CN113253253A - 涉及确定物体速度的雷达设备和方法 - Google Patents

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Abstract

实施例涉及一种用于确定物体的速度的方法。所述方法包括响应于朝向所述物体发送的两个交错的线性调频脉冲序列，彼此独立地处理所述两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个的响应性线性调频脉冲以产生相应多普勒频谱数据集，并且基于所述相应多普勒频谱数据集计算所述物体的所述速度。所述交错的线性调频脉冲序列中的每一个的特征在于相应线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且所述线性调频脉冲序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与所述共同时间间隔彼此独立。

Description

涉及确定物体速度的雷达设备和方法
技术领域
各种实施例的各方面涉及用于确定物体的速度的雷达方法和设备。
背景技术
雷达设备可用于多种应用中。举例来说，例如调频连续波(FMCW)雷达设备之类的汽车雷达设备可用于巡航控制、碰撞警告、盲点警告、车道改变辅助、停车辅助和后部碰撞警告等其它应用。雷达设备可在帧中传输间隔相等的线性调频脉冲的序列，所述线性调频脉冲是频率斜坡。反射信号被降频转换、数字化和处理以估计雷达设备周围的物体的范围和速度。
对于多种应用，这些和其它事项已经对雷达实施方案的效率提出了挑战。
发明内容
各种示例实施例是涉及例如上文阐述的问题和/或从以下关于经由雷达类型设备确定物体的速度的公开内容中可显而易见的其它问题。
在某些示例实施例中，本公开的各方面涉及独立处理作为单组线性调频脉冲在帧中发送的两个交错的线性调频脉冲序列，以计算物体的速度。
在更具体的示例实施例中，一种用于确定物体的速度的方法包括：响应于朝向所述物体发送的两个交错的线性调频脉冲序列，彼此独立地处理两个所述交错的线性调频脉冲序列中的每一个的响应性线性调频脉冲以产生相应多普勒频谱数据集；以及基于所述相应多普勒频谱数据集计算所述物体的所述速度。所述交错的线性调频脉冲序列中的每一个的特征在于相应线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且所述线性调频脉冲序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与所述共同时间间隔彼此独立。
所述方法可另外包括，生成并发送所述两个交错的线性调频脉冲序列，并且作为响应，从所述物体接收对应于所述两个交错的线性调频脉冲序列的所述线性调频脉冲的反射的所述响应性线性调频脉冲。例如，所述方法另外包括，生成所述两个交错的线性调频脉冲序列并作为单组线性调频脉冲发送，其中所述两个交错的线性调频脉冲序列中的一个的线性调频脉冲包括所述单组线性调频脉冲的偶数索引线性调频脉冲，并且其中所述两个交错的线性调频脉冲序列中的另一个的线性调频脉冲包括所述单组线性调频脉冲的奇数索引线性调频脉冲，在所述偶数索引线性调频脉冲与所述奇数索引线性调频脉冲之间具有偏移。处理所述响应性线性调频脉冲可包括分别处理所述偶数索引线性调频脉冲和所述奇数索引线性调频脉冲，并且作为响应，使用所述偶数索引线性调频脉冲生成所述物体的速度和范围的第一估计，并且使用所述奇数索引线性调频脉冲生成所述物体的所述速度和范围的第二估计。
在各种实施例中，计算所述物体的所述速度另外包括使用所述响应性线性调频脉冲针对所述交错的线性调频脉冲序列中的每一个生成所述物体的所述速度的直接估计，并且使用所述交错的线性调频脉冲序列之间的相位差提供所述速度的间接估计。例如，计算所述速度可以包括将所述直接估计与所述间接估计进行比较。
在另一具体示例实施例中，一种方法包括发送两个交错的线性调频脉冲序列，所述线性调频脉冲序列中的每一个的特征在于所述线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且所述线性调频脉冲序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与所述共同时间间隔彼此独立。所述方法另外包括，响应于发送所述两个交错的线性调频脉冲序列，彼此独立地处理所述两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个的响应性线性调频脉冲以产生相应多普勒频谱数据集，并且基于所述相应多普勒频谱数据集计算所述物体的所述速度。例如，所述方法可包括生成所述两个交错的线性调频脉冲序列并经由雷达收发器作为单个线性调频脉冲序列发送。所述偏移可与相应多普勒频谱数据集的检测到的峰值之间的相位差相关联或可引起相应多普勒频谱数据集的检测到的峰值之间的相位差。
计算所述物体的所述速度可包括使用所述响应性线性调频脉冲针对所述线性调频脉冲序列中的每一个生成所述物体的速度和距离的直接估计，并且使用所述两个交错的线性调频脉冲序列之间的相位差提供所述速度的间接估计。所述方法可另外包括将所述速度的所述间接估计与所述速度的所述直接估计进行比较，并且响应于所述间接估计在所述直接估计的阈值内，将所述速度计算为对应于所述速度的所述直接估计的值。在其它例子中，所述方法另外包括将所述速度的所述间接估计与所述速度的所述直接估计进行比较，并且响应于所述间接估计在所述直接估计的阈值之外，使用基于展开(unfolding-based)的速度估计计算所述速度。
其它具体示例实施例涉及一种设备，包括电路***，所述电路***响应于朝向物体发送的两个交错的线性调频脉冲序列，彼此独立地处理所述两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个的响应性线性调频脉冲以产生相应多普勒频谱数据集，并且基于所述相应多普勒频谱数据集计算所述物体的速度。所述线性调频脉冲序列中的每一个的特征可在于所述线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且所述序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与所述共同时间间隔彼此独立。所述电路***可将多个相应序列中的每一个处理为与所述两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个的所述响应性线性调频脉冲相关联的波形，以作为多普勒分量的样本(例如，速度、范围)。
在多个实施例中，所述电路***包括雷达收发器和处理电路***，所述雷达收发器用于在雷达帧中将所述两个交错的线性调频脉冲序列作为单组线性调频脉冲发送并接收所述响应性线性调频脉冲，所述处理电路***用于处理所述响应性线性调频脉冲并计算所述速度。例如，所述电路***包括雷达信号调频连续波(FMCW)传输器和处理电路***，所述FMCW传输器用于在雷达帧中将所述两个交错的线性调频脉冲序列作为单组线性调频脉冲发送并接收所述响应性线性调频脉冲，所述处理电路***用于处理所述响应性线性调频脉冲并计算所述速度。在其它实施例中和/或另外，电路***包括雷达信号FMCW接收器和处理电路***，所述雷达信号FMCW接收器用于在雷达帧中将所述两个交错的线性调频脉冲序列作为单组线性调频脉冲发送并接收所述响应性线性调频脉冲，所述处理电路***用于处理所述响应性线性调频脉冲并计算所述速度。
所述电路***将使用所述响应性线性调频脉冲针对所述交错的线性调频脉冲序列的每一个提供所述物体的所述速度的直接估计，使用所述交错的线性调频脉冲序列之间的相位差提供所述速度的间接估计，并且使用所述直接估计和所述间接估计计算所述物体的所述速度。所述电路***可将所述直接估计与所述间接估计进行比较，并且响应于所述间接估计在所述直接估计的阈值内，使用所述直接估计作为计算的速度。此外和/或可替换的是，所述电路***可将所述直接估计与所述间接估计进行比较，并且响应于所述间接估计在所述直接估计的阈值之外，使用所述直接和间接估计以及基于展开的速度估计计算所述速度。
各例子的以上论述/概述并非旨在描述本公开的每个实施例或每一实施方案。以下图式和具体实施方式还举例说明了各种实施例。
附图说明
结合附图考虑以下具体实施方式可以更全面地理解各种示例实施例，在附图中：
图1是根据本公开的示例雷达设备；
图2A、2B和2C用于示出根据本公开的由以与本文中所公开的一个或多个设备一致的方式实施的类型的设备生成的交错的线性调频脉冲序列的例子；
图3是根据本公开的处理响应性线性调频脉冲的例子；以及
图4是根据本公开的基于展开的速度估计的示例图示；
图5A、5B和5C示出根据本公开的估计速度的例子；以及
图6A、6B和6C示出根据本公开的估计速度的另一例子。
虽然本文中所论述的各种实施例能够经受修改和替代形式，但在图式中借助于例子已经示出了各种实施例的各方面，并且将进行详细描述。然而，应理解，并不意图将本公开限制于所描述的特定实施例。相反，意图涵盖落入包括权利要求书中限定的各方面的本公开的范围内的所有修改、等效物和替代方案。另外，如贯穿本申请所使用的术语“例子”仅作为说明而非限制。
具体实施方式
本公开的各方面被认为适用于各种不同类型的涉及确定物体的速度的设备、***和方法。在某些实施方案中，本公开的各方面已经示出为当用于独立处理在雷达帧中作为单组线性调频脉冲发送的多个(例如，两个或三个)交错的线性调频脉冲序列以计算物体的速度的情形中时是有益的。可通过使用此类示例性情形的非限制性例子的以下论述来理解各个方面，但不必限于此。
因此，在以下描述中，阐述各种具体细节以描述本文中呈现的具体例子。然而，对本领域的技术人员应显而易见的是，可在没有下文给出的所有具体细节的情况下实践一个或多个其它例子和/或这些例子的变化形式。在其它实例中，未详细地描述众所周知的特征以免混淆本文中的例子的描述。为了便于说明，可在不同图式中使用相同附图标记以指代相同元件或相同元件的额外实例。另外，尽管在一些情况下可在各个图式中描述各方面和特征，但应了解，来自一个图式或实施例的特征可与另一图式或实施例的特征组合，即使所述组合并未明确示出或明确描述为组合。
在许多雷达***中，例如在调频连续波(FMCW)雷达***中，可以传输和接收相等间隔线性调频脉冲的连续序列以生成雷达信号。在某些此类雷达***中，在线性调频脉冲的每个序列之后，存在用于处理所得雷达信号的闲置时间。线性调频脉冲的序列的采集时间和所得闲置时间形成雷达帧。所反射的信号与所传输的信号混频以形成被滤波和数字化的中频信号。对数字化中频信号执行信号处理以提取在雷达***视野内的物体的范围和速度(以及任选的角度)。可测量的最大明确速度是对以小于最大可测量速度的速度移动的物体的速度的估计。最大明确速度可能在大小和符号上都是错误的。作为一例子，最大可测量速度为80千米/小时(kmph)的雷达***可能将以85kmph移动的物体估计为以负75kmph的速度移动。根据本公开的实施例涉及通过雷达使用时间交错的线性调频脉冲序列来确定物体的速度，从而在维持高帧速率的同时增加设备的最大明确速度测量。交错的线性调频脉冲序列可由N个线性调频脉冲斜坡序列(N为大于一的整数)生成，其中奇数索引线性调频脉冲与偶数索引线性调频脉冲之间存在时间偏移。数字信号处理技术将奇数线性调频脉冲和偶数线性调频脉冲分开并且产生两个单独的序列(例如，处理流)，从而产生同一场景的两个单独的范围和速度估计(例如，直接范围和速度测量)。可由单模式或多模式雷达设备实施速度估计，其中不同模式在同一雷达***周期中处于活动状态。
可通过测量连续接收的线性调频脉冲之间的相位差来估计在雷达设备视野内的物体的速度。较大的线性调频脉冲时间Tchirp(例如，从线性调频脉冲的开始到下一个线性调频脉冲的开始的经过时间)可能引起相位翻转，从而导致速度估计错误。具有较小速度分辨率的雷达设备可能需要较长的线性调频脉冲时间Tchirp和大量经过处理的线性调频脉冲Nchirp，使得
Figure BDA0002931510350000061
其中TMeas＝NchirpTchirp。
在Tchirp较大的情况下，雷达设备明确地检测到物体速度高达
Figure BDA0002931510350000062
其中，λ是对应于线性调频脉冲的中心频率的波长。因此，雷达测量到的最大明确速度Vmax与线性调频脉冲时间成反比。各种因素限制了最小可实现的Tchirp，从而限制了最大Vmax。示例因素包括线性调频脉冲跨越的带宽和线性调频脉冲的斜率。例如，高雷达帧速率可能会限制测量TMeas和处理TProc的可用时间，使得TFrame＝TMeas+TProc。根据本公开的实施例涉及使用线性调频脉冲的两个交错的序列，所述两个交错的序列作为单个序列被传输，使得TFrame不被扩大并且速度不明确问题得以解决。更具体地说，通过将检测到的峰值之间的相位差与间接速度测量相关联来确定速度。在一些例子中，通过将由直接和间接方法获得的不同速度进行比较来校正物体的明确速度。
多个实施例涉及用于确定物体的速度的雷达方法。所述方法包括响应于朝向物体发送的两个交错的线性调频脉冲序列，彼此独立地处理两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个的响应性线性调频脉冲以产生相应多普勒频谱。所述两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个的特征在于相应线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且所述线性调频脉冲序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与所述共同时间间隔彼此独立。在各种例子中，所述方法可另外包括，生成并发送所述两个交错的线性调频脉冲序列，并且作为响应，从所述物体接收对应于所述两个交错的线性调频脉冲序列的所述线性调频脉冲的反射的所述响应性线性调频脉冲。基于所述相应多普勒频谱数据集计算所述物体的所述速度。
如上文所述，所述方法可包括生成并发送两个交错的线性调频脉冲序列，例如单组线性调频脉冲。例如，两个交错的线性调频脉冲序列中的一个的线性调频脉冲包括单组线性调频脉冲的偶数索引线性调频脉冲，并且两个交错的线性调频脉冲序列中的另一个的线性调频脉冲包括单组线性调频脉冲的奇数索引线性调频脉冲，在偶数索引线性调频脉冲与奇数索引线性调频脉冲之间具有偏移。由于共同时间间隔和时间偏移，每个序列具有相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔(例如，两个相邻偶数索引线性调频脉冲与具有两个相邻奇数索引线性调频脉冲相同的共同时间间隔)和不同序列的线性调频脉冲之间的不同间隔。例如，在偶数索引线性调频脉冲之后且在奇数索引线性调频脉冲之前的时间间隔包括时间偏移(例如，时间间隔为TD+Toffset)，并且在奇数索引线性调频脉冲之后且在偶数索引线性调频脉冲之前的时间间隔不具有时间偏移(例如，时间间隔为TD)。
其它示例实施例涉及具有可实施上文所述方法的电路***的设备，如本文进一步描述。
现在转而参看图式，图1是根据本公开的示例雷达设备。设备100是雷达***或可包括雷达***，例如具有例如所示出的前端(雷达)电路***102和后端(雷达)电路***104之类的电路***的汽车雷达***。设备100可通过使用两个交错的线性调频脉冲序列和处理额外(间接)速度测量而在维持高帧速率的同时增加最大速度测量。
前端电路***102发送线性调频脉冲序列并接收响应性线性调频脉冲。前端电路***102可包括收发器电路***和信号处理器。收发器电路***被布置成具有天线以输出线性调频脉冲序列，并且接收指示来自输出线性调频脉冲的反射的返回线性调频脉冲，有时表示为调频连续波(FMCW)信号。如下文进一步描述，在帧中传输的线性调频脉冲序列可包括两个交错的线性调频脉冲序列，其中交错的线性调频脉冲序列中的每一个的特征在于相应线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且线性调频脉冲序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与共同时间间隔彼此独立。例如，前端电路***102可被配置成生成两个交错的线性调频脉冲序列并经由雷达收发器作为单个线性调频脉冲序列发送。偏移可与所得多普勒频谱数据集(例如，使用线性调频脉冲序列和反射生成的多普勒图)的检测到的峰值之间的相位差相关联或可引起所得多普勒频谱数据集的检测到的峰值之间的相位差。
如可了解，信号处理器被配置并布置成具有收发器电路***(其至少一部分可以是前端电路***的一部分)以将输出线性调频脉冲与响应性线性调频脉冲(例如，反射)混频并且从混频产物中生成输入数据的数字流。信号处理器可包括模/数转换器(ADC)和计时电路。在具体实施例中，前端电路***可包括传输器(TX)、接收器(RX)、一个或多个天线、计时电路和/或ADC，此类电路***可另外包括用于针对每个电路进行相关活动(传输、接收、计时控制、模/数信号转换等)的逻辑/计算机电路。
线性调频脉冲的序列有时被称为频率斜坡信号，其被传输、击中物体并且以给定的延迟返回到收发器电路***。此延迟表示飞行时间且用于检测物体，并且任选地估计物体与设备100的距离。例如，内部接收器信号和外部延迟所接收的信号(例如，如由接收器天线接收的响应性线性调频脉冲)两者可由接收器内的混频器(例如，经由接收器混频器或下变频器)混频，并且可产生表示目标的距离的中频(IF)信号。
在某些实施例中，例如锁相回路(PLL电路)之类的线性调频脉冲生成器(未示出)可用于生成根据本公开的适当的线性调频脉冲序列。线性调频脉冲序列沿着收发器的传输和接收路径(例如，前端电路***102的传输器电路***和接收器电路***)两者被提供/传递。此类序列中的线性调频脉冲可被视为表示或对应于FMCW信号的频率信号，所述频率信号具有从开始频率(F1)处开始且在停止频率(F2)处结束的扫频。ADC电路***将作为模拟信号的IF信号转换成被提供到后端电路***104的数字数据流。
设备100另外包括使用处理电路***106处理数字数据流的后端电路***104。后端电路***104包括用于导出多普勒频谱数据集的处理电路***106，例如微控制器。基于多普勒信息或来自响应性(例如，反射)线性调频脉冲的数字数据流(例如原始雷达数据)的类似/等效聚合或整合概述，多普勒频谱数据集可包括多普勒信息和/或目标图。目标图可包括指示检测到的物体的信息，以及任选地，距设备100的估计距离。在具体实施例中，可使用二维快速傅里叶变换(2DFFT)生成目标图，并且对于每个物体，目标图示出物体(有时在本文中可互换地被称为“目标”)相对于设备100的位置和速度。目标图可传送到用户的显示器上，和/或由驾驶员辅助***或自主驾驶***评估。
可出于多种目的计算FFT，例如，用于导出FMCW雷达***中的范围多普勒图像。FFT执行所谓的FFT-蝴蝶算法(FFT-butterflies)。在蝶形算法内，输入数据乘以恒定系数。可计算大量的乘法运算，因为每个FFT要计算许多蝴蝶算法，并且针对每个范围-多普勒图像都要计算多个FFT。在FMCW雷达中，以高帧速率计算范围-多普勒图像。
FMCW雷达***通常具有两个或更多个FFT，一个用于范围并且另一个用于目标的速度估计。在一些实施例中，FMCW雷达***可以具有针对二维频谱中的每个范围-多普勒仓(bin)计算的第三FFT，以获得信号的到达角度。此第三FFT可具有对应于虚拟天线(指的是配置成在此雷达上下文中充当多个天线的至少一个物理天线)的数目的大小。FMCW***可由生成周期性开始信号的计时引擎操作。在每个开始信号之后，TX产生频率斜坡，例如，具有例如75与76GHz之间的线性增加的频率信号(例如，线性调频脉冲)的正弦波信号。此信号传播到天线并被传输。所传输的信号由目标反射并且所述信号在RX前端电路***中下混频之后由RX天线拾取。由于无线电波以光速传播并且目标在某一距离处，因此在传输信号与接收信号之间存在时间延迟。在将接收信号与传输信号混频之后，时间延迟产生具有特定频率的正弦波信号。此信号被称为差拍信号(beat signal)。在通过ADC对此差拍信号进行取样之后，使用多个步骤在数字域中进一步处理此差拍信号。对每个线性调频脉冲的样本计算范围FFT。如果目标存在于不同距离(例如，范围)，则所得FFT输出含有峰值。在某些应用中，在此阶段目标低于本底噪声，并且需要第二FFT来提供足够的处理增益(因此，此状态并非100％正确)。多个范围FFT的结果存储在存储器中。在将范围FFT结果存储在存储器中之后，将对存储器中的数据进行转置。在转置之后，计算速度FFT。速度FFT的结果同样存储在存储器中。所得数据矩阵被称为范围多普勒图，因为其含有关于目标的范围和多普勒信息。处理范围多普勒图，并且将峰值标识为目标，并且生成目标列表作为设备100的输出。
根据本公开的实施例包括电路***，其用于彼此独立地处理交错的线性调频脉冲序列中的每一个的响应性线性调频脉冲(例如，反射)以产生相应多普勒频谱数据集，并且基于相应多普勒频谱数据集计算物体的速度。电路***可将多个相应序列中的每一个处理为与多个相应序列中的每一个的响应性线性调频脉冲相关联的波形，以作为多普勒分量的样本。与传输两个单独的序列相比，线性调频脉冲由于时间偏移而交错，这减少了Tchirp时间，从而在不降低帧速率的情况下增加了Vmax。所述偏移与相应多普勒频谱数据集的检测到的峰值之间的相位差相关联或引起相应多普勒频谱数据集的检测到的峰值之间的相位差。
如下文进一步描述，计算物体的速度可包括：使用响应性线性调频脉冲针对线性调频脉冲序列中的每一个生成物体的速度和距离的直接估计；以及使用两个交错的线性调频脉冲序列之间的相位差提供速度的间接估计。电路***可在105处将线性调频脉冲序列分开，在107和109处针对每个线性调频脉冲序列计算FFT(例如，2D-FFT)，在111和113处针对每个线性调频脉冲序列检测FFT中的峰值，并且在115处使用检测到的峰值估计速度(虽然FFT块107和109指的是DM和IM(分别用于直接和间接测量)，但两个FFT块均产生直接测量，而间接测量可经由两个直接测量之间的相位差来获得)。尽管设备100将电路***示出为包括后端电路***104的组件,但电路***可包括前端电路***102和/或后端电路***104的组件。例如，电路***包括(前端电路***102的)雷达收发器和处理电路***106，所述雷达收发器用于发送两个交错的线性调频脉冲序列并接收响应性线性调频脉冲，所述处理电路***用于处理响应性线性调频脉冲并计算速度。在其它例子中，电路***包括前端电路***102的雷达信号FMCW传输器和/或雷达信号FMCW接收器和处理电路***106，所述雷达信号FMCW传输器和/或雷达信号FMCW接收器用于发送两个交错的线性调频脉冲序列并接收响应性线性调频脉冲，所述处理电路***用于处理响应性线性调频脉冲并计算速度。在一些实施例中，前端电路***102的组件可处理响应性线性调频脉冲以生成差拍信号，并且根据本文所述的实施例，处理电路***106进一步处理差拍信号以估计速度。
可以通过使用两个交错的线性调频脉冲序列来增加雷达设备的Vmax，所述两个交错的线性调脉冲序列呈交错的形式，可被称为Nchirp。在Nchirp中，将时间偏移T0置于奇数索引线性调频脉冲与偶数索引线性调频脉冲之间(例如，在偶数索引线性调频脉冲之后且在奇数索引线性调频脉冲之前的时间)，使得重复时间(例如，从第一个偶数索引线性调频脉冲开始到第二偶数索引线性调频脉冲开始的时间)为T0+2TACQ+2TD，其中TACQ是传输一个线性调频脉冲的时间(例如，获取样本数据的时间)，以及TD是停留时间(例如，处理)。总测量时间为TMeas＝Nchirp(T0+2TACQ+2TD)，速度分辨率对应于
Figure BDA0002931510350000121
其中λ是与***载波频率相关联的波长(注意：在此期间，最后的停留时间可能会减少)。借助于图2A、2B和2C示出此类线性调频脉冲序列的图示。
计算物体的速度可包括使用响应性线性调频脉冲针对交错的线性调频脉冲序列中的每一个生成物体的速度的直接估计，并且使用交错的线性调频脉冲序列之间的相位差提供速度的间接估计。例如，偶数索引线性调频脉冲和奇数索引线性调频脉冲可单独进行处理(例如，两个单独处理流)，从而产生同一场景的两个单独范围速度估计(例如，使用偶数索引线性调频脉冲的针对物体的速度和范围的第一估计以及使用奇数索引线性调频脉冲的速度和范围的第二估计)。更具体地说，创建两个范围-多普勒图像，其中一个用于交错的线性调频脉冲序列中的每一个。每个序列处理线性调频脉冲的数目为0.5Nchirp，因为所述序列包括两个交错的线性调频脉冲序列。可使用例如上文所述的2D-FFT针对两个线性调频脉冲序列产生两个范围-多普勒图像，并且对于两个已处理的线性调频脉冲序列，物体出现在相同的范围-速度仓中。由于测量时间TMeas保持相同，因此两个序列的速度分辨率为
Figure BDA0002931510350000122
在范围-多普勒图像中，范围测量是不明确的。考虑到明确的范围测量，由于最大可检测的明确速度为
Figure BDA0002931510350000123
所以速度测量
Figure BDA0002931510350000124
可能会有不明确的地方，其中DM代表与移动目标相关联的速度的直接测量。
两组线性调频脉冲之间存在相对时间偏移TOFFSET＝T0+TACQ+TD。时间偏移可与两个不同的范围-多普勒图像的检测到的峰值之间的相位差相关联。两个范围-多普勒图像的检测到的峰值之间的相位差
Figure BDA0002931510350000125
可用于产生速度
Figure BDA0002931510350000126
的间接测量。此速度测量还可为不明确的
Figure BDA0002931510350000131
可通过将直接测量与间接测量进行比较来进一步计算物体的速度。间接估计(IM)的分辨率取决于与同一物体相关联的两个峰值的相位估计的精确度。例如(用“std”代表标准偏差)：
Figure BDA0002931510350000132
并且其中
Figure BDA0002931510350000133
和
Figure BDA0002931510350000134
分别对应于偶数索引和奇数索引。因而，可以对同一目标进行两次速度测量。如果，对于特定物体，两个估计速度分量是相等的或在彼此的阈值内
Figure BDA0002931510350000135
则特定目标的真实速度对应于
Figure BDA0002931510350000136
在此类实施例中，速度测量中的任一个可用作物体的速度估计。例如，可处理偶数索引线性调频脉冲和奇数索引线性调频脉冲并提供两个相同的(或近似相同的)速度和范围的测量，其中任一个或两个(例如，加权平均)被用作速度估计。
如果，对于特定物体，两个估计速度分量不相等或超出彼此的阈值
Figure BDA0002931510350000137
这意味着其中一个(或两个)速度测量是不明确的。在此类实施例中，基于展开的速度估计用于估计物体的速度。基于展开的速度估计技术用于将估计的速度扩展到超过由两个奇数索引线性调频脉冲之间的时间间隔所施加的边界。可以考虑不同的重复间隔来扩展直接/间接速度估计(如果速度不明确，则会有所不同)。可通过将速度范围的整数倍添加到初始不明确的估计(例如，如通过先前等式给出的最大速度的2倍)来执行展开。速度范围是最大(正)速度与小(负)速度之间的差。此范围对于直接和间接测量是不同的。然后生成两组可能的速度。计算两组的所有组合之间的差，并且可假设对应于最小差的组合为真实速度。完成展开直到达到某一最大速度，例如，达到400km/h。
作为具体例子，对于使用范围-多普勒图估计的速度分量，展开的速度为：
Figure BDA0002931510350000141
其中
Figure BDA0002931510350000148
对于使用相位干涉(或相位差)技术估计的速度分量，展开的速度为：
Figure BDA0002931510350000142
其中
Figure BDA0002931510350000147
且n≠k
如果对于特定的
Figure BDA0002931510350000143
和
Figure BDA0002931510350000144
得出：
Figure BDA0002931510350000145
而真实速度为
Figure BDA0002931510350000146
其中α＝1 2 3………，是一个整数，这是考虑到由检测到的峰值的低信噪比(SNR)值引起的相位干涉测量技术可能的频率漂移。
图2A、2B和2C示出根据本公开的按与本文所公开的一个或多个设备一致的方式(例如，与图1一致)实施的类型的设备生成的两个交错的线性调频脉冲序列的例子。更具体地说，第一时间线220示出具有测量TMeas的两个交错的线性调频脉冲序列的示例时序图。两个交错的线性调频脉冲序列包括分别与两个交错的线性调频脉冲序列中的一个相关联的偶数索引线性调频脉冲221-1、221-2和奇数索引线性调频脉冲223-1、223-2。
如第二时间线224和第三时间线228所示，对于两个线性调频脉冲序列，同一线性调频脉冲序列的线性调频脉冲之间的间隔是相同的，因此线性调频脉冲的交错是不对称的。例如，第二时间线224示出偶数索引线性调频脉冲221-1、221-2，并且第三时间线228示出奇数索引线性调频脉冲223-1、223-2。第二和第三时间线224、228两者的重复时间为T0+2TACQ+2TD，其中偏移时间T0放置在有奇数索引线性调频脉冲223-1、223-2与偶数索引线性调频脉冲221-1、221-2之间。在一个例子中(不一定对应于图1所示的例子)，偏移时间放置在偶数索引线性调频脉冲的结束之后和奇数索引线性调频脉冲的开始之前，并且不放置在奇数索引线性调频脉冲的结束之后(和下一偶数索引线性调频脉冲的开始之前)。例如，第一偶数索引线性调频脉冲221-2的结束与第一奇数索引线性调频脉冲223-1的开始之间的时间为TD+T0。第一奇数索引线性调频脉冲223-1的结束与第二偶数索引线性调频脉冲221-2的开始之间的时间为TD。
图3是根据本公开的处理响应性线性调频脉冲的例子。如图3所示，单独地处理每个序列的线性调频脉冲，其中针对奇数索引线性调频脉冲生成第一2D-FFT 340，并且针对偶数索引线性调频脉冲342生成第二2D-FFT 342。
如先前所述，计时引擎生成周期性开始信号。在每个开始信号之后，前端电路***的TX产生可以被提供到天线以用于传输的线性调频脉冲。随后传输的信号被物体反射，并且所述信号在前端电路***中下混频之后由接收天线拾取之前被物体反射。在将接收信号与传输的线性调频脉冲混频之后，时间延迟会产生特定频率的正弦波信号。此信号被称为差拍信号。在通过前端电路***的ADC对差拍信号进行取样之后，在数字域中对差拍信号进行进一步处理。根据在340和342处的差拍信号，在340和342处针对每个序列生成2D-FFT(例如，范围FFT和速度FFT，从而产生范围多普勒图)。在340和342处，如果物体存在于不同的距离(范围)，则来自交错的线性调频脉冲序列中的每一个的所得FFT输出含有峰值。在344和346处，针对偶数索引线性调频脉冲和奇数索引线性调频脉冲两者以及可任选地执行的信噪比估计来标识峰值。
在348处，可例如基于从框344/346提供的正在执行的VDM(速度的直接测量)的计算或估计来执行速度估计(或精细距离/速度估计)。在348处，还可执行插值函数以从范围-多普勒图中提取最准确的距离和速度信息。虽然可如上所述提供速度估计，但可通过比较所标识的峰值的相位来计算间接测量。在350处，如果速度的间接测量和直接测量匹配或在阈值内，则将速度的直接测量用作物体的速度估计。如果不匹配或不在阈值内，则在352处，使用基于展开的速度估计来确定速度估计。
图4是根据本公开的基于展开的速度估计的示例图示。如所示出，基于展开的速度估计460包括评估速度的间接测量462和直接测量461以标识间接测量462和直接测量461匹配或在阈值内的速度，如由463所示(例如，选择可用的最接近匹配作为速度估计)。
图5A、5B和5C以及图6A、6B和6C示出模拟实验和相关实验结果的示例，为了此类实验的目的，所述模拟实验和相关实验结果可结合实验室/模拟设置(例如，使用目标仿真器的胞外腔室)中更详细的具体实施例来进行。在此类实验中，所实现的最大明确速度对应于±37km/h。示例实验验证了本文所述的实施例能够检测不明确速度和明确速度。
更具体地说，图5A、5B和5C示出了根据本公开的估计速度的例子。在例子中，以20km/h的明确速度在30m距离处模拟目标。两个范围-多普勒图的输出在图5A和5B中可见，而使用干涉处理获得的直接测量(DM)和间接测量(IM)的展开多普勒频率如图5C所示。所检测到的真实多普勒频率对应于表示约20km/h的速度的2.771KHz。
在图6A、6B和6C中，根据本公开更具体地示出了估计速度的另一例子。在另一例子中，以250km/h的不明确速度在30m距离处模拟目标。两个范围-多普勒图的输出在图6A和6B中可见，而使用干涉处理获得的直接测量(DM)和间接测量(IM)的展开多普勒频率如图6C所示。所检测的真实多普勒频率对应于表示约250km/h的速度的35.26KHz。
例证方位的术语，例如上部/下部、左方/右方、顶部/底部和以上/以下等，在本文可用于指代如图式中示出的元件的相对位置。应理解，术语仅用于方便标记且在实际使用中，所公开的结构可以不同于在图式中示出的取向来定向。因此，不应以限制性方式解释这些术语。
除非另外指明，否则本领域的技术人员将认识到如在说明书(包括权利要求书)中所使用的各种术语意味着本领域中的普通意义。举例来说，本说明书借助于各种电路或电路***描述和/或示出了可用于实施所要求公开内容的方面，所述电路或电路***可以示出作为或使用例如块、模块、装置、***、单元、控制器、电路***和/或其它电路类型的描绘(例如，如本文所述的图1所描绘的块/模块的附图标记102、104、106)等术语来示出。这些电路或电路***与其它元件一起使用以例证可在形式或结构、步骤、功能、操作、活动等中如何进行某些实施例。例如，在上文论述的某些实施例中，如可在图2A、2B、2C和图3和4中示出的方法中进行的，一个或多个模块是被配置和被布置成用于实施这些操作/活动的离散逻辑电路或可编程逻辑电路。在某些实施例中，在一个或多个计算机电路中的这种可编程电路包括用于存储和存取作为一组(或多组)指令实行(和/或用作限定可编程电路如何执行配置数据)的程序的存储器电路***，以及由执行相关步骤、功能、操作、活动等的可编程电路使用的如本文所述的算法或方法。取决于应用，指令(和/或配置数据)可被配置成用于逻辑电路***中的实施方案，其中指令(无论其特征是否在于目标代码、固件或软件的形式)存储于存储器(电路)中且可从存储器存取。
基于以上讨论和说明，本领域的技术人员将易于认识到可对各种实施例作出各种修改和改变，而无需严格地遵循在本文中所示出和描述的示例性实施例和应用。例如，如图式中例证的方法可涉及以各种次序进行的步骤，其中保留本文实施例的一个或多个方面，或可涉及更少或更多的步骤。此类修改并不脱离包括权利要求书中阐述的方面的本公开的各种方面的真实精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于确定物体的速度的雷达方法，其特征在于，所述方法包括：
响应于朝向所述物体发送的两个交错的线性调频脉冲序列，其中所述交错的线性调频脉冲序列中的每一个的特征在于相应线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且所述线性调频脉冲序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与所述共同时间间隔彼此独立；以及
基于所述相应多普勒频谱数据集计算所述物体的所述速度。
2.一种用于确定物体的速度的雷达方法，其特征在于，所述方法包括：
发送两个交错的线性调频脉冲序列，所述线性调频脉冲序列中的每一个的特征在于所述线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且所述线性调频脉冲序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与所述共同时间间隔彼此独立；
响应于发送所述两个交错的线性调频脉冲序列，彼此独立地处理352个线性调频脉冲序列中的每一个的响应性线性调频脉冲以产生相应多普勒频谱数据集；以及
基于所述相应多普勒频谱数据集计算所述物体的所述速度。
3.一种设备，其特征在于，包括：
电路***，其响应于朝向物体发送的两个交错的线性调频脉冲序列，彼此独立地处理所述两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个的响应性线性调频脉冲以产生相应多普勒频谱数据集，所述线性调频脉冲序列中的每一个的特征在于所述线性调频脉冲序列的相应线性调频脉冲之间的共同时间间隔，且所述序列中的一个的每个线性调频脉冲偏移的时间量与所述共同时间间隔彼此独立；并且
基于所述相应多普勒频谱数据集计算所述物体的速度。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电路***将所述两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个处理为与所述两个交错的线性调频脉冲序列中的每一个的所述响应性线性调频脉冲相关联的波形，以作为多普勒分量的样本。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电路***包括雷达收发器和处理电路***，所述雷达收发器用于在雷达帧中将所述两个交错的线性调频脉冲序列作为单组线性调频脉冲发送并接收所述响应性线性调频脉冲，所述处理电路***用于处理所述响应性线性调频脉冲并计算所述速度。
6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电路***包括雷达信号调频连续波(FMCW)传输器和处理电路***，所述雷达信号FMCW传输器用于在雷达帧中将所述两个交错的线性调频脉冲序列作为单组线性调频脉冲发送并接收所述响应性线性调频脉冲，所述处理电路***用于处理所述响应性线性调频脉冲并计算所述速度。
7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电路***包括雷达信号调频连续波(FMCW)接收器和处理电路***，所述雷达信号FMCW接收器用于在雷达帧中将所述两个交错的线性调频脉冲序列作为单组线性调频脉冲发送并接收所述响应性线性调频脉冲，所述处理电路***用于处理所述响应性线性调频脉冲并计算所述速度。
8.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电路***将使用所述响应性线性调频脉冲针对所述交错的线性调频脉冲序列的每一个提供所述物体的所述速度的直接估计，使用所述交错的线性调频脉冲序列之间的相位差提供所述速度的间接估计，并且使用所述直接估计和所述间接估计计算所述物体的所述速度。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述电路***将对所述直接估计与所述间接估计进行比较，并且响应于所述间接估计在所述直接估计的阈值内，使用所述直接估计作为计算的速度。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述电路***将对所述直接估计与所述间接估计进行比较，并且响应于所述间接估计在所述直接估计的阈值之外，使用所述直接和间接估计以及基于展开的速度估计计算所述速度。
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