信号传输方法及装置、信号处理方法及装置以及雷达系统制造方法及图纸

一种信号传输方法及装置(1300)、信号处理方法及装置(1400)以及雷达系统(1500)，使得MIMO雷达能够准确地将目标的速度恢复到SIMO雷达的测速范围。信号传输方法应用于多输入多输出MIMO雷达，其中MIMO雷达中的发射器(1301,1501)发送用于测量目标速度的测量帧(S301)，测量帧包括第一突发。在第一突发中，每个低密度发射天线在每个时隙上分别发送一个chirp信号，并且还存在至少一个高密度发射天线在额外的时隙上发送更多的chirp信号。的时隙上发送更多的chirp信号。的时隙上发送更多的chirp信号。

【技术实现步骤摘要】
信号传输方法及装置、信号处理方法及装置以及雷达系统
[0001]本申请是分案申请，原申请的申请号是201980059673.5，原申请日是2019年8月19日，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。


[0002]本申请涉及传感器
，尤其涉及一种信号传输方法及装置、信号处理方法及装置以及雷达系统。

技术介绍

[0003]车载雷达是自动驾驶系统中必不可少的传感器，通过车载雷达可以为车辆提供障碍物(也可以称为目标)检测。具体地，可以对车辆周围障碍物的距离、速度和方位角进行检测。
[0004]近年来，车载雷达技术不断演进，例如频段从24GHz逐渐演进到77GHz/79GHz，从而通过更大的扫描带宽获得更高的距离分辨率；通道数由单发射多接收(single input multiple output，SIMO)的模式，演进到多发射多接收(multiple input multiple output，MIMO)的模式，从而扩大虚拟天线口径，提高角度分辨率。
[0005]MIMO雷达中，多个天线可以采用时分复用(time division multiplexing，TDM)的方式发送啁啾(chirp)信号。虽然采用MIMO雷达可以提高角度分辨率，但是MIMO雷达存在最大测速范围下降的问题。通常，雷达的最大测速范围可以表示为Vmax＝λ/4*Tc，其中λ为调制频率的波长，Tc为同一根天线重复发送的周期。假设单个天线发送一个chirp的持续时间为Tc_SIMO(可以称为一个时隙)。那么，TDM MIMO雷达中，Nt个天线采用TDM方式发送Nt个chirp信号时，需要的时间Tc_MIMO满足：Tc_MIMO≥Nt*Tc_SIMO。因此，采用Nt个天线发送chirp时的最大测速范围Vmax_MIMO和采用单个天线发送chirp时的最大测速范围Vmax_SIMO(即SIMO雷达的测速范围)的关系可以表示为：Vmax_SIMO≥Nt*Vmax_MIMO。通过上述公式可以看出，MIMO雷达中，由于发射天线的数目增多，导致最大测速范围与SIMO雷达相比下降。而且发射天线的数量Nt越多，最大测速范围下降的问题越严重。在最大测速范围下降的情况下，在计算目标的速度时更易发生速度混叠的情况。此外，由于TDM MIMO雷达中速度和角度的测量耦合，使得速度的混叠影响角度的求解，达不到预期的提高角度分辨率的目的。
[0006]综上，亟需一种MIMO雷达的信号传输及处理的方案，使得MIMO雷达能够准确将目标的速度恢复到SIMO雷达的测速范围。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供了一种信号传输方法及装置、信号处理方法及装置以及雷达系统，使得MIMO雷达能够准确地将目标的速度恢复到SIMO雷达的测速范围。
[0008]第一方面，本申请实施例提供一种信号传输方法，该方法应用于多输入多输出MIMO雷达，MIMO雷达包括发射器，发射器包括Nt个发射天线，该方法包括：发射器发送测量帧，测量帧用于测量目标的速度，测量帧包括第一突发；其中，在第一突发中，Nt个发射天线
中的每个发射天线用于以N1*T1为周期发送啁啾chirp信号，其中N1>Nt，T1为第一突发中每个chirp信号的持续时间。
[0009]其中，测量帧可以为调频连续波FMCW。
[0010]采用上述方案，可以实现发射天线的不同密度的发送。
[0011]若高密度发射天线(例如可以是第一发射天线)在发送N1
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Nt个chirp信号时是连续发送的，软overlapping时刻对应的接收天线的相位差别仅由目标速度引起的多普勒(doppler)相位确定。因此，可以通过发射密度较大的第一发射天线上计算出的目标的速度标识直接匹配出对应的速度混叠系数，从而确定目标的速度。
[0012]若高密度发射天线(例如可以是第一发射天线)在发送N1
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Nt个chirp信号时是周期性发送的，由于高密度发射天线对应的接收的回波信号的最大测速范围大，因而高密度发射天线发送时可以形成更小的发射重复周期，那么采用谱峰搜索方法时，高密度发射天线对应的接收的回波信号相对SIMO的速度混叠系数的数量少，利用高密度的发射天线对应的接收的回波信号辅助低密度发射天线对应的接收的回波信号进行目标速度的计算，可以缩小角度谱峰搜索中混叠系数的区间范围，降低计算复杂度。
[0013]因此，采用第一方面提供的信号传输方法，可以将MIMO雷达的最大测速范围恢复到SIMO测速范围，不影响后续的角度测量。实际应用中，在计算出目标的速度之后，还需要根据补偿多普勒后的各接收通道上的数据进一步计算，以获取目标的方位角(例如包括水平方位角和垂直方位角)，从而对获得目标的距离、速度、角度信息。因此，速度计算的准确性对方位角计算的影响较大。采用本申请实施例提供的方法可以保证方位角计算的准确性，提高角度分辨率。
[0014]在一种可能的设计中，在第一突发中，Nt个发射天线中的第一发射天线还用于以M1*T1为周期发送chirp信号，其中M1＜N1。采用如上方式发送chirp信号，可以实现发射天线的不同密度的发送，其中第一发射天线的发送密度较大，其余发射天线的发送密度较小。由于高密度发射天线对应接收的回波信号的最大测速范围大，因而高密度发射天线发送时可以形成更小的发射重复周期，那么采用谱峰搜索方法时，高密度发射天线对应的接收的回波信号相对SIMO的速度混叠系数的数量少，利用高密度的发射天线对应的接收的回波信号辅助低密度发射天线对应的接收的回波信号进行目标速度的计算，可以缩小角度谱峰搜索中混叠系数的区间范围，降低计算的复杂度。
[0015]在一种可能的设计中，在第一突发中，第一发射天线还用于以M2*T1为周期发送chirp信号，M2＜N1，M1和M2互质。在上述方案中，根据第一发射天线高密度发送的两组chirp信号反射后的回波信号确定的两组标识的速度分辨率相同。由于M1和M2互质，而在参差算法中，两两互质的任意整数方程有解，因此采用上述方案可以利用中国余数法(参差算法)扩大MIMO雷达的测速范围。
[0016]此外，可选地，测量帧中还可以包括第二突发；在第二突发中，Nt个发射天线中的每个发射天线用于以N2*T2为周期发送chirp信号，Nt个发射天线中的第二发射天线还用于以M3*T2发送chirp信号，M3＜N2，T2为第二突发中每个chirp信号的持续时间；M3*T2和M1*T1互质，或者M3和M1互质且T1和T2相等。采用上述方案，根据第一发射天线高密度发送的chirp信号发射后的回波信号以及根据第二发射天线高密度发送的chirp信号发射后的回波信号分别确定的两组标识的速度分辨率相同，由于M3*T2和M1*T1互质，或者M3和M1互质，
而在参差算法中，两两互质的任意整数方程有解，因此采用上述方案可以利用中国余数法(参差算法)扩大MIMO雷达的测速范围。
[0017]此外，可选地，测量帧中还可以包括第三突发；在第三突发中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信号传输方法，其特征在于，应用于多输入多输出MIMO雷达，所述MIMO雷达包括发射器，所述发射器包括Nt个发射天线，所述方法包括：所述Nt个发射天线包括第一发射天线和第二发射天线；所述发射器用于发送多个周期的啁啾chirp信号，每个周期包括N1个chirp信号，其中N1>Nt。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述N1个chirp信号中，所述第一发射天线发射的chirp信号的数量大于所述第二发射天线发射的chirp信号的数量，或者，所述第一发射天线发射的chirp信号的数量大于所述第二发射天线发射的chirp信号的数量。3.根据权利要求1
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2任一项所述的方法，其特征在于，包括：在所述N1个chirp信号中，所述第一发射天线发射的chirp信号以M1个chirp信号为周期发送chirp信号，其中，M1＜N1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括：在所述N1个chirp信号中，所述第一发射天线发射的chirp信号还用于以M2个chirp信号为周期发送chirp信号，其中，M2＜N1，M1和M2互质。5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，在所述N1个chirp信号中，所述第一发射天线连续发送两个chirp信号。6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，在所述N1个chirp信号中，N1
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Nt个chirp信号非周期性发送。7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，每个chirp信号的持续时间包括扫频时间和空闲时间。8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述多个周期的啁啾chirp信号中占空比为82％左右。9.根据权利要求1～8任一项所述的方法，其特征在于，所述发射器用于发射第一突发，其中所述第一突发包括多个周期的啁啾chirp信号。10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，所述多个周期的啁啾chirp信号为调频连续波FMCW。11.根据权利要求1～10任一项所述的方法，其特征在于，所述N1<2*G*Nt，其中G为Nt个发射天线分成整数个组的数目。当G＝1时，2*Nt>N1>Nt；当G≠1时，2*G*Nt>N1>Nt。12.如权利要求1～11任一项所述的方法，其特征在于，所述MIMO雷达还包括处理单元，所述方法还包括：所述处理单元确定所述多个周期的啁啾chirp信号的配置，并通过接口将所述多个周期的啁啾chirp信号的配置发送至单片微波集成电路MMIC，所述MMIC用于根据所述多个周期的啁啾chirp信号的使能所述发射器发送所述多个周期的啁啾chirp信号。13.一种信号处理方法，其特征在于，应用于MIMO雷达，所述MIMO雷达包括发射器和接收器，所述发射器包括Nt个发射天线，所述方法包括：所述接收器接收所述发射器发送的多个周期的啁啾chirp信号经一个或多个目标反射后形成的回波信号，所述Nt个发射天线包括第一发射天线和第二发射天线；
所述多个周期的啁啾chirp信号中每个周期包括N1个chirp信号，其中N1>Nt；14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中，在所述N1个chirp信号中，所述第一发射天线发射的chirp信号的数量大于所述第二发射天线发射的chirp信号的数量，或者，所述第一发射天线发射的chirp信号的数量大于所述第二发射天线发射的chirp信号的数量。15.根据权利要求13
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14任一项所述的方法，其特征在于，所述接收器接收所述发射器发送的多个周期的啁啾chirp信号经一个或多个目标反射后形成的回波信号，包括：所述接收器接收所述发射器发送的多个周期的啁啾chirp信号经一个或多个目标反射后形成的第一回波信号和第二回波信号，其中，所述第一回波信号由所述第一发射天线发射的chirp信号经目标反射后形成，所述第二回波信号由所述第二发射天线发射的chirp信号经目标反射后形成。16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一回波信号用于辅助第二回波信号进行速度计算。17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一回波信号由所述第一发射天线以M1*T1为周期发送的chirp信号经所述一个或多个目标反射后形成，M1＜N1。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一回波信号还用于由所述第一发射天线以M2个chirp信号为周期发送chirp信号经所述一个或多个目标反射后形成，其中，M2＜N1，M1和M2互质。19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一回波信号还用于由所述第一发射天线连续发送两个chirp信号经所述一个或多个目标反射后形成。20.根据权利要求13
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19任一项所述的方法，其特征在于，在所述N1个chirp信号中，N1
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Nt个chirp信号非周期性发送。21.根据权利要求13～20任一项所述的方法，其特征在于，每个chirp信号的持续时间包括扫频时间和空闲时间。22.根据权利要求13...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘劲楠，周沐，劳大鹏，杨晨，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：