本發(fā)明涉及車(chē)輛的雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

雷達(dá)系統(tǒng)通常用作例如汽車(chē)、卡車(chē)和廂式貨車(chē)等機(jī)動(dòng)車(chē)的自適應(yīng)駕駛輔助系統(tǒng)的一部分。雷達(dá)系統(tǒng)通常具有極佳的距離分辨率并且還可以測(cè)量速度。然而，與例如相機(jī)等的其它傳感器相比，角分辨率通常較差。可以通過(guò)功率和處理的對(duì)應(yīng)增加使用更復(fù)雜系統(tǒng)增加角分辨率，該系統(tǒng)包括具有多個(gè)rf接收器的定相陣列天線(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

各種方面在所附權(quán)利要求書(shū)中定義。在第一方面中，定義一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的雷達(dá)系統(tǒng)，該雷達(dá)系統(tǒng)包括：發(fā)射器，用于發(fā)射具有時(shí)間周期t的雷達(dá)信號(hào)；多個(gè)m個(gè)接收器，用于接收通過(guò)物體反射的該所發(fā)射雷達(dá)信號(hào)；信號(hào)壓縮器，其具有耦合到m個(gè)接收器中的每一個(gè)接收器的m個(gè)輸入端以及至少一個(gè)信號(hào)壓縮器輸出端，該信號(hào)壓縮器被配置成將m個(gè)接收信號(hào)壓縮成k個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)具有n個(gè)樣本，其中k小于m；以及信號(hào)重構(gòu)器，其具有耦合到相應(yīng)至少一個(gè)信號(hào)壓縮器輸出端的至少一個(gè)輸入端并且被配置成根據(jù)該k個(gè)壓縮信號(hào)確定至少n*m個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值，每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)的相應(yīng)飛行時(shí)間和到達(dá)角度值對(duì)的信號(hào)強(qiáng)度。

在實(shí)施例中，信號(hào)重構(gòu)器可以被配置成通過(guò)確定大部分信號(hào)強(qiáng)度值為零來(lái)確定至少n*m個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值。

在實(shí)施例中，信號(hào)重構(gòu)器可以另外被配置成通過(guò)確定反射信號(hào)和壓縮信號(hào)的預(yù)期信號(hào)值之間的差來(lái)確定信號(hào)強(qiáng)度值。

在實(shí)施例中，信號(hào)重構(gòu)器可以另外被配置成確定最大可能預(yù)期信號(hào)值并且將該最大可能預(yù)期信號(hào)值與壓縮信號(hào)的值相比較。

在實(shí)施例中，信號(hào)壓縮器可以包括：切換模塊，該切換模塊包括m個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)具有耦合到相應(yīng)接收器的輸入端、輸出端和控制輸入端；以及求和模塊，該求和模塊具有耦合到相應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出端中的每一個(gè)輸出端的m個(gè)輸入端和k個(gè)輸出端，并且其中該信號(hào)壓縮器被配置成通過(guò)選擇性地控制該開(kāi)關(guān)中的每一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)制該m個(gè)輸入端中的每一個(gè)輸入端。

在實(shí)施例中，信號(hào)壓縮器可以被配置成以n/t的頻率用正交碼調(diào)制m個(gè)輸入端。

在實(shí)施例中，信號(hào)壓縮器可以另外包括k個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器被配置成以n/t的頻率采樣k個(gè)接收信號(hào)。

在實(shí)施例中，信號(hào)重構(gòu)器可以被配置成確定矩陣的信號(hào)強(qiáng)度值，其中矩陣的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)的相應(yīng)飛行時(shí)間和到達(dá)角度值對(duì)。

雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)施例可以并入到高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)中。

在第二方面中，描述一種在包括發(fā)射器和m個(gè)接收器的雷達(dá)系統(tǒng)中確定物體的坐標(biāo)的方法，該方法包括：在時(shí)間周期t內(nèi)發(fā)射信號(hào)；接收m個(gè)反射信號(hào)；將m個(gè)接收信號(hào)壓縮成k個(gè)壓縮信號(hào)；每個(gè)壓縮信號(hào)具有n個(gè)樣本；根據(jù)該k個(gè)壓縮信號(hào)確定至少n*m個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值，每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)的飛行時(shí)間和到達(dá)角度的相應(yīng)組合的信號(hào)強(qiáng)度，并且其中壓縮信號(hào)的數(shù)目k小于接收器的數(shù)目m。

在實(shí)施例中，確定至少n*m個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值可以另外包括確定大部分信號(hào)強(qiáng)度值為零。

在實(shí)施例中，確定每個(gè)矩陣元素的信號(hào)強(qiáng)度值可以包括確定反射信號(hào)和壓縮信號(hào)的預(yù)期信號(hào)值之間的差。

在實(shí)施例中，壓縮接收信號(hào)可以包括調(diào)制m個(gè)接收信號(hào)中的每一個(gè)接收信號(hào)并且組合調(diào)制后信號(hào)。

在實(shí)施例中，壓縮接收信號(hào)可以包括用正交碼調(diào)制m個(gè)接收信號(hào)。

在實(shí)施例中，k個(gè)壓縮信號(hào)中的每一個(gè)壓縮信號(hào)可以用n/t的采樣頻率采樣。

在第三方面中，描述一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在由處理單元執(zhí)行時(shí)致使所述處理單元執(zhí)行在包括發(fā)射器和m個(gè)接收器的雷達(dá)系統(tǒng)中確定物體的坐標(biāo)的方法的指令，該方法包括：在時(shí)間周期t內(nèi)發(fā)射信號(hào)；接收m個(gè)反射信號(hào)；將m個(gè)接收信號(hào)壓縮成k個(gè)壓縮信號(hào)，每個(gè)壓縮信號(hào)具有n個(gè)樣本；根據(jù)該k個(gè)壓縮信號(hào)確定至少n*m個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值，每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)的飛行時(shí)間和到達(dá)角度的相應(yīng)組合的信號(hào)強(qiáng)度，并且其中壓縮信號(hào)的數(shù)目k小于接收器的數(shù)目m。

附圖說(shuō)明

在附圖和描述中，相似的附圖標(biāo)記指代相似特征。現(xiàn)在僅借助通過(guò)附圖示出的例子來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1描述根據(jù)實(shí)施例的用于機(jī)動(dòng)車(chē)的雷達(dá)系統(tǒng)。

圖2示出a)示例掃頻信號(hào)特征b)周期性?huà)哳l信號(hào)特征和c)相對(duì)于待檢測(cè)物體以及距離和到達(dá)角度的矩陣的雷達(dá)系統(tǒng)。

圖3描述根據(jù)實(shí)施例的用于雷達(dá)系統(tǒng)的接收器。

圖4示出a)用于具有單個(gè)發(fā)射器和單個(gè)接收器的典型雷達(dá)系統(tǒng)的物體檢測(cè)結(jié)果b)用于典型mimo雷達(dá)系統(tǒng)的物體檢測(cè)結(jié)果和c)用于根據(jù)實(shí)施例的mimo雷達(dá)系統(tǒng)的物體檢測(cè)結(jié)果。

圖5說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的雷達(dá)系統(tǒng)。

圖6示出根據(jù)實(shí)施例的在用于機(jī)動(dòng)車(chē)的雷達(dá)系統(tǒng)中檢測(cè)物體的方法。

具體實(shí)施方式

圖1描述根據(jù)實(shí)施例的雷達(dá)系統(tǒng)100。雷達(dá)系統(tǒng)100具有信號(hào)產(chǎn)生器116，該信號(hào)產(chǎn)生器116具有連接到射頻(radiofrequency，rf)發(fā)射器108的輸出端。rf發(fā)射器108的輸出端連接到天線(xiàn)106。雷達(dá)系統(tǒng)100包括連接到對(duì)應(yīng)天線(xiàn)104a、104b、104c、104m的數(shù)目m個(gè)射頻(radiofrequency，rf)接收器或接收器鏈102a、102b、102c、102m。rf接收器鏈102a、102b、102c、102m中的每一個(gè)rf接收器鏈的輸出端連接到信號(hào)壓縮器或信號(hào)組合器112。信號(hào)壓縮器112具有k個(gè)輸出端，其中k小于輸入端的數(shù)目m。信號(hào)壓縮器112可以具有單個(gè)輸出端，即，k＝1。信號(hào)壓縮器112的輸出端114a、114b......104k中的每一個(gè)輸出端連接到信號(hào)重構(gòu)器116。信號(hào)重構(gòu)器120的輸出端可以連接到存儲(chǔ)器122。在一些例子中，信號(hào)重構(gòu)器120可以包括緩沖存儲(chǔ)器，該緩沖存儲(chǔ)器連接到rf接收器鏈104a、104b、104c、104m中的每一個(gè)rf接收器鏈的輸出端。

現(xiàn)在參考圖1和圖2描述雷達(dá)100的操作。在操作中，信號(hào)產(chǎn)生器114產(chǎn)生將由rf發(fā)射器108發(fā)射的信號(hào)波形。在例如調(diào)頻連續(xù)波(frequency-modulatedcontinuous-wave，fmcw)雷達(dá)的雷達(dá)系統(tǒng)中，所產(chǎn)生的信號(hào)通常是稱(chēng)為掃頻信號(hào)的例子的線(xiàn)性頻率掃描。圖2a中示出掃頻信號(hào)的特征，圖2a示出通過(guò)線(xiàn)152示出的y軸上的掃頻信號(hào)頻率變化關(guān)于x軸上的時(shí)間的圖形150。掃頻信號(hào)可以具有總時(shí)間周期t，該總時(shí)間周期t可以由以下組成：與在頻率斜升開(kāi)始之前的周期對(duì)應(yīng)的表示為tdwell的初始時(shí)間周期、與掃頻信號(hào)的線(xiàn)性增加的頻率斜升對(duì)應(yīng)的周期tramp以及其間頻率復(fù)位到最小頻率值的時(shí)間周期treset。斜升的頻率范圍對(duì)應(yīng)于掃頻信號(hào)的帶寬b。由線(xiàn)154示出的掃頻信號(hào)的時(shí)間延遲版本在從物體反射時(shí)可以通過(guò)rf接收器104a、104b、104c、104m接收。掃頻信號(hào)可以時(shí)間周期t重復(fù)，如在圖2b中通過(guò)用于所發(fā)射掃頻信號(hào)152′和所接收掃頻信號(hào)154′的圖形160所示。

圖2c中示出雷達(dá)信號(hào)模型的一般操作。如圖2c中所示，假設(shè)物體相對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)相距距離d并且成角度θ，則雷達(dá)信號(hào)以光速c行進(jìn)并且當(dāng)從物體反射時(shí)，該雷達(dá)信號(hào)以2d/c的延遲接收到。由于天線(xiàn)的物理位置不同，由不同天線(xiàn)接收到的信號(hào)之間將存在略微延遲變化。這些另外的延遲將取決于信號(hào)到達(dá)的角度θ并且可以用于提取關(guān)于物體182的角位置的信息。如將了解，可以檢測(cè)多于一個(gè)物體。矩陣180的元素可以具有與在矩陣180的y軸上示出的到達(dá)角度θ的不同可能值對(duì)應(yīng)的元素，該值可以在-π/2弧度至+π/2弧度之間變化。矩陣的x軸對(duì)應(yīng)于可以根據(jù)發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的相位差確定的距離d。距離d可以取決于相應(yīng)發(fā)射器的功率在0與最大值dmax之間變化。用于例如汽車(chē)、卡車(chē)或廂式貨車(chē)等的機(jī)動(dòng)車(chē)的雷達(dá)系統(tǒng)可以具有100米的最大值dmax。

現(xiàn)在返回圖1，信號(hào)壓縮器112可以在掃頻信號(hào)的時(shí)間周期t期間壓縮或組合經(jīng)由接收器102a、102b、102c、102m接收到的信號(hào)。例如，信號(hào)壓縮器112可以在樣本時(shí)間周期期間將接收信號(hào)的變化組合切換或路由到k個(gè)輸出端。路由的信號(hào)的組合通常在連續(xù)的樣本周期之間變化?？梢酝ㄟ^(guò)正交碼或可以用于擴(kuò)頻通信信令中的其它代碼確定信號(hào)的組合?？梢酝ㄟ^(guò)將所測(cè)量的進(jìn)入樣本與由二維矩陣118表示的用于距離和入射角的變化值的預(yù)期響應(yīng)的模型相比較而由信號(hào)重構(gòu)器116處理反射接收信號(hào)。矩陣可以存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器122中。本發(fā)明的發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，假設(shè)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器122中的二維矩陣的大部分元素將為零，則可以通過(guò)使用天線(xiàn)的組合接收信號(hào)并且隨后重構(gòu)該信號(hào)而在單個(gè)線(xiàn)性調(diào)頻脈沖時(shí)間周期t中確定角分辨率。這可以允許具有與常規(guī)多個(gè)接收器系統(tǒng)相同的角分辨率，但具有更少存儲(chǔ)器和處理邏輯的物體的位置，因?yàn)橥ㄟ^(guò)一個(gè)或多個(gè)物體反射的接收信號(hào)有效地從m個(gè)接收信號(hào)壓縮成k個(gè)接收信號(hào)。

在fmcw雷達(dá)的情況下，發(fā)射信號(hào)通常是具有帶寬b的線(xiàn)性調(diào)頻脈沖，該線(xiàn)性調(diào)頻脈沖由在周期tramp期間的頻率變化f組成，如先前參考圖2b所說(shuō)明。應(yīng)了解，由第m個(gè)天線(xiàn)接收到的信號(hào)可以通過(guò)以下近似：

其中a是具有描述所接收反射信號(hào)的強(qiáng)度的量值的復(fù)數(shù)以及：

是距離相關(guān)的解調(diào)信號(hào)的頻率。延遲τ(θ，m)描述第m個(gè)天線(xiàn)相對(duì)于某一參考天線(xiàn)m＝0的相對(duì)延遲。對(duì)于彼此相距距離δ的兩個(gè)天線(xiàn)，假設(shè)在實(shí)踐中的通常情況下，物距d遠(yuǎn)大于天線(xiàn)之間的距離，則2個(gè)信號(hào)之間的延遲可以近似為對(duì)于m個(gè)均勻間隔開(kāi)的天線(xiàn)，其中λ是雷達(dá)信號(hào)的波長(zhǎng)。

其中xnm表示在從第m個(gè)天線(xiàn)的發(fā)射期間的第n個(gè)復(fù)雜數(shù)據(jù)樣本。在非復(fù)雜接收器中，樣本等于等式的實(shí)數(shù)部分。雷達(dá)信號(hào)不會(huì)從單點(diǎn)反射，但會(huì)從空間中的多個(gè)點(diǎn)反射?？梢韵薅ㄒ唤M距離d1和角度θk，并且將天線(xiàn)m處的接收信號(hào)近似為從所有這些可能點(diǎn)的反射的總和：

其中每個(gè)ωk對(duì)應(yīng)于角度θk并且每個(gè)ω1對(duì)應(yīng)于距離d1?？够殳B濾波器通常根據(jù)奈奎斯特采樣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定以清除1/(2t/n)赫茲以上的所有頻率。因此，雷達(dá)可以估計(jì)的最大距離可以根據(jù)上文計(jì)算為：n*c/(4b)。模型取決于由矩陣a的元素akl描述的未知反射信號(hào)強(qiáng)度。

其中模型取決于由矩陣a的元素akl描述的未知反射信號(hào)。

最小化觀(guān)測(cè)到的信號(hào)xmn與模型預(yù)測(cè)信號(hào)之間的差的a的求值是用于基于雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)物體的典型雷達(dá)處理。平方距離的總和最小化為差的測(cè)量：e(a)

以及

在距離和角度的離散集合的情況下，使得

存在此問(wèn)題的有效封閉式解，也稱(chēng)為可以實(shí)施為快速傅里葉變換的2維離散傅里葉變換(discretefouriertransform，dft)：

對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)100，在將m個(gè)接收信號(hào)組合到k個(gè)輸出信號(hào)之后，遵循組合的模型是

其中cmn是用于在每個(gè)采樣點(diǎn)n處組合m個(gè)天線(xiàn)信號(hào)的一組復(fù)數(shù)。在開(kāi)關(guān)情況下，對(duì)于每個(gè)n，cnm對(duì)于對(duì)應(yīng)于一個(gè)天線(xiàn)的m是1并且對(duì)于所有其它者是零?？梢酝ㄟ^(guò)相同方式定義用于最小化模型與數(shù)據(jù)的差的目標(biāo)：

以及

對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)100，僅存在n個(gè)測(cè)量樣本而在矩陣a中存在nm個(gè)未知akl值。該問(wèn)題是欠定的，并且因此將存在具有完全模型擬合的多個(gè)解決方案。在這種情況下，無(wú)法使用離散傅里葉變換。

本申請(qǐng)案的發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，由于大部分空間是不會(huì)反射雷達(dá)信號(hào)的空氣，因此大部分akl值預(yù)期為零?？梢钥紤]此并且可替換的問(wèn)題可以定義為根據(jù)滿(mǎn)足的所有a值，即，具有不等于零的最少數(shù)目個(gè)akl的a值來(lái)確定。解決方案將從不完整的組合數(shù)據(jù)中提取相關(guān)信息。

此問(wèn)題可以使用稀疏近似技術(shù)解決，例如，通過(guò)添加初始項(xiàng)作為另外的正則項(xiàng)，該初始項(xiàng)捕獲大多數(shù)akl預(yù)期為零的直覺(jué)

根據(jù)以下確定與所測(cè)量結(jié)果與模型之間的最佳擬合對(duì)應(yīng)的最小化

由此從等式(12)和(13)確定e^c(a)和r^c(a)，并且λr通常是選自雷達(dá)系統(tǒng)100的特定實(shí)施方案的特征化的定值。例如，可以通過(guò)交叉驗(yàn)證選擇參數(shù)λr。λr的不同值嘗試用于不同數(shù)據(jù)并且使用最小化交叉驗(yàn)證誤差的一個(gè)值。零值對(duì)應(yīng)于原始非確定問(wèn)題。在測(cè)試某一小值期間，在通過(guò)交叉驗(yàn)證數(shù)據(jù)的測(cè)試的誤差開(kāi)始增加之前，最初使用例如0.0001并且隨后增加。

信號(hào)重構(gòu)器118可以實(shí)施等式9、10、11、12、13，該等式可以允許通過(guò)與由具有減少的存儲(chǔ)器的多個(gè)接收器實(shí)現(xiàn)的角分辨率類(lèi)似的角分辨率來(lái)在單個(gè)線(xiàn)性調(diào)頻脈沖周期內(nèi)確定物體的位置。例如，在m個(gè)接收天線(xiàn)的常規(guī)情況下，對(duì)于在線(xiàn)性調(diào)頻脈沖周期t期間獲取的n個(gè)樣本，以下轉(zhuǎn)換所需的存儲(chǔ)器可以是m×n個(gè)樣本。對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)100，此需求可以減少至k×n個(gè)樣本的存儲(chǔ)器。應(yīng)了解，信號(hào)重構(gòu)器118可以例如通過(guò)在數(shù)字信號(hào)處理器或其它微處理器上可執(zhí)行的軟件實(shí)施，并且因此可以使用軟件實(shí)施在以上等式中描述的矩陣處理?？商鎿Q的是或另外，可以使用專(zhuān)用邏輯硬件實(shí)施信號(hào)重構(gòu)器116中的一些功能。

圖3示出具有8個(gè)接收器的雷達(dá)系統(tǒng)200的例子。接收器天線(xiàn)204a至204h可以連接到相應(yīng)rf接收器鏈202a至202h。每個(gè)接收器鏈的輸出端可以連接到開(kāi)關(guān)模塊208。開(kāi)關(guān)模塊208的輸出端可以連接到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器210。開(kāi)關(guān)模塊208和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器210可以包括在信號(hào)壓縮器206中。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器210的輸出端可以連接到存儲(chǔ)器212。存儲(chǔ)器212的輸出端可以連接到信號(hào)重構(gòu)器214?？梢允褂眠壿嬘布蛴布蛙浖慕M合實(shí)施的控制器216可以連接到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器210、開(kāi)關(guān)模塊208和信號(hào)重構(gòu)器214的控制輸入端。

在雷達(dá)系統(tǒng)200的操作中，雷達(dá)掃頻信號(hào)可以由發(fā)射器(未示出)發(fā)射并且來(lái)自物體的反射信號(hào)由接收器天線(xiàn)204a至204h接收。如果在線(xiàn)性調(diào)頻脈沖周期t期間獲取接收信號(hào)的n個(gè)樣本，則控制器208可以控制開(kāi)關(guān)模塊208以在樣本周期t/n中將接收器202a-h中的一個(gè)接收器連接到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器210?？商鎿Q的是或另外，控制器216可以在樣本周期t/n中選擇接收器中的多于一個(gè)接收器。來(lái)自選定信號(hào)的信號(hào)可以在由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器210采樣之前在開(kāi)關(guān)模塊208中求和。在線(xiàn)性調(diào)頻脈沖周期t期間測(cè)量的輸出樣本可以存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器212中。信號(hào)構(gòu)造器214可以通過(guò)將所測(cè)量樣本與如先前使用等式9至13說(shuō)明的來(lái)自模型的預(yù)期結(jié)果相比較來(lái)重構(gòu)信號(hào)，并且在存儲(chǔ)器218中產(chǎn)生結(jié)果矩陣。從信號(hào)構(gòu)造器214輸出的重構(gòu)后信號(hào)接著可以示出一個(gè)或多個(gè)峰值，該峰值指示相應(yīng)物體相對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)200的位置。

現(xiàn)在考慮每天線(xiàn)接收到的一個(gè)序列cmn(其中n＝1...n)并且表示為向量cm，則m個(gè)序列cm應(yīng)具有對(duì)于用于擴(kuò)頻通信中的良好序列典型的特性。假設(shè)所有天線(xiàn)同等重要，則序列可以具有以下特性中的一個(gè)或多個(gè)特性：

-每個(gè)序列cm的頻譜可以較寬且理想地平坦。例如，cm可以t/n樣本時(shí)間間隔采樣，并且因此頻率范圍可以具有在與零與尼奎斯特頻率1/(2t/n)之間的范圍對(duì)應(yīng)的許多或所有部分帶寬中的能量。如果選擇所有序列具有僅頻譜的一部分，則全譜的重構(gòu)將是不可能的。如果序列中的一個(gè)序列不是寬頻譜，則將無(wú)法最佳地使用來(lái)自該接收天線(xiàn)的信息。

-序列的總功率應(yīng)該類(lèi)似，即，在5％內(nèi)，以同等地使用來(lái)自所有天線(xiàn)的信息，即應(yīng)該平衡輸出。

-兩個(gè)不同天線(xiàn)的兩個(gè)序列之間的互相關(guān)性應(yīng)最小。例如，序列可以與零互相關(guān)值正交。

-合適序列產(chǎn)生器的一些例子是所謂的“金氏碼”或使用移位寄存器產(chǎn)生的偽噪聲。在其它例子中，可以使用其它擴(kuò)頻碼序列。

圖4a、4b和4c示出來(lái)自處于不同雷達(dá)系統(tǒng)的相同位置處的物體的反射的模擬。

圖4a指示具有耦合到相應(yīng)天線(xiàn)的1個(gè)發(fā)射器和1個(gè)接收器的常規(guī)雷達(dá)系統(tǒng)的響應(yīng)300。x軸306在0與50m之間變化。y軸304在-50米與+50米之間變化。此例子中的雷達(dá)系統(tǒng)具有耦合到相應(yīng)天線(xiàn)的m＝8個(gè)接收器以及連接到相應(yīng)天線(xiàn)的1個(gè)發(fā)射器。對(duì)于接收器中的每一個(gè)接收器，反射信號(hào)的到達(dá)角度可以在-pi/3弧度至pi/3弧度的范圍內(nèi)變化。z軸302示出通過(guò)接收器檢測(cè)到的總反射功率。在每個(gè)線(xiàn)性調(diào)頻脈沖周期t期間獲取n＝256個(gè)樣本。使用常規(guī)2d傅里葉變換的處理的結(jié)果示出可以根據(jù)弧308、310、312準(zhǔn)確地確定距離，但可能不具有角分辨率。

圖4b指示mimo系統(tǒng)通過(guò)來(lái)自1個(gè)天線(xiàn)以及由耦合到相應(yīng)天線(xiàn)的8個(gè)接收器鏈接收到的掃頻信號(hào)的常規(guī)依序發(fā)射的響應(yīng)320。x軸326在0與50m之間變化。y軸324在-50米與+50米之間變化。此例子中的雷達(dá)系統(tǒng)具有耦合到相應(yīng)天線(xiàn)的m＝8個(gè)接收器以及連接到相應(yīng)天線(xiàn)的1個(gè)發(fā)射器。對(duì)于接收器中的每一個(gè)接收器，反射信號(hào)的到達(dá)角度可以在-pi/3弧度至pi/3弧度的范圍內(nèi)變化。z軸322示出通過(guò)接收器檢測(cè)到的總反射功率。在每個(gè)線(xiàn)性調(diào)頻脈沖周期t期間獲取n＝256個(gè)樣本。使用常規(guī)2d傅里葉變換的處理的結(jié)果示出在328、330和332處具有峰值的物體。

圖4c示出相對(duì)于在原點(diǎn)x＝0、y＝0處的示例fmcwmimo雷達(dá)系統(tǒng)200變換到x、y二維位置的矩陣(a)340。x軸346在0與50m之間以米為單位變化。y軸344在-50米與+50米之間變化。對(duì)于每一個(gè)發(fā)射器，反射信號(hào)到達(dá)角度可以在-pi/3弧度至pi/3弧度的范圍中變化。z軸342示出通過(guò)接收器108檢測(cè)到的反射功率。在每個(gè)線(xiàn)性調(diào)頻脈沖周期t期間獲取n＝256個(gè)樣本。通過(guò)信號(hào)重構(gòu)器214處理的結(jié)果示出在348、350和352處具有峰值的物體。

可以從圖形320和340的峰值的比較中看到，與常規(guī)雷達(dá)系統(tǒng)具有相同角分辨率，但具有低存儲(chǔ)器和硬件需求的雷達(dá)系統(tǒng)200正確地檢測(cè)物體位置。峰值較低，因?yàn)楂@取對(duì)應(yīng)于較低峰值能量的較少樣本。如果增加發(fā)射能量，則峰值將變高。

圖5示出包括單個(gè)發(fā)射器和四個(gè)接收器鏈的另外的示例雷達(dá)系統(tǒng)400。雷達(dá)系統(tǒng)400的發(fā)射器可以包括連接到發(fā)射天線(xiàn)402的rf放大器404。接收器鏈中的每一個(gè)接收器鏈可以包括相應(yīng)天線(xiàn)412a-d、混頻器414a-d和濾波器418a-d的串聯(lián)布置，該濾波器418a-d可以是抗混疊濾波器。濾波器418a-d中的每一個(gè)濾波器的輸出端可以連接到組合器420。組合器420的輸出端可以連接到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器422。組合器420和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器422可以被視為壓縮器。信號(hào)產(chǎn)生器408可以具有到rf放大器404的輸入端和每個(gè)接收器混頻器418a-d的輸入端的連接406。

模/數(shù)轉(zhuǎn)換器422的輸出端可以連接到控制器-處理器424，該控制器-處理器424可以是數(shù)字信號(hào)處理器。控制器-處理器424可以具有到信號(hào)產(chǎn)生器408、信號(hào)組合器420和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器422的控制輸出端連接410?？刂破?處理器424可以連接到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器432和程序存儲(chǔ)器428。應(yīng)了解，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器432中的一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用于類(lèi)似于雷達(dá)系統(tǒng)200中的緩沖存儲(chǔ)器212從模/數(shù)轉(zhuǎn)換器422緩存輸入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器432中的一些存儲(chǔ)器可以用于類(lèi)似于雷達(dá)系統(tǒng)200中的存儲(chǔ)器218存儲(chǔ)矩陣180。應(yīng)了解，雷達(dá)系統(tǒng)400中提及的連接可以是物理硬件連接或虛擬軟件連接?？刂破?處理器424可以連接到系統(tǒng)接口426。系統(tǒng)接口424可以具有用于例如與主機(jī)處理器(未示出)通信的接口總線(xiàn)。程序存儲(chǔ)器428可以存儲(chǔ)用于根據(jù)等式9至13執(zhí)行信號(hào)重構(gòu)的程序。程序存儲(chǔ)器426、控制器-處理器424與存儲(chǔ)于程序存儲(chǔ)器426中并且可由控制器-處理器執(zhí)行的信號(hào)重構(gòu)軟件組合可以視為實(shí)施信號(hào)重構(gòu)器。

在雷達(dá)系統(tǒng)400的操作中，處理器-控制器424可以使信號(hào)產(chǎn)生器408能夠在輸出端406上產(chǎn)生掃頻信號(hào)。四個(gè)相應(yīng)接收鏈中的每一個(gè)接收鏈可以經(jīng)由天線(xiàn)412a-d接收反射掃頻信號(hào)。在通過(guò)相應(yīng)混頻器416a-d混合之后，解調(diào)波形可以具有相對(duì)較低的頻率，例如，大致40mhz的頻率。此相對(duì)較低頻率信號(hào)通常包含深度或距離信息，并且經(jīng)由相應(yīng)接收天線(xiàn)412a-d中的每一個(gè)接收天線(xiàn)接收到的信號(hào)之間的相位差指示反射信號(hào)的到達(dá)角度。控制器-處理器424可以處理來(lái)自接收器鏈的信息并且根據(jù)如先前所描述的等式9至13確定物體的位置。在針對(duì)常規(guī)4接收器mimo雷達(dá)系統(tǒng)每線(xiàn)性調(diào)頻脈沖僅獲取n個(gè)樣本，而不是4n個(gè)樣本時(shí)，雷達(dá)系統(tǒng)400可以通過(guò)減小的存儲(chǔ)器需求確定物體的位置。此外，雷達(dá)系統(tǒng)400在典型的4接收器系統(tǒng)中具有單個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器412，而不是4個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此，雷達(dá)系統(tǒng)400的功率消耗可以小于常規(guī)雷達(dá)系統(tǒng)，同時(shí)保持相同角分辨率。應(yīng)了解，在其它例子中，可以使用雷達(dá)系統(tǒng)中的多于一個(gè)發(fā)射器。

圖6示出在具有多個(gè)接收器和至少一個(gè)發(fā)射器的雷達(dá)系統(tǒng)中確定物體的位置的方法500。在步驟502中，可以發(fā)射雷達(dá)信號(hào)，例如，具有時(shí)間周期t的掃頻信號(hào)。

在步驟504中，可以通過(guò)m個(gè)天線(xiàn)接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)物體的反射信號(hào)。在步驟506中，m個(gè)反射信號(hào)可以壓縮成k個(gè)信號(hào)，k個(gè)信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)隨后在周期t期間采樣n次。

在步驟508中，可以根據(jù)由接收器接收到的反射信號(hào)的模型確定距離和到達(dá)角度的每個(gè)值的預(yù)期值。預(yù)期值可以在距離值矩陣中呈現(xiàn)。如將了解，每個(gè)矩陣元素的值可以存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中以避免重新計(jì)算每個(gè)元素的預(yù)期值。對(duì)于n個(gè)樣本中的每個(gè)樣本，反射信號(hào)可以與矩陣元素中的預(yù)期值相比較，并且確定所測(cè)量信號(hào)值與預(yù)期值之間的誤差。

在步驟510中，可以對(duì)誤差項(xiàng)施加限制，該誤差項(xiàng)假設(shè)大部分矩陣元素為零。例如，這可以是等式9至13中描述的正則化函數(shù)。

在步驟512中，可以確定受限誤差是最小值的矩陣元素，并且可以確定那些矩陣元素的反射信號(hào)的振幅。

在步驟514中，可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)峰值確定一個(gè)或多個(gè)物體的位置，該一個(gè)或多個(gè)峰值根據(jù)矩陣元素值相對(duì)于其相鄰矩陣元素的比較來(lái)確定。這可以視為指示物體的位置的局部峰值。如將了解，雷達(dá)系統(tǒng)可以檢測(cè)從多個(gè)物體的多個(gè)反射。

方法500可以允許在具有減少的存儲(chǔ)器和處理需求的系統(tǒng)中確定物體的位置。還可以減小接收器中的硬件的復(fù)雜性，因?yàn)槔?，在遵循信?hào)壓縮的接收器中可能需要更少硬件元件。

描述一種雷達(dá)檢測(cè)的方法以及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的雷達(dá)系統(tǒng)。雷達(dá)系統(tǒng)包括：用于發(fā)射具有時(shí)間周期的雷達(dá)信號(hào)的發(fā)射器；用于接收通過(guò)物體反射的所發(fā)射雷達(dá)信號(hào)的多個(gè)接收器；具有耦合到接收器中的每一個(gè)接收器的多個(gè)輸入端和至少一個(gè)信號(hào)壓縮器輸出端的信號(hào)壓縮器，該信號(hào)壓縮器被配置成將接收信號(hào)壓縮成更少輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)具有多個(gè)樣本。信號(hào)重構(gòu)器具有耦合到信號(hào)壓縮器輸出端中的每一個(gè)信號(hào)壓縮器輸出端的至少一個(gè)輸入端并且被配置成根據(jù)壓縮信號(hào)確定多個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值，每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)的相應(yīng)飛行時(shí)間和到達(dá)角度值對(duì)的信號(hào)強(qiáng)度。雷達(dá)系統(tǒng)可以通過(guò)較少存儲(chǔ)器和較低功率消耗檢測(cè)物體，同時(shí)保持角分辨率。

盡管所附權(quán)利要求書(shū)是針對(duì)特定特征組合，但應(yīng)理解，本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的范圍還包括本文中明確地或隱含地公開(kāi)的任何新穎特征或任何新穎特征組合或其任何一般化形式，而不管其是否涉及與當(dāng)前在任何權(quán)利要求中主張的相同的發(fā)明或其是否緩解與本發(fā)明所緩解的任一或全部技術(shù)問(wèn)題相同的技術(shù)問(wèn)題。

在單獨(dú)實(shí)施例的上下文中描述的特征也可以組合地提供于單個(gè)實(shí)施例中。相反，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，在單個(gè)實(shí)施例的上下文中描述的多種特征也可以分開(kāi)提供或以任何合適的子組合形式提供。

申請(qǐng)人特此提醒，在審查本申請(qǐng)案或由此衍生的任何另外的申請(qǐng)案期間，可以根據(jù)此類(lèi)特征和/或此類(lèi)特征的組合而制訂新的權(quán)利要求。

為完整性起見(jiàn)，還規(guī)定術(shù)語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟，術(shù)語(yǔ)“一”不排除多個(gè)，單個(gè)處理器或其它單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中所述的若干構(gòu)件的功能，且權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。