CN112578354A - 确定目标物方位角的方法、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种确定目标物方位角的方法、计算机设备、存储介质、集成电路、无线电器件、传感器和设备，涉及目标探测技术领域。该确定目标物方位角的方法，通过获取预设待搜索角度集合；获取目标物的个数N；基于最大似然估计对所述待搜索角度集合进行N维搜索；以及基于所述N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；其中，由于待搜索角度集合中的预设的待搜索角度为等函数差值，因此在每次迭代计算的过程中，可以减少在线计算相邻的预设的待搜索角度的函数差值的计算量。

Description

确定目标物方位角的方法、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202010131565.9、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

本申请涉及目标探测技术领域，特别是涉及了一种确定目标物方位角的方法、计算机设备、存储介质、集成电路、无线电器件、传感器和设备。

背景技术

传感器在进行目标探测时，一般是采用最大似然估计(Maximum likelihoodestimation，MLE)方法来确定目标的方位角。在此过程中，需基于目标的个数来对估计结果进行在线搜索。例如，若所探测到的目标个数为n(n为正整数)，则需要对估计结果进行n维搜索，即需要对待搜索的n个角度的不同组合进行迭代计算，由于迭代计算会涉及代价函数的计算，会使得每次迭代计算的计算量很大。

同时，在实际的应用中，由于传感器通常会同时探测到多个目标，故而需要对估计结果基于目标个数进行很多维的搜索，就会使得计算量就会成指数增加，进而大大降低传感器目标探测的效率，同时也会对目标探测的精准度造成不利的影响。

发明内容

基于此，针对上述计算量大的问题，本申请提供了一种确定目标物方位角的方法、计算机设备、存储介质、集成电路、无线电器件、传感器和设备。

第一方面，一种确定目标物方位角的方法，该方法包括：

获取预设待搜索角度集合；

获取目标物的个数N；

基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索；以及

基于N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；

其中，待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，多个预设的待搜索角度的个数大于N。

在本申请的一个实施例中，基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索，包括：

从多个预设的待搜索角度中选取N个角度；以及

基于预设函数差值，针对不同组合的N个角度分别进行迭代计算。

在本申请的一个实施例中，该迭代计算包括：

基于预设函数差值，在线计算不同组合的N个角度的内积值；以及

基于內积值获取N维搜索的结果。

在本申请的一个实施例中，该迭代计算包括：

预存若干內积值；以及

针对不同组合的N个角度，调取对应的內积值来获取N维搜索的结果；

其中，若干內积值为基于预设函数差值计算得出的值。

在本申请的一个实施例中，应用于传感器中，获取预设待搜索角度集合，包括：

基于N维搜索中所使用的函数，设置预设函数；

在传感器的测角范围内，按照从大到小或从小到大的顺序，基于预设函数设置多个预设的待搜索角度以形成待搜索角度集合；

其中，在待搜索角度集合中，针对任意相邻的两个角度，该两个角度的预设函数的值之间的差值相等。

在本申请的一个实施例中，预设函数为正弦函数。

在本申请的一个实施例中，待搜索角度集合定义为：

θ_set＝{arcsin(sinStart+sinStep·n)|n＝0,1,2,……θ_num-1}

其中，θ_set表示待搜索角度集合，θ_num表示目标物的数量，sinStart表示起始的待搜索角度，sinStep表示待搜索角度的角度步进。

在本申请的一个实施例中，基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索，包括：

采用最大化搜索模型进行N维搜索，其中，最大化搜索模型为：

其中，θ＝[θ₀,θ₁,……θ_n-1]，用于表示待搜索角向量，n表示目标物的个数；x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T，用于表示接收天线接收的回波信号，ant表示接收天线的个数；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；

表示角度θ_i对应的导向向量，d_j表示第j根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

在本申请的一个实施例中，当N为2时，基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索，包括：

在基于正弦函数的差值，针对不同组合的N个预设的待搜索角度进行迭代计算时，每次迭代计算的公式为：

其中，x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T为接收天线接收的回波信号；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；a＝x^Ha(θ_j)；b＝x^Ha(θ_k)；c＝ant为接收天线的个数；d为基于预设函数差值确定的內积值。

在本申请的一个实施例中，內积值为：

其中，sin(θ_k)-sin(θ_i)为预设函数差值，其中，预设函数差值为常数，θ_kθ_i表示角度值。

第二方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面所示方法步骤。

第三方面，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第一方面所示方法步骤。

第四方面，一种集成电路，包括：

信号收发通道，用于发射无线电信号，以及接收回波信号；

模数电路模块，用于对回波信息进行模数转换生成数字信号；以及

数字信号处理模块，用于基于数字信号获取预设待搜索角度集合；获取目标物的个数N；基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索；以及基于N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；

其中，待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，多个预设的待搜索角度的个数大于N。

在本申请的一个实施例中，无线电信号为毫米波信号。

第五方面，一种无线电器件，包括：

承载体；

如上述第四方面所示的集成电路，设置在所处承载体上；以及

天线，设置在承载体上，与发收通道连接，用于发收无线电信号。

第六方面，一种传感器，包括：

发射天线，用于发射探测信号；

接收天线，用于接收回波信号；

信号处理模块，用于获取预设待搜索角度集合；获取目标物的个数N；基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索；以及基于N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；其中，待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，多个预设的待搜索角度的个数大于N。

在本申请的一个实施例中，信号处理模块还可用于实现如上述第一方面所示方法步骤。

在本申请的一个实施例中，传感器为MIMO传感器。

在本申请的一个实施例中，接收天线包括至少两个。

在本申请的一个实施例中，传感器为毫米波雷达芯片。

在本申请的一个实施例中，毫米波雷达芯片为AiP芯片。

第七方面，一种设备，包括：

设备本体；以及

设置于设备本体上的如上述第五方面所示的无线电器件，或者如上述第六方面所示的传感器；

其中，无线电器件用于目标检测和/或通信。

上述确定目标物方位角的方法，通过获取预设待搜索角度集合；获取目标物的个数N；基于最大似然估计对所述待搜索角度集合进行N维搜索；以及基于所述N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；其中，所述待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，所述多个预设的待搜索角度的个数大于N。其中，由于待搜索角度集合中的预设的待搜索角度为等函数差值，因此可以认为，待搜索角度集合中相邻的预设的待搜索角度的函数差值为常数，这样在每次迭代计算的过程中，可以不需要在线计算相邻的预设的待搜索角度的函数差值，一方面降低了在线计算待搜索角度集合中相邻的预设的待搜索角度的函数差值的计算量，另一方面，避免了相邻的预设的待搜索角度的函数差值出现指数级增长。因此，可以提高最大似然估计搜索目标方位角的速度。

附图说明

图1为一个实施例中确定目标物方位角的方法的应用环境的示意图；

图2为一个实施例中确定目标物方位角的方法的另一种应用环境的示意图；

图3为一个实施例中确定目标物方位角的方法的流程示意图；

图4为一个实施例中确定待搜索角度集合的方法的流程图；

图5为一个实施例中提供的确定目标物方位角的装置的结构示意图；

图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

本申请提供的确定目标物方位角的方法、计算机设备、存储介质、集成电路、无线电器件、传感器和设备，旨在解决传统方法计算量过大的问题。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。

雷达作为一种常见的目标搜索工具，常常被应用于各种目标搜索的场景中。通常，雷达可通过发射天线向外发送雷达信号(如毫米波、厘米波)，并通过接收天线接收目标物反射回来的回波信号来确定目标物的方位角，以使雷达得到目标搜索的结果。

雷达在进行目标搜索时，通常采用最大似然估计来确定目标物的方位角。采用MLE来确定目标物的方位角或波达方向(DOA，Direction Of Arrival，也可成为到达角)时，通常是通过将不同的待搜索角向量输入预设的搜索模型中，得到各待搜索角向量对应的模型输出结果，从各模型输出结果中选取目标模型输出结果，并根据目标模型输出结果对应的待搜索角向量得到方位角。例如，预设的搜索模型可以是最大化搜索模型

将该模型输出的模型输出结果中的最大值对应的待搜索角向量作为目标物的方位角；其中，θ＝[θ₀,θ₁,……θ_n-1]，表示目标物的待搜索角向量，元素个数n表示目标物的个数，x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T，表示接收天线接收的回波信号，ant表示接收天线的个数。A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]表示由搜索角向量对应的导向向量(steeringvector)组成的矩阵，

表示角度θ_i对应的导向向量，d_j表示第j根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

在上述技术中，雷达可以预先设置包括多个待搜索角度的角度集合，然后，若所探测到的目标个数为n(n为正整数)，则需要从预先设置的角度集合中任意选择n个待搜索角度作为一组待搜索角向量，进而得到多组待搜索角向量。然后，将基于预设的搜索模型对上述多组待搜索角向量进行运算处理，以得到目标角度信息。其中，预设的搜索模型在根据待搜索向量进行计算时，通常涉及到内积值d的计算，其中，

a(θ_j)表示待搜索角度θ_j对应的导向向量，a(θ_k)表示待搜索角度θ_k对应的导向向量。通常角度集合中包括的各个待搜索角度是按照预设的角度步进得到的等角度差值的待搜索角度，因此上述内积值d的数量通常为待搜索角度的数量的平方。例如，当待测角度的个数增大时，内积值d的计算量会呈快速(如二次多项式级)增长趋势，这样就导致每次迭代计算的计算量很大。

基于上述问题，本申请实施例提供的确定目标物方位角的方法，通过将预设待搜索角度集合包含的预设的待搜索角度设置为等函数差值(如等正弦函数差值)，也就是说，待搜索角度集合中相邻的预设的待搜索角度的函数差值为常数，这样在每次迭代计算的过程中，可以不需要在线计算相邻的预设的待搜索角度的函数差值，一方面降低了在线计算待搜索角度集合中相邻的预设的待搜索角度的函数差值的计算量，另一方面，避免了相邻的预设的待搜索角度的函数差值的个数出现快速增长。因此，可以提高最大似然估计搜索目标方位角的速度。

下面，将对本申请实施例提供的确定目标物方位角的方法所涉及到的实施环境进行简要说明。

本实施例提供的确定目标物方位角的方法，可以适用于如图1所示的应用环境中。图1中示出了一种传感器100以及多个目标物200，其中，传感器100和目标物200之间的双箭头表示探测信号和回波信号，该传感器100包括发射天线、接收天线和信号处理模块，发射天线用于发射探测信号，接收天线用于接收目标物200反射回来的回波信号，信号处理模块可以对回波信号进行诸如滤波、降频、模数转换(ADC)、采样(Samp)、二维傅里叶变换(2D-FFT)、恒虚警率(CFAR)、波达方向(DOA)等信号处理操作，进而得到目标物200与传感器100之间的径向距离，以及目标物200当前相对于传感器100的速度、方位角等参数。进一步的，信号处理模块还用于实现本申请实施例提供的确定目标物方位角的方法。

可选的，该传感器可以为MIMO传感器。

可选的，该传感器可以具有至少两个接收天线，即该传感器可为一发多收或多发多收的传感器，同时各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。

可选的，该传感器可以包括毫米波雷达芯片，可选的，毫米波雷达芯片为AiP芯片。

在一种可选的实现方式中，本实施例提供的确定目标物方位角的方法，可以适用于如图2所示的集成电路201中，该集成电路201包括信号收发通道2011，用于发射无线电信号，以及接收回波信号；模数电路模块2012，用于对所述回波信息进行模数转换生成数字信号；以及数字信号处理模块2013，用于实现本申请实施例提供的确定目标物方位角的方法。可选的，该无线电信号为毫米波信号。

具体地，在该集成电路中，还可以包括其他数字电路、数字功能模块以及运行控制设备，各类数字电路为集成电路的基础构成，不同的数字电路可以实现集成电路的不同功能，数字功能模块用于检测各个数字电路工作是否正常，运行控制设备可以对数字功能模块进行统一的配置管理，运行控制设备中的数字控制器可以通过数字控制接口向数字功能模块发送进行功能检测的控制信号，配置模块中存储有配置信息与状态信息，配置信息可以由外部获取，状态机用于控制集成电路的工作流程，状态机可以读取配置模块中存储的配置信息，对控制数字控制器产生相应的控制信号输出给数字功能模块，以实现控制数字功能模块对各个数字电路进行检测。

上述集成电路，可以采用统一的数字控制器通过数字控制接口与片上系统的数字功能模块连接，再通过配置模块和状态机实现对片上系统中数字功能模块运行状态的统一配置管理，提高了集成电路中片上系统的运行控制效率。

可选地，在一个实施例中，上述集成电路可以为毫米波雷达芯片，上述无线电信号可以为毫米波信号。集成电路中的数字功能模块的种类可以根据实际需求确定。例如，在毫米波雷达芯片，数字功能模块可以为功率检测器等，可以用于检测天线功率放大器的电压值是否异常，而运行控制设备可以该控制功率检测器工作。

在一种可选的实现方式中，本实施例提供的确定目标物方位角的方法，可以适用于无线电器件，该无线电器件包括：承载体；如上述实施例所述的集成电路，该集成电路设置在承载体上；天线，设置在承载体上；其中，集成电路通过第一传输线与天线连接，用于收发无线电信号。其中，承载体可以为印刷电路板PCB，第一传输线可以为PCB走线。

在一种可选的实现方式中，本申请还提供一种设备，包括：设备本体；以及设置于设备本体上的如上述实施例的无线电器件，或者如上述实施例所述的传感器；其中，无线电器件用于目标检测和/或通信。

具体地，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，无线电器件可以设置在设备本体的外部，在本申请的另一个实施例中，无线电器件还可以设置在设备本体的内部，在本申请的其他实施例中，无线电器件还可以一部分设置在设备本体的内部，一部分设置在设备本体的外部。本申请对此不作限定，具体视情况而定。需要说明的是，无线电器件可通过发射及接收信号实现诸如目标检测及通信等功能。

在一个可选的实施例中，上述设备本体可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电脑等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械手(或机器人)等，也可为用于检测生命特征参数的各种仪器以及搭载该仪器的各种设备。无线电器件则可为本申请任一实施例中所阐述的无线电器件，无线电器件的结构和工作原理在上述实施例中已经进行了详细说明，此处不在一一赘述。

请参考图3，图3为一个实施例中确定目标物方位角的方法的流程示意图。该方法可以应用于图1中所示出的传感器或者图2中所示出的集成电路中，为便于叙述，本申请实施例中，将传感器和集成电路均称为雷达，并以雷达为本申请实施例的执行主体，如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤301，获取预设待搜索角度集合。

其中，待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，多个预设的待搜索角度的个数大于N。

本申请实施例中，预设的待搜索角度对应的函数可以用f(θ)表示，相邻的预设的待搜索角度之间存在如公式(1)所示的关系：

f(θ_i)-f(θ_i+1)＝f(θ_i+1)-f(θ_i+2)，公式(1)。

基于公式(1)，假设任意相邻的两个预设的待搜索角度的函数的差值为0.1，并以0°为起始待搜索角度，可以得到等式f(0)-f(θ_i+1)＝0.1，基于该等式可以计算得到θ_i+1，然后，基于f(θ_i+1)-f(θ_i+2)＝0.1计算得到θ_i+2，以此类推可以依次计算得到其他预设的待搜索角度。雷达可以根据该多个预设的待搜索角度确定待搜索角度集合，并将待搜索角度集合存储到存储器中。当雷达需要确定目标物方位角时，雷达可以从存储器中获取预设待搜索角度集合。

需要说明的是，任意相邻的两个预设的待搜索角度的函数的差值可以是根据需求设定好的，本申请实施例中不对任意相邻的两个预设的待搜索角度的函数的差值的大小做限定。

步骤302，获取目标物的个数N。

本申请实施例中，目标物的个数N可以是用户输入的，也可以是雷达基于目标物反射回来的回波信号确定出来的。

步骤303，基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索。

本申请实施例中，对待搜索角度集合进行N维搜索的过程包括：从待搜索角度集合中选取N个预设的待搜索角度作为一个组合，得到多个不同组合。可选的，一个组合中的N个预设的待搜索角度可以是待搜索角度集合中连续的预设的待搜索角度。或者，一个组合中的N个预设的待搜索角度可以是待搜索角度集合中的任意的预设的待搜索角度。

然后，雷达可以基于预设函数差值，针对不同组合的N个预设的待搜索角度分别进行迭代计算，以得到N维搜索结果。

其中，本申请实施例中，预设函数差值可以用f(θ_i)-f(θ_i+1)表示。对于每个组合的N个预设的待搜索角度，本申请实施例中，雷达可以在线计算该组合的内积值d，然后，将该组合的内积值d代入预先设置好的搜索模型中，计算得到该组合对应的代价函数的函数值，该代价函数的函数值即为该组合对应的搜索结果。

其中，计算内积值d的公式为：

其中，f(θ_k)-f(θ_i)为预设函数差值，ant为接收天线的个数，θ_kθ_i表示该组合中的N个预设的待搜索角度，d_i表示第i根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

本申请实施例中，由于任意相邻的两个角度之间预设函数差值f(θ_i)-f(θ_i+1)相等，且为常数，因此，内积值d的公式中的f(θ_k)-f(θ_i)一般为预设函数差值或者预设函数差值的整数倍，通过减少f(θ_k)-f(θ_i)的数量，可以减少内积值d的数量，这样在进行迭代运算时，可以减少在线计算内积值d的运算量，从而提高最大似然估计搜索目标方位角的速度。

下面，对计算每个组合的内积值d的过程进行说明：

以某组合为例，可以从该组合中的N个预设的待搜索角度中选择θ_kθ_i，然后基于上式计算内积值d。

可选的，在N大于2的情况下，可从该组合的N个预设的待搜索角度中任选两个角度，并计算该两个角度的内积值以得到多(如C2_N)个内积值d，然后将该多个内积值代入预先设置好的搜索模型中，以进行目标探测。

在一种可能的实现方式中，由于相邻角度之间预设函数差值相等，因此，可以基于该预设函数差值计算得到不同的组合对应的内积值，并存储在本地存储器中。

对于不同组合的N个角度，可以调用预存的各个组合对应的内积值d，并将各个组合对应的内积值d输入预先设置好的搜索模型中，从而得到各个组合对应的搜索结果。该方法不需要在线计算内积值d，而是通过调用预存的内积值d，不仅减少了数据运算量，而且提高了数据运算速度。

下面，就以N为2为例，对将该组合的内积值d代入预先设置好的搜索模型的技术过程进行说明：

可选的，该搜索模型的表达式可以为：

其中，x^HA(A^HA)^-1A^Hx为代价函数，x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T为接收天线接收的回波信号；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由该组合中的N(即2)个预设的待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；a＝x^Ha(θ_j)；b＝x^Ha(θ_k)；c＝ant为接收天线的个数；d为基于预设函数差值确定的內积值。

表示角度θ_i对应的导向向量，a(θ_k)表示角度θ_k对应的导向向量，d_j表示第j根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

在a、b和c均为已知量的情况下，将该组合的内积值d代入到上述表达式的右侧部分，可以计算得到上述表达式中代价函数的函数值，即得到该组合对应的搜索结果。

基于相同的原理，可以计算得到每个组合对应的搜索结果。

步骤304，基于N维搜索的结果，获取各目标物的方位角。

本申请实施例中，在得到了各组合对应的搜索结果之后，雷达可以将N维搜索的结果中最大的搜索结果对应的组合确定为该N个目标物的方向角。

可选的，在得到了各组合对应的搜索结果之后，雷达可以将N维搜索的结果中最小的搜索结果对应的组合确定为该N个目标物的方向角。

可选的，在得到了各组合对应的搜索结果之后，雷达可以将N维搜索的结果中大于预设阈值或者小于预设阈值的搜索结果对应的组合确定为该N个目标物的方向角。

本申请实施例提供的确定目标物方位角的方法，由于待搜索角度集合中的预设的待搜索角度为等函数差值，因此在每次迭代计算的过程中，可以减少在线计算相邻的预设的待搜索角度的函数差值的计算量，并且，通过限定多个预设的待搜索角度按照等函数差值分布可以避免相邻的预设的待搜索角度的函数差值出现快速增长。综合以上内容可知，本申请提供的确定目标物方位角的方法可以提高最大似然估计搜索目标方位角的速度。

在上述实施例的基础上，如图4所示，本申请实施例提供了一种确定待搜索角度集合的方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤401，基于N维搜索中所使用的函数，设置预设函数。

本申请实施例中，在N维搜索中所使用的搜索模型的中，需要计算内积值d，而内积值

根据内积值d的公式中的sin(θ_k)-sin(θ_i)确定预设函数。

可选的，预设函数可以为正弦函数。可选的，预设函数可以为余弦函数。

步骤402，在传感器的测角范围内，按照从大到小或从小到大的顺序，基于预设函数设置多个预设的待搜索角度以形成待搜索角度集合。

其中，在待搜索角度集合中，针对任意相邻的两个角度，该两个角度的预设函数的值之间的差值相等。

可选的，本申请实施例中，待搜索角度集合可以定义为θ_set＝{arcsin(sinStart+sinStep·n)|n＝0,1,2,……θ_num-1}

其中，θ_set表示所述待搜索角度集合，θ_num表示目标物的数量，所述sinStart表示起始的待搜索角度，所述sinStep表示所述待搜索角度的角度步进。

本申请实施例中，通过设置预设函数，并基于相邻待搜索角度对应的预设函数的差值确定待搜索角度，使得待搜索角度按照等函数差值分布，这样在每次迭代计算的过程中，可以减少在线计算相邻的预设的待搜索角度的函数差值的计算量。

在本申请的另一个实施例中，该实施例示出了基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索的技术过程，该技术过程包括：

采用最大化搜索模型进行N维搜索。

其中，最大似然估计的角度判决准则可以表示如下：

可选的，本申请实施例中，可以基于该最大似然估计的角度判决准则建立最大化搜索模型，该最大化搜索模型的与该最大似然估计的角度判决准则等效，其表达式可以为：

其中，θ＝[θ₀,θ₁,……θ_n-1]，用于表示待搜索角向量，n表示目标物的个数；所述x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T，用于表示接收天线接收的回波信号，ant表示接收天线的个数；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；

表示角度θ_i对应的导向向量，d_j表示第j根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

通过计算代价函数x^HA(A^HA)^-1A^Hx的值可以得到搜索结果。

其中，计算代价函数x^HA(A^HA)^-1A^Hx的过程可以包括以下内容：

从待搜索角度集合中选取N个预设的待搜索角度作为一个组合，得到多个不同组合。

在预设函数为正弦函数的情况下，计算各个组合对应的内积值d，其中，内积值d的计算公式可以表示如下：

其中，sin(θ_k)-sin(θ_i)为预设函数差值，其中，预设函数差值为常数，θ_kθ_i表示角度值。

可选的，在目标物的个数N为2的情况下，sin(θ_k)-sin(θ_i)为预设函数差值，相应的，内积值d可以为常数。

基于上述正弦函数的差值，针对N为2进行迭代计算时，每次迭代计算的公式为：

其中，x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T为接收天线接收的回波信号；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；a＝x^Ha(θ_j)；b＝x^Ha(θ_k)；c＝ant为接收天线的个数；d为基于预设函数差值确定的內积值。

可以将上述内积值d带入到该迭代计算公式中，从而计算出代价函数x^HA(A^HA)^-1A^Hx的值。

可选的，本申请实施例中，各组合对应的内积值d值可以以内积值d值集合的方式预存，当各个组合最大化搜索模型时，可以调用预存的内积值d值集合，进而根据预存的内积值d值集合中各个组合对应的内积值d值，计算得到各个组合对应的搜索结果。

本申请实施例中，由于相邻两个待搜索角度之间的正弦值的差值相等，因此内积值d值的数量大大减小，在内积值d减少的情况下，在迭代计算代价函数值的过程中，减少了计算量。

应该理解的是，虽然图3至图4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3至图4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。

图5为一个实施例中提供的确定目标物方位角的装置的结构示意图，如图5所示，该确定目标物方位角的装置500包括：第一获取模块501，第二获取模块502，搜索模块503和第三获取模块504，其中：

第一获取模块501，获取预设待搜索角度集合；

第二获取模块502，获取目标物的个数N；

搜索模块503，基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索；以及

第三获取模块504，基于N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；

其中，待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，多个预设的待搜索角度的个数大于N。

在本申请的一个实施例中，搜索模块503还用于：

从多个预设的待搜索角度中选取N个角度；以及

基于预设函数差值，针对不同组合的N个角度分别进行迭代计算。

在本申请的一个实施例中，搜索模块503还用于：

基于预设函数差值，在线计算不同组合的N个角度的内积值；以及

基于內积值获取N维搜索的结果。

在本申请的一个实施例中，搜索模块503还用于：

预存若干內积值；以及

针对不同组合的N个角度，调取对应的內积值来获取N维搜索的结果；

其中，若干內积值为基于预设函数差值计算得出的值。

在本申请的一个实施例中，第一获取模块501还用于：

基于N维搜索中所使用的函数，设置预设函数；

在传感器的测角范围内，按照从大到小或从小到大的顺序，基于预设函数设置多个预设的待搜索角度以形成待搜索角度集合；

其中，在待搜索角度集合中，针对任意相邻的两个角度，该两个角度的预设函数的值之间的差值相等。

在本申请的一个实施例中，预设函数为正弦函数。

在本申请的一个实施例中，待搜索角度集合定义为：

θ_set＝{arcsin(sinStart+sinStep·n)|n＝0,1,2,……θ_num-1}

其中，θ_set表示待搜索角度集合，θ_num表示目标物的数量，sinStart表示起始的待搜索角度，sinStep表示待搜索角度的角度步进。

在本申请的一个实施例中，搜索模块503还用于：

采用最大化搜索模型进行N维搜索，其中，最大化搜索模型为：

其中，θ＝[θ₀,θ₁,……θ_n-1]，用于表示待搜索角向量，n表示目标物的个数；x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T，用于表示接收天线接收的回波信号，ant表示接收天线的个数；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；

表示角度θ_i对应的导向向量，d_j表示第j根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

在本申请的一个实施例中，搜索模块503还用于：

在基于正弦函数的差值，针对N为2进行迭代计算时，每次迭代计算的公式为：

其中，x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T为接收天线接收的回波信号；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；a＝x^Ha(θ_j)；b＝x^Ha(θ_k)；c＝ant为接收天线的个数；d为基于预设函数差值确定的內积值。

在本申请的一个实施例中，內积值为：

其中，sin(θ_k)-sin(θ_i)为预设函数差值，其中，预设函数差值为常数，θ_kθ_i表示角度值。

关于一种确定目标物方位角的装置的具体限定可以参见上文中对确定目标物方位角的方法的限定，在此不再赘述。上述确定目标物方位角的装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图6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、通信接口、显示屏和输入装置。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、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。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种确定目标物方位角的方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图6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。

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，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取预设待搜索角度集合；

获取目标物的个数N；

基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索；以及

基于N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；

其中，待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，多个预设的待搜索角度的个数大于N。

在本申请的一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

从多个预设的待搜索角度中选取N个角度；以及

基于预设函数差值，针对不同组合的N个角度分别进行迭代计算。

在本申请的一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：基于预设函数差值，在线计算不同组合的N个角度的内积值；以及

基于內积值获取N维搜索的结果。

在本申请的一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：预存若干內积值；以及

针对不同组合的N个角度，调取对应的內积值来获取N维搜索的结果；

其中，若干內积值为基于预设函数差值计算得出的值。

在本申请的一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：基于N维搜索中所使用的函数，设置预设函数；

在传感器的测角范围内，按照从大到小或从小到大的顺序，基于预设函数设置多个预设的待搜索角度以形成待搜索角度集合；

其中，在待搜索角度集合中，针对任意相邻的两个角度，该两个角度的预设函数的值之间的差值相等。

在本申请的一个实施例中，预设函数为正弦函数。

在本申请的一个实施例中，待搜索角度集合定义为：

θ_set＝{arcsin(sinStart+sinStep·n)|n＝0,1,2,……θ_num-1}

其中，θ_set表示待搜索角度集合，θ_num表示目标物的数量，sinStart表示起始的待搜索角度，sinStep表示待搜索角度的角度步进。

在本申请的一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：采用最大化搜索模型进行N维搜索，其中，最大化搜索模型为：

其中，θ＝[θ₀,θ₁,……θ_n-1]，用于表示待搜索角向量，n表示目标物的个数；x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T，用于表示接收天线接收的回波信号，ant表示接收天线的个数；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；

表示角度θ_i对应的导向向量，d_j表示第j根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

在本申请的一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：在基于正弦函数的差值，针对N为2进行迭代计算时，每次迭代计算的公式可为：

其中，x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T为接收天线接收的回波信号；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；a＝x^Ha(θ_j)；b＝x^Ha(θ_k)；c＝ant为接收天线的个数；d为基于预设函数差值确定的內积值。

在本申请的一个实施例中，內积值为：

其中，sin(θ_k)-sin(θ_i)为预设函数差值，其中，预设函数差值为常数，θ_kθ_i表示角度值。

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以下步骤：

获取预设待搜索角度集合；

获取目标物的个数N；

基于最大似然估计对待搜索角度集合进行N维搜索；以及

基于N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；

其中，待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，多个预设的待搜索角度的个数大于N。

在本申请的一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

从多个预设的待搜索角度中选取N个角度；以及

基于预设函数差值，针对不同组合的N个角度分别进行迭代计算。

在本申请的一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

基于预设函数差值，在线计算不同组合的N个角度的内积值；以及

基于內积值获取N维搜索的结果。

在本申请的一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

预存若干內积值；以及

针对不同组合的N个角度，调取对应的內积值来获取N维搜索的结果；

其中，若干內积值为基于预设函数差值计算得出的值。

在本申请的一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

基于N维搜索中所使用的函数，设置预设函数；

在传感器的测角范围内，按照从大到小或从小到大的顺序，基于预设函数设置多个预设的待搜索角度以形成待搜索角度集合；

其中，在待搜索角度集合中，针对任意相邻的两个角度，该两个角度的预设函数的值之间的差值相等。

在本申请的一个实施例中，预设函数为正弦函数。

在本申请的一个实施例中，待搜索角度集合定义为：

θ_set＝{arcsin(sinStart+sinStep·n)|n＝0,1,2,……θ_num-1}

其中，θ_set表示待搜索角度集合，θ_num表示目标物的数量，sinStart表示起始的待搜索角度，sinStep表示待搜索角度的角度步进。

在本申请的一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

采用最大化搜索模型进行N维搜索，其中，最大化搜索模型为：

其中，θ＝[θ₀,θ₁,……θ_n-1]，用于表示待搜索角向量，n表示目标物的个数；x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T，用于表示接收天线接收的回波信号，ant表示接收天线的个数；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；

表示角度θ_i对应的导向向量，d_j表示第j根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

在本申请的一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在基于正弦函数的差值，针对两个待搜索角度进行迭代计算时，每次迭代计算的公式可为：

其中，x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T为接收天线接收的回波信号；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；a＝x^Ha(θ_j)；b＝x^Ha(θ_k)；c＝ant为接收天线的个数；d为基于预设函数差值确定的內积值。

在本申请的一个实施例中，內积值为：

其中，sin(θ_k)-sin(θ_i)为预设函数差值，其中，预设函数差值为常数，θ_kθ_i表示角度值。

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)

1.一种确定目标物方位角的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取预设待搜索角度集合；

获取目标物的个数N；

基于最大似然估计对所述待搜索角度集合进行N维搜索；以及

基于所述N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；

其中，所述待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于1的整数，所述多个预设的待搜索角度的个数大于N。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于最大似然估计对所述待搜索角度集合进行N维搜索，包括：

从所述多个预设的待搜索角度中选取N个角度；以及

基于预设函数差值，针对不同组合的所述N个角度分别进行迭代计算。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述迭代计算包括：

基于所述预设函数差值，在线计算不同组合的所述N个角度的内积值；以及

基于所述內积值获取所述N维搜索的结果。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述迭代计算包括：

预存若干內积值；以及

针对不同组合的所述N个角度，调取对应的所述內积值来获取所述N维搜索的结果；

其中，所述若干內积值为基于所述预设函数差值计算得出的值。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，应用于传感器中，所述获取预设待搜索角度集合，包括：

基于所述N维搜索中所使用的函数，设置预设函数；

在所述传感器的测角范围内，按照从大到小或从小到大的顺序，基于所述预设函数设置所述多个预设的待搜索角度以形成所述待搜索角度集合；

其中，在所述待搜索角度集合中，针对任意相邻的两个角度，该两个角度的预设函数的值之间的差值相等。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设函数为正弦函数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待搜索角度集合定义为：

θ_set＝{arc sin(sin Start+sin Step·n)|n＝0,1,2,……θ_num-1}

其中，θ_set表示所述待搜索角度集合，θ_num表示目标物的数量，所述sin Start表示起始的待搜索角度，所述sin Step表示所述待搜索角度的角度步进。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于最大似然估计对所述待搜索角度集合进行N维搜索，包括：

采用最大化搜索模型进行所述N维搜索，其中，所述最大化搜索模型为：

其中，θ＝[θ₀,θ₁,……θ_n-1]，用于表示待搜索角向量，n表示目标物的个数；所述x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T，用于表示接收天线接收的回波信号，ant表示接收天线的个数；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；

表示角度θ_i对应的导向向量，d_j表示第j根接收天线相对于天线阵零点的坐标与信号波长λ的比值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述N为2时，所述基于最大似然估计对所述待搜索角度集合进行N维搜索，包括：

在基于所述正弦函数的差值，针对不同组合的所述N个预设的待搜索角度进行迭代计算时，每次所述迭代计算的公式为：

其中，x＝[x₀,x₁,……,x_ant-1]^T为接收天线接收的回波信号；A＝[a(θ₀),a(θ₁),……a(θ_n-1)]为由待搜索角度对应的导向向量组成的矩阵；a＝x^Ha(θ_j)；b＝x^Ha(θ_k)；c＝ant为接收天线的个数；d为基于预设函数差值确定的內积值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述內积值为：

其中，sin(θ_k)-sin(θ_i)为预设函数差值，其中，预设函数差值为常数，θ_kθ_i表示角度值。

11.一种计算机设备，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1-10中任一项所述的方法的步骤。

12.一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1-10中任一项所述的方法的步骤。

13.一种集成电路，其特征在于，包括：

信号收发通道，用于发射无线电信号，以及接收回波信号；

模数电路模块，用于对所述回波信息进行模数转换生成数字信号；以及

数字信号处理模块，用于基于所述数字信号获取预设待搜索角度集合；获取目标物的个数N；基于最大似然估计对所述待搜索角度集合进行N维搜索；以及基于所述N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；

其中，所述待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，所述多个预设的待搜索角度的个数大于N。

14.根据权利要求13所述的集成电路，其特征在于，所述无线电信号为毫米波信号。

15.一种无线电器件，其特征在于，包括：

承载体；

如权利要求13或14所述的集成电路，设置在所处承载体上；以及

天线，设置在所述承载体上，与所述发收通道连接，用于发收无线电信号。

16.一种传感器，其特征在于，包括：

发射天线，用于发射探测信号；

接收天线，用于接收回波信号；

信号处理模块，用于获取预设待搜索角度集合；获取目标物的个数N；基于最大似然估计对所述待搜索角度集合进行N维搜索；以及基于所述N维搜索的结果，获取各目标物的方位角；其中，所述待搜索角度集合包括按照等函数差值分布的多个预设的待搜索角度，N为大于等于2的整数，所述多个预设的待搜索角度的个数大于N。

17.根据权利要求16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2-10中任意一项所述的确定目标物方位角的方法。

18.根据权利要求16所述的传感器，其特征在于，所述传感器为MIMO传感器。

19.根据权利要求16所述的传感器，其特征在于，所述接收天线包括至少两个。

20.根据权利要求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。

21.根据权利要求20所述的传感器，其特征在于，所述毫米波雷达芯片为AiP芯片。

22.一种设备，其特征在于，包括：

设备本体；以及

设置于所述设备本体上的如权利要求15所述的无线电器件，或者如权利要求16-21任意一项所述的传感器；

其中，所述无线电器件用于目标检测和/或通信。

Images