CN108701907B - Mimo雷达装置、车辆及天线系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种MIMO雷达装置，包括：第一阵列天线，被配置为具有在第一规则下在一个方向设置的L(L≥2)个天线元件；以及第二阵列天线，被配置为具有在第二规则下在与所述第一阵列天线的所述一个方向相同的方向上设置的M(M≥2)个天线元件，并且具有跨所述第一阵列天线设置的所述M个天线元件中的至少两个天线元件。

Description

MIMO雷达装置、车辆及天线系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年4月14日提交的日本优先权专利申请JP 2016-081205的权益，其全部内容通过引用结合于本文中。
技术领域
本公开涉及一种MIMO雷达装置和一种车辆。
背景技术
近来已经实现了系统，其中每个系统在汽车中安装多个雷达装置以感测周围情况，从而协助汽车安全驾驶。这种雷达装置必须具有较高的方位分辨率，同时又要小而价格低。
存在这样一种技术：利用嵌套阵列技术将少量天线元件分配到预定位置以降低成本，并且对由这些天线元件接收的信号执行预定的信号处理，以生成由包括大量元件的虚拟阵列天线接收的数据(参见专利文献1)。
还有一种用于多输入多输出(MIMO)雷达的信号处理技术。信号处理技术利用包括M个元件的阵列天线发射无线电波，并且利用包括用于小型化的L个元件的阵列天线接收无线电波，从而生成由包括L×M个元件的虚拟阵列天线接收的数据(参见专利文献2)。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP 2014-173940A
专利文献2：JP2012-68224A
发明内容
技术问题
即使是包括通过嵌入式阵列技术和MIMO技术而数量增加的天线元件的小型雷达装置，其价格也不算低或者足够低，无法安装在汽车中。
然后，本公开实施方式提出了一种新颖且改进的MIMO雷达装置，其能够以比嵌套阵列技术与MIMO技术的组合更小数量的天线元件实现高方位分辨率，并提出了包括MIMO雷达装置。
问题的解决方案
根据本公开实施方式，提供了一种MIMO雷达装置，包括：第一阵列天线，被配置为具有在第一规则下在一个方向上设置的L(L≥2)个天线元件；以及第二阵列天线，被配置为具有在第二规则下具有在与所述第一阵列天线的所述一个方向相同的方向上设置的M(M≥2)个天线元件，并且具有跨所述第一阵列设置的所述M个天线元件中的至少两个天线元件。
根据本公开的另一实施方式，提供了一种MIMO雷达装置，包括：信号处理装置，在一侧包括包含在第一阵列天线中的L(L≥2)个天线元件的天线端子，并且在与所述一侧正交的两侧上包括包含在第二阵列天线中的M(M≥2)个天线元件的天线端子。
根据本公开的又一个实施方式，提供了一种车辆，包括：上述MIMO 雷达装置。
发明的有益效果
根据如上所述的本公开实施方式，可提供一种新颖且改进的雷达装置，其能够以比嵌套阵列技术与MIMO技术的组合更小数量的天线元件实现高方位分辨率，并提供了包括MIMO雷达装置。
注意，上述效果不一定是限制性的。利用或代替上述效果，可实现本说明书中描述的效果中的任何一种或可从本说明书掌握的其他效果。
附图说明
图1是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的配置实例的说明图。
图2是示出完美的哥隆尺的说明图。
图3是示出包括具有29个天线元件的等距线性阵列天线的雷达装置的说明图。
图4是描述根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的操作实例的流程图。
图5是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的另一配置实例的说明图。
图6是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的配置实例的说明图。
图7是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的另一配置实例的说明图。
图8是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的另一配置实例的说明图。
图9是用于描述2级嵌套阵列的说明图。
图10是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的另一配置实例的说明图。
图11是示出MIMO雷达装置被安装在车辆中的实例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的(多个)优选实施方式。在本说明书和附图中，具有基本相同的功能和结构的结构元件用相同的附图标记表示，并且省略这些结构元件的重复说明。
现在将按以下顺序进行描述。
1.本公开实施方式
1.1.MIMO雷达装置的配置实例
1.2.MIMO雷达装置的操作实例
1.3.MIMO雷达装置的修改
2.结论
<1.本公开实施方式>
(1.1.MIMO雷达装置的配置实例)
首先，将参照附图描述根据本公开实施方式的MIMO雷达装置的配置实例。
图1是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的配置实例的说明图。以下参考图1描述根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的配置实例。
如图1所示，根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1包括接收阵列天线10、发射阵列天线20和信号处理装置100。
接收阵列天线10是包括L(L≥2)个接收天线元件的阵列天线。图1 所示的接收阵列天线10具有最短的距离d，并且元件的数量L等于4。元件按照完美的哥隆尺(Golombruler)的布置方式线性设置。也就是说，图1中所示的接收阵列天线10包括沿一个方向设置的四个天线元件：接收天线元件10-1至10-4。接收阵列天线10进一步包括分别对应于接收天线元件10-1至10-4的接收处理单元30-1至30-4。
哥隆尺具有设置在一个想象的标尺上的一组整数位置处的标记，其方式是没有一对标记的距离相同。完美的哥隆尺的标记设置方式是达到这个想象标尺总长度的所有距离都可测量。
图2是示出完美的哥隆尺的说明图。如图2所示，完美的哥隆尺有三种布置方法。2阶完美的哥隆尺的刻度为(0,1)，3阶完美的哥隆尺的刻度为(0,1,3)，而4阶完美的哥隆尺的刻度为(0,1,4,6)。毋庸置疑，在 2阶的情况下，通过在0和1的位置处设置标记，可测量到总长(＝1)的距离。在3阶的情况下，通过在0、1和3的位置处设置标记，可测量距离1、2和3或达到总长度(＝3)的所有距离，如图2所示。在4阶的情况下，通过在0、1、4和6的位置处设置标记，可测量1到6的距离或达到总长度(＝6)的所有距离，如图2所示。
在本实施方式中，将接收天线元件10-1和10-2之间的距离设为d，将接收天线元件10-2和10-3之间的距离设为3d，并且将接收天线元件10-3 和10-4被设置为2d。也就是说，这意味着接收天线元件10-1至10-4以完美的哥隆尺的布置方法线性地设置。
发射阵列天线20是包括M(M≥2)个发射天线元件的阵列天线。发射阵列天线20具有最短距离kd，其大于接收阵列天线10的总宽度，并且元件的数目M等于2。这些元件是线性设置的。也就是说，图1中所示的发射阵列天线20包括沿着与接收阵列天线10的接收天线元件10-1至10-4 的方向相同的方向设置的两个发射天线元件20-1和20-2。发射阵列天线 20进一步包括分别对应于发射天线元件20-1和20-2的发射处理单元40-1 和40-2。这里，系数k的最大值与元件的数量L和接收阵列天线10的布置方法有关。最大值的上限在下面的表达式1中定义为用于下述阵列扩展处理之后布置等距天线元件的条件。
[公式1]
k≤L(L-1)+1-(表达式1)
由于图1中的L＝4，k的最大值为13。本实施方式假定k＝8。
发射阵列天线20从每个发射天线元件发射由发射处理单元40-1和 40-2生成的雷达信号，并且所述雷达信号对于每个发射天线元件正交。接收阵列天线10接收作为从发射阵列天线20发射并被目标反射的雷达信号的雷达回波信号，并将接收到的雷达回波信号输出到接收处理单元30-1、 30-2、30-3和30-4。正交意味着时间、频率和符号的差异不会导致相互干扰。该特性使得将雷达回波信号分离成从相应的发射天线元件导出的分量成为可能。接收处理单元30-1、30-2、30-3和30-4对接收到的雷达回波信号执行诸如放大、频率转换和频率滤波的接收处理，并输出经过模数转换的数字信号到信号处理装置100。
信号处理装置100包括MIMO部署单元110、相关矩阵生成单元120 和扩展数据生成单元130。
MIMO部署单元110通过使用雷达信号的正交性，将从接收处理单元 30-1至30-4输入的数字信号分离为从发射天线元件20-1和20-2导出的分量，然后布置发射天线元件20-1和20-2与接收天线元件10-1至10-4的每个组合的数字信号，以生成经过MIMO部署的L×M个接收的信号向量x。具体地，MIMO部署单元110按照从发射天线元件20-1发射并由接收天线元件10-1至10-4接收的回波信号，以及从发射天线元件20-2发射并由接收天线元件10-1至10-4接收的回波信号的顺序来重新布置数字信号。MIMO部署单元110将所生成的接收到的信号向量x输出到相关矩阵生成单元120。
发射阵列天线20的模式向量用表达式2表示，接收阵列天线10的模式向量用表达式3表示。在下面的表达式中，T表示移项(transposition)。
[公式.2]
Figure BDA0001776985030000053
[公式.3]
Figure BDA0001776985030000054
如表达式4所示，表达式2和3中的
Figure BDA0001776985030000055
具有根据接收阵列天线10的最短距离d、雷达信号的波长λ和雷达回波信号的到达角度θ来确定的值。
[公式.4]
Figure BDA0001776985030000051
典型地，d被设定为大约0.5个波长，在该波长处，一个波长间距被采样两次，以抑制光栅波瓣的产生。
在MIMO部署单元110中经历MIMO部署的接收到的信号向量x是平面波回波信号s(为由目标反射回来的雷达信号)与模式向量aMIMO之间的乘积，如以下表达式5所示。
[公式.5]
x＝s·aMIMO-(表达式5)
这里，模式向量aMIMO是发射阵列天线20和接收阵列天线10的模式向量的克罗内克积，如以下表达式6所示。
[公式.6]
Figure BDA0001776985030000052
相关矩阵生成单元120从由MIMO部署单元110生成的接收的信号向量x中生成表达式7中所示的相关矩阵RXX。相关矩阵RXX具有(L× M)×(L×M)的大小。H是共轭移项。相关矩阵生成单元120将生成的相关矩阵RXX发送到扩展数据生成单元130。
[公式.7]
Figure BDA0001776985030000061
表达式7中所示的相关矩阵RXX显然具有从e-14jψ到e+14jψ的连续的所有29种类型的相位。该连续性由表达式1中所示的k的条件保证。在重复的风险下，系数k的最大值受元件数量L和接收阵列天线10的布置方法限制。接收阵列天线10包括四个元件并且在本实施方式中使用完美的哥隆尺。因此，如果最大值小于或等于13，则可确保相关矩阵的相位的连续性。顺便说一下，如果k＝13，则相关矩阵具有从e-19jψ到e+19jψ的所有 39种类型的相位。
扩展数据生成单元130执行将由相关矩阵生成单元120生成的相关矩阵RXX的元素映射到表达式8中所示的扩展数据向量y的阵列扩展处理。
[公式.8]
y＝|s|2·aEX——(表达式8)
扩展数据向量y的模式向量aEX是具有长度L(L-1)+kM(M-1)+1 的列向量。模式向量aEX具有如表达式9中所示布置的从e-14jψ到e+14jψ的连续元素。
[公式.9]
Figure BDA0001776985030000071
由于在本实施方式中L＝4，M＝2并且k＝8，所以扩展数据向量的模式向量aEX类似于包括29个元件的等距线性阵列天线的模式向量。因此，根据本实施方式的MIMO雷达装置1相当于包括等距线性阵列天线的雷达装置，所述等距线性阵列天线包括如图3所示的多达29个元件。
表达式10所示，扩展数据生成单元130通过执行操作：平均具有相同相位的元素、向量化RXX、然后将RXX乘以变换矩阵U，来从表达式10 的左侧将相关矩阵RXX映射到扩展数据向量y。vec表示垂直地布置和向量化矩阵的列向量。
[公式.10]
y＝U·vec(Rxx)——(表达式10)
在本实施方式中，扩展数据向量y具有29行，并且vec(Rxx)具有 64行。如表达式11所示，变换矩阵U是具有29×64大小的矩阵。
[公式.11]
Figure BDA0001776985030000091
作为用于实现MIMO雷达装置1的基板，可使用具有优选的高频特性的基板，诸如聚四氟乙烯(PTFE)板。例如，如果使用PTFE板作为 MIMO雷达装置1的基板，则可减小基板的尺寸并降低制造成本。
根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1以这种方式配置，并且然后尽管天线元件的数量少，但也具有与包括大量天线元件的MIMO雷达装置的配置等效的配置。根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1以这种方式配置，并且然后可实现高方位分辨率，尽管天线元件的数量很少。
到目前为止已经描述了根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的配置实例。接下来，将描述根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的操作实例。
(1.2.MIMO雷达装置的操作实例)
图4是描述根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的操作实例的流程图。图4示出了根据本公开实施方式的包括在MIMO雷达装置1中的信号处理装置100的操作实例。以下参照图4描述根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的操作实例。
MIMO雷达装置1从发射阵列天线20的每个发射天线元件发射对于发射阵列天线20的每个发射天线元件正交的雷达信号。MIMO雷达装置1然后使用接收阵列天线10来接收从发射阵列天线20发射并由目标反射回来的雷达回波信号。
接收阵列天线10将接收到的雷达回波信号输出到接收处理单元30-1、 30-2、30-3和30-4。接收处理单元30-1、30-2、30-3和30-4对接收到的雷达回波信号执行诸如放大、频率转换和频率滤波的接收处理，并将经过模数转换的数字信号输出到信号处理装置100。信号处理装置100接收从接收处理单元30-1、30-2、30-3和30-4输出的数字信号(步骤S101)。
接下来，信号处理装置100执行MIMO部署，以便如上所述重新布置发射天线元件20-1和20-2与接收天线元件10-1、10-2、10-3和10-4的每个组合的接收到的数字信号，并且生成接收到的信号向量(步骤S102)。步骤S102中的处理例如由MIMO部署单元110执行。
接着，信号处理装置100根据上述接收到的信号分量生成相关矩阵(步骤S103)。步骤S103的处理例如由相关矩阵生成单元120执行。
信号处理装置100然后如上所述从所生成的相关矩阵生成扩展数据分量(步骤S104)。步骤S104中的处理例如由扩展数据生成单元130执行。
根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1以这种方式操作，并且因此可实现高方位分辨率，尽管天线元件的数量很少。
根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1以完美的哥隆尺的布置方法设置接收阵列天线10的每个天线元件，使发射阵列天线20的天线元件之间的最短距离大于接收阵列天线10的总宽度，并且用表达式1限制最短距离的最大值。这防止根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1在物理上增大尺寸，并且允许根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1生成等效于包括等距线性阵列天线(包括大量元件)的雷达装置的扩展数据向量。因此，根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1可实现小型化并且同时具有高方位分辨率。
在本实施方式中已经描述了，接收阵列天线10的接收天线元件的数量L等于4，接收天线元件以完美的哥隆尺设置，发射阵列天线20的发射天线元件的数量M等于2，并且发射天线元件线性设置。然而，本公开不限于这样的实例。例如，发射阵列天线20的发射天线元件也可以以完美的哥隆尺设置。接收天线元件的数量L和发射天线元件的数量M可具有从2到4的自然数的任何组合。L不一定大于M，但是M可大于L或等于L。
图5是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的另一配置实例的说明图。图5示出了发射阵列天线20的发射天线元件的数量等于接收阵列天线10的接收天线元件的数量(三个发射天线元件和三个接收天线元件)的MIMO雷达装置1的配置实例。
发射阵列天线20的发射天线元件和接收阵列天线10的接收天线元件均以完美的哥隆尺的布置方式设置。如果发射阵列天线20的发射天线元件的数量等于接收阵列天线10的接收天线元件的数量，则如图5所示设置接收天线元件10-1至10-3和发射天线元件20-1至20-3使得可能实现小型化和高方位分辨率。
根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1使用的MIMO雷达大规模集成电路(LSI)(大规模集成电路)可具有这样的的端子配置：其中接收天线端子设置在一侧上，并且发射天线端子设置在其两侧以便于将接收天线元件10-1至10-4设置在发射天线元件20-1和20-2之间。
图6是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的配置实例的说明图。图6示出了在信号处理装置100中安装MIMO雷达LSI 200。
MIMO雷达LSI 200可具有如图6所示的端子配置，其中接收天线端子RX1至RX4设置在一侧，并且发射天线端子TX1和TX2设置在两个正交侧。MIMO雷达LSI 200具有该端子配置，因此便于根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1将接收天线元件10-1至10-4设置在发射天线元件20-1和20-2之间。
(1.3.MIMO雷达装置的修改)
接下来，将描述根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的修改。
在上述实例中已经描述了内部阵列天线以线性方式设置在完美的哥隆尺的距离处。然而，本公开不限于这样的实例。内部阵列天线可例如设置为等距线性阵列。
图7是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的另一配置实例的说明图。图7示出了其中接收阵列天线10的接收天线元件10-1至10-4 以等距离d线性设置的实例。
如果内部阵列天线是等距线性阵列，则用于决定外部阵列天线(在图 7的实例中为发射阵列天线20)的最短距离的系数k符合以下表达式12 的条件。L表示内部等距线性阵列的天线元件数量。
[公式.12]
k≤2L-1——(表达式12)
图7所示的MIMO雷达装置1的接收阵列天线10包括四个接收天线元件。因此，如果k小于或等于7，则可保证扩展数据向量的模式向量aEX是连续的。
在下面的表达式13中示出了图7所示的MIMO雷达装置1的发射阵列天线20的模式向量。在下面的表达式14中示出了接收阵列天线10的模式向量。在下面的表达式15中示出了经过MIMO部署的接收的信号向量x的模式向量。在下面的表达式16中示出了生成扩展数据向量y的相关矩阵。在下面的表达式17中示出了扩展数据向量的模式向量aEX。然后，变换矩阵U是具有21×64大小的矩阵，如表达式18所示。
[公式.13]
Figure BDA0001776985030000121
[公式.14]
Figure BDA0001776985030000122
[公式.15]
Figure BDA0001776985030000123
[公式.16]
Figure BDA0001776985030000124
[公式.17]
Figure BDA0001776985030000131
[公式.18]
Figure BDA0001776985030000141
MIMO雷达装置1还可防止物理尺寸的增加，并且生成等同于包括等距线性阵列天线(包括大量元件)的雷达装置的扩展数据向量。图7所示的MIMO雷达装置1因此可实现小型化并且同时具有较高的方位分辨率。
已经描述了图1中示出的MIMO雷达装置1将内部阵列天线线性布置在完美的哥隆尺的距离处。然而，本公开不限于这样的实例。内部阵列天线可设置为2级嵌套阵列。
图8是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的另一配置实例的说明图。图8示出接收阵列天线10的接收天线元件10-1至10-4被设置为2级嵌套阵列的实例。
将参照图9描述2级嵌套阵列。如图9所示，2级嵌套阵列是将1级等距线性阵列与2级等距线性阵列相邻放置的阵列天线。1级等距线性阵列具有表示为d的元件距离，元件的数量表示为N1。2级等距线性阵列具有表示为(N1+1)d的的元件距离，元件的数量表示为N2。
如果内部阵列天线被设置为2级嵌套阵列，则用于决定外部阵列天线的最短距离的系数k符合下面的表达式19的条件。
[公式.19]
Figure BDA0001776985030000151
包含在用作内部阵列天线的接收阵列天线10中的、被设置为2级嵌套阵列的元件的数量L在图8中示出的MIMO雷达装置1的情况下等于4。因此，如果k小于或等于11，则可保证扩展数据向量的模式向量aEX是连续的。下面描述在k＝8的情况下的模式向量等。
在下面的表达式20中示出了图8所示的MIMO雷达装置1的发射阵列天线20的模式向量。在下面的表达式21中示出了接收阵列天线10的模式向量。在下面的表达式22中示出了经过MIMO部署的接收到的信号向量x的模式向量。在下面的表达式23中示出了产生扩展数据向量y的相关矩阵。在下面的表达式24中示出了扩展数据向量的模式向量aEX。然后，变换矩阵U是具有27×64的大小的矩阵，如表达式25所示。
[公式.20]
Figure BDA0001776985030000152
[公式.21]
Figure BDA0001776985030000153
[公式.22]
Figure BDA0001776985030000154
[公式.23]
Figure BDA0001776985030000155
[公式.24]
Figure BDA0001776985030000161
[公式.25]
Figure BDA0001776985030000171
图8所示的MIMO雷达装置1也可防止物理尺寸的增加，并且生成等同于包括等距线性阵列天线(包括大量元件)的雷达装置的扩展数据向量。图8所示的MIMO雷达装置1因此可实现小型化并且同时具有较高的方位分辨率。
上述MIMO雷达装置1在任何情况下均配置为将发射阵列天线20设置在外部接收阵列天线10的外部。然而，本公开不限于这样的实例。 MIMO雷达装置1可被配置为将发射阵列天线20设置在接收阵列天线10 内部。
图10是示出根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1的另一配置实例的说明图。图10示出了在图1所示的配置中接收阵列天线10的位置与发射阵列天线20的位置交换、并且发射阵列天线20设置在接收阵列天线 10的内部的配置实例。发射阵列天线20具有设置在4阶完美的哥隆尺的位置处的发射天线元件20-1至20-4。
即使以这种方式将接收阵列天线10的位置与发射阵列天线20的位置进行交换，图10所示的MIMO雷达装置1仍然可防止物理尺寸的增加，并且生成等同于包括等距线性阵列天线(包括大量元件)的雷达装置的扩展数据向量。图10所示的MIMO雷达装置1因此可实现小型化并且同时具有较高的方位分辨率。
根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1可实现小型化并且同时实现高方位分辨率。根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1因此可适当地应用于必须解决帮助汽车安全驾驶的系统中这些高级要求的雷达装置。
图11是示出将MIMO雷达装置1a至1f安装在车辆2中的实例的说明图。假定图11所示的MIMO雷达装置1a至1f是根据本公开的上述实施方式的MIMO雷达装置1中的任何一个。MIMO雷达装置1a至1f是用于短距离、中距离和长距离中的任一个的雷达装置，并且用于检测车辆2 周围的物体等。
根据本公开实施方式的MIMO雷达装置1作为辅助汽车安全驾驶的系统的该雷达装置的应用有助于使系统实现小型化和更高性能。
<2.结论>
根据如上所述的本公开实施方式，提供了一种MIMO雷达装置，其包括：第一阵列天线，所述第一阵列天线包括多个天线元件并且具有按照预定规则设置的天线元件，诸如完美的哥隆尺、等距离，以及2级嵌套阵列；以及第二阵列天线，所述第二阵列天线包括多个天线元件并且具有跨所述第一阵列天线设置的所述多个天线元件中的至少两个天线元件。
根据本公开实施方式的MIMO雷达装置包括上述两个阵列天线，并且因此可防止物理尺寸的增加并且生成等同于包括等距线性阵列天线(包括大量元件)的雷达装置的扩展数据向量。根据本公开实施方式的MIMO 雷达装置因此可实现小型化并且同时具有高方位分辨率。
由在此描述的每个装置执行的处理中的各个步骤不一定必须按照顺序图或流程图中描述的顺序按时间顺序执行。例如，由每个装置执行的处理中的各个步骤可按不同于流程图中描述的顺序执行，或者可并行执行。
还可能制造一种计算机程序，用于使诸如构建在每个装置中的CPU、 ROM和RAM等硬件实现与每个装置的结构元件相同的功能。还可能提供一种存储介质，该计算机程序存储在其中。在功能框图中描述的各个功能块被配置有硬件或硬件电路，从而允许一系列处理由硬件或硬件电路来实现。
本领域技术人员应该理解，取决于设计要求和其他因素，可出现各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。
进一步地，在本说明书中描述的效果仅仅是说明性或示例性的效果，而不是限制性的。也就是说，利用或取代上述效果，根据本公开的技术可基于本说明书的描述实现对于本领域技术人员来说清楚的其他效果。
另外，本技术也可如下配置。
(1)一种MIMO雷达装置，包括：
第一阵列天线，被配置为具有在第一规则下在一个方向上设置的L(L ≥2)个天线元件；和
第二阵列天线，被配置为具有在第二规则下在与所述第一阵列天线的所述一个方向相同的方向上设置的M(M≥2)个天线元件，并且具有跨所述第一阵列天线设置的所述M个天线元件中的至少两个天线元件。
(2)根据(1)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一规则是根据完美的哥隆尺的位置来设置所述L个天线元件。
(3)根据(1)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一规则是根据2级嵌套阵列设置所述L个天线元件。
(4)根据(1)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一规则是等距离地设置所述L个天线元件。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第二规则用于提供跨所述第一阵列天线设置的天线元件之间的距离的上限。
(6)根据(5)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述上限是用于使得在所述第一规则或所述第二规则下布置的情况等同于所述第一阵列天线或所述第二阵列天线设置有等距天线元件的情况的上限。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一阵列天线和所述第二阵列天线中的一个发射雷达信号，另一个接收雷达回波信号。
(8)根据(7)所述的MIMO雷达装置，进一步包括：
信号处理单元，被配置为对接收到的雷达回波信号执行信号处理。
(9)根据(8)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述信号处理单元包括：
部署单元，被配置为从所述雷达回波信号中生成经过MIMO部署的L ×M个接收信号向量，
相关矩阵生成单元，被配置为从由所述部署单元生成的接收的信号向量中生成具有L×M行和L×M列的相关矩阵；和
扩展数据生成单元，被配置为将所述相关矩阵的元素映射到扩展数据向量。
(10)一种MIMO雷达装置，包括：
信号处理装置，在一侧包括包含在第一阵列天线中的L(L≥2)个天线元件的天线端子，并且在与所述一侧正交的两侧上包括包含在第二阵列天线中的M(M≥2)个天线元件的天线端子。
(11)一种车辆，包括：
根据(1)至(10)中任一项所述的雷达装置。
(12)一种MIMO雷达装置，包括：
第一阵列天线，其中，所述第一阵列天线包括在第一规则下在一个方向上设置的L(L≥2)个天线元件；和
第二阵列天线，其中，所述第二阵列天线包括在第二规则下在与所述第一阵列天线的所述一个方向相同的方向上设置的M(M≥2)个天线元件，并且其中，所述第二阵列天线中的所述M个天线元件中的至少两个天线元件设置在所述第一阵列天线的外部。
(13)根据(12)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一规则是根据完美的哥隆尺的位置来设置所述第一阵列天线的所述L个天线元件。
(14)根据(12)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一规则是根据2级嵌套阵列设置所述第一阵列天线的所述L个天线元件。
(15)根据(12)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一规则是等距离地设置所述第一阵列天线的所述L个天线元件。
(16)根据(12)至(15)中任一项所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第二规则是提供所述第二阵列天线的所述至少两个天线元件之间的距离的上限。
(17)根据(16)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述上限是用于使得在所述第一规则或所述第二规则下的布置的情况等同于所述第一阵列天线或所述第二阵列天线设置有等距天线元件的情况的上限。
(18)根据(12)至(17)中任一项所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一阵列天线和所述第二阵列天线中的一个发射雷达信号，另一个接收雷达回波信号。
(19)根据(18)所述的MIMO雷达装置，进一步包括：
信号处理单元，被配置为对接收到的雷达回波信号执行信号处理。
(20)根据(19)所述的MIMO雷达装置，其中，
所述信号处理单元包括：
部署单元，被配置为从所述雷达回波信号中生成经过MIMO部署的L ×M个接收信号向量；
相关矩阵生成单元，被配置为从由所述部署单元生成的接收信号向量生成具有L×M行和L×M列的相关矩阵；和
扩展数据生成单元，被配置为将所述相关矩阵的元素映射到扩展数据向量。
(21)根据(12)所述的MIMO雷达装置，其中，所述第一阵列天线至少包括第一、第二和第三天线元件，其中，所述第一天线元件与所述第二天线元件以距离d分隔，其中，所述第二天线元件与所述第三天线元件以距离2d分隔，并且其中，所述第一阵列天线元件与所述第三阵列天线元件以距离3d分隔。
(22)根据(12)所述的MIMO雷达装置，其中，所述第一阵列天线至少包括第一、第二、第三和第四天线元件，其中，所述第一天线元件与所述第二天线元件以距离d分隔，其中，所述第二天线元件与所述第三天线元件以距离3分隔d，其中，所述第三天线元件与所述第四天线元件以距离2d分隔，其中，所述第一阵列天线元件与所述第三阵列天线元件以距离4d分隔，其中，所述第二阵列天线元件与所述第四天线元件以距离5d分隔，并且其中，所述第一天线元件与所述第四天线元件以距离6d 分隔。
(23)根据(12)至(22)中任一项所述的MIMO雷达装置，其中，所述第一阵列和第二阵列是线性阵列。
(24)根据(12)所述的MIMO雷达装置，
其中，所述第一阵列天线至少包括第一、第二和第三天线元件，其中，所述第一天线元件与所述第二天线元件以距离d分隔，其中，所述第二天线元件与所述第三天线元件以距离2d分隔，并且其中，所述第一阵列天线元件与所述第三阵列天线元件以距离3d分隔，
其中，所述第二阵列天线至少包括第一、第二和第三天线元件，其中，所述第二阵列天线的所述第一和第二天线元件在所述第一阵列天线的所述元件的第一侧上，并且其中，所述第二阵列天线的所述第三天线元件在所述第一阵列天线的所述元件的第二侧上。
(25)一种MIMO雷达装置，包括：
信号处理装置，在一侧包括包含在第一阵列天线中的L(L≥2)个天线元件的天线端子，并且在与所述一侧正交的两侧上包括包含在第二阵列天线中的M(M≥2)个天线元件的天线端子。
(26)一种车辆，包括：
雷达装置，包括：
多个接收天线元件，其中，所述接收天线元件布置成第一线性阵列，其中，所述多个接收天线元件至少包括第一接收天线元件和第二接收天线元件，其中，所述第一接收天线元件与所述第二接收天线元件间以距离d 分隔；
多个发射天线元件，其中，所述发射天线元件布置成第二线性阵列，其中，所述多个发射天线元件至少包括第一发射天线元件和第二发射天线元件；其中，所述第一发射天线元件与所述第二接收天线元件以距离kd 分隔，并且其中，所述第一和第二接收天线元件在所述第一和第二发射天线元件之间。
(27)一种天线系统，包括：
多个接收天线元件，其中，所述接收天线元件布置成第一线性阵列，其中，所述多个接收天线元件至少包括第一接收天线元件和第二接收天线元件，其中，所述第一接收天线元件与所述第二接收天线元件以距离d分隔；
多个发射天线元件，其中，所述发射天线元件布置成第二线性阵列，其中，所述多个发射天线元件至少包括第一发射天线元件和第二发射天线元件；其中，所述第一发射天线元件与所述第二发射天线元件间以距离kd 分隔，并且其中，所述第一和第二接收天线元件在所述第一和第二发射天线元件之间。
(28)根据(27)所述的天线系统，其中，所述多个接收天线元件另外至少包括第三接收天线元件，并且其中，所述接收天线元件以与哥隆尺的间隔对应的间隔布置。
(29)根据(28)所述的天线系统，其中，所述第二接收天线元件与所述第三接收天线元件以距离2d分隔，并且其中，所述第一接收天线元件与所述第三接收天线元件以距离3d分隔。
(30)根据(27)所述的天线系统，其中，所述多个接收天线元件另外至少包括第三和第四接收天线元件，并且其中，所述接收天线元件以与哥隆尺的间隔对应的间隔布置。
(31)根据(30)所述的天线系统，其中，所述第二接收天线元件与所述第三接收天线元件以距离3d分隔，其中，所述第三接收天线元件与所述第四接收天线元件以距离2d分隔，其中，所述第一接收天线元件与所述第三接收天线元件以距离4d分隔，其中，所述第二接收天线元件与所述第四接收天线元件以距离5d分隔，并且其中，所述第一接收天线元件与所述第四接收天线元件以距离6d分隔。
附图标记列表
1 MIMO雷达装置
10 接收阵列天线
20 发射阵列天线。

Claims (10)

1.一种MIMO雷达装置，包括：
第一阵列天线，其中，所述第一阵列天线包括在第一规则下在一个方向上设置的L个天线元件，其中L≥2；和
第二阵列天线，其中，所述第二阵列天线包括在第二规则下在与所述第一阵列天线的所述一个方向相同的方向上设置的M个天线元件，并且其中，所述第二阵列天线中的所述M个天线元件中的至少两个天线元件在所述第一阵列天线的外部，其中M≥2；
其中，所述第一阵列天线至少包括第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件，其中，所述第一天线元件与所述第二天线元件以距离d分隔，其中，所述第二天线元件与所述第三天线元件以距离2d分隔，并且其中，所述第一天线元件与所述第三天线元件以距离3d分隔，
其中，所述第二阵列天线至少包括第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件，其中，所述第二阵列天线的第一天线元件和第二天线元件在所述第一阵列天线的多个元件的第一侧上，并且其中，所述第二阵列天线的第三天线元件在所述第一阵列天线的多个元件的第二侧上；
所述第一规则是根据2级嵌套阵列来设置所述第一阵列天线的所述L个天线元件；
所述第二规则是提供所述第二阵列天线的所述至少两个天线元件之间的距离的上限。
2.根据权利要求1所述的MIMO雷达装置，其中，
所述第一阵列天线和所述第二阵列天线中的一个发射雷达信号，另一个接收雷达回波信号。
3.根据权利要求2所述的MIMO雷达装置，进一步包括：
信号处理单元，被配置为对接收到的所述雷达回波信号执行信号处理。
4.根据权利要求3所述的MIMO雷达装置，其中，
所述信号处理单元包括：
部署单元，被配置为从所述雷达回波信号中生成经过MIMO部署的L×M个接收信号向量；
相关矩阵生成单元，被配置为从由所述部署单元生成的接收信号向量中生成具有L×M行和L×M列的相关矩阵；和
扩展数据生成单元，被配置为将所述相关矩阵的元素映射到扩展数据向量。
5.根据权利要求1所述的MIMO雷达装置，其中，所述第一阵列天线和所述第二阵列天线是线性阵列。
6.一种MIMO雷达装置，包括：
信号处理装置，在一侧上包括包含在第一规则下在第一阵列天线中的L个天线元件的天线端子，并且在与所述一侧正交的两侧上包括包含在第二阵列天线中在第二规则下的M个天线元件的天线端子，其中L≥2，M≥2；
其中，所述第一阵列天线至少包括第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件，其中，所述第一天线元件与所述第二天线元件以距离d分隔，其中，所述第二天线元件与所述第三天线元件以距离2d分隔，并且其中，所述第一天线元件与所述第三天线元件以距离3d分隔，
其中，所述第二阵列天线至少包括第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件，其中，所述第二阵列天线的第一天线元件和第二天线元件在所述第一阵列天线的多个元件的第一侧上，并且其中，所述第二阵列天线的第三天线元件在所述第一阵列天线的多个元件的第二侧上；
所述第一规则是根据2级嵌套阵列来设置所述第一阵列天线的所述L个天线元件；
所述第二规则是提供所述第二阵列天线的至少两个天线元件之间的距离的上限。
7.一种车辆，包括：如权利要求1至6任一项所述的雷达装置。
8.一种天线系统，包括：
多个接收天线元件，其中，所述多个接收天线元件以在第一规则下的第一线性阵列布置，其中，所述多个接收天线元件至少包括第一接收天线元件和第二接收天线元件，其中，所述第一接收天线元件与所述第二接收天线元件以距离d分隔开；
多个发射天线元件，其中，所述多个发射天线元件以在第二规则下的第二线性阵列布置，其中，所述多个发射天线元件至少包括第一发射天线元件和第二发射天线元件；其中，所述第一发射天线元件与所述第二发射天线元件以距离kd分隔开，并且其中，所述第一接收天线元件和第二接收天线元件在所述第一发射天线元件和第二发射天线元件之间；其中，所述多个接收天线元件另外至少包括第三接收天线元件，并且其中，所述多个接收天线元件以与哥隆尺的间隔对应的间隔布置；其中，所述第二接收天线元件与所述第三接收天线元件以距离2d分隔，并且其中，所述第一接收天线元件与所述第三接收天线元件以距离3d分隔；
所述第一规则是根据2级嵌套阵列来设置所述第一线性阵列的L个天线元件；
所述第二规则是提供所述第二线性阵列的至少两个天线元件之间的距离的上限。
9.根据权利要求8所述的天线系统，其中，所述多个接收天线元件另外至少包括第三接收天线元件和第四接收天线元件，并且其中，所述多个接收天线元件以与哥隆尺的间隔对应的间隔布置。
10.根据权利要求9所述的天线系统，其中，所述第二接收天线元件与所述第三接收天线元件以距离3d分隔，其中，所述第三接收天线元件与所述第四接收天线元件以距离2d分隔，其中，所述第一接收天线元件与所述第三接收天线元件以距离4d分隔，其中，所述第二接收天线元件与所述第四接收天线元件以距离5d分隔，并且其中，所述第一接收天线元件与所述第四接收天线元件以距离6d分隔。
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