CN110095757A - 用于补偿雷达的天线的回波损耗的装置和方法及雷达设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雷达的天线回波损耗补偿设备和方法，以及使用该天线回波损耗补偿设备和方法的雷达设备。天线回波损耗补偿设备可包括补偿信息计算器，其被配置成计算用于补偿基于频带的天线回波损耗的回波损耗补偿信息，以及回波损耗补偿器，其被配置成将回波损耗补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号，以便生成最终接收信号；天线回波损耗补偿设备可预先计算和存储天线中发生的回波损耗的补偿信息；当使用雷达执行测量时，天线回波损耗补偿设备可执行与接收信号的幅度相关的补偿，以使接收信号具有相同的幅度，由此，可最小化由天线的回波损耗导致的雷达的性能恶化。

Description

用于补偿雷达的天线的回波损耗的装置和方法及雷达设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月29日提交的申请号为10-2018-0010880的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文以用于本文充分阐述的所有目的。

技术领域

本公开的实施例涉及一种用于补偿雷达的天线的回波损耗的设备和方法。具体地，本公开的实施例涉及一种由于频带之间的无线电天线回波损耗的差异而执行与接收信号相关的补偿的装置和方法，并且涉及一种使用该装置和方法的雷达传感器设备。

背景技术

安装在车辆等中的雷达设备广泛用作车辆控制的传感器装置。雷达设备可发射具有预定频率的电磁波，接收从物体反射的信号，并处理接收的信号以提取物体的位置、速度信息等。

用于车辆控制的雷达需要具有高分辨率的角分辨率，需要具有中/远程检测功能以使用单个天线组件在相对窄的角度范围内检测到远处的物体，并且需要具有短程检测功能以在相对宽的角度范围内检测到近处的物体。

然而，在车辆的雷达设备中，当发射的信号被物体反射并被接收时，经常发生信号损耗，而这种信号损耗可包括路径损耗、回波损耗等。

通常，用于雷达的天线被设计成具有根据发射的信号的频率而不同的天线损耗值。因此，尽管发射或接收相同的信号，但信号的幅度可根据频率而不同。

特别地，用于车辆的调频连续波(FMCW)雷达通过在76～81GHz的频带内线性地改变频率值来发射信号，由此，发射或接收的信号的功率可随着频率的改变而变化。

常规上，已经使用在天线回波损耗上显示较小差异的频带内的信号。然而，未来的车辆雷达需要具有更精确的测距精度，即，需要具有较宽的带宽。

因此，尽管发射较宽频带的信号，但仍需要一种保持可靠性能的方法。

因此，本实施例提供一种补偿雷达的基于频带的天线回波损耗的方法。

发明内容

在该背景技术中，本公开的一方面是提供一种用于补偿车辆的雷达设备中天线的回波损耗的方法和设备。

本公开的另一方面是提供一种雷达设备，该雷达设备用于计算回波损耗补偿信息，该回波损耗补偿信息补偿车辆的雷达中基于频带的天线回波损耗，并用于将补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号，以便生成最终接收信号。

本公开的另一方面是提供一种方法和设备，当车辆的雷达生成用于补偿基于频带的天线回波损耗的回波损耗补偿信息时，该方法和设备用于获得针对每一个频率的接收信号的幅度(振幅)的变化，并使用该变化对接收信号执行反向补偿。

本公开的另一方面是提供一种方法和设备，当车辆的雷达生成用于补偿基于频带的天线回波损耗的回波损耗补偿信息时，该方法和设备用于通过提取针对每一个频率的接收信号的梯度接近0的各个点并连接这些点来计算包络线信息，并使用包络线信息执行与接收信号相关的补偿。

本公开的另一方面是提供一种方法和设备，当车辆的雷达生成用于补偿基于频带的天线回波损耗的回波损耗补偿信息时，该方法和设备用于基于快速傅里叶变换(FFT)结果测量每一个频率的功率，使用每一个频率的功率信息计算幅度变化曲线并使用该幅度变化曲线执行与接收信号相关的补偿。

根据本公开的一方面，提供一种车辆的雷达设备中的雷达回波损耗补偿设备，该雷达回波损耗补偿设备包括：补偿信息计算器，其被配置成计算用于补偿基于频带的天线回波损耗的回波损耗补偿信息；以及回波损耗补偿器，其被配置成将回波损耗补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号，以便生成最终接收信号。

根据本公开的另一方面，提供一种回波损耗补偿方法，其包括：补偿信息计算，计算用于补偿基于频带的天线回波损耗的回波损耗补偿信息；以及回波损耗补偿，将回波损耗补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号，以便生成最终接收信号。

补偿信息计算器获得针对每一个频率的接收信号的幅度(振幅)的变化，并使用该变化对接收信号执行反向补偿。

此外，根据第一实施例，补偿信息计算器可计算包络线信息，以成为回波损耗补偿信息，其中通过提取每一个频率的接收信号的梯度接近0的各个点并连接这些点而获得该包络线信息，并且回波损耗补偿器可使用包络线信息来执行与接收信号相关的补偿。

此外，根据第二实施例，补偿信息计算器可使用对接收信号执行快速傅里叶变换(FFT)的结果来生成每一个频率的功率信息，并且可通过使用每一个频率的功率信息来计算振幅变化曲线，以成为回波损耗补偿信息。补偿器可使用幅度变化曲线执行与接收信号相关的补偿。

根据下面将描述的本公开的实施例，车辆的雷达设备可补偿天线的回波损耗，并可提高雷达的性能。

此外，根据本实施例，可减轻由FMCW雷达的天线回波损耗的差异所导致的线性调频信号的信号失真现象，并且可改善雷达的检测性能(SNR、距离、速度精度等)。

此外，可补偿雷达的性能上的差异，雷达的性能上的差异是由制造雷达设备时雷达天线的容差引起的。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本公开的以上方面和其它方面、特征和优点将更加明显，在附图中：

图1是示出在雷达设备中所发生的天线回波损耗的示图；

图2是根据本实施例的雷达的回波损耗补偿装置的功能性框图；

图3是示出了根据第一实施例的计算回波损耗补偿信息的方案的示图；

图4是示出了根据第二实施例的计算回波损耗补偿信息的方案的示图；

图5是示出了根据本实施例的雷达回波损耗补偿方法的流程图；

图6是示出了根据第一实施例的回波损耗补偿方法的细节的流程图；

图7是示出了根据第二实施例的回波损耗补偿方法的细节的流程图；

图8是示出了使用根据本实施例的回波损耗补偿装置的雷达设备的信号处理方法的流程图；

图9是示出了包括根据本实施例的回波损耗补偿装置的整个雷达设备的配置的示图。

具体实施方式

在下文中将参照附图详细描述本公开的实施例。在向每个图中的元件添加附图标记时，如果可能的话，相同的元件将由相同的附图标记表示，即使它们在不同的附图中示出。此外，在本公开的以下描述中，当确定描述可能使得本公开的主题相当不清楚时，将省略对本文中所包含的已知功能和配置的详细描述。

此外，当描述本公开的组件时，可在本文中使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这些术语仅用于将一个结构元件与其他结构元件区分开，并且相应结构元件的特性、次序、顺序等不受该术语的限制。应当注意到的是，如果在说明书中描述到一个组件与另一个组件“连接”、“联接”或“结合”，虽然第一组件可直接连接、联接或结合到第二组件，但是第三组件可以“连接”、“联接”或“结合”在第一组件和第二组件之间。

图1是示出在雷达设备中所发生的天线回波损耗的示图。

通常，雷达设备可包括：天线单元，其包括一个或多个发射天线和一个或多个接收天线；一个或多个切换装置，被配置成通过天线控制信号发射；以及信号处理器，被配置成处理从物体反射并被接收的接收信号，以便计算与物体相关的信息。

在信号发射点处使用切换装置适时地从一个或多个发射天线发射发射信号，并且在信号接收点处通过由切换装置选择的一个或多个接收天线适时地接收从物体反射的接收信号。

信号处理器(DPS)放大所接收的反射信号并将其与发射信号相比，以便测量相位变化、幅度变化、频率偏移等，借此测量到物体的距离、物体的相对速度等。

在雷达设备中，由于天线之间的特征的差别，每一个天线可存在回波损耗。

对每一个天线而言天线的回波损耗可以是不同的，并且可根据所使用的信号的频带而变化。由于回波损耗，因此对每一个天线和/或每一个信号频带而言，接收信号的幅度是不同的，由此雷达显示不规则的性能。

为了防止雷达的性能由于回波损耗而恶化，可以使用一种在频带内发射并接收信号的方法，其中在该频带下天线回波损耗小于预定水平且是相似的。

然而，当前的车辆雷达必需具有中/远程检测功能，以便使用单个天线组合件在相对窄的角度范围内检测远处的物体，并且必需包括短程检测功能，以便在相对宽的角度范围内检测近处的物体。

同时，传统雷达设备被配置成其中设置有多个接收天线的结构，以便具有高分辨率的角分辨率。也就是说，常规雷达设备使用通过布置多个接收天线来增加角分辨率的结构。

如上所述，除了中/长距离之外，用于车辆的当前雷达需要在短距离内检测宽区域。因此，需要使用宽频带的信号。

如图1中所示，当使用宽带宽的信号时，获取接收信号的功率不规则的正弦波。

图1是示出基于天线回波损耗的频带的曲线图。天线回波损耗根据所使用的频带变化。

例如，在频率F1处示出相对大的回波损耗，而在频率F2处示出最小的回波损耗。因此，可以获得其中频率F1的接收信号的幅度(功率)小于频率F2的接收信号的幅度(功率)的正弦波。

特别地，FMCW雷达使用频率随时间线性增大或减小的信号，即，线性调频信号。当由于如上所述的天线回波损耗所导致的接收信号的功率不规律时，在相对于该信号执行FFT时主瓣减小且旁瓣增大，由此雷达的性能可能恶化，这是不利的。

因此，为了克服雷达回波损耗所导致的性能恶化，本公开的实施例提出了一种计算回波损耗补偿信息的方法，用于补偿基于频带的天线回波补偿，并且将回波损耗补偿信息应用到从物体反射且被接收的接收信号，以便生成最终的接收信号。

在下文中将参照图2至图7描述本公开的具体配置。

图2是根据本实施例的雷达的回波损耗补偿装置100的功能性框图。

根据本实施例的雷达的回波损耗补偿装置100可包括：补偿信息计算器110，其计算用于补偿基于频带的天线回波补偿的回波损耗补偿信息；以及回波损耗补偿器120，其将回波损耗补偿信息应用到从物体反射且被接收的接收信号，以便生成最终的接收信号。

而且，回波损耗补偿装置100可进一步包括存储装置130，该存储装置130用于以表格等的形式存储由补偿信息计算器110计算的回波损耗补偿信息。

根据本实施例的回波损耗补偿信息可以是用于每一个天线的信号的基于频带的信号幅度信息，或者可以是用于执行与信号幅度信息相关的补偿的补偿值，并且回波损耗补偿信息可被以补偿表的形式生成/存储，但本公开不限于此。

补偿信息计算器110执行获取每一个天线每一个频率的接收信号的幅度(振幅)变化信息的功能。补偿信息计算器110可以在如下的两个实施例中实现，但本公开不限于此。

根据第一实施例，补偿信息计算器110可通过提取点并连接这些点来计算包络线信息，作为回波损耗补偿信息，其中在该提取点处每一个频率的接收信号的梯度接近0。可通过使用包络线的形式的回波损耗信息提取期望频率的回波损耗补偿信息。

此外，根据第二实施例，补偿信息计算器110可使用对每一个频率的接收信号执行快速傅里叶变换(FFT)的结果来针对每一个频率生成功率信息，并且可使用每一个频率的功率信息来计算接收信号的幅度变化曲线，作为回波损耗补偿信息。根据第二实施例的回波损耗补偿信息可被以表格的形式生成/使用，在该表格中预定频率与回波损耗值或回波损耗补偿值彼此匹配，但本公开不限于此。

将参照图3和图4详细描述根据第一实施例和第二实施例的回波损耗补偿信息的计算和使用回波损耗补偿信息的计算的接收信号补偿方法。

在生成雷达之后的校准过程期间，或者在校正雷达的每一个硬件信道的不匹配的过程期间等，可以通过补偿信息计算器110执行回波损耗补偿信息的计算，但本公开不限于此。可以在利用雷达时执行回波损耗补偿信息的计算，或可以以规律的间隔重复执行回波损耗补偿信息的计算。

当驾驶车辆等时使用雷达时，回波损耗补偿器120可将所计算的回波损耗补偿信息应用到接收信号，以便生成最终接收信号。

更特别地，回波损耗补偿器120在诸如驾驶车辆等的雷达实际检测到物体的过程中提取存储的与接收接收信号的天线相关的每一个频率的回波损耗补偿信息，并且通过减小与回波损耗补偿信息相对应的接收信号的幅度来增大接收信号的幅度，以便生成最终接收信号。

例如，当所使用的信号的频率是76GHZ，反射信号通过天线A被接收，并且存储的与在相对应频率的天线A相关的回波损耗补偿信息是0.2，可执行将接收信号的幅度增加20％的功能。

也就是说，本实施例中所使用的回波损耗补偿信息可以是与相应天线在相应频带接收的接收信号的振幅减小成比例的信息，并且回波损耗补偿器120可通过回波损耗补偿信息增大接收信号的振幅。

通过该过程，可以基于相同条件补偿由各种天线接收的各种频带的接收信号的幅度，借此，可以防止回波损耗所导致的接收信号无规律性和由此所引起的雷达的性能恶化。

图3是示出了根据第一实施例的计算回波损耗补偿信息的方案的示图。

第一实施例从由天线接收的接收信号的正弦波中提取包络线信息，并且使用所提取的包络线信息接收使正弦波能够具有相同幅度的回波损耗补偿信息。

特别地，如图3中所示，当检测到振幅不规律的接收信号时，从正弦波中提取梯度接近0的各个点，通过连接这些点生成包络线信息，并且使用包络线信息生成回波损耗补偿信息。

图3中上部的曲线图是补偿前的接收信号的波形，并且示出振幅不规律。从波形中提取梯度接近0的各个点，即，与正弦线的峰值和谷值相对应的P0、P1、P2...等，并且通过连接这些点生成包络线曲线C。

使用包络线曲线C或包络线信息，获取针对每一个频率的接收信号的幅度的减小量并生成回波损耗补偿信息，以便补偿幅度的减小，由此，对于每一个频带而言接收信号可具有相同的幅度。

特别地，当使用如图3的上部示图所示的包络线曲线C时，尽管没有对每一个频率测量回波损耗，但可通过插值法提取期望的频率处的回波损耗值或回波损耗补偿值。

在绘制包络线曲线C的曲线图中，X轴线表示标准频率值，而Y轴线表示接收信号的振幅与发射信号的振幅的相对值。

在这种情况下，包络线曲线C是通过连接波形中具有0梯度的点而获得的曲线，并且可内插具有0梯度的点之间的点。

因此，从包络线曲线C中可提取与预定频率处的X轴值相对应的Y轴值。因此，即使没有对每一个频率测量回波损耗，也可从插值法所生成的包络线曲线C中提取期望频率处的回波损耗值或回波损耗补偿值。

图3的下部的曲线图是在使用回波损耗补偿信息执行与接收信号相关的补偿之后的接收信号的波形，并且示出接收信号的幅度或振幅是规律的。

为了执行根据第一实施例的损耗补偿，根据本实施例的补偿装置可进一步包括可以仅滤除目标的信号的低通滤波器(LPF)。

也就是说，通过将接收信号穿过LPF而只提取目标的信号，可通过提取如图3中所描述的包络线信息来执行回波损耗补偿。

如上所述的，本公开的第一实施例可生成与从接收信号的波形中生成的包络线信息相对应的针对每一个频率和每一个预定天线的回波损耗补偿信息，并且可使用所生成的回波损耗补偿信息来补偿通过雷达的相应的天线接收的接收信号的回波损耗，以便生成最终接收信号。因此，可以最小化天线因回波损耗所导致的雷达的性能恶化。

图4是示出根据第二实施例的计算回波损耗补偿信息的方案的示图。

第二实施例可使用对每一个频率的接收信号执行快速傅里叶变换(FFT)的结果来针对每一个频率生成功率信息，可使用每一个频率的功率信息来生成包括接收信号的幅度变化的幅度变化曲线或表格，并且可使用其计算回波损耗补偿信息。

根据第二实施例的回波损耗补偿信息的计算可由两种方案实现。第一方案使用如图4的上部图示中所示的具有频率随时间恒定的平坦信号，对每一个平坦信号执行FFT并从每一个信号的FFT功率中获取每一个频率的增益，并且使用增益获得每一个频率的接收信号的振幅(幅度)变化信息或振幅(幅度)变化曲线。

在这种情况下，每一个频率的接收信号的振幅(幅度)变化信息可被以查找表的形式存储，该查找表包括每一个频率的接收信号振幅值或回波损耗值。

在这种情况下，平坦信号可包括多普勒频率。

补偿信息计算器110可生成与针对每一个频率计算的信号幅度变化信息相对应的回波损耗补偿信息。

也就是说，与所使用的频率相对应的接收信号的振幅值或回波损耗值被从查找表或振幅变化曲线提取，并且可基于所提取的数值计算回波损耗补偿信息。

例如，当假定完全不存在回波损耗的频带的增益是1.0且预定频率F0的平坦信号的FFT增益值是0.8时，在对应频率F0处的回波损耗补偿信息被设置为+0.2或+20％。

随后，当对应天线接收频带F0的信号时，回波损耗补偿信息应用到所接收的信号，并且生成并使用振幅增加20％的最终接收信号。

此外，如图4的下部的示图所示，根据第二实施例的回波损耗补偿信息的计算的另一个示例使用频率与时间成比例变化或反比例变化的线性调频信号。计算对线性调频信号执行滑动FFT，从每一个信号的FFT功率获取每一个频率的增益，并且使用所获取的增益获取针对每一个频率的接收信号的振幅(幅度)变化信息或振幅(幅度)变化曲线。

在这种情况下，每一个频率的接收信号的振幅(幅度)变化信息可被以查找表的形式存储，该查找表包括每一个频率的接收信号的振幅值或回波损耗值。

补偿信息计算器110可生成与针对每一个频率计算的信号幅度变化信息相对应的回波损耗补偿信息。

特别地，与所用的频率相对应的接收信号的振幅值或回波损耗值被从查找表或振幅变化曲线提取，并且可基于所提取的数值计算回波损耗补偿信息。

例如，当假定完全不存在回波损耗的频带的增益是1.0且预定频率F1处的线性调频信号的滑动FFT增益值是0.9时，在对应频率F1处的回波损耗补偿信息被设置为+0.1或+10％。

随后，当对应天线接收频带F1的信号时，回波损耗补偿信息应用到所接收的信号，并且可生成并使用振幅增加10％的最终接收信号。

在第二实施例中，针对每一个频率计算的振幅变化信息或与此相对应的回波损耗补偿信息可以表格等的形式存储在存储装置130中，并且在雷达的信号处理过程期间可被回波损耗补偿器120使用。

基于根据第二实施例的FFT或滑动FFT执行针对每一个频率的增益变化或针对每一个频率的振幅变化的测量过程，并且可以在制造雷达设备之后的校准过程或在每一个硬件信道不匹配的补偿过程中，基于测量计算回波损耗补偿信息。

如上所述，本公开的第二实施例可通过测量针对每一个频率和针对每一个预定天线的平坦信号的FFT功率信息或线性调频信号的滑动FFT功率信息来生成每一个频率的振幅变化信息或者与此相对应的回波损耗补偿信息，并且可使用所生成的信息补偿通过雷达的对应天线接收的接收信号的回波损耗，以便生成最终接收信号。因此，可最小化因天线的回波损耗所导致的雷达的性能恶化。

包括在根据以上所描述的本实施例的雷达回波损耗补偿设备中的补偿信息计算器110、回波损耗补偿器120等可被实现为包括在使用雷达识别物体的雷达控制设备中的模块的一部分，或者为ECU的模块的一部分。

雷达设备或ECU可包括处理器、诸如存储器等的存储装置、以及能够执行预定功能的计算机程序等。以上所描述的补偿信息计算器110、回波损耗补偿器120等中的每一个可被实现为能够执行单一功能的软件模块。

此外，根据本实施例的雷达回波损耗补偿设备可被实现为雷达传感器设备的一部分，但本公开不限于此。可将雷达回波损耗补偿设备实现为车辆的驾驶员辅助系统的一个模块，或者为执行多个驾驶员辅助系统的集成式控制的域控制单元的模块的一部分。

图5是示出根据本实施例的雷达回波损耗补偿方法的整体流程图。

根据本实施例的雷达回波损耗补偿方法可包括：补偿信息计算操作S510，其计算用于补偿基于频带的天线回波损耗的回波损耗补偿信息；以及回波损耗补偿操作S530，其将回波损耗补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号，以便生成最终接收信号。

此外，雷达回波损耗补偿方法可进一步包括回波损耗信息存储操作S520，其以表格等形式存储由补偿信息计算操作所计算的回波损耗补偿信息。

如上所述，回波损耗补偿信息可以是用于每一个天线的信号的基于频带的信号幅度信息，或者用于执行与信号幅度信息相关的补偿的补偿值。补偿信息计算操作可通过以下提供的两个实施例来实现，但本公开不限于此。

第一实施例可提取每一个频率的接收信号的梯度接近0的各个点，并且可计算通过连接这些点获取的包络线信息，以成为回波损耗补偿信息。

此外，第二实施例可使用对每一个频率的接收信号执行快速傅里叶变换(FFT)的结果来生成每一个频率的功率信息，并且可使用每一个频率的功率信息来计算接收信号的幅度变化曲线，以成为回波损耗补偿信息。

已经在图3和图4的基础上描述了根据第一实施例和第二实施例的与对回波损耗补偿信息的计算相关的详细配置，并且因此，将省略其详细描述以避免多余的描述。

回波损耗补偿操作S530可将雷达被用于驾驶车辆时计算出的回波损耗补偿信息应用到接收信号，以便生成最终接收信号。

更特别地，在雷达实际检测到物体的过程中，回波损耗补偿操作从存储装置等提取与接收接收信号的天线相关存储的每一个频率的回波损耗补偿信息，并且将接收信号的幅度增加与回波损耗补偿信息对应的接收信号的幅度的减小，以便生成最终接收信号。

通过使用由补偿操作补偿回波损耗的最终接收信号，可根据参照图8所描述的方案来获取物体的位置信息、速度信息等。

如上所述，根据本实施例的方法，预先计算并存储用于每个天线产生的回波损耗的补偿信息，并且补偿接收信号的幅度以具有当使用雷达执行测量时的相同的幅度。因此，可最小化因天线的回波损耗所导致的雷达的性能恶化。

图6是示出根据第一实施例的回波损耗补偿方法的细节的流程图。

根据第一实施例的回波损耗补偿方法在操作S610中可制造雷达并获取雷达的接收数据，并且在操作S620中如图3中所述可通过在每个点处连接信号波形的梯度接近0的各个点来生成包络线曲线或包络线信息。

包络线信息是指示因天线的回波损耗所导致的雷达接收信号的振幅减小的程度的信息。在操作S630中，基于包络线信息针对每一个频率生成回波损耗补偿信息，并且可将其存储为补偿表的形式。

随后在操作S640中，在诸如当驾驶车辆时使用雷达实际测量物体的过程中，可以执行通过将回波损耗补偿信息应用到接收信号来生成最终接收信号的回波损耗补偿。

也就是说，从存储装置等提取与接收信号的频率相对应的回波损耗补偿信息，将实际接收信号的振幅(幅度)放大与回波损耗补偿信息相对应的量，以便生成最终接收信号，并且在最终接收信号的基础上获取与物体相关的信息。

图7是示出根据第二实施例的回波损耗补偿方法的细节的流程图。

根据第二实施例的回波损耗补偿方法在操作S710中制造雷达并获取雷达的接收数据，在操作S720中，如图4中所述地通过对平坦信号(频率随时间恒定的信号)执行FFT来从FFT功率获取每一个频率的增益，或者通过对线性调频信号(频率随时间增加或减小的信号)执行滑动FFT来获取每一个频率的增益，并且使用所获取的增益针对每一个频率生成接收信号的振幅(幅度)变化信息或振幅(幅度)变化曲线。

基于频率的振幅变化信息是指示因天线的回波损耗导致的雷达接收信号的振幅减小的程度的信息。在操作S730中，在基于频率的振幅变化信息的基础上针对每一个频率生成回波损耗补偿信息，并且可将其存储为补偿表的形式。

随后，在操作S740中，在诸如驾驶车辆使用雷达实际测量物体的过程中，可以执行通过将回波损耗补偿信息应用到接收信号来生成最终接收信号的回波损耗补偿。

也就是说，从存储装置等提取与接收信号的频率对应的回波损耗补偿信息，将实际接收信号的振幅(幅度)放大与回波损耗补偿信息相对应的量，以便生成最终接收信号，并且在最终接收信号的基础上获取与物体相关的信息。

图8是示出使用根据本实施例的回波损耗补偿设备的雷达设备的信号处理方法的流程图。

图8是示出通过图5至图7中所描述的回波损耗补偿生成最终接收信号之后的信号处理方法的流程图。在操作S810中，获取最终接收数据；在操作S820中，在可在单个周期期间处理的单元样本尺寸的基础上对最终接收数据执行数据缓冲；并且在操作S830中，执行频率变换。

随后，在操作S840中，在频率变换的接收数据的基础上执行恒定误报率(CFAR)操作等；并且在操作S850中，提取与目标相关的竖直/水平信息、速度信息和距离信息。

在操作S830中的频率变换可使用诸如快速傅里叶变换(FFT)等的傅里叶变换。

图9是示出包括根据本实施例的回波损耗补偿设备的整个雷达设备的配置的示图。

根据本实施例的雷达设备900可包括：天线单元910，包括一个或多个发射天线和一个或多个接收天线；回波损耗补偿设备920，用于补偿每个天线单元所产生的天线回波损耗；以及信号处理器930，用于处理经由通过回波损耗补偿设备执行的补偿而生成的最终接收信号，以便获取与物体相关的信息。

天线单元910可包括发射天线和接收天线。发射天线可包括远程发射天线和短程发射天线。

发射天线和接收天线中的每一个可包括一个或多个微带(microstripe)阵列天线元件，但本公开不限于此。

特别地，根据本实施例的天线单元可包括：发射天线单元，包括一个或多个第一发射天线和一个或多个第二发射天线，被设置成在垂直于地面的第一方向上与第一发射天线相距第一竖直距离B，并且可包括：接收天线单元，包括被设置在与第一发射天线的竖直位置相同的竖直位置中的一个或多个的接收天线。

如上所述，以预定的竖直距离的间隔在垂直于地面的第一方向上设置两个发射天线，同时通过两个发射天线发射发射信号，并且接收并处理从物体反射的信号，由此，与物体相关的水平信息和竖直信息都可以在中/远程检测模式和短程检测模式中获取。

此外，根据另一实施例的天线单元910可包括：发射天线单元，包括第一发射天线组和第二发射天线组，第一发射天线组包括在竖直方向的第一方向上延伸的第一发射天线，第二发射天线组包括在与第一方向相对的第二方向上延伸并距离第一发射天线第一竖直距离的第二发射天线和第三发射天线；以及接收天线单元，包括第一接收天线组和第二接收天线组，第一接收天线组包括在第一方向上延伸的第一接收天线和第二接收天线，第二接收天线组包括在第二方向上延伸并距离第一接收天线组第二竖直距离的第三接收天线和第四接收天线。

如上所述，在垂直于地面的第一方向上设置多个发射天线中的一些，在与第一方向相对的第二方向上设置其它发射天线，在第一方向上设置多个接收天线中的一些，在第二方向上设置其它接收天线，并且适当地选择用于发射发射信号的发射天线和用于接收从物体反射的信号的接收天线，由此，在中/远程检测和短程检测中可改善水平方向和竖直方向上的角分辨率。

根据本实施例的雷达设备的天线单元的结构可不限于以上所描述的配置，并且可使用根据另一方案配置的天线。

雷达传感器可包括用于发射雷达信号的一个或多个发射天线和用于接收从物体发射的信号的一个或多个接收天线。

根据本实施例的雷达传感器可以采用多输入多输出(MIMO)的信号发射/接收方案和多维天线阵列，以便形成大于实际天线孔径的虚拟天线孔径。

例如，可以使用二维天线阵列来获取水平和竖直角精度以及水平和竖直分辨率。当使用二维雷达天线阵列时，通过水平和竖直地两次单独(分时复用)的扫描发射并接收信号，并且MIMO可以与二维雷达水平和竖直扫描(分时复用)分开使用。

更特别地，根据本实施例的雷达传感器可以采用二维阵列配置，该二维阵列配置包括包含总共12个发射天线(Tx)的发射天线单元和具有总共16个接收天线(Rx)的接收天线单元。因此，总共有192个虚拟接收天线布置。

在这种情况下，发射天线单元包括三个发射天线组，发射天线组包括四个发射天线。第一发射天线组与第二发射天线组竖直隔开预定距离。第一发射天线组或第二发射天线组与第三发射天线组水平间隔开预定距离(D)。

此外，接收天线单元可以包括四个接收天线组，其包括四个接收天线。每个接收天线组被布置成竖直地间隔开。接收天线单元可被设置在被设置成水平间隔开的第一发射天线组和第三发射天线组之间。

此外，根据另一实施例，可将雷达传感器的天线设置为二维天线阵列。作为示例，天线贴片被设置在菱形网格中，并且可以减少不必要的旁瓣。

可选地，二维天线阵列可包括V形天线阵列，其中多个辐射贴片以V形设置。更特别地，可以包括两个V形天线阵列。在这种情况下，可以对每个V形天线阵列的顶点执行单馈电。

可选地，二维天线阵列可包括X形天线阵列，其中多个辐射贴片以X形设置。更特别地，可以包括两个X形天线阵列。在这种情况下，可以对每个X形天线阵列的中心执行单馈电。

此外，根据实施例的雷达传感器可使用MIMO天线系统，以实现竖直和水平感测精度或分辨率。

更特别地，在MIMO系统中，每个发射天线发射具有与其它不同的独立波形的信号。也就是说，每个发射天线发射具有与来自其它发射天线的信号不同的独立波形的信号，并且每个接收天线可在所区分的信号的波形的基础上确定哪个发射天线发射从物体反射的信号。

此外，根据实施例的雷达传感器可包括：雷达外壳，容纳电路和包括发射/接收天线的基板；以及天线罩，形成雷达外壳的外部。在这种情况下，天线罩由可降低发射或接收的雷达信号的衰减的材料形成。天线罩可包括车辆的前保险杆和后保险杠、护栅、侧车体或车辆元件的外表面。

也就是说，可将雷达传感器的天线罩设置在车辆的护栅、保险杠、车辆的主体等的内部。天线罩被设置在形成车辆的外表面诸如护栅、保险杠和车辆的主体的一部分的元件的一部分中，由此，车辆可具有美学上改进的外观并可方便地安装雷达传感器。

本公开中使用的雷达传感器或雷达系统可包括至少一个雷达传感器单元，例如安装在车辆的前侧的前感测雷达传感器中的一个或多个传感器单元、安装在车辆的后侧的后雷达传感器以及安装在车辆的每个横侧的横向感测雷达传感器或后横向感测雷达传感器。雷达传感器或雷达系统分析发射的信号和接收的信号、执行数据处理并检测与物体相关的信息。为此，雷达传感器或雷达系统可包括电子控制单元(ECU)或处理器。从雷达传感器到ECU的数据传输或信号通信可使用诸如合适的车辆网络总线等的通信链路。

根据本实施例的雷达传感器装置可进一步包括控制雷达信号的发射和接收的信号收发器，信号收发器可以在信号处理器930的控制下通过天线单元发射线性频率调制信号，并且可接收从物体反射的信号。

特别地，信号收发器可以包括发射端的压控振荡器(VCO)、功率分配器、功率放大器等。

压控振荡器可在脉冲调制控制器的控制下执行生成预定频率的正弦波的功能，并且功率分配器可以对多个发射天线或接收天线执行切换及功率分配功能。

同样，功率放大器可以执行放大通过发射天线发射的发射波的幅度的功能。

同样，接收端可包括：低噪放大由接收天线接收的信号的低噪放大器(LNA)、混合发射信号和接收信号的混频器、以及低通滤波器(LPF)等。

混频器通过对发射波和与其相对应的接收波执行卷积来执行生成位信号的功能。低通滤波器可执行仅通过与由混频器生成的位信号的位频率相对应的低频分量的功能。

信号收发器可在信号处理器930的控制下操作。

信号处理器930可使用每一个接收天线来接收从目标反射的接收信号，并且可使用接收信号和发射信号来计算与目标相关的信息(位置、速度、角度等)。

特别地，根据本实施例的回波信号损耗补偿方法，根据本实施例的信号处理器930应用接收信号的回波损耗补偿信息以便生成最终接收信号，可通过混合所生成的最终接收信号和发射信号来生成位信号，并且可基于位信号计算与目标相关的信息。

回波损耗补偿装置920可以是生成用于补偿天线单元中发生的回波损耗的回波损耗补偿信息的设备，并且使用回波损耗补偿信息执行与接收信号相关的补偿，并且如图2至图4中所描述，可包括补偿信息计算器922和回波损耗补偿器924，补偿信息计算器922计算用于补偿基于频带的天线回波损耗的回波损耗补偿信息，回波损耗补偿器924将回波损耗补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号，以便生成最终接收信号。

补偿信息计算器922和回波损耗补偿器924可被配置为如图2至图4等中所描述的，将省略对其的详细描述以避免多余的描述。

如上所述，根据本公开的实施例，预先计算并存储天线所发生的回波损耗的补偿信息，并且当使用雷达执行测量时，补偿接收信号的幅度以具有相同的幅度。因此，可最小化因天线的回波损耗所导致的雷达的性能恶化。

特别地，提取每一个频率的接收信号的梯度接近0的各个点，使用通过连接这些点获取的包络线信息或使用对每一个频率的接收信号执行的快速傅里叶变换(FFT)的结果来生成功率信息，并且使用基于每一个频率的功率信息获取的接收信号的幅度变化曲线来计算回波损耗补偿信息，由此，可以容易地计算用于补偿天线的回波损耗的补偿信息。

因此，根据本实施例，用于车辆的雷达设备可补偿天线的回波损耗，从而改善雷达设备的性能。

同样，可减轻由FMCW雷达的天线回波损耗中的差异所导致的线性调频信号的信号失真现象，并且可改善雷达的检测性能(SNR、距离、速度精度等)。

同样，可补偿雷达的性能上的差异，雷达的性能上的差异是由制造雷达设备时雷达天线的容差引起的。

即使上面已经描述了本公开的实施例的所有组件被联接为单个单元或被联接成作为单个单元操作，但本公开不必限于这样的实施例。也就是说，在不脱离本公开的范围的情况下，可以选择性地结合和操作所有结构元件中的至少两个元件。此外，所有结构元件可以分别以独立的硬件实现，但是一些结构元件或所有结构元件可以被选择性地组合并在计算机程序中实现，该计算机程序具有执行组合成一个或多个硬件的一些元件或所有元件的功能的程序模块。形成计算机程序的代码和代码段可由本公开的技术领域的普通技术人员容易地想到。可以通过将这样的计算机程序存储在计算机可读存储介质中并且由计算机读取和执行，来实现本公开的实施例。用于计算机程序的存储介质可包括磁记录介质、光学记录介质、载波介质等。

此外，由于诸如“包括”、“包含”和“具有”的术语意味着可存在一个或多个相应的组件，除非这些组件被相反地特别描述，应该理解的是可以包括一个或多个其它组件。除非另有相反的定义，否则所有技术、科学等术语均与本领域技术人员理解的含义一致。在字典中找到的常用术语应在相关技术文献的背景下进行解释，除非本公开明确地定义它们，否则不可过于理想化或不切实际地解释。

尽管出于说明性的目的描述了本公开的优选实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离所附权利要求中公开的本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。因此，本公开中所公开的实施例旨在示出本公开的技术构思的范围，并且本公开的范围不受实施例的限制。本公开的范围应基于所附权利要求进行解释，包括在等同于权利要求的范围内的所有技术构思均属于本公开。

Claims (19)

1.一种雷达的天线回波损耗补偿设备，所述设备用于车辆的雷达设备并包括：

补偿信息计算器，被配置成计算回波损耗补偿信息，所述回波损耗补偿信息用于补偿基于频带的天线回波损耗；以及

回波损耗补偿器，被配置成将所述回波损耗补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号，以便生成最终接收信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述补偿信息计算器获取针对每一个频率的接收信号的幅度即振幅的变化，并使用所获取的变化对所述接收信号执行反向补偿，以生成所述最终接收信号。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述补偿信息计算器根据所述接收信号的波形计算包络线信息，并生成与所述包络线信息对应的所述回波损耗补偿信息。

4.根据权利要求3所述的设备，其中通过从所述接收信号的波形提取梯度为0的各个点并连接所述点来获取所述包络线信息。

5.根据权利要求2所述的设备，其中所述补偿信息计算器对所述接收信号中频率随时间恒定的平坦信号执行快速傅里叶变换FFT以计算FFT功率，使用所述FFT功率计算接收信号振幅变化信息，并且生成与所述接收信号振幅变化信息对应的所述回波损耗补偿信息。

6.根据权利要求2所述的设备，其中所述补偿信息计算器对所述接收信号中频率随时间增大或减小的线性调频信号执行滑动快速傅里叶变换FFT以计算FFT功率，使用所述FFT功率计算接收信号振幅变化信息，并且生成与所述接收信号振幅变化信息对应的所述回波损耗补偿信息。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述回波损耗补偿器将所述接收信号的幅度放大与所述回波损耗补偿信息对应的量，以便生成所述最终接收信号。

8.一种雷达设备，包括：

天线单元，包括一个或多个发射天线和一个或多个接收天线；

回波损耗补偿设备，包括：补偿信息计算器，被配置成计算回波损耗补偿信息，所述回波损耗补偿信息用于补偿基于频带的天线回波损耗；以及回波损耗补偿器，被配置成将所述回波损耗补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号以生成最终接收信号，以便补偿由所述天线单元引起的天线的回波损耗；以及

信号处理器，被配置成处理通过所述回波损耗补偿设备执行的补偿而生成的所述最终接收信号，以获取与所述物体相关的信息。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述补偿信息计算器获取针对每一个频率的接收信号的幅度即振幅的变化，并且使用所述变化对所述接收信号执行反向补偿，以便生成所述最终接收信号。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述补偿信息计算器根据所述接收信号的波形计算包络线信息，并生成与所述包络线信息对应的所述回波损耗补偿信息。

11.根据权利要求10所述的设备，其中通过从所述接收信号的波形提取梯度为0的各个点并连接所述点来生成所述包络线信息。

12.根据权利要求9所述的设备，其中所述补偿信息计算器对所述接收信号中频率随时间恒定的平坦信号执行快速傅立叶变换FFT以计算FFT功率，使用所述FFT功率计算接收信号振幅变化信息，并且生成与所述接收信号振幅变化信息对应的所述回波损耗补偿信息。

13.根据权利要求9所述的设备，其中所述补偿信息计算器对所述接收信号中频率随时间增大或减小的线性调频信号执行滑动快速傅里叶变换FFT以计算FFT功率，使用所述FFT功率计算接收信号振幅变化信息，并且生成与所述接收信号振幅变化信息对应的所述回波损耗补偿信息。

14.根据权利要求8所述的设备，其中所述回波损耗补偿器将所述接收信号的幅度放大与所述回波损耗补偿信息对应的量，以便生成所述最终接收信号。

15.一种雷达的回波损耗补偿方法，所述方法用于车辆的雷达设备并包括：

补偿信息计算，计算回波损耗补偿信息，所述回波损耗补偿信息用于补偿基于频带的天线回波损耗；以及

回波损耗补偿，将所述回波损耗补偿信息应用到从物体反射并被接收的接收信号，以便生成最终接收信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述补偿信息计算包括：获取针对每一个频率的接收信号的幅度即振幅的变化；并且使用所述变化对所述接收信号执行反向补偿，以便生成所述最终接收信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述补偿信息计算包括：根据所述接收信号的波形计算包络线信息；并且生成与所述包络线信息对应的所述回波损耗补偿信息。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述补偿信息计算包括：对所述接收信号中频率随时间恒定的平坦信号执行快速傅里叶变换FFT以计算FFT功率；使用所述FFT功率计算接收信号振幅变化信息；并且生成与所述接收信号振幅变化信息对应的所述回波损耗补偿信息。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述补偿信息计算包括：对所述接收信号中频率随时间增大或减小的线性调频信号执行滑动快速傅里叶变换FFT以计算FFT功率；使用所述FFT功率计算接收信号振幅变化信息；并且生成与所述接收信号振幅变化信息对应的所述回波损耗补偿信息。