CN113287036B - 一种速度解模糊的方法及回波信号处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种速度解模糊的方法及回波信号处理装置，该方法应用于包括M个发射天线和N个接收天线的雷达装置，M、N均为大于1的整数；该方法包括：针对N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值，第一回波信号为同一发射天线时分发射方式发送的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号，采用第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号；根据至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到第一目标的速度。本申请实施例可应用于自动驾驶、智能驾驶、智能汽车、电动车等相关领域，能够准确的估计出目标的速度。

Description

一种速度解模糊的方法及回波信号处理装置
技术领域
本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种速度解模糊的方法及回波信号处理装置。
背景技术
车载雷达是自动驾驶系统中的重要部件，通过车载雷达可以为车辆提供对障碍物或移动物体等目标对象的检测，比如，可以对车辆周围障碍物的距离、速度和角度进行检测。
毫米波雷达作为车载雷达的一种，随着高级驾驶辅助系统(advanced driverassistant system,ADAS)和无人驾驶技术的发展，对毫米波雷达提出了更远探测距离、更高距离分辨率和更高角度分辨率的要求，使得多输入多输出(multiple-input-multiple-output，MIMO)雷达成为车载毫米波雷达发展的一个重要方向。
在MIMO雷达中，假设包括M个发射天线，M个发射天线可以采用时分复用(timedivision multiplexing，TDM)的方式发射信号，虽然MIMO雷达可以提高角度分辨率，TDMMIMO雷达对应的最大测速范围下降到同一发射周期的单输入多输出(single inputmultiple output，SIMO)雷达的1/M，在计算目标对象的速度时更易发生速度混叠的情况，从而造成速度模糊。
为解决MIMO雷达存在的速度模糊的问题，在一种现有的方案中，MIMO雷达发射至少两种不同周期的调频信号，然后分别根据每种不同周期的调频信号估计目标速度，然后，根据至少两种周期的调频信号扩展的速度匹配时，对应的速度作为目标对象的真实速度。这种方式由于需要发射不同周期的调频信号，导致整个信号的发射周期增加，会增加目标测量的更新周期，从而不能及时得到目标的测量信息(如速度、角度、距离等)。在另一种现有技术中，在设计MIMO雷达的天线阵列设计时，设计一些虚拟阵列位置重合，重合阵列的目标角度相等，其相位差仅是速度(多普勒频率)的函数，然后利用重合接收阵元的相位信息进行速度解模糊，但是这种方式需要多个重叠单元，会牺牲MIMO阵列等效的天线阵元长度，从而降低目标的角度分辨率。还有一些技术中，比如根据接收信号进行目标角度估计或相干叠加时，采用谱峰搜索的方式估计速度，但是实际测量时很难找到最大谱峰，而导致得不到正确速度解。再比如，假设前视目标的垂直角和水平角均在0度附近，忽略不同发射天线之间由于角度带来的相位偏差进行速度解模糊处理，但实际场景中，TDM MIMO的发射天线主要集中于水平角观测，观测范围多在-60到60度之间，垂直角度也多在-15到15度之间，因此该假设的目标主要集中于0度只在某些特定场景下存在，所以也无法得到准确的速度解。
综上，亟需一种速度解模糊的方案，以便在不牺牲MIMO雷达的性能的情况下，准确的估计出目标的速度。
发明内容
本申请实施例提供本申请提供一种速度解模糊的方法及回波信号处理装置，用于实现在不牺牲MIMO雷达的性能的情况下，准确估计出目标的速度。
第一方面，本申请提供一种速度解模糊的方法，该方法应用于包括M个发射天线和N个接收天线的雷达装置，M为大于1的整数，N为大于1的整数；该方法包括：针对N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值；第一回波信号为同一发射天线发送的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；采用第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号；M个第二回波信号为M个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；第一接收天线为N个接收天线中的任一个接收天线；根据M个第一补偿后回波信号中的至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到第一目标的速度。
采用上述方法，第一接收天线接收到的M个第二回波信号的相位信息是与角度和速度有关的，采用到达角的第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号进行补偿，可以消除角度引起的相位影响，也就是说，得到的第一补偿后回波信号只与速度有关，然后根据只与速度有关的第一补偿后回波信号估计速度，估计的最大无模糊速度范围，等效为同等周期下的SIMO雷达的测速范围，从而可以准确的估计出目标的速度。
在一种可能的设计中，采用第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号，可以包括：根据第一估计值、以及雷达装置的天线阵元的结构位置信息，构建第一导向矢量；第一导向矢量包括第一目标对应的M个发射天线对应的第一回波信号中的角度信息；将M个第二回波信号分别与第一导向矢量相乘，得到M个第一补偿后回波信号。
其中，将M个第二回波信号分别与第一导向矢量相乘，得到M个第一补偿后回波信号，具体可以通过下列公式得到：
Figure GDA0003656247340000021
·
Figure GDA0003656247340000022
其中，·表示点乘；
其中，dTm,Tref表示第m个发射天线与参考发射天线之间的距离，m取遍1至M之间的所有整数；θ，表示至少两个接收天线与第一目标构成的到达角；
Figure GDA0003656247340000023
也可以表示为fd,real，即第一目标的真实多普勒频率，其中，
Figure GDA0003656247340000024
表示第一目标的多普勒频率估计值，ξ表示第一目标的速度混叠系数；dRn,Rref表示第n个接收天线与参考接收天线之间的距离，n取遍1至
Figure GDA0003656247340000025
之间的所有整数，
Figure GDA0003656247340000026
表示估计到达角时所使用的接收天线阵元数目，
Figure GDA0003656247340000027
满足
Figure GDA0003656247340000028
在一种可能的设计中，在根据N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第一回波信号，确定至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值之前，还可以包括：获取N个接收天线接收到的信号对应的M*N个第一距离-多普勒图，对M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，得到第二距离-多普勒图，从第二距离-多普勒图中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号。
通过对M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，可以有利于提高目标检测时的信噪比，从而可以更准确的检测出目标。
在一种可能的设计中，从第二距离-多普勒图中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号，可以包括：对第二距离-多普勒图进行目标检测，得到第一目标在第二距离-多普勒图中的第一位置，从M*N个第一距离-多普勒图中的第一位置确定出第一目标的M*N个距离-多普勒信号，从M*N个距离-多普勒图信号中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号。这样可以准确的从M*N个第一距离-多普勒图中确定出第一目标对应的距离-多普勒信号，从而准确的确定出用于估计第一目标的到达角的信号。
在一种可能的设计中，叠加处理包括以下任一项：相干叠加、非相干叠加或半相干叠加。
在一种可能的设计中，对M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，得到第二距离-多普勒图，包括：针对M个发射天线中的每个发射天线，执行：从M*N个第一距离-多普勒图中确定出每个发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图，对每个发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到每个发射天线对应的第三距离-多普勒图，对M个发射天线中的每个发射天线对应的第三距离-多普勒图进行非相干叠加处理，得到第二距离-多普勒图。这种方式即为半相干叠加方式，可以提升目标检测时的信噪比，从而可以更准确的检测出目标，但这种半相干叠加方式医生信噪比的效果、以及计算复杂度均介于相干叠加和非相干叠加方式之间。
在一种可能的设计中，对第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加处理，得到发射天线对应的第三距离-多普勒图，可以包括：针对多个预设角度，采用每个预设角度分别对第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号进行补偿，得到每个预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图，并对每个预设角度对应的至少两个补偿后第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图；从多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图中的同一位置，确定出多个预设角度分别对应的叠加后信号，并从多个预设角度分别对应的叠加后信号中确定出能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度；根据N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第一回波信号，确定接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值，包括：将第一位置的各叠加后信号中能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度，作为第一估计值。
通过该设计，可以实现按需选择多个预设角度的间隔，比如，可以在感兴趣的角度范围内检测更多的预设角度，从而可以估计出更准确的到达角。
在一种可能的设计中，采用每个预设角度分别对第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号进行补偿，得到每个预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图，可以包括：根据每个预设角度、以及雷达装置的天线阵元的结构位置信息，构建第二导向矢量；第二导向矢量包括第一目标对应的至少两个接收天线分别接收的第一回波信号的角度信息；将第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号与第二导向矢量相乘，得到每个预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图。
在一种可能的设计中，对发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加处理，得到发射天线对应的第三距离-多普勒图，包括：对发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图的每个位置的信号进行傅立叶变换，得到发射天线对应的第三距离-多普勒图以及每个位置的信号对应的第二角度；根据N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第一回波信号，确定接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值，包括：将第一位置的信号对应第二角度，作为第一估计值。
在一种可能的设计中，根据M个第一补偿后回波信号中的至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到第一目标的速度，可以包括：对M个第一补偿后回波信号进行频率估计，得到第一多普勒频率；采用第一多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到同一测量维度的每个接收天线对应的K个第二补偿后回波信号；K个第三回波信号为K个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；K个发射天线与接收天线属于同一测量维度；K为小于M的正整数；根据K个第二补偿后回波信号进行角度估计，得到到达角的第二估计值；若第一估计值与第二估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值，则根据第一多普勒频率确定第一目标的速度。
此处，测量维度为雷达可以测量目标信息的空间维度，比如，可以为水平维度或垂直维度，其中水平维度为与水平面平行的方向，垂直维度指与水平面垂直的方向。上述同一测量维度指的是同一水平维度或同一垂直维度。
由于第一估计值是根据子阵信息(至少两个接收天线接收到的第一回波信号)进行估计的，子阵的阵元较短，角度分辨率不够高，可能对第一目标的测量存在误差，而第二估计值是根据全阵信息进行估计的，角度分辨率高，可以得到准确的到达角。所以，在第一估计值与所述第二估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值时，说明用于补偿第二回波信号的第一估计值是比较准确，从而可以准确的估计出第一目标的速度。
在一种可能的设计中，在所述根据所述K个第二补偿后回波信号进行角度估计，得到所述到达角的第二估计值之后，还可以包括：若所述第一估计值与所述第二估计值之间差值的绝对值大于所述预设阈值，则根据所述第二估计值对所述同一接收天线接收到的M个第二回波信号进行角度补偿，得到M个第三补偿后回波信号；对所述M个所述第三补偿后回波信号进行频率估计处理，得到第二多普勒频率；采用所述第二多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到所述同一测量维度的每个接收天线对应的K个第四补偿后回波信号；根据所述K个第四补偿后回波信号进行角度估计，得到到达角的第三估计值；若第二估计值与第三估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值，则根据第二多普勒频率确定第一目标的速度。
在第一估计值与第二估计值之间差值的绝对值大于预设阈值时，说明用于补偿第二回波信号的第一估计值是不准确的，然后采用根据全阵信息估计的第二估计值对第三回波信号进行补偿，然后可以准确的估计出第一目标速度。
第二方面，本申请提供一种速度解模糊的方法，该方法应用于包括G组发射天线和N个接收天线的雷达装置，G组发射天线包括M个发射天线，G组发射天线以时分发射方式发射信号，每组发射天线包括的发射天线以码分发射方式发射信号，G、M为大于1的整数，N均为正整数；该方法包括：针对N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第四回波信号，计算接收天线与第一目标构成的到达角的第四估计值；第四回波信号为同一组发射天线发送的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；根据第四估计值对同一接收天线接收到的M个第五回波信号进行角度补偿，得到M个第五补偿后回波信号；M个第五回波信号为M个发射天线发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；根据M个第五补偿后回波信号中的至少两个第五补偿后回波信号进行速度估计，得到第一目标的速度。
第三方面，本申请实施例提供一种回波信号处理装置，该装置可以是雷达或者也可以是设置在雷达中的半导体芯片。该装置具有实现上述第一方面或第一方面的各种可能的设计的功能、或者，执行如第二方面的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的单元或模块。
第四方面，本申请实施例提供一种回波信号处理装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的指令，当该指令被运行时，使得该装置执行上述第一方面或第一方面中任一可能的设计的方法，或者，执行如第二方面的方法。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面或第一方面任一种可能的设计中的方法，或者，执行如第二方面的方法。
第六方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面或上述第一方面任一种可能的设计中的方法，或者，执行如第二方面的方法。
本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
图1a为本申请实施例提供的雷达对目标对象进行检测的原理示意图；
图1b为本申请实施例提供的雷达对目标对象进行检测的原理示意图；
图2a和图2b为本申请实施例提供的雷达的硬件结构示意图；
图3为本申请实施例提供的MIMO雷达采用TDM模式发射信号的一种示意图；
图4为本申请实施例提供的MIMO雷达采用TDM模式发射信号的另一种示意图；
图5为本申请实施例提供的MIMO雷达采用FDM模式和TDM模式发射信号的另一种示意图；
图6为本申请实施例提供的MIMO雷达采用CDM模式和TDM模式发射信号的另一种示意图；
图7为本申请实施例提供的一种速度解模糊的方法流程示意图；
图8本申请实施例提供的SIMO雷达测角原理示意图；
图9本申请实施例提供的MIMO雷达虚拟接收阵列原理示意图；
图10为本申请实施例提供的远场目标的观测几何示意图；
图11为本申请实施例提供的一种RD-Map示意图；
图12为本申请实施例提供的一种速度解模糊的方法流程示意图；
图13为本申请实施例提供的雷达装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
以下，对本申请实施例中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。
(1)雷达(radar)，也可称为雷达装置，一般工作在超短波或微波波段，其中，工作在超短波波段的雷达称为超短波雷达；工作在微波波段的雷达通称为微波雷达。微波雷达有时还细分为分米波雷达、厘米波雷达、毫米波雷达等。其工作原理是通过发射信号(或者称为探测信号)，并接收经过目标对象反射的反射信号，来探测相应的目标对象。
请参见图1a，为雷达对目标对象进行检测的原理示意图。雷达通过发射天线向外发射检测信号(电磁波)(也可称为发射信号)以及通过接收天线接收目标对象反射的信号(也可称为回波信号)，对目标对象反射的信号进行放大以及下变频等处理，得到车辆与目标对象之间的相对距离、相对速度等信息，从而实现确定目标对象所在的位置。
(2)目标对象：可以为任意一种需要测量距离和/或速度的目标，比如可以为移动的物体，或者也可以为静止的物体。
(3)调频连续波(frequency modulated continuous wave，FMCW)，频率随时间变化的电磁波。在下文的介绍中，以FMCW雷达为例，需要说明的是，本申请也可以应用于其他雷达的雷达，本申请对雷达的类型不作限制。
(4)距离-多普勒图(RD Map)是将雷达的接收阵列所接收的回波信号，排列成一个N*M的矩阵，然后分别经过脉冲压缩和多普勒处理得到的。每个RD Map对应一个虚拟天线，例如，包括2个发射天线和4个接收天线的雷达，可以对应8个RD Map。
(5)“至少一个”是指一个或者多个，“至少两个”是指两个或者两个以上，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联物体的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联物体是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，或者，a、b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以及，除非有相反的说明，本申请实施例提及“第一”、“第二”等序数词是用于对多个物体进行区分，不用于限定多个物体的顺序、时序、优先级或者重要程度。例如，第一回波信号和第二回波信号，只是为了区分不同的回波信号，而并不是表示这两种回波信号的优先级、发送顺序或者重要程度等的不同。
图1b为本申请实施例提供的车辆100的功能框图。在一个实施例中，将车辆100配置为完全或部分地自动驾驶模式。例如，车辆100可以在处于自动驾驶模式中的同时控制自身，并且可通过人为操作来确定车辆及其周边环境的当前状态，确定周边环境中的至少一个其他车辆的可能行为，并确定该其他车辆执行可能行为的可能性相对应的置信水平，基于所确定的信息来控制车辆100。在车辆100处于自动驾驶模式中时，可以将车辆100置为在没有和人交互的情况下操作。
车辆100可包括各种子系统，例如行进系统102、传感器系统104、控制系统106、一个或多个外围设备108以及电源110、计算机系统112和用户接口116。可选地，车辆100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100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102可包括为车辆100提供动力运动的组件。在一个实施例中，行进系统102可包括引擎118、能量源119、传动装置120和车轮/轮胎121。引擎118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，例如汽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118将能量源119转换成机械能量。
能量源119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119也可以为车辆100的其他系统提供能量。
传动装置120可以将来自引擎118的机械动力传送到车轮121。传动装置120可包括变速箱、差速器和驱动轴。在一个实施例中，传动装置120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121的一个或多个轴。
传感器系统104可包括感测关于车辆100周边的环境的信息的若干个传感器。例如，传感器系统104可包括定位系统122(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)124、雷达126、激光测距仪128以及相机130。传感器系统104还可包括被监视车辆100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)。这种检测和识别是自主车辆100的安全操作的关键功能。
定位系统122可用于估计车辆100的地理位置。IMU 124用于基于惯性加速度来感测车辆100的位置和朝向变化。在一个实施例中，IMU 124可以是加速度计和陀螺仪的组合。
雷达126可利用无线电信号来感测车辆100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126还可用于感测物体的速度和/或前进方向。
激光测距仪128可利用激光来感测车辆100所位于的环境中的物体。在一些实施例中，激光测距仪128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130可用于捕捉车辆100的周边环境的多个图像。相机130可以是静态相机或视频相机。
控制系统106为控制车辆100及其组件的操作。控制系统106可包括各种元件，其中包括转向系统132、油门134、制动单元136、传感器融合算法138、计算机视觉系统140、路线控制系统142以及障碍物避免系统144。
转向系统132可操作来调整车辆100的前进方向。例如在一个实施例中可以为方向盘系统。
油门134用于控制引擎118的操作速度并进而控制车辆100的速度。
制动单元136用于控制车辆100减速。制动单元136可使用摩擦力来减慢车轮121。在其他实施例中，制动单元136可将车轮121的动能转换为电流。制动单元136也可采取其他形式来减慢车轮121转速从而控制车辆100的速度。
计算机视觉系统140可以操作来处理和分析由相机130捕捉的图像以便识别车辆100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140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140可以用于为环境绘制地图、跟踪物体、估计物体的速度等。
路线控制系统142用于确定车辆100的行驶路线。在一些实施例中，路线控制系统142可结合来自传感器138、GPS 122和一个或多个预定地图的数据以为车辆100确定行驶路线。
障碍物避免系统144用于识别、评估和避免或者以其他方式越过车辆100的环境中的潜在障碍物。
当然，在一个实例中，控制系统106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100通过外围设备108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108可包括无线通信系统146、车载电脑148、麦克风150和/或扬声器152。
在一些实施例中，外围设备108提供车辆100的用户与用户接口116交互的手段。例如，车载电脑148可向车辆100的用户提供信息。用户接口116还可操作车载电脑148来接收用户的输入。车载电脑148可以通过触摸屏进行操作。在其他情况中，外围设备108可提供用于车辆100与位于车内的其它设备通信的手段。例如，麦克风150可从车辆100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152可向车辆100的用户输出音频。
无线通信系统146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146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146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146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146可包括一个或多个专用短程通信(dedicated 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110可向车辆100的各种组件提供电力。在一个实施例中，电源110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100的各种组件提供电力。在一些实施例中，电源110和能量源119可一起实现，例如一些全电动车中那样。
车辆100的部分或所有功能受计算机系统112控制。计算机系统112可包括至少一个处理器113，处理器113执行存储在例如存储器114这样的非暂态计算机可读介质中的指令115。计算机系统112还可以是采用分布式方式控制车辆100的个体组件或子系统的多个计算设备。
处理器113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1b功能性地图示了处理器、存储器、和在相同块中的计算机110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110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。
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，存储器114可包含指令115(例如，程序逻辑)，指令115可被处理器113执行来执行车辆100的各种功能，包括以上描述的那些功能。存储器114也可包含额外的指令，包括向行进系统102、传感器系统104、控制系统106和外围设备108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115以外，存储器114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100在自主、半自主和/或手动模式中操作期间被车辆100和计算机系统112使用。
用户接口116，用于向车辆100的用户提供信息或从其接收信息。可选地，用户接口116可包括在外围设备108的集合内的一个或多个输入/输出设备，例如无线通信系统146、车载电脑148、麦克风150和扬声器152。
计算机系统112可基于从各种子系统(例如，行进系统102、传感器系统104和控制系统106)以及从用户接口116接收的输入来控制车辆100的功能。例如，计算机系统112可利用来自控制系统106的输入以便控制转向单元132来避免由传感器系统104和障碍物避免系统144检测到的障碍物。在一些实施例中，计算机系统112可操作来对车辆100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100分开安装或关联。例如，存储器114可以部分或完全地与车辆100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1b不应理解为对本申请实施例的限制。
在道路行进的自动驾驶汽车，如上面的车辆100，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，自动驾驶车辆100或者与自动驾驶车辆100相关联的计算设备(如图1b的计算机系统112、计算机视觉系统140、存储器114)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)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100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100的速度，诸如，车辆100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。
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100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100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，本申请实施例不做特别的限定。
图2a和图2b为本申请实施例提供的雷达的硬件结构示意图。
如图2a所示，该雷达200可以包括天线210、收发器220、一个或多个处理器230(图2a和图2b中仅示意出一个处理器)和一个或多个存储器240(图2a和图2b中仅示意出一个存储器)。
具体来说，结合图2b所示，天线210可以包括接收天线211、发射天线212，其中，发射天线212用于向目标对象发射信号，接收天线211用于接收目标对象发射或者反射的回波信号。
收发器220可以称为收发机或者收发电路等，用于实现雷达的收发功能。具体来说，收发器220可以包括频率合成器224，频率合成器224用于在处理器220的控制下，通过频率合成器224中的压控振荡器(voltage-controlled oscillator，VCO)合成线性调频信号(该信号的相位随着时间发生变化，是时间的二次函数，该信号的频率，即相位的一阶导数，是时间的一次函数，即频率随着时间做线性变化)，通过发射天线212发射出去。
收发器220还可以包括混频器223，混频器223用于对接收天线211接收到的信号进行下变频，以便于筛选出与目标对象相关的频率分量；具体来说，混频器223具有两个输入信号(其中一个输入信号为接收天线211接收到的信号，另一个输入信号为压控振荡器产生的信号)，通过将两个输入信号相乘即可得到输出信号，输出信号的频率可以为两个输入信号的频率之和(或差)，进而实现将信号频率由一个量值变换为另一个量值。
收发器220还可以包括模数转换器(analog to digital converter，ADC)221和数字下变频器(digital down converter，DDC)222。其中，模数转换器221用于在处理器230的控制下，对经过混频器213下变频后的信号(频率满足奈奎斯特采样定律)进行模数转换。为了方便之后处理器230的信号处理，模数转换器221输出的数字信号还可以通过数字下变频器222产生零中频信号。
另外，收发器220还包括放大器(未在图2b中示出)，用于在接收天线211接收到目标对象发射或者反射的信号后，对接收到的信号进行功率放大，或者用于在所述发射天线212发射信号之前，对所要发射的信号进行功率放大。
处理器230可以包括通用处理器(例如可以是中央处理器)和/或专用处理器(例如可以是基带处理器)。以处理器230包括中央处理器232和基带处理器231为例，基带处理器231可以根据数字下变频器222处理得到的信号，确定是否存在目标对象，以及在确定存在目标对象后，测量目标对象相对于雷达200的角度、距离以及执行本申请实施例中的方法确定目标对象的速度；进一步地，还可以在测量目标对象相对于雷达200的角度、速度以及距离之前，对数字下变频器222处理得到的信号进行时域上的抗干扰处理，例如互相关处理、滤波等。中央处理器232可以实现一定的控制功能(比如控制收发器220、基带处理器231执行相应的操作)，还可以根据基带处理器231的测量结果，进行目标聚类、目标跟踪以及目标关联等操作。
存储器240上可以存有指令，所述指令可在所述处理器230上被运行，使得所述雷达200执行本申请实施例中描述的方法。可选的，所述存储器中还可以存储有数据。可选的，处理器中也可以存储指令和/或数据，所述指令和/或数据可以被所述处理器运行，使得所述雷达200执行本申请实施例中描述的方法。所述处理器和存储器可以单独设置，也可以集成在一起。
在一种实施方式中，本申请中描述的处理器和收发器可集成在专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)中。在另一种实施方式中，处理器和收发器可以分别设置在印刷电路板(printed circuit board，PCB)上，其中处理器可以通过ASIC实现，也可以为通用处理器；收发器可以通过ASIC、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、分立器件中的一种或多种组合实现。该处理器和收发器也可以用各种IC工艺技术来制造，例如互补金属氧化物半导体(complementary metaloxide semiconductor，CMOS)、N型金属氧化物半导体(nMetal-oxide-semiconductor，NMOS)、P型金属氧化物半导体(positive channel metal oxide semiconductor，PMOS)、双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)、双极CMOS(BiCMOS)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)等。
下面对本申请实施例提供的雷达的天线进行具体描述。
雷达中的发射天线212可以包括至少两个发射天线，接收天线211可以包括一个或多个接收天线。下文中以包括MTNR阵列的MIMO雷达为例，即雷达包括M个发射天线和N个接收天线，其中M为大于1的整数，N为大于1的整数。
在一个示例中，M个发射天线以时分复用(time division multiplexing，TDM)模式发射信号，即不同的发射天线发射信号的起始时刻不同，请参见图3，为MIMO雷达采用TDM模式发射信号的示意图。图3中横坐标t表示时域，纵坐标f表示频域。以MIMO雷达包括4个发射天线，分别为Tx1、Tx2、Tx3、以及Tx4为例进行介绍。
频率合成器224所产生的雷达信号为调频连续波，通过4个发射天线发射一组波形相同、时间起点不同的线性调频信号，该线性调频信号也可以称为啁啾(chirp)信号。发射chirp信号的间隔(图3中用T表示)称为脉冲重复间隔(pulse repetition time，PRT)。雷达在1个PRT发射1个chirp信号，chirp信号时间长度小于或等于1个PRT，通常情况下，chirp信号时间长度小于1个PRT。如图3所示，在同一个帧内，第一轮发射情况如下：发射天线Tx1在t1时刻发射chirp信号1，发射天线Tx2在t2时刻发射chirp信号2，t2与t1的差值为T；发射天线Tx3在t3时刻发射chirp信号3，t3与t2的差值为T；发射天线Tx4在t4时刻发射chirp信号4，t4与t3的差值为T。第二轮发射情况如下：发射天线Tx1在t5时刻发射chirp信号1，t5与t4的差值为T；发射天线Tx2在t6时刻发射chirp信号2，t6与t5的差值为T；发射天线Tx3在t7时刻发射chirp信号3，t7与t6的差值为T；发射天线Tx4在t8时刻发射chirp信号4，t8与t7的差值为T。所以，在本示例中，同一个发射天线发射的两个chirp信号之间相隔4T，比如发射天线Tx2在t2时刻发射了第一个chirp信号，在t6时刻发射了第二个chirp信号，t6与t2的差值为4T。
需要说明的是，第一点，上述示例是以4个发射天线发射一组波形相同、时间起点不同的线性调频信号为例进行介绍的，如图3中所示的同一轮发射中的各个天线发射的chirp信号的斜率相同。应理解，在同一帧内，不同轮的同一发射天线发射的信号相同，在同一轮发射中不同的两个发射天线发射的信号可以不同，举个例子，比如在第一轮发射中，两个发射天线发射信号的斜率可以不同。第二点，在同一发射中任两个相邻的发射天线发射信号的时刻的差值不一定要求全部相同，比如，t2与t1的差值为T，t2与t1的差值可为1.2T。为方便后续描述，以下实施例中以任意两个相邻的发射天线发射信号的时刻的差值为T为例进行描述。
在另一个示例中，通过4个发射天线发射一组波形相同、时间起点不同的线性调频信号中，也可以存在发射天线连续发射多个chirp信号，例如，如图4所示，Tx1在t1时刻发射chirp信号1，Tx2在t2时刻发射chirp信号2，Tx3分别在t3和t4时刻发射chirp信号3，Tx4在t5时刻发射chirp信号4，相邻时刻发射的chirp信号之间的时间差值为T。
在又一个示例中，M个发射天线可以分为G组，每组内的发射天线可以采用频分复用(frequency division multiplexing，FDM)模式发射信号，即每组内的不同的发射天线采用不同的中心频率发射信号，G组发射天线之间可以采用TDM模式发射信号，不同组的发射天线采用不同的时刻发射信号，也就是说，M个发射天线在时域上也是按照TDM模式发送信号的。应理解，不同组中包括的发射天线个数可以相同，也可以不同。
需要说明的是，本申请实施例中对MIMO雷达中包括的M个发射天线发送chirp信号的顺序不做限定。例如，对于4个发射天线1、2、3、4，发送顺序可以是1、2、3、4，发送顺序也可以是不按照上述标号排列的，例如3、2、1、4。即，chirp信号可以按照发射天线的排列顺序进行顺序发送，也可以乱序发送。这里的顺序发送是指天线的发送顺序和天线物理排布的空间相邻关系一致，乱序发送是指天线发送的顺序和天线物理排布的空间相邻关系不一致。后文不再赘述。
如图5所示，为MIMO雷达采用FDM模式和TDM模式发射信号的示意图。图5横坐标t表示时域，纵坐标f表示频域，图5以MIMO雷达包括4个发射天线为例，G为2，即4个发射天线分为两组，第一组包括3个发射天线，分别为Tx1、Tx2、Tx3，第二组包括1个发射天线Tx4。从图5中可以看出，第一组中的3个发射天线在t1时刻分别发射不同频率的信号，其中，发射天线Tx1发射的信号1的中心频率为f1，发射天线Tx2发射的信号2的中心频率为f2，发射天线Tx3发射的信号3的中心频率为f3，即第一组内不同的发射天线采用不同的中心频率发射信号。第二组中的发射天线Tx4在t2时刻发射的信号4的中心频率为f4，t2与t1的差值为T；之后，第一组的3个发射天线在t3时刻分别发射不同频率的信号，t3与t2的差值为T；第二组中的发射天线Tx4在t4时刻发射的信号4的中心频率为f4，t4与t3的差值为T。
如图6所示，为MIMO雷达采用码分复用(code division multiplexing，CDM)CDM模式和TDM模式发射信号的示意图。
如图6中，以MIMO雷达包括4个发射天线为例，发射天线Tx1与发射天线Tx2分别发射同一中心频率的发射信号，但是两个天线分别发射的发射信号采用不同的编码发送。例如，在同一时刻，Tx1发射编码为C11的发射信号，Tx2发射编码为C21的发射信号。
可以理解的是，上述图3-图6所示的发射信号的方式仅为示例，并不限定本申请发射信号的发射方式。
雷达的接收天线211接收到回波信号，即接收天线接收到发射天线发射的信号遇到目标对象后反射回来的信号，混频器223将接收的回波信号与本振信号进行混频，得到中频信号。根据该中频信号可以确定目标对象与该雷达系统的角度、目标对象的速度等信息。
需要说明的是，本申请实施例中所涉及的发射天线也可以替换为发射通道，接收天线也可以替换为接收通道，后文不再赘述。
对于多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)雷达而言，即M为大于1的整数，N为大于1的整数，MIMO雷达包括多个发射天线和多个接收天线。该MIMO雷达对应的最大无模糊速度范围可表示为：
Figure GDA0003656247340000131
该MIMO雷达对应的最大无模糊多普勒范围可表示为：
Figure GDA0003656247340000132
其中，T表示单个chirp时间，λ表示chirp的波长。其中，最大无模糊多普勒范围为可以测出真实速度的多普勒频率的最大范围。而对于单输入多输出(Single Input Multiple Output，SIMO)雷达而言，即SIMO雷达包括1个发射天线和多个接收天线，该SIMO雷达对应的最大无模糊速度范围可表示为：
Figure GDA0003656247340000133
该SIMO雷达对应的最大无模糊多普勒范围可表示为：
Figure GDA0003656247340000134
其中，T表示单个chirp时间。
可见，相对于相同发射周期的SIMO雷达，MIMO雷达的最大无模糊速度范围和对应的最大无模糊多普勒范围均下降到SIMO的1/M，如果实际速度超出了MIMO雷达所能测到的最大无模糊速度范围，这种情况下就会导致测得的速度模糊，举例来说，比如MIMO雷达的最大的无模糊速度范围为-2m/s至2m/s，比如目标对象的实际速度为3m/s，采用现有的方式测得的速度为-1m/s，MIMO雷达测得的速度并不是实际速度。这就需要进行速度解模糊，即得到目标对象的实际速度的过程。
参见图7，为本申请实施例提供的一种速度解模糊的方法流程示意图，该方法应用于包括M个发射天线和N个接收天线的雷达，M为大于1的整数，N为大于1的整数。如图7所示，该方法包括：
步骤701，针对N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算至少两个接收天线与第一目标构成的到达角(direction of arrival，DOA)的第一估计值。
其中，第一回波信号为同一发射天线发送的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号。此处，发射信号也就是上述实施例中的Chirp信号。
示例性地，以MIMO雷达包括2个发射天线(Tx1、Tx2)以及4个接收天线(分别为Rx1、Rx2、Rx3、Rx4)为例，每个接收天线都可以接收到Tx1发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号，也可以接收到Tx2发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号。第一回波信号可以是Tx1发送的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号(比如称为Tx1对应的第一回波信号)，或者，可以是Tx2发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号(比如称为Tx2对应的第一回波信号)。
需要说明的是，到达角可以为接收天线接收到的由发射天线发射的发射信号经目标反射后形成的回波信号所在的方向与接收天线的法线之间的夹角，本申请实施例中，认为N个接收天线中每个接收天线与第一目标构成的到达角都相同。
在确定到达角的第一估计值时，可根据不同的接收天线接收到的同一发射天线发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号来确定，也就是说，可以根据两个接收天线(Rx1、Rx2)分别接收到Tx1发射的发射信号经第一目标反射后形成的第一回波信号，确定到到达角的第一估计值为例，雷达可以根据Rx1接收到的Tx1对应的第一回波信号，以及Rx2接收到的Tx1对应的第一回波信号，确定至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值。
下面以两个接收天线Rx1和Rx2分别接收Tx1对应的第一回波信号为例，说明根据不同接收天线接收到的第一回波信号，确定接收天线与第一目标构成的到达角的原理。
请参见图8，为SIMO雷达测角原理示意图。在远场条件下，如图8所示，发射天线Tx1发射的发射信号经由第一目标反射后分别被两个接收天线Rx1和Rx2接收。这两个接收天线接收的Tx1对应的第一回波信号间存在一个相位差为ω，根据该相位差ω以及波长，可以计算得到两个接收天线分别与第一目标之间距离的距离差，而距离差即图8中的dsinθ，其中，d为两个接收天线之间的距离，θ为第一目标与接收天线的法线之间的夹角(即到达角)，从而可以计算得到θ的值，即接收天线与第一目标构成的到达角。
当接收天线的个数大于2个时，按照与发射天线的距离由小到大的顺序为接收天线编号为例进行说明，以第一个接收天线为基准，编号靠后的接收天线相对于前一个接收天线接收到的第一回波信号的相移为ω，因此，对于第一回波信号穿过多个接收天线后相位出现了线性递增，通过该对穿过N个接收天线的信号进行采样，可以采用频谱估计方法估计ω并形成估计的角度谱(如角度维FFT)，增加接收天线的个数会形成更尖锐峰值的角度谱，这样可以提高角度估计的精度，从而可增强角度分辨率。
对于MIMO雷达而言，MIMO雷达包括多个发射天线和多个接收天线，请参见图9，为MIMO雷达虚拟接收阵列原理示意图。
如图9所示，以MIMO雷达包括2个发射天线(Tx1和Tx2)和4个接收天线(Rx1、Rx2、Rx3和Rx4)为例，Rx1、Rx2、Rx3和Rx4分别接收到的Tx1发射的发射信号对应的相位为[0,ω,2ω,3ω]，Rx1、Rx2、Rx3和Rx4分别接收到的Tx2发射的发射信号对应的第一回波信号的相位为[4ω,5ω,6ω,7ω]，将4个接收天线分别接收到的Tx1和Tx2对应的第一回波信号的相位序列串联起来，得到序列[0,ω,2ω,3ω，4ω,5ω,6ω,7ω]，相当于1个发射天线和8个接收天线的相位序列。
其中，每个接收天线当前接收的信号是单个发射天线发射的信号被第一目标发射后叠加的信号。每个接收天线根据多个发射天线发射信号的发射参数，存储可以从接收的信号中提取分别来自不同发射天线、且经过第一目标反射后的信号，作为虚拟接收阵元的接收信号。这里的虚拟接收阵元指的是一个发射天线和多个接收天线组成的阵元，即M个发射天线和N个接收天线，对应M*N个虚拟接收阵元的接收信号。
本申请实施例中，一个发射天线和N个接收天线可以实现对到达角的一次估计，M个发射天线和N个接收天线可以实现对到达角的M次估计。
下面结合具体示例，对如何确定到达角第一估计值的实现过程进行介绍。
首先，对下述公式可能涉及到的参数进行说明：公式中的m表示第m个发射天线，n表示第n个接收天线，k表示第m个发射天线发射的第k个Chirp信号，dT表示相邻发射天线间的间距，dR表示相邻接收天线间的间距，θ表示第一目标与接收天线构成的角度(即到达角θI)，α为与距离、天线增益、发射功率、波长等雷达方程中的其他相关量；(m-1)dT+(n-1)dR为第m个发射天线和第n个接收天线对应的虚拟阵列长度，对非均匀排布的天线阵列而言，可以用其对应的虚拟阵列长度等效该项；ξ表示目标的速度混叠系数；T表示Chirp信号的发射周期；fd,real表示目标的真实多普勒(doppler)频率，可由公式(1)得到fd,real：
Figure GDA0003656247340000141
其中，
Figure GDA0003656247340000142
表示由距离-多普勒图(RD Map)得到的多普勒频率估计值；±fd,max表示RD Map得到的最大多普勒范围。
对于MTNR的MIMO阵列雷达来说，其包括的第n个接收天线的接收到的第一回波信号可以表示为：
Figure GDA0003656247340000151
结合上述公式(1)，公式(2)也可以表示为：
Figure GDA0003656247340000152
为了能够适应不同的天线布阵方式，可以用(dTm,Tref+dRn,Rref)等效为第m个发射天线与第n个接收天线虚拟阵列长度，其中dTm,Tref表示第m个发射天线与参考发射天线之间的距离，dRn,Rref表示第n个接收天线与参考接收天线(如第1个接收天线)之间的距离。示例的，对于发射天线和接收天线均匀排列布阵方式、且第1个发射天线和第1个接收天线均作为参考天线时，可以用(dTm,Tref+dRn,Rref)分别替换上述公式(2)、以及公式(3)中的(m-1)dT+(n-1)dR，则上述公式(2)可以表示为：
Figure GDA0003656247340000153
上述公式(3)可以表示为：
Figure GDA0003656247340000154
对于MIMO雷达，不同的接收天线接收到的第一回波信号中的dTm，Tref项是一个常数，将这个常数与公式(5)中的α结合得到公式(6)中的α1，即上述公式(5)的dTm，Tref+dRn，Rref可以变为dRn，Rref，即不同的接收天线收到的同一个发射天线m发射的发射信号经第一目标反射形成的回波信号可以表示为：
Figure GDA0003656247340000155
由公式(6)可以看出，不同的接收天线收到的同一个发射天线m发射的发射信号经第一目标反射形成的回波信号(即第一回波信号)是接收天线与目标构成的到达角(DOA)的函数，与速度相关的项为常数，因此可以通过对上述不同的接收天线收到的第一回波信号的相位信息进行角度估计，从而获得到达角的第一估计值。
具体来说，根据上述公式(6)可以得到不同的接收天线分别接收到的同一发射天线对应的第一回波信号所对应的一维线阵的相位响应矢量可表示为：
Figure GDA0003656247340000156
其中，
Figure GDA0003656247340000161
表示在进行角度估计时所使用的接收天线阵元数目，
Figure GDA0003656247340000162
m为使用的发射天线序号。比如，N为4，
Figure GDA0003656247340000163
为4，m为2，也就是说，根据4个接收天线接收到的发射天线2对应的第一回波信号确定到达角的第一估计值，其中，发射天线2对应的第一回波信号为发射天线2发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号。
根据公式(7)，可以获得第一目标的一维角度信息θ，即到达角的第一估计值。具体的，可以采用FFT变换，数字波束合成(digital beam forming，DBF)等角度估计方法来估计得到第一估计值。
需要说明的是，在确定到达角的第一估计值时，以
Figure GDA0003656247340000164
为4，也可以考虑根据4个接收天线分别接收到的多个发射天线对应的第一回波信号确定到达角的第一估计值，多个发射天线分别为Tx1、Tx2、……、Txm为例，可以根据4个接收天线分别接收的Tx1对应的第一回波信号确定出θ1，根据4个接收天线分别接收的Tx2对应的第一回波信号确定出θ2，依次类推，根据4个接收天线分别接收的Tx2对应的第一回波信号确定出θm，然后将得到的各个角度值θ1、θ2、…、θm进行相干积累，得到一个角度值，当然，也可以根据4个接收天线分别接收到的多个发射天线对应的第一回波信号，确定出一个到达角的估计值，相较于根据多个接收天线分别接收的一个发射天线对应的回波信号来确定到达角的第一估计值，该方案可以提高角度θ的估计准确度。
步骤702，采用第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号。
其中，M个第二回波信号为M个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经目标反射后形成的回波信号，第一接收天线为N个接收天线中的任一个接收天线。
示例性地，以MIMO雷达包括2个发射天线(Tx1和Tx2)和4个接收天线(Rx1、Rx2、Rx3和Rx4)为例，第一接收天线可以是Rx1、Rx2、Rx3和Rx4中的任一个。
下面采用第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号进行角度补偿进行说明。
对于MIMO雷达的同一个接收天线(第一接收天线)而言，上述公式(7)中的dRn，Rref项为常数项，将这一常数项提取到公式(8)α2中，因此，公式(7)中的dTm，Tref+dRn，Rref可以变为dTm,Tref。所以，对于同一个接收天线接收到的不同的发射天线发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号(即第二回波信号)可以表示为：
Figure GDA0003656247340000165
由公式(8)可以看出，同一个接收天线接收到的不同的发射天线发射的发射信号经目标反射后形成的回波信号(即M个第二回波信号)是离去角(direction of departure，DOD)θO和目标速度的函数。
对于远场目标而言，请参见图10，为远场目标的观测几何示意图，如图10所示，MIMO雷达包括4个发射天线组成的发射天线阵，以及由6个接收天线组成的接收天线阵，发射天线阵与目标构成的离去角为θO，接收天线阵与目标构成的到达角为θI。对于目标满足天线测量的远场条件时，即目标离雷达足够远，θO与θI相等，即均为θ。为了方便描述，下文中将目标信号的离去角DOD和目标信号的到达角DOA，统称为到达角DOA。
所以，可以将上述公式(8)中的离去角θo替换为θ，即同一个接收天线接收到的M个发射天线对应的第二回波信号所对应的一维线阵可表示为：
Figure GDA0003656247340000171
其中，θ为目标的DOA角度。
进一步的，采用所述第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号，可以包括：根据第一估计值、以及雷达装置的天线阵元的结构位置信息，构建第一导向矢量，其中，第一导向矢量包括第一目标对应的M个发射天线对应的第一回波信号中的角度信息，将M个第二回波信号分别与第一导向矢量相乘，得到M个第一补偿后回波信号。
具体的，将所述M个第二回波信号分别与所述第一导向矢量相乘，得到所述M个第一补偿后回波信号，具体的通过下列公式(10)得到：
Figure GDA0003656247340000172
其中，公式(10)中第一项与第二项之间的·表示点乘，第一项为M个回波信号，第二项为第一导向矢量。
上述公式(10)中，可简化为如下公式(11)，即单目标(即第一目标)的第一补偿回波信号的多普勒信息：
Figure GDA0003656247340000173
通过上述示例，可以根据不同的接收天线分别接收到的同一发射天线对应的第一回波信号，估计得到目标到达角的第一估计值，然后，将得到第一估计值对同一个接收天线接收到的M个发射天线对应的第二回波信号分别进行补偿，从而可以消除角度引起的相位影响，使同一个接收天线接收到的M个发射天线对应的第二回波信号对应的相位信息为目标速度(或多普勒频率)的函数，参见公式(11)，之后，根据公式(11)进行速度估计，从而可以准确估计得到目标的速度。
在其他一些实施例中，可能会有存在多个目标的情况，即至少两个接收天线可以接收到同一发射天线对应的经过多个目标反射的多个第一回波信号，可以分别针对每个目标反射的第一回波信号，分别采用上述公式(7)进行角度估计，可以得到每个目标分别与接收天线构成的到达角的第一估计值。具体的角度估计的实现过程可以参见上述估计第一目标与接收天线构成的到达角的相关内容，此处不再赘述。
下面以两个目标为例，根据上述公式(7)可以分别估计出两个目标的角度θ1和θ2，以及其对应的信号幅度α11和α12。同一接收天线(第一接收天线)接收到的多个目标分别反射的第m个第二回波信号可以表示为：
Figure GDA0003656247340000181
其中α21和α22为接收到的目标信号幅度。对于良好校准的雷达系统，对于同一个目标，不同发射/接收通道的测量幅度一致，即α11＝α21，α12＝α22。令α＝α11α12＝α21α22利用估计出的目标角度θ1、θ2以及阵列的排布位置对公式(12)进行角度补偿，可以得到：
Figure GDA0003656247340000182
公式(13)可简化为：
Figure GDA0003656247340000183
从公式(14)中可以看出，对于固定目标，
Figure GDA0003656247340000184
为常数项。对于同一接收天线接收到不同发射天线发射的发射信号经过目标反射的回波信号的补偿后的回波信号，仅与速度相关，从而可以进行速度估计。
步骤703，根据M个第一补偿后回波信号中的至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到目标的速度。
示例的，比如MIMO雷达包括4个发射天线，即M为4，可以根据一个接收天线接收到的2个第一补偿后回波信号进行速度估计，也可以根据3个第一补偿后回波信号进行速度估计，也可以根据4个第一补偿后回波信号进行速度估计。
在其他一些实施例中，可以根据多个接收天线接收到的第二回波信号，估计目标的速度。以4个接收天线为例，根据多个接收天线接收到的第二回波信号，可以一起估计得到一个速度值，以提高目标速度的估计准确度。具体的，可以采用FFT变换或DBF方式进行估计目标速度。
通过上述方案，第一接收天线接收到的M个第二回波信号的相位信息是与角度和速度有关的，本方案采用到达角的第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号进行补偿，可以消除角度引起的相位影响，也就是说，得到的第一补偿后回波信号只与速度有关，然后根据只与速度有关的第一补偿后回波信号估计速度，估计的最大无模糊速度范围，等效于同等周期下的SIMO雷达的测速范围，从而可以准确的估计出目标的速度。
此外，在根据N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第一回波信号，确定至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值之前，还可以获取N个接收天线接收到的信号对应的M*N个第一距离-多普勒图，对M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，得到第二距离-多普勒图，从第二距离-多普勒图中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号。通过对M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，可以有利于提高目标检测时的信噪比，从而可以更准确的检测出目标。
其中，获取N个接收天线接收到的信号对应的M*N个第一距离-多普勒图，具体可以通过以下方式实现：针对N个接收天线中的每个接收天线接收到的M个第一接收信号，进行距离维傅立叶变换或匹配滤波、以及进行多普勒维傅里叶变换，得到M*N个第一距离-多普勒图(RD-Map)，其中，M个第一接收信号为M个发射天线以时分发射方式发射的经过至少一个目标反射形成的回波信号，其中，傅立叶变换或匹配滤波也可以称为脉冲压缩。
在一种可能的实现方式中，从第二距离-多普勒图中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号，可以通过以下方式实现：对第二距离-多普勒图进行目标检测处理，得到第一目标在第二距离-多普勒图中的第一位置，从M*N个第一距离-多普勒图中的第一位置确定出第一目标的M*N个距离-多普勒信号，从M*N个距离-多普勒图信号中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号。可选的，目标检测处理可以为恒虚警率检测(constant false alarm rate detection，CFAR)。这样可以准确的从M*N个第一距离-多普勒图中确定出第一目标对应的距离-多普勒信号，从而准确的确定出用于估计第一目标的到达角的信号。
作为一个示例，比如M为2，N为4，第一接收信号为2个发射天线以时分发射方式发射的经过至少一个目标反射形成的回波信号，4个接收天线中每个接收天线都可接收到的2个第一接收信号，如图11所示，可以得到8个第一RD-Map，对这8个第一RD-Map进行叠加处理，可以得到一个第二RD-Map，然后在第二RD-Map上进行恒虚警率检测(constant falsealarm rate detection，CFAR)检测，检测出目标的位置，称为第一位置，比如图11中目标的位置为第二行第一列，即第一位置。那么分别从8个第一RD-Map中的每个第一RD-Map中的第一行第一列确定距离-多普勒信号，也就是说，总共可得到8个距离-多普勒信号，这8个距离-多普勒信号分别来自8个第一RD-Map的同一位置，这8个距离-多普勒信号包含了每个接收天线接收到2个发射天线发射的发射信号经过目标反射形成的回波信号，所以可以从这8个距离-多普勒信号中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号。
可选的，上述对M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，得到第二距离-多普勒图，可以有多种实现方式。
方式1，对M*N个第一距离-多普勒图进行相干叠加处理，得到第二距离-多普勒图。
方式2，对M*N个第一距离-多普勒图进行非相干叠加处理，得到第二距离-多普勒图。
方式3，对M*N个第一距离-多普勒图进行半相干叠加处理，得到第二距离-多普勒图。
其中，方式3可以由以下方式实现，针对M个发射天线中的每个发射天线，执行：从M*N个第一距离-多普勒图中确定出每个发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图，对每个发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到每个发射天线对应的第三距离-多普勒图，对M个发射天线中的每个发射天线对应的第三距离-多普勒图进行非相干叠加处理，得到第二距离-多普勒图。
进一步的，对第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加处理，得到发射天线对应的第三距离-多普勒图，可以包括但不限于以下提供的几种实现方式。
一种可能的实现方式中，针对多个预设角度，采用每个预设角度分别对第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号进行补偿，得到每个预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图，并对每个预设角度对应的至少两个补偿后第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图。
进一步，可以从多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图中的同一位置，确定出多个预设角度分别对应的叠加后信号，并从多个预设角度分别对应的叠加后信号中确定出能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度。然后将第一位置的各叠加后信号中能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度，作为第一估计值。如此，可以实现按需选择多个预设角度的间隔，比如，可以在感兴趣的角度范围内检测更多的预设角度，从而可以估计出更准确的到达角。
其中，采用每个预设角度分别对第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号进行补偿，得到每个预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图，可以包括：根据每个预设角度、以及雷达装置的天线阵元的结构位置信息，构建第二导向矢量，其中，第二导向矢量包括第一目标对应的至少两个接收天线分别接收的第一回波信号的角度信息，然后将第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号与第二导向矢量相乘，得到每个预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图。
另一种可能的实现方式中，可以对发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图的每个位置的信号进行傅立叶变换，得到发射天线对应的第三距离-多普勒图以及每个位置的信号对应的第二角度。然后，将第一位置的信号对应第二角度，作为第一估计值。
通过上述方式1至方式3中的任一种方式，可以提升目标检测时的信噪比，从而可以更准确的检测出目标。以MIMO雷达包括M个发射天线和N个接收天线为例，对于提升信噪比的效果来说，MIMO雷达采用相干叠加处理较于单发射方式大约可提升M*N倍，采用非相干叠加处理相较于单发射方式大约可提升
Figure GDA0003656247340000201
倍，半相干叠加处理的提升效果介于相干叠加非相干叠加和相干叠加之间。但是就计算复杂度来说，相干叠加处理计算复杂度最高，半相干叠加计算复杂度介于非相干叠加和相干叠加之间。
为了可以进一步提高速度估计的准确度，上述步骤703可以进一步包括如下步骤：对M个第一补偿后回波信号进行频率估计，得到第一多普勒频率；采用第一多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到同一测量维度的每个接收天线对应的K个第二补偿后回波信号；其中，该K个第三回波信号为K个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；其中，K为小于M的正整数；K个发射天线与接收天线属于同一测量维度；根据K个第二补偿后回波信号进行角度估计，得到到达角的第二估计值；若第一估计值与第二估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值，则根据第一多普勒频率确定第一目标的速度。
由于第一估计值是根据子阵信息(至少两个接收天线接收到的第一回波信号)进行估计的，子阵的阵元较短，角度分辨率不够高，可能对第一目标的测量存在误差，而第二估计值是根据全阵信息进行估计的，角度分辨率高，可以得到准确的到达角。所以，在第一估计值与所述第二估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值时，说明用于补偿第二回波信号的第一估计值是比较准确，从而可以准确的估计出第一目标的速度。
进一步的，在根据K个第二补偿后回波信号进行角度估计，得到到达角的第二估计值之后，还包括：若第一估计值与第二估计值之间差值的绝对值大于预设阈值，则根据第二估计值对同一接收天线接收到的M个第二回波信号进行角度补偿，得到M个第三补偿后回波信号；对M个第三补偿后回波信号进行频率估计处理，得到第二多普勒频率；采用第二多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到同一测量维度的每个接收天线对应的K个第四补偿后回波信号；根据K个第四补偿后回波信号进行角度估计，得到到达角的第三估计值；若第二估计值与第三估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值，则根据第二多普勒频率确定第一目标的速度。
在第一估计值与所述第二估计值之间差值的绝对值大于预设阈值时，说明用于补偿第二回波信号的第一估计值是不准确的，然后采用根据全阵信息估计的第二估计值对第三回波信号进行补偿，然后可以准确的估计出第一目标速度。
本申请实施例中，还提供另一种速度解模糊的方法，该方法可以应用于包括G组发射天线和N个接收天线的雷达装置，G组发射天线包括M个发射天线，G组发射天线以时分发射方式发射信号，每组发射天线包括的发射天线以码分发射方式发射信号，G、M为大于1的整数，N均为正整数；参见图12，该方法包括以下步骤：
步骤1201，针对N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第四回波信号，计算接收天线与第一目标构成的到达角的第四估计值，第四回波信号为同一组发射天线发送的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号。
在步骤1201中，如何确定第四估计值，可以参见上述图7中的确定第一估计值的相关描述，此处不再赘述。
步骤1202，根据第四估计值对同一接收天线接收到的M个第五回波信号进行角度补偿，得到M个第五补偿后回波信号，其中，M个第五回波信号为M个发射天线发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号。
在步骤1202中，如何根据第四估计值对M个第五回波信号进行角度补偿，可以参见上述图7中的根据第一估计值对第二回波信号的相关描述，此处不再赘述。
步骤1203，根据M个第五补偿后回波信号中的至少两个第五补偿后回波信号进行速度估计，得到第一目标的速度。
在步骤1203中，如何M个第五补偿后回波信号中的至少两个第五补偿后回波信号进行速度估计得到第一目标的速度，可以参见上述图7中的根据M个第一补偿后回波信号中的至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到第一目标的速度的相关描述，此处不再赘述。
本申请实施例中，每组发射天线发射的发射信号是码分方式发射，即这一组发射天线发射的发射信号同一时刻发射的，各组发射天线之间发射的发射信号可以看成是时分发射方式发射的，所以，本申请实施例中可以根据至少两个接收天线接收到的同一组发射天线发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号来确定到达角的估计值，即第四估计值，而M个第五回波信号与角度和速度有关的，采用第四估计值对M个第五回波信号进行补偿，可以消除角度引起的相位影响，也就是说，得到的第五补偿后回波信号只与速度有关，然后根据只与速度有关的第五补偿后回波信号估计速度，估计的最大无模糊速度范围，等效为同等周期下的SIMO雷达的测速范围，从而可以准确的估计出目标的速度。
上述主要对本申请实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，为了实现上述功能，雷达装置可以包括执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请的实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在采用集成的单元(模块)的情况下，图13示出了本申请实施例中所涉及的回波信号处理装置的可能的示例性框图。该回波信号处理装置1300可以包括：计算单元1301、补偿单元1302、估计单元1303，可选的，还可以包括获取单元1304和处理单元1305。
进一步地，在一个示例中，该雷达装置1300可以为设置在雷达中的半导体芯片，此时，计算单元1301、补偿单元1302、估计单元1303、获取单元1304和处理单元1305的具体功能可以由处理器(比如基带处理器)来实现。
在又一个示例中，该回波信号处理装置1300可以为雷达，此时，该回波信号处理装置1300还可以包括通信单元1306、存储单元1307。其中，计算单元1301、补偿单元1302、估计单元1303、获取单元1304和处理单元1305可以集成为处理单元，用于对回波信号处理装置1300的动作进行控制管理，通信单元1306也称为收发单元，可以包括接收单元和/或发送单元，分别用于执行接收和发送操作。存储单元1307用于存储回波信号处理装置1300的程序代码和/或数据。具体来说，处理单元可以为处理器，其可以实现或执行结合本申请的实施例公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。通信单元1306可以是通信接口、收发器或收发电路等，其中，该通信接口是统称，在具体实现中，该通信接口可以包括多个接口。存储单元1307可以是存储器。
本申请实施例中，计算单元1301、补偿单元1302、估计单元1303、获取单元1304和处理单元1305等单元可以支持回波信号处理装置1300执行上文方法示例中的动作。例如，计算单元1301用于执行图7中的步骤701，补偿单元1302用于执行图7中的步骤702，估计单元1303用于执行图7中的步骤703。
具体地，在一个实施例中，回波处理装置1300与M个发射天线和N个接收天线耦合，M为大于1的整数，N为大于1的整数，回波处理装置1300可以包括：
计算单元1301，用于针对N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值；第一回波信号为同一发射天线发送的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；补偿单元1302，用于采用第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号；M个第二回波信号为M个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；第一接收天线为N个接收天线中的任一个接收天线；估计单元1303，用于根据M个第一补偿后回波信号中的至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到第一目标的速度。
在一种可能的设计中，补偿单元1302，具体用于：根据第一估计值、以及雷达装置的天线阵元的结构位置信息，构建第一导向矢量；第一导向矢量包括第一目标对应的M个发射天线对应的第一回波信号中的角度信息；将M个第二回波信号分别与第一导向矢量相乘，得到M个第一补偿后回波信号。
在一种可能的设计中，补偿单元1302，具体用于：通过下列公式得到M个第一补偿后回波信号：
Figure GDA0003656247340000231
Figure GDA0003656247340000232
其中，·表示点乘；
其中，dTm，Tref表示第m个发射天线与参考发射天线之间的距离，m取遍1至M之间的所有整数；θ，表示至少两个接收天线与第一目标构成的到达角；
Figure GDA0003656247340000233
也可以表示为fd，real，即第一目标的真实多普勒频率，其中，
Figure GDA0003656247340000234
表示第一目标的多普勒频率估计值，ξ表示第一目标的速度混叠系数；
Figure GDA0003656247340000235
表示估计到达角时所使用的接收天线阵元数目，
Figure GDA0003656247340000236
满足
Figure GDA0003656247340000237
Figure GDA0003656247340000238
dRn,Rref表示第n个接收天线与参考接收天线之间的距离，n取遍1至
Figure GDA0003656247340000239
之间的所有整数。
在一种可能的设计中，回波信号处理装置还包括获取单元1304和处理单元1305；获取单元1304，用于获取N个接收天线接收到的信号对应的M*N个第一距离-多普勒图；处理单元1305，用于对M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，得到第二距离-多普勒图；从第二距离-多普勒图中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号。
在一种可能的设计中，处理单元1305，具体用于：对第二距离-多普勒图进行目标检测，得到第一目标在第二距离-多普勒图中的第一位置；从M*N个第一距离-多普勒图中的第一位置确定出第一目标的M*N个距离-多普勒信号；从M*N个距离-多普勒图信号中确定出至少两个接收天线接收到的第一回波信号。
在一种可能的设计中，叠加处理包括以下任一项：相干叠加、非相干叠加或半相干叠加。
在一种可能的设计中，处理单元1305，具体用于：针对M个发射天线中的每个发射天线，执行：从M*N个第一距离-多普勒图中确定出每个发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图；对每个发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到每个发射天线对应的第三距离-多普勒图；对M个发射天线中的每个发射天线对应的第三距离-多普勒图进行非相干叠加处理，得到第二距离-多普勒图。
在一种可能的设计中，补偿单元1302，具体用于：针对多个预设角度，采用每个预设角度分别对第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号进行补偿，得到每个预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图；处理单元1305，具体用于：对每个预设角度对应的至少两个补偿后第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图；从多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图中的同一位置，确定出多个预设角度分别对应的叠加后信号，并从多个预设角度分别对应的叠加后信号中确定出能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度；将第一位置的各叠加后信号中能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度，作为第一估计值。
在一种可能的设计中，补偿单元1302，具体用于：根据每个预设角度、以及回波信号处理装置的天线阵元的结构位置信息，构建第二导向矢量；第二导向矢量包括第一目标对应的至少两个接收天线分别接收的第一回波信号的角度信息；将第一发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号与第二导向矢量相乘，得到每个预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图。
在一种可能的设计中，处理单元1305，具体用于：对发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图的每个位置的信号进行傅立叶变换，得到发射天线对应的第三距离-多普勒图以及每个位置的信号对应的第二角度；将第一位置的信号对应第二角度，作为第一估计值。
在一种可能的设计中，估计单元1303，具体用于：对M个第一补偿后回波信号进行频率估计，得到第一多普勒频率；补偿单元1302，具体用于：采用第一多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到同一测量维度的每个接收天线对应的K个第二补偿后回波信号；K个第三回波信号为K个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；K个发射天线与接收天线属于同一测量维度；K为小于N的正整数；估计单元1303，还用于根据K个第二补偿后回波信号进行角度估计，得到到达角的第二估计值；处理单元1305，用于若第一估计值与第二估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值，则根据第一多普勒频率确定第一目标的速度。
在一种可能的设计中，补偿单元1302，还用于：若第一估计值与第二估计值之间差值的绝对值大于预设阈值，则根据第二估计值对同一接收天线接收到的M个第二回波信号进行角度补偿，得到M个第三补偿后回波信号；估计单元1303，还用于对M个第三补偿后回波信号进行频率估计处理，得到第二多普勒频率；补偿单元1302，还用于采用第二多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到同一测量维度的每个接收天线对应的K个第四补偿后回波信号；估计单元1303，还用于根据K个第四补偿后回波信号进行角度估计，得到到达角的第三估计值；处理单元1305，还用于若第二估计值与第三估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值，则根据第二多普勒频率确定第一目标的速度。
具体地，在另一个实施例中，回波处理装置1300与G组发射天线和N个接收天线耦合，G组发射天线包括M个发射天线，G组发射天线以时分发射方式发射信号，每组发射天线包括的发射天线以码分发射方式发射信号，G、M为大于1的整数，N均为正整数；回波信号处理装置包括：
计算单元1301，用于针对N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第四回波信号，计算接收天线与第一目标构成的到达角的第四估计值；第四回波信号为同一组发射天线发送的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；
补偿单元1302，用于根据第四估计值对同一接收天线接收到的M个第五回波信号进行角度补偿，得到M个第五补偿后回波信号；M个第五回波信号为M个发射天线发射的发射信号经第一目标反射后形成的回波信号；
估计单元1303，用于根据M个第五补偿后回波信号中的至少两个第五补偿后回波信号进行速度估计，得到第一目标的速度。
需要说明的是，本申请实施例中对单元(模块)的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。在本申请的实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以为存储器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。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (27)

1.一种速度解模糊的方法，其特征在于，应用于包括M个发射天线和N个接收天线的雷达装置，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：
针对所述N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算所述至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值；所述第一回波信号为同一发射天线发送的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；
采用所述第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号；所述M个第二回波信号为所述M个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；所述第一接收天线为所述N个接收天线中的任一个接收天线；
根据所述M个第一补偿后回波信号中的至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到所述第一目标的速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用所述第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号，包括：
根据所述第一估计值、以及所述雷达装置的天线阵元的结构位置信息，构建第一导向矢量；所述第一导向矢量包括所述第一目标对应的所述第一接收天线接收到的M个第一回波信号中的角度信息；所述M个第一回波信号为所述M个发射天线分别发送的发射信号经所述第一目标反射后分别形成的回波信号；
将所述M个第二回波信号分别与所述第一导向矢量相乘，得到所述M个第一补偿后回波信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算所述至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值之前，还包括：
获取所述N个接收天线接收到的信号对应的M*N个第一距离-多普勒图；
对所述M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，得到第二距离-多普勒图；
从所述第二距离-多普勒图中确定出所述至少两个接收天线接收到的第一回波信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从所述第二距离-多普勒图中确定出所述至少两个接收天线接收到的第一回波信号，包括：
对所述第二距离-多普勒图进行目标检测，得到所述第一目标在所述第二距离-多普勒图中的第一位置；
从所述M*N个第一距离-多普勒图中的所述第一位置确定出所述第一目标的M*N个距离-多普勒信号；
从所述M*N个距离-多普勒图信号中确定出所述至少两个接收天线接收到的所述第一回波信号。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述叠加处理包括以下任一项：
相干叠加、非相干叠加或半相干叠加。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，得到第二距离-多普勒图，包括：
针对所述M个发射天线中的每个发射天线，执行：
从所述M*N个第一距离-多普勒图中确定出每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图；
对每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到每个所述发射天线对应的第三距离-多普勒图；
对所述M个发射天线中的每个所述发射天线对应的第三距离-多普勒图进行非相干叠加处理，得到所述第二距离-多普勒图。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到每个所述发射天线对应的第三距离-多普勒图，包括：
针对多个预设角度，采用每个所述预设角度分别对每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号进行补偿，得到每个所述预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图，并对每个所述预设角度对应的至少两个补偿后第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到所述多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图；
从所述多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图中的同一位置，确定出所述多个预设角度分别对应的叠加后信号，并从所述多个预设角度分别对应的叠加后信号中确定出能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度；
所述针对所述N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算所述至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值，包括：
将所述第一位置的各叠加后信号中能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度，作为所述第一估计值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采用每个所述预设角度分别对每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号进行补偿，得到每个所述预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图，包括：
根据每个所述预设角度、以及所述雷达装置的天线阵元的结构位置信息，构建第二导向矢量；所述第二导向矢量包括所述第一目标对应的所述至少两个接收天线分别接收的所述第一回波信号的角度信息；
将每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号与所述第二导向矢量相乘，得到每个所述预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到每个所述发射天线对应的第三距离-多普勒图，包括：
对所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图的每个位置的信号进行傅立叶变换，得到所述发射天线对应的第三距离-多普勒图以及每个位置的信号对应的第二角度；
所述针对所述N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算所述至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值，包括：
将所述第一位置的信号对应第二角度，作为所述第一估计值。
10.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述M个第一补偿后回波信号中的至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到所述第一目标的速度，包括：
对所述M个第一补偿后回波信号进行频率估计，得到第一多普勒频率；
采用所述第一多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到所述同一测量维度的每个接收天线对应的K个第二补偿后回波信号；所述K个第三回波信号为K个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；所述K个发射天线与所述接收天线属于同一测量维度；所述K为小于N的正整数；
根据所述K个第二补偿后回波信号进行角度估计，得到所述到达角的第二估计值；
若所述第一估计值与所述第二估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值，则根据所述第一多普勒频率确定所述第一目标的速度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述K个第二补偿后回波信号进行角度估计，得到所述到达角的第二估计值之后，还包括：
若所述第一估计值与所述第二估计值之间差值的绝对值大于所述预设阈值，则根据所述第二估计值对所述第一接收天线接收到的M个第二回波信号进行角度补偿，得到M个第三补偿后回波信号；
对所述M个所述第三补偿后回波信号进行频率估计处理，得到第二多普勒频率；
采用所述第二多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到所述同一测量维度的每个接收天线对应的K个第四补偿后回波信号；
根据所述K个第四补偿后回波信号进行角度估计，得到所述到达角的第三估计值；
若所述第二估计值与所述第三估计值之间差值的绝对值小于或等于所述预设阈值，则根据所述第二多普勒频率确定所述第一目标的速度。
12.一种速度解模糊的方法，其特征在于，应用于包括G组发射天线和N个接收天线的雷达装置，所述G组发射天线总共包括M个发射天线，所述G组发射天线以时分发射方式发射信号，每组发射天线包括的发射天线以码分发射方式发射信号，所述G、M均为大于1的整数，所述N为大于1的整数；所述方法包括：
根据所述N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第四回波信号，确定所述接收天线与第一目标构成的到达角的第四估计值；所述第四回波信号为同一组发射天线发送的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；
根据所述第四估计值对同一接收天线接收到的M个第五回波信号进行角度补偿，得到M个第五补偿后回波信号；所述M个第五回波信号为所述M个发射天线发射的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；
根据所述M个第五补偿后回波信号中的至少两个第五补偿后回波信号进行速度估计，得到所述第一目标的速度。
13.一种回波信号处理装置，其特征在于，与M个发射天线和N个接收天线耦合，所述M为大于1的整数，所述N为大于1的整数；所述回波信号处理装置包括：
计算单元，用于针对所述N个接收天线中至少两个接收天线分别接收到的第一回波信号，计算所述至少两个接收天线与第一目标构成的到达角的第一估计值；所述第一回波信号为同一发射天线发送的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；
补偿单元，用于采用所述第一估计值对第一接收天线接收到的M个第二回波信号分别进行角度补偿，得到M个第一补偿后回波信号；所述M个第二回波信号为所述M个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；所述第一接收天线为所述N个接收天线中的任一个接收天线；
估计单元，用于根据所述M个第一补偿后回波信号中的至少两个第一补偿后回波信号进行速度估计，得到所述第一目标的速度。
14.根据权利要求13所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述补偿单元，具体用于：
根据所述第一估计值、以及雷达装置的天线阵元的结构位置信息，构建第一导向矢量；所述第一导向矢量包括所述第一目标对应的所述第一接收天线接收到的M个第一回波信号中的角度信息；所述M个第一回波信号为所述M个发射天线分别发送的发射信号经所述第一目标反射后分别形成的回波信号；
将所述M个第二回波信号分别与所述第一导向矢量相乘，得到所述M个第一补偿后回波信号。
15.根据权利要求13所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述回波信号处理装置还包括获取单元和处理单元；
所述获取单元，用于获取所述N个接收天线接收到的信号对应的M*N个第一距离-多普勒图；
所述处理单元，用于对所述M*N个第一距离-多普勒图进行叠加处理，得到第二距离-多普勒图；从所述第二距离-多普勒图中确定出所述至少两个接收天线接收到的第一回波信号。
16.根据权利要求15所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
对所述第二距离-多普勒图进行目标检测，得到所述第一目标在所述第二距离-多普勒图中的第一位置；
从所述M*N个第一距离-多普勒图中的所述第一位置确定出所述第一目标的M*N个距离-多普勒信号；
从所述M*N个距离-多普勒图信号中确定出所述至少两个接收天线接收到的所述第一回波信号。
17.根据权利要求15或16所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述叠加处理包括以下任一项：
相干叠加、非相干叠加或半相干叠加。
18.根据权利要求16所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
针对所述M个发射天线中的每个发射天线，执行：
从所述M*N个第一距离-多普勒图中确定出每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图；
对每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到每个所述发射天线对应的第三距离-多普勒图；
对所述M个发射天线中的每个所述发射天线对应的第三距离-多普勒图进行非相干叠加处理，得到所述第二距离-多普勒图。
19.根据权利要求18所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述补偿单元，具体用于：
针对多个预设角度，采用每个所述预设角度分别对每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号进行补偿，得到每个所述预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图；
所述处理单元，具体用于：
对每个所述预设角度对应的至少两个补偿后第一距离-多普勒图进行相干叠加，得到所述多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图；
从所述多个预设角度分别对应的第三距离-多普勒图中的同一位置，确定出所述多个预设角度分别对应的叠加后信号，并从所述多个预设角度分别对应的叠加后信号中确定出能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度；
将所述第一位置的各叠加后信号中能量值最大的叠加后信号所对应的第一角度，作为所述第一估计值。
20.根据权利要求19所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述补偿单元，具体用于：
根据每个所述预设角度、以及所述回波信号处理装置的天线阵元的结构位置信息，构建第二导向矢量；所述第二导向矢量包括所述第一目标对应的所述至少两个接收天线分别接收的所述第一回波信号的角度信息；
将每个所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图中的每个位置对应的信号与所述第二导向矢量相乘，得到每个所述预设角度对应的至少两个补偿后的第一距离-多普勒图。
21.根据权利要求18所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
对所述发射天线对应的至少两个第一距离-多普勒图的每个位置的信号进行傅立叶变换，得到所述发射天线对应的第三距离-多普勒图以及每个位置的信号对应的第二角度；
将所述第一位置的信号对应第二角度，作为所述第一估计值。
22.根据权利要求15或16所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述估计单元，具体用于：
对所述M个第一补偿后回波信号进行频率估计，得到第一多普勒频率；
所述补偿单元，具体用于：采用所述第一多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到所述同一测量维度的每个接收天线对应的K个第二补偿后回波信号；所述K个第三回波信号为K个发射天线以时分发射方式发射的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；所述K个发射天线与所述接收天线属于同一测量维度；所述K为小于N的正整数；
所述估计单元，还用于根据所述K个第二补偿后回波信号进行角度估计，得到所述到达角的第二估计值；
所述处理单元，用于若所述第一估计值与所述第二估计值之间差值的绝对值小于或等于预设阈值，则根据所述第一多普勒频率确定所述第一目标的速度。
23.根据权利要求22所述的回波信号处理装置，其特征在于，所述补偿单元，还用于：
若所述第一估计值与所述第二估计值之间差值的绝对值大于所述预设阈值，则根据所述第二估计值对所述第一接收天线接收到的M个第二回波信号进行角度补偿，得到M个第三补偿后回波信号；
所述估计单元，还用于对所述M个所述第三补偿后回波信号进行频率估计处理，得到第二多普勒频率；
所述补偿单元，还用于采用所述第二多普勒频率对同一测量维度的每个接收天线接收到的K个第三回波信号进行多普勒补偿，得到所述同一测量维度的每个接收天线对应的K个第四补偿后回波信号；
所述估计单元，还用于根据所述K个第四补偿后回波信号进行角度估计，得到所述到达角的第三估计值；
所述处理单元，还用于若所述第二估计值与所述第三估计值之间差值的绝对值小于或等于所述预设阈值，则根据所述第二多普勒频率确定所述第一目标的速度。
24.一种回波信号处理装置，其特征在于，与G组发射天线和N个接收天线耦合，所述G组发射天线总共包括M个发射天线，所述G组发射天线以时分发射方式发射信号，每组发射天线包括的发射天线以码分发射方式发射信号，所述G、M均为大于1的整数，所述N为大于1的整数；所述回波信号处理装置包括：
计算单元，用于针对所述N个接收天线中至少两个接收天线接收到的第四回波信号，计算所述接收天线与第一目标构成的到达角的第四估计值；所述第四回波信号为同一组发射天线发送的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；
补偿单元，用于根据所述第四估计值对同一接收天线接收到的M个第五回波信号进行角度补偿，得到M个第五补偿后回波信号；所述M个第五回波信号为所述M个发射天线发射的发射信号经所述第一目标反射后形成的回波信号；
估计单元，用于根据所述M个第五补偿后回波信号中的至少两个第五补偿后回波信号进行速度估计，得到所述第一目标的速度。
25.一种回波信号处理装置，其特征在于，所述回波信号处理装置包括：
存储器：用于存储指令；
处理器，用于从所述存储器中调用并运行所述指令，使得所述回波信号处理装置或者安装有所述回波信号处理装置的设备执行如权利要求1～12中任意一项所述的方法。
26.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1～12中任意一项所述的方法。
27.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～12中任意一项所述的方法。
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