CN110488231B - 车辆雷达系统及其校准方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆雷达系统和校准方法，其提供系统校准，使得可以以提高的准确度计算目标物体参数。一般而言，校准方法使用多个假设校准矩阵，其表示可能的系统或阵列校准的有根据的猜测，以获得多个波束形成图像。然后为每个波束形成图像导出模糊度量，其中模糊度量通常表示波束形成图像的质量或分辨率。该方法然后基于它们的模糊度量选择假设校准矩阵，其中所选择的矩阵与具有最佳波束形成图像分辨率(例如，最小量的图像模糊度)的模糊度量相关联。然后，使用所选择的假设校准矩阵来生成新校准矩阵，该校准矩阵又可以用于校准车辆雷达系统，从而可以获得更准确的目标物体参数。

Description

车辆雷达系统及其校准方法
技术领域
本发明一般涉及雷达系统，并且更具体地，涉及车辆雷达系统及其校准方法。
背景技术
许多现代车辆配备有先进的安全和驾驶员辅助系统，其需要稳固且精确的物体检测和跟踪系统来控制主车辆操纵。这些系统利用物体的周期性或连续检测和控制算法来估计各种物体参数，诸如相对物体全距、速度、行进方向和大小。例如，雷达设备通过发射反射离开传感器视场内的目标的电磁信号来检测和定位物体(即目标)。反射信号作为回波返回到雷达，在那里它们被处理以确定各种信息，诸如发射/接收信号的往返行程时间。
当今使用的先进雷达系统可以利用多输入多输出(MIMO)概念，其在发射器处使用多个天线以在接收器处发射独立波形和多个天线以接收雷达回波。在“共址”MIMO雷达配置中，发射器和接收器中的天线间隔足够近，使得每个天线观察物体的相同方面，从而假定点目标。在MIMO接收器中，匹配滤波器组用于提取波形分量。当从不同天线发射信号时，每个信号的回波携带关于检测到的物体和不同传播路径的独立信息。由不同发射天线引起的相位差以及由不同接收天线引起的相位差在数学上形成虚拟天线阵列，其使用更少的天线元件提供较大的虚拟孔径。从概念上讲，通过在发射器Tx和接收器Rx天线元件中的每一个之间进行交织来创建虚拟阵列，使得虚拟阵列中的元件表示MIMO阵列中的每个发射器Tx和接收器Rx天线的Tx-Rx对。对于共址MIMO天线，具有N个发射器天线的发射阵列和具有M个接收天线的接收阵列产生具有M×N个虚拟接收器元件的虚拟阵列。换句话说，波形由接收器处的匹配滤波器提取，使得在虚拟阵列中总共存在M×N个提取信号。M×N虚拟接收器元件可用于创建波束形成图像。
然而，随着时间的推移，可能需要调整或校准雷达配置的某些方面，诸如在创建波束形成图像时使用的预定值，以便在特定雷达配置中保持期望的准确度水平。
发明内容
根据一个方面，提供了一种校准车辆雷达系统的方法，该校准车辆雷达系统包括具有多个发射天线的发射天线阵列和具有多个接收天线的接收天线阵列。该方法可以包括以下步骤：用发射天线阵列发射多个发射信号；用接收天线阵列接收多个接收信号；基于多个接收信号获得多个天线响应，每个天线响应包括与目标物体有关的位置信息；将多个假设校准矩阵应用于多个接收天线响应中的每一个以获得多个校准阵列响应，多个假设校准矩阵中的每一个包括与车辆雷达系统有关的校准信息；将第一波束形成器矩阵和第二波束形成器矩阵应用于多个校准阵列响应中的每一个，以获得多个波束形成图像；为多个波束形成图像中的每一个导出至少一个模糊度量，多个模糊度量中的每一个表示波束形成图像分辨率；基于多个模糊度量选择多个假设校准矩阵中的至少一个，选择的假设校准矩阵与具有最佳波束形成图像分辨率的模糊度量相关联；以及使用选择的假设校准矩阵来校准车辆雷达系统。
根据另一方面，提供了一种安装在主车辆上的车辆雷达系统。车辆雷达系统可以包括：发射器：发射天线阵列，其具有耦合到发射器的多个发射天线，发射天线阵列发射多个发射信号；接收天线阵列，其具有多个接收天线，接收天线阵列接收多个接收信号；以及接收器，其耦合到接收天线阵列，其中接收器可以被配置成：基于多个接收信号获得多个天线响应，每个天线响应包括与目标物体有关的位置信息；将多个假设校准矩阵应用于多个接收天线响应中的每一个以获得多个校准阵列响应，多个假设校准矩阵中的每一个包括与车辆雷达系统有关的校准信息；将至少一个波束形成器矩阵应用于多个校准阵列响应中的每一个，以获得多个波束形成图像；为多个波束形成图像中的每一个导出至少一个模糊度量，多个模糊度量中的每一个表示波束形成图像分辨率；基于多个模糊度量选择多个假设校准矩阵中的至少一个，选择的假设校准矩阵与具有最佳波束形成图像分辨率的模糊度量相关联；以及使用选择的假设校准矩阵来校准车辆雷达系统。
附图说明
在下文中将结合附图来描述本发明的一个或多个实施例，其中相同的标号表示相同的元件，并且其中：
图1是主车辆和目标物体的示意性方框图，其中主车辆包括车辆雷达系统的示例；
图2是描绘用于校准车辆雷达系统的方法的示例的流程图；以及
图3是描绘图2的流程图中的若干步骤的详细实施例的流程图，包括与校准搜索过程相关联的那些步骤。
具体实施方式
本文描述的车辆雷达系统和校准方法提供系统校准，使得可以以提高的准确度计算目标物体参数。一般而言，校准方法使用多个假设校准矩阵，其表示可能的系统或阵列校准的有根据的猜测，以获得多个波束形成图像。然后为每个波束形成图像导出模糊度量，其中模糊度量通常表示波束形成图像的质量或分辨率。该方法然后基于它们的模糊度量选择假设校准矩阵，其中所选择的矩阵与具有最佳波束形成图像分辨率(例如，最小量的图像模糊度)的模糊度量相关联。然后，使用所选择的假设校准矩阵来生成新校准矩阵，该校准矩阵又可以用于校准车辆雷达系统，从而可以获得更准确的目标物体参数。例如，这种类型的校准可用于帮助克服由于与导致模糊和旁瓣的光束形状的卷积而导致的图像损坏。根据一个示例，该方法提供新校准矩阵，包括用于高度尺寸的第一校准矩阵和用于方位角尺寸的第二校准矩阵(所谓的2D校准)，并且该方法可以在运行中提供这种校准(即，当车辆被驾驶时)。
下面描述的车辆雷达系统和方法涉及多输入多输出(MIMO)雷达系统和用于校准车辆雷达系统的方法。图1示出了可用于实现所公开方法的MIMO车辆雷达系统10的一种可能架构。虽然本文描述的方法和方法涉及图1中所示的雷达配置，但是本领域普通技术人员将理解，车辆雷达系统10仅仅是一个示例，并且在许多方面，这些图的示意性方框图已经被简化以便于解释。当然可以替代地使用其它配置和实施例，因为本文描述的车辆雷达系统和方法仅代表一个可能的示例。
车辆雷达系统10可以是MIMO系统，其包括发射器12、具有多个发射天线22-26的发射天线阵列20、具有多个接收天线32-38的接收天线阵列30、接收器14、雷达控制模块16，以及对这种系统的操作有用的任何其它合适的硬件、固件、软件和/或其它组件。根据一个示例，发射器12通信地耦合到具有N个发射天线22-26的发射天线阵列20，该发射天线被配置成创建监视特定受关注区域的传感器视场。发射天线阵列20被配置成发射电磁信号(即，编码的发射信号)42-46，其反射离开在车辆雷达系统10的视场内的一个或多个目标物体18。根据图1中所示的非限制性示例，发射天线阵列20安装在主车辆的前部，包括三个发射天线22-26，并且被配置成在大致平行于主车辆的纵向轴线的方向上发射雷达信号。但是，这只是一种可能性。例如，发射天线阵列20可以安装在除主车辆前部之外的位置，它可以包括多于或少于三个发射天线，并且可以在不同方向上定向。
发射器12可以是独立的模块或单元；它可能是较大的模块、单元、系统等的一部分；它可能包括许多子模块、子单元、子系统等；或者它可以根据一些其它布置或架构来配置，只要其被配置成根据本文公开的方法生成用于在发射天线阵列20上发射的电磁信号。在一个非限制性示例中，发射器12包括基带处理器，该基带处理器被配置成管理无线电操作，包括使用天线阵列20生成用于发射的信号。基带处理器可以包括通常在这类发射器上找到的硬件、固件和/或软件，包括随机存取存储器(RAM，包括静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM))或其它类型的存储器，包括闪存、其它固态存储器或其它合适的存储器。在其它实施例中，发射器12的基带处理器包括在雷达控制模块16中。发射器12可以包括波形发生器、振荡器、放大器、混频器、组合器、滤波器、转换器和/或处理器，仅举几个可能的组件。仅作为示例，波形发生器可以被配置成在给定的相干处理间隔(CPI)内生成具有不同脉冲宽度、不同波形类型和/或不同脉冲重复间隔(PRI)的波形或信号。然后可以通过数模(D/A)转换器将波形或信号数字化，并使用上转换器将其上转换为射频载波。上转换器可以包括中频(IF)和/或射频(RF)振荡器、滤波器和/或同步电路。然后，发射放大器可以生成发射信号，该发射信号可以被馈送到循环器或类似设备。同样，这仅是发射器12的一种可能配置，因为许多其它配置当然是可能的。
反射信号52-58从目标物体18反射并且由具有M个接收天线32-38的接收天线阵列30作为回波接收。根据该非限制性示例，存在三个发射天线22-26(N＝3)和四个接收天线32-38(M＝4)。这导致具有M×N个虚拟接收器元件的虚拟天线阵列(在所示示例中，M×N＝12)。发射天线22-26和接收天线32-38可以被设计或配置成发射或接收特定频率或频率范围的信号。如上面结合发射天线阵列所述，尽管接收天线阵列30在附图中示出为安装在主车辆前部并指向车辆前方的四天线阵列，但这不是必需的。接收天线阵列30可以安装在车辆的其它部分上，它可以在其它方向上定向，并且它可以具有比四个更多或更少的天线元件，以引证一些可能性。
接收器14被配置成处理和提取与目标物体18相关的反射信号或回波的信息，诸如例如其射程、方位或方位角(统称为“方位角”)、高程或仰角(统称为，“仰角”)以及射程速率或速度。接收器14可以是独立模块或单元；它可以是较大的模块、单元、系统等的一部分(例如，接收器可以是雷达控制模块16的一部分，它可以是也包括发射器12的模块、单元、系统等的一部分，等等)；它可能包括许多子模块、子单元、子系统等；或者它可以根据一些其它布置或架构来配置，只要其被配置成根据本文公开的方法处理由接收天线阵列30接收的电磁信号。根据非限制性示例，接收器14包括通常在接收器上找到的硬件、固件和/或软件，诸如但不限于放大器、混频器、分离器、振荡器、组合器、滤波器和转换器。由接收器14执行的功能可以变化，但是通常包括执行各种滤波、放大、转换和数字化功能，以及信号处理功能，如分析信号和波形的各种属性以确定诸如相位、频率和幅度的信息。如本领域技术人员所理解，用于从信号和波形中提取该信息的技术可以变化，但是可以包括但不限于使用傅立叶变换的同相和正交分析和频域分析。在一个实施例中，接收器14还可以包括执行脉冲压缩和杂波抑制(例如，多普勒滤波)功能的组件。在至少一个实施例中，发射器12和/或接收器14包括无线电接收器电路的组合，其被配置成执行本文所述的信号处理功能，诸如图2中所示的信号处理功能。
在一个实施例中，接收器14可以包括基带处理器，诸如上面关于发射器12所讨论的基带处理器。并且，在一些实施例中，发射器12和接收器14可以共享公共基带处理器，诸如作为雷达控制模块16的一部分所包括的一个公共基带处理器。例如，接收器14的所有或某些部分可以与发射器12的所有或某些部分一起集成到雷达控制模块16中。接收器14和/或雷达控制模块16可以包括无线电芯片组，该无线电芯片组包括集成电路并且连接到或包括处理器和存储器。接收器14和/或雷达控制模块16还可以包括被配置成将无线电芯片组和电路与车辆通信系统连接的某些组件或电路，使得车辆雷达系统10可以与位于主机内外的其它组件、模块和/或系统通信。例如，车辆雷达系统10可以是主车辆电子设备的一部分，使得车辆雷达系统可以通过中央车辆通信总线150与其它车辆系统模块140通信。
另外，接收器14可以包括执行多普勒频移滤波和射程滤波所需的硬件、固件和/或软件的任何组合，使得多普勒频移和射程分箱(这里是“多普勒射程分箱”)可以是执行。多普勒射程分箱可以用于隔离关于特定目标的响应或回波信息，并且在这样做时，可以产生多个多普勒射程箱，其中每个箱与多普勒频移的特定值范围和到目标物体的距离的特定值范围相关联。在确定特定多普勒射程箱是否包括关于目标物体的信息时，接收器14可以确定多普勒射程箱处或周围的能量浓度是否高于阈值，并且如果是，则可以使用对应的信息来获得该特定多普勒射程箱的阵列响应。在一些场景中，多个多普勒射程箱可以包括通知车辆雷达系统10检测到多个目标物体的信息。在这种情况下，可以使用多个多普勒射程箱来获得每个目标物体和/或多普勒射程箱的分离响应。这种分离的响应可以用于下面更详细讨论的雷达校准过程。
在一个特定实施例中，雷达系统10在主车辆100上实现，并且发射器12、接收器14和/或雷达控制模块16是安装在主车辆上的车辆控制模块的一部分。在另一个实施例中，雷达系统10的一个或多个组件或部件可以在远程设施处实现或托管，诸如后端或基于云的设施。控制模块可以包括任何种类的电子处理设备、存储设备、输入/输出(I/O)设备和/或其它已知组件，并且可以执行各种控制和/或通信相关功能。取决于特定实施例，控制模块可以是独立的车辆电子模块，它可以并入在或包括在另一车辆电子模块(例如，转向控制模块、制动控制模块)内，或者它可以是较大的网络或系统(例如，自动驾驶系统、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定控制系统(ESC)、防抱死制动系统(ABS)、驾驶员辅助系统、自适应巡航控制系统、车道偏离警告系统)的一部分，列举一些可能性。这种控制模块不限于任何一个特定实施例或布置。
另外，车辆电子系统可以包括各种车辆模块，包括发动机控制单元(ECU)120、车载计算机130和其它VSM 140。ECU 120可用于控制发动机操作的各个方面，诸如燃油点火和点火正时。ECU 120连接到通信总线150并且可以从车身控制模块(BCM)(未示出)或其它VSM(包括车载计算机30)接收操作指令。ECU 120可以控制内燃机(ICE)和/或电动推进电动机(或其它原动机)。
车载计算机130是包括处理器和存储器的车辆系统模块。另外，至少在一些实施例中，车载计算机30可以是信息娱乐单元(例如，信息娱乐头部单元、车载娱乐(ICE)单元、车载信息娱乐系统(IVI))、车辆头部单元、中央堆叠模块(CSM)，或车辆导航模块。处理器可用于执行各种类型的数字存储指令，诸如存储在存储器中的软件或固件程序，这使得计算机130能够提供各种各样的服务。在一个实施例中，处理器可以执行程序或处理数据以执行本文所讨论的方法的至少一部分。例如，处理器可以从各种车辆系统模块(例如，VSM 140)接收信号或数据，包括传感器数据。在特定实施例中，车载计算机130可以确定何时启动方法200(下面在图2中讨论)。例如，车载计算机130可以从车辆传感器(例如，摄像头、雷达、激光雷达或安装在车辆上的其它传感器)接收传感器数据，并且基于所接收的传感器数据，可以确定关于目标物体18期望速度信息(和/或其它信息，包括空间信息)。当例如车辆执行自动和/或半自动操作时，可能需要这样的信息。
如上所述，至少在一些实施例中，雷达控制模块16包括处理器和存储器，并且在一些实施例中，发射器12和/或接收器14包括处理器和存储器。处理器可以是能够处理电子指令的任何类型的设备，包括微处理器、微控制器、主处理器、控制器、车辆通信处理器和专用集成电路(ASIC)。存储器可以包括RAM、其它临时供电的存储器、任何非暂时性计算机可读介质(例如，EEPROM)，或存储执行本文讨论的各种无线电和/或信号处理功能所需的一些或全部软件的任何其它电子计算机介质。
图2示出了描绘校准车辆雷达系统的示例性方法200的流程图，从而可以获得关于目标物体的更准确的信息。根据一个示例，方法200实现可以使用各种技术的校准搜索过程，诸如具有梯度下降技术的迭代成本优化过程。作为校准搜索过程的结果，识别出新校准矩阵，其可用于校准车辆雷达系统，从而可以获得更准确的波束形成图像。应当理解，方法200中的步骤不必以所示和所述的特定顺序或序列执行，并且以替代顺序执行一些或所有步骤当然是可能的。在一个非限制性示例中，方法200中的所有或一些步骤由作为独立系统或作为较大车辆系统的一部分的车辆雷达系统10来执行。
可以响应于任何数量的不同事件、情况、情景、条件等来启动或开始方法200。例如，方法200可以在主车辆100开启(例如，当车辆点火时通电并启动车辆)或驱动时开始，然后该方法可以连续、周期性地、间歇地或以其它方式在后台运行。根据另一示例，方法200可以响应于车辆雷达系统10未被正确校准的指示而开始(例如，当主车辆上的前向摄像头捕获目标物体的图像并且从这些图像导出的信息是与来自车辆雷达系统10的信息不一致时)。在又一示例中，每当需要来自车辆雷达系统10的输入的某些车辆功能或特征被接合或以其它方式启用时(例如，当启用一个或多个自动或半自动驾驶特征时)，可以开始方法200。方法200也可以定期或例行地启动(例如，每分钟、每小时、每天、每周、每月一次等)。上述示例仅表示方法200可以启动或开始的一些方式，因为也存在其它方式，如手动启动校准方法。
从步骤210开始，该方法生成一个或多个发射信号Tx，并且可以根据多种不同技术这样做。根据一种这样的技术，发射器12中的波形发生器产生呈基带信号形式的调制信号MS1，该基带信号以载波频率为中心。例如，调制信号MS1可以具有与线性频率调制(LFM)啁啾或脉冲相对应的带宽。调制信号MS1可以是与车辆雷达系统10一起使用的任何适当或合适的调制信号或波形，包括具有10到100GHz之间的中心频率的调制信号。在车辆雷达系统10安装到车辆前部的一个实施例中，波形发生器产生中心频率约为77到81GHz的调制信号MS1。
一旦生成调制信号MS1，就可以根据通信接入方案处理调制信号MS1，以获得发射信号Tx1-TxN。可以使用各种通信接入方案，包括时差多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、二进制相位调制(BPM)、码分复用(CDM)、正交频分复用(OFDM)和其它合适的技术。在一个实施例中，调制信号MS1可以与代码序列(C1到CN)混合以产生多个发射信号Tx1到TxN，其中代码序列包括用于发射天线阵列20中的发射天线中的每一个的至少一个单独的码。通常，代码序列(C1到CN)中的代码的数量等于发射天线阵列20中的发射天线的数量(例如，在图1中，N＝3，使得有三个代码(C1至CN)和三个发射天线22-26)。如本文所用，术语“混合”、“分离”、“混合器”、“分离器”及其它形式广泛地包括对调制信号或波形进行混合、分离、调制、解调、编码、解码、乘法和/或以其它方式应用或提取代码或码字的任何合适的信号处理技术。在一个示例中，步骤210使用混频器在数学上将初始调制信号MS1与三个单独的代码(C1至C3)相乘，以获得传输信号Tx1-Tx3形式的输出信号。代码可以是正交码，其可以用于分离不同发射天线之间的发射信道，使得在接收器14处接收的信号可以对应地分离。这种编码技术通常是有用的，因为当在同一频率范围内同时发射多个信号时，在接收机14处接收所有这些发射的总和。通过将发射的信号与不同的代码混合(例如，正交码)，然后可以在接收器14处对接收信号的总和或组合进行分离，从而可以分离或解析出单独发射的信号。
根据图1的非限制性示例，车辆雷达系统10包括具有三个发射天线22-26(N＝3)的发射天线阵列20，因此，可以使用具有三个代码的代码序列(C1、C2、C3)，每个发射天线有一个。然后可以将第一代码C1与调制信号MS1混合以获得第一发射信号Tx1。类似地，第二代码C2可以与调制信号MS1混合以获得第二发射信号Tx2，并且第三代码C3可以与调制信号MS1混合以获得第三发射信号Tx3。应当理解，除了上述那些之外的混合和/或调制技术可以用于生成发射信号Tx1至TxN。接下来，该方法可以继续到步骤220。
在步骤220中，该方法使用具有N个发射天线的发射天线阵列20发射或发送发射信号Tx1至TxN。例如，当用车辆雷达系统10(其中N＝3)执行该方法时，发射三个发射信号Tx1、Tx2、Tx3，其中第一发射天线22发射信号Tx1，第二发射天线24发射信号Tx2，并且第三发射天线26发射信号Tx3。图1示意性地示出了由天线22-26发射的三个电磁信号42-46。在一个实施例中，发射信号Tx1至TxN在相同频带上同时发射或发送。在其它实施例中，可以使用不同的频率(例如，使用不同的中心频率)，使用不同的代码等在不同的时间发射发射信号Tx1至TxN。可以使用本领域技术人员所理解的技术来发射发射信号Tx1至TxN，诸如例如，二进制相位调制(BPM)、码分复用(CDM)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、以及任何其它合适的技术。该方法不限于任何特定技术。接下来，该方法前进到步骤230。
在步骤230中，在接收天线阵列30处接收多个接收信号Rx1至RxM，并且它们包括用于接收天线阵列中的每个接收天线的至少一个接收信号。为了说明，发射信号Tx1至TxN的集合以反射信号52-58的形式反射离开目标物体18，该反射信号又以接收信号Rx1至RxM的形式在M个接收天线中的每一个处接收。因此，接收信号Rx1至RxM中的每一个表示发射信号Tx1至TxN的总和或集合(这些信号尚未被解码或分离)，但是因为到不同接收天线32-38的发射路径略有不同，所以接收信号Rx1至RxN稍微不同(例如，由于其在接收天线阵列30内的相对位置，天线32可在天线34接收信号54之前稍微接收信号52，等等)。在这个意义上，接收信号Rx1至RxM表示从在雷达系统视场中反射离开目标物体18的电磁波52-58采样或收集的数据。例如，反射的电磁波52-58到达接收天线32-38并且可以以采样频率Fs进行采样并根据已知技术进行处理以获得接收信号Rx1至RxM。根据非限制性示例，用于执行这些步骤并处理接收信号Rx1至RxM的硬件和/或软件是接收器14的一部分。
在步骤240中，该方法对接收信号Rx1至RxM执行预波束形成过程。预波束形成处理可以包括将接收信号Rx1至RxM分离(步骤242)，执行多普勒频移滤波和/或射程滤波(即，多普勒射程分箱)(步骤244)，以及选择一个或多个多普勒射程箱以获得一个或多个多普勒射程响应，每个响应对应于特定目标物体(步骤246)。通常，步骤240的预波束形成过程通常用于帮助该方法过滤掉不需要的信号并区别或区分传感器视场中的不同目标物体，使得该方法可以一次关于一个目标物体校准车辆雷达系统。
在步骤242中，将每个接收信号Rx1至RxM与代码C1至CN分离(或混合)，以获得分离的接收信号S1，1至SM，N。为了说明，接收信号Rx1用先前在步骤210中使用的相同代码序列C1至C3通过混频器输入和分离；这导致分离的接收信号S1，1至S1，N。在该示例中，因为三个代码C1至C3被应用于接收信号Rx1，所以产生三个解码或分离的接收信号S1，1至S1，3，其对应于接收天线32(Rx1)；对于其它三个接收天线34-38，会发生相同的情况，从而产生总共十二个分离的接收信号。分离的接收信号S1，1至SM，N中的每一个包括与目标物体有关的位置信息(例如，分离的接收信号可以包括以仰角、方位角、射程和/或多普勒频移数据形式的位置信息，但是位置信息可以包括与目标物体的位置速度和/或加速度有关的任何数据)。可以对接收信号Rx1至RxM和/或分离的接收信号S1，1至SM，N执行各种滤波和/或其它信号处理技术。例如，步骤242可以结合CDM或CDMA技术来执行。
在其它实施例中，诸如那些不使用CDM或CDMA技术的实施例中，可以根据所使用的特定技术获得分离的接收信号S1，1至SM，N，如本领域技术人员所理解。例如，当使用TDMA技术时，第一发射天线22可用于发射发射信号Tx1，并且可在每个接收天线Rx1至RxM处接收该信号以获得M个接收信号。由于TDMA技术的性质，这些信号可能已经分离，因此，可能不需要分离步骤(步骤242)。在这种情况下，基于来自第一发射天线的单个发射信号Tx1获得的M个接收信号Rx1至RxM对应于分离的接收信号S1，1至SM，1。随后的发射信号Tx2至TxN可以以类似的方式发射和接收，以获得剩余的分离的接收信号S1，2至SM，N。因此，在各种场景中，获得M×N个分离的接收信号，其中每个分离的接收信号S1，1至SM，N对应于特定的发射器-接收器对。
在步骤244中，基于多普勒频移和/或射程滤波对分离的接收信号S1，1至SM，N进行滤波。分离的接收信号S1，1至SM，N可以被组织或分组为多普勒射程箱，每个多普勒射程箱包括具有基本相同的多普勒频移f和/或射程r的信号。以这种方式，该方法能够区分传感器视场内的不同目标物体，因为具有基本相同的多普勒频移f和/或射程r的所有信号将可能与同一目标物体相关联。多普勒频移f可以表示为单个值，或者可以由值范围表示，并且根据一个示例，对于每个分离的接收信号S1，1至SM，N的观察到的多普勒频移是使用本领域技术人员已知的舍入技术舍入到单个附近的多普勒频移f。以类似的方式，到目标物体的射程或距离r可以由单个值或值的范围表示。一旦确定了分离的接收信号S1，1至SM，N的多普勒频移f和/或射程r，就可以将这些信号分配或与不同的多普勒射程箱或组相关联，使得该方法接下来可以专注于特定目标物体的信号。
在步骤246中，可以选择一个或多个多普勒射程箱，其中每个对应于特定目标物体。可以分析每个多普勒射程箱以确定包含或与该特定多普勒射程箱相关联的信息是否充分地指示目标物体的存在。在一个实施例中，最小能量阈值(或反射强度)可用于确定特定多普勒射程箱是否充分指示目标物体的存在。在一些场景中，多普勒射程箱中没有一个可能超过最小能量阈值，并且在这种情况下，方法200可以返回到步骤210以再次执行。一旦选择了多普勒射程箱，该方法就前进到步骤248。
在步骤248中，获得每个所选多普勒射程箱的接收天线响应，其包括关于一个或多个目标物体的位置信息。根据一个非限制性示例，接收天线响应Xk包括给定多普勒射程箱的方位角和仰角信息(即，对于具有基本相同的多普勒频移f和/或射程r读数的给定目标物体)，其中k表示所选择的多普勒射程箱的索引(k是1和K之间的索引，其中K表示所选择的多普勒射程箱的数量)。接收天线响应Xk可以以任何数量的合适形式表示或表达，包括以多维数据结构的形式，诸如具有N×M个元素的2D矩阵或阵列，其中N是传输天线的数量，而M是接收天线的数量。使用图1中所示的车辆雷达系统10作为说明性示例，接收天线响应Xk可以表示为具有N×M＝3×4＝12个虚拟天线元件的多维矩阵或阵列，其中每个元件被提供有呈方位角和仰角信息形式的位置信息。在这样的示例中，元件也不必包括多普勒频移f和/或射程r信息，因为这样的位置信息已经从所选择的多普勒射程箱中已知。应该认识到，接收天线响应Xk可以以任何数量的其它格式表示或表达，并且不限于上述示例性矩阵或阵列(例如，代替球面坐标，可以使用笛卡尔、极线和/或其它坐标形式的位置信息)。
在一种情况下，可以仅选择单个多普勒射程箱(K＝1)，其指示仅单个目标物体处于雷达的视场中。在其它实施例中，可以选择多个多普勒射程箱，指示多个目标物体处于雷达的视场中。在这种情况下，将获得多个接收天线响应Xk，包括第一接收天线响应X1，第二接收天线响应X2等。因此，这些接收天线响应Xk中的每一个可以包括方位角、仰角和/或关于N×M个虚拟天线元件的其它信息。一旦获得接收天线响应Xk，方法200就继续到步骤250。
在一些实施例中，步骤210到248的每次迭代对应于单个接收雷达帧j，使得该组步骤的多次迭代或周期导致多个接收天线响应Xk，j，其中k表示多普勒射程箱，而j表示接收雷达帧或周期。因此，步骤210到248的序列可以执行J次以获得至少J个接收天线响应Xk，j，其中每个与在单个接收雷达帧中观察到的特定目标物体相关联。此外，对于每个接收雷达帧j(在步骤210到248的每次迭代期间)，目标物体K的数量可以变化，但是用于步骤210到248的每次迭代的至少一个目标物体的信息将用于生成接收天线响应Xk，j。另外，变量Kj可以表示给定接收雷达帧j的目标物体的数量。
在一个实施例中，步骤250到270可以在步骤210到248(J＝1)的单次迭代之后执行。或者，在其它实施例中，步骤250到270可以在步骤210到248的一定次数的迭代之后执行，诸如在10次迭代(J＝10)之后，其中获得至少10个接收天线响应Xk，j(即10个接收雷达帧，每个雷达帧包括一个或多个目标物体的接收天线响应(K≥1)。在这样的实施例中，该方法可以继续循环回到步骤210，直到满足所需数量的帧或周期，之后该方法可以进行到步骤250。帧、周期和/或迭代的数量可以变化并且可以取决于车辆100或车辆雷达系统10的当前操作状态和/或环境，或者从先前接收雷达帧导出的模糊度量的值，以引证一些可能性。此外，当使用本文描述的迭代成本优化搜索过程时，直到满足停止条件时可能不知道迭代次数，例如，在许多情况下可以在最后一次迭代期间或之后。
在步骤250中，该方法搜索新校准矩阵和/>这些矩阵在本质上可以与假设校准矩阵C1和C2类似，但在新校准矩阵/>和/>是被搜索的矩阵的意义上可能不同，并且假设校准矩阵C1和C2是在方法开始时已知的或在校准搜索过程中评估的假设校准矩阵。搜索的校准矩阵的数量可以等于用于形成波束形成图像的维度的数量，在上面提供的示例中是两个(例如，用于方位角的一个校准矩阵C1和用于仰角的一个校准矩阵C2)。例如，可以搜索方位角的新校准矩阵/>以及用于仰角的新校准矩阵/>可以使用各种不同的搜索或优化技术来获得准确的和新校准矩阵/>和/>例如，可以使用实现梯度下降技术的迭代成本优化搜索过程，或者可以使用预定的校准假设测试过程。两个过程通常涉及搜索解析为最低模糊度得分或更清晰的波束形成图像的假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}，其是波束形成图像和假设校准矩阵C1，p，C2，p的函数，其中p是假设校准矩阵组的索引。作为与下面讨论的校准搜索过程(诸如在步骤252-258中)的结果，可以选择或获得与最低模糊度得分相关联的假设校准矩阵C1，p、C2，p。基于所选择的假设校准矩阵C1，p、C2，p，获得新校准矩阵/>和/>然后可以使用这些校准矩阵来更好地校准车辆雷达系统10。
如上所述，步骤250可以涉及使用迭代成本优化搜索过程(例如，实现梯度下降技术的过程)或预定的校准假设测试过程。这两个过程都涉及获得假设校准矩阵C1，p、C2，p(步骤252)，使用新假设校准矩阵C1，p、C2，p获得波束形成图像Yk，j，p(步骤254)，导出用于假设校准矩阵C1，p、C2，p的模糊度量gk，j，p(步骤256)，以及选择与最佳波束形成图像分辨率相关联的假设校准矩阵C1，p、C2，p(例如，最低模糊度量gk，j，p)(步骤258)。迭代成本优化搜索过程可以迭代地导出下一个假设校准矩阵C1，p、C2，p，而预定校准假设测试过程可以从存储器中检索预定的假设校准矩阵。然而，通常，校准搜索过程(例如，步骤252到256)可以执行P次以导出每个假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}的模糊度量gk，j，p(其中p是步骤252-256的迭代的索引，使得p表示正在测试的假设校准矩阵组{C1，p，C2，p})。因此，步骤252-256导致每个波束形成图像Yk，j，p的模糊度量gk，j，p，其是使用该组假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}以及接收天线响应Xk，j获得的。然后，在步骤252-256的P次迭代之后，基于模糊度量gk，j，p选择假设校准矩阵C1，p、C2，p，并用于获得新校准矩阵和/>(步骤260)。在一些实施例中，选择与最低模糊度量gk，j，p相关联的假设校准矩阵C1，p、C2，p作为新校准矩阵/>和/>并且在其它实施例中，使用加权函数来基于与最低模糊度量gk，j，p相关联的假设校准矩阵C1，p、C2，p获得新校准矩阵/>和/>
参考图3，示出了描绘在校准搜索过程的一个实施例中使用的各种输入和输出的详细流程图。附图标记对应于图2中使用的附图标记，因此，将参考图2和图3进行方法200的步骤250至270的以下描述。
在步骤252中，以多种可能方式中的一种获得初始或第一组假设校准矩阵C1，1和C2，1。如将更详细地解释，步骤252将可能被实施或执行多次(即，在方法200的过程期间的多次迭代)。在步骤252的第一次或初始迭代中，该方法可以通过从车辆雷达系统10的存储器中或其它地方检索来获得第一组假设校准矩阵C1，1和C2，1；在步骤252的后续迭代中，用于获得假设校准矩阵的方法可能是不同的。例如，第一组假设校准矩阵C1，1和C2，1可以是具有默认校准信息的预定校准矩阵，其被保存在车辆雷达系统10的存储器中。在不同的示例中，第一组假设校准矩阵C1，1和C2，1可以是先前保存的校准矩阵，可能是从方法200的先前迭代期间生成的校准信息导出的校准矩阵。无论如何，可以获得初始假设校准矩阵C1，1和C2，1并将其保存为一组假设校准矩阵{C1，p，C2，p}中的第一个条目，其中p表示该方法的迭代次数或周期数。应当注意，术语“假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}”可与术语“多个假设校准矩阵C1，1-C1，p和C2，1-C2，p”互换使用。这些矩阵中的每一个包括与车辆雷达系统有关的校准信息(例如，这些矩阵可以包括仰角和/或方位校准数据形式的校准信息，用于尝试校正来自接收天线阵列的信号，但是校准信息可以包括任何与试图校准车辆雷达系统有关的数据)。
在步骤252-256的后续迭代期间，可以通过使用模糊度量成本函数g(Yk，j，p，C1，p，C2，p)执行成本优化技术来获得新的假设校准矩阵，如将被解释。在一个实施例中，可以使用实现梯度下降技术的迭代校准搜索过程。例如，可以使用当前迭代p的假设校准矩阵C1，p、C2，p以及模糊度量成本函数g(Yk，j，p，C1，p，C2，p)来执行梯度下降技术，以获得假设校准矩阵C1，p+1，C2，p+1，如果有的话，则用于下一次迭代(p+1)。当使用梯度下降技术(或其它成本优化技术)时，迭代次数P可取决于获得优化的局部最小值(例如，模糊度量)的速度或基于何时满足某些停止条件，如下面更详细地讨论。
在其它实施例中，预定校准假设测试过程可用于为P个假设校准矩阵C1，p，C2，p中的每一个获得多个模糊度量g1，1，1到gK，J，P，以及每个接收雷达帧j的每个目标物体(或天线接收响应)k。在该实施例中，P个假设校准矩阵组{C1，1，C2，1}-{C1，p，C2，p}可以存储在车辆雷达系统10的存储器中或其它地方，然后当到达步骤252时从存储器中检索。当执行预定的校准假设测试过程时，步骤252将包括检索当前迭代p的假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}。在步骤252结束时，将生成，识别和/或以其它方式获得假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}。接下来，方法200继续到步骤254。
在步骤254中，执行波束形成过程以获得波束形成图像。波束形成过程可涉及许多子步骤，包括将假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}乘以接收天线响应Xk，j以获得校准的阵列响应Zk，j，p(子步骤254-1)，获得波束形成器矩阵F1和F2(子步骤254-2)，并计算波束形成图像Yk，j，p(子步骤254-3)。如上所述，该方法可以针对一个以上的接收雷达帧j执行，其中每个可以包括一个或多个目标物体k。在这种情况下，假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}可以乘以每个接收天线响应X1，1至Xk，J，以获得多个校准的阵列响应Z1，1，1至ZK，J，P，如图3的方框254-1所示。每个校准的阵列响应Zk，j，p表示已使用假设校准矩阵C1，p，C2，p校准的接收天线响应Xk，j。第一假设校准矩阵C1，p可以表示方位角信息的校准值，而第二假设校准矩阵C2，p可以表示仰角信息的校准值。另外，如上所述，尽管方法200提供了针对二维(方位角和仰角)校准车辆雷达系统10并且此后获得关于目标物体的二维信息的示例，但是该方法不限于二维。例如，该方法可以适于一维或三维的校准并且相反地获得一维或三维信息。
在步骤254-1中，获得每次迭代p的一个或多个校准阵列响应Z1，1p至ZK，J，p。在一个实施例中，每个接收天线响应Xk，j乘以假设校准矩阵C1，p，C2，p，以使用以下等式获得校准的阵列响应Zk，j，p：
Zk，j，p＝C1，p xk，j C2，p (等式1)
可以对每个目标执行等式1(由下标组合k，j表示，其中k是第j个接收雷达帧的目标的索引(或步骤210到240的迭代))以获得至少J个校准的阵列响应Z1，1，p至ZK，J，p(因为K≥1)。一旦获得校准阵列响应Z1，1，p至ZK，J，p，就可以获得波束形成图像。
在步骤254-2中，获得波束形成器矩阵F1和F2，并且在一个实施例中，F1可以是应用在用于仰角信息的阵列的垂直天线元件上的波束形成器矩阵，而F2可以是应用在用于方位角信息的阵列的垂直天线元件上的波束形成器矩阵。在一些实施例中，波束形成器矩阵可以存储在车辆雷达系统10的存储器中，诸如存储在雷达控制模块16中。在获得波束形成器矩阵F1和F2之后，该方法可以继续到步骤254-3，其中计算波束形成图像。
在步骤254-3中，可以针对当前迭代获得每个校准阵列响应的波束形成图像。波束形成图像Yk，j，p因此表示第j个接收雷达帧的给定目标物体k(或第j个接收雷达帧的给定多普勒射程箱k)的波束形成图像，并且p对应于在步骤252-256的当前迭代期间测试的假设校准矩阵C1，p、C2，p的索引。波束形成图像Yk，j，p可以包括二维信息，包括方位角和仰角信息，并且在这种情况下，波束形成图像可以被称为2D波束形成图像Yk，j，p。如上所述，在其它实施例中，校准和/或波束形成过程可以涉及单个维度的信息，并且在这种情况下，可以获得1D波束形成图像Yk，j，p。
在一个实施例中，可以使用以下等式获得2D波束形成图像Y1，1，p至Yk，j，p：
Yk，j，p＝F1 Zk，j，p F2 (等式2)
其中F1是应用于用于仰角信息的2D阵列的垂直天线元件上的波束形成器矩阵(本文中称为仰角波束形成器矩阵F1)，F2是应用在用于方位角分辨率的水平元件上的波束形成器矩阵(本文中称为方位角波束形成器矩阵)，Yk，j，p是用于接收天线响应Xk，j的2D波束形成图像，其使用假设校准矩阵C1，p、C2，p校准(其中k是接收雷达帧j内的目标物体的索引，并且p是被测试的假设校准矩阵C1，p、C2，p的索引)。例如，在2D平面均匀间隔的阵列中，校准的阵列响应Zk，j，p可以包括A个行和B个列，使得每个矩阵元素表示虚拟天线元件。因此，在这样的示例中，仰角波束形成器矩阵F1可以是应用在Zk，j，p的2D阵列中的虚拟天线的各列上的Bartlett波束形成矩阵。以类似的方式，方位角波束形成器矩阵F2可以是应用在Zk，j，p的2D阵列中的虚拟天线元件的各行上的Bartlett波束形成矩阵。
在一维波束形成图像(例如，其中A＝1或其中B＝1)的情况下，仰角波束形成器矩阵F1和第一校准矩阵C1，p的点积将导致标量为1(即，将被消除)，因此，仅留下方位角波束形成器矩阵F2和第二校准矩阵C2，p。因此，在1D波束形成图像Yk，j，p中仅包括方位角信息。在这种情况下，方法200的其余步骤可用于改进第二校准矩阵C2，p。一旦获得波束形成图像，方法200就前进到步骤256。
在步骤256中，获得模糊度量。如图3中所示，步骤256可以包括三个子步骤256-1、256-2和256-3。在子步骤256-1中，将模糊度量成本函数g(Yk，j，p，C1，p，C2，p)应用于每个波束形成图像Yk，j，p，其中每个对应于假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}。一旦计算了这些值中的每一个(子步骤256-1)，就可以导出假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}的总体模糊度量gp(子步骤256-2)。此后，如子步骤256-3中所示，当需要另一次迭代时，诸如当不满足迭代成本优化搜索过程的停止条件时，该方法可以继续回到步骤252；否则，方法200可以继续到步骤258。
在子步骤256-1中，模糊度量可以由gk，j，p表示，并且可以使用模糊度量成本函数g(Yk，j，p，C1，p，C2，p)来确定。模糊度量成本函数g(Yk，j，p，C1，p，C2，p)可以是各种类型的雷达模糊算法或确定波束形成图像Yk，j，p的模糊度的函数。例如，可以应用边缘检测技术，其可以确定边缘周围的波束形成图像的清晰度。边缘周围的较大强度变化可以表示比具有较小强度变化的图像更清晰的图像。在一些实施例中，高通滤波器可用于确定波束形成图像Yk，j，p的清晰度或模糊度。应当理解，模糊度量可以包括通常表示波束形成图像的质量或分辨率的任何信息，包括但不限于波束形成图像的模糊度、清晰度和/或分辨率。可以使用本领域技术人员已知的各种其它技术来确定波束形成图像Yk，j，p的分辨率。
在子步骤256-2中，可以针对假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}计算总体模糊度量gp。例如，给定迭代p的模糊度量可以全部加在一起以获得总体模糊度量gp。因此，在p＝1的情况下，可以将模糊度量g1，1，1至gK，J，1相加在一起以获得总体模糊度量g1。这可以针对每组假设校准矩阵C1，p、C2，p进行，以获得P个总体模糊度量g1至gP。例如，以下等式可用于获得给定迭代p的总体模糊度量gp：
其中gp是假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}的总体模糊度量，J是接收雷达帧的数量(以j为索引)，并且Kj是接收雷达帧j的目标物体(或多普勒射程箱)的数量(以k为索引)。然而，如下所述，其它实施例可以不包括计算总体模糊度量gp的步骤，而是可以使用模糊度量gk，j，p来确定设置选择哪个假设校准矩阵。
在子步骤256-3中，方法200可以确定是否要执行校准搜索过程的另一次迭代。在使用诸如梯度下降技术的成本优化技术的一个实施例中，当满足停止条件时或者在执行预定次数的迭代之后，方法200可以继续回到步骤252。例如，停止条件可以包括模糊度量gk，j，p周围的梯度是平坦的(或者通过将梯度与阈值梯度停止值进行比较而确定的局部最小值)或者前一次迭代导致比当前迭代p的模糊度量gk，j，p更低的模糊度量(例如，gk，j，p-1)的情况。当使用预定的校准假设测试过程时，可以确定当存在一个或多个预定的假设校准矩阵组以使用接收天线响应Xk，j进行测试时，方法200应该返回到步骤252。
当确定方法200将继续回到步骤252时，接下来获得要在步骤254和256的下一次迭代中使用的下一组假设校准矩阵C1，p+1、C2，p+1。例如，模糊度量成本函数g(Yk，j，p，C1，p，C2，p)可以与梯度下降技术一起使用以获得下一组假设校准矩阵{C1，p+1，C2，p+1}。在一个实施例中，以下函数可用于获得下一组假设校准矩阵{C1，p+1，C2，p+1}：
其中γ1，γ2是步长，是相对于C1，p的模糊度量的梯度，而是关于C2，p的梯度模糊度量。因此，出于步骤252的目的，获得下一组假设校准矩阵{C1，p+1，C2，p+1}。
在其它实施例中，诸如当使用预定的校准假设测试过程时，步骤252的后续执行可以包括通过简单地从存储器(诸如从车辆雷达系统10的存储器或从车辆100的另一个VSM的存储器(例如，车载计算机130的存储器设备))回调要测试的下一组校准来获得下一组校准的假设校准矩阵C1，p+1、C2，p+1。因此，步骤252到256被执行P次，直到针对以下每个组合获得模糊度量gk，j，p：假设校准矩阵C1，p、C2，p和每个接收天线响应Xk，j(例如，假设对于每个接收雷达帧j，K＝1，则对步骤252到256执行总共JxP次迭代。一旦获得所有模糊度量g1，1，1到gK，J，P，则该方法可以继续到步骤258。
在步骤258中，选择假设校准矩阵C1，p、C2，p。在一个实施例中，这可以包括选择与最低总体模糊度量gp相关联的假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}。在另一实施例中，选择与最低个体模糊度量gk，j，p相关联的假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}。在任一情况下，该方法通常试图选择产生最清晰或最佳质量的图像(即，具有最小模糊量或最大清晰度的图像)的假设校准矩阵组{C1，p，C2，p}。所选择的校准矩阵组{C1，p，C2，p}和/或模糊度量(例如，gp、gk，j，p)可以存储在存储器中，诸如存储在车辆雷达系统10的存储器中或存储在车辆100的另一个VSM的存储器中(例如，车载计算机130的存储设备)。然后方法200继续到步骤260。
在步骤260中，可以存储或使用所选择的校准矩阵C1，p、C2，p来更新初始校准矩阵C1和C2。在一个实施例中，所选择的校准矩阵C1，p，C2，p可以简单地替换初始校准矩阵C1和C2(因此，所选择的校准矩阵C1，p、C2，p是新校准矩阵和/>)。在另一实施例中，基于获得接收天线响应Xk，j的数量，基于接收雷达帧的数量，和/或基于方法200用于预先更新校准矩阵的次数，可以对所选择的校准矩阵C1，p，C2，p进行加权(例如，乘以加权因子)。另外，在一些实施例中，所选择的校准矩阵C1，p、C2，p和/或初始校准矩阵C1和C2可以与置信度得分相关联，因此可以基于与各组矩阵相关联的置信度值来更新初始校准矩阵C1和C2。使用这些加权技术，所选择的校准矩阵C1，p，C2，p与初始校准矩阵C1和C2一起使用，以获得新校准矩阵/>和/>然后可以将新校准矩阵/>和/>存储在车辆雷达系统10的存储器或车辆100的另一个VSM的存储器中。方法200继续到步骤270。
在步骤270中，然后应用新校准矩阵和/>以接收天线响应X以校准一个或多个接收天线。在一个实施例中，车辆雷达系统10可以使用新校准矩阵/>和/>以获得与在校准搜索过程中使用的接收天线响应Xk，j对应的波束形成图像。在其它实施例中，然后将新校准矩阵/>和/>应用于未来(或其它)接收天线响应X以获得新波束形成图像/>无论如何.新波束形成图像/>然后可用于获得目标物体参数，诸如目标物体的仰角或方位角，以及其它信息。
在步骤280中，可以使用波束形成图像来计算关于目标物体的目标参数。各种多普勒频移等式以及各种其它信息可用于通过使用波束形成图像/>来确定目标物体的仰角或方位角。例如，可以通过使用新校准矩阵/>和/>和/或波束形成图像/>在雷达系统10处处理接收的信号来确定到达角信息、目标物体的速度、射程和/或其它空间信息。在一个实施例中，MIMO角分辨率技术可用于确定雷达系统10与目标物体18之间的角度。
在计算目标物体的仰角或方位角(或其它信息)之后，可以将仰角或方位角(或其它信息)发送到其它车辆系统模块(VSM)，诸如ECU 120、车载计算机130和/或其它VSM 140。另外，速度和射程信息可以与目标物体的方位角和仰角一起发送到其它VSM。该信息可用于各种车辆操作，诸如向车辆操作者或乘客提供通知和/或执行各种半自动或全自动车辆功能。方法200可以在此时结束或循环返回以继续执行。
应理解，前面的描述不是本发明的定义，而是对本发明的一个或多个优选示例性实施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅由下面的权利要求限定。此外，前面描述中包含的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明范围或权利要求中使用的术语的定义的限制，除非以上明确定义术语或短语。对于本领域技术人员来说，各种其它实施例以及对所公开的实施例的各种改变和修改将是显而易见的。例如，步骤的特定组合和顺序仅是一种可能性，因为本方法可以包括步骤的组合，其具有比这里示出的步骤更少，更多或不同的步骤。所有这些其它实施例、改变和修改旨在落入所附权利要求的范围内。
如在本说明书和权利要求书中所使用，术语“举例来说”、“例如”、“比如”、“诸如”和“如”以及动词“包括”、“具有”、“包含”和其它动词形式，当与一个或多个组件或其它项目的列表一起使用时，每个都被解释为开放式的，这意味着该列表不应被视为排除其它附加组件或项目。其它术语应使用其最广泛的合理含义来解释，除非它们用于需要不同解释的上下文中。此外，术语“和/或”应被解释为包含性的或。作为示例，短语“A、B和/或C”包括：“A”；“B”；“C”；“A和B”；“A和C”；“B和C”；以及“A、B和C”。

Claims (11)

1.一种校准车辆雷达系统的方法，所述车辆雷达系统包括具有多个发射天线的发射天线阵列和具有多个接收天线的接收天线阵列，所述方法包括以下步骤：
用所述发射天线阵列发射多个发射信号；
用所述接收天线阵列接收多个接收信号；
基于所述多个接收信号获得多个天线响应，所述天线响应中的每一个包括与目标物体有关的位置信息；
将多个假设校准矩阵应用于所述多个接收天线响应中的每一个以获得多个校准阵列响应，所述多个假设校准矩阵中的每一个包括与所述车辆雷达系统有关的校准信息；
将至少一个波束形成器矩阵应用于所述多个校准阵列响应中的每一个，以获得多个波束形成图像；
为所述多个波束形成图像中的每一个导出至少一个模糊度量，所述至少一个模糊度量中的每一个表示波束形成图像分辨率；
基于所述至少一个模糊度量选择所述多个假设校准矩阵中的至少一个，所选择的假设校准矩阵与具有最佳波束形成图像分辨率的模糊度量相关联；以及
使用所选择的假设校准矩阵来校准所述车辆雷达系统，其中使用步骤还包括基于所选择的假设校准矩阵获得第一新校准矩阵Ĉ1和第二新校准矩阵Ĉ2，使用所述第一新校准矩阵Ĉ1和所述第二新校准矩阵Ĉ2计算新波束形成图像Ŷ，并通过评估所述新波束形成图像Ŷ来确定目标物体的一个或多个目标参数，并且由所述车辆雷达系统执行所述使用步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
用发射器生成调制信号MS 1 ；
将所述调制信号MS 1 与代码序列C 1 至C N 混合以产生所述多个发射信号Tx 1 至Tx N ，所述代码序列C 1 至C N 包括用于所述发射天线阵列中的所述多个发射天线中的每一个的至少一个单独代码，混合步骤在发射步骤之前进行；以及
将所述多个接收信号Rx 1 至Rx M 与所述代码序列C 1 至C N 分离以产生多个分离的接收信号S 1,1 至S M,N ，所述分离的接收信号S 1,1 至S M,N 包括用于所述接收天线阵列中的所述多个接收天线中的每一个的至少N个分离信号，在接收步骤之后执行分离步骤；
其中获得步骤还包括基于所述多个分离的接收信号S 1,1 至S M,N 获得多个接收天线响应X1,1至XK,J，其又基于所述多个接收信号Rx 1 至Rx M 。
3.根据权利要求1所述的方法，其中获得步骤还包括执行预波束形成过程，所述预波束形成过程包括将所述多个接收信号Rx 1 至Rx M 分离为多个分离的接收信号S 1,1 至S M,N ，并且分离步骤由作为所述车辆雷达系统一部分的接收器执行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述获得步骤还包括执行预波束形成过程，所述预波束形成过程包括基于多普勒频移f和/或射程r对所述分离的接收信号S 1,1 至S M,N 进行滤波并将经滤波的信号与一个或多个多普勒射程箱相关联。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述获得步骤还包括执行预波束形成过程，所述预波束形成过程包括确定一个或多个多普勒射程箱是否充分指示目标物体的存在，并且如果是，则使用所述多普勒射程箱以获得所述多个接收天线响应X1,1至XK,J。
6.根据权利要求1所述的方法，其中第一应用步骤还包括从所述车辆雷达系统中的电子存储器中检索初始的成组假设校准矩阵C1,1和C2,1，使用所述初始的成组假设校准矩阵C1,1和C2,1以生成后续的一组或多组假设校准矩阵C1,p和C2,p，并使用后续的成组假设校准矩阵C1,p和C2,p以生成所述多个假设校准矩阵C1,1至C1,p和C2,1至C2,p，它们被应用于所述多个接收天线响应X1,1至XK,J。
7.根据权利要求1所述的方法，其中第一应用步骤还包括将所述多个接收天线响应X1,1至XK,J中的每一个应用于所述多个假设校准矩阵C1,1至C1,p和C2,1至C2,p中的每一个，以获得多个校准的阵列响应Z1,1,1至Zk,j,p，并且由所述车辆雷达系统根据以下等式执行所述第一应用步骤：
其中所述假设校准矩阵C1,1至C1,p包括仰角校准信息，所述假设校准矩阵C2,1至C2,p包括方位校准信息，k表示多普勒射程箱，j表示接收雷达帧，而p表示校准迭代。
8.根据权利要求1所述的方法，其中第二应用步骤还包括将第一波束形成器矩阵F1和第二波束形成器矩阵F2应用于所述多个校准阵列响应Z1,1,1至Zk,j,p中的每一个，以获得多个波束形成图像Y1,1,1至YK,J,P，并且由所述车辆雷达系统根据以下等式执行所述第二应用步骤：
其中所述第一波束形成器矩阵F1包括与目标物体有关的仰角信息，所述第二波束形成器矩阵F2包括与所述目标物体有关的方位信息，k表示多普勒射程箱，j表示接收雷达帧，而p表示校准迭代。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆雷达系统继续导出多个模糊度量，直到满足至少一个停止条件，从多个停止条件中选择所述至少一个停止条件，所述多个停止条件包括：当与模糊度量相关联的梯度是平坦的条件，当与模糊度量相关联的梯度处于局部最小值的条件，或者当前一次迭代导致具有更好波束形成图像分辨率的模糊度量的条件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中导出步骤还包括计算给定的成组假设校准矩阵C1,p、C2,p的总体模糊度量g p ，所述总体模糊度量g p 表示所述给定的成组假设校准矩阵C1,p、C2,p在波束形成图像分辨率方面的总体得分，并且其中选择步骤还包括选择与具有最佳波束形成图像分辨率的总体模糊度量g p 相关联的所述给定的成组假设校准矩阵C1,p、C2,p。
11.一种车辆雷达系统，所述车辆雷达系统安装在主车辆上并且包括：
发射器；
发射天线阵列，其具有耦合到所述发射器的多个发射天线，所述发射天线阵列发射多个发射信号；
接收天线阵列，其具有多个接收天线，所述接收天线阵列接收多个接收信号；以及
接收器，其耦合到所述接收天线阵列，其中所述接收器被配置成：
基于所述多个接收信号获得多个天线响应，所述天线响应中的每一个包括与目标物体有关的位置信息；
将多个假设校准矩阵应用于所述多个接收天线响应中的每一个以获得多个校准阵列响应，所述多个假设校准矩阵中的每一个包括与所述车辆雷达系统有关的校准信息；
将至少一个波束形成器矩阵应用于所述多个校准阵列响应中的每一个，以获得多个波束形成图像；
为所述多个波束形成图像中的每一个导出至少一个模糊度量，所述至少一个模糊度量中的每一个表示波束形成图像分辨率；
基于所述至少一个模糊度量选择所述多个假设校准矩阵中的至少一个，所选择的假设校准矩阵与具有最佳波束形成图像分辨率的模糊度量相关联；以及
使用所选择的假设校准矩阵来校准所述车辆雷达系统，其中使用步骤还包括基于所选择的假设校准矩阵获得第一新校准矩阵Ĉ1和第二新校准矩阵Ĉ2，使用所述第一新校准矩阵Ĉ1和所述第二新校准矩阵Ĉ2计算新波束形成图像Ŷ，并通过评估所述新波束形成图像Ŷ来确定目标物体的一个或多个目标参数，并且由所述车辆雷达系统执行所述使用步骤。
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