法还包括利用处理器，基于该接收到的相对应的反射电磁脉冲的序列来确定该对象的距离和速度信息。本
技术实现思路
被提供用于介绍根据变化的雷达脉冲重复时间的对象距离和速度检测的各个方面，所述方面在下面的具体实施方式和附图中将进一步描述。为了便于描述，本公开侧重于基于车辆或基于汽车的系统，诸如集成在行驶于道路上的车辆上的那些系统。然而，本文所述的技术和系统不限于车辆或汽车语境，而且还适用于其中可以使用雷达来在近距离的对象之间进行区分的其他环境。本
技术实现思路
并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，亦非旨在用于确定要求保护的主题的范围。附图说明参考以下附图，本文件中描述了根据变化的雷达脉冲重复时间的对象距离和速度检测的一个或多个方面的细节。贯穿附图使用相同的数字来引用相似的特征和部件：图1示出了示例车辆，其中示例雷达系统被配置为从变化的雷达脉冲重复时间来确定对象距离和速度。图2示出了作为车辆的一部分的示例雷达系统的示例实现方式。图3示出了示例雷达系统的示例信号。图4示出了来自示例雷达系统的发送雷达信号的频率扫描。图5示出了响应于图4的发送雷达信号的反射雷达信号。图6示出了示例雷达系统的距离迁移的示例。图7示出了示例雷达系统的减轻的距离迁移的示例。图8示出了示例雷达系统的啁啾的示例。图9示出了示例雷达系统的示例步进频率波形。图10示出了图9的三角波形的示例处理流程。图11示出了示例FMCW雷达系统的另一个示例步进频率波形。图12示出了图11的步进频率波形的示例处理流程。图13示出了操作被配置为从变化的雷达脉冲重复时间来确定对象距离和速度的示例雷达系统的示例方法。具体实施方式概览本公开的技术涉及根据变化的雷达脉冲重复时间的对象距离和速度检测。通过改变雷达帧中连续脉冲之间的脉冲重复时间，雷达系统可以提高距离分辨率，特别是在频率调制连续波(FMCW)雷达系统的情况下。距离分辨率是对雷达系统分离彼此相对接近且具有相同行进方位或行进方向的对象的能力的测量。传统的FMCW啁啾(chirp)模式具有等于啁啾带宽的系统带宽，并且由于系统的带宽确定距离分辨率，因此传统FMCW系统可被限制在其最大距离分辨率内。代替生成传统的FMCW啁啾模式，描述了一种雷达系统，其中，收发器生成多啁啾模式，且多个啁啾的分组在帧内具有变化的脉冲重复时间(PRT)。帧被定义为一段时长，该时长期间FMCW啁啾模式具有多个啁啾的第一周期，该第一周期之后是第二周期的空闲时间。PRT被定义为从一个脉冲的开始到下一个脉冲的开始的历时。改变PRT减轻了距离迁移现象，其中反射信号的峰值功率(即，目标峰)减小，周期因目标的移动而变宽。与粗距离分辨率相比，较精细的距离分辨率往往会使目标峰随时间扩展。目标峰的扩展可降低信噪比并且降低雷达系统在两个目标之间进行区分的能力。FMCW雷达系统用于确定车辆周围的对象的位置、速度和角度。在FMCW雷达发射器中，信号在被称为啁啾的多个斜坡中进行调制，并经由发射天线发送。接收天线接收到反射信号后，该信号与发送的信号(transmittedsignal)混合，被下变频，并且由模数转换器(ADC)进行采样。所得的数字信号由车载处理器处理。经处理的信号峰值在频谱中的位置是目标相对速度和从目标到接收天线的距离的函数。在一些情况下，具有不同速度和距离的目标会表现为具有频谱中不同位置的多个峰值。本公开介绍了根据变化的雷达脉冲重复时间的对象距离和速度检测。描述的是一种将雷达系统的距离分辨率与ADC的采样率解耦的波形和处理策略，使得即使在使用具有低采样速度的ADC时也可以获得较精细的距离分辨率。另外，公开了使用步进频率FMCW展开混叠多普勒频率的方法。操作环境图1示出了车辆100，在该车辆100中，示例FMCW雷达系统102可以检测对象104，例如，人、动物、其他车辆以及诸如树木和障碍物之类的静止对象。尽管示出为汽车，车辆100可以表示其他类型的机动车辆(例如，摩托车、公共汽车、拖拉机、商用车辆或施工设备)、非机动车辆(例如，自行车)、有轨车辆(例如，火车或电车)、水运工具(例如，船只或船舶)、飞行器(例如，飞机或直升机)、或航天器(例如，卫星)。将FMCW雷达系统102(以下称为“雷达系统102”)安装到车辆100上或集成在车辆100内。本文所描述的技术和系统不限于车辆或汽车语境，还适用于其中对象检测可能有用的其他移动和非移动环境，包括机械、机器人设备、建筑物和其他结构。在所描绘的实现方式中，雷达系统102位于车辆100的外部的中央。在其它实现方式中，雷达系统102围绕车辆100分布，诸如在前保险杠和/或后保险杠后面，或者在车辆100的内部且具有透过车辆100的窗户的视野。雷达系统102在车辆100的被视场110包围的部分中发送雷达信号(例如，发送的信号106)并且接收雷达反射(例如，反射信号108)。视场110包括围绕车辆100的一个或多个区域。示例视场110包括360度视场、一个或多个180度视场110、一个或多个90度视场110等，其可以重叠(例如，用于创造特定大小的视场)。图2示意性地示出了安装在车辆100上的雷达系统102的示例。该系统包括发射器200、接收器202和处理器204。在该示例中，处理器204被配置为发射器200的控制器和用于处理由接收器202接收的反射信号108以供对象检测的信号处理器。在由图2所示的示例中，处理器204控制发射器200以使用FMCW传输。雷达系统102包括通信接口206，以通过车辆100的通信总本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n发射器，所述发射器被配置为发送包括电磁脉冲的序列的雷达帧，所述电磁脉冲具有在所述序列中的两个电磁脉冲之间的变化的脉冲重复时间并且具有随频率步进而变化的中心频率；/n接收器，所述接收器被配置为响应于所述雷达帧接收从对象反射的反射脉冲的相对应的序列；以及/n处理器，所述处理器被配置为基于所述反射脉冲的相对应的序列来确定所述对象的距离和速度信息。/n

【技术特征摘要】
20190917 US 62/901,378;20190918 US 62/902,081;20201.一种设备，包括：
发射器，所述发射器被配置为发送包括电磁脉冲的序列的雷达帧，所述电磁脉冲具有在所述序列中的两个电磁脉冲之间的变化的脉冲重复时间并且具有随频率步进而变化的中心频率；
接收器，所述接收器被配置为响应于所述雷达帧接收从对象反射的反射脉冲的相对应的序列；以及
处理器，所述处理器被配置为基于所述反射脉冲的相对应的序列来确定所述对象的距离和速度信息。


2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器进一步被配置为从所述反射脉冲的相对应的序列中的单个反射脉冲中确定距离和速度信息。


3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器进一步被配置为基于所述帧内所述电磁脉冲的序列内的所述电磁脉冲的单个带宽，来确定所述对象的第一距离分辨率。


4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述处理器进一步被配置为基于所述帧内所述电磁脉冲的序列内的所述电磁脉冲的组合带宽，来确定所述对象的第二距离分辨率。


5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第二距离分辨率小于所述第一距离分辨率。


6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发射器进一步被配置为基于重复次数的计数、初始中心频率、初始脉冲重复时间和所述频率步进，来改变所述脉冲重复时间。


7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发射器被配置为通过发射步进频率频率调制连续波(FMCW)雷达信号，来发送所述帧。


8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发射器被配置为通过在频率步进部分中发射第一频率斜率和第二频率斜率，来发送所述帧。


9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述发射器被配置为发射具有相同带宽的所述第一频率斜率和所述第二频率斜率。


10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述发射器被配置为发射具有有着正斜率的上啁啾部分的所述第一频率斜率和所述第二频率斜率。


11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述发射器被配置为发射具有相同中心频率的所述第一频率斜率和所述第二频率斜率。


12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述发射器被配置为通过时间延迟，来分离所述第一频率斜率的结束时间和所述第二频率斜率的开始时间。


13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述发射器被配置为利用每一个频率步进部分，来改变所...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·余，J·F·瑟西，李正征，
申请(专利权)人：安波福技术有限公司，
类型：发明
国别省市：巴巴多斯;BB