MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法及处理设备技术

本发明专利技术公开了一种MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法及处理设备，涉及车载毫米波雷达技术领域。本发明专利技术的毫米波雷达设置有T1个发射天线，速度解模糊方法通过预设的发射模式运行；发射模式包括快模式与慢模式，在快模式下，从T1个发射天线中任选一个发射天线连续发射N个线性调频信号；在慢模式下，T1个发射天线均以设定时序各自连续发射N个线性调频信号。随后使用本发明专利技术给的速度解模糊算法对回波信号进行处理以实现速度解模糊。本发明专利技术的方法有效解决了MIMO体制下车载毫米波雷达不模糊测速范围小的问题，提高了毫米波雷达的测速范围，扩展了MIMO技术在车载毫米波雷达领域的实用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法及处理设备


[0001]本专利技术涉及车载毫米波雷达
，尤其涉及一种MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法及处理设备。

技术介绍

[0002]毫米波雷达已经成为目前汽车的主要传感器之一，毫米波雷达所特有的全天时和全天候工作的优势使其突出于车载光学摄像头和激光雷达等传感器，此外相较于激光雷达其价格也更低廉。传统的车载毫米波雷达收发天线数量很少，发射天线数量一般只有一至两根，其水平向角分辨率不高，一般也不具备测高能力的劣势使其在辅助驾驶领域的作用有限。而MIMO(Multiple Input Multiple Output，多发多收)技术的广泛使用乃至近年来4D毫米波雷达的出现，使得毫米波雷达的角度分辨率有迫近激光雷达的趋势。
[0003]现阶段，角分辨率的提高主要是依靠在水平和俯仰向布置更多的收发天线。MIMO雷达主要有频分复用(FDM)、码分复用(CDM)和时分复用(TDM)几种具体实现方式，频分复用和码分复用其实现复杂度以及对半导体器件的要求都更高，同时码分复用也并不能减小由发射天线数量增加带来的天线发射总时长的增加。现阶段车载毫米波雷达大多采用了基于时分复用(TDM)技术的MIMO，使用TDM
‑
MIMO的发射模式加之发射天线数量的增加，这会导致雷达每帧下天线发射总时长的大幅增长，同时也成倍地降低了速度维(慢时间维)的采样率，使得不模糊测速范围显著降低，无法达到车载毫米波雷达产品对单帧的更新时间和不模糊测速范围的要求（一般而言单帧的更新时间要求不低于20Hz，对前向雷达的不模糊测速范围要求不小于
±
150kph）。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法及处理设备，以解决MIMO模式下现有技术中存在的不模糊测速范围低的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法，速度解模糊方法毫米波雷达设置有T1个发射天线，所述速度解模糊方法通过预设的发射模式运行；所述发射模式包括快模式与慢模式；在所述快模式下，从 T1个所述发射天线中任选一个所述发射天线连续发射N个线性调频信号；在所述慢模式下，T1个所述发射天线均以设定时序各自连续发射N个所述线性调频信号。
[0006]进一步地，所述毫米波雷达还设置有R1个接收天线，所述速度解模糊方法包括如下步骤：S10、对所述快模式与慢模式进行系统设置；S20、在当前帧下，T1个所述发射天线在所述快模式、慢模式下分别按照第一发射周期Tc_fast发射N个所述线性调频信号、按照第二发射周期Tc_slow发射T1
×
N个所述线性
调频信号；R1个所述接收天线分别接收经所有目标对象反射的N个所述线性调频信号的回波、T1
×
N个所述线性调频信号的回波，分别形成R1个第一回波矩阵、R1
×
T1个第二回波矩阵；S30、分别对所述第一回波矩阵、第二回波矩阵进行数据预处理，得到所述第一回波矩阵对应的第一最大不模糊速度Vmax_fast和所述第二回波矩阵对应的第二最大不模糊速度Vmax_slow，以及所有目标对象的位置和速度在所述第一回波矩阵、第二回波矩阵中的索引值；S40、逐一对每个所述目标对象的速度进行解模糊，输出所述目标对象对应的模糊倍数；S50、返回步骤S20，执行下一帧下所有目标对象的速度解模糊。
[0007]进一步地，步骤S10中，包括如下步骤：S101、确定所述快模式与慢模式的先后顺序；S102、设定所述慢模式的时序；S103、设定ADC的采样率和采样点数；S104、设定所述第一发射周期Tc_fast、第二发射周期Tc_slow、N的值。
[0008]进一步地，步骤S30包括如下步骤：S301、分别对所述第一回波矩阵、第二回波矩阵做二维FFT处理；S302、对二维FFT处理后的所述第一回波矩阵、第二回波矩阵分别进行非相干累加后取均值，分别得到第一处理矩阵、第二处理矩阵；S303、根据所述第一发射周期Tc_fast、第二发射周期Tc_slow分别计算所述第一最大不模糊速度Vmax_fast、第二最大不模糊速度Vmax_slow。
[0009]进一步地，所述第一最大不模糊速度计算公式为：Vmax_fast=λ/（4
×
Tc_fast）；所述第二最大不模糊速度计算公式为：Vmax_slow=λ/（4
×
Tc_slow）；其中，λ为毫米波雷达在可使用频率范围下对应的波长，可使用频率范围为76
‑
81GHz。
[0010]进一步地，步骤S40包括如下步骤：S401、对所述慢模式下的所述第二处理矩阵做CFAR处理，找到所有所述目标对象，得到每个所述目标对象的第二幅值amplitude_slow、距离索引idx_r、第二速度索引idx_vs；S402、根据每个所述目标对象的所述第二速度索引idx_vs和第二最大不模糊速度Vmax_slow，得到每个所述目标对象的速度测量值V_measure；S403、根据每个所述目标对象的第二最大不模糊速度Vmax_slow、速度测量值V_measure，采用基于模糊倍数方法对每一个所述目标对象计算假设速度V_hypothesis；S404、对每个所述目标对象计算的所述假设速度V_hypothesis，计算其在所述第一处理矩阵中的第一速度索引idx_vf，并检索其与所述距离索引idx_r对应的同一个距离门、所述第一速度索引idx_vf对应的速度门下的第一幅值amplitude_fast；S405、逐一将每个所述目标对象的所述第一幅值amplitude_fast与所述第二幅值
amplitude_slow做差运算并取绝对值；将计算的差值小于预设值的所述假设速度V_hypothesis作为备选速度V_candidate，并存储所述假设速度V_hypothesis对应的所述第一幅值amplitude_fast；S406、逐一针对每个所述目标对象在步骤S404计算的所述备选速度V_candidate中查找对应的所述第一幅值amplitude_fast的最大值，将最大值对应的所述假设速度V_hypothesis作为该目标对象最终认可的真实速度；S407、逐一输出每个所述目标对象最终认可的真实速度对应的模糊倍数，完成对所有目标对象的速度解模糊。
[0011]进一步地，步骤S402中，速度测量值V_measure的计算方法为：；其中，N为所述慢模式下单帧中单个所述发射天线发射的调频信号的数量。
[0012]进一步地，步骤S403中，基于模糊倍数方法的计算公式为： V_hypothesis=V_measure+2K
×
Vmax_slowK=0，
±
1，
±2…±
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法，其特征在于，毫米波雷达设置有T1个发射天线，所述速度解模糊方法通过预设的发射模式运行；所述发射模式包括快模式与慢模式；在所述快模式下，从 T1个所述发射天线中任选一个所述发射天线连续发射N个线性调频信号；在所述慢模式下，T1个所述发射天线均以设定时序各自连续发射N个所述线性调频信号。2.根据权利要求1所述的MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法，其特征在于，所述毫米波雷达还设置有R1个接收天线，所述速度解模糊方法包括如下步骤：S10、对所述快模式与慢模式进行系统设置；S20、在当前帧下，T1个所述发射天线在所述快模式、慢模式下分别按照第一发射周期Tc_fast发射N个所述线性调频信号、按照第二发射周期Tc_slow发射T1
×
N个所述线性调频信号；R1个所述接收天线分别接收经所有目标对象反射的N个所述线性调频信号的回波、T1
×
N个所述线性调频信号的回波，分别形成R1个第一回波矩阵、R1
×
T1个第二回波矩阵；S30、分别对所述第一回波矩阵、第二回波矩阵进行数据预处理，得到所述第一回波矩阵对应的第一最大不模糊速度Vmax_fast和所述第二回波矩阵对应的第二最大不模糊速度Vmax_slow，以及所有目标对象的位置和速度在所述第一回波矩阵、第二回波矩阵中的索引值；S40、逐一对每个所述目标对象的速度进行解模糊，输出所述目标对象对应的模糊倍数；S50、返回步骤S20，执行下一帧下所有目标对象的速度解模糊。3.根据权利要求2所述的MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法，其特征在于，步骤S10中，包括如下步骤：S101、确定所述快模式与慢模式的先后顺序；S102、设定所述慢模式的时序；S103、设定ADC的采样率和采样点数；S104、设定所述第一发射周期Tc_fast、第二发射周期Tc_slow、N的值。4.根据权利要求3所述的MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法，其特征在于，步骤S30包括如下步骤：S301、分别对所述第一回波矩阵、第二回波矩阵做二维FFT处理；S302、对二维FFT处理后的所述第一回波矩阵、第二回波矩阵分别进行非相干累加后取均值，分别得到第一处理矩阵、第二处理矩阵；S303、根据所述第一发射周期Tc_fast、第二发射周期Tc_slow分别计算所述第一最大不模糊速度Vmax_fast、第二最大不模糊速度Vmax_slow。5.根据权利要求4所述的MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法，其特征在于，所述第一最大不模糊速度计算公式为：Vmax_fast=λ/（4
×
Tc_fast）；所述第二最大不模糊速度计算公式为：Vmax_slow=λ/（4
×
Tc_slow）；其中，λ为毫米波雷达在可使用频率范围下对应的波长，可使用频率范围为76
‑
81GHz。6.根据权利要求5所述的MIMO体制下的毫米波雷达速度解模糊方法，其特征在于，步骤
S40包括如下步骤：S401、...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鑫豪，王闯，胡建民，周斌，
申请(专利权)人：广东大湾区空天信息研究院，
类型：发明
国别省市：