CN112585877B - 一种测速信号的发射方法和接收方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种测速信号的发射方法和接收方法，可应用于包括自动驾驶和辅助驾驶的智能驾驶系统，能够在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间。发射方法包括：生成用于测量一个或多个运动目标的运动速度的多个啁啾信号(301)；利用M个天线以时分复用重复周期发射多个啁啾信号(302)；其中，时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期。

Description

一种测速信号的发射方法和接收方法
技术领域
本申请涉及速度测量技术，尤其涉及一种测速信号的发射方法和接收方法。
背景技术
速度测量包括对行人、动物、机动车、非机动车、火车和飞行器在内的目标的运动速度进行测量，是智能驾驶的重要研究领域，现实应用中通常采用能够发射测速信号并接收目标反射回的测速信号的传感器(例如毫米波雷达、激光雷达)进行测速。测速主要是利用多普勒效应原理：当目标向传感器靠近时，反射信号频率将高于发射频率；反之，当目标远离传感器而去时，反射信号频率将低于发射频率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与传感器的相对速度。
啁啾信号(Chirp)是一种常见的测速信号，其频率随时间而改变。所述改变既可以是频率增加，也可以是频率减少；既可以是线性改变，也可以是非线性改变。这种信号如果被搬移到音频上则听起来类似鸟鸣的啾声，因此被命名为啁啾信号。
调频连续波(Frequency Modulated Continuous Waveform，FMWC)是一种常见的啁啾信号的波形(其频率随时间变化情况参见图1)，可以通过使用时间函数f(t)＝f0+γt(公式1)调制载波(例如余弦波、三角波、锯齿波或者脉冲方波)得到，其中f0为初始频率，γ为调频斜率，t∈[0，Tc]，Tc为扫频周期。下面以图1所示的调频连续波形式的多个连续的啁啾信号为例，说明测速原理：
假设FMWC的载波为余弦信号，则一个啁啾信号的时域波形为
Figure BDA0002937907140000011
假设有一个初始距离为r0速度为v的目标，第nT个啁啾信号的反射信号时延可以表示为
Figure BDA0002937907140000012
其中，c是光速。
对应的接收信号可以表示为
Figure BDA0002937907140000019
其中n(t)为噪声信号。
将发射信号和反射信号进行混频，混频器输出表示为
Figure BDA0002937907140000013
其中，
Figure BDA0002937907140000014
值非常小，因此可以将该项忽略，公式5可简写为
Figure BDA0002937907140000015
其中，
Figure BDA0002937907140000016
是常数项，
Figure BDA0002937907140000017
为交叉项也可省略掉。混频器输出进一步表示为
Figure BDA0002937907140000018
考虑到多普勒频率定义为
Figure BDA0002937907140000021
公式7进一步化简为
Figure BDA0002937907140000022
仅考虑速度项，这部分是一个以采样周期为扫频周期Tc的对一个频率为fd的正弦信号离散采样。考虑奈奎斯特采样定理，要求
Figure BDA0002937907140000023
因此在采样周期确定为Tc之后，最大的测速范围就确定，最大速度估计值为
Figure BDA0002937907140000024
时分多路复用(Time-division multiplexing，TDM)模式具有硬件实现简单、互耦效应低等优点，是雷达的一个重要研究方向。上述测速方法可以基于SIMO(Single-InputMultiple-Output，单入多出)模式或者MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)模式。从公式9可以看到：
在SIMO模式下，仅有单个发射天线发射啁啾信号，采样周期Tc是单倍的扫频周期，速度估计范围是最大的，但是SIMO模式下无法获得额外的虚拟阵列孔径，导致角度分辨率降低；
在MIMO模式下，假设有MT个发射天线，发射天线轮流发射chirp，能够获得较大的虚拟孔径，可大幅提高角度分辨率，但是采样周期增大为MTTc，这会导致最大测速范围下降MT倍，出现速度估计模糊。
亟需一种能够在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间的较易实现的方案。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提出一种测速信号的发射方法和接收方法。
第一方面，提供一种测速信号的发射方法，包括：生成用于测量一个或多个运动目标的运动速度的多个啁啾信号；利用M个天线以时分复用重复周期发射所述多个啁啾信号；其中，所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期；所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号由所述M个天线中的一个天线发射，或者由所述M个天线中的至少两个天线同时发射且所述至少两个天线之间存在时延；每个多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述M个扫频周期的M个啁啾信号分别由所述M个天线按照次序发射；M和N为大于1的正整数，L为正整数。
可选地，所述至少两个天线之间存在的时延是较微小的时延，优选为快采样周期Ts的整数倍，用于抵消天线的位置差异造成的信号传输路径长度差异，使至少两个天线同时发射测速信号从效果上能够被视为由一个天线发射测速信号，避免不想要的BF(Beamforming，波束赋形)效应导致FOV(Field of View，视场)减小，同时获得SNR(Signalto Noise Ratio，信噪比)的大幅提升。所述次序包括预设的次序或者随机生成的次序，并且所述L个多天线发射模式子周期的所述次序是相同的。通过上述SIMO与MIMO混合的发射方法，可以在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间。
根据第一方面，在所述测速信号的发射方法的第一种可能的实现方式中，所述N与所述L的比值大于第一阈值。
根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在所述测速信号的发射方法的第二种可能的实现方式中，所述L、所述M和所述N的取值应使权重函数w中出现的0值个数与非0值个数的比值不超过第二阈值，所述权重函数
Figure BDA0002937907140000031
其中c是包括N+L×M个元素的矢量，c-表示c的矢量反转，
Figure BDA0002937907140000032
表示矢量的线性卷积运算，所述N+L×M个元素分别对应于以所述一个单天线发射模式子周期开始的或者以所述L个连续的多天线发射模式子周期开始的一个所述时分复用重复周期内的N+L×M个啁啾信号的发射天线，与所述单天线发射模式子周期的发射天线对应的所述元素为1，与除了所述单天线发射模式子周期的发射天线之外的其他M-1个天线对应的所述元素为0。
根据第一方面，或以上第一方面的任意一种实现方式，在所述测速信号的发射方法的第三种可能的实现方式中，所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔为零，或者为扫频周期的整数倍。
根据第一方面，或以上第一方面的任意一种实现方式，在所述测速信号的发射方法的第四种可能的实现方式中，所述单天线发射模式子周期的发射天线发射所述多天线发射模式子周期的第K+1个啁啾信号，其中K为大于或等于0的整数，所述M、N和K的关系满足：如果K＝0，则N≥M-1；如果0＜K≤M，则N≥M；如果K＞M，则N≥K+1。
上述四种实现方式中关于M、N、L、K或者所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔的限定，均是为了在保留较大的虚拟孔径的同时，尽可能提高最大测速范围。
第二方面，提供一种测速信号的发射装置，包括：测量信号生成模块，用于生成用于测量一个或多个运动目标的运动速度的多个啁啾信号；发射模块，用于利用M个天线以时分复用重复周期发射所述多个啁啾信号；其中，所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期；所述单天线发射模式子周期包括所述啁啾信号的N个扫频周期，所述N个扫频周期的啁啾信号由所述M个天线中的一个天线发射，或者由所述M个天线中的至少两个天线同时发射且所述至少两个天线之间存在时延；每个多天线发射模式子周期包括所述啁啾信号的M个扫频周期，所述M个扫频周期的啁啾信号分别由所述M个天线按照次序发射；M和N为大于1的正整数，L为正整数。
可选地，所述至少两个天线之间存在的时延是较微小的时延，优选为快采样周期Ts的整数倍，用于抵消天线的位置差异造成的信号传输路径长度差异，使至少两个天线同时发射测速信号从效果上能够被视为由一个天线发射测速信号，避免不想要的BF(Beamforming，波束赋形)效应导致FOV(Field of View，视场)减小，同时获得SNR(Signalto Noise Ratio，信噪比)的大幅提升。所述次序包括预设的次序或者随机生成的次序，并且所述L个多天线发射模式子周期的所述次序是相同的。通过上述SIMO与MIMO混合的发射装置，可以在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间。
根据第二方面，在所述测速信号的发射装置的第一种可能的实现方式中，所述N与所述L的比值大于第一阈值。
根据第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在所述测速信号的发射装置的第二种可能的实现方式中，所述L、所述M和所述N的取值应使权重函数w中出现的0值个数与非0值个数的比值不超过第二阈值，所述权重函数
Figure BDA0002937907140000041
其中c是包括N+L×M个元素的矢量，c-表示c的矢量反转，
Figure BDA0002937907140000042
表示矢量的线性卷积运算，所述N+L×M个元素分别对应于以所述一个单天线发射模式子周期开始的或者以所述L个连续的多天线发射模式子周期开始的一个所述时分复用重复周期内的N+L×M个啁啾信号的发射天线，与所述单天线发射模式子周期的发射天线对应的所述元素为1，与除了所述单天线发射模式子周期的发射天线之外的其他M-1个天线对应的所述元素为0。
根据第二方面，或以上第二方面的任意一种实现方式，在所述测速信号的发射装置的第三种可能的实现方式中，所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔为零，或者为所述啁啾信号的扫频周期的整数倍。
根据第二方面，或以上第二方面的任意一种实现方式，在所述测速信号的发射装置的第四种可能的实现方式中，所述单天线发射模式子周期的发射天线发射所述多天线发射模式子周期的第K+1个啁啾信号，其中K为大于或等于0的整数，所述M、N和K的关系满足：如果K＝0，则N≥M-1；如果0＜K≤M，则N≥M；如果K＞M，则N≥K+1。
上述四种实现方式中关于M、N、L、K或者所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔的限定，均是为了在保留较大的虚拟孔径的同时，尽可能提高最大测速范围。
第三方面，提供一种测速信号的接收方法，包括：利用多个天线接收经一个或多个运动目标反射的接收信号，所述接收信号包括一个或多个时分复用重复周期的啁啾信号，每个所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期，每个所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，每个所述多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号与所述M个扫频周期的第K个扫频周期的啁啾信号由相同的天线发射，其中L、M、N和K均为正整数，并且M和N均大于1；针对所述多个天线中的每个天线接收的所述接收信号，以所述扫频周期作为采样周期对所述一个或多个时分复用重复周期中的一个时分复用重复周期的啁啾信号进行采样，得到N+L个采样点对应的数据，所述N+L个采样点分别在所述一个单天线发射模式子周期的N个扫频周期内和所述L个连续的多天线发射模式子周期中每一个所述多天线发射模式子周期的第K个扫频周期内；以所述多个天线中每个天线对应的所述N+L个采样点对应的数据构建目标向量；利用所述多个天线的多个目标向量，构建目标矩阵X；计算所述目标矩阵X的协方差矩阵R；照所述矩阵R中多个元素的指数系数的大小顺序依次抽取所述多个元素，并利用所述多个元素组成矢量r；根据所述矢量r计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。通过上述选取采样点的方法和对采样点对应的数据的处理方法，可以在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间。
根据第三方面，在所述测速信号的接收方法的第一种可能的实现方式中，所述根据所述矢量r计算关于所述目标的运动速度的速度谱包括：根据所述矢量r采用快速傅里叶变换(FFT)、数字波束形成(DBF)或者多重信号分类(MUSIC)算法计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。
根据第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在所述测速信号的接收方法的第二种可能的实现方式中，所述利用所述多个元素组成矢量r包括：如果多个元素中的至少两个元素对应相同的指数系数，则计算所述至少两个元素的平均值以作为用于组成矢量r的元素，或者选择所述至少两个元素中的一个元素以作为用于组成矢量r的元素。
第四方面，提供一种测速信号的接收装置，包括：接收模块，用于利用多个天线接收经一个或多个运动目标反射的接收信号，所述接收信号包括一个或多个时分复用重复周期的啁啾信号，每个所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期，每个所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，每个所述多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号与所述M个扫频周期的第K个扫频周期的啁啾信号由相同的天线发射，其中L、M、N和K均为正整数，并且M和N均大于1；数据获取模块，用于针对所述多个天线中的每个天线接收的所述接收信号，以所述扫频周期作为采样周期对所述一个或多个时分复用重复周期中的一个时分复用重复周期的啁啾信号进行采样，得到N+L个采样点对应的数据，所述N+L个采样点分别在所述一个单天线发射模式子周期的N个扫频周期内和所述L个连续的多天线发射模式子周期中每一个所述多天线发射模式子周期的第K个扫频周期内；目标向量构建模块，用于以所述多个天线中每个天线对应的所述N+L个采样点对应的数据构建目标向量；目标矩阵构建模块，用于利用所述多个天线的多个目标向量，构建目标矩阵X；协方差计算模块，用于计算所述目标矩阵X的协方差矩阵R；矢量构建模块，用于按照所述矩阵R中多个元素的指数系数的大小顺序依次抽取所述多个元素，并利用所述多个元素组成矢量r；速度谱计算模块，用于根据所述矢量r计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。上述结构的测速信号的接收装置可以在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间。
根据第四方面，在所述测速信号的接收装置的第一种可能的实现方式中，所述根据所述矢量r计算关于所述目标的运动速度的速度谱包括：根据所述矢量r采用快速傅里叶变换(FFT)、数字波束形成(DBF)或者多重信号分类(MUSIC)算法计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。
根据第四方面或第四方面的第一种可能的实现方式，在所述测速信号的接收装置的第二种可能的实现方式中，所述利用所述多个元素组成矢量r包括：如果多个元素中的至少两个元素对应相同的指数系数，则计算所述至少两个元素的平均值以作为用于组成矢量r的元素，或者选择所述至少两个元素中的一个元素以作为用于组成矢量r的元素。
第五方面，提供一种测速信号的发射装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序指令，所述处理器运行所述计算机程序指令以执行第一方面或以上第一方面的任意一种实现方式的测速信号的发射方法。
第六方面，提供一种测速信号的接收装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序指令，所述处理器运行所述计算机程序指令以执行第三方面或以上第三方面的任意一种实现方式的测速信号的接收方法。
第七方面，提供一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在被处理器运行时，使得所述发射装置执行第一方面或以上第一方面的任意一种实现方式的测速信号的发射方法。
第八方面，提供一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在被处理器运行时，使得所述接收装置执行第三方面或以上第三方面的任意一种实现方式的测速信号的接收方法。
第九方面，提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在处理器上运行时，使得所述发射装置执行第一方面或以上第一方面的任意一种实现方式的测速信号的发射方法。
第十方面，提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在处理器上运行时，使得所述接收装置执行第三方面或以上第三方面的任意一种实现方式的测速信号的接收方法。
第十一方面，提供一种车辆，包括所述M个天线和第二方面、以上第二方面的任意一种实现方式或第五方面的发射装置。
第十二方面，提供一种车辆，包括所述多个天线和第四方面、以上第四方面的任意一种实现方式或第六方面的接收装置。
第十三方面，提供一种雷达，包括所述M个天线和第二方面、以上第二方面的任意一种实现方式或第五方面的发射装置。
第十四方面，提供一种雷达，包括所述多个天线和第四方面、以上第四方面的任意一种实现方式或第六方面的接收装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中用于测速的调频连续波形式的多个连续的啁啾信号的频率随时间变化情况的示意图。
图2是本发明各实施例进行测速的一个典型应用场景的示意图。
图3是本发明实施例一和实施例二所提供的测速信号的发射方法的流程图。
图4是本发明实施例一中M个天线以时分复用重复周期发射多个啁啾信号的示意图。
图5是本发明实施例二中M个天线以时分复用重复周期发射多个啁啾信号的示意图。
图6是本发明实施例二的单天线发射模式子周期中多个天线同时发送多个啁啾信号的时延示意图。
图7是本发明实施例三所提供的测速信号的接收方法的流程图。
图8是本发明实施例三中数据采样方式的示意图。
图9是本发明实施例三中每个天线接收的多个啁啾信号的相位关系示意图。
图10是用于描述本发明实施例三的示例性的发射天线复用方式的示意图。
图11是基于本发明实施例三得到的速度谱的示例性仿真效果图。
图12是基于本发明实施例三得到的速度实测示例性RD-map。
图13是包括本发明实施例四所提供的测速信号的发射装置的车辆/雷达的结构框图。
图14是包括本发明实施例五所提供的测速信号的发射装置的车辆/雷达的结构框图。
图15是包括本发明实施例六所提供的测速信号的接收装置的车辆/雷达的结构框图。
图16是包括本发明实施例七所提供的测速信号的接收装置的车辆/雷达的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2是本发明各实施例进行测速的一个典型应用场景的示意图，图中展示了一个室外路面交通的测速场景。测速设备发射测速信号到一个或多个运动目标，例如路上行驶的车辆或者行走的行人，所述一个或多个运动目标反射所述测速信号，基于多普勒效应原理对反射回到所述测速设备的测速信号进行数字信号处理，从而得到所述一个或多个运动目标的运动速度。除了图2所示的室外路面交通场景，本发明各实施例还可用于室内避障、轨道交通、空中飞行以及多种道路形式的路面交通场景，所述运动目标包括但不限于行人、动物、机动车、非机动车、火车、地铁或飞行器。
本发明实施例一提供一种测速信号的发射方法，如图3所示，包括：
步骤301，生成用于测量一个或多个运动目标的运动速度的多个啁啾信号；
步骤302，利用M个天线以时分复用重复周期发射所述多个啁啾信号。
实施例一中利用M个天线以时分复用重复周期发射所述多个啁啾信号的方式如图4所示。其中，每个时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期(每个时分复用重复周期既可以如图4所示由一个单天线发射模式子周期开始，也可以由L个连续的多天线发射模式子周期开始)；所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号由所述M个天线中的一个天线(图4中将该天线发射的啁啾信号用灰色填充)发射；单天线发射模式子周期中用到的一个发射天线，也要在每个多天线发射模式子周期中至少发送一次，每个多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述M个扫频周期的M个啁啾信号分别由所述M个天线按照次序发射，所述次序包括预设的次序或者随机生成的次序，并且所述L个多天线发射模式子周期的所述次序是相同的，图4中所述单天线发射模式子周期的发射天线总是发射所述多天线发射模式子周期的第K+1个啁啾信号，其中，M和N为大于1的整数，L为正整数，K为大于或等于0的整数。
可通过优化设置M、N、L和K四个参数，或者合理设置所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔的限定，来实现在保留较大的虚拟孔径的同时，尽可能提高最大测速范围。实施例一包括以下几种优选的设置方式：
第一种，所述N与所述L的比值大于第一阈值。所述第一阈值的取值，应使得多谱勒谱(Doppler Profile)上目标部分不出现明显的由于多普勒维慢采样部分的欠采样导致的目标混叠。
第二种，所述L、所述M和所述N的取值应使权重函数w中出现的0值个数与非0值个数的比值不超过第二阈值，所述权重函数
Figure BDA0002937907140000071
其中c是包括N+L×M个元素的矢量，c-表示c的矢量反转，
Figure BDA0002937907140000081
表示矢量的线性卷积运算，所述N+L×M个元素分别对应于一个所述时分复用重复周期内的N+L×M个啁啾信号的发射天线，与所述单天线发射模式子周期的发射天线对应的所述元素为1，与除了所述单天线发射模式子周期的发射天线之外的其他M-1个天线对应的所述元素为0。
第三种，所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔为零，或者为扫频周期的整数倍。
第四种，所述M、N和K的关系满足：
如果K＝0，则N≥M-1；
如果0＜K≤M，则N≥M；
如果K＞M，则N≥K+1。
本发明实施例二提供另一种测速信号的发射方法，其包括的步骤也如图3所示，实施例二与实施例一不同之处在于：实施例二中所述单天线发射模式子周期内的N个扫频周期的N个啁啾信号由所述M个天线中的至少两个天线同时发射。图5是实施例二中M个天线以时分复用重复周期发射多个啁啾信号的一个示例图，其中在单天线发射模式子周期，四个天线同时发送四个啁啾信号，在每个多天线发射模式子周期，M个天线依次发射M个啁啾信号，所述啁啾信号的扫频周期为Tc。
为了避免不想要的BF(Beamforming，波束赋形)效应导致FOV(Field of View，视场)减小，所述至少两个天线之间存在微小时延，用于抵消天线的位置差异造成的信号传输路径长度差异，使至少两个天线同时发射测速信号从效果上能够被视为由一个天线发射测速信号，同时还可获得SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)的大幅提升。图6展示了图5中单天线发射模式子周期内同时发射四个啁啾信号的四个天线之间存在的微小时延，其中四个天线分别标记为T0、T1、T2和T3，相对于参考天线T0，天线T1、T2和T3的时延分别为T1、T2和T3。作为一种优选方式，τ的取值为快采样间隔Ts的整数倍。
通过上述实施例一和实施例二中SIMO与MIMO混合的发射方法，可以在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间。
本发明实施例三提供了一种测速信号的接收方法，如图7所示，包括：
步骤701，利用多个天线接收经一个或多个运动目标反射的接收信号，所述接收信号包括一个或多个时分复用重复周期的啁啾信号，每个所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期，每个所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，每个所述多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号与所述M个扫频周期的第K个扫频周期的啁啾信号由相同的天线发射，其中L、M、N和K均为正整数，并且M和N均大于1。
步骤702，针对所述多个天线中的每个天线接收的所述接收信号，以所述扫频周期作为采样周期对所述一个或多个时分复用重复周期中的一个时分复用重复周期的啁啾信号进行采样，得到N+L个采样点对应的数据，所述N+L个采样点分别在所述一个单天线发射模式子周期的N个扫频周期内和所述L个连续的多天线发射模式子周期中每一个所述多天线发射模式子周期的第K个扫频周期内。
具体的数据采样方式可如图8所示，其中：在快时间方向①上以快采样周期Ts对一个啁啾信号进行采样，包括Ns个采样点；在慢时间方向②上依次排列着单天线发射模式子周期内的发射天线在包括一个单天线发射模式子周期和多个连续的多天线发射模式子周期在内的一个时分复用重复周期内发射的所有啁啾信号，相当于慢时间方向的采样周期为扫频周期Tc；在接收天线排列方向③上依次排列着各接收天线上的采样信号，接收天线可以按照天线序列依次排列或者随机排列。实施例三进行测速时对其中灰格图案的二维采样点进行采样，即相当于“针对所述多个天线中的每个天线接收的所述接收信号，以所述扫频周期作为采样周期对所述一个或多个时分复用重复周期中的一个时分复用重复周期的啁啾信号进行采样，得到N+L个采样点对应的数据，所述N+L个采样点分别在所述一个单天线发射模式子周期的N个扫频周期内和所述L个连续的多天线发射模式子周期中每一个所述多天线发射模式子周期的第K个扫频周期内”。
首先说明本实施例中每个天线接收的多个啁啾信号的相位关系。在如图9上半部分所示的发射信号多天线时分复用方式下，根据前述公式8可知针对每个天线接收到的多个啁啾信号进行如前述步骤702进行采样得到的采样数据之间的相位差如图9下半部分所示。
下面详细描述数字信号处理过程，为了表述方便，使用图10所示的发射天线复用方式进行举例：一个时分复用重复周期包括两个多天线发射模式子周期和一个单天线发射模式子周期，每个多天线发射模式子周期内利用4根发射依次发送4个啁啾信号，单天线发射模式子周期包括4个啁啾信号，位于整个时分复用重复周期的尾部，可见一个时分复用重复周期内由单天线发射模式子周期的发射天线发射的啁啾信号为6个，即步骤702中针对每个天线接收的如图10所示的测量信号可得到6个采样点的数据。
如图10所示的发射天线复用方式下的测量信号经第k个运动目标反射后，参考图9可知，在接收端被采样的六个啁啾信号的相位向量为
Figure BDA0002937907140000091
公式10中扫频周期Tc之前的数字为指数系数，上述相位向量的指数系数为[0，4，7，8，9，10]。
步骤703，以所述多个天线中每个天线对应的所述N+L个采样点对应的数据构建目标向量。
第n个接收天线的接收信号可以表示为
Figure BDA0002937907140000092
式中，
Figure BDA0002937907140000093
nn为噪声，ρk为信号幅值，rk为第k个目标的距离。
步骤704，利用所述多个天线的多个目标向量，构建目标矩阵X。
MR根接收天线的接收数据组成的矩阵可以记做：
Figure BDA0002937907140000094
其中
Figure BDA0002937907140000095
步骤705，计算所述目标矩阵X的协方差矩阵R。
R＝XXH(公式13)，矩阵R的第(m，n)个元素为
Figure BDA0002937907140000096
Figure BDA0002937907140000097
在ak的指数系数为[0，4，7，8，9，10]的情况下，矩阵R各元素的指数系数分布情况如下所示：
表格1
0 -4 -7 -8 -9 -10
4 0 -4 -4 -5 -6
7 3 0 -1 -2 -3
8 4 1 0 -1 -2
9 5 2 1 0 -1
10 6 3 2 1 0
步骤706，按照所述矩阵R中多个元素的指数系数的大小顺序依次抽取所述多个元素，并利用所述多个元素组成矢量r。如果多个元素中的至少两个元素对应相同的指数系数，则计算所述至少两个元素的平均值以作为用于组成矢量r的元素，或者选择所述至少两个元素中的一个元素以作为用于组成矢量r的元素。
例如，根据指数系数为-10～10的矩阵R的元素中选出21个元素，按顺序从小到大或是从大到小摆放组成长度为21的矢量r，上表中指数系数为4的元素有两个，分别为元素(2，1)和元素(4，2)，则对应于指数系数4的矢量r中的元素既可以取元素(2，1)和元素(4，2)中的任意一个，也可以为元素(2，1)与元素(4，2)的平均值。
步骤707，根据所述矢量r计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。具体可以采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)、数字波束形成(DigitalBeam Forming，DBF)或者多重信号分类(Multiple Signal Classfication，MUSIC)算法计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。
采用本实施例描述的测量信号的接收方法，可以在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间，以接收图10所示的测量信号为例，采用本实施例得到的最大速度估计范围是与SIMO模式下的是一样的，即恢复到了最大测速范围，并且对单天线发射模式子周期的长度要求低，时分复用重复周期的时长也相对较小。
图11是基于本发明实施例三提供的测速信号的接收方法得到的速度谱的一个仿真效果图，其中横轴表示运动速度，纵轴表示对应运动速度下的速度谱，可以看到其中在-10m/s和2m/s两个速度处出现了两处谱线尖峰，说明存在运动速度分别为-10m/s和2m/s的两个运动目标。
本发明实施例三所描述的测速信号的接收方法还可以进一步与距离测量相结合，得到同时反映运动目标速度和距离的RD-map中，操作方法为：
在实施例三的步骤702之前，先在图8所示的快时间方向①上以快采样周期Ts进行快采样，得到Ns个快采样点，对所述Ns个快采样点进行诸如FFT的时域到频域的转换，得到Ns个快采样频域数据，即本步骤使得图8中快时间方向①的数据依次为Ns个快采样频域数据；
步骤702中的所述N+L个采样点对应的数据为所述N+L个采样点对应的所述快采样频域数据，依次在步骤702中设置N+L个慢采样点取所述Ns个快采样频域数据中的第1个至第Ns个，即依次执行Ns次步骤703～步骤707，得到Ns个快采样频域数据各自对应的速度谱；
由于根据Ns个快采样频域数据可以计算一个或多个目标的距离，因此进一步结合所述Ns个快采样频域数据各自对应的速度谱，可以形成能够综合反映距离-速度信息的RD-map，参见图12，其中亮色部分表示测量到的一个或多个运动目标，横轴为Range轴，用于所述一个或多个运动目标的距离，纵轴为Doppler轴，用于表示所述一个或多个运动目标的运动速度。需要说明的是，只有测速信号为频率随时间线性变化的啁啾信号时，才可以通过本方式得到RD-map。
本发明实施例四提供一种测速信号的发射装置，参见图13中的发射装置13，包括以下模块：
测量信号生成模块1301，用于生成用于测量一个或多个运动目标的运动速度的多个啁啾信号；
发射模块1302，用于利用M个天线以时分复用重复周期发射所述多个啁啾信号。
其中，所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期；所述单天线发射模式子周期包括所述啁啾信号的N个扫频周期，所述N个扫频周期的啁啾信号由所述M个天线中的一个天线发射，或者由所述M个天线中的至少两个天线同时发射且所述至少两个天线之间存在时延；每个多天线发射模式子周期包括所述啁啾信号的M个扫频周期，所述M个扫频周期的啁啾信号分别由所述M个天线按照次序发射；所述单天线发射模式子周期的发射天线总是发射所述多天线发射模式子周期的第K+1个啁啾信号；M和N为大于1的整数，L为正整数，K为大于或等于0的整数。
其中，所述至少两个天线之间存在的时延是较微小的时延，优选为快采样周期Ts的整数倍，用于抵消天线的位置差异造成的信号传输路径长度差异，使至少两个天线同时发射测速信号从效果上能够被视为由一个天线发射测速信号，避免不想要的BF(Beamforming，波束赋形)效应导致FOV(Field of View，视场)减小，同时获得SNR(Signalto Noise Ratio，信噪比)的大幅提升。
其中，所述次序包括预设的次序或者随机生成的次序，并且所述L个多天线发射模式子周期的所述次序是相同的。
可通过优化设置M、N、L和K四个参数，或者合理设置所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔的限定，来实现在保留较大的虚拟孔径的同时，尽可能提高最大测速范围。实施例四包括以下几种优选的设置方式：
第一种，所述N与所述L的比值大于第一阈值。所述第一阈值的取值，应使得多谱勒谱(Doppler Profile)上目标部分不出现明显的由于多普勒维慢采样部分的欠采样导致的目标混叠。
第二种，所述L、所述M和所述N的取值应使权重函数w中出现的0值个数与非0值个数的比值不超过第二阈值，所述权重函数
Figure BDA0002937907140000111
其中c是包括N+L×M个元素的矢量，c-表示c的矢量反转，
Figure BDA0002937907140000112
表示矢量的线性卷积运算，所述N+L×M个元素分别对应于一个所述时分复用重复周期内的N+L×M个啁啾信号的发射天线，与所述单天线发射模式子周期的发射天线对应的所述元素为1，与除了所述单天线发射模式子周期的发射天线之外的其他M-1个天线对应的所述元素为0。
第三种，所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔为零，或者为扫频周期的整数倍。
第四种，所述M、N和K的关系满足：
如果K＝0，则N≥M-1；
如果0<K≤M，则N≥M；
如果K>M，则N≥K+1。
通过上述SIMO与MIMO混合的发射装置，本发明实施例四可以在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间。
本发明实施例四所提供的测速信号的发射装置可用于车辆或者雷达中，参见图13，所述车辆或者雷达还包括多个发射天线1303，发射装置13中的发射模块1302利用所述多个发射天线1303以时分复用重复周期发射所述多个啁啾信号。所述雷达包括但不限于毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达。
本发明实施例五提供一种测速信号的发射装置，参见图14中的发射装置14，包括存储器1401和处理器1402，所述存储器1401存储计算机程序指令，所述处理器1402运行所述计算机程序指令以执行图3所示实施例一或实施例二所描述的测速信号的发射方法。处理器1402包括但不限于各类CPU、DSP、微控制器、微处理器或人工智能处理器。
本发明实施例五所提供的测速信号的发射装置可用于车辆或者雷达中，参见图14，所述车辆或者雷达还包括多个发射天线1403，用于以时分复用重复周期发射自发射装置14馈入的所述多个啁啾信号。所述雷达包括但不限于毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达。
本发明实施例六提供一种测速信号的接收装置，参见图15中的接收装置15，包括以下模块：
接收模块1501，用于利用多个天线接收经一个或多个运动目标反射的接收信号，所述接收信号包括一个或多个时分复用重复周期的啁啾信号，每个所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期，每个所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，每个所述多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号与所述M个扫频周期的第K个扫频周期的啁啾信号由相同的天线发射，其中L、M、N和K均为正整数，并且M和N均大于1；
数据获取模块1502，用于针对所述多个天线中的每个天线接收的所述接收信号，以所述扫频周期作为采样周期对所述一个或多个时分复用重复周期中的一个时分复用重复周期的啁啾信号进行采样，得到N+L个采样点对应的数据，所述N+L个采样点分别在所述一个单天线发射模式子周期的N个扫频周期内和所述L个连续的多天线发射模式子周期中每一个所述多天线发射模式子周期的第K个扫频周期内；
目标向量构建模块1503，用于以所述多个天线中每个天线对应的所述N+L个采样点对应的数据构建目标向量；
目标矩阵构建模块1504，用于利用所述多个天线的多个目标向量，构建目标矩阵X；
协方差计算模块1505，用于计算所述目标矩阵X的协方差矩阵R；
矢量构建模块1506，用于按照所述矩阵R中多个元素的指数系数的大小顺序依次抽取所述多个元素，并利用所述多个元素组成矢量r；
速度谱计算模块1507，用于根据所述矢量r计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。上述结构的测速信号的接收装置可以在保留较大的虚拟孔径的同时，提高最大测速范围并尽可能减少整个测速信号持续时间。
其中，所述根据所述矢量r计算关于所述目标的运动速度的速度谱包括：根据所述矢量r采用快速傅里叶变换(FFT)、数字波束形成(DBF)或者多重信号分类(MUSIC)算法计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。
其中，所述利用所述多个元素组成矢量r包括：如果多个元素中的至少两个元素对应相同的指数系数，则计算所述至少两个元素的平均值以作为用于组成矢量r的元素，或者选择所述至少两个元素中的一个元素以作为用于组成矢量r的元素。
本发明实施例六所提供的测速信号的接收装置可用于车辆或者雷达中，参见图15，所述车辆或者雷达还包括多个接收天线1508，接收装置15中的接收模块1501利用多个接收天线1508接收经一个或多个运动目标反射的接收信号。所述雷达包括但不限于毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达。上述实施例四和实施例六中各个模块的只一个或多个可以软件、硬件、固件或其结合实现。所述软件或固件包括但不限于计算机程序指令或代码，并可以被硬件处理器所执行。所述硬件包括但不限于各类集成电路，如中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。
本发明实施例七提供一种测速信号的接收装置，参见图16中的接收装置16，包括存储器1601和处理器1602，所述存储器1601存储计算机程序指令，所述处理器1602运行所述计算机程序指令以执行图7所示实施例三所描述的测速信号的接收方法。处理器1602包括但不限于各类CPU、DSP、微控制器、微处理器或人工智能处理器。
本发明实施例七所提供的测速信号的接收装置可用于车辆或者雷达中，参见图16，所述车辆或者雷达还包括多个接收天线1603，用于接收经一个或多个运动目标反射的接收信号，并将所述接收信号提供给所述接收装置16。所述雷达包括但不限于毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达。
本发明的上述实施例均既可用于机动车、非机动车、火车或飞行器等有测速需求的智能驾驶工具，又可用于雷达或传感器等具有测速功能的设备，应用场景包括但不限于辅助驾驶和无人驾驶。
本领域的技术人员可以清楚地了解到，本申请提供的各实施例的描述可以相互参照，为描述的方便和简洁，例如关于本申请实施例提供的各装置、设备的功能以及执行的步骤可以参照本申请方法实施例的相关描述，各方法实施例之间、各装置实施例之间也可以互相参照。
本领域技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的全部或部分步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，在没有超过本申请的范围内，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
另外，所描述装置和方法以及不同实施例的示意图，在不超出本申请的范围内，可以与其它系统，模块，技术或方法结合或集成。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电子、机械或其它的形式。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (24)

1.一种测速信号的发射方法，其特征在于，包括：
生成用于测量一个或多个运动目标的运动速度的多个啁啾信号；
利用M个天线以时分复用重复周期发射所述多个啁啾信号；
其中，所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期；
所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号由所述M个天线中的一个天线发射，或者由所述M个天线中的至少两个天线同时发射且所述至少两个天线之间存在时延；
每个多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述M个扫频周期的M个啁啾信号分别由所述M个天线按照次序发射；
M和N为大于1的正整数，L为正整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N与所述L的比值大于第一阈值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述L、所述M和所述N的取值应使权重函数w中出现的0值个数与非0值个数的比值不超过第二阈值，所述权重函数
Figure FDA0003147931030000011
，其中c是包括N+L×M个元素的矢量，c-表示c的矢量反转，
Figure FDA0003147931030000012
表示矢量的线性卷积运算，所述N+L×M个元素分别对应于以所述一个单天线发射模式子周期开始的或者以所述L个连续的多天线发射模式子周期开始的一个所述时分复用重复周期内的N+L×M个啁啾信号的发射天线，与所述单天线发射模式子周期的发射天线对应的所述元素为1，与除了所述单天线发射模式子周期的发射天线之外的其他M-1个天线对应的所述元素为0。
4.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔为零，或者为扫频周期的整数倍。
5.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述单天线发射模式子周期的发射天线发射所述多天线发射模式子周期的第K+1个啁啾信号，其中K为大于或等于0的整数，所述M、N和K的关系满足：
如果K＝0，则N≥M-1；
如果0<K≤M，则N≥M；
如果K>M，则N≥K+1。
6.一种测速信号的发射装置，其特征在于，包括：
测量信号生成模块，用于生成用于测量一个或多个运动目标的运动速度的多个啁啾信号；
发射模块，用于利用M个天线以时分复用重复周期发射所述多个啁啾信号；
其中，
所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期；
所述单天线发射模式子周期包括所述啁啾信号的N个扫频周期，所述N个扫频周期的啁啾信号由所述M个天线中的一个天线发射，或者由所述M个天线中的至少两个天线同时发射且所述至少两个天线之间存在时延；
每个多天线发射模式子周期包括所述啁啾信号的M个扫频周期，所述M个扫频周期的啁啾信号分别由所述M个天线按照次序发射；
M和N为大于1的正整数，L为正整数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述N与所述L的比值大于第一阈值。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述L、所述M和所述N的取值应使权重函数w中出现的0值个数与非0值个数的比值不超过第二阈值，所述权重函数
Figure FDA0003147931030000021
，其中c是包括N+L×M个元素的矢量，c-表示c的矢量反转，
Figure FDA0003147931030000022
表示矢量的线性卷积运算，所述N+L×M个元素分别对应于以所述一个单天线发射模式子周期开始的或者以所述L个连续的多天线发射模式子周期开始的一个所述时分复用重复周期内的N+L×M个啁啾信号的发射天线，与所述单天线发射模式子周期的发射天线对应的所述元素为1，与除了所述单天线发射模式子周期的发射天线之外的其他M-1个天线对应的所述元素为0。
9.根据权利要求6-7任一项所述的装置，其特征在于，所述单天线发射模式子周期与所述多天线发射模式子周期之间的时间间隔为零，或者为所述啁啾信号的扫频周期的整数倍。
10.根据权利要求6-7任一项所述的装置，其特征在于，所述单天线发射模式子周期的发射天线发射所述多天线发射模式子周期的第K+1个啁啾信号，其中K为大于或等于0的整数，所述M、N和K的关系满足：
如果K＝0，则N≥M-1；
如果0<K≤M，则N≥M；
如果K>M，则N≥K+1。
11.一种测速信号的发射装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序指令，所述处理器运行所述计算机程序指令以执行权利要求1-5任一项所述的方法。
12.一种计算机存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在被处理器运行时，使得所述处理器所在的装置执行如权利要求1-5任一项所述的方法。
13.一种测速信号的接收方法，其特征在于，包括：
利用多个天线接收经一个或多个运动目标反射的接收信号，所述接收信号包括一个或多个时分复用重复周期的啁啾信号，每个所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期，每个所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，每个所述多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号与所述M个扫频周期的第K个扫频周期的啁啾信号由相同的天线发射，其中L、M、N和K均为正整数，并且M和N均大于1；
针对所述多个天线中的每个天线接收的所述接收信号，以所述扫频周期作为采样周期对所述一个或多个时分复用重复周期中的一个时分复用重复周期的啁啾信号进行采样，得到N+L个采样点对应的数据，所述N+L个采样点分别在所述一个单天线发射模式子周期的N个扫频周期内和所述L个连续的多天线发射模式子周期中每一个所述多天线发射模式子周期的第K个扫频周期内；
以所述多个天线中每个天线对应的所述N+L个采样点对应的数据构建目标向量；
利用所述多个天线的多个目标向量，构建目标矩阵X；
计算所述目标矩阵X的协方差矩阵R；
按照所述矩阵R中多个元素的指数系数的大小顺序依次抽取所述多个元素，并利用所述多个元素组成矢量r；
根据所述矢量r计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述矢量r计算关于所述目标的运动速度的速度谱包括：
根据所述矢量r采用快速傅里叶变换(FFT)、数字波束形成(DBF)或者多重信号分类(MUSIC)算法计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述利用所述多个元素组成矢量r包括：
如果多个元素中的至少两个元素对应相同的指数系数，则计算所述至少两个元素的平均值以作为用于组成矢量r的元素，或者选择所述至少两个元素中的一个元素以作为用于组成矢量r的元素。
16.一种测速信号的接收装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于利用多个天线接收经一个或多个运动目标反射的接收信号，所述接收信号包括一个或多个时分复用重复周期的啁啾信号，每个所述时分复用重复周期包括一个单天线发射模式子周期和L个连续的多天线发射模式子周期，每个所述单天线发射模式子周期包括N个扫频周期，每个所述多天线发射模式子周期包括M个扫频周期，所述N个扫频周期的N个啁啾信号与所述M个扫频周期的第K个扫频周期的啁啾信号由相同的天线发射，其中L、M、N和K均为正整数，并且M和N均大于1；
数据获取模块，用于针对所述多个天线中的每个天线接收的所述接收信号，以所述扫频周期作为采样周期对所述一个或多个时分复用重复周期中的一个时分复用重复周期的啁啾信号进行采样，得到N+L个采样点对应的数据，所述N+L个采样点分别在所述一个单天线发射模式子周期的N个扫频周期内和所述L个连续的多天线发射模式子周期中每一个所述多天线发射模式子周期的第K个扫频周期内；
目标向量构建模块，用于以所述多个天线中每个天线对应的所述N+L个采样点对应的数据构建目标向量；
目标矩阵构建模块，用于利用所述多个天线的多个目标向量，构建目标矩阵X；
协方差计算模块，用于计算所述目标矩阵X的协方差矩阵R；
矢量构建模块，用于按照所述矩阵R中多个元素的指数系数的大小顺序依次抽取所述多个元素，并利用所述多个元素组成矢量r；
速度谱计算模块，用于根据所述矢量r计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述根据所述矢量r计算关于所述目标的运动速度的速度谱包括：
根据所述矢量r采用快速傅里叶变换(FFT)、数字波束形成(DBF)或者多重信号分类(MUSIC)算法计算关于所述一个或多个目标的运动速度的速度谱。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述利用所述多个元素组成矢量r包括：
如果多个元素中的至少两个元素对应相同的指数系数，则计算所述至少两个元素的平均值以作为用于组成矢量r的元素，或者选择所述至少两个元素中的一个元素以作为用于组成矢量r的元素。
19.一种测速信号的接收装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序指令，所述处理器运行所述计算机程序指令以执行权利要求13-15任一项所述的方法。
20.一种计算机存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在被处理器运行时，使得所述处理器所在的装置执行如权利要求13-15任一项所述的方法。
21.一种车辆，其特征在于，包括M个天线和权利要求6-11任一项所述的发射装置，所述M为大于1的正整数。
22.一种车辆，其特征在于，包括多个天线和权利要求16-19任一项所述的接收装置。
23.一种雷达，其特征在于，包括M个天线和权利要求6-11任一项所述的发射装置，所述M为大于1的正整数。
24.一种雷达，其特征在于，包括多个天线和权利要求16-19任一项所述的接收装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022121301A1 (de) * 2022-08-23 2024-02-29 Technische Universität Dresden, Körperschaft des öffentlichen Rechts Kognitives Radar zur eindeutigen Messung der Geschwindigkeit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9933520B1 (en) * 2015-06-29 2018-04-03 Waymo Llc Orthogonal linear frequency modulation for MIMO radar
CN108152809A (zh) * 2016-12-06 2018-06-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 线性调频雷达中的直接无多普勒速度测量
CN110133602A (zh) * 2018-02-08 2019-08-16 英飞凌科技股份有限公司 具有相位校正的雷达感测

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101039497B (zh) * 2007-04-28 2012-02-15 北京邮电大学 宽带信道测量的方法及系统
US8908787B2 (en) * 2009-01-26 2014-12-09 Politecnico Di Milano Systems and methods for selecting reconfigurable antennas in MIMO systems
US8811535B2 (en) * 2009-07-17 2014-08-19 Mitre Corporation Time-frequency space constructions of families of signals
US8797208B2 (en) * 2010-12-13 2014-08-05 Sony Corporation Active radar system and method
DE102013209708A1 (de) * 2013-05-24 2014-11-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines MIMO Radars
DE102014201026A1 (de) * 2014-01-21 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Winkelschätzung und Radarsensor für Kraftfahrzeuge
US10261179B2 (en) * 2016-04-07 2019-04-16 Uhnder, Inc. Software defined automotive radar
US9689967B1 (en) * 2016-04-07 2017-06-27 Uhnder, Inc. Adaptive transmission and interference cancellation for MIMO radar
CN108387877B (zh) * 2018-05-25 2020-03-13 中国人民解放军国防科技大学 一种多输入多输出雷达的运动目标相位修正方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9933520B1 (en) * 2015-06-29 2018-04-03 Waymo Llc Orthogonal linear frequency modulation for MIMO radar
CN108152809A (zh) * 2016-12-06 2018-06-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 线性调频雷达中的直接无多普勒速度测量
CN110133602A (zh) * 2018-02-08 2019-08-16 英飞凌科技股份有限公司 具有相位校正的雷达感测

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