CN112415501A - 获取目标物速度的方法、传感器、计算机设备和存储介质 - Google Patents

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CN112415501A CN202011139094.2A CN202011139094A CN112415501A CN 112415501 A CN112415501 A CN 112415501A CN 202011139094 A CN202011139094 A CN 202011139094A CN 112415501 A CN112415501 A CN 112415501A
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朱砚
张小龙
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Calterah Semiconductor Technology Shanghai Co Ltd
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Abstract

本申请涉及一种获取目标物速度的方法、获取多普勒模糊数的方法、传感器、计算机设备和存储介质，涉及传感器技术领域，该获取目标物速度的方法通过引入多普勒模糊数来提升传感器测速的精确性，即利用第一发射通道一次发射两个啁啾信号，相当于在传统FMCW传感器中一个发射通道所发射信号的前面或后面增加一个啁啾信号，并获取该两个啁啾信号在回波信号中目标峰值位置的相位差，以得到多普勒模糊数(即q)，并可利用该多普勒模糊数进行解速度模糊，从而确定目标物的速度。

Description

获取目标物速度的方法、传感器、计算机设备和存储介质
本申请要求于2020年02月28日提交中国专利局、申请号为202010130911.1、发明名称为“目标物的速度确定方法、装置、设备和存储介质”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及传感器技术领域，特别是涉及了一种获取目标物速度的方法、传感器、计算机设备和存储介质。
背景技术
调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave，FMCW)作为一种常见的测速技术，被广泛应用于各种传感器测速的场景中。基于FMCW进行测速的过程通常是：利用发射天线发送调频连续波，并获取目标物反射的回波信号，并通过对发射信号和回波信号进行混频所得到混频信号进行信号处理，以基于多普勒频移来确定目标物的速度。
但是，在实际应用中，基于多普勒频移所获取目标物的速度不够精确，尤其是当多普勒频移fd超过(-F/2，F/2)时，传统的传感器所得到目标物的准确度不高，进而影响目标检测的效果。其中F表示发射信号中啁啾信号(chirp)的重复频率。
发明内容
基于此，有必要针对目标物的测速准确度不高的问题，提供了一种获取目标物速度的方法、获取多普勒模糊数的方法、传感器、计算机设备和存储介质。
第一方面，一种获取目标物速度的方法，可应用于采用时分多路复用方式发射调频连续波信号的传感器中，所述传感器具有一个第一发射通道和至少一个第二发射通道，所述第一发射通道可一次发射两个啁啾信号，各所述第二发射通道一次发射一个啁啾信号，所述方法可包括：
获取回波信号中的目标峰值位置；
获取所述两个啁啾信号(即上述第一发射通道一次所发射的两个啁啾信号)在所述目标峰值位置的相位差；
根据所述相位差确定多普勒模糊数；以及
基于所述多普勒模糊数确定所述目标物的速度。
上述获取目标物速度的方法，通过引入多普勒模糊数来提升传感器测速的精确性，即利用第一发射通道一次发射两个啁啾信号，相当于在传统FMCW传感器中一个发射通道所发射信号的前面或后面增加一个啁啾信号，并获取该两个啁啾信号在回波信号中目标峰值位置的相位差，以得到多普勒模糊数(即q)，并可利用该多普勒模糊数进行解速度模糊，从而确定目标物的速度。
可选的，所述第一发射通道每次发射的两个啁啾信号之间具有第一预设时延；所述根据所述相位差确定多普勒模糊数，包括：
根据所述相位差和所述第一预设时延确定所述多普勒模糊数；
其中，所述第一预设时延的值大于零。
在该实施例中，通过在同一次发射的两个啁啾之间设置第一预设时延，来提升得到的多普勒模糊数精确度，进而进一步提升传感器测速的精确性。
可选地，所述两个啁啾信号包括按序发射的第一啁啾信号和第二啁啾信号；所述根据所述相位差确定多普勒模糊数，包括：
获取在所述目标峰值位置上，所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值；
根据所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值，获取在所述目标峰值位置上所述第一啁啾信号与所述第二啁啾信号之间的相位差；以及
根据所述相位差确定所述多普勒模糊数。
在该实施例中，通过利用所有的相位差来提升得到的多普勒模糊数精确度，进而进一步提升传感器测速的精确性。
可选的，所述获取在所述目标峰值位置上，所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值，包括：
获取所述第一啁啾信号的时域子序列和所述第二啁啾信号的时域子序列；
对所述第一啁啾信号的时域子序列和所述第二啁啾信号的时域子序列分别进行二维快速傅里叶变换处理，以得到在所述目标峰值位置上所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值。
在该实施例中，通过采样获取同一次发射的两个啁啾的时域子序列，并通过二维快速傅里叶变换处理，可与传统的信号处理过程相结合来获得目标峰值位置上啁啾信号对应的相位值，能够有效降低数据信号处理的设计及实现的难度。
可选的，所述第一发射通道每次发射的两个啁啾信号之间具有第一预设时延；所述根据所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值，获取在所述目标峰值位置上的相位差，包括：
获取模糊多普勒频率；以及
根据所述第一啁啾信号的相位值、所述第二啁啾信号的相位值、所述第一预设时延、所述模糊多普勒频率和所述调频连续波信号中的啁啾周期获取所述相位差。
在该实施例中，由于第一预设时延和啁啾周期均可直接获取，而模糊多普勒频率则可结合一些本申请实施例或者传统技术轻易获取，进而可进一步降低后续诸如相位差、解速度模糊等数据信号处理的设计及实现的难度。
可选的，所述第一啁啾信号和所述第二啁啾信号相同。
在该实施例中，由于两个啁啾信号的形状、扫频的起始频率以及周期等参数相同，可有效降低产生啁啾信号的难度，同时若是只是相较于传统的传感系统，仅增加一个啁啾信号来形成上述第一发射通道每次所发射的两个啁啾信号，则可基于传统的信号产生装置即可实现，进而降低了系统实现的难度及成本。
可选的，所述根据所述相位差确定多普勒模糊数，包括：
根据所述相位差的小数部分获取所述多普勒模糊数。
在该实施例中，通过利用传统的round函数即可快速的求取多普勒模糊数，以进一步降低系统实现的难度。
可选的，所述第一发射通道每次发射的两个啁啾信号之间具有第一预设时延；所述根据所述相位差的小数部分获取所述多普勒模糊数，包括：
获取所述相位差除以360度后的小数部分的值；
基于所述第一预设时延、所述调频连续波信号中的啁啾周期、所述传感器的发射周期和所述小数部分的值获取所述多普勒模糊数。
在该实施例中，通过第一预设时延、啁啾周期以及相位差除以360度后的小数部分的值得到多普勒模糊数，通过一些本申请实施例轻易获取的数据，可以进一步降低本申请技术方案的实现难度。
可选的，所述第一发射通道在每个发射周期发射两个啁啾信号，各所述第二发射通道在每个发射周期发射一个啁啾信号。
在该实施例中，第一发射通道在每个发射周期发射两个啁啾信号，而各第二发射通道在每个发射周期发射一个啁啾信号，实现了在每个发射周期在第一发射通道所发射信号的前面或后面增加一个啁啾信号的目的，并基于此获取该两个啁啾信号在回波信号中目标峰值位置的相位差，以得到多普勒模糊数(即q)，从而提高检测到的目标物的速度的准确性。
可选的，所述第一发射通道在第一发射周期发射两个啁啾信号，在第二发射周期发射一个啁啾信号，各所述第二发射通道每次发射一个啁啾信号。
在该实施例中，在整个信号发射过程中，第一发射通道仅在第一发射周期所发射信号的前面或后面增加一个啁啾信号，降低了发射信号的控制难度，进而降低了本申请技术方案的实现难度。
可选的，所述传感器为MIMO(multiple input multiple output)传感器(如毫米波雷达，以及其他频率无线电传感器等)，在不冲突的前提下，本申请实施例中的方案也可应用在各种MIMO通信系统。
可选的，所述第一发射通道还可一次发射至少三个啁啾信号，各所述第二发射通道一次发射一个啁啾信号；所述获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差，包括：
获取所述至少三个啁啾信号中相邻两个啁啾信号在所述目标峰值位置上的所述相位差。
在该实施例中，基于传统的信号产生装置即可实现，进而降低了系统实现的难度及成本。
第二方面，一种获取多普勒模糊数的方法，可应用于采用时分多路复用方式发射调频连续波信号的传感器中，所述传感器具有一个第一发射通道和至少一个第二发射通道，所述第一发射通道在至少部分发射周期中的每个周期发射两个啁啾信号，所述两个啁啾信号之间具有第二时延，各所述第二发射通道在各发射周期中发射一个啁啾信号，所述方法包括：
获取回波信号中的目标峰值位置；
获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差；以及
根据所述相位差和所述第二时延确定多普勒模糊数；
其中，所述第二时延的值大于或等于零。
在该实施例中，通过利用同一发射通道在同一发射周期中所发射的两个啁啾信号的相位差，以及该两个啁啾信号之间的时延来精准的获取多普勒模糊数，以便于后续利用该多普勒模糊数来可降低甚至消除多普勒频移的绝对值过大(如大于啁啾信号频率一半时)对于解速度模糊的影响，也可提升基于该多普勒模数进行其他数据信号处理的精度。
可选的，所述两个啁啾信号包括按序发射的第一啁啾信号和第二啁啾信号；所述获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差，包括：
获取所述第一啁啾信号的时域子序列和所述第二啁啾信号的时域子序列；
对所述第一啁啾信号的时域子序列和所述第二啁啾信号的时域子序列分别进行二维快速傅里叶变换处理，以得到在所述目标峰值位置上所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值；以及
基于所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值，获取在所述目标峰值位置上所述第一啁啾信号与所述第二啁啾信号之间的相位差。
在该实施例中，通过采样获取同一次发射的两个啁啾的时域子序列，并通过二维快速傅里叶变换处理，可与传统的信号处理过程相结合来获得目标峰值位置上啁啾信号对应的相位值，能够有效降低数据信号处理的设计及实现的难度。
可选地，所述根据所述相位差和所述第二时延确定多普勒模糊数，包括：
获取模糊多普勒频率；
获取所述调频连续波信号的啁啾周期；
获取所述传感器的发射周期；以及
基于所述相位差、所述模糊多普勒频率、所述啁啾周期、所述第二时延和所述发射周期获取所述多普勒模糊数。
在该实施例中，啁啾周期、发射周期、第二时延均可直接获取，而多普勒频率和相位差则可以结合一些本申请实施例或者传统技术轻易获取，进而可以进一步降低解速度模糊等数据信号处理的设计及实现的难度。
可选地，所述基于所述相位差、所述模糊多普勒频率、所述啁啾周期、所述第二时延和所述发射周期获取所述多普勒模糊数，还包括：
基于所述相位差、所述模糊多普勒频率、所述啁啾周期和所述第二时延获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差；
获取第一数值的小数部分，所述第一数值等于所述相位差除以360度；
获取第二数值的小数部分，所述第二数值等于所述啁啾周期与所述第二时延的和乘以所述多普勒模糊数除以所述发射周期；以及
根据所述第一数值的小数部分与所述第二数值的小数部分相等，获取所述多普勒模糊数。
在该实施例中，通过在第一数值的小数部分与第二数值的小数部分相等的情况下，获取多普勒模糊数，提高了得到的多普勒模糊数精确度，进而进一步提升传感器测速的精确性。
第三方面，一种传感器，可包括：
第一发射通道，用于在至少部分发射周期中发射两个啁啾信号；
第二发射通道，用于在各发射周期发射一个啁啾信号；
接收通道，用于接收回波信号；以及
信号处理模块，用于获取所述回波信号中的目标峰值位置、获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差，以及根据所述相位差确定多普勒模糊数。
可选的，所述信号处理模块还可用于实现如本申请实施例中任意一项所述的获取目标物速度的方法，和/或
实现如本申请实施例中任意一项所述的获取多普勒模糊数的方法。
可选的，所述传感器为毫米波雷达芯片。
可选的，所述毫米波雷达芯片为AiP(Antennas in Package)芯片。
需要说明的是，在本申请各个实施例中，可基于同一发射通道在同一发射周期(或同一次发射)中可以发射至少两个啁啾信号(如2、3、4或5个啁啾信号，具体可基于实际需求来设定啁啾信号的数目)，并通过获取该至少两个啁啾信号中任意相邻啁啾信号在目标峰值上的相位差获取多普勒模糊数。其中，可以基于两个相邻啁啾信号在目标峰值上的相位差来获取多普勒模糊数，也可通过求取至少两个相邻啁啾信号在目标峰值上的相位差，并对所求取的相位差进行诸如求平均等方式来获取较为精准的相位差，并基于该较为精准的相位差来求取上述的多普勒模糊数来进一步提升解速度模糊的精确度。
第四方面，一种计算机设备，可包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例中任一项所述的方法的步骤，和/或，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例中任意一项所述的获取多普勒模糊数的方法的步骤。
第五方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例中任一项所述的方法的步骤，和/或，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例中任意一项所述的获取多普勒模糊数的方法的步骤。
上述目标物的获取目标物速度的方法、获取多普勒模糊数的方法、传感器、计算机设备和存储介质，可通过引入多普勒模糊数来提升解速度模糊的精度，并可基于传统FMCW传感器的基础上，通过在发射通道每次发射啁啾信号时发射两个啁啾信号，并基于该两个啁啾信号的时域子序列获取在目标峰值上的相位差，再基于相位差获取精准的多普勒模糊数，以对多普勒频移进行修正，以进一步提升解速度模糊的精确度，同时也可有效提升基于该多普勒模数进行其他数据信号处理结果的精度。
附图说明
图1为本申请实施例的应用环境的示意图；
图2为一个实施例中计算机设备的内部结构图；
图3为一个实施例中第一发射通道发射的两个啁啾信号的波形图；
图4为一个实施例中第二发射通道发射的啁啾信号的波形图；
图5为一个实施例中发射信号的波形图；
图6为一个实施例中获取目标物速度的方法的流程示意图；
图7为一个实施例中获取目标峰值位置的示意图；
图8为另一个实施例中发射信号的波形图；
图9为一个实施例中获取目标物速度的方法的流程示意图；
图10为一个实施例中获取多普勒模糊数的方法的流程示意图；
图11为一个实施例中传感器的模块图。
具体实施方式
本申请提供的获取目标物速度的方法、装置、设备和存储介质，旨在解决传统方法所确定的目标物的速度不准确的问题。下面将通过实施例并结合附图具体地对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
本实施例提供的获取目标物速度的方法，可以适用于如图1所示的应用环境中。其中，雷达100的发射天线发送的发射信号，通过目标物200反射，使得雷达100上的接收天线可以接收到通过目标物200反射的回波信号，进而根据回波信号确定目标物200的速度。其中，当雷达100为多发多收天线时，每个发射天线之间的距离可以相同，也可以不同，本申请实施例对此不做限制。每个接收天线之间的距离可以相同，也可以不同，本申请实施例对此不做限制。
传统的方法中，通过对混频信号进行快速傅里叶变换，得到多普勒频移的过程中，受采样频率的影响，所得到多普勒频移的范围与发射信号的啁啾信号(chirp)的重复频率息息相关，具体为
Figure BDA0002737702420000101
其中F表示发射信号的chirp的重复频率，fd表示对混频信号进行快速傅里叶变换确定的多普勒频移。也即是说，当目标物的速度超过(-F/2，F/2)这一范围时，会发生频谱混叠现象，而由于现有技术中无法准确分辨多普勒频移fd脉冲重复频率F之间的折叠次数，即无法准确获取多普勒频移fd脉冲重复频率F之间的多普勒模糊数，导致传感器所得到目标物的准确度不高，进而影响目标检测的效果。
为了解决上述技术问题，本申请实施例通过引入多普勒模糊数来提升解速度模糊的精度，并可基于传统FMCW传感器的基础上，通过在发射通道每次发射啁啾信号时发射两个啁啾信号，并基于该两个啁啾信号的时域子序列获取在目标峰值上的相位差，再基于相位差获取精准的多普勒模糊数，以对多普勒频移进行修正，以进一步提升解速度模糊的精确度，同时也可有效提升基于该多普勒模数进行其他数据信号处理结果的精度。
下面，将对本申请实施例提供的获取目标物速度的方法以及获取多普勒模糊数的方法所涉及到的实施环境进行简要说明。
如图2所示，在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图2所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种获取目标物速度的方法，或者实现一种获取多普勒模糊数的方法。
本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
首先，对本申请实施例中所采用的传感器以及传感器发射的发射信号进行介绍如下：
本申请实施例提供的获取目标物速度的方法应用于采用时分多路复用方式发射调频连续波信号的传感器中，可选的，该传感器为MIMO传感器。
该传感器具有一个第一发射通道和至少一个第二发射通道，第一发射通道可一次发射两个啁啾信号，各第二发射通道一次发射一个啁啾信号，其中，如图3所示，图3示出了第一发射通道发射的两个啁啾信号的示意图。如图4所示，图4示出了第二发射通道发射的一个啁啾信号的示意图。其中，啁啾信号(chirp)为频率随时间变化而变化的高频连续波，一般可以为锯齿形或三角形。
该传感器的发射周期是指发射信号在一个周期内的时长，发射周期TD是由多个啁啾信号的啁啾周期组成的，其中，啁啾周期是指每个啁啾信号的时长，啁啾周期用Tr表示。如图5所示，图5示例性地示出了一种传感器的发射信号的波形图，根据图5可以看出，该传感器为四发天线，包括一个第一发射通道和3个第二发射通道。可选的，本申请实施例中，第一发射通道可以在每个发射周期发射两个啁啾信号，而各个第二发射通道在每个发射周期发射一个啁啾信号，这种情况下，一个发射周期可以表示为：TD＝5Tr。例如，传统的一帧信号(frame)包括256个啁啾信号(chirp)，需要64个发射周期来完成，本申请实施例中，在每个发射周期第一发射通道从传统的发射一个啁啾信号变为发射两个啁啾信号，那么在本技术方案中，基于图5示出的四发天线，发射的啁啾信号可以达到320个。即在发射一个帧信号中新增了64个啁啾信号。
可选的，在第一啁啾信号和第二啁啾信号之间具有第一预设时延的情况下，一个发射周期可以表示为TD＝5Tr+a。
在本申请的另一个实施例中，第一发射通道在第一发射周期发射两个啁啾信号，在第二发射周期发射一个啁啾信号，各第二发射通道每次发射一个啁啾信号。例如，传统的一帧信号(frame)包括256个啁啾信号(chirp)，基于图5示出的传感器的发射信号的波形图可以看出，该传感器具有四发天线，那么，也就是说在传统技术中需要64个发射周期来完成。本申请实施例中，该64个发射周期中至少一个发射周期为第一发射周期，其余发射周期为第二发射周期，在第一发射周期，该传感器可以发射5个啁啾信号，在第二发射周期，该传感器可以发射4个啁啾信号，即在发射的一帧信号中可以新增1-64个啁啾信号。
然后，在基于上述内容的基础上，如图6所示，本申请实施例提供的获取目标物速度的方法可以包括以下步骤：
步骤601，计算机设备获取回波信号中的目标峰值位置。
本申请实施例中，当发射信号被雷达的发射天线发送出去后，经过目标物反射回来的信号被雷达的接收天线接收到，即上述回波信号。
对发射信号和回波信号进行混频处理，可以得到混频信号，本申请实施例中，计算机设备可以对该混频信号进行二维快速傅里叶变换，得到该回波信号中的目标峰值位置(kpeak,Ppeak)。其中，如图7所示，图7示出了一个目标峰值位置的示意图，其中，对混频信号进行二维快速傅里叶变换的过程是：对混频信号进行采样，将一个chirp上的采样数据存储为矩阵的行，例如有M个chirp，相应地，矩阵的行有M行，每个chirp采样点数为N，表示矩阵的列有N列，这样可以得到一个M×N的采样数据矩阵。
对于数据矩阵的每一行，可以分别做N点FFT，即距离维傅里叶变换，再对数据矩阵的每一列进行跨chirp做纵向的多普勒FFT，即速度维傅里叶变换，距离FFT(逐行)和多普勒FFT(逐列)的联合操作可视作每帧对应采样数据的二维FFT，二维FFT可同时分辨出目标物的距离和速度。因此二维FFT的目标峰值位置对应雷达前方目标物的距离信息和速度信息。
步骤602，计算机设备获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差。
本申请实施例中，该两个啁啾信号为按序发射的第一啁啾信号和第二啁啾信号，其中，该第一啁啾信号或第二啁啾信号可为新增的信号单元，或者原始的FMCW信号中的信号单元，该第一啁啾信号和第二啁啾信号的顺序可以任意排列。本申请实施例以第一啁啾信号发射在前，第二啁啾信号发射在后为例进行说明。可选的，第一啁啾信号和第二啁啾信号相同。
在本申请的一个实施例中，计算机设备获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差的过程包括以下内容：计算机设备可以获取两个啁啾信号分别在目标峰值位置处的相位值，并对两个啁啾信号的相位值求差，从而得到两个啁啾信号在该目标峰值位置的相位差。
其中，计算机设备获取两个啁啾信号分别在目标峰值位置处的相位值的过程包括以下内容：
获取第一啁啾信号的时域子序列和第二啁啾信号的时域子序列。对第一啁啾信号的时域子序列和第二啁啾信号的时域子序列分别进行二维快速傅里叶变换处理，以得到在该目标峰值位置上第一啁啾信号的相位值和第二啁啾信号的相位值。
其中，第一啁啾信号的时域子序列可以表示为：
Figure BDA0002737702420000141
其中，n表示对啁啾信号进行采样的采样序号，l表示啁啾信号的序号，fB表示目标物对应的频率分量，Ts表示对啁啾信号进行采样的采样间隔，frd表示多普勒频率，TD表示发射信号一个周期内的时长，Tr表示一个啁啾信号的时长，R表示目标物与雷达之间的距离。
第二啁啾信号的时域子序列可以表示为：
Figure BDA0002737702420000142
其中，
Figure BDA0002737702420000143
fD表示修正后的额多普勒频率，fc表示啁啾信号的起始频率，v表示目标物的速度，c表示光速。
根据式1和式2可以看出，第一啁啾信号和第二啁啾信号之间存在一个相位差fD·Tr。
对式1和式2对应的第一啁啾信号和第二啁啾信号进行二维傅里叶变换之后，可以得到第一啁啾信号和第二啁啾信号的相位值。承接式1和式2的表达式可以得到第一啁啾信号的相位值的表达式为：
Figure BDA0002737702420000151
第二啁啾信号的相位值的表达式为：
Figure BDA0002737702420000152
本申请实施例中，可以根据第一啁啾信号的相位值减去第二啁啾信号的相位值得到第一啁啾信号和第二啁啾信号的相位差，其中二者的相位差可以表示为：
Figure BDA0002737702420000153
本申请实施例中，可以根据上述式3获取第一啁啾信号的相位值，根据上述式4获取第二啁啾信号的相位值，并根据上述式5获取第一啁啾信号的相位值和第二啁啾信号的相位值的相位差。
步骤603，计算机设备根据相位差确定多普勒模糊数。
在一种可选的实现方式中，计算机设备可以根据相位差的小数部分获取多普勒模糊数，其中，相位差的小数可以是相位差除以360度以后的小数部分的值，相位差的小数部分可以表示为：
Figure BDA0002737702420000154
根据调频连续波信号中的啁啾周期、传感器的发射周期和该小数部分的值构建式7，
Figure BDA0002737702420000155
其中，传感器的发射周期TD，啁啾周期Tr均为已知数，因此可知，通过对式7中的
Figure BDA0002737702420000161
进行判决，然后基于式7可以得到多普勒模糊数q。
步骤604，计算机设备基于多普勒模糊数确定目标物的速度。
基于上述得到的多普勒模糊数q可以对多普勒频率进行修正，得到修正后的多普勒频率，然后基于修正后的多普勒频率计算目标物的速度。
本申请实施例通过在发射通道每次发射啁啾信号时发射两个啁啾信号，并基于该两个啁啾信号的时域子序列获取在目标峰值上的相位差，再基于相位差获取精准的多普勒模糊数，以对多普勒频率进行修正，提升解速度模糊的精确度，从而提高检测到的目标物的速度的准确性。
需要说明的是，在仅有一个接收天线的情况下，各个目标物反射回来的回波信号经过步骤601处理之后，可以得到各个目标物的回波信号对应的目标峰值位置，不同的目标物的回波信号对应的目标峰值位置不同。对于各个目标物，通过计算第一啁啾信号和第二啁啾信号在该目标物的回波信号对应的目标峰值位置的相位差，然后根据相位差确定多普勒模糊数，通过多普勒模糊数计算该目标物的速度。
在实际应用中，可能存在多个接收天线。为便于叙述，下面以一个目标物为例进行说明，该目标物反射回来的回波信号可以被多个接收天线分别接收到，那么通过对每个接收天线接收到的回波信号进行二维快速傅里叶变换，可以得到每个接收天线对应的目标峰值位置，然后，计算机设备可以分别计算第一啁啾信号和第二啁啾信号在每个目标峰值位置的相位差，然后根据所有相位差确定多普勒模糊数。
其中，根据所有相位差确定多普勒模糊数的过程可以是指：对所有相位差求平均得到平均相位差，并基于该平均相位差确定多普勒模糊数，根据平均相位差确定多普勒模糊数的过程可以参考步骤603公开的内容。
在本申请的另一个实施例中，第一发射通道每次发射的两个啁啾信号之间具有第一预设时延a，发射信号的波形图可以如图8所示，该第一预设时延a的值大于零。基于该种情况，如图9所示，本申请实施例提供了另一种获取目标物速度的方法，该方法包括以下步骤：
步骤901，计算机设备获取回波信号中的目标峰值位置。
请参考步骤601公开的内容。
步骤902，计算机设备获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差。
本申请实施例中，第一发射通道每次发射的两个啁啾信号包括按序发射的第一啁啾信号和第二啁啾信号，可选的，第一啁啾信号和第二啁啾信号相同。由于第一啁啾信号和第二啁啾信号之间存在第一预设时延a，因此，第二啁啾信号的时域表达式可以表示为式8：
Figure BDA0002737702420000171
结合式1示出的第一啁啾信号的时域子序列
Figure BDA0002737702420000172
可以看出，第一啁啾信号和第二啁啾信号的时域子序列存在相位差fD·(a+Tr)。
本申请实施例中，对第一啁啾信号的时域子序列和第二啁啾信号的时域子序列进行二维傅里叶变换之后，假定目标峰值位置为(kpeak,Ppeak)，那么，第一啁啾信号的相位值的表达式为：
Figure BDA0002737702420000181
第二啁啾信号的相位值的表达式为：
Figure BDA0002737702420000182
在此基础上，第一啁啾信号和第二啁啾信号的相位差可以表示为：
Figure BDA0002737702420000183
可选的，在另一种实施例中，计算机设备获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差的过程可以包括以下内容：计算机设备可以获取该第一预设时延a以及该调频连续波信号中的啁啾周期Tr，基于该第一预设时延a和该啁啾周期Tr获取模糊多普勒频率，其中模糊多普勒频率表示为：frd(a+Tr)。
然后，计算机设备可以获取第一啁啾信号的相位值
Figure BDA0002737702420000184
第二啁啾信号的相位值
Figure BDA0002737702420000185
根据第一啁啾信号的相位值、第二啁啾信号的相位值以及模糊多普勒频率确定第一啁啾信号和第二啁啾信号在目标峰值位置的相位差。该相位差的计算过程可以如式12所示：
Figure BDA0002737702420000186
步骤903，计算机设备根据相位差和第一预设时延确定多普勒模糊数。
本申请实施例中，计算机设备可以获取相位差的小数部分，其中，相位差的小数部分可以是相位差除以360度以后的小数部分的值，相位差的小数部分可以表示为：
Figure BDA0002737702420000187
计算机设备可以根据第一预设时延、调频连续波信号中的啁啾周期、传感器的发射周期和该小数部分的值构建式14：
Figure BDA0002737702420000188
由于第一预设时延a，传感器的发射周期TD，啁啾周期Tr均为已知数，因此可知，通过对式14中的
Figure BDA0002737702420000191
进行判决，然后基于式14可以得到多普勒模糊数q。
步骤904，计算机设备基于多普勒模糊数确定目标物的速度。
基于上述得到的多普勒模糊数q可以对多普勒频率进行修正，得到修正后的多普勒频率，然后基于修正后的多普勒频率计算目标物的速度。
本申请实施例中，通过在同一次发射的两个啁啾之间设置第一预设时延，来提升得到的多普勒模糊数精确度，进而进一步提升传感器测速的精确性。
本申请实施例提供一种获取多普勒模糊数的方法，该方法应用于采用时分多路复用方式发射调频连续波信号的传感器中，该传感器具有一个第一发射通道和至少一个第二发射通道，第一发射通道在至少部分发射周期中的每个周期发射两个啁啾信号，两个啁啾信号之间具有第二时延，第二时延的值大于或等于零，各第二发射通道在各发射周期中发射一个啁啾信号，如图10所示，该方法包括以下步骤：
步骤1001，计算机设备获取回波信号中的目标峰值位置。
步骤1002，计算机设备获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差。
在一种可选的实现方式中，两个啁啾信号包括按序发射的第一啁啾信号和第二啁啾信号，其中，获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差的过程包括：
步骤A1，获取第一啁啾信号的时域子序列和第二啁啾信号的时域子序列。
第一啁啾信号的时域子序列为：
Figure BDA0002737702420000192
第二啁啾信号的时域子序列为：
Figure BDA0002737702420000201
步骤A2，对第一啁啾信号的时域子序列和第二啁啾信号的时域子序列分别进行二维快速傅里叶变换处理，以得到在各目标峰值位置上第一啁啾信号的相位值和第二啁啾信号的相位值。
第一啁啾信号的相位值的表达式为：
Figure BDA0002737702420000202
第二啁啾信号的相位值的表达式为：
Figure BDA0002737702420000203
步骤A3，基于第一啁啾信号的相位值和第二啁啾信号的相位值，获取在目标峰值位置上第一啁啾信号与第二啁啾信号之间的相位差。
计算机设备可以获取该第二时延a以及该调频连续波信号中的啁啾周期Tr，基于该第二时延a和该啁啾周期Tr获取模糊多普勒频率，其中模糊多普勒频率表示为：frd(a+Tr)。
然后，计算机设备可以根据第一啁啾信号的相位值
Figure BDA0002737702420000204
第二啁啾信号的相位值
Figure BDA0002737702420000205
以及模糊多普勒频率确定第一啁啾信号和第二啁啾信号在目标峰值位置的相位差。该相位差为：
Figure BDA0002737702420000206
步骤1003，计算机设备根据相位差和第二时延确定多普勒模糊数。
本申请实施例中，计算机设备可以获取模糊多普勒频率，调频连续波信号的啁啾周期以及传感器的发射周期，并根据相位差、模糊多普勒频率，啁啾周期、第二时延和发射周期确定多普勒模糊数，该过程可以包括以下步骤：
步骤B1，基于相位差、模糊多普勒频率、啁啾周期和第二时延获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差；
其中，两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差可以表示为
Figure BDA0002737702420000211
步骤B2，获取第一数值的小数部分。
其中，第一数值等于该相位差除以360度，可以表示为
Figure BDA0002737702420000212
第一数值的小数部分可以表示为：
Figure BDA0002737702420000213
步骤B3，获取第二数值的小数部分。
其中，第二数值等于啁啾周期与第二时延的和乘以多普勒模糊数除以发射周期，可以表示为：
Figure BDA0002737702420000214
第二数值的小数部分可以表示为：
Figure BDA0002737702420000215
步骤B4，根据第一数值的小数部分与第二数值的小数部分相等，获取多普勒模糊数。
令
Figure BDA0002737702420000216
由于第二时延a，传感器的发射周期TD，啁啾周期Tr均为已知数，因此可知，通过对
Figure BDA0002737702420000217
进行判决，就可以得到多普勒模糊数q。
本申请实施例中，通过引入多普勒模糊数来提升传感器测速的精确性，即利用第一发射通道一次发射两个啁啾信号，相当于在传统FMCW传感器中一个发射通道所发射信号的前面或后面增加一个啁啾信号，并获取该两个啁啾信号在回波信号中目标峰值位置的相位差，以得到多普勒模糊数(即q)。并且，通过在同一次发射的两个啁啾之间设置第一预设时延，来提升得到的多普勒模糊数精确度，进而进一步提升传感器测速的精确性。
应该理解的是，虽然图6-图10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示，依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6-图10中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在本申请的一个实施例中，如图11所示，提供一种传感器，该传感器包括：
第一发射通道1101，用于在至少部分发射周期中发射两个啁啾信号。
第二发射通道1102，用于在各发射周期发射一个啁啾信号。
接收通道1103，用于接收回波信号。以及
信号处理模块1104，用于获取回波信号中的目标峰值位置、获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差，以及根据相位差确定多普勒模糊数。
在其中一个实施例中，该信号处理模块1104还可用于实现上述实施例提供的获取目标物速度的方法，和/或，实现上述实施例提供的获取多普勒模糊数的方法。
在其中一个实施例中，传感器为毫米波雷达芯片。
在其中一个实施例中，毫米波雷达芯片为AiP(英文：Antennas in Package)芯片。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时上述实施例中的获取目标物速度的方法的步骤，或者，实现上述实施例中的获取多普勒模糊数的方法的步骤。
本实施例提供的计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的获取目标物速度的方法的步骤，或者，实现上述实施例中的获取多普勒模糊数的方法的步骤。
在一个可选的实施例中，针对诸如FMCW MIMO雷达等传感器件，可在发射信号时，在一帧信号或一个发射天线发射周期中，通过控制MIMO天线中的某个发射天线一次发射两个啁啾信号(chirp)，即相当于在该发射天线传统发射的“原本”啁啾信号之前或之后增加一个“新”啁啾信号，且可在该“原本”啁啾信号与“新”啁啾信号之间还可增加预设的时延，以达到修改发射波形的目的。后续可根据基于上述修改后的发射波形所得到的回波信号中，该原本”啁啾信号与“新”啁啾信号在目标峰值位置上的相位差，并结合其他实施例中所阐述的计算方式，即可确定多普勒模糊数以解速度模糊，进而得到较为精准的目标物速度。
本实施例提供的计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (22)

1.一种获取目标物速度的方法，其特征在于，应用于采用时分多路复用方式发射调频连续波信号的传感器中，所述传感器具有一个第一发射通道和至少一个第二发射通道，所述第一发射通道可一次发射两个啁啾信号，各所述第二发射通道一次发射一个啁啾信号，所述方法包括：
获取回波信号中的目标峰值位置；
获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差；
根据所述相位差确定多普勒模糊数；以及
基于所述多普勒模糊数确定所述目标物的速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一发射通道每次发射的两个啁啾信号之间具有第一预设时延；所述根据所述相位差确定多普勒模糊数，包括：
根据所述相位差和所述第一预设时延确定所述多普勒模糊数；
其中，所述第一预设时延的值大于零。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述两个啁啾信号包括按序发射的第一啁啾信号和第二啁啾信号；所述根据所述相位差确定多普勒模糊数，包括：
获取在所述目标峰值位置上，所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值；
根据所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值，获取在所述目标峰值位置上所述第一啁啾信号与所述第二啁啾信号之间的相位差；以及
根据所述相位差确定所述多普勒模糊数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取在所述目标峰值位置上，所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值，包括：
获取所述第一啁啾信号的时域子序列和所述第二啁啾信号的时域子序列；
对所述第一啁啾信号的时域子序列和所述第二啁啾信号的时域子序列分别进行二维快速傅里叶变换处理，以得到在所述目标峰值位置上所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一发射通道每次发射的两个啁啾信号之间具有第一预设时延；所述根据所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值，获取在所述目标峰值位置上的相位差，包括：
获取模糊多普勒频率；以及
根据所述第一啁啾信号的相位值、所述第二啁啾信号的相位值、所述第一预设时延、所述模糊多普勒频率和所述调频连续波信号中的啁啾周期获取所述相位差。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一啁啾信号和所述第二啁啾信号相同。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位差确定多普勒模糊数，包括：
根据所述相位差的小数部分获取所述多普勒模糊数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一发射通道每次发射的两个啁啾信号之间具有第一预设时延；所述根据所述相位差的小数部分获取所述多普勒模糊数，包括：
获取所述相位差除以360度后的小数部分的值；
基于所述第一预设时延、所述调频连续波信号中的啁啾周期、所述传感器的发射周期和所述小数部分的值获取所述多普勒模糊数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一发射通道在每个发射周期发射两个啁啾信号，各所述第二发射通道在每个发射周期发射一个啁啾信号。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一发射通道在第一发射周期发射两个啁啾信号，在第二发射周期发射一个啁啾信号，各所述第二发射通道每次发射一个啁啾信号。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述传感器为MIMO传感器。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一发射通道还可一次发射至少三个啁啾信号，各所述第二发射通道一次发射一个啁啾信号；所述获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差，包括：
获取所述至少三个啁啾信号中相邻两个啁啾信号在所述目标峰值位置上的所述相位差。
13.一种获取多普勒模糊数的方法，其特征在于，应用于采用时分多路复用方式发射调频连续波信号的传感器中，所述传感器具有一个第一发射通道和至少一个第二发射通道，所述第一发射通道在至少部分发射周期中的每个周期发射两个啁啾信号，所述两个啁啾信号之间具有第二时延，各所述第二发射通道在各发射周期中发射一个啁啾信号，所述方法包括：
获取回波信号中的目标峰值位置；
获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差；以及
根据所述相位差和所述第二时延确定多普勒模糊数；
其中，所述第二时延的值大于或等于零。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述两个啁啾信号包括按序发射的第一啁啾信号和第二啁啾信号；所述获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差，包括：
获取所述第一啁啾信号的时域子序列和所述第二啁啾信号的时域子序列；
对所述第一啁啾信号的时域子序列和所述第二啁啾信号的时域子序列分别进行二维快速傅里叶变换处理，以得到在所述目标峰值位置上所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值；以及
基于所述第一啁啾信号的相位值和所述第二啁啾信号的相位值，获取在所述目标峰值位置上所述第一啁啾信号与所述第二啁啾信号之间的相位差。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位差和所述第二时延确定多普勒模糊数，包括：
获取模糊多普勒频率；
获取所述调频连续波信号的啁啾周期；
获取所述传感器的发射周期；以及
基于所述相位差、所述模糊多普勒频率、所述啁啾周期、所述第二时延和所述发射周期获取所述多普勒模糊数。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述基于所述相位差、所述模糊多普勒频率、所述啁啾周期、所述第二时延和所述发射周期获取所述多普勒模糊数，还包括：
基于所述相位差、所述模糊多普勒频率、所述啁啾周期和所述第二时延获取两个啁啾信号在目标峰值位置的相位差；
获取第一数值的小数部分，所述第一数值等于所述相位差除以360度；
获取第二数值的小数部分，所述第二数值等于所述啁啾周期与所述第二时延的和乘以所述多普勒模糊数除以所述发射周期；以及
根据所述第一数值的小数部分与所述第二数值的小数部分相等，获取所述多普勒模糊数。
17.一种传感器，其特征在于，包括：
第一发射通道，用于在至少部分发射周期中发射两个啁啾信号；
第二发射通道，用于在各发射周期发射一个啁啾信号；
接收通道，用于接收回波信号；以及
信号处理模块，用于获取所述回波信号中的目标峰值位置、获取所述两个啁啾信号在所述目标峰值位置的相位差，以及根据所述相位差确定多普勒模糊数。
18.根据权利要求17所述的传感器，其特征在于，所述信号处理模块还可用于实现如权利要求1-12中任意一项所述的获取目标物速度的方法，和/或
实现如权利要求13-16中任意一项所述的获取多普勒模糊数的方法。
19.根据权利要求17或16所述的传感器，其特征在于，所述传感器为毫米波雷达芯片。
20.根据权利要求19所述的传感器，其特征在于，所述毫米波雷达芯片为AiP芯片。
21.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-12中任一项所述的方法的步骤，或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求13-16中任一项所述的方法的步骤。
22.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-12中任一项所述的方法的步骤，或者，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求13-16中任一项所述的方法的步骤。
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