CN112673272A - 一种信号处理方法、装置以及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种信号处理方法，应用于具有M个发射天线和N个接收天线的雷达系统，雷达系统根据M*N个虚拟接收天线中每个虚拟接收天线的距离‑多普勒图中目标距离‑多普勒单元的第一数据从第一集合确定信号幅度最大的第一目标的第一多普勒模糊数并计算第一目标的真实速度或方位信息分别消除每个第一数据中第一目标的回波信号得到M*N个第二数据；根据M*N个第二数据从第一集合确定信号幅度第二大的第二目标的第二多普勒模糊数并计算第二目标的真实速度或方位信息。本申请每一轮只计算当前信号中信号幅度最大的目标的真实速度和方位信息，然后消除该目标的回波数据，从而能够获取同一距离‑多普勒单元中存在的每个目标的真实速度和方位信息。

Description

一种信号处理方法、装置以及存储介质
技术领域
本申请涉及毫米波雷达技术领域，具体涉及一种信号处理方法、装置以及存储介质。
背景技术
高分辨率车载雷达是自动驾驶中不可缺少的重要组成部分。车载毫米波雷达能够精准的测量目标距离、速度和角度，从而提供其他车载传感器所不具备的差异化竞争力。车载毫米波雷达是通过雷达回波信号的相位信息获得目标的速度和角度的。为了测量目标的速度，雷达通常会连续发射多个调频连续波(frequency modulated continuous wave，FMCW)信号，FMCW信号经目标反射后得到回波信号，通过回波信号的长时间积累，获得目标的多普勒相位，从而根据目标的多普勒相位折算出目标的速度。为了获得高角度分辨率，毫米波雷达通常会采用多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)体制组建天线阵列，即在车载毫米波雷达发射端和接收端使用多个发射天线和多个接收天线，多个发射天线发射电磁波信号，多个接收天线接收回波信号。
对于发射FMCW信号的MIMO体制毫米波雷达，多个接收天线在接收目标反射多个发射天线所发射的FMCW信号的回波信号后，信号处理流程包括：首先对每个接收到的回波信号进行距离快速傅立叶变换(range fast fourier transform,range FFT)；然后再对多个回波信号做多普勒快速傅立叶变换(doppler fast fourier transform,doppler FFT)；经过两个维度的FFT之后，可以得到一张距离-多普勒图(range-doppler map,RD map)；对RDmap进行恒虚警率(constant false alarm rate，CFAR)检测，可以得到目标的初步检测结果，其中包括目标相对于雷达的距离和预估速度。基于FFT变换的频率都是离散的，所以距离和预估速度的表示也是离散的。这里的离散表现为距离-多普勒图中的距离-多普勒单元，通过距离和多普勒频率表示的位置坐标为距离-多普勒单元。如图1所示为距离-多普勒图的一个示意图。通过CFAR检测，在图1中圆点的位置检测到目标的存在，该距离-多普勒单元对应的距离索引为5，多普勒索引也为5，距离索引和多普勒索引分别指示了目标的距离的取值以及目标的预估速度的取值。
由于雷达最大测速范围受限，此时的速度信息可能是“混叠”的，“混叠”的含义是指即目标的真实速度Vreal可能是通过CFAR检测到的预估速度Vdetection加上整数倍最大测速范围Vmax，该整数倍的数值被称为多普勒模糊数。因此，在实际应用过程中需要去除多普勒模糊(remove doppler ambiguity)，即确定正确的多普勒模糊数，从而获得目标的真实准确的速度。在此基础上，进行目标对应于雷达的方位信息的确定，如到达角估计(angleof arrival estimation)。
当一个波束内出现多个目标时，在同一个距离和多普勒维度上可能存在多个目标，该多个目标反射回来的回波信号的信号幅度、真实速度、到达角等可能存在不同，如果两个目标反射的回波信号的信号幅度差距过大，可能会出现幅度强的目标的回波信号掩盖幅度弱的目标的回波信号的情况，这就导致幅度弱的目标的速度和角度信息难以被提取出来。
发明内容
本申请实施例提供了一种信号处理方法，当同一个距离-多普勒单元中存在的多个目标的回波信号幅度差距较大时，能够准确提取出每个目标的真实速度和方位信息。
为了达到上述目的，本申请提供以下技术方案：
本申请实施例的第一方面提供一种信号处理方法，应用于具有阵列天线的雷达系统。该阵列天线包括M个发射天线和N个接收天线。M个发射天线和N个接收天线对应于M*N个接收通道每个接收通道称为一个虚拟接收天线。M为大于1的整数，N为大于1的整数。该信号处理方法包括：雷达系统根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数。其中，M*N个第一数据分别为M*N个虚拟接收天线中每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据，每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图是根据每个虚拟接收天线接收的回波信号确定的。具体地，M个发射天线依次发送发射信号，对应于每一个发射天线发送的发射信号，N个接收天线中的每个接收天线均接收该发射信号对应的回波信号。雷达系统根据每个虚拟接收天线接收的回波信号生成该虚拟接收天线对应的距离-多普勒图。目标距离-多普勒单元为距离-多普勒图上由目标距离和目标多普勒频率确定的单元。目标距离-多普勒单元为存在至少一个目标的回波信号的距离-多普勒单元。雷达系统可以是对M*N个距离-多普勒图中的至少一个距离-多普勒图进行恒虚警率检测确定的目标距离-多普勒单元。雷达系统获取每个距离-多普勒图上的目标距离-多普勒单元中的数据。第一集合包括多个多普勒模糊数。第一数据中包括第一目标的回波信号，第一目标是第一数据中信号幅度最大的回波信号。第一多普勒模糊数为第一目标的回波信号对应的多普勒模糊数。雷达系统在从第一集合中确定第一目标的第一多普勒模糊数之后，根据第一多普勒模糊数计算第一目标的真实速度或第一目标相对于雷达系统的方位信息。雷达系统在确定第一目标的第一多普勒模糊数之后，从M*N个第一数据中分别消除第一目标的回波信号，从而得到M*N个第二数据。雷达系统在获取M*N个第二数据之后，根据该M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数。其中，第一数据还包括第二目标的回波信号，第二目标的回波信号是第一数据中信号幅度第二大的回波信号。第二多普勒模糊数为第二目标的回波信号对应的多普勒模糊数。雷达系统根据第二多普勒模糊数计算第二目标的真实速度或第二目标相对于雷达系统的方位信息。
由以上第一方面可知，当同一个距离-多普勒单元中存在多个目标时，首先确定信号幅度最强的第一目标的的真实速度和方位信息，然后将第一目标的回波数据从原始数据中清除，再计算剩余数据中信号幅度最强的第二目标的真实速度和方位信息，通过这种逐级求解的方式，使得即使同一个距离-多普勒单元中存在多个目标的信号幅度差距大，也可能准确提取出每个目标的真实速度和方位信息。
结合本申请的第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，雷达系统从M*N个第一数据中分别消除第一目标的回波信号，以得到M*N个第二数据，具体包括：雷达系统首先根据第一多普勒模糊数生成对应的多普勒相位补偿量，例如，第一目标的第一多普勒模糊数为ξ1，雷达系统首先根据ξ1生成第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量Φξ1，即第一目标的多普勒相位ΦD1；再采用该第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，对应得到多个第一多普勒相位补偿数据，例如，第一数据包括两个目标的回波信号，任意一个第一数据的信号组成为：A1ΦD1ΦA1+A2ΦA2ΦD2。当采用多普勒相位补偿量ΦD1对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿之后，得到的第一多普勒相位补偿数据为A1ΦA1+A2ΦA2ΦD2/ΦD1；接着雷达系统对还多个第一多普勒相位补偿数据做FFT得到频谱最大值；雷达系统对该多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值进行逆快速傅立叶变换，得到第一目标的空间相位数据，该多个第一多普勒相位补偿数据中只剩下与到达角相关的空间相位，在确定该多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值之后，对该最大值做逆傅立叶变换，可以得到第一目标的空间相位数据，即A1ΦA1；雷达系统从每个第一多普勒相位补偿数据中消除第一目标的空间相位数据，并进行多普勒相位补偿量的逆补偿，最后得到M*N个第二数据，例如，雷达系统首先从每个多普勒相位补偿数据A1ΦA1+A2ΦA2ΦD2/ΦD1中消除第一目标的空间相位数据A1ΦA1得到数据A2ΦA2ΦD2/ΦD1，然后再对该数据A2ΦA2ΦD2/ΦD1进行第一目标的多普勒相位ΦD1的逆补偿的逆补偿，从而将每个第一数据中第一目标的回波信号消除，得到M*N个第二数据A2ΦA2ΦD2。
由以上第一方面的第一种实现方式可知，雷达系统通过在确定当前信号幅度最大的目标的多普勒模糊数之后，就可以对应确定该目标的多普勒相位、空间相位等信息，从而能够构造出该目标的回波信号，使得该目标的回波信号得以从当前信号中消除，得以实现每一轮迭代过程中当前信号幅度最大的目标的真实速度或方位信息的提取，解决当同一个距离-多普勒单元中存在多个目标的信号幅度差距大，幅度弱的目标的速度和角度信息难以被提取出来的问题。
结合本申请第一方面或第一方面第一种可能的实现方式，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，雷达系统根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数之前，还根据M*N个第二数据判断第一数据中是否包括第二目标的回波信号。例如，雷达系统可以通过对目标距离-多普勒单元进行检测，确定其中共存在多个目标的回波信号。
结合本申请第一方面第二种可能的实现方式，在本申请第一方面第三种可能的实现方式中，雷达系统根据M*N个第二数据判断第一数据中是否包括第二目标的回波信号，可采用如下方式：雷达系统分别确定第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量，例如该多个多普勒模糊数的数目为Q，该Q个多普勒模糊数分别为(ξsearch1、ξsearch2、ξsearch3、...、ξsearchQ)，其中，Q为大于1小于或等于M的整数，雷达系统分别确定每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量，例如，ξsearch1对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch1，ξsearch2对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch2，ξsearch3对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch3，...，ξsearchQ对应的多普勒相位补偿量为ΦξsearchQ。分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据。例如，雷达系统采用ξsearch1对应的多普勒相位补偿量Φξsearch1，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch1对应的多个第二多普勒相位补偿数据，雷达系统采用ξsearch2对应的多普勒相位补偿量Φξsearch2，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch2对应的多个第二多普勒相位补偿数据；...；雷达系统采用ξsearchQ对应的多普勒相位补偿量ΦξsearchQ，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearchQ对应的多个第二多普勒相位补偿数据。雷达系统计算每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT得到频谱最大值。例如，雷达系统对ξsearch1对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为a，对ξsearch2对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为b,对ξsearch3对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为c...对ξsearchQ对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为q。雷达系统判断第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值是否大于或等于第一阈值，其中，该第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值为每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。当第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值大于或等于第一阈值时，确定第一数据中包括第二目标的回波信号。
由以上第一方面第三种可能的实现方式可知，当第一数据中存在第二目标的回波信号时，采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据进行多普勒相位补偿时的实质是第二数据中回波信号的多普勒相位中第二目标的第二多普勒模糊数与多普勒相位补偿量中的ξsearchi相减，当ξsearchi正好等于第二目标的第二多普勒模糊数ξ1时，所得到的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT后形成的频谱最大值是最强的。通过设置一个第一阈值，判断每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值是否满足该第一阈值，即可判断是否存在第二目标的回波信号，从而提升判断第一数据中是否存在第二目标的回波信号的准确性。
结合本申请第一方面或第一方面第一种至第三种中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面第四种可能的实现方式中，雷达系统根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数，包括：雷达系统分别确定第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量，例如该多个多普勒模糊数的数目为Q，该Q个多普勒模糊数分别为(ξsearch1、ξsearch2、ξsearch3、...、ξsearchQ)，其中，Q为大于1小于或等于M的整数，雷达系统分别确定每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量，例如，ξsearch1对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch1，ξsearch2对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch2，ξsearch3对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch3，...，ξsearchQ对应的多普勒相位补偿量为ΦξsearchQ。分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据。例如，雷达系统采用ξsearch1对应的多普勒相位补偿量Φξsearch1，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch1对应的多个第二多普勒相位补偿数据，雷达系统采用ξsearch2对应的多普勒相位补偿量Φξsearch2，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch2对应的多个第二多普勒相位补偿数据；...；雷达系统采用ξsearchQ对应的多普勒相位补偿量ΦξsearchQ，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearchQ对应的多个第二多普勒相位补偿数据。雷达系统计算每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值。例如，雷达系统对ξsearch1对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为a，对ξsearch2对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为b,对ξsearch3对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为c...对ξsearchQ对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为q。当第一数据中存在第二目标的回波信号时，采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据进行多普勒相位补偿时的实质是第二数据中回波信号的多普勒相位中第二目标的第二多普勒模糊数与多普勒相位补偿量中的ξsearchi相减，当ξsearchi正好等于第二目标的第二多普勒模糊数ξ1时，所得到的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT后形成的频谱最大值是最强的。雷达系统根据每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值确定第二多普勒模糊数，第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值为每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。
由以上第一方面第四种可能的实现方式可知，通过确认每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值，来进行第二目标的多普勒模糊数的确认，提升了第二目标的第二多普勒模糊数的准确性。
结合本申请第一方面或第一方面第一种至第四种中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面第五种可能的实现方式中，雷达系统根据第二多普勒模糊数计算第二目标的真实速度，包括：雷达系统根据第二多普勒模糊数和预估速度确定第二目标的真实速度，该预估速度是根据目标距离-多普勒单元的目标多普勒频率确定的。例如，距离-多普勒图上任一个距离多普勒单元对应的多普勒索引即指示了对应的多普勒频率，多普勒索引或多普勒频率与预估速度存在一一对应的关系，因此，第二目标的真实速度等于由目标多普勒频率确定的预估速度加上整数倍的雷达系统的最大测速范围，该整数倍即为第二目标的第二多普勒模糊数。
结合本申请第一方面或第一方面第一种至第五种中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面的第六种实现方式中，雷达系统根据第二多普勒模糊数计算第二目标相对于雷达系统的方位信息，包括：雷达系统确定第二多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；采用第二多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据；计算第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值；第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引与第二目标的回波信号的到达角θ之间存在定量关系，例如，第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引index与到达角θ之间存在定量关系：dsinθ/λ＝index，其中d为每两个虚拟接收天线之间的间隔，λ为回波信号的波长。根据第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引确定第二目标相对于雷达系统的方位信息。
结合本申请第一方面或第一方面第一种至第六种中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面的第七种实现方式中，雷达系统根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数，包括：分别确定第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据；计算每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值；根据每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值确定第一多普勒模糊数，第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值为每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。
结合本申请第一方面或第一方面第一种至第七种中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面第八种可能的实现方式中，雷达系统根据第一多普勒模糊数计算第一目标的真实速度，具体包括：雷达系统根据第一多普勒模糊数和预估速度确定第一目标的真实速度，该预估速度是根据目标距离-多普勒单元的目标多普勒频率确定的。
结合本申请第一方面或第一方面第一种至第八种中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面第九种可能的实现方式中，雷达系统根据第一多普勒模糊数计算第一目标相对于雷达系统的方位信息，包括：确定第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；采用第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据；计算第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值；确定第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引；根据该位置索引确定第一目标相对于所述雷达系统的方位信息。
结合本申请第一方面或第一方面第一种至第九种中任意一种可能的实现方式，在本申请第一方面第十种可能的实现方式中，雷达系统根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数之前，还通过M个发射天线按照目标序列发射依次发送第一发射信号；通过N个接收天线接收第一发射信号的第一回波信号；根据第一回波信号计算每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图；根据每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图确定目标距离-多普勒单元；获取每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据，以得到M*N个第一数据。
结合本申请第一方面第十种可能的实现方式，在本申请第一方面第十一种可能的实现方式中，第一集合中的多个多普勒模糊数的数目为M，M个多普勒模糊数是根据M个发射天线确定的。当存在M个发射天线时，对应存在M个多普勒模糊数。结合实际情况，该M个多普勒模糊数被预先设置为相应的数据。例如，当M＝3时，该三个多普勒模糊数分别为{-1，0，1}、{-2、-1、0}或者{0、1、2}。例如，当M＝6时，该6个多普勒模糊数分别为{-3、-2、-1、0、1、2}、{-2、-1、0、1、2、3}、{0、1、2、3、4、5}或者{-5、-4、-3、-2、-1，0}等。
结合本申请第一方面第十种可能的实现方式，在本申请第一方面第十二种可能的实现方式中，第一集合为第二集合的子集，当存在M个发射天线时，第二集合包括M个多普勒模糊数，M个多普勒模糊数是根据所述M个发射天线确定的。结合实际情况，该M个多普勒模糊数被预先设置为相应的数据。雷达系统采用单输出输入(single-input multiple-output，SIMO)+多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)的复合波形发射信号。雷达系统采用M个发射天线发射第一发射信号，还采用目标发射天线发射第二发射信号，通过N个接收天线分别接收该第一发射信号对应的第一回波信号和第二发射信号对应的第二回波信号。目标发射天线可以是M个发射天线中的任意一个，也可以不属于M个发射天线。雷达系统可采用交替发射的方式发射第一发射信号和第二发射信号。例如，雷达系统首先采用目标发射天线发射H轮第二发射信号，待目标发射天线发射完后，再采用M个发射天线发射H轮第一发射信号，待M个发射天线发射完毕后，再采用目标发射天线发射H轮第二发射信号。雷达天线确定第二回波信号的多普勒谱线，多普勒谱线用于指示目标速度区间内速度与幅值的对应关系。雷达天线根据预估速度计算M个多普勒模糊数中每个多普勒模糊数对应的参考速度，预估速度是根据目标多普勒频率确定的。雷达天线根据每个多普勒模糊数对应的参考速度在多普勒谱线上对应的幅值确定所述第一集合，第一集合中包含的任意一个多普勒模糊数对应的参考速度在多普勒谱线上对应的幅值大于或等于第二阈值。
结合本申请第一方面第三种可能的实现方式，在本申请第一方面第十三种可能的实现方式中，当雷达系统判断第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值是否小于第一阈值之后，确定第一数据中不包括第二目标的回波信号。
本申请第二方面提供一种雷达系统，包括：M个发射天线、N个接收天线、耦合该M个发射天线的发射器、耦合该N个接收天线的接收器、以及至少一个处理器。M为大于1的整数，N为大于1的整数。处理器，用于根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数，M*N个第一数据分别为M*N个虚拟接收天线中每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据；目标距离-多普勒单元为距离-多普勒图上由目标距离和目标多普勒频率确定的单元；第一集合包括多个多普勒模糊数，第一多普勒模糊数为第一目标的回波信号对应的多普勒模糊数，第一目标的回波信号为第一数据中信号幅度最大的回波信号；根据第一多普勒模糊数计算第一目标的真实速度或第一目标相对于雷达系统的方位信息；从M*N个第一数据中分别消除第一目标的回波信号，以得到M*N个第二数据；根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数，第二多普勒模糊数为第二目标的回波信号对应的多普勒模糊数，第二目标的回波信号为第一数据中信号幅度第二大的回波信号；根据第二多普勒模糊数计算第二目标的真实速度或第二目标相对于雷达系统的方位信息。
结合本申请的第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式中，处理器，用于确定第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；采用第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据；计算第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值；对第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值进行逆快速傅立叶变换以得到第一目标的空间相位数据；从每个第一多普勒相位补偿数据中消除第一目标的空间相位数据并进行多普勒相位补偿量的逆补偿，以得到M*N个第二数据。
结合本申请第二方面或第二方面第一种可能的实现方式，在本申请第二方面第二种可能的实现方式中，处理器，还用于在根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数之前，根据M*N个第二数据判断第一数据中是否包括第二目标的回波信号。
结合本申请第二方面第二种可能的实现方式，在本申请第二方面第三种可能的实现方式中，处理器，用于分别确定第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据；计算每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值；判断第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值是否大于或等于第一阈值，第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值为每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值；当第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值大于或等于第一阈值时，确定第一数据中包括第二目标的回波信号。
结合本申请第二方面或第二方面第一种至第三种中任意一种可能的实现方式，在本申请第二方面第四种可能的实现方式中，处理器，用于分别确定第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据；计算每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值；根据每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值确定第二多普勒模糊数，第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值为每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。
结合本申请第二方面或第二方面第一种至第四种中任意一种可能的实现方式，在本申请第二方面第五种可能的实现方式中，处理器，用于根据第二多普勒模糊数和预估速度确定第二目标的真实速度，预估速度是根据目标多普勒频率确定的。
结合本申请第二方面或第二方面第一种至第五种中任意一种可能的实现方式，在本申请第二方面的第六种实现方式中，处理器，用于确定第二多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；采用第二多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据；计算第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值；根据第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引确定第二目标相对于雷达系统的方位信息。
结合本申请第二方面或第二方面第一种至第六种中任意一种可能的实现方式，在本申请第二方面的第七种实现方式中，处理器，用于分别确定第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据；计算每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值；根据每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值确定第一多普勒模糊数，第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值为每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。
结合本申请第二方面或第二方面第一种至第七种中任意一种可能的实现方式，在本申请第二方面第八种可能的实现方式中，处理器，用于根据第一多普勒模糊数和预估速度确定第一目标的真实速度，预估速度是根据目标多普勒频率确定的。
结合本申请第二方面或第二方面第一种至第八种中任意一种可能的实现方式，在本申请第二方面第九种可能的实现方式中，处理器，用于确定第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；采用第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据；计算第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值；确定第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引；根据第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引确定第一目标相对于雷达系统的方位信息。
结合本申请第二方面或第二方面第一种至第九种中任意一种可能的实现方式，在本申请第二方面第十种可能的实现方式中，发射器，用于在处理器根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数之前，通过M个发射天线按照目标序列发射依次发送第一发射信号；接收器，用于通过N个接收天线接收发射器发射的第一发射信号的第一回波信号；处理器，还用于根据接收器接收的第一回波信号计算每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图；根据每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图确定目标距离-多普勒单元；获取每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据，以得到M*N个第一数据。
结合本申请第二方面第十种可能的实现方式，在本申请第二方面第十一种可能的实现方式中，第一集合中的多个多普勒模糊数的数目为M，M个多普勒模糊数是根据M个发射天线确定的。
结合本申请第二方面第十种可能的实现方式，在本申请第二方面第十二种可能的实现方式中，第一集合为第二集合的子集，第二集合包括M个多普勒模糊数，M个多普勒模糊数是根据M个发射天线确定的，发射器，还用于在处理器根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数之前，通过目标发射天线发射第二发射信号；接收器，还用于通过N个接收天线接收发射器发送的第二发射信号对应的第二回波信号；处理器，还用于确定接收器接收的第二回波信号的多普勒谱线，多普勒谱线用于指示目标速度区间内速度与幅值的对应关系，以及根据预估速度计算M个多普勒模糊数中每个多普勒模糊数对应的参考速度，预估速度是根据目标多普勒频率确定的；根据每个多普勒模糊数对应的参考速度在多普勒谱线上对应的幅值确定第一集合，第一集合中包含的任意一个多普勒模糊数对应的参考速度在多普勒谱线上对应的幅值大于或等于第二阈值。
结合本申请第二方面第三种可能的实现方式，在本申请第二方面第十三种可能的实现方式中，处理器，还用于在确定第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值是否大于或等于第一阈值之后，确定第一数据中不包括第二目标的回波信号。
本申请第三方面提供一种车辆，该车辆可以包括如第二方面所述的任意一种雷达系统。在具体实现中，该车辆可以是自动驾驶车辆。
本申请第四方面提供一种计算机设备，该计算机设备包括处理器和存储有计算机程序的计算机可读存储介质；处理器与计算机可读存储介质耦合，计算机程序被处理器执行时实现第一方面及第一方面的任一可能的实现方式中提供的信号处理方法。
本申请第五方面提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在存储设备上运行时，使得存储设备可以执行上述第一方面或第一方面任意一种可能实现方式的信号处理方法。
本申请第五方面提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在存储设备上运行时，使得存储设备可以执行上述第一方面或第一方面任意一种可能实现方式的信号处理方法。
本申请实施例提供的技术方案中，当同一个距离-多普勒单元中存在多个目标时，首先确定信号幅度最强的第一目标的真实速度和方位信息，然后将第一目标的回波数据从原始数据中清除，再计算剩余数据中信号幅度最强的第二目标的真实速度和方位信息，通过这种逐级求解的方式，使得即使同一个距离-多普勒单元中存在的多个目标的信号幅度差距大，也可以准确提取出每个目标的真实速度和方位信息。
附图说明
图1为本申请实施例提供的距离-多普勒图的示意图；
图2为本申请实施例提供的雷达系统的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的信号处理方法的一个实施例示意图；
图4为本申请实施例提供的信号处理方法的另一个实施例示意图；
图5为本申请实施例提供的多普勒谱线及速度匹配示意图；
图6为本申请实施例提供的车辆的功能框图。
具体实施方式
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。本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题同样适用。
本申请实施例提供一种信号处理方法，当同一个距离-多普勒单元中存在多个目标时，首先确定信号幅度最强的第一目标的的真实速度和方位信息，然后将第一目标的回波数据从原始数据中清除，再计算剩余数据中信号幅度最强的第二目标的真实速度和方位信息，通过这种逐级求解的方式，使得即使同一个距离-多普勒单元中存在多个目标的信号幅度差距大，也可以准确提取出每个目标的真实速度和方位信息。本发明实施例还提供相应的装置和存储介质。以下分别进行详细说明。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例首先提供一种雷达系统10。
如图2所示，该雷达系统10包括M个发射天线101、N个接收天线102、耦合该M个发射天线101的发射器103、耦合了该N个接收天线102的接收器104和至少一个处理模块105。
处理模块105，用于对接收到的回波信号进行信号处理，具体可以参见下述图3-图4的方法实施例中的相关描述，此处不进行赘述。处理模块105还可以用于对于发射器103或接收器104的控制等。处理模块105可以包括至少一个处理器1051和至少一个存储器1052。
发射器103，用于在处理模块105的控制下，通过其耦合的发射天线发射信号。具体请参阅图3的步骤301和图4的步骤401中的相关描述，此处不进行赘述。应理解，发射器103可以包括至少一个发射机，一个发射机可以耦合一个或多个发射天线。发射器103可以根据处理模块105的控制信号选择对应的发射天线发射信号。
接收器104，用于通过其耦合的接收天线实现对回波信号的接收。具体请参阅图3的步骤301和图4的步骤401中的相关描述，此处不进行赘述。接收器104可以包括至少一个接收机，一个接收机可以耦合一个或多个接收天线。
可选地，雷达系统10还可以包括输入模块106，用于实现雷达系统与用户的信息交互。该输入模块106包括但不限于触控面板、键盘、鼠标、语音输入模块等等。
发射器103和接收器104可以集成在射频芯片中，或者，发射器103中的一个或多个发射机以及接收器104中的一个或多个接收机可以集成在一个射频芯片中。
处理模块105可以包括至少一个处理器1051和至少一个存储器1052。其中，存储器1052用于存储数据和指令。例如，存储器1052存储本申请下述实施例中的距离-多普勒图等、或者用于实现本申请实施例中阵列天线发射信号的程序代码、用于实现本申请实施例中信号处理方法的程序代码等，本申请实施例对此不作限定。处理器1051用于调用存储器1052中存储的数据和指令以实现下述的信号处理方法。
应理解，处理模块105还可以包括其他功能单元，例如混频器、数模转换模块等。在本申请的另一实施例中，混频器或数模转换模块等其他功能单元也可以设置于射频芯片、发射模块、接收模块、发射机或接收机中，本申请实施例对此不作限定。
应理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-onlymemory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rateSDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(directrambus RAM，DR RAM)。
应理解，本申请实施例中的处理器可以是中央处理单元(central processingunit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
需要说明的是，上述的雷达系统可以应用于车辆、飞行器或机器人等，例如，自动或者半自动驾驶汽车、无人驾驶飞行器、无人机等；还可以应用于终端设备，例如智能手机、平板电脑、可穿戴设备等；还可以应用于路边单元(road side unit，RSU)对道路上的车辆进行速度、位置等检测。其中，RSU可以包括但不限于测速仪、摄像装置、指示灯等，本申请实施例对此不作限定。
基于图2中的雷达系统，接下来对本申请实施例提供的信号处理方法进行介绍，请参阅图3。
图3为本申请实施例提供的信号处理方法的一个实施例，包括步骤301-步骤305的内容。
301、雷达系统根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数，该M*N个第一数据分别为M*N个虚拟接收天线中每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据，目标距离-多普勒单元为所述距离-多普勒图上由目标距离和目标多普勒频率确定的单元，第一集合包括多个多普勒模糊数，第一多普勒模糊数为第一目标的回波信号对应的多普勒模糊数，第一目标的回波信号为第一数据中信号幅度最大的回波信号。
本申请实施例中的M*N个第一数据为M*N个虚拟接收天线中每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中目标-距离多普勒单元中的数据，其中，M和N均为大于1的整数。具体的，本申请实施例中，M个发射天线依次发送发射信号。具体的，M个发射天线可以是发送H轮信号，H为大于1的整数。在每一轮信号发射过程中，M个发射天线可以是按照一定的发射序列依次发送一个发射信号。可选地，该一定的发射序列是以M根发射天线按照空间位置排序组成的序列，例如，按照空间位置排序组成的序列中的第X根发射天线即为发射天线Tx，即“Tx”中的“x”是指发射天线以空间位置的顺序进行的编号，x为小于或等于M的正整数，M个发射天线按照T1、T2、T3...TM的序列依次发送每一轮的发射信号。可选地，该一定的发射序列是以其他的规则确定的发射序列，例如，当M为5时，5个发射天线按照空间位置排序依次为T1、T2、T3、T4、T5，而本申请实施例中，在每一轮信号发射过程中，将按照“T1、T3、T5、T2、T4”的顺序依次发送发射信号。本申请实施例对于M个发射天线发送发射信号的顺序不做具体的限定。在每一轮信号发射过程，对应于每一个发射天线发送的发射信号，N个接收天线中的每个接收天线均接收该发射信号对应的回波信号。本申请实施例中，天线阵列包含M个发射天线和N个接收天线，则对应于M*N个接收通道，即M*N个虚拟接收天线。本申请实施例中，一个虚拟接收天线可以称为一个接收通道。以M＝3，N＝4为例，天线阵列包含3个发射天线(T1、T2、T3)和4个接收天线(R1、R2、R3、R4)，对应于7个虚拟接收天线(R1,1、R2,1、R3,1、R4,1、R1,2、R2,2、R3,2、R4,2、R1,3、R2,3、R3,3、R4,3)。其中Rx,y为接收天线Rx接收发射天线Ty发送的发射信号发射回来的回波信号的虚拟接收天线，x为接收天线的索引编号，y为发射天线的索引编号，r和t为正整数，1≤x≤4，1≤y≤3。当一个发射天线发射H轮发射信号之后，对应于该发射天线的某一个接收天线，对应接收该每轮的发射信号对应的回波信号。因此，对于任意一个虚拟接收天线，都接收H轮回波信号。雷达系统根据每个虚拟接收天线接收的H轮回波信号，首先对H个回波信号中的每个回波信号做距离快速傅立叶变换(Range FFT)，然后再对该H个回波信号做多普勒快速傅立叶变换(Doppler FFT),进行二维傅里叶变换后得到的数据可以表达为Sx，y(r，v)，其中r用于指示目标与雷达系统之间的距离，v指示目标的预估速度或多普勒频率。对应地，也可以用距离-多普勒图的方式表示经过两个维度的FFT之后的数据，距离-多普勒图被划分为以阵列排列的多个距离-多普勒单元。距离-多普勒图中任意一个确定取值的r和确定取值的v可以对应于一个确定的距离多普勒单元。每个虚拟接收天线对应的回波信号可以得到一个距离-多普勒图。M*N个虚拟接收天线对应得到M*N个距离-多普勒图。对于每个距离-多普勒图，经过恒虚警率(constant false alarm rate，CFAR)检测能够得到初步的检测结果，它包含目标目标与雷达系统之间的距离和目标的预估速度。例如，当经过CFAR检测，确定目标距离-多普勒单元存在目标，则该目标的预估速度可以直接根据目标距离-多普勒单元的多普勒索引确定。由于雷达系统的最大测速范围受限，此时的速度信息可能是“混叠”的。“混叠”的含义可以由公式(1)表示，即目标的真实速度Vreal等于预估速度Vdetection加上整数倍的最大测速范围Vmax,其中，ξ为多普勒模糊数。因此需要去除多普勒模糊(remove doppler ambiguity),即确定ξ的正确取值，从而确定目标的真实速度。
Vreal＝Vdet ection+ξ·Vmax (1)
需要说明的是，有关于距离-多普勒图和距离-多普勒单元等相关内容可以参阅现有技术中的相关内容进行理解，此处不再赘述。
本申请实施例中的M*N个第一数据分别为该M*N个距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据，每一个第一数据即为一个距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据。本申请实施例中的目标距离-多普勒单元为由距离-多普勒图中由目标距离和目标多普勒确定的单元。本申请实施例中的目标距离-多普勒单元为存在有至少一个目标反射的回波信号的距离-多普勒单元。可选地，在获取M*N个距离-多普勒图之后，雷达系统可以采用恒虚警率(constant false alarm rate，CFAR)检测的方式检测出距离-多普勒图存在目标的一个或多个距离-多普勒单元。本申请实施例中的目标-距离多普勒单元是指该检测出存在目标的一个或多个距离-多普勒单元中的任意一个。
本申请实施例中，对M个发射天线按照发射序列排序，假设设置第m个发送发射信号的发射天线称为第m个发射天线。第m个发射天线对应的N个接收天线的多普勒相位ΦD可以用公式(2)表示。
Figure BDA0002958363840000131
其中，j为虚单位；dopInd为CFAR检测得到的目标距离-多普勒单元的多普勒索引，dopInd∈[1,dFFTsize]；dFFTsize为预先设置好的多普勒FFT点数；ξ为目标的多普勒模糊数；M为发射天线个数；m为发射天线顺序，m∈[0,M-1]；λ为发射信号波长；TC为一个发射信号的持续时间。
本申请实施例中，对M*N个虚拟接收天线排序，第n个虚拟接收天线的空间相位ΦA可以用公式(3)表示。
Figure BDA0002958363840000141
其中，d为M*N个虚拟接收天线中每两个相邻的虚拟接收天线之间的间隔；λ为发射信号波长；θ为目标的回波信号到达角。
则对于任意一个第一数据而言，该第一数据中包含一个或多个目标的回波信号。任意一个目标i的回波信号表示为公式(4)。
Figure BDA0002958363840000142
其中，Ai为第i个目标的回波信号幅度，ξi为目标i的多普勒模糊数。
因此，当目标距离-多普勒单元内包含多个目标的回波信号时，任意一个目标距离-多普勒单元内的数据，即第一数据可以表示为公式(5)。
Figure BDA0002958363840000143
其中，A1为目标1的回波信号幅度，ξ1为目标1的多普勒模糊数；ΦD1为目标1的多普勒相位，ΦA1为目标1的空间相位；A2为目标2的回波信号幅度，ξ2为目标2的多普勒模糊数；ΦD2为目标2的多普勒相位，ΦA2为目标2的空间相位。
本申请中的第一集合包括多个多普勒模糊数。可选地，第一集合包含的多个多普勒模糊数是根据发射天线的数目确定的，当存在M个发射天线时，对应存在M个多普勒模糊数。结合实际情况，该M个多普勒模糊数被预先设置为相应的数据。例如，当M＝3时，该三个多普勒模糊数分别为{-1，0，1}、{-2、-1、0}或者{0、1、2}。例如，当M＝6时，该6个多普勒模糊数分别为{-3、-2、-1、0、1、2}、{-2、-1、0、1、2、3}、{0、1、2、3、4、5}或者{-5、-4、-3、-2、-1，0}等。本申请实施例对于多普勒模糊数的具体取值不做限定。可选地，第一集合包含的多个多普勒模糊数的数目小于M，本申请实施例对此也不做限定。
本申请实施例中，雷达系统在获取M*N个第一数据之后，会从第一集合中确定第一多普勒模糊数，该第一多普勒模糊数为第一目标的回波信号对应的多普勒模糊数，第一目标的回波信号是第一数据中信号幅度最大的回波信号。
可选地，本申请实施例提供一种根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数的方法，包括步骤(a)～步骤(d)的内容。
步骤(a):雷达系统分别确定第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量。
本申请实施例中，第一集合中包含多个多普勒模糊数，例如该多个多普勒模糊数的数目为Q，该Q个多普勒模糊数分别为(ξsearch1、ξsearch2、ξsearch3、...、ξsearchQ)，其中，Q为大于1小于或等于M的整数。雷达系统分别确定每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量。例如，雷达系统分别生成了ξsearch1对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch1，ξsearch2对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch2，ξsearch3对应的多普勒相位补偿量为Φξsearch3，...，ξsearchQ对应的多普勒相位补偿量为ΦξsearchQ。
步骤(b):雷达系统分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据。
本申请实施例中，雷达系统分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据进行多普勒相位补偿。例如，雷达系统采用ξsearch1对应的多普勒相位补偿量Φξsearch1，对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch1对应的多个第一多普勒相位补偿数据；雷达系统采用ξsearch2对应的多普勒相位补偿量Φξsearch2，对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch2对应的多个第一多普勒相位补偿数据；雷达系统采用ξsearch3对应的多普勒相位补偿量Φξsearch3，对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch3对应的多个第一多普勒相位补偿数据；...；雷达系统采用ξsearchQ对应的多普勒相位补偿量ΦξsearchQ，对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearchQ对应的多个第一多普勒相位补偿数据。
具体的，采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据进行多普勒相位补偿时，即采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量与M*N个第一数据中的每个第一数据相乘。其实质是第一数据中回波信号的多普勒相位中第一目标的第一多普勒模糊数与多普勒相位补偿量中的ξsearchi相减，其中i为[1，Q]中的任意一个数，如公式(6)所示。
Figure BDA0002958363840000151
步骤(c):雷达系统计算每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值。
本申请实施例中，在获取每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据之后，雷达系统分别对每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据做FFT，并所形成的频谱的频谱最大值。例如，对ξsearch1对应的多个第一多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为a，对ξsearch2对应的多个第一多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为b,对ξsearch3对应的多个第一多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为c...对ξsearchQ对应的多个第一多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为q。
步骤(d):雷达系统根据每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值确定第一多普勒模糊数，第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值为每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。
本申请实施例中，采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据进行多普勒相位补偿时的实质是第一数据中回波信号的多普勒相位中第一目标的第一多普勒模糊数与多普勒相位补偿量中的ξsearchi相减，当ξsearchi正好等于第一目标的第一多普勒模糊数ξ1时，所得到的多个第一多普勒相位补偿数据做FFT后形成的频谱最大值是最强的。因此，雷达系统在确定每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值后，确定该多个频谱最大值中的最大值所对应的多普勒模糊数即为第一目标正确的多普勒模糊数，即第一多普勒模糊数。
需要说明的是，本申请实施例中还可以采用其他的方式从第一集合中确定第一目标的第一多普勒模糊数，本申请实施例对此不做限定。
302、雷达系统根据第一多普勒模糊数计算第一目标的真实速度或第一目标相对于雷达系统的方位信息。
本申请实施例中，雷达系统在确定第一目标的第一多普勒模糊数后，根据第一多普勒模糊数计算第一目标的真实速度或第一目标相对于雷达系统的方位信息。
可选地，本申请实施例中雷达系统根据第一多普勒模糊数计算第一目标的真实速度的方式为：在雷达系统确定第一目标正确的多普勒模糊数，即第一多普勒模糊数后，由于目标距离-多普勒单元的目标多普勒频率是确定的，因此可以确定第一目标的预估速度，然后通过上述的公式(1)计算第一目标的真实速度。
可选地，本申请实施例中雷达系统根据第一多普勒模糊数计算第一目标相对于雷达系统的方位信息的方式为步骤1～步骤4的内容。
步骤1：雷达系统确定第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量。
本申请实施例中，雷达系统在确定第一目标的第一多普勒模糊数之后，首先确定第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量。例如，第一目标的第一多普勒模糊数为ξ1，雷达系统首先根据ξ1生成第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量Φξ1，即第一目标的多普勒相位ΦD1。
步骤2:雷达系统采用第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据。
本申请实施例中，雷达系统确定第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量ΦD1之后，采用该多普勒相位补偿量ΦD1对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，从而得到多个第一多普勒相位补偿数据。其实质是每个第一数据中的回波信号的多普勒相位中的ξ1与多普勒相位补偿量ΦD1中的ξ1相减，得到的第一多普勒相位补偿数据中只剩下与到达角相关的空间相位。
例如，第一数据包括两个目标的回波信号，任意一个第一数据的信号组成为：A1ΦD1ΦA1+A2ΦA2ΦD2。当采用多普勒相位补偿量ΦD1对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿之后，得到的第一多普勒相位补偿数据为A1ΦA1+A2ΦA2ΦD2/ΦD1。
步骤3:雷达系统计算第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值。
本申请实施例中，在雷达系统采用第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量Φξ1对每个第一数据进行多普勒相位补偿得到多个第一多普勒相位补偿数据之后，雷达系统对该多个第一多普勒相位补偿数据做FFT，然后确定该多个第一多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值。
步骤4:雷达系统根据第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引确定第一目标相对于雷达系统的方位信息。
本申请实施例中，多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引与第一目标的回波信号的到达角θ之间存在定量关系，因此，根据第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引即能够确定第一目标相对于雷达系统的方位信息。本申请实施例中，第一目标相对于雷达系统的方位信息包括第一目标的回波信号的到达角θ。例如，第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引index与到达角θ之间存在定量关系：dsinθ/λ＝index，其中d为每两个虚拟接收天线之间的间隔，λ为回波信号的波长。
可选地，本申请实施例中，除了采用上述步骤1～步骤4的计算第一目标相对于雷达系统的方位信息，也可以采用其他的方式计算第一目标相对于雷达系统的方位信息，本申请实施例对此不做限定。
303、雷达系统从M*N个第一数据中分别消除第一目标的回波信号，以得到M*N个第二数据。
本申请实施例中，雷达系统在确定第一目标的第一多普勒模糊数后，根据第一目标的第一多普勒模糊数从M*N个第一数据中的每个第一数据中消除第一目标的回波信号，以得到M*N个第二数据。
具体地，本申请实施例中，雷达系统从M*N个第一数据中的每个第一数据中消除第一目标的回波信号的具体方式件如下的步骤3031～步骤3035的内容。
需要说明的是，若上述步骤302中，雷达系统在计算第一目标相对于雷达系统的方位信息时采用了如步骤1-步骤4的实施方式，此处的步骤3031-步骤3033可以省去。
步骤3031：雷达系统确定第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量。
本申请实施例可以参阅步骤302中的步骤1进行理解，此处不再赘述。
步骤3032：雷达系统采用第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据。
本申请实施例可以参阅步骤302中的步骤2进行理解，此处不再赘述。
步骤3033：雷达系统计算第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值。
本申请实施例可以参阅步骤302中的步骤3进行理解，此处不再赘述。
步骤3034：雷达系统对第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值进行逆快速傅立叶变换以得到第一目标的空间相位数据。
本申请实施例中，第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据中只剩下与到达角相关的空间相位，在确定该多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值之后，对该最大值做逆傅立叶变换，可以得到第一目标的空间相位数据，即A1ΦA1。
步骤3035：雷达系统从每个第一多普勒相位补偿数据中消除第一目标的空间相位数据并进行多普勒相位补偿量的逆补偿，以得到所述M*N个第二数据。
本申请实施例中，雷达系统首先从每个第一多普勒相位补偿数据A1ΦA1+A2ΦA2ΦD2/ΦD1中消除第一目标的空间相位数据A1ΦA1得到数据A2ΦA2ΦD2/ΦD1，然后再对该数据A2ΦA2ΦD2/ΦD1进行第一目标的多普勒相位ΦD1的逆补偿的逆补偿，从而将每个第一数据中第一目标的回波信号消除，得到M*N个第二数据A2ΦA2ΦD2。
304、雷达系统根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数，第二多普勒模糊数为第二目标的回波信号对应的多普勒模糊数，第二目标的回波信号为所述第一数据中信号幅度第二大的回波信号。
本申请实施例中，当第一数据中除了包括第一目标的回波信号，还至少包括第二目标的回波信号时，第二目标的回波信号为第一数据中信号幅度第二大的回波信号，即第二目标的回波信号为第二数据中信号幅度最大的回波信号。雷达系统根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二目标的回波信号对应的第二多普勒模糊数。
可选地，本申请实施例中，雷达系统可以在步骤301之前首先确定目标距离-多普勒单元中存在多少个目标的回波信号，现有技术中现存有多种方式可以对此进行判断，该多种方式均可以引用在本申请实施例中。若雷达系统预先确定目标距离-多普勒单元中存在多少个目标的回波信号，就可以直接确定第一数据中除了包括第一目标的回波信号之外，是否还包括第二目标的回波信号。可选地，本申请实施例也可以采用其他的方式判断第一数据中是否还包括第二目标的回波信号，本申请实施例对此不做限定。
本申请实施例中，雷达系统根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数的具体方法可以参阅步骤301中，雷达系统根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数的方法，此处不再赘述。
305、雷达系统根据第二多普勒模糊数计算所述第二目标的真实速度或第二目标相对于雷达系统的方位信息。
本申请实施例中，当雷达系统根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数之后，根据第二多普勒模糊数计算所述第二目标的真实速度或第二目标相对于雷达系统的方位信息。
本申请实施例中，雷达系统根据第二多普勒模糊数计算第二目标的真实速度或第二目标相对于雷达系统的方位信息的具体方法，可以参阅步骤302中，雷达系统根据第一多普勒模糊数计算第一目标的真实速度或第一目标相对于雷达系统的方位信息的方法，此处不再赘述。
本申请实施例提供的技术方案中，当同一个距离-多普勒单元中存在多个目标时，首先确定信号幅度最强的第一目标的的真实速度和方位信息，然后将第一目标的回波数据从原始数据中清除，再计算剩余数据中信号幅度最强的第二目标的真实速度和方位信息，通过这种逐级求解的方式，使得即使同一个距离-多普勒单元中存在多个目标的信号幅度差距大，也可能准确提取出每个目标的真实速度和方位信息。
图4为本申请实施例提供的信号处理方法的另一个实施例示意图。
参阅图4，本申请实施例提供的信号处理方法的另一个实施例，包括步骤：
401、雷达系统通过M个发射天线按照目标序列发射依次发送第一发射信号，以及通过目标发射天线发射第二发射信号，并通过N个接收天线接收第一发射信号的第一回波信号以及第二发射信号的第二回波信号。
本申请实施例中，雷达系统采用单输入多输出(single-input multi-output，SIMO)+多输入多输出MIMO的复合波形发射信号。雷达系统采用M个发射天线发射第一发射信号，采用目标发射天线发射第二发射信号，通过N个接收天线分别接收该第一发射信号对应的第一回波信号和第二发射信号对应的第二回波信号。可选地，雷达系统采用交替发射的方式发射第一发射信号和第二发射信号。例如，雷达系统首先采用目标发射天线发射H轮第二发射信号，待目标发射天线发射完后，再采用M个发射天线发射H轮第一发射信号，待M个发射天线发射完毕后，再采用目标发射天线发射H轮第二发射信号，等等。目标发射天线可以是M个发射天线中的任意一个，也可以不属于M个发射天线。第一发射信号的持续时间可以与第二发射信号的持续时间相同，也可以不同，本申请实施例对此不做限定。
本申请实施例中，雷达系统采用M个发射天线发射第一发射信号的相关内容可以参阅图3中的步骤301进行理解，此处不再赘述。
402、雷达系统根据第一回波信号和第二回波信号从第二集合中包含的多个多普勒模糊数中确定第一集合。
本申请实施例中，SIMO仅采用一个发射天线，测速范围远大于MIMO，因此，可以认为SIMO波形的测速结果无模糊。本申请实施例中，雷达系统生成第二回波信号的多普勒谱线，该多普勒谱线用于指示根据第二回波信号得到的目标速度区间内速度与幅值的对应关系。如图5所示，为第二回波信号的多普勒谱线的一个示意图，其横坐标为速度，纵坐标为幅度。
本申请实施例中，第二回波信号包括M*N个虚拟接收天线中每个虚拟接收天线接收的回波信号。雷达系统根据每个虚拟接收天线接收的回波信号可以生成对应的距离-多普勒图。当通过CFAR检测确定目标距离-多普勒单元存在目标时，目标的预估速度可以直接根据目标距离-多普勒单元的多普勒索引确定。此处也可以参阅图3的步骤301中的相关内容进行理解，此处不再赘述。
第二集合中包括M个多普勒模糊数，是根据天线阵列中发射天线的数目确定的。例如，当M＝3时，该三个多普勒模糊数分别为{-1，0，1}、{-2、-1、0}或者{0、1、2}。例如，当M＝6时，该6个多普勒模糊数分别为{-3、-2、-1、0、1、2}、{-2、-1、0、1、2、3}、{0、1、2、3、4、5}或者{-5、-4、-3、-2、-1，0}等。本申请实施例对于多普勒模糊数的具体取值不做限定。对于M个多普勒模糊数中的每个多普勒模糊数，都可以根据公式(1)计算出一个对应的参考速度。将该M个多普勒模糊数中的每个多普勒模糊数对应的参考速度在第二回波信号的多普勒谱线上进行匹配，对应确定每个参考速度的峰值。雷达系统根据该多个多普勒模糊数对应的参考速度在多普勒谱线上对应的幅度值(简称幅值)确定第一集合，第一集合中包含的多个多普勒模糊数对应的参考速度在多普勒谱线上对应的幅值大于或等于第二阈值。如图5所示，示出了当M＝12时存在12个不同的参考速度，例如，该12个不同的参考速度分别为V1、V2、…、V12，确定该12个不同的参考速度在第二回波信号的多普勒谱线上匹配到的幅值，如图5所示，每个圆圈处分别代表参考速度在多普勒线谱上匹配到的幅值。假设第二阈值被设置为110，则位于600处和880处的参考速度所匹配到的幅值大于第二阈值，因此对应的两个多普勒模糊数即为第一集合中包含的两个多普勒模糊数。
403、雷达系统根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数，该M*N个第一数据分别为M*N个虚拟接收天线中每个虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据，目标距离-多普勒单元为所述距离-多普勒图上由目标距离和目标多普勒频率确定的单元，第一集合包括多个多普勒模糊数，第一多普勒模糊数为第一目标的回波信号对应的多普勒模糊数，第一目标的回波信号为第一数据中信号幅度最大的回波信号。
本申请实施例可以参阅图3中的步骤301进行理解，此处不再赘述。
404、雷达系统根据第一多普勒模糊数计算第一目标的真实速度或第一目标相对于雷达系统的方位信息。
本申请实施例可以参阅图3中的步骤302进行理解，此处不再赘述。
405、雷达系统从M*N个第一数据中分别消除第一目标的回波信号，以得到M*N个第二数据。
本申请实施例可以参阅图3中的步骤303进行理解，此处不再赘述。
406、雷达系统根据M*N个第二数据判断第一数据中是否包括第二目标的回波信号。
本申请实施例中，雷达系统根据M*N个第二数据判断第一数据中是否包括第二目标的回波信号的具体方式包括步骤4061～步骤4065的内容：
步骤4061:雷达系统分别确定第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量。
本申请实施例可以参阅图3步骤301中的步骤(a)进行理解，此处不再赘述。
步骤4062:雷达系统分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据。
本申请实施例中，雷达系统分别采用每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对M*N个第二数据进行多普勒相位补偿。例如，雷达系统采用ξsearch1对应的多普勒相位补偿量Φξsearch1，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch1对应的多个第二多普勒相位补偿数据；雷达系统采用ξsearch2对应的多普勒相位补偿量Φξsearch2，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch2对应的多个第二多普勒相位补偿数据；雷达系统采用ξsearch3对应的多普勒相位补偿量Φξsearch3，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearch3对应的多个第二多普勒相位补偿数据；...；雷达系统采用ξsearchQ对应的多普勒相位补偿量ΦξsearchQ，对M*N个第二数据中的每个第二数据进行多普勒相位补偿，从而得到ξsearchQ对应的多个第二多普勒相位补偿数据。
本申请实施例可以参阅图3步骤301中的步骤(b)进行理解。
步骤4063:雷达系统计算每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值。
本申请实施例中，在获取每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据之后，雷达系统分别对每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT，并所形成的频谱的频谱最大值。例如，对ξsearch1对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为A，对ξsearch2对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为B,对ξsearch3对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为C...对ξsearchQ对应的多个第二多普勒相位补偿数据做FFT形成的频谱最大值为X。
步骤4064:雷达系统根据每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值确定第二多普勒模糊数，第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值为每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。
本申请实施例中，雷达系统在确定每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值后，确定该多个频谱最大值中的最大值为第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值。
步骤4065:当第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值大于或等于第一阈值时，确定第一数据中包括所述第二目标的回波信号。
本申请实施例中，当第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值大于或等于第一阈值时，确定第一数据中包括所述第二目标的回波信号。当第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值小于第一阈值时，确定第一数据中不包括第二目标的回波信号。
407、当确定第一数据中还包括第二目标的回波信号时，雷达系统根据M*N个第二数据从第一集合中确定第二多普勒模糊数，第二多普勒模糊数为第二目标的回波信号对应的多普勒模糊数，第二目标的回波信号为所述第一数据中信号幅度第二大的回波信号。
本申请实施例可以参阅图3中的步骤304进行理解，此处不再赘述。
408、雷达系统根据第二多普勒模糊数计算所述第二目标的真实速度或第二目标相对于雷达系统的方位信息。
本申请实施例可以参阅图3中的步骤305进行理解，此处不再赘述。
409、当确定第一数据中不包括第二目标的回波信号时，雷达系统不再获取下一个目标的真实速度或方位信息。
本申请实施例提供的技术方案中，当同一个距离-多普勒单元中存在多个目标时，首先确定信号幅度最强的第一目标的的真实速度和方位信息，然后将第一目标的回波数据从原始数据中清除，再计算剩余数据中信号幅度最强的第二目标的真实速度和方位信息，通过这种逐级求解的方式，使得即使同一个距离-多普勒单元中存在多个目标的信号幅度差距大，也可以准确提取出每个目标的真实速度和方位信息。
下面介绍本申请实施例提供的装置或设备。
如图6所示为本申请实施例提供的车辆60的功能框图。在一种实施例中，将车辆60配置为完全或自动驾驶模式。例如，车辆60可以在处于自动驾驶模式中的同时控制自身，并且可以通过人为操作来确定周围环境中至少一个车辆或行人等目标的状态信息，例如，目标距离车辆60的距离或目标相对于车辆60的方位信息等。基于确定的周围环境中目标的状态信息来控制车辆60。当车辆60处于自动驾驶模式中时，可以将车辆60置于没有和人交互的情况下操作。
车辆60可包括各种子系统，例如行进系统601、传感系统602、控制系统603、一个或多个外围设备604以及电源605、计算机系统606和用户接口607。可选地，车辆60可包括更多或更少的子系统，并且每个子系统可包括多个元件。另外，车辆60的每个子系统和元件可以通过有线或者无线互连。
行进系统601可包括为车辆60提供动力运动的组件。在一个实施例中，行进系统601可包括引擎6011、能量源6012、传动装置6013和车轮/轮胎6014。引擎6011可以是内燃引擎、电动机、空气压缩引擎或其他类型的引擎组合，例如气油发动机和电动机组成的混动引擎，内燃引擎和空气压缩引擎组成的混动引擎。引擎6011将能量源6012转换成机械能量。
能量源6012的示例包括汽油、柴油、其他基于石油的燃料、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和其他电力来源。能量源6012也可以为车辆60的其他系统提供能量。
传动装置6013可以将来自引擎6011的机械动力传送到车轮/轮胎6014。传动装置6013可包括变速箱、差速器和驱动轴。在一个实施例中，传动装置6013还可以包括其他器件，比如离合器。其中，驱动轴可包括可耦合到一个或多个车轮/轮胎6014的一个或多个轴。
传感系统602可包括感测关于车辆60周边的环境的信息的若干个传感器。例如，传感系统602可包括定位系统6021(定位系统可以是GPS系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统)、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)6022、雷达系统6023、激光测距仪6024以及相机6025。传感系统602还可包括被监视车辆60的内部系统的传感器(例如，车内空气质量监测器、燃油量表、机油温度表等)。来自这些传感器中的一个或多个的传感器数据可用于检测对象及其相应特性(位置、形状、方向、速度等)。这种检测和识别是车辆60的安全操作的关键功能。
定位系统6021可用于估计车辆60的地理位置。惯性测量单元6022用于基于惯性加速度来感测车辆60的位置和朝向变化。在一个实施例中，惯性测量单元6022可以是加速度计和陀螺仪的组合。
雷达系统6023可利用无线电信号来感测车辆60的周边环境内的物体。在一些实施例中，除了感测物体以外，雷达系统6203还可用于感测物体的速度和/或前进方向。雷达系统6203的具体功能单元可以参见上述图2-图4中相关描述，本申请实施例不再赘述。
激光测距仪6024可利用激光来感测车辆60所位于的环境中的物体。在一些实施例中，激光测距仪6024可包括一个或多个激光源、激光扫描器以及一个或多个检测器，以及其他系统组件。
相机6025可用于捕捉车辆60的周边环境的多个图像。相机6025可以是静态相机或视频相机。
控制系统603为控制车辆60及其组件的操作。控制系统603可包括各种元件，其中包括转向系统6031、油门6032、制动单元6033、计算机视觉系统6034、路线控制系统6035以及障碍物规避系统6036。
转向系统6031可操作来调整车辆60的前进方向。例如在一个实施例中可以为方向盘系统。
油门6032用于控制引擎6011的操作速度并进而控制车辆60的速度。
制动单元6033用于控制车辆60减速。制动单元6033可使用摩擦力来减慢车轮/轮胎6014。在其他实施例中，制动单元6033可将车轮/轮胎6014的动能转换为电流。制动单元6033也可采取其他形式来减慢车轮/轮胎6014转速从而控制车辆60的速度。
计算机视觉系统6034可以操作来处理和分析由相机6025捕捉的图像以便识别车辆60周边环境中的物体和/或特征。所述物体和/或特征可包括交通信号、道路边界和障碍物。计算机视觉系统6034可使用物体识别算法、运动中恢复结构(structure from motion，SFM)算法、视频跟踪和其他计算机视觉技术。在一些实施例中，计算机视觉系统6034可以用于为环境绘制地图、跟踪物体、估计物体的速度等等。
路线控制系统6035用于确定车辆60的行驶路线。在一些实施例中，路线控制系统6035可结合来自传感系统602和一个或多个预定地图的数据以为车辆60确定行驶路线。
障碍物规避系统6036用于识别、评估和避免或者以其他方式越过车辆60的环境中的潜在障碍物。
当然，在一个实例中，控制系统603可以增加或替换地包括除了所示出和描述的那些以外的组件。或者也可以减少一部分上述示出的组件。
车辆60通过外围设备604与外部传感器、其他车辆、其他计算机系统或用户之间进行交互。外围设备604可包括无线通信系统6041、车载电脑6042、麦克风6043和/或扬声器6044。
在一些实施例中，外围设备604提供车辆60的用户与用户接口607交互的手段。例如，车载电脑6042可向车辆60的用户提供信息。用户接口607还可操作车载电脑6042来接收用户的输入。车载电脑6042可以通过触摸屏进行操作。在其他情况中，外围设备604可提供用于车辆60与位于车内的其它设备通信的手段。例如，麦克风6043可从车辆60的用户接收音频(例如，语音命令或其他音频输入)。类似地，扬声器6044可向车辆60的用户输出音频。
无线通信系统6041可以直接地或者经由通信网络来与一个或多个设备无线通信。例如，无线通信系统6041可使用3G蜂窝通信，例如CDMA、EVD0、GSM/GPRS，或者4G蜂窝通信，例如LTE。或者5G蜂窝通信。无线通信系统6041可利用WiFi与无线局域网(wireless localarea network，WLAN)通信。在一些实施例中，无线通信系统6041可利用红外链路、蓝牙或ZigBee与设备直接通信。其他无线协议，例如各种车辆通信系统，例如，无线通信系统6041可包括一个或多个专用短程通信(dedicate short range communications，DSRC)设备，这些设备可包括车辆和/或路边台站之间的公共和/或私有数据通信。
电源605可向车辆60的各种组件提供电力。在一个实施例中，电源605可以为可再充电锂离子或铅酸电池。这种电池的一个或多个电池组可被配置为电源为车辆60的各种组件提供电力。在一些实施例中，电源605和能量源6012可一起实现，例如一些全电动车中那样。
车辆60的部分或所有功能受计算机系统606控制。计算机系统606可包括至少一个处理器6061，处理器6061执行存储在例如数据存储装置6062这样的非暂态计算机可读介质中的指令60621。计算机系统606还可以是采用分布式方式控制车辆60的个体组件或子系统的多个计算设备。
处理器6061可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的CPU。替选地，该处理器可以是诸如ASIC或其它基于硬件的处理器的专用设备。尽管图6功能性地图示了处理器、存储器、和在相同块中的计算机系统606的其它元件，但是本领域的普通技术人员应该理解该处理器、计算机、或存储器实际上可以包括可以或者可以不存储在相同的物理外壳内的多个处理器、计算机、或存储器。例如，存储器可以是硬盘驱动器或位于不同于计算机系统606的外壳内的其它存储介质。因此，对处理器或计算机的引用将被理解为包括对可以或者可以不并行操作的处理器或计算机或存储器的集合的引用。不同于使用单一的处理器来执行此处所描述的步骤，诸如转向组件和减速组件的一些组件每个都可以具有其自己的处理器，所述处理器只执行与特定于组件的功能相关的计算。
应理解，雷达系统6023中的处理器可以与处理器6061为同一或不同处理器，本申请实施例不作限定。
在此处所描述的各个方面中，处理器可以位于远离该车辆并且与该车辆进行无线通信。在其它方面中，此处所描述的过程中的一些在布置于车辆内的处理器上执行而其它则由远程处理器执行，包括采取执行单一操纵的必要步骤。
在一些实施例中，数据存储装置6062可包含指令60621(例如，程序逻辑)，指令60621可被处理器6061执行来执行车辆60的各种功能，包括以上描述的那些功能。数据存储装置6062也可包含额外的指令，包括向行进系统601、传感系统602、控制系统603和外围设备604中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。
除了指令60621以外，数据存储装置6062还可存储数据，例如道路地图、路线信息，车辆的位置、方向、速度以及其它这样的车辆数据，以及其他信息。这种信息可在车辆60在自主、半自主和/或手动模式中操作期间被车辆60和计算机系统606使用。
本申请实施例中，雷达系统6023中处理器或处理器6061调用数据存储装置6062内存储的数据和用于实现阵列天线发射信号的方法或用于实现信号处理方法的程序代码，实现本申请实施例中阵列天线发射信号的方法和信号处理方法，具体可以参见上述图3实施例和图4实施例中的相关描述，此处，不再赘述。
用户接口607，用于向车辆60的用户提供信息或从其接收信息。可选地，用户接口607可包括在外围设备604的集合内的一个或多个输入/输出设备，例如无线通信系统6041、车载电脑6042、麦克风6043和扬声器6044。
计算机系统606可基于从各种子系统(例如，行进系统601、传感系统602和控制系统603)以及从用户接口607接收的输入来控制车辆60的功能。例如，计算机系统606可利用来自控制系统603的输入以便控制转向系统6031来避免由传感系统602和障碍物避免系统6036检测到的障碍物。在一些实施例中，计算机系统606可操作来对车辆60及其子系统的许多方面提供控制。
可选地，上述这些组件中的一个或多个可与车辆60分开安装或关联。例如，数据存储装置6062可以部分或完全地与车辆60分开存在。上述组件可以按有线和/或无线方式来通信地耦合在一起
可选地，上述组件只是一个示例，实际应用中，上述各个模块中的组件有可能根据实际需要增添或者删除，图6不应理解为对本发明实施例的限制。
在道路行进的自动驾驶汽车，如上面的车辆60，可以识别其周围环境内的物体以确定对当前速度的调整。所述物体可以是其它车辆、交通控制设备、或者其它类型的物体。在一些示例中，可以独立地考虑每个识别的物体，并且基于物体的各自的特性，诸如它的当前速度、加速度、与车辆的间距等，可以用来确定自动驾驶汽车所要调整的速度。
可选地，自动驾驶汽车车辆60或者与自动驾驶车辆60相关联的计算设备(如图6的计算机系统606、计算机视觉系统6034、数据存储装置6062)可以基于所识别的物体的特性和周围环境的状态(例如，交通、雨、道路上的冰、等等)来预测所述识别的物体的行为。可选地，每一个所识别的物体都依赖于彼此的行为，因此还可以将所识别的所有物体全部一起考虑来预测单个识别的物体的行为。车辆60能够基于预测的所述识别的物体的行为来调整它的速度。换句话说，自动驾驶汽车能够基于所预测的物体的行为来确定车辆将需要调整到(例如，加速、减速、或者停止)什么稳定状态。在这个过程中，也可以考虑其它因素来确定车辆60的速度，诸如，车辆60在行驶的道路中的横向位置、道路的曲率、静态和动态物体的接近度等等。
除了提供调整自动驾驶汽车的速度的指令之外，计算设备还可以提供修改车辆60的转向角的指令，以使得自动驾驶汽车遵循给定的轨迹和/或维持与自动驾驶汽车附近的物体(例如，道路上的相邻车道中的轿车)的安全横向和纵向距离。
上述车辆60可以为轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、割草机、娱乐车、游乐场车辆、施工设备、电车、高尔夫球车、火车、和手推车等，本发明实施例不做特别的限定。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的信号处理方法、装置及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (21)

1.一种信号处理方法，其特征在于，所述方法应用于具有阵列天线的雷达系统，所述阵列天线包括M个发射天线和N个接收天线，所述M个发射天线和所述N个接收天线组成M*N个虚拟接收天线，所述M为大于1的整数，所述N为大于1的整数，所述方法包括：
根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数，所述M*N个第一数据分别为所述M*N个虚拟接收天线中每个所述虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中目标距离-多普勒单元中的数据，所述目标距离-多普勒单元为所述距离-多普勒图上由目标距离和目标多普勒频率确定的单元，所述第一集合包括多个多普勒模糊数，所述第一多普勒模糊数为第一目标的回波信号对应的多普勒模糊数，所述第一目标的回波信号为所述第一数据中信号幅度最大的回波信号；
根据所述第一多普勒模糊数计算所述第一目标的真实速度或所述第一目标相对于所述雷达系统的方位信息；
从所述M*N个第一数据中分别消除所述第一目标的回波信号，以得到M*N个第二数据；
根据所述M*N个第二数据从所述第一集合中确定第二多普勒模糊数，所述第二多普勒模糊数为第二目标的回波信号对应的多普勒模糊数，所述第二目标的回波信号为所述第一数据中信号幅度第二大的回波信号；
根据所述第二多普勒模糊数计算所述第二目标的真实速度或所述第二目标相对于所述雷达系统的方位信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述M*N个第一数据中分别消除所述第一目标的回波信号，以得到M*N个第二数据，包括：
确定所述第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；
采用所述第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对所述M*N个第一数据中的每个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到所述第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据；
计算所述第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值；
对所述第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值进行逆快速傅立叶变换以得到所述第一目标的空间相位数据；
从每个所述第一多普勒相位补偿数据中消除所述第一目标的空间相位数据并进行所述多普勒相位补偿量的逆补偿，以得到所述M*N个第二数据。
3.根据权利要求1或2任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述M*N个第二数据从所述第一集合中确定第二多普勒模糊数之前，还包括：
根据所述M*N个第二数据判断所述第一数据中是否包括所述第二目标的回波信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述M*N个第二数据判断所述第一数据中是否包括所述第二目标的回波信号，包括：
分别确定所述第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；
分别采用所述每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对所述M*N个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到所述每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据；
计算所述每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值；
判断所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值是否大于或等于第一阈值，所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值为所述每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值；
当所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值大于或等于所述第一阈值时，确定所述第一数据中包括所述第二目标的回波信号。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述M*N个第二数据从所述第一集合中确定第二多普勒模糊数，包括：
分别确定所述第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；
分别采用所述每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对所述M*N个第二数据进行多普勒相位补偿，以得到所述每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据；
计算所述每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值；
根据所述每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值确定所述第二多普勒模糊数，所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值为所述每个多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二多普勒模糊数计算所述第二目标的真实速度，包括：
根据所述第二多普勒模糊数和预估速度确定所述第二目标的真实速度，所述预估速度是根据所述目标多普勒频率确定的。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二多普勒模糊数计算所述第二目标相对于所述雷达系统的方位信息，包括：
确定所述第二多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；
采用所述第二多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对所述M*N个第二数据中的每个所述第二数据进行多普勒相位补偿，以得到所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据；
计算所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值；
根据所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引确定所述第二目标相对于所述雷达系统的方位信息。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数，包括：
分别确定所述第一集合中每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；
分别采用所述每个多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对所述M*N个第一数据进行多普勒相位补偿，以得到所述每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据；
计算所述每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值；
根据所述每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值确定所述第一多普勒模糊数，所述第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值为所述每个多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值中的最大值。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一多普勒模糊数计算所述第一目标的真实速度，包括：
根据所述第一多普勒模糊数和预估速度确定所述第一目标的真实速度，所述预估速度是根据所述目标多普勒频率确定的。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一多普勒模糊数计算所述第一目标相对于所述雷达系统的方位信息，包括：
确定所述第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量；
采用所述第一多普勒模糊数对应的多普勒相位补偿量对所述M*N个第一数据中的每个所述第一数据进行多普勒相位补偿，以得到所述第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据；
计算所述第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值；
确定所述第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引；
根据所述第一多普勒模糊数对应的多个第一多普勒相位补偿数据的频谱最大值的位置索引确定所述第一目标相对于所述雷达系统的方位信息。
11.根据权利要求1-10任一所述的方法，其特征在于，所述根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数之前，还包括：
通过所述M个发射天线按照目标序列发射依次发送第一发射信号；
通过所述N个接收天线接收所述第一发射信号的第一回波信号；
根据所述第一回波信号计算每个所述虚拟接收天线对应的距离-多普勒图；
根据每个所述虚拟接收天线对应的距离-多普勒图确定所述目标距离-多普勒单元；
获取每个所述虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中所述目标距离-多普勒单元中的数据，以得到所述M*N个第一数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一集合中的多个多普勒模糊数的数目为M，所述M个多普勒模糊数是根据所述M个发射天线确定的。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一集合为第二集合的子集，所述第二集合包括M个多普勒模糊数，所述M个多普勒模糊数是根据所述M个发射天线确定的，所述根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数之前，还包括：
通过目标发射天线发射第二发射信号；
通过所述N个接收天线接收所述第二发射信号对应的第二回波信号；
确定所述第二回波信号的多普勒谱线，所述多普勒谱线用于指示目标速度区间内速度与幅值的对应关系，以及根据预估速度计算所述M个多普勒模糊数中每个多普勒模糊数对应的参考速度，所述预估速度是根据所述目标多普勒频率确定的；
根据所述每个多普勒模糊数对应的参考速度在所述多普勒谱线上对应的幅值确定所述第一集合，所述第一集合中包含的任意一个多普勒模糊数对应的参考速度在所述多普勒谱线上对应的幅值大于或等于第二阈值。
14.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值是否大于或等于预设阈值之后，还包括：
当所述第二多普勒模糊数对应的多个第二多普勒相位补偿数据的频谱最大值小于所述第一阈值时，确定所述第一数据中不包括所述第二目标的回波信号。
15.一种雷达系统，其特征在于，包括：M个发射天线、N个接收天线、耦合所述M个发射天线的发射器、耦合所述N个接收天线的接收器、以及至少一个处理器，所述M为大于1的整数，所述N为大于1的整数，
所述处理器，用于执行如权利要求1-10、12和14中任一项所述的方法。
16.根据权利要求15所述的雷达系统，其特征在于，
所述发射器，用于在所述处理器根据所述M*N个第一数据从所述第一集合中确定所述第一多普勒模糊数之前，通过所述M个发射天线按照目标序列发射依次发送第一发射信号；
所述接收器，用于通过所述N个接收天线接收所述发射器发射的所述第一发射信号的第一回波信号；
所述处理器，还用于根据所述接收器接收的所述第一回波信号计算每个所述虚拟接收天线对应的距离-多普勒图；根据每个所述虚拟接收天线对应的距离-多普勒图确定所述目标距离-多普勒单元；获取每个所述虚拟接收天线对应的距离-多普勒图中所述目标距离-多普勒单元中的数据，以得到所述M*N个第一数据。
17.根据权利要求15所述的雷达系统，其特征在于，
所述发射器，还用于在所述处理器根据M*N个第一数据从第一集合中确定第一多普勒模糊数之前，通过目标发射天线发射第二发射信号，所述第一集合为第二集合的子集，所述第二集合包括M个多普勒模糊数，所述M个多普勒模糊数是根据所述M个发射天线确定的；
所述接收器，还用于通过所述N个接收天线接收所述发射器发送的所述第二发射信号对应的第二回波信号；
所述处理器，还用于确定所述接收器接收的所述第二回波信号的多普勒谱线，所述多普勒谱线用于指示目标速度区间内速度与幅值的对应关系，以及根据预估速度计算所述M个多普勒模糊数中每个多普勒模糊数对应的参考速度，所述预估速度是根据所述目标多普勒频率确定的；根据所述每个多普勒模糊数对应的参考速度在所述多普勒谱线上对应的幅值确定所述第一集合，所述第一集合中包含的任意一个多普勒模糊数对应的参考速度在所述多普勒谱线上对应的幅值大于或等于第二阈值。
18.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求15-17任一项所述的雷达系统。
19.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：输入/输出(I/O)接口、处理器和存储器，所述存储器中存储有程序指令；
所述处理器用于执行存储器中存储的程序指令，执行如权利要求1-14任一所述的方法。
20.一种计算机可读存储介质，包括指令，其特征在于，当所述指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-14中任一项所述的方法。
21.一种包含指令的计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在计算机设备上运行时，使得计算机设备执行权力要求1-14任一所述的计算机操作命令的执行方法。
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