CN109521426A - 基于汽车雷达获取目标的角度的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法及其装置，其中，方法包括：利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号；其中，接收信号与接收天线阵列中的接收天线一一对应；每路接收信号中包括多个数据对；数据对包括I通道的数据和Q通道的数据；对每个接收天线的接收信号进行FFT变换，得到接收天线的频域接收信号，从频域接收信号中获取接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成接收天线的第一复数据；基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线阵列的天线方向图；识别天线方向图中最大峰值，将最大峰值对应的角度作为目标的目标角度。该方法通过天线方向图获取的目标角度，误差较小。

Description

基于汽车雷达获取目标的角度的方法及其装置
技术领域
本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法及其装置。
背景技术
随着汽车技术的发展，可将雷达应用于汽车领域，通过汽车雷达探测目标的角度以及目标与当前车辆的距离，从而确定目标的具体位置，使当前车辆在探测到目标的位置后，采取相应的措施，以防止当前车辆与人、物体、其他车辆等发生碰撞。
目前，主要通过采用一组或者多组雷达收发装置，基于干涉原理测量目标角度。具体地，通过各个发射机发射共源同相位等幅的本地振荡信号，每组双相干接收机的相应天线接收同一回波，形成干涉信号并生成对应的相位差。之后，通过改变发射机的发射频率，进行相位差鉴别和方向角去模糊，得到多组方向角度值，最后取所有方向角的平均值得到目标的角度。
由于上述方法通过多次改变发射频率，进行相位差鉴别和方向角去模糊，通过一系列公式的转化求取得到目标的角度，因而得到的目标的角度误差较大。此外，上述方法通过多组接收机接收信号，设备成本高。可见，现有的测量目标的角度的方法，得到的目标的角度误差较大，且设备成本高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法，采用波束成形算法，通过天线方向图获得目标的角度的误差较小，能够实现通过雷达一次接收信号确定目标的角度，以解决现有的采用相位差鉴别方法，得到的目标的角度误差较大，且设备成本高的问题。
本发明的第二个目的在于提出一种基于汽车雷达获取目标的角度的装置。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提出一种计算机程序产品。
本发明的第五个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法，包括：
利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号；其中，所述接收信号与所述接收天线阵列中的接收天线一一对应；每路接收信号中包括多个数据对；所述数据对包括I通道的数据和Q通道的数据；
对每个接收天线的所述接收信号进行FFT变换，得到所述接收天线的频域接收信号，从所述频域接收信号中获取所述接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成所述接收天线的第一复数据；
基于每个接收天线的所述第一复数据和波束成形算法，形成所述接收天线阵列的天线方向图；
识别所述天线方向图中最大峰值，将所述最大峰值对应的角度作为所述目标的目标角度。
作为本发明第一方面实施例一种可选的实现方式，所述从所述频域接收信号中获取所述接收信号的最大幅值，包括：
从所述频域接收信号中获取每个周期内N个采样点的所述数据对的第一幅值；
获取每个周期内N个采样点的所述第一幅值的第一平均值；
从所有的所述第一平均值中获取最大的所述第一平均值作为所述最大幅值。
作为本发明第一方面实施例一种可选的实现方式，所述从所有的所述第一平均值中获取最大的所述第一平均值作为所述最大幅值，包括：
将所有的所述第一平均值进行恒虚警检测，从所有的所述第一平均值中获取所述最大幅值。
作为本发明第一方面实施例一种可选的实现方式，所述基于每个接收天线的所述第一复数据和波束成形算法，形成所述接收天线阵列的天线方向图，包括：
针对每个测试角度，根据所述接收天线阵列之间的间距以及发送信号的波长，获取到所述接收天线阵列中每个接收天线在所述测试角度下的加权系数；
根据每个接收天线的所述第一复数据和对应的加权系数，基于所述波束成形算法，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据；
获取每个测试角度的所述第二复数据的第二幅值；
利用所有的测试角度和每个测试角度对应的所述第二幅值，形成所述天线方向图。
作为本发明第一方面实施例一种可选的实现方式，所述根据每个接收天线的所述第一复数据和对应的加权系数，基于所述波束成形算法，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据，包括：
将所述每个接收天线的所述第一复数据与各自的所述加权系数相乘后，将相乘得到结果相加，获取到所述接收天线阵列在所述测试角度下的所述第二复数据。
作为本发明第一方面实施例一种可选的实现方式，所述根据每个接收天线的所述第一复数据和对应的加权系数，基于所述波束成形算法，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据，包括：
利用每个接收天线在所述测试角度下的加权系数形成一个第一矩阵；其中，所述第一矩阵为1*M的矩阵，其中，所述M为接收天线的个数；
利用所有的接收天线的所述第一复数据形成一个第二矩阵；其中，所述第二矩阵为M*1的矩阵；
将所述第一矩阵和所述第二矩阵相乘，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据。
作为本发明第一方面实施例一种可选的实现方式，所述针对每个测试角度，根据所述接收天线阵列之间的间距以及发送信号的波长，获取到所述接收天线阵列中每个接收天线在所述测试角度下的加权系数之前，还包括：
在预设的角度范围内，从所述角度范围的下限开始，按照预设的步长为所述角度范围形成一个角度集合；其中，所述角度集合包括每个所述测试角度。
作为本发明第一方面实施例一种可选的实现方式，所述接收天线阵列中相邻接收天线之间的间距相等且所述间距小于等于半个波长。
本发明实施例的基于汽车雷达获取目标的角度的方法，通过利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号，其中，接收信号与接收天线阵列中的接收天线一一对应，每路接收信号中包括多个数据对，数据对包括I通道的数据和Q通道的数据，对每个接收天线的接收信号进行FFT变换，得到接收天线的频域接收信号，从频域接收信号中获取接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成接收天线的第一复数据，基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线阵列的天线方向图，识别天线方向图中最大峰值，将最大峰值对应的角度作为目标的目标角度。本实施例中，通过利用每路的频域接收信号的最大幅值对应的数据对形成第一复数据，基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线的天线方向图，由于天线方向图中最大值对应的角度为目标的角度，因此在天线方向图中找到最大值对应的角度，即为目标的角度，相比现有的通过相位差鉴别方法得到的目标的角度，误差较小，实现了通过雷达一次接收信号便可确定目标的角度，解决了现有测量目标的角度的方法，存在得到的目标的角度误差较大，且设备成本高的问题。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于汽车雷达获取目标的角度装置，包括：
第一获取模块，用于利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号；所述接收信号与所述接收天线阵列中的接收天线一一对应；每路接收信号中包括多个数据对；所述数据对包括I通道的数据和Q通道的数据；
第二获取模块，用于对每个接收天线的所述接收信号进行FFT变换，得到所述接收天线的频域接收信号，从所述频域接收信号中获取所述接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成所述接收天线的第一复数据；
形成模块，用于基于每个接收天线的所述第一复数据和波束成形算法，形成所述接收天线阵列的天线方向图；
角度获取模块，用于识别所述天线方向图中最大峰值，将所述最大峰值对应的角度作为所述目标的目标角度。
作为本发明第二方面实施例一种可选的实现方式，第二获取模块，还用于：
从所述频域接收信号中获取每个周期内N个采样点的所述数据对的第一幅值；
获取每个周期内N个采样点的所述第一幅值的第一平均值；
从所有的所述第一平均值中获取最大的所述第一平均值作为所述最大幅值。
作为本发明第二方面实施例一种可选的实现方式，第二获取模块，还用于：
将所有的所述第一平均值进行恒虚警检测，从所有的所述第一平均值中获取所述最大幅值。
作为本发明第二方面实施例一种可选的实现方式，形成模块包括：
第一获取单元，用于针对每个测试角度，根据所述接收天线阵列之间的间距以及发送信号的波长，获取到所述接收天线阵列中每个接收天线在所述测试角度下的加权系数；
第二获取单元，用于根据每个接收天线的所述第一复数据和对应的加权系数，基于所述波束成形算法，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据；
第三获取单元，用于获取每个测试角度的所述第二复数据的第二幅值；
形成单元，用于利用所有的测试角度和每个测试角度对应的所述第二幅值，形成所述天线方向图。
作为本发明第二方面实施例一种可选的实现方式，第二获取单元还用于：
将所述每个接收天线的所述第一复数据与各自的所述加权系数相乘后，将相乘得到结果相加，获取到所述接收天线阵列在所述测试角度下的所述第二复数据。
作为本发明第二方面实施例一种可选的实现方式，第二获取单元还用于：
利用每个接收天线在所述测试角度下的加权系数形成一个第一矩阵；其中，所述第一矩阵为1*M的矩阵，其中，所述M为接收天线的个数；
利用所有的接收天线的所述第一复数据形成一个第二矩阵；其中，所述第二矩阵为M*1的矩阵；
将所述第一矩阵和所述第二矩阵相乘，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据。
作为本发明第二方面实施例一种可选的实现方式，形成模块还包括：
第四获取单元，用于在预设的角度范围内，从所述角度范围的下限开始，按照预设的步长为所述角度范围形成一个角度集合；其中，所述角度集合包括每个所述测试角度。
作为本发明第二方面实施例一种可选的实现方式，所述接收天线阵列中相邻接收天线之间的间距相等且所述间距小于等于半个波长。
本发明实施例的基于汽车雷达获取目标的角度的装置，通过利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号，其中，接收信号与接收天线阵列中的接收天线一一对应，每路接收信号中包括多个数据对，数据对包括I通道的数据和Q通道的数据，对每个接收天线的接收信号进行FFT变换，得到接收天线的频域接收信号，从频域接收信号中获取接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成接收天线的第一复数据，基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线阵列的天线方向图，识别天线方向图中最大峰值，将最大峰值对应的角度作为目标的目标角度。本实施例中，通过利用每路的频域接收信号的最大幅值对应的数据对形成第一复数据，基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线的天线方向图，由于天线方向图中最大值对应的角度为目标的角度，因此在天线方向图中找到最大值对应的角度，即为目标的角度，相比现有的通过相位差鉴别方法得到的目标的角度，误差较小，实现了通过雷达一次接收信号便可确定目标的角度，解决了现有测量目标的角度的方法，存在得到的目标的角度误差较大，且设备成本高的问题。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括：处理器和存储器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如第一方面实施例所述的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令由处理器执行时，以用于实现如第一方面实施例所述的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
为达上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例提供的一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的接收信号在时域和频域的波形仿真图；
图3为本发明实施例提供的方位角的示意图；
图4为本发明实施例提供的目标的角度20°时天线方向图的仿真图；
图5为本发明实施例提供的接收天线阵列之间间距为半个波长时天线方向图的仿真图；
图6为本发明实施例提供的接收天线阵列之间间距为2个波长时天线方向图的仿真图；
图7为本发明实施例提供的目标的目标角度的示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法的流程示意图；
图9为本发明实施例提供的一种基于汽车雷达获取目标的角度的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的基于汽车雷达获取目标的角度的方法及其装置。
目前，主要通过采用一组或者多组雷达收发装置，基于干涉原理测量目标角度。具体地，通过各个发射机发射共源同相位等幅的本地振荡信号，每组双相干接收机的相应天线接收同一回波，形成干涉信号并生成对应的相位差。之后，通过改变发射机的发射频率，进行相位差鉴别和方向角去模糊，得到多组方向角度值，最后取所有方向角的平均值得到目标的角度。
由于上述方法通过多次改变发射频率，进行相位差鉴别和方向角去模糊，通过一系列公式的转化求取得到目标的角度，因而得到的目标的角度误差较大。此外，上述方法通过多组接收机接收信号，设备成本高。可见，现有的测量目标的角度的方法，得到的目标的角度误差较大，且设备成本高。
针对这一问题，本发明实施例提出一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法，采用波束成形算法，通过天线方向图获得目标的角度的误差较小，能够实现通过雷达一次接收信号确定目标的角度。
图1为本发明实施例提供的一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法的流程示意图。
如图1所示，该基于汽车雷达获取目标的角度的方法包括以下步骤：
步骤101，利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号。
本实施例中，可在汽车上设置一个雷达，雷达可以是单列天线发射M列天线接收，也就是雷达具有一个发射天线，M个接收天线，其中，M个接收天线组成接收天线阵列。相比现有的通过一个或者多个雷达收发装置测量目标的角度，对设备的要求不高，操作简单。
当发射天线发射信号后，雷达接收天线阵列中的每个接收天线均接收信号，从而获得多路接收信号。其中，接收信号与接收天线阵列中的接收天线一一对应。并且，每路接收信号中包括多个数据对，每个数据对包括I通道的数据和Q通道的数据，I通道的数据和Q通道的数据分别对应复数的实部和虚部。
本实施例中，可以采用8个接收天线形成一个接收天线阵列，为了探测的准确性，一次探测过程包括512个发射周期，每个发射周期内可以发射256个采样点的数据对。
步骤102，对每个接收天线的接收信号进行FFT变换，得到接收天线的频域接收信号，从频域接收信号中获取接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成接收天线的第一复数据。
经过MATLAB仿真表明，时域接收信号和经快速傅立叶变换(Fast FourierTransformation，简称FFT)后的频域接收信号具有一致性。如图2所示，图2中上面是时域信号波形，下面是频域信号波形，通过对比发现，时域信号和频域信号具有相同的增减性。因此，可以将时域接收信号，经过FFT变换成频域接收信号。
本实施例中，在将每个接收天线的接收信号经FFT变换成频域接收信号后，从频域接收信号中获取接收信号的最大幅值。
具体地，由于I通道的数据和Q通道的数据分别对应复数的实部和虚部，因此可以利用求复数的模的方法，对每路频域接收信号中每个周期内N个采样点的数据对进行计算，获得N个采样点的数据对的第一幅值。在获得采样点的数据对的第一幅值后，计算每个周期内N个采样点的第一幅值的平均值，得到第一平均值。之后，从所有的第一平均值中获取最大的第一平均值作为最大幅值。
作为一个示例，可通过比较每个周期的第一平均值，将最大的第一平均值作为最大幅值。
作为另一个示例，可对所有的第一平均值进行恒虚警检测，筛选出符合条件的第一平均值，然后再从符合条件的第一平均值中，获取最大的第一平均值。
在获取频域接收信号的最大幅值后，将最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，分别作为实部和虚部，形成接收天线的第一复数据。
从而，根据上述方法可以得到每个接收天线的第一复数据。
步骤103，基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线阵列的天线方向图。
其中，接收天线阵列输出的绝对值与来波方向之间的关系称为天线的方向图。天线方向图一般有两类:一类是接收天线阵列输出的直接相加(不考虑信号及其来向)，即静态方向图；另一类是带指向的方向图(考虑信号指向)，信号的指向是通过控制加权的相位来实现的。
步骤104，识别天线方向图中最大峰值，将最大峰值对应的角度作为目标的目标角度。
经过证明得到天线方向图中最大峰值，对应的角度为目标的角度。具体证明过程如下：
对于某一确定的m元空间阵列，在忽略噪声的条件下，第l个阵元的复振幅，如公式(1)所示。
其中，l＝1,2,3…m，g0为来波的复振幅，τl为第l个阵元与参考点之间的延迟。设第l个阵元的权值为ωl，那么所有阵元加权的输出相加得到阵列的输出，如公式(2)所示。
对公式(2)取绝对值并归一化后可得到空间阵列的方向图G(θ)，如公式(3)所示。
如果ωl＝1(l＝1,2,3…m)，(3)式即为静态方向图G0(θ)。
假设均匀线阵的间距为d，且以最左边的阵元为参考点(最左边的阵元位于原点)，另假设信号入射方位角为θ，其中方位角表示与线阵法线方向的夹角，如图3所示。
则可得，
则公式(2)可简化为公式(5)
其中，λ为入射信号的波长。当公式(5)中ωl＝1(l＝1,2,3…m)时，可进一步简化为
可得均匀线阵的静态方向图
当式中时，公式(6)可简化为
于是可得指向θd的阵列方向图，如公式(9)所示。
令那么x∈(-π,π)，公式(9)可简化为
由于函数G(x)为偶函数，所以考虑x∈[0,π)即可。
实际上，雷达用来接收信号的天线最少有2列，也就是m≥2。
假设，对于任意正整数m≥2，x∈(0,π)，有|sinmx|≤|msinx|。
下面用数学归纳法证明：
当m＝2时，|sin2x|＝2sinxcosx，由于x∈(0,π)，所以cosx<1；
|sin2x|＝|2sinx||cosx|<|2sinx|，成立。
假设m＝k(k∈N+，N+为大于1的正整数)时成立，即有|sinkx|≤|ksinx|。
对于m＝k+1，则有：
|sin[(k+1)x]|＝|sin(kx+x)|＝|sinkxcosx+coskxsinx|
≤|sinkx||cosx|+|coskx||sinx|≤|sinkx|+|sinx|
<|ksinx|+|sinx|＝k|sinx|+|sinx|
＝(k+1)|sinx|＝|(k+1)sinx|
可得，|sin[(k+1)x]|<|(k+1)sinx|。可见，对于m＝k+1时，等式也成立，故假设成立。
综上所述，对于任意正整数m≥2，x∈(0,π)，有|sinmx|≤|msinx|成立。
根据上面结论，由于x∈[0,π)，所以
当x≠0时，即x∈(0,π)时，msinx>0，则有
当x＝0时，由于函数是连续可导的，所以函数G(x)在x＝0处的函数值G(0)等于G(x)在x＝0处的极限，即
运用洛必达法则，有
因此，对于x∈[0,π)，m≥2的正整数，函数有唯一的最大值G(x)max＝G(0)＝1。即函数G(x)有最大值时，x＝0。
所以，对于阵列方向图有极大值的最大峰值的时候，β-βd＝0，即β＝βd，也就是θ＝θd，即目标的角度值和方位角相等时，方向图有极大值的最大峰值。
因而，采用波束成形，其天线方向图极大值当中的最大峰值所对应的方向角度值等于目标的角度值。
并用MATLAB仿真软件进行仿真，设置目标的角度是20°，仿真结果如图4所示。图4所示的仿真图形中极大值当中的最大峰值所对应的方向角为目标的角度20°。因此，验证了上述证明的结论。
另外，通过雷达单个天线发射8个天线接收，对接收天线间距为半个波长和2个波长分别进行MATLAB仿真分析，波束成形后的结果如图5和图6所示。通过对比发现，接收天线间距为半个波长，保证了波束成形输出峰值的唯一性。
因此，作为本发明实施例一种可能的实现形式，接收天线阵列中相邻接收天线之间的间距相等且间距小于等于半个波长。
本实施例中，在形成天线方向图后，从天线方向图中找出最大峰值，最大峰值对应的角度为目标的目标角度。
其中，目标的角度为目标和雷达的连线与雷达中心线的法线之间的夹角，法线左边为负方向，右边为正方向。如图7所示。图7中，目标1在正方向，目标2在负方向。
下面通过另外一个实施例，说明本发明实施例提供的一种通过每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线阵列的天线方向图的具体方法。
如图8所示，该基于汽车雷达获取目标的角度的方法包括以下步骤：
步骤801，利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号。
步骤802，对每个接收天线的接收信号进行FFT变换，得到接收天线的频域接收信号，从频域接收信号中获取接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成接收天线的第一复数据。
本实施例中，步骤801-802与上述实施例中的步骤101-102类似，故在此不再赘述。
步骤803，针对每个测试角度，根据接收天线阵列之间的间距以及发送信号的波长，获取到接收天线阵列中每个接收天线在测试角度下的加权系数。
本实施例中，可针对目标可能存在的角度范围，设置多个测试角度。
作为一种示例，可在预设的角度范围内，该预设的角度范围一般为雷达的扫射范围。本实施例中，从角度范围的下限开始，按照预设的步长为角度范围形成一个角度集合。其中，角度集合包括每个测试角度。例如，角度范围为(-90°，90°)，可从-90°开始，可每隔1°得到一个测试角度。也就是说，-90°、-89°、-88°等为测试角度，测试角度之间的差值为预设步长。
针对每个测试角度，根据接收天线阵列之间的间距以及发送信号的波长，获取每个接收天线在测试角度下的加权系数。如公式(11)所示。
其中，l＝1,2,3，…M，M表示接收天线阵列中接收天线的个数，j表示虚数单位，θd表示测试角度，λ表示发送信号的波长，d表示接收天线阵列之间的间距。
根据公式(11)，可以得到接收天线在每个测试角度下的加权系数。
步骤804，根据每个接收天线的第一复数据和对应的加权系数，基于波束成形算法，得到接收天线阵列在测试角度下的第二复数据。
作为一种可能的实现形式，可将每个接收天线的第一复数据与各自的加权系数相乘后，将相乘得到结果相加，获取到接收天线阵列在测试角度下的第二复数据。如公式(12)所示。
其中，wl如公式(11)所示，Y表示在测试角度为θd时，接收天线阵列的第二复数据，x(l)表示第l个接收天线的在测试角度为θd时的第一复数据。
为了提高计算速度，作为另一种可能的实现方式，可将测试角度下每个接收天线的第一复数据，形成一个矩阵，将对应的加权系数形成另一个矩阵，通过矩阵相乘得到第二复数据。
具体地，用每个接收天线在测试角度下的加权系数形成一个第一矩阵，利用所有的接收天线的第一复数据形成一个第二矩阵。其中，第一矩阵为1*M的矩阵，第二矩阵为M*1的矩阵，其中，M为接收天线的个数。
然后，将第一矩阵和第二矩阵相乘，得到接收天线阵列在测试角度下的第二复数据。
根据上述方法，可以得到接收天线阵列在每个测试角度下的第二复数据。
步骤805，获取每个测试角度的第二复数据的第二幅值。
在获得每个测试角度下接收天线阵列的第二复数据后，可根据求复数的模的方法，计算出每个测试角度下接收天线阵列的第二复数据的第二幅值。
步骤806，利用所有的测试角度和每个测试角度对应的第二幅值，形成天线方向图。
在获得每个测试角度下接收天线阵列的第二幅值后，可根据所有的测试角度和每个测试角度对应的第二幅值，形成天线方向图。
作为一个示例，在直角坐标系中，可将测试角度作为横坐标，将幅值作为纵坐标，根据测试角度值和测试角度对应的第二幅值，进行描点。然后，用平滑的曲线依次连接所有的点，得到天线方向图。
步骤807，识别天线方向图中最大峰值，将最大峰值对应的角度作为目标的目标角度。
在获得天线方向图后，比较每个测试角度下的第二幅值，找出最大峰值，将最大峰值对应的角度作为目标的目标角度。
本实施例中，接收天线在接收到信号后，求出每个测试角度下，每路接收信号的加权系数，对多路接收信号进行加权平均，从而获得每个测试角度下接收天线阵列的幅值，并将最大幅值对应的角度作为目标的角度，相比现有的通过多次改变发射装置的发射频率，来计算目标的角度，操作、计算更加简单，并且目标的角度误差较小。
本发明实施例的基于汽车雷达获取目标的角度的方法，通过利用每路的频域接收信号的最大幅值对应的数据对形成第一复数据，基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线的天线方向图，由于天线方向图中最大值对应的角度为目标的角度，因此在天线方向图中找到最大值对应的角度，即为目标的角度，相比现有的通过相位差鉴别方法得到的目标的角度，误差较小，实现了通过雷达一次接收信号便可确定目标的角度，解决了现有测量目标的角度的方法，存在得到的目标的角度误差较大，且设备成本高的问题。
此处需要说明的是，用于汽车探测目标，避免出现汽车与目标相撞的雷达一般发射的电磁波为毫米波，雷达的工作频率为24GHz和77GHz。本实施例中提供的方法可以适用于工作频率24GHz或者77GHz的雷达。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种基于汽车雷达获取目标的角度的装置。
如图9所示，该基于汽车雷达获取目标的角度的装置包括：第一获取模块910、第二获取模块920、形成模块930、角度获取模块940。
第一获取模块910用于利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号；接收信号与接收天线阵列中的接收天线一一对应；每路接收信号中包括多个数据对；数据对包括I通道的数据和Q通道的数据。
第二获取模块920用于对每个接收天线的接收信号进行FFT变换，得到接收天线的频域接收信号，从频域接收信号中获取接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成接收天线的第一复数据。
形成模块930用于基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线阵列的天线方向图。
角度获取模块940用于识别天线方向图中最大峰值，将最大峰值对应的角度作为目标的目标角度。
作为本实施例一种可能的实现方式，第二获取模块920还用于：
从频域接收信号中获取每个周期内N个采样点的数据对的第一幅值；
获取每个周期内N个采样点的第一幅值的第一平均值；
从所有的第一平均值中获取最大的第一平均值作为最大幅值。
作为本实施例一种可能的实现方式，第二获取模块920还用于：
将所有的第一平均值进行恒虚警检测，从所有的第一平均值中获取最大幅值。
进一步地，作为本实施例一种可能的实现方式，形成模块930包括：
第一获取单元，用于针对每个测试角度，根据接收天线阵列之间的间距以及发送信号的波长，获取到接收天线阵列中每个接收天线在测试角度下的加权系数；
第二获取单元，用于根据每个接收天线的第一复数据和对应的加权系数，基于波束成形算法，得到接收天线阵列在测试角度下的第二复数据；
第三获取单元，用于获取每个测试角度的第二复数据的第二幅值；
形成单元，用于利用所有的测试角度和每个测试角度对应的第二幅值，形成天线方向图。
作为本实施例一种可能的实现方式，，第二获取单元还用于：
将每个接收天线的第一复数据与各自的加权系数相乘后，将相乘得到结果相加，获取到接收天线阵列在测试角度下的第二复数据。
作为本实施例一种可能的实现方式，第二获取单元还用于：
利用每个接收天线在测试角度下的加权系数形成一个第一矩阵；其中，第一矩阵为1*M的矩阵，其中，M为接收天线的个数；
利用所有的接收天线的第一复数据形成一个第二矩阵；其中，第二矩阵为M*1的矩阵；
将第一矩阵和第二矩阵相乘，得到接收天线阵列在测试角度下的第二复数据。
作为本实施例一种可能的实现方式，形成模块还包括：
第四获取单元，用于在预设的角度范围内，从角度范围的下限开始，按照预设的步长为角度范围形成一个角度集合；其中，角度集合包括每个测试角度。
作为本实施例一种可能的实现方式，接收天线阵列中相邻接收天线之间的间距相等且间距小于等于半个波长。
需要说明的是，前述对基于汽车雷达获取目标的角度的方法实施例的解释说明，也适用于本实施例的基于汽车雷达获取目标的角度的装置，故在此不再赘述。
本发明实施例的基于汽车雷达获取目标的角度的装置，通过利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号，其中，接收信号与接收天线阵列中的接收天线一一对应，每路接收信号中包括多个数据对，数据对包括I通道的数据和Q通道的数据，对每个接收天线的接收信号进行FFT变换，得到接收天线的频域接收信号，从频域接收信号中获取接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成接收天线的第一复数据，基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线阵列的天线方向图，识别天线方向图中最大峰值，将最大峰值对应的角度作为目标的目标角度。本实施例中，通过利用每路的频域接收信号的最大幅值对应的数据对形成第一复数据，基于每个接收天线的第一复数据和波束成形算法，形成接收天线的天线方向图，由于天线方向图中最大值对应的角度为目标的角度，因此在天线方向图中找到最大值对应的角度，即为目标的角度，相比现有的通过相位差鉴别方法得到的目标的角度，误差较小，实现了通过雷达一次接收信号便可确定目标的角度，解决了现有测量目标的角度的方法，存在得到的目标的角度误差较大，且设备成本高的问题。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机设备，包括：处理器和存储器；其中，处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，以用于实现如前述实施例所述的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令由处理器执行时，以用于实现如前述实施例的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例所述的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种基于汽车雷达获取目标的角度的方法，其特征在于，包括：
利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号；其中，所述接收信号与所述接收天线阵列中的接收天线一一对应；每路接收信号中包括多个数据对；所述数据对包括I通道的数据和Q通道的数据；
对每个接收天线的所述接收信号进行FFT变换，得到所述接收天线的频域接收信号，从所述频域接收信号中获取所述接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成所述接收天线的第一复数据；
基于每个接收天线的所述第一复数据和波束成形算法，形成所述接收天线阵列的天线方向图；
识别所述天线方向图中最大峰值，将所述最大峰值对应的角度作为所述目标的目标角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述频域接收信号中获取所述接收信号的最大幅值，包括：
从所述频域接收信号中获取每个周期内N个采样点的所述数据对的第一幅值；
获取每个周期内N个采样点的所述第一幅值的第一平均值；
从所有的所述第一平均值中获取最大的所述第一平均值作为所述最大幅值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所有的所述第一平均值中获取最大的所述第一平均值作为所述最大幅值，包括：
将所有的所述第一平均值进行恒虚警检测，从所有的所述第一平均值中获取所述最大幅值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述基于每个接收天线的所述第一复数据和波束成形算法，形成所述接收天线阵列的天线方向图，包括：
针对每个测试角度，根据所述接收天线阵列之间的间距以及发送信号的波长，获取到所述接收天线阵列中每个接收天线在所述测试角度下的加权系数；
根据每个接收天线的所述第一复数据和对应的加权系数，基于所述波束成形算法，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据；
获取每个测试角度的所述第二复数据的第二幅值；
利用所有的测试角度和每个测试角度对应的所述第二幅值，形成所述天线方向图。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据每个接收天线的所述第一复数据和对应的加权系数，基于所述波束成形算法，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据，包括：
将所述每个接收天线的所述第一复数据与各自的所述加权系数相乘后，将相乘得到结果相加，获取到所述接收天线阵列在所述测试角度下的所述第二复数据。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据每个接收天线的所述第一复数据和对应的加权系数，基于所述波束成形算法，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据，包括：
利用每个接收天线在所述测试角度下的加权系数形成一个第一矩阵；其中，所述第一矩阵为1*M的矩阵，其中，所述M为接收天线的个数；
利用所有的接收天线的所述第一复数据形成一个第二矩阵；其中，所述第二矩阵为M*1的矩阵；
将所述第一矩阵和所述第二矩阵相乘，得到所述接收天线阵列在所述测试角度下的第二复数据。
7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，所述针对每个测试角度，根据所述接收天线阵列之间的间距以及发送信号的波长，获取到所述接收天线阵列中每个接收天线在所述测试角度下的加权系数之前，还包括：
在预设的角度范围内，从所述角度范围的下限开始，按照预设的步长为所述角度范围形成一个角度集合；其中，所述角度集合包括每个所述测试角度。
8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述接收天线阵列中相邻接收天线之间的间距相等且所述间距小于等于半个波长。
9.一种基于汽车雷达获取目标的角度的装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于利用设置的接收天线阵列，获取多路接收信号；所述接收信号与所述接收天线阵列中的接收天线一一对应；每路接收信号中包括多个数据对；所述数据对包括I通道的数据和Q通道的数据；
第二获取模块，用于对每个接收天线的所述接收信号进行FFT变换，得到所述接收天线的频域接收信号，从所述频域接收信号中获取所述接收信号的最大幅值，并利用最大幅值对应的I通道的数据和Q通道的数据，形成所述接收天线的第一复数据；
形成模块，用于基于每个接收天线的所述第一复数据和波束成形算法，形成所述接收天线阵列的天线方向图；
角度获取模块，用于识别所述天线方向图中最大峰值，将所述最大峰值对应的角度作为所述目标的目标角度。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如权利要求1-8中任一所述的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
11.一种计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品中的指令由处理器执行时，以用于实现如权利要求1-8中任一所述的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
12.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的基于汽车雷达获取目标的角度的方法。
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