CN110726986A - 用于操作雷达的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种无线电检测和测距雷达操作装置，包括：雷达传感器，被配置为接收从对象反射的信号；以及处理器，被配置为基于反射的信号生成针对雷达传感器的多普勒图，并基于所生成的多普勒图估计雷达传感器之间的时间差。

Description

用于操作雷达的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年6月29日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2018-0075973的优先权，其全部公开通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及用于操作无线电检测和测距(雷达)的技术。
背景技术
先进的驾驶员辅助系统(ADAS)是一种用来提高驾驶员的安全性和便利性的辅助系统，并且该辅助系统使用安装在车辆中或车辆外的传感器来支持驾驶以避免危险的情况。用于ADAS的传感器包括例如相机、红外传感器、超声传感器、光检测和测距(激光雷达)传感器以及雷达传感器。在这些传感器中，相比于光学传感器，雷达传感器稳定地测量车辆附近的对象，而不管诸如天气之类的周围环境如何。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍对构思的选择，以下将在具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容不意在标识要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意在用作帮助确定要求保护的主题的范围。
在一个总的方面，一种无线电检测和测距(雷达)操作装置包括：雷达传感器，被配置为接收从对象反射的信号；以及处理器，被配置为基于反射的信号生成针对雷达传感器的多普勒图，并基于所生成的多普勒图估计雷达传感器之间的时间差。
处理器还可以被配置为基于多普勒图中包括的目标点的多普勒速度，从所述目标点中提取界标点，并基于界标点估计雷达传感器之间的时间差。
处理器还可以被配置为提取目标点中目标点之间的多普勒速度差小于阈值速度差的目标点作为界标点。
处理器还可以被配置为从多普勒图中针对雷达传感器中的第一雷达传感器生成的第一多普勒图中提取第一界标点，第一界标点具有类似的多普勒速度，从多普勒图中针对雷达传感器中的第二雷达传感器生成的第二多普勒图中提取第二界标点，第二界标点具有与第一界标点的多普勒速度类似的多普勒速度，并基于第一多普勒图中的第一界标点之间的距离和第二多普勒图中的第二界标点之间的距离，确定雷达传感器之间的时间差。第一多普勒图中的第一界标点之间的距离可以等于第二多普勒图中的第二界标点之间的距离。
处理器还可以被配置为从雷达传感器的多普勒图中提取界标点，并基于雷达传感器接收到从界标点反射的信号的时间点，估计时间差。
处理器还可以被配置为基于多普勒图中针对雷达传感器中的第一雷达传感器生成的第一多普勒图和多普勒图中针对雷达传感器中的第二雷达传感器生成的第二多普勒图之间的相关性图，估计时间差。
处理器还可以被配置为在沿着距离轴将第一多普勒图和第二多普勒图中的一个移位的同时生成相关性图，在所生成的相关性图中搜索包括峰值相关性值的相关性图，并基于通过搜索获得的相关性图，估计时间差。
处理器还可以被配置为基于估计的时间差，在雷达传感器中的每一个接收的信号中，将从雷达传感器中的相应雷达传感器辐射的信号与从雷达传感器中的另一个雷达传感器辐射的信号相区分。
处理器还可以被配置为基于估计的时间差和雷达传感器接收到信号的时间点，确定到目标点的距离。
处理器还可以被配置为基于估计的时间差，将雷达传感器的操作间隔的开始时间同步。
估计雷达传感器之间的时间差可以包括：估计雷达传感器中的第一雷达传感器与第二雷达传感器之间的时间差，以及估计雷达传感器中的第三雷达传感器与第一雷达传感器和第二雷达传感器中的一个之间的时间差。
处理器还可以被配置为响应于雷达传感器中的至少一个的操作间隔的改变，重新估计雷达传感器之间的时间差。
处理器还可以被配置为基于由雷达传感器中的相应雷达传感器辐射的信号与反射的信号之间的频率差，生成雷达传感器的多普勒图。
雷达传感器中的每一个还可以被配置为，在频率调制之后向外辐射啁啾信号并接收与从目标点反射的啁啾信号相对应的啁啾信号。处理器还可以被配置为基于辐射的啁啾信号与接收的啁啾信号之间的频率差，确定从雷达传感器中的每一个到目标点的距离。
处理器还可以被配置为基于雷达传感器接收的信号，生成周围距离图。
雷达传感器中的每一个还可以被配置为在不同的时间点辐射调制的啁啾信号。
雷达传感器中的每一个还可以被配置为接收相应雷达传感器和另一个雷达传感器辐射并从目标点反射的信号。处理器还可以被配置为通过基于相应雷达传感器和另一个雷达传感器辐射的信号估计到目标点的距离，检测对象的轮廓。
处理器还可以被配置为补偿雷达操作装置和另一个雷达操作装置之间的速度差，并估计雷达传感器与另一个雷达操作装置的雷达传感器之间的时间差。
在另一个总的方面，一种无线电检测和测距(雷达)操作方法包括：由雷达传感器接收从对象反射的信号；基于反射的信号，生成雷达传感器的多普勒图；以及基于所生成的多普勒图，估计雷达传感器之间的时间差。
在另一个总的方面，一种非暂时性计算机可读存储介质存储指令，当指令由处理器执行时，使处理器执行上述方法。
在另一个总的方面，一种无线电检测和测距(雷达)操作方法，包括：由第一雷达传感器辐射第一信号；由第二雷达传感器辐射第二信号；由第一雷达传感器接收第三信号和第四信号，第三信号是通过从对象反射第一信号而生成的，第四信号是通过从对象反射第二信号而生成的；由第二雷达传感器接收第三信号和第四信号；基于第三信号和第四信号，生成第一雷达传感器的第一多普勒图；基于第三信号和第四信号，生成第二雷达传感器的第二多普勒图；以及基于第一多普勒图和第二多普勒图，估计第一雷达传感器与第二雷达传感器之间的时间差。时间差是第一雷达传感器和第二雷达传感器的相应操作间隔的相应开始时间之差。
估计时间差可以包括：合并第一多普勒图和第二多普勒图以生成合并的多普勒图，在合并的多普勒图中，从第一多普勒图的第一目标点中提取第一界标点，从第二多普勒图的第二目标点中提取第二界标点，并基于第一界标点和第二界标点，估计时间差。第一界标点之间的多普勒速度差可以小于阈值速度差。第二界标点的多普勒速度与第一界标点的多普勒速度相似。
基于第一界标点和第二界标点估计时间差可以包括：基于合并的多普勒图中的第一界标点之间的距离和合并的多普勒图中的第二界标点之间的距离，估计时间差。
在另一个总的方面，一种非暂时性计算机可读存储介质可以存储指令，当指令在由处理器执行时，使处理器执行上述方法。
其他特征和方面将从下面的具体实施方式、附图和权利要求中显而易见。
附图说明
图1示出了无线电检测和测距(雷达)系统的示例。
图2示出了雷达操作装置的配置的示例。
图3示出了雷达传感器的配置的示例。
图4和图5示出了雷达传感器接收从对象反射的信号的时间点的示例。
图6示出了相应雷达传感器的多普勒图的示例。
图7示出了合并针对两个雷达传感器生成的多普勒图的示例。
图8示出了雷达传感器接收信号的时间点的示例。
图9示出了与图8的雷达传感器感测的信号相对应的多普勒图的示例。
图10和图11示出了计算多普勒图之间的相关性的示例。
图12示出了通过雷达传感器的操作扩展的视点的示例。
图13示出了雷达操作方法的示例。
贯穿附图和具体实施方式，相同的附图标记应被理解为指代相同的元件、特征和结构。附图可以不按比例绘制，并且为了清楚、示意和方便，可以扩大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式是为了帮助读者获得对本文中描述的方法、装置和/或系统的全面的理解。然而，在理解了本申请的公开之后，本文中所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改和等同物将是显而易见的。例如，本文中所描述的操作序列仅仅是示例，并且不限于在本文中所阐述的那些操作序列，而是可以在理解了本申请的公开之后显而易见地改变，除了必须以一定顺序发生的操作之外。此外，为了更加清楚和简洁，可以省略对本领域已知的特征的描述。
本文中所描述的特征可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文中所描述的示例。相反，提供本文中所描述的示例仅仅是为了示出实现本文中所描述的方法、装置和/或系统的许多可行方式中的一些，在理解了本申请的公开之后这些方式将是显而易见的。
注意，在本文中，相对于示例或实施例使用术语“可以”(例如，关于示例或实施例可以包括或实现什么)意味着存在至少一个示例或实施例，在该示例或实施例中包括或实现了这种特征，而所有示例和实施例不限于此。
如本文中所使用的，术语“和/或”包括关联列出的项目中的任何一个和任何两个或更多个的任何组合。
尽管本文中可以使用诸如“第一”、“第二”和“第三”之类的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一个构件、组件、区域、层或部分加以区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，本文中所描述的示例中提及的第一构件、组件、区域、层或部分也可以被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
本文中所使用的术语仅用于描述各种示例，而不用于限制本公开。除非上下文另外明确指示，否则冠词“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”表示存在所阐述的特征、数量、操作、构件、元件和/或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或其组合。
当参考附图描述示例时，相似的附图标记指代相似的组成元件，并且将省略与其有关的重复描述。当确定与相关公知的功能或配置有关的具体实施方式时，可以出于在描述示例时不必要地模糊示例的目的，而在这里将具体实施方式省略。
在理解了本申请的公开之后，可以显而易见地以各种方式组合本文中所描述的示例的特征。此外，尽管本文中所描述的示例具有各种配置，但在理解了本申请的公开之后，其他配置能够变得显而易见。
图1示出了无线电检测和测距(雷达)系统100的示例。
参考图1，雷达系统100使用例如第一雷达传感器111、第二雷达传感器112和第三雷达传感器113来感测对象190。例如，雷达系统100通过第一雷达传感器111、第二雷达传感器112和第三雷达传感器113辐射信号，并接收与从对象190反射的与辐射的信号相对应的信号，从而感测对象190。从第一雷达传感器111、第二雷达传感器112和第三雷达传感器113辐射的信号到达对象190的预定点，然后从对应的点反射。将信号入射到对象上的方向与信号被反射的方向之间的差异称为方位角。雷达传感器接收从对象190反射的信号。雷达传感器接收的信号包括与信号从对象190反射的点相关联的信息。例如，雷达传感器接收的信号包括与到反射对应的信号的点的距离相关联的信息。信号从对象190反射的点被称为目标点。相对于对象190的目标点指示对象190的轮廓。
例如，第一雷达传感器111通过同质信道感测目标点191。第二雷达传感器112通过同质信道感测目标点192。第三雷达传感器113通过同质信道感测目标点193。雷达系统100操作第一雷达传感器111、第二雷达传感器112和第三雷达传感器113以彼此协作，从而通过异质信道感测目标点199。
同质信道是雷达传感器接收雷达传感器自身辐射的信号的信道。异质信道是雷达传感器接收另一个雷达传感器辐射的信号的信道。
因此，图1的第一雷达传感器111、第二雷达传感器112和第三雷达传感器113各自接收对应的雷达传感器自身辐射的信号和其他雷达传感器辐射的信号。雷达系统100协同操作第一雷达传感器111、第二雷达传感器112和第三雷达传感器113，从而生成与对应的雷达传感器的分辨率相比具有提高了的分辨率的周围距离图。
在下文中，将描述雷达系统100估计第一雷达传感器111、第二雷达传感器112和第三雷达传感器113之间的操作时间差以对通过同质信道和异质信道接收的信号进行处理的操作。例如，将参考图2描述雷达系统100的雷达操作装置。
参考图2，雷达操作装置200包括雷达传感器210和处理器220。
雷达传感器210接收从对象反射的信号。雷达操作装置200可以包括雷达传感器210。如参考图1所述，每个雷达传感器210接收雷达传感器210自身辐射并从对象反射的信号。此外，每个雷达传感器210还接收由另一个雷达传感器辐射并从对象反射的信号。将参考图3描述雷达传感器210的详细配置和操作。
处理器220基于反射的信号生成雷达传感器210的多普勒图，并基于生成的多普勒图估计雷达传感器210之间的时间差。雷达传感器210之间的时间差是雷达传感器210的相应操作间隔的相应开始时间之差。将进一步参考图3至图13描述处理器220的操作。
在本文中，多普勒图是对预定雷达传感器210感测的目标点的多普勒信息加以指示的图。如图6所示，多普勒图的水平轴指示多普勒值，多普勒图的竖直轴指示到目标点的距离。多普勒值是例如多普勒速度，多普勒速度是目标点相对于雷达传感器210的相对速度(例如，目标点的速度与雷达传感器210的速度之差)。然而，多普勒图不限于所公开的示例，并且可以根据合适的设计而改变。处理器220基于通过对应的雷达传感器210接收的信号生成多普勒图，该信号从目标点反射。
图3示出了雷达传感器310的配置的示例。
雷达传感器310通过天线313辐射信号并通过天线313接收信号。雷达传感器310是例如毫米波(mm波)雷达，通过分析在撞击对象之后信号波形的改变和辐射的电波返回所需要的飞行时间来测量对象的位置。与光学传感器(例如相机)相比，雷达传感器310感测雷达传感器310前方的对象，而不管诸如雾或雨之类的外部环境的改变。此外，雷达传感器310表现出比光检测和测距(激光雷达)更高的性价比。例如，雷达传感器310被实现为频率调制的连续波无线电检测和测距(FMCW雷达)。
雷达传感器310的啁啾发射机311生成频率随时间变化的频率调制的(FM)信号。啁啾发射机311发射频率调制的啁啾信号301。啁啾信号301的幅度随时间线性地增大或减小。在频率调制之后，雷达传感器310通过天线313辐射所生成的啁啾信号301。
通过天线313辐射的信号在到达障碍物时被反射。天线313接收反射的信号。
雷达传感器310的双工器312确定通过天线313的信号的发射路径和接收路径。例如，当辐射啁啾信号301时，双工器312形成从啁啾发射机311到天线313的信号路径。在接收从对象反射的信号的示例中，双工器312形成从天线313到频谱分析仪316的信号路径。
在频率调制之前，频率混合器314将接收的信号解调为线性信号。放大器315对解调的线性信号的幅度进行放大。
频谱分析仪316将从对象反射的输入信号与辐射的啁啾信号301进行比较。频谱分析仪316检测辐射的信号与反射的信号之间的频率差。辐射的信号和反射的信号在辐射的信号的幅度沿着图3的曲线图309的时间轴线性增加的时段中示出了恒定的频率差。由于辐射的信号与反射的信号之间的频率差与雷达传感器310和对象之间的距离成比例，所以从辐射的信号与反射的信号之间的频率差导出雷达传感器310与对象之间的距离。频谱分析仪316向雷达操作装置的处理器发送所分析的信息。所分析的信息包括例如关于辐射的信号与反射的信号之间的频率差的信息。
在车辆的若干位置处分别安装多个雷达传感器310，雷达操作装置计算相对于车辆的所有方向的相对速度、方向和到目标点的距离。雷达操作装置基于从雷达传感器所收集的信息中获得的信息提供有助于驾驶的各种功能，例如，自适应巡航控制(ACC)、盲点检测(BSD)和车道改变辅助(LCA)。
雷达传感器中的每一个在频率调制之后向外辐射啁啾信号，并接收由从目标点反射的辐射的啁啾信号所产生的啁啾信号。雷达操作装置的处理器基于辐射的啁啾信号和接收的啁啾信号之间的频率差，确定从雷达传感器310中的每一个到目标点的距离。
例如，雷达传感器310中的每一个在不同的时间点辐射调制的啁啾信号。在下文中，将描述估计雷达传感器之间的时间差的处理，以解决被同时使用的多个雷达传感器导致的干扰。
图4和图5示出了雷达传感器接收从对象反射的信号的时间点的示例。
图4示出了基于同质信道的信号接收。在图4的示例中，第一雷达传感器411接收第一雷达传感器411自身辐射并从对象490反射的第一信号451。第二雷达传感器412接收第二雷达传感器412自身辐射并从对象490反射的第二信号452。这种雷达被称为单基地雷达。
第一雷达传感器411在经过了往返时间RTTTx1-Rx1的时间点处接收第一信号451。此外，第二雷达传感器412在经过了往返时间RTTTx2-Rx2的时间点处接收第二信号452。在图4的示例中，假设第一雷达传感器411和第二雷达传感器412具有相同的脉冲重复间隔(PRI)。例如，与脉冲重复频率相对应的第一雷达传感器411的操作间隔表示为PRITx1，与脉冲重复频率相对应的第二雷达传感器412的操作间隔表示为PRITx2。
响应于从第一雷达传感器411到对象490的距离以及从第二雷达传感器412到对象490的距离远大于第一雷达传感器411与第二雷达传感器412之间的距离(例如，超过阈值距离)，第一信号451的往返时间等于第二信号452的往返时间。因此，接收第一信号451的时间点与接收第二信号452的时间点之间的时间差对应于第一雷达传感器411与第二雷达传感器412之间的时间差TA1-2。
图5示出了基于异质信道的信号接收。在图5的示例中，第一雷达传感器511接收由第二雷达传感器512辐射并从对象590反射的第三信号561。第二雷达传感器512接收由第一雷达传感器511辐射并从对象590反射的第四信号562。这种雷达被称为多静态雷达。
第一雷达传感器511在经过了往返时间RTTTx2-Rx1的时间点处接收第三信号561。往返时间RTTTx2-Rx1是信号从第二雷达传感器512辐射到达第一雷达传感器511所花费的时间。第二雷达传感器512在经过了往返时间RTTTx1-Rx2的时间点处接收第四信号562。往返时间RTTTx1-Rx2是信号从第一雷达传感器511辐射到达第二雷达传感器512所花费的时间。响应于往返时间RTTTx2-Rx1与往返时间RTTTx1-Rx2彼此不同，单基地信号和多静态信号(例如第三信号561和第四信号562)同时出现，如图5所示。
与图4类似，在图5的示例中，第一雷达传感器511的操作间隔PRITx1和第二雷达传感器512的操作间隔PRITx2被设计为相同。响应于从雷达传感器到对象的距离R远大于第一雷达传感器511与第二雷达传感器512之间的距离D(例如，超过阈值距离)，往返时间之间的关系由方程1表示。
[方程1]
|RTTT×1-Rx2-RTTT×1-R×1|＝|RTTTx2-Rx1-RTTTx2-Rx2|
在方程1中，RTTTx1-Rx2是从第一雷达传感器511辐射信号的时间点到第二雷达传感器512接收第一雷达传感器511辐射的信号的时间点的信号往返时间。RTTTx1-Rx1是从第一雷达传感器511辐射信号的时间点到第一雷达传感器511接收第一雷达传感器511辐射的信号的时间点的信号往返时间。RTTTx2-Rx1是从第二雷达传感器512辐射信号的时间点到第一雷达传感器511接收第二雷达传感器512辐射的信号的时间点的信号往返时间。RTTTx2-Rx2是从第二雷达传感器512辐射信号的时间点到第二雷达传感器512接收第二雷达传感器512辐射的信号的时间点的信号的往返时间。
在上述条件下，第一雷达传感器511和第二雷达传感器512中的每一个接收另一个雷达传感器辐射的信号的时间点与对应的雷达传感器接收雷达传感器自身辐射的信号的时间点之间的时间差是第一雷达传感器511和第二雷达传感器512之间的时间差TA1-2。
雷达操作装置基于参考图4和图5描述的原理，使用针对雷达传感器生成的多普勒图来估计雷达传感器之间的时间差。
图6示出了相应雷达传感器的多普勒图的示例。
图6示出了与第一雷达传感器611相对应的第一多普勒图681和与第二雷达传感器612相对应的第二多普勒图682。在图6中，第一雷达传感器611和第二雷达传感器612之间的距离表示为D，从雷达传感器611和612到对象690的距离表示为R。
每个多普勒图681和682的水平轴指示目标点的多普勒值，每个多普勒图的竖直轴指示到目标点的距离。目标点的多普勒值是目标点相对于雷达传感器611/612的相对速度。到目标点的距离是从雷达传感器611/612到目标点的距离。与每个雷达传感器611/612相对应的多普勒图681/682包括与对应的雷达传感器611/612辐射的信号相对应的点和与另一个雷达传感器612/611辐射的信号相对应的点。例如，雷达操作装置的处理器基于对应的雷达传感器611和612辐射的信号与反射的信号之间的频率差，生成雷达传感器611和612的多普勒图681和682。
例如，针对第一雷达传感器611生成的第一多普勒图681示出了通过第一雷达传感器611接收的信号所指示的目标点651和661。第一多普勒图681示出了与第一雷达传感器611辐射的信号相对应的目标点651和与第二雷达传感器612辐射的信号相对应的目标点661。
针对第二雷达传感器612生成的第二多普勒图682示出了第二雷达传感器612接收的信号所指示的目标点652和662。例如，第二多普勒图682示出了与第二雷达传感器612辐射的信号相对应的目标点652和与第一雷达传感器611辐射的信号相对应的目标点662。
图6的目标点651、652、661和662感测自相同的对象690反射的信号。因此，目标点651、652、661和662具有相同的多普勒值v目标。
图7示出了合并针对两个雷达传感器生成的多普勒图的示例。
参考图7，雷达操作装置将针对雷达传感器生成的多普勒图781和782合并。合并的多普勒图783包括雷达传感器所感测的目标点。
在图6和图7的示例中，假设从雷达传感器到对象的距离R远大于雷达传感器之间的距离D。响应于距离R远大于距离D，第一多普勒图781中示出的目标点中的一个和第二多普勒图782中示出的目标点中的一个重叠。因此，两个雷达传感器的合并的多普勒图783示出了相对于相同的对象的三个目标点。
然而，相对于相同的对象的目标点的数量根据从雷达传感器到对象的距离、由从对象反射的信号的轨迹所指示的方位角以及雷达传感器之间的距离而变化。例如，响应于距离R不远大于距离D，合并的多普勒图783示出了相对于相同的对象的四个目标点。将参考图8和图9描述合并的多普勒图示出相对于相同的对象的四个目标点的示例。
雷达操作装置基于目标点的多普勒速度，从针对多个雷达传感器生成的多普勒图中所示出的目标点中提取界标点770。例如，雷达操作装置提取目标点中目标点之间的多普勒速度差小于预定阈值速度差的目标点作为界标点770。界标点770是雷达传感器所感测的目标点中指示相同的对象的目标点，具有相同的多普勒速度或类似的多普勒速度的目标点对应于相同的对象。图7示出了相对于单个对象的界标点770。然而，示例不限于此。可以通过对针对多个对象的界标簇进行分类来提取界标点。
雷达操作装置从针对雷达传感器中的第一雷达传感器生成的第一多普勒图781中提取具有相同的多普勒速度或类似的速度的第一界标点。雷达操作装置从针对雷达传感器中的第二雷达传感器生成的多普勒图782中提取具有与第一界标点的速度类似的速度且在多普勒图782中彼此间隔开一定距离的第二界标点。在该示例中，第二界标点彼此间隔开的距离等于第一界标点之间的距离。
雷达操作装置基于界标点770估计雷达传感器之间的时间差。例如，雷达操作装置基于第一界标点之间的距离和第二界标点之间的距离来确定雷达传感器之间的时间差。在多普勒图中，界标点770之间的距离(例如，竖直轴上的值之差)与雷达传感器之间的时间差成比例。这是因为雷达传感器使用无线电波并且无线电波以光速行进。
图8示出了雷达传感器接收信号的时间点的示例。
在图8中，描述了从第一雷达传感器和第二雷达传感器到对象的距离R不远大于第一雷达传感器和第二雷达传感器之间的距离D的示例。在图8的示例中，从第一雷达传感器到对象的信号的跳闸时间或从对象到第一雷达传感器的信号的跳闸时间表示为TT1。从第二雷达传感器到对象的信号的跳闸时间或从对象到第二雷达传感器的信号的跳闸时间表示为TT2。TA1-2是第一雷达传感器和第二雷达传感器之间的时间差。
首先，第一雷达传感器接收第一雷达传感器自身辐射并从对象反射的第一信号851。从第一雷达传感器到对象的第一信号851的跳闸时间和从对象到第一雷达传感器的第一信号851的跳闸时间的和表示为2TT1。此外，第一雷达传感器接收第二雷达传感器辐射并从对象反射的第三信号861。从第二雷达传感器到对象的第三信号861的跳闸时间被建模为TT2，从对象到第一雷达传感器的第三信号861的跳闸时间被建模为TT1。第二雷达传感器相比于第一雷达传感器具有TA1-2的延迟，因此第一雷达传感器在TT1+TT2+TA1-2时接收第三信号861。
第二雷达传感器接收第二雷达传感器自身辐射并从对象反射的第二信号852。由于第二信号852的往返时间是2TT2，并且第二雷达传感器相比于第一雷达传感器具有TA1-2的延迟，所以第二雷达传感器在2TT2+TA1-2时接收第二信号852。此外，第二雷达传感器接收第一雷达传感器辐射并从对象反射的第四信号862。第二雷达传感器在TT1+TT2时接收第四信号862。
因此，如图8所示，在两个雷达传感器操作的情况下，雷达传感器相对于相同的对象接收的信号表示出四个目标点。在示出了四个目标点的示例中，雷达操作装置对雷达传感器之间的时间差进行估计，这将在下文中参考图9进行描述。
图9示出了与图8的第一雷达传感器和第二雷达传感器感测的信号相对应的多普勒图的示例。
参考图9，雷达操作装置从针对雷达传感器生成的多普勒图中提取界标点951、952、961和962。在图8的示例中所假设的情况下，针对第一雷达传感器和第二雷达传感器生成的多普勒图合并成的多普勒图980包括相对于相同的对象的四个目标点。由于与相同的对象相对应的目标点具有相同的多普勒速度，所以雷达操作装置提取具有相同的多普勒速度的目标点作为界标点951、952、961和962。
雷达操作装置基于雷达传感器接收从界标点951、952、961和962反射的信号的时间点来估计时间差。例如，雷达操作装置提取相对于相同的对象的四个界标点951、952、961和962，并获得接收与界标点951、952、961和962相对应的信号的时间点。在图9的示例中，第一界标点951、第二界标点952、第三界标点961和第四界标点962分别对应于图8的第一信号851、第二信号852、第三信号861和第四信号862。接收第一信号851的时间点被建模为2TT1，接收第二信号852的时间点被建模为2TT2+TA1-2，接收第三信号861的时间点被建模为TT1+TT2+TA1-2，接收第四信号862的时间点被建模为TT1+TT2。因此，雷达操作装置使用四个多项式。由于相对于四个多项式存在三个变量TT1、TT2和TA1-2，所以雷达操作装置基于接收从界标点951、952、961和962反射的信号的时间点，计算时间差TA1-2。
尽管参考图9描述了示出了四个界标点951、952、961和962的示例，但本公开不限于这样的示例。即使在合并的多普勒图980中示出三个界标的示例中，雷达操作装置也基于接收从界标点951、952、961和962反射的信号的时间点，估计时间差。
图10和图11示出了计算多普勒图之间的相关性的示例。
雷达操作装置通过相关性计算，估计雷达传感器之间的时间差。
在图10的示例中，在第一多普勒图1081和第二多普勒图1082中示出了与对象相对应的目标点。如上所述，具有相同的多普勒速度或类似的多普勒速度的目标点对应于相同的对象。雷达操作装置从具有相同的多普勒速度或类似的多普勒速度的目标点中提取界标点。雷达操作装置针对多个对象中的每一个提取界标簇。相对于对象的界标簇是包括与对象相对应的界标点的簇。
雷达操作装置基于雷达传感器中针对第一雷达传感器生成的第一多普勒图1081与针对第二雷达传感器生成的第二多普勒图1082之间的相关性图，估计时间差。雷达操作装置在沿着距离轴(例如，多普勒图的垂直轴)移动第一多普勒图1081和第二多普勒图1082中的一个的同时生成相关性图。
图11示出了相关性图的示例。
雷达操作装置在多个生成的相关性图中搜索包括峰值相关性值的相关性图1184。如图11所示，一些相关性图(例如，相关性图1183)不包括峰值相关性值。在将第一多普勒图1181和第二多普勒图1182中的一个移位使得第一多普勒图1181中示出的界标点与第二多普勒图1182中示出的界标点匹配的示例中，示出了峰值相关性值。雷达操作装置将具有超过阈值相关性值的相关性值的相关性图1184确定为峰值相关性图。
雷达操作装置基于通过搜索找到的相关性图(例如，峰值相关性图)来估计时间差。例如，雷达操作装置确定将第一多普勒图1181和第二多普勒图1182中的一个移位以生成找到的相关性图的距离。雷达操作装置将第一多普勒图1181和第二多普勒图1182中的一个移位，直到在一个多普勒图中示出的界标点与在另一个多普勒图中示出的界标点重叠。雷达操作装置基于对应的多普勒图移位的距离来估计第一雷达传感器和第二雷达传感器之间的时间差。对应的多普勒图移位的距离与雷达传感器之间的时间差成比例。
雷达操作装置如参考图1至图11所述地估计雷达传感器之间的时间差，然后基于估计的时间差，使用雷达传感器执行对象检测。
雷达操作装置异步地操作雷达传感器。雷达操作装置从异步操作的雷达传感器获得与对象相关联的附加信息，例如更精确的轮廓。
例如，雷达操作装置的处理器基于估计的时间差，在雷达传感器中的每一个接收的信号中将从对应的雷达传感器辐射的信号与从另一个雷达传感器辐射的信号相区分。处理器基于雷达传感器之间的估计的时间差和雷达传感器接收信号的时间点来确定到目标点的距离。雷达操作装置使用在不同定时处辐射的信号来获得对象的高分辨率轮廓，而不是同步雷达传感器的信号辐射定时。
在另一个示例中，处理器基于估计的时间差来同步雷达传感器的操作间隔的开始时间。例如，处理器通过调整雷达传感器中的至少一些的操作间隔的开始时间来使雷达传感器之间的时间差最小化。处理器将雷达传感器之间的时间差减小到小于阈值时间。雷达操作装置同步雷达传感器的信号辐射定时，从而支持多输入多输出(MIMO)处理。
另外，雷达操作装置的处理器补偿该雷达操作装置与另一个雷达操作装置之间的速度差，并估计所述雷达传感器与另一个雷达操作装置的雷达传感器之间的时间差。雷达操作装置通过与另一雷达操作装置协作来扩展雷达感测范围。例如，在将雷达操作装置安装在车辆上的示例中，雷达操作装置通过与安装在另一个车辆上的另一个雷达操作装置协作来检测对象。
此外，处理器响应于雷达传感器中的至少一个的操作间隔的改变，重新估计雷达传感器之间的时间差。当操作间隔改变时，需要重新估计雷达传感器之间的时间差。
此外，雷达操作装置的处理器估计雷达传感器中的第一雷达传感器与第二雷达传感器之间的时间差，并估计第一雷达传感器和第二雷达传感器中的一个与第三雷达传感器之间的时间差。因此，雷达操作装置从雷达传感器中顺序地选择雷达传感器对，并重复估计相对于选定雷达传感器对的时间差，从而对所有雷达传感器之间的时间差进行估计。
图12示出了通过雷达传感器的操作扩展的视点的示例。
参考图12，第一雷达传感器1211和第二雷达传感器1222中的每一个接收对应的雷达传感器1211/1222和另一雷达传感器1222/1211辐射并从目标点反射的信号。雷达操作装置的处理器通过基于对应的雷达传感器1211/1222和另一雷达传感器1222/1211的信号估计到多个目标点的距离来检测对象1290的轮廓。在图12的示例中，雷达操作装置基于第一雷达传感器1211和第二雷达传感器1222检测对象1290的轮廓。例如，雷达操作装置对基于相对于同质信道和异质信道的时间差计算的距离偏差进行补偿。
例如，雷达操作装置使用基于第一雷达传感器1211检测的第一图案1251、基于第二雷达传感器1222检测的第二图案1252以及基于第一雷达传感器1211和第二雷达传感器1222的协作检测的第三图案1253。第一图案1251、第二图案1252和第三图案1253表示相对于相同的对象1290的不同方面。因此，雷达操作装置通过第一雷达传感器1211和第二雷达传感器1222的协作驱动和单独驱动来感测来自对象1290的更多的目标点。雷达操作装置获得根据第一雷达传感器1211和第二雷达传感器1222的各种方面所感测的目标点。在图12的示例中，第一图案1251和第二图案1252是圆形图案，第三图案1253是椭圆形图案。然而，本公开不限于该示例。
此外，雷达操作装置的处理器基于第一雷达传感器1211和第二雷达传感器1222接收的信号，生成周围距离图。例如，雷达操作装置通过更多的目标点生成高分辨率的周围距离图。周围距离图是指示到雷达操作装置附近的对象1290的距离的图。
图13示出了雷达操作方法的示例。
参考图13，首先，在操作1310中，雷达传感器接收从对象反射的信号。例如，雷达传感器中的每一个在每个操作间隔处辐射信号。雷达传感器中的至少一些的操作间隔的开始时间与其他雷达传感器的操作间隔的开始时间不同。此外，雷达传感器的操作间隔的长度相同。然而，雷达传感器中的至少一些的操作间隔与其他雷达传感器的操作间隔不同。
在操作1320中，处理器基于反射的信号生成针对雷达传感器的多普勒图。例如，处理器基于通过雷达传感器辐射的信号与通过对应的雷达传感器接收的信号之间的频率差，生成多普勒图。处理器生成针对雷达传感器的可区分多普勒图。此外，处理器将针对单独的雷达传感器生成的多普勒图合并。
在操作1330中，处理器基于所生成的多普勒图，估计雷达传感器之间的时间差。例如，在所生成的多普勒图中示出的目标点中，处理器选择具有类似的多普勒值的点作为界标点。处理器基于界标点估计雷达传感器之间的时间差。
雷达操作装置通过基于具有一致的多普勒值的界标点估计雷达传感器之间的时间差来另外获得异质信道信息。雷达操作装置防止从雷达传感器辐射的信号之间的干扰。
雷达操作装置使用多普勒图执行同步，而不使用雷达传感器之间的专用通信线路。此外，当长度根据专用通信线路的布置而改变时，同步是困难的。然而，雷达操作装置对可以多变布置的雷达传感器之间的时间差进行估计。
雷达操作装置将雷达传感器的发射波束图案集中在预定或指定的方向上，例如车辆行进方向或隧道壁方向。雷达操作装置通过集中发射波束图案来在有限的空间(例如隧道)中保持方位角。方位角是当信号从对象反射时由雷达传感器的信号形成的角。此外，雷达操作装置确定道路上的目标候选区，并确定与所确定的目标候选区相对应的视场的到达角(AoA FoV)。雷达操作装置使用根据发射(Tx)波束控制(beam steering)的雷达截面(RCS)改变特性来从计算AoA的结果中检测道路上的实际对象的方位角。
图2中的处理器220，执行本申请中所描述的操作的图3中的频谱分析器316，通过被配置为执行由硬件组件执行的本申请中所描述的操作的硬件组件实现。在适当的情况下可以用于执行本申请中所描述的操作的硬件组件的示例包括控制器、传感器、发生器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器以及被配置为执行本申请中所描述的操作的任何其它电子组件。在其他示例中，执行本申请中所描述的操作的一个或多个硬件组件通过计算硬件来实现，例如，通过一个或多个处理器或计算机来实现。处理器或计算机可以通过一个或多个处理元件来实现，例如逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或被配置为以定义的方式响应并执行指令以实现期望的结果的任何其它设备或设备的组合。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可以执行指令或软件，例如操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用，以执行本申请中所描述的操作。响应于指令或软件的执行，硬件组件还可以访问、操纵、处理、创建和存储数据。为了简单起见，在本申请中所述示例的描述中可以使用单数术语“处理器”或“计算机”，但在其他示例中可以使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可以包括多个处理元件，或多种类型的处理元件，或两者兼而有之。例如，单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件可以通过单个处理器，或者两个或更多个处理器，或者处理器和控制器来实现。一个或多个硬件组件可以通过一个或多个处理器或处理器和控制器来实现，一个或多个其他硬件组件可以通过一个或多个其他处理器或另一个处理器和另一个控制器来实现。一个或多个处理器或者处理器和控制器可以实现单个硬件组件，或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可以具有任何一种或多种不同的处理配置，其示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理和多指令多数据(MIMD)多处理。
通过计算硬件执行执行本申请中所描述的操作的图13中所示出的方法，例如，通过如上所述实现的、执行指令或软件以执行本申请所述的操作(由所述方法执行的操作)的一个或多个处理器或计算机来执行。例如，单个操作或者两个或更多个操作可以通过单个处理器，或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器执行。一个或多个操作可以通过一个或多个处理器，或者处理器和控制器执行，一个或多个其他操作可以通过一个或多个其他处理器或另一个处理器和另一个控制器执行。一个或多个处理器或者处理器和控制器可以执行单个操作或者两个或更多个操作。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件可以被编写为计算机程序、代码段、指令或其任何组合，用于单独或共同指示或配置一个或多个处理器或计算机以作为机器或专用计算机操作从而执行由上述硬件组件和方法执行的操作。在一个示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机直接执行的机器代码，例如由编译器产生的机器代码。在另一个示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级的代码。可以基于附图中所示出的框图和流程图以及说明书中的对应的描述(其公开了用于执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的算法)，使用任何编程语言来编写指令或软件。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构可以被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中或其上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储设备、光学数据存储设备、硬盘、固态盘以及被配置为以非暂时性方式存储指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并向一个或多个处理器或计算机提供指令或软件以及任何关联的数据、数据文件和数据结构使得所述一个或多个处理器或计算机可以执行指令的任何其他设备。在一个示例中，指令或软件以及任何相关数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得一个或多个处理器或计算机以分布方式存储、访问和执行所述指令和软件以及任何相关数据、数据文件和数据结构。
尽管本公开包括特定示例，但在理解了本申请的公开之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可以对这些示例进行形式和细节上的各种改变。本文中所描述的示例应当被认为仅是描述性的，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述应被认为可应用于其他示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同的方式组合，和/或被其他组件或它们的等同物替换或补充，则可以实现合适的结果。因此，本公开的范围不是由具体实施方式来限定的，而是由权利要求及其等同物来限定的，并且权利要求及其等同物的范围内的所有变化应被解释为包括在本公开中。

Claims (24)

1.一种无线电检测和测距雷达操作装置，包括：
雷达传感器，被配置为接收从对象反射的信号；以及
处理器，被配置为基于所述反射的信号生成针对所述雷达传感器的多普勒图，并基于所生成的多普勒图估计所述雷达传感器之间的时间差。
2.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为：
基于所述多普勒图中包括的目标点的多普勒速度，从所述目标点中提取界标点，以及
基于所述界标点估计所述雷达传感器之间的时间差。
3.根据权利要求2所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为提取所述目标点中目标点之间的多普勒速度差小于阈值速度差的目标点作为所述界标点。
4.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为：
从所述多普勒图中针对所述雷达传感器中的第一雷达传感器生成的第一多普勒图中提取第一界标点，所述第一界标点具有类似的多普勒速度，
从所述多普勒图中针对所述雷达传感器中的第二雷达传感器生成的第二多普勒图中提取第二界标点，所述第二界标点具有与所述第一界标点的多普勒速度类似的多普勒速度，以及
基于所述第一多普勒图中的第一界标点之间的距离和所述第二多普勒图中的第二界标点之间的距离，确定所述雷达传感器之间的时间差，
其中，所述第一多普勒图中的第一界标点之间的距离等于所述第二多普勒图中的第二界标点之间的距离。
5.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为从所述雷达传感器的多普勒图中提取界标点，并基于所述雷达传感器接收到从所述界标点反射的信号的时间点，估计所述时间差。
6.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为基于所述多普勒图中针对所述雷达传感器中的第一雷达传感器生成的第一多普勒图和所述多普勒图中针对所述雷达传感器中的第二雷达传感器生成的第二多普勒图之间的相关性图，估计所述时间差。
7.根据权利要求6所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为：
在沿着距离轴将所述第一多普勒图和所述第二多普勒图中的一个移位的同时生成相关性图，
在所生成的相关性图中搜索包括峰值相关性值的相关性图，以及
基于通过所述搜索获得的相关性图，估计所述时间差。
8.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为基于所估计的时间差，在所述雷达传感器中的每一个接收的信号中，将从所述雷达传感器中的相应雷达传感器辐射的信号与从所述雷达传感器中的另一雷达传感器辐射的信号相区分。
9.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为基于所估计的时间差和所述雷达传感器接收到所述信号的时间点，确定到目标点的距离。
10.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为基于所估计的时间差，同步所述雷达传感器的操作间隔的开始时间。
11.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，估计所述雷达传感器之间的时间差包括：
估计所述雷达传感器中的第一雷达传感器与第二雷达传感器之间的时间差，以及
估计所述雷达传感器中的第三雷达传感器与所述第一雷达传感器和所述第二雷达传感器中的一个之间的时间差。
12.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为响应于所述雷达传感器中的至少一个的操作间隔的改变，重新估计所述雷达传感器之间的时间差。
13.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为基于由所述雷达传感器中的相应雷达传感器辐射的信号与所述反射的信号之间的频率差，生成针对所述雷达传感器的多普勒图。
14.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述雷达传感器中的每一个还被配置为在频率调制之后向外辐射啁啾信号，以及接收与从目标点反射的啁啾信号相对应的啁啾信号，并且
所述处理器还被配置为基于辐射的啁啾信号与接收的啁啾信号之间的频率差，确定从所述雷达传感器中的每一个到所述目标点的距离。
15.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为基于所述雷达传感器接收的信号，生成周围距离图。
16.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述雷达传感器中的每一个还被配置为在不同的时间点辐射调制的啁啾信号。
17.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述雷达传感器中的每一个还被配置为接收相应雷达传感器和另一雷达传感器辐射并从目标点反射的信号，并且
所述处理器还被配置为通过基于所述相应雷达传感器和所述另一雷达传感器辐射的信号估计到所述目标点的距离来检测所述对象的轮廓。
18.根据权利要求1所述的雷达操作装置，其中，所述处理器还被配置为补偿所述雷达操作装置与另一雷达操作装置之间的速度差，并估计所述雷达传感器与所述另一雷达操作装置的雷达传感器之间的时间差。
19.一种无线电检测和测距雷达操作方法，包括：
由雷达传感器接收从对象反射的信号；
基于所述反射的信号，生成针对所述雷达传感器的多普勒图；以及
基于所生成的多普勒图，估计所述雷达传感器之间的时间差。
20.一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求19所述的方法。
21.一种无线电检测和测距雷达操作方法，包括：
由第一雷达传感器辐射第一信号；
由第二雷达传感器辐射第二信号；
由所述第一雷达传感器接收第三信号和第四信号，所述第三信号是通过从对象所述反射所述第一信号而生成的，所述第四信号是通过从所述对象反射所述第二信号而生成的；
由所述第二雷达传感器接收所述第三信号和所述第四信号；
基于所述第三信号和所述第四信号，生成针对所述第一雷达传感器的第一多普勒图；
基于所述第三信号和所述第四信号，生成针对所述第二雷达传感器的第二多普勒图；以及
基于所述第一多普勒图和所述第二多普勒图，估计所述第一雷达传感器和所述第二雷达传感器之间的时间差，其中，所述时间差是所述第一雷达传感器和所述第二雷达传感器的相应操作间隔的相应开始时间之差。
22.根据权利要求21所述的雷达操作方法，其中，估计所述时间差包括：
合并所述第一多普勒图和所述第二多普勒图以生成合并的多普勒图，
在所述合并的多普勒图中，从所述第一多普勒图的第一目标点中提取第一界标点，并且从所述第二多普勒图的第二目标点中提取第二界标点，以及
基于所述第一界标点和所述第二界标点估计所述时间差，以及
其中，所述第一界标点之间的多普勒速度差小于阈值速度差，所述第二界标点的多普勒速度与所述第一界标点的多普勒速度相似。
23.根据权利要求22所述的雷达操作方法，其中，基于所述第一界标点和所述第二界标点估计所述时间差包括：基于合并的多普勒图中的所述第一界标点之间的距离和合并的多普勒图中的所述第二界标点之间的距离，估计所述时间差。
24.一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求21所述的方法。
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