CN111257880B - 一种雷达以及目标探测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了智能汽车领域一种雷达以及目标探测方法，以提高强压制干扰下车载雷达的抗干扰能力，自动驾驶或无人驾驶等场景均可适用。所述雷达包括：顺次连接的接收模块、增益控制模块以及目标位置确定模块；所述接收模块，用于接收第一信号；所述增益控制模块，用于检测所述第一信号的功率；以及，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，并输出所述第二信号；其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率；所述目标位置确定模块，用于根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。

Description

一种雷达以及目标探测方法
技术领域
本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达以及目标探测方法。
背景技术
车载雷达能够实现障碍物测量、碰撞预测、自适应巡航控制等功能，可以有效地降低驾驶难度、减少驾驶员负担以及减少事故的发生率，因而在汽车领域得到了广泛应用。车载波雷达通过天线向外发射检测信号(电磁波)以及接收目标反射的信号，对目标反射的信号进行放大以及下变频等处理，得到汽车与目标之间的相对距离、相对速度以及角度等信息，然后根据得到的信息进行目标跟踪和识别分类，经合理决策后，以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员，或者及时对汽车做出主动干预，从而保证驾驶过程的安全性和舒适性，减少事故发生几率。
但是，对于同向或相向行驶的相邻两辆汽车，两辆汽车的车载雷达进行主动探测时必然存在互相干扰，当干扰较严重的时候车载雷达会失去处理能力，造成安全隐患。例如，如图1所示，两辆同向行驶的汽车A和汽车B，汽车A的后向雷达对汽车B的前向雷达造成强压制干扰时，由于汽车A的雷达发射的信号较大，导致汽车B的雷达中的放大器工作在非线性区域，进而导致汽车B的接收信号失真，甚至导致汽车B雷达中的模数转换器饱和，使得汽车B接收信号存在大量溢出的现象，汽车B的雷达会完全丧失探测能力。
为了解决上述问题，现有技术中采用伪随机编码技术在工作频段上随机选择发射信号的中心频率，并进行所选的中心频率所在频段的信号处理，减小工作频点落入干扰源频点的概率，从而降低被干扰的概率。但是，这种方式减小了车载雷达的工作带宽，并且频率随机跳变增加了校准以及信号处理的工作量，当干扰源频点落入车载雷达的工作频段时，依然无法避免干扰源对车载雷达的干扰。
发明内容
本申请提供了一种雷达以及目标探测方法，以提高强压制干扰下雷达的抗干扰能力。
第一方面，本申请提供了一种雷达，所述雷达包括顺次连接的接收模块、增益控制模块以及目标位置确定模块。其中，所述接收模块，用于接收第一信号；所述增益控制模块，用于检测所述第一信号的功率；以及，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，并输出所述第二信号；其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率；所述目标位置确定模块，用于根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
通过上述方案，所述雷达中的增益控制模块检测接收模块接收到的第一信号的功率，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，以使目标位置确定模块根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息确定所述目标物体的第一位置信息，其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率。也就是说，所述雷达在接收到的信号的功率大于或等于设定阈值时，即所述雷达受到强干扰(例如接收到其它雷达发射的探测信号)时，对接收到的信号进行衰减，能够防止所述雷达中的放大器、ADC等器件饱和，进而使得所述雷达能够正常工作确定出目标物体发的位置信息，相较于现有技术，具有较强的抗干扰能力。并且，所述雷达通过增加所述增益控制模块即可实现被动探测目标的功能，对雷达的硬件改进较少，实现成本较低。
一个可能的实施方式中，所述增益控制模块还用于：当所述第一信号的功率小于所述设定阈值时，确定所述第一信号为所述雷达发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号，并输出所述第一信号；所述目标位置确定模块还用于：根据所述第一信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第二位置信息。
一个可能的实施方式中，所述目标位置确定模块确定所述目标物体的第一位置信息时，具体用于：根据所述第二信号、所述雷达的位置信息以及所述第二位置信息，确定所述第一位置信息。
由于所述雷达根据所述雷达主动发射的探测信号遇到目标物体后反射的信号，所确定的目标物体的位置信息更加准确，因此，所述目标位置确定模块根据所述第二信号、所述雷达的位置信息以及所述第二位置信息，确定所述第一位置信息，能够提高所述雷达利用目标物体发射的信号所确定的目标物体的准确性。
一个可能的实施方式中，所述目标位置确定模块中维护有所述雷达当前探测到的所有目标物体的位置信息，所述目标位置确定模块在确定所述第一位置信息后，可以根据所述第一位置信息以及当前探测到的所有目标物体的位置信息，对所述第一位置信息对应的目标物体和当前检测到的其它目标物体进行关联，以判断所述第一位置信息对应的目标物体是否为已检测到的目标物体或者新的目标物体。
进一步地，所述目标位置确定模块330在确定所述第一位置信息后，对所述第一位置信息进行卡尔曼滤波，对所述第一位置信息对应的目标物体进行跟踪，进一步提高目标探测结果的准确性。
一个可能的实施方式中，所述增益控制模块包括对数检波器和数控衰减器，所述对数检波器与所述数控衰减器连接。其中，所述对数检波器，用于检测所述第一信号的功率；以及，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，生成并输出第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述数控衰减器将所述第一信号衰减为所述第二信号；所述数控衰减器，用于在所述第一控制信号的控制下，对所述第一信号进行衰减得到所述第二信号，并将所述第二信号输出到所述目标位置确定模块。
一个可能的实施方式中，所述对数检波器还用于：当所述第一信号的功率小于设定阈值时，生成并输出第二控制信号；其中，所述第二控制信号用于控制所述数控衰减器直接输出所述第一信号；所述数控衰减器，还用于在所述第二控制信号的控制下，将所述第一信号输出到所述目标位置确定模块。
一个可能的实施方式中，所述目标位置确定模块包括顺次连接的信号处理模块和信息处理模块。其中，所述信号处理模块用于：对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号，并输出所述第三信号；所述信息处理模块具体用于：根据所述第三信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
一个可能的实施方式中，所述信号处理模块包括顺次连接的混频器、模数转换器ADC和数字下变频器DDC。其中，所述混频器，用于通过所述混频器的本振信号对所述第二信号进行下变频，并输出下变频后的信号；所述ADC，用于对所述下变频后的信号进行模数转换，并输出所述下变频后的信号对应的数字信号；所述DDC，用于通过所述DDC的本振信号对所述下变频后的信号对应的数字信号进行数字下变频，得到所述第三信号。
一个可能的实施方式中，所述第一信号为线性调频信号；所述第一位置信息包括所述目标物体的径向速度和所述目标物体与所述雷达之间的距离。当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述第三信号s(t)满足以下公式：
Figure BDA0001888457190000031
其中，t为时间，k1为所述s(t)的调频斜率，k2为所述混频器的本振信号的调频斜率，fc1为所述s(t)的中心频率，fc2为所述本振信号的中心频率，R0为所述目标物体与所述雷达之间的距离，v为所述目标物体的径向速度。
一个可能的实施方式中，所述接收模块为阵列接收天线；所述第一位置信息包括所述目标物体相对于所述雷达的角度；
当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述目标物体相对于所述雷达的角度θ满足以下公式：
Figure BDA0001888457190000032
其中，d为所述阵列接收天线相邻两个阵元之间的距离，
Figure BDA0001888457190000033
为所述阵列接收天线相邻两个阵元接收到的所述第一信号的相位差，λ为所述第一信号的波长。
第二方面，本申请提供了一种目标探测方法，所述方法包括：雷达检测接收到的第一信号的功率；当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述雷达确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，并根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息，其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率。
通过上述方法，所述雷达检测接收到的第一信号的功率，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息确定所述目标物体的第一位置信息，其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率，也就是说，所述雷达在接收到的信号的功率大于或等于设定阈值时，即所述雷达受到强干扰时，能够对接收到的信号进行衰减，以防止所述雷达中的放大器、ADC等器件饱和，进而使得所述雷达能够正常工作确定出目标物体发的位置信息，相较于现有技术，具有较强的抗干扰能力。
一个可能的实施方式中，当所述第一信号的功率小于所述设定阈值时，所述雷达确定所述第一信号为所述雷达发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号，根据所述第一信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第二位置信息。
一个可能的实施方式中，所述雷达具体通过以下方法，确定所述目标物体的第一位置信息：根据所述第二信号、所述雷达的位置信息以及所述第二位置信息，确定所述第一位置信息。
一个可能的实施方式中，所述雷达根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息，具体包括以下步骤：所述雷达对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号；所述雷达根据所述第三信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
一个可能的实施方式中，所述雷达对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号，具体包括以下步骤：所述雷达利用所述雷达中混频器的本振信号对所述第二信号进行下变频，并对所述下变频后的信号进行模数转换；所述雷达通过所述雷达中数字下变频器DDC的本振信号对所述下变频后的信号对应的数字信号进行数字下变频，得到所述第三信号。
一个可能的实施方式中，所述第一位置信息包括所述目标物体的径向速度和所述目标物体与所述雷达之间的距离。在所述第一信号为线性调频信号的场景下。当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述第三信号s(t)满足以下公式：
Figure BDA0001888457190000041
其中，t为时间，k1为所述s(t)的调频斜率，k2为所述混频器的本振信号的调频斜率，fc1为所述s(t)的中心频率，fc2为所述本振信号的中心频率，R0为所述目标物体与所述雷达之间的距离，v为所述目标物体的径向速度。
一个可能的实施方式中，所述第一位置信息包括所述目标物体相对于所述雷达的角度。当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述目标物体相对于所述雷达的角度θ满足以下公式：
Figure BDA0001888457190000042
其中，d为所述雷达中阵列接收天线的相邻两个阵元之间的距离，
Figure BDA0001888457190000043
为所述阵列接收天线相邻两个阵元接收到的所述第一信号的相位差，λ为所述第一信号的波长。
附图说明
图1为本申请实施例提供的前后两辆汽车的车载雷达相互干扰的场景示意图；
图2a为本申请实施例提供的毫米波雷达的结构示意图；
图2b为本申请实施例提供的毫米波雷达产生的线性调频信号的时频示意图；
图3为本申请实施例提供的一种雷达的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种雷达中增益控制模块的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种雷达中目标位置确定模块的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种雷达中信号处理模块的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的第一信号下变频前后的时频示意图；
图8为本申请实施例提供的目标物体与雷达的位置关系示意图；
图9为本申请实施例提供的一种目标探测方法的流程示意图。
具体实施方式
毫米波雷达工作在毫米波波段(波长为1～10mm)，兼有微波雷达和光电雷达的一些优点，具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点，穿透雾、烟、灰尘的能力强，广泛应用于车辆、飞机等的导航系统中。
如图2a所示，毫米波雷达硬件主要包括射频单元210、中频单元220、基带信号处理单元230、信息处理单元240以及控制单元250五大部分。其中，射频单元210包括接收天线211、发射天线212、混频器213以及频率合成器214等。所述接收天线211，用于接收目标物体发射或者反射的信号。所述混频器213用于对所述接收天线211接收到的信号进行下变频，筛选出与目标物体相关的频率分量。所述频率合成器214用于在所述控制单元250的控制下，通过所述频率合成器214中的压控振荡器(voltage-controlled oscillator，VCO)合成如图2b所示的线性调频信号，并通过发射天线212发射出去，并形成一定的方向性增益(即波束指向)。另外，所述射频单元210还包括放大器(图2a中未示出)，用于在所述接收天线211接收到目标物体发射或者反射的信号后，对接收到的信号进行功率放大，或者，用于在所述发射天线212发射信号之前，对所要发射的信号进行功率放大。
所述中频单元220包括模数转换器(analog to digital converter，ADC)231和数字下变频器(digital down converter，DDC)232。所述ADC 231用于在所述控制单元250的控制下，对经过所述混频器213下变频后的信号(频率满足了奈奎斯特采样定律)进行模数转换。为了方便之后所述基带信号处理单元230的信号处理，所述ADC 231输出的数字信号还要通过所述DDC 232产生零中频信号。
假设所述中频信号为
Figure BDA0001888457190000051
其中，f0为中心频率，
Figure BDA0001888457190000052
为中频信号的相位。经过所述DDC后能够得到
Figure BDA0001888457190000053
分量，即I(信号同相部分)，Q(信号正交部分)，进而便于得到相位
Figure BDA0001888457190000054
所述基带信号处理单元230主要用于根据所述中频单元220处理得到的信号，确定是否存在目标物体(目标检测)，以及在确定存在目标物体后，测量所述目标物体相对于所述毫米波雷达的角度、速度以及距离；以及，在测量所述目标物体相对于所述毫米波雷达的角度、速度以及距离之前，还可以对所述中频单元220处理得到的信号进行时域上的抗干扰处理，例如互相关处理、滤波等。
所述信息处理单元240主要用于进行目标聚类、目标跟踪以及目标关联等操作。
所述控制单元250用于控制所述射频单元210、中频单元220以及基带信号处理单元230进行相应的操作。
通常情况下，所述毫米波雷达都是主动发射信号进行目标探测，导致安装毫米雷达的设备(如车辆)之间存在强压制干扰。例如，相向行驶的相邻两辆安装毫米雷达的汽车，前车的毫米波雷达进行主动探测时必然会对后车的毫米波雷达造成强压制干扰，导致后车的毫米波雷达的放大器工作在非线性区域，进而导致后车的毫米波雷达的接收信号失真，甚至导致后车的毫米波雷达中的ADC饱和，进而导致后车的毫米波雷达完全丧失探测能力。
为了解决上述问题，本申请提供了一种雷达以及目标探测方法。其中，本申请实施例所述方法和设备基于同一构思，由于所述方法和所述设备解决问题的原理相似，因此所述设备与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
本申请提供了一种雷达，可以应用于车辆、飞机等需要导航定位的设备中，例如毫米波雷达等。本申请实施例中，主要针对雷达在强干扰场下的目标物体探测方式进行改进，但是应当理解的是，本申请实施例提供的雷达为一个完整的雷达，也具备已知的雷达具有的结构(如发射天线、频率合成器等)，在此仅对雷达中涉及改善抗干扰能力的部件进行说明，对于其他部件不予赘述。如图3所示，所述雷达300包括：顺次连接的接收模块310、增益控制模块320以及目标位置确定模块330。其中，所述接收模块310，用于接收第一信号。所述增益控制模块320，用于检测所述第一信号的功率；以及，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，并输出所述第二信号；其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达300所能处理的信号的最大功率。所述目标位置确定模块330，用于根据所述第二信号以及所述雷达300的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
其中，所述目标物体的位置信息包括但不限于所述目标物体相对于所述雷达300的角度、所述目标物体的速度以及所述目标物体相对于所述雷达300的距离中的一种或多种。
进一步地，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，为了减少所述雷达300对发射所述第一信号的设备的干扰，所述雷达300不向外发射信号，即不进行主动探测。
进一步地，当所述第一信号的功率小于所述设定阈值时，所述增益控制模块320还用于：确定所述第一信号为所述雷达300发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号，并直接输出所述第一信号；所述目标位置确定模块330还用于：根据所述第一信号以及所述雷达300的位置信息，确定所述目标物体的第二位置信息。
由于所述雷达300主动探测目标时是根据自身发射的信号传播到目标物体反射后的信号确定检测到的目标物体的位置信息，所述雷达300接收到的目标物体反射的信号的波形是已知的，所述雷达300主动探测得到的目标物体的位置信息比较准确，而所述雷达300被动探测目标时是根据目标物体发射的信号确定检测到的目标物体的位置信息，所述雷达300接收到的目标物体发射的信号的波形是未知的，所述雷达300需要多次采样目标物体发射的信号以确定目标物体的位置信息，相较于主动探测，准确性较低。也就是说，当所述第一信号的功率小于所述设定阈值时，所述目标位置确定模块330确定所述目标物体的第一位置信息的方法，与当所述第一信号的功率大于或等于所述设定阈值时，所述目标位置确定模块330确定所述目标物体的第一位置信息的方法不同。因此，所述增益控制模块320确定所述第一信号为目标物体发射的信号时，还用于：向所述目标位置确定模块330发送第一指示信号，所述第一指示信号用于指示所述目标位置确定模块330采用被动探测模式对应的方法，确定所述目标物体的第一位置信息。
进一步地，所述雷达300中的目标位置确定模块确定所述第一位置信息之后，还用于输出所述第一位置信息，以使安装所述雷达300的设备能够根据所述第一位置信息进行相应的操作，例如避开所述第一位置信息对应的目标物体。
所述增益控制模块320确定所述第一信号为所述雷达300发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号时，还用于：向所述目标位置确定模块330发送第二指示信号，所述第二指示信号用于指示所述目标位置确定模块330采用主动探测模式对应的方法，确定所述目标物体的第二位置信息。
具体实施中，由于所述雷达300根据所述雷达300主动发射的探测信号遇到目标物体后反射的信号，所确定的目标物体的位置信息更加准确，因此，为了提高所述雷达300利用目标物体发射的信号所确定的目标物体的准确性，所述目标位置确定模块330确定所述目标物体的第一位置信息时，可以具体用于：根据所述第二信号、所述雷达的位置信息以及所述第二位置信息，确定所述第一位置信息。
具体地，所述目标位置确定模块330中维护有所述雷达300当前探测到的所有目标物体的位置信息，因此，所述目标位置确定模块330在确定所述第一位置信息后，可以根据所述第一位置信息以及当前探测到的所有目标物体的位置信息，对所述第一位置信息对应的目标物体和当前检测到的其它目标物体进行关联，以判断所述第一位置信息对应的目标物体是否为已检测到的目标物体或者新的目标物体。并且，所述目标位置确定模块330在确定所述第一位置信息后，对所述第一位置信息进行卡尔曼(Kalman)滤波，对所述第一位置信息对应的目标物体进行跟踪，进一步提高目标探测结果的准确性。
一个具体的实施方式中，如图4所示，所述增益控制模块320包括对数检波器321和数控衰减器322，所述对数检波器321与所述数控衰减器322连接。其中，所述对数检波器321，用于检测所述第一信号的功率；以及，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，生成并输出第一控制信号；其中，所述第一控制信号用于控制所述数控衰减器322将所述第一信号衰减为所述第二信号。所述数控衰减器322，用于在所述第一控制信号的控制下，对所述第一信号进行衰减得到所述第二信号，并将所述第二信号输出到所述目标位置确定模块330。
需要说明的是，本申请并不对所述增益控制模块320的具体结构进行限定，上述增益控制模块320的具体结构仅为举例说明，并不对本申请构成限定，凡是能够实现所述增益控制模块320的功能的硬件结构均适用于本申请。
进一步地，所述对数检波器322还用于：当所述第一信号的功率小于设定阈值时，生成并输出第二控制信号；其中，所述第二控制信号用于控制所述数控衰减器直接输出所述第一信号；所述数控衰减器322，还用于在所述第二控制信号的控制下，将所述第一信号输出到所述目标位置确定模块330。
一个具体的实施方式中，如图5所示，所述目标位置确定模块330包括顺次连接的信号处理模块331和信息处理模块332。其中，所述信号处理模块331用于：对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号，并输出所述第三信号；所述信息处理模块332具体用于：根据所述第三信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。其中，所述信息处理模块332中可以维护有所述雷达300当前探测到的所有目标物体的位置信息。
具体地，如图6所示，所述信号处理模块332包括顺次连接的混频器3321、ADC 3322和DDC 3323。其中，所述混频器3321，用于通过所述混频器3321的本振信号对所述第二信号进行下变频，并输出下变频后的信号；所述ADC 3322，用于对所述下变频后的信号进行模数转换，并输出所述下变频后的信号对应的数字信号；所述DDC 3323，用于通过所述DDC 3323的本振信号对所述下变频后的信号对应的数字信号进行数字下变频，得到所述第三信号。例如，所述第一信号通过所述混频器3321以及所述DDC 3323的本振信号进行下变频前后如图7所示。
进一步地，所述第一位置信息包括所述目标物体的径向速度和所述目标物体与所述雷达之间的距离，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述第三信号s(t)满足以下公式：
Figure BDA0001888457190000071
其中，所述第一信号s(t)为线性调频信号，k1为所述s(t)的调频斜率，t为时间，k2为所述混频器的本振信号的调频斜率，fc1为所述s(t)的中心频率，fc2为所述混频器的本振信号的中心频率，R0为所述目标物体与所述雷达之间的距离，v为所述目标物体的径向速度。
具体实施中，对于所述目标物体，上述关于s(t)的公式中包括k1、fc1、R0和v四个未知参数，因此，所述目标位置确定模块330可以通过对所述s(t)进行至少4次采样，即可得到k1、fc1、R0和v这四个参数的值，得到所述目标物体的径向速度v和所述目标物体与所述雷达之间的距离R0。
进一步地，所述第一位置信息包括所述目标物体相对于所述雷达的角度，在所述接收模块310为阵列接收天线的场景下，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述目标物体相对于所述雷达的角度θ满足以下公式：
Figure BDA0001888457190000081
其中，d为所述阵列接收天线相邻两个阵元之间的距离，
Figure BDA0001888457190000082
为所述阵列接收天线相邻两个阵元接收到的所述第一信号的相位差，λ为所述第一信号的波长，如图8所示。
另外，对于复杂的阵列接收天线，所述目标位置确定模块330也可以通过空间频谱估计的方法确定所述目标物体相对于所述雷达的角度。
在具体实施过程中，所述第一信号的波长
Figure BDA0001888457190000083
其中，c为所述第一信号的传播速度(所述第一信号为电磁波，传播速度近似为光速)，f为所述第一信号的频率。其中，所述f可以为上述所述第三信号s(t)中的fc1，也可以根据所述雷达300的工作频段估计。所述雷达300被分配的工作频率为公知的，即所述雷达300发射的信号的频率以及所述雷达300接收到信号的频率是已知的，例如，车载毫米波雷达分配的频段主要集中在24GHz和77GHz。
进一步地，所述目标位置确定模块330确定所述目标物体相对于所述雷达的角度θ、所述目标物体与所述雷达之间的距离R0以及所述目标物体的径向速度v后，将所述目标物体的位置转换到通用横墨卡托格网系统(universal transverse mercartor gridsystem，UTM)坐标系，得到所述目标物体在UTM坐标系中的位置(xtarget,ytarget)，将(xtarget,ytarget)与所述目标位置确定模块330中所述雷达300进行主动探测时探测到的目标物体的位置信息(主跟踪列表，包括所述雷达300进行主动探测时探测到的每个目标物体的速度、距离等信息)进行关联，以判断所述第一位置信息对应的目标物体是否为已检测到的目标物体或者新的目标物体。并且，所述目标位置确定模块330在确定所述第一位置信息后，对所述第一位置信息进行卡尔曼滤波，对所述第一位置信息对应的目标物体进行跟踪，进一步提高目标探测结果的准确性。
需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。在本申请的实施例中的各功能模块可以集成在一起，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一起。
通过上述方案，所述雷达300中的增益控制模块320检测接收模块310接收到的第一信号的功率，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，以使目标位置确定模块330根据所述第二信号以及所述雷达300的位置信息确定所述目标物体的第一位置信息，其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达300所能处理的信号的最大功率。也就是说，所述雷达300在接收到的信号的功率大于或等于设定阈值时，即所述雷达300受到强干扰(接收到其它雷达发射的探测信号)时，对接收到的信号进行衰减，能够防止所述雷达300中的放大器、ADC等器件饱和，进而使得所述雷达300能够正常工作确定出目标物体发的位置信息，相较于现有技术，具有较强的抗干扰能力。
并且，所述雷达300通过增加所述增益控制模块320即可实现被动探测目标的功能，对雷达的硬件改进较少，实现成本较低。
基于统一构思，本申请还提供了一种目标探测方法，如图9所示，所述方法包括以下步骤：
S901：雷达检测接收到的第一信号的功率。
S902：当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述雷达确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号。
其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率；
S903：所述雷达根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
具体实施中，当所述第一信号的功率小于所述设定阈值时，所述雷达确定所述第一信号为所述雷达发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号，根据所述第一信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第二位置信息。
进一步地，所述雷达可以通过以下方法确定所述目标物体的第一位置信息：根据所述第二信号、所述雷达的位置信息以及所述第二位置信息，确定所述第一位置信息。由于所述雷达根据所述雷达主动发射的探测信号遇到目标物体后反射的信号，所确定的目标物体的位置信息更加准确，因此，所述雷达根据所述第二信号、所述雷达的位置信息以及所述第二位置信息，确定所述第一位置信息，能够提高所述雷达利用目标物体发射的信号所确定的目标物体的准确性。
具体地，所述雷达中维护有所述雷达当前探测到的所有目标物体的位置信息，因此，所述雷达在确定所述第一位置信息后，可以根据所述第一位置信息以及当前探测到的所有目标物体的位置信息，对所述第一位置信息对应的目标物体和当前检测到的其它目标物体进行关联，以判断所述第一位置信息对应的目标物体是否为已检测到的目标物体或者新的目标物体。并且，所述雷达在确定所述第一位置信息后，对所述第一位置信息进行卡尔曼滤波，对所述第一位置信息对应的目标物体进行跟踪，进一步提高目标探测结果的准确性。
一个具体的实施方式中，所述雷达根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息，具体包括以下步骤：所述雷达对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号；所述雷达根据所述第三信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
进一步地，所述雷达对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号，具体包括以下步骤：所述雷达利用所述雷达中混频器的本振信号对所述第二信号进行下变频，并对所述下变频后的信号进行模数转换；所述雷达通过所述雷达中数字下变频器DDC的本振信号对所述下变频后的信号对应的数字信号进行数字下变频，得到所述第三信号。
具体地，所述第一位置信息包括所述目标物体的径向速度和所述目标物体与所述雷达之间的距离。在所述第一信号为线性调频信号的场景下，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述第三信号s(t)满足以下公式：
Figure BDA0001888457190000101
其中，t为时间，k1为所述s(t)的调频斜率，k2为所述混频器的本振信号的调频斜率，fc1为所述s(t)的中心频率，fc2为所述本振信号的中心频率，R0为所述目标物体与所述雷达之间的距离，v为所述目标物体的径向速度。
具体实施中，对于所述目标物体，上述关于s(t)的公式中包括k1、fc1、R0和v四个未知参数，因此，所述雷达可以通过对所述s(t)进行至少4次采样，即可计算得到k1、fc1、R0和v这四个参数的值，得到所述目标物体的径向速度v和所述目标物体与所述雷达之间的距离R0。
具体地，所述第一位置信息包括所述目标物体相对于所述雷达的角度。当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述目标物体相对于所述雷达的角度θ满足以下公式：
Figure BDA0001888457190000102
其中，d为所述雷达中阵列接收天线的相邻两个阵元之间的距离，
Figure BDA0001888457190000103
为所述阵列接收天线相邻两个阵元接收到的所述第一信号的相位差，λ为所述第一信号的波长。
在具体实施过程中，所述第一信号的波长
Figure BDA0001888457190000104
其中，c为所述第一信号的传播速度(所述第一信号为电磁波，传播速度近似为光速)，f为所述第一信号的频率。其中，所述f可以为上述所述第三信号s(t)中的fc1，也可以根据所述雷达的工作频段估计。所述雷达被分配的工作频率通常为公知的，即所述雷达发射的信号的频率以及所述雷达接收到信号的频率是已知的，例如，车载毫米波雷达分配的频段主要集中在24GHz和77GHz。
进一步地，所述雷达确定所述目标物体相对于所述雷达的角度θ、所述目标物体与所述雷达之间的距离R0以及所述目标物体的径向速度v后，将所述目标物体的位置转换到UTM坐标系，得到所述目标物体在UTM坐标系中的位置(xtarget,ytarget)，将(xtarget,ytarget)与所述雷达中所述雷达进行主动探测时探测到的目标物体的位置信息(主跟踪列表，包括所述雷达进行主动探测时探测到的每个目标物体的速度、距离等信息)进行关联，以判断所述第一位置信息对应的目标物体是否为已检测到的目标物体或者新的目标物体。并且，所述目标位置确定模块330在确定所述第一位置信息后，对所述第一位置信息进行卡尔曼滤波，对所述第一位置信息对应的目标物体进行跟踪，进一步提高目标探测结果的准确性。
通过上述方法，所述雷达检测接收到的第一信号的功率，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，确定所述第一信号为目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息确定所述目标物体的第一位置信息，其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率，也就是说，所述雷达在接收到的信号的功率大于或等于设定阈值时，即所述雷达受到强干扰(例如接收到其它雷达发射的探测信号)时，能够对接收到的信号进行衰减，以防止所述雷达中的放大器、ADC等器件饱和，进而使得所述雷达能够正常工作确定出目标物体发的位置信息，相较于现有技术，具有较强的抗干扰能力。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种雷达，其特征在于，包括：顺次连接的接收模块、增益控制模块以及目标位置确定模块；
所述接收模块，用于接收第一信号；所述第一信号为目标物体发射的信号或者所述雷达发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号；
所述增益控制模块，用于检测所述第一信号的功率；以及，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，确定所述第一信号为所述目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号，并输出所述第二信号；其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率；
所述目标位置确定模块，用于根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
2.如权利要求1所述的雷达，其特征在于，所述增益控制模块还用于：当所述第一信号的功率小于所述设定阈值时，确定所述第一信号为所述雷达发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号，并输出所述第一信号；
所述目标位置确定模块还用于：根据所述第一信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第二位置信息。
3.如权利要求2所述的雷达，其特征在于，所述目标位置确定模块确定所述目标物体的第一位置信息时，具体用于：
根据所述第二信号、所述雷达的位置信息以及所述第二位置信息，确定所述第一位置信息。
4.如权利要求1-3任意一项所述的雷达，其特征在于，所述增益控制模块包括对数检波器和数控衰减器，所述对数检波器与所述数控衰减器连接；
所述对数检波器，用于检测所述第一信号的功率；以及，当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，生成并输出第一控制信号；其中，所述第一控制信号用于控制所述数控衰减器将所述第一信号衰减为所述第二信号；
所述数控衰减器，用于在所述第一控制信号的控制下，对所述第一信号进行衰减得到所述第二信号，并将所述第二信号输出到所述目标位置确定模块。
5.如权利要求4所述的雷达，其特征在于，所述对数检波器还用于：当所述第一信号的功率小于设定阈值时，生成并输出第二控制信号；其中，所述第二控制信号用于控制所述数控衰减器直接输出所述第一信号；
所述数控衰减器，还用于在所述第二控制信号的控制下，将所述第一信号输出到所述目标位置确定模块。
6.如权利要求1-3任意一项所述的雷达，其特征在于，所述目标位置确定模块包括顺次连接的信号处理模块和信息处理模块；
所述信号处理模块用于：对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号，并输出所述第三信号；
所述信息处理模块具体用于：根据所述第三信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
7.如权利要求6所述的雷达，其特征在于，所述信号处理模块包括顺次连接的混频器、模数转换器ADC和数字下变频器DDC；
所述混频器，用于通过所述混频器的本振信号对所述第二信号进行下变频，并输出下变频后的信号；
所述ADC，用于对所述下变频后的信号进行模数转换，并输出所述下变频后的信号对应的数字信号；
所述DDC，用于通过所述DDC的本振信号对所述下变频后的信号对应的数字信号进行数字下变频，得到所述第三信号。
8.如权利要求7所述的雷达，其特征在于，所述第一信号为线性调频信号；所述第一位置信息包括所述目标物体的径向速度和所述目标物体与所述雷达之间的距离；
当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述第三信号s(t)满足以下公式：
Figure FDA0003667544690000021
其中，t为时间，k1为所述s(t)的调频斜率，k2为所述混频器的本振信号的调频斜率，fc1为所述s(t)的中心频率，fc2为所述本振信号的中心频率，R0为所述目标物体与所述雷达之间的距离，v为所述目标物体的径向速度。
9.如权利要求1-3任意一项所述的雷达，其特征在于，所述接收模块为阵列接收天线；所述第一位置信息包括所述目标物体相对于所述雷达的角度；
当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述目标物体相对于所述雷达的角度θ满足以下公式：
Figure FDA0003667544690000022
其中，d为所述阵列接收天线相邻两个阵元之间的距离，
Figure FDA0003667544690000023
为所述阵列接收天线相邻两个阵元接收到的所述第一信号的相位差，λ为所述第一信号的波长。
10.一种目标探测方法，其特征在于，包括：
雷达检测接收到的第一信号的功率；所述第一信号为目标物体发射的信号或者所述雷达发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号；
当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述雷达确定所述第一信号为所述目标物体发射的信号，对所述第一信号进行衰减得到第二信号；其中，所述第二信号的功率小于所述设定阈值，所述设定阈值小于或等于所述雷达所能处理的信号的最大功率；
所述雷达根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述第一信号的功率小于所述设定阈值时，所述雷达确定所述第一信号为所述雷达发射的探测信号遇到所述目标物体后反射的信号，根据所述第一信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第二位置信息。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述雷达根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息，包括：
所述雷达根据所述第二信号、所述雷达的位置信息以及所述第二位置信息，确定所述第一位置信息。
13.如权利要求10-12任意一项所述的方法，其特征在于，所述雷达根据所述第二信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息，包括：
所述雷达对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号；
所述雷达根据所述第三信号以及所述雷达的位置信息，确定所述目标物体的第一位置信息。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述雷达对所述第二信号进行下变频以及模数转换，得到第三信号，包括：
所述雷达利用所述雷达中混频器的本振信号对所述第二信号进行下变频，并对所述下变频后的信号进行模数转换；
所述雷达通过所述雷达中数字下变频器DDC的本振信号对所述下变频后的信号对应的数字信号进行数字下变频，得到所述第三信号。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一信号为线性调频信号；所述第一位置信息包括所述目标物体的径向速度和所述目标物体与所述雷达之间的距离；
当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述第三信号s(t)满足以下公式：
Figure FDA0003667544690000031
其中，t为时间，k1为所述s(t)的调频斜率，k2为所述混频器的本振信号的调频斜率，fc1为所述s(t)的中心频率，fc2为所述本振信号的中心频率，R0为所述目标物体与所述雷达之间的距离，v为所述目标物体的径向速度。
16.如权利要求10-12任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一位置信息包括所述目标物体相对于所述雷达的角度；
当所述第一信号的功率大于或等于设定阈值时，所述目标物体相对于所述雷达的角度θ满足以下公式：
Figure FDA0003667544690000032
其中，d为所述雷达中阵列接收天线的相邻两个阵元之间的距离，
Figure FDA0003667544690000033
为所述阵列接收天线相邻两个阵元接收到的所述第一信号的相位差，λ为所述第一信号的波长。
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