CN113325362A - 确定波达方向的方法、装置及设备 - Google Patents

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CN113325362A CN202110210208.6A CN202110210208A CN113325362A CN 113325362 A CN113325362 A CN 113325362A CN 202110210208 A CN202110210208 A CN 202110210208A CN 113325362 A CN113325362 A CN 113325362A
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Abstract

本申请实施例公开了一种确定波达方向的方法，针对CFAR处理所得到的任一待确认目标，将待确认目标所对应的接收能量向量作为第一接收向量，基于第一接收向量获取待确认目标在各角度上的DBF能量值，并将最大DBF能量值对应角度作为第i角度。同时根据预设停止条件判断是否继续对待确认目标进行DBF处理，如果是，则更新待确认目标对应的接收能量向量。将更新后的接收能量向量作为第一接收向量，基于第一接收向量获取待确认目标在各角度上的DBF能量值，将最大DBF能量值对应角度作为第i+1角度。判断是否继续运行，如果继续则更新接收能量向量，否则输出第i+1角度以及之前所确定的各个角度。其中，所确定的角度数量反映待确认目标对应的真实目标数量。

Description

确定波达方向的方法、装置及设备
本申请要求于2020年02月28日提交中国专利局、申请号为202010131075.9、发明名称为“一种到达方向角检测方法及装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及目标探测技术领域，具体涉及一种确定波达方向的方法、装置及设备。
背景技术
随着传感技术的不断发展，传感器不仅可以测量目标物体的距离、速度，还可以测量目标物体的方向角，从而确定目标物体相对于传感器在三维空间中的位置信息。然而，当多个目标物体相对于传感器在同一距离同一速度上时，仅通过测量距离和速度无法区分出每个目标物体，需通过到达方向角进行区分。
通常情况下，可采用数字波束成形(Digital Beam Forming，DBF)进行多目标物体到达方向角的检测，具体地，每个目标物体反射的回波信号中会产生一个峰值，每个峰值代表一个目标物体，如图1a所示，其中横坐标为角度，纵坐标为信号能量，通过图1可知，在250°方向可能存在一个反射物(目标物体)，在100°方向可能存在一个反射物(目标物体)。但是，当两个或更多的目标物体反射的回波信号的能量峰值较为接近时，如图1b所示，两个目标的峰值在回波信号中会融合一个峰值，导致无法分辨出多个目标物体以及每个目标物体的到达方向角。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种确定波达方向的方法、装置及设备，以实现更为合理有效地分辨出每个目标物体以及每个目标物体对应的波达方向。
为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：
一种确定波达方向的方法，可应用于针对CFAR处理后所得到的任一待确认目标(数据)的进一步处理过程中，所述方法可包括：
将所述待确认目标所对应的接收能量向量作为第一接收向量；
基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各角度上的DBF能量值；
将最大DBF能量值所对应角度作为第i角度，i为自然数；
根据预设停止条件判断是否继续运行；以及
若继续运行，则将所述第一接收向量乘以预设系数所得到的值作为所述接收能量向量进行迭代处理，以得到第i+1角度。
在本申请实施例中，通过对目标探测所获取的回波信号进行数字信号处理后得到CFAR(恒虚警)目标数据，然后针对一个CFAR目标(或CFAR点)数据，先进行一次DBF处理得到一个真实目标的角度(即当前DBF最大能量值所对应的角度)，然后利用预设停止条件来判断是否对该CFAR目标继续进行后续的DBF迭代处理，若继续则将接收能量向量乘以预设系数后重新赋值给第一接收向量，并基于该重新赋值的第一接收向量再次进行一次DBF处理以得到第二个真实目标的角度(即此时可以确认，上述的一个CFAR目标至少对应两个真实目标)，依次循环，直至满足上述的预设停止条件停止迭代处理，即每次迭代处理均采用上一次迭代处理所使用的第一接收向量乘以预设系数后所得到的向量值进行迭代处理，进而确认CFAR目标的所对应真实目标的数量，及各真实目标的角度、距离、速度及功率等参数信息。
需要说明的是，同一个CFAR目标所对应的各真实目标的距离及速度均与该CFAR目标的距离及速度相同。
可选的，所述方法还可包括：
在每次迭代处理时，将所述最大DBF能量值所对应角度的导向矢量计入导向矢量集合；
获取当前基于所述导向矢量集合所形成矩阵的伪逆值；以及
基于所述伪逆值得到所述预设系数。
可选的，所述预设系数为1-Pv，Pv为所述伪逆值。
可选的，所述伪逆值确定过程可包括：
Figure BDA0002951997670000031
Figure BDA0002951997670000032
其中，W表示伪逆值，
Figure BDA0002951997670000033
表示第i次迭代时加入导向矢量集合V中的导向矢量v(θ)的变换矢量，
Figure BDA0002951997670000034
表示
Figure BDA0002951997670000035
的共轭转置，a表示导向矢量集合V中任一导向矢量，aH表示a的共轭转置。
可选的，所述预设停止条件可包括以下一种或多种组合：
所述第一接收向量对应的能量小于或等于预设能量阈值；
导向矢量集合中的导向矢量数量大于或等于预设数量阈值。
可选的，所述基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个角度上的DBF能量值，包括：
按照预设间隔从预设方向角集合中提取至少一个第一目标角度；
基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个所述第一目标角度上的DBF能量值。
可选的，确定所述最大DBF能量值的过程可包括：
从各个所述第一目标角度上的DBF能量值中确定第一最大DBF能量值对应的第二目标角度；
获取所述第二目标角度预设范围内的其它角度，所述其它角度为所述方向角集合中除所述第一目标角度外的角度；
基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个其它角度上的DBF能量值；
从所述第一最大DBF能量值以及所述各个其它角度上的DBF能量值中确定第二最大DBF能量值。
可选的，所述基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个角度上的DBF能量值，包括：
针对任一角度，根据所述第一接收向量以及该角度对应的导向矢量获得所述角度对应的DBF能量值。
可选的，所述方法还可包括：
在每次迭代时，将所述第i角度添加至波达方向角集合，所述波达方向角集合中的角度数量反映所述待确认目标对应的真实目标数量。
可选的，i的起始值可为0或1，即若i的起始值为0，则i＝0时，所述待确认目标对应的接收能量向量为CFAR处理后对应的能量向量；若i的起始值为1，则i＝1时，所述待确认目标对应的接收能量向量为CFAR处理后对应的能量向量。
可选的，所述针对CFAR处理所得到的任一待确认目标，包括：
获取回波信号；以及
对所述回波信号进行数模转换及快速傅里叶变换得到所述原始目标数据；
其中，所述原始目标数据中包括至少一个所述待确认目标，以及各所述待确认目标的距离维数据和各所述待确认目标的速度维数据。
可选的，所述方法还可包括：
在所述快速傅里叶变换后继续恒虚警处理(CFAR)得到所述原始目标数据。
在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种确定波达方向的装置，针对CFAR处理得到的任一待确认目标，该装置可包括：
第一确定单元，用于将所述待确认目标所对应的接收能量向量作为第一接收向量；
第一获取单元，用于基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各角度上的DBF能量值；
第二获取单元，用于将最大DBF能量值所对应角度作为第i角度，i为自然数；
判断单元，用于根据预设停止条件判断是否继续运行；以及
第二确定单元，用于若继续运行，则将所述第一接收向量乘以预设系数所得到的值作为所述接收能量向量，继续进行迭代处理，以得到第i+1角度。
在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种集成电路，可包括：
接收端，用于接收回波信号；以及
数字信号处理模块，用于对所述回波信号进行数字信号处理以实现目标检测；
其中，所述数字信号处理模块还用于在实现所述目标检测时，采用本申请任意一项所述的方法实施例来确定各目标的角度信息。
可选的，所述集成电路为毫米波雷达芯片，如AiP雷达芯片。
在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种无线电器件，可包括：
承载体；
如本申请任一实施例所述的集成电路，设置在所处承载体上；
天线，设置在所述承载体上，或者与所述集成电路集成为一体器件构成AiP结构设置在所述承载体上；
其中，所述集成电路与所述天线连接，用于发收无线电信号。
在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种设备，可包括：
设备本体；以及
设置于所述设备本体上的如权利要求16所述的无线电器件；
其中，所述无线电器件用于目标检测和/或通信。
在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请任一实施例所述的确定波达方向的方法。
在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种计算机设备，可包括：存储器，处理器，及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本申请任一实施例所述的确定波达方向的方法。
由此可见，本申请实施例具有如下有益效果：
本申请实施例针对CFAR处理所得到的任一待确认目标，将CFAR处理获得的待确认目标所对应的接收能量向量作为第一接收向量，并基于第一接收向量获取待确认目标在各角度上的DBF能量值。在获取待确认目标在各个角度上的DBF能量值后，将最大DBF能量值所对应角度作为第i角度。同时根据预设停止条件判断是否继续对待确认目标进行DBF处理，如果是，则更新待确认目标对应的接收能量向量，即该接收能量向量等于第一接收向量乘以预设系数。将更新后的接收能量向量作为第一接收向量，并基于第一接收向量获取待确认目标在各角度上的DBF能量值，将最大DBF能量值所对应角度作为第i+1角度。同时判断是否继续运行，如果继续则更新接收能量向量，对待确认目标继续执行DBF操作，否则输出第i+1角度以及之前所确定的各个角度。其中，所确定的角度数量反映待确认目标对应的真实目标数量。
可见，本申请实施例通过多次迭代计算，每次迭代去除一个最大能量峰值，从而消除最大能峰值对于较小能量峰值的影响，以及区分能量峰值相近的多个目标物体，从而可以检测出待确认目标(数据)中存在的多个真实目标物体以及每个目标对应的波达方向角。
附图说明
图1a为一种波达方向-接收能量示意图；
图1b为两个峰融合形成一个峰的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种确定波达方向的方法流程图；
图3为本申请实施例提供的另一种能量—到达方向角检测示意图；
图4为本申请实施例提供的一种确定波达方向的装置结构图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
为便于理解本申请实施例提供的技术方案，下面将先对本申请涉及的背景技术进行说明。
传统的利用数字波束成形来检测多目标物体的波达方向时，根据获取的接收向量与预先配置的方向角对应的导向矢量获得每个波达方向对应的能量，如图1a所示，其中每个能量峰值代表一目标物体，每个能量峰值对应的方向角为目标物体对应的波达方向。然后，当多个目标物体形成的能量接近时，会出现多个能量峰值重合，导致无法分辨多个目标物体。另外，当目标物体较小时，其对应的能量将被淹没在较大目标物体产生的旁瓣中，出现漏检情况。
基于上述问题，本申请提供了一种确定波达方向的方法，其通过检测出的波达方向的个数确定目标物体存在的个数，具体为，首先获取某一待确认目标的接收能量向量，并将该接收能量向量确定为第一接收向量，其中，接收能量向量是根据各个接收通道所接收的回波信号形成的。基于第一接收向量获取待确认目标在各角度上的DBF能量值，并获取最大DBF能量值对应的角度，将其作为第i角度。然后根据预设停止条件判断是否继续运行，如果继续运行，更新接收能量向量，并将更新后的接收能量向量作为第一接收向量，进而根据第一接收向量对待确认目标进行DBF处理操作，直至不再继续运行。此时，获取每次循环所确定出的最大DBF能量值对应的角度，所获取的角度数量表示待确认目标所对应的真实目标的数量，每个角度为每个真实目标的波达方向。即，本申请实施例通过多次迭代计算，每次迭代去除一个最大峰值，从而消除最大峰值对于较小峰值的影响，以及区分峰值相近的多个目标物体，从而可以检测出回波信号中存在的多个目标物体以及每个目标物体对应的到达方向角。
波达方向(Direction of arrival,DOA)是指空间信号的到达方向(各个信号到达接收天线的方向角，简称波达方向)。
恒虚警处理(Constant False-Alarm Rate，CFAR)，是雷达系统在保持虚警概率恒定条件下对接收机输出的信号与噪声作判别以确定目标信号是否存在的技术。
为便于理解本申请实施例的提供的到达方向角检测方法，下面将结合附图对该方法进行说明。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种确定波达方向的方法流程图，如图2所示，该方法可以包括：
S201：获取待确认目标对应的接收能量向量，将该接收能量向量确定为第一接收向量。
本实施例中，检测装置可以通过各个接收通道接收回波信号，并对该回波信号进行数模转换及快速傅里叶变换得到原始目标数据。其中，原始目标数据中包括至少一个待确认目标，以及各待确认目标的距离维数据和各待确认目标的速度维数据。其中，待确认目标的距离维数据和速度维数据是通过对回波信号进行快速傅里叶变换获取的。
可选的，在对回波信号进行快速傅里叶变换后，还可以对变换后的信号进行CFAR处理得到原始目标数据。
通过CFAR处理后，可以确定出多个待确认目标，针对任一待确认目标，获取该待确认目标所对应的接收能量向量，并将该接收能量向量作为第一接收向量。其中，在对待确认目标进行第一次的DBF处理操作时，接收能量向量为待确认目标进行CFAR处理后所对应的能量向量。其中，第一接收向量的维度由接收通道的数量决定，当接收装置包括4个接收通道时，则第一接收向量为一个4维的向量。
S202：基于第一接收向量获取待确认目标在各角度上的DBF能量值。
可选的，当确定出第一接收向量后，根据第一接收向量以及到各角度对应的导向矢量获得在该角度上的DBF能量值。其中，各角度为预设方向角集合中的任一角度，该方向角集合以及各个角度对应的导向矢量为预先配置的。例如，该检测装置可以检测从[-60°60°]中每间隔1°的角度，共可以检测360个方向角，例如方向角集合θ＝[θ0 θ1 ... θ359]，同时获得每个角度对应的导向矢量，即存在360个导向矢量，即V(θ)＝[V(θ0) V(θ1) ... V(θ359)]。
在具体实现时，其中，根据第一接收向量以及角度对应的导向矢量确定在该角度上的DBF能量值，可以通过以下公式计算获得：
Pbfm(θ,y)＝||vH(θ)*y||2 (1)
其中，Pbfm为到达方向角θ对应的DBF能量值，vH(θ)为到达方向角θ对应的导向矢量v(θ)的共轭转置，y表示第一接收向量，|| ||为范数。
对于方向角集合中的每个方向角，均可以利用公式(1)获得在每个方向角上的DBF能量值。
需要说明的是，在实际应用时，既可以获得方向角集合中的每个方向角对应的能量，也可以从方向角集合中选择预设数个方向角，计算获得在所选出的方向角上的DBF能量，减小计算量。具体地，按照预设间隔从到方向角集合中提取至少一个第一目标角度；基于第一接收向量获取待确认目标在各个第一目标角度上的DBF能量值。具体地根据第一接收向量以及每个第一目标角度对应的导向矢量获得在该第一目标角度上的DBF能量值。具体可参见公式(1)所示。
可以理解的是，如果仅计算所选择的第一目标角度对应的DBF能量值时，可能会出现真正最大能量值对应的角度未被选中，导致漏检问题。因此，当获得每个第一目标角度对应的DBF能量值后，可以从中选择最大能量值(第一最大DBF能量值)对应的第一目标角度，即第二目标角度；然后，获得第二目标角度预设范围内的其它角度，该其它角度为方向角集合中除第一目标角度外的角度；基于第一接收向量获取待确认目标在各个其它角度上的DBF能量值；再从第一最大DBF能量值以及其它角度对应的DBF能量值中确定第二最大DBF能量值，并将该第二最大DBF能量值确定为最大DBF能量值。
例如，方向角集合中共包括10个方向角[θ0、θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9]，每两个方向角选择一个第一目标方向角，从而选出5个第一目标方向角[θ0、θ2、θ4、θ6、θ8]。计算获得每个第一目标方向角对应的DBF能量值，假设最大DBF能量值对应的第一目标方向角为θ4，获得θ4预设范围内的其它方向角为θ1、θ3、θ5、θ7，计算获得每个方向角对应的DBF能量值。然后，将θ1、θ3、θ4、θ5、θ7对应的DBF能量值进行比较，确定最大DBF能量值。
S203：将最大DBF能量值对应角度作为第i角度。
在确定出最大DBF能量值后，获取该最大DBF能量值对应的角度，该角度可以表示目标对应的波达方向。
可选的，在每次迭代时，将每次迭代最大DBF能量值对应的角度添加至波达方向集合中，该波达方向集合中的角度数量反映待确认目标对应的真实目标数量。例如，波达方向集合中包括3个角度，表明待确认目标实际对应3个真实目标。
可选的，在每次迭代时，还可以将最大DBF能量值对应角度的导向矢量计入导向矢量集合中，以便利用该导向矢量集合对待确认目标对应的接收能量向量进行更新。其中，在第一次迭代时，波达方向集合和导向矢量集合为空集。
S204：根据预设停止条件判断是否继续运行，如果是，则执行S205，否则，执行S206。
当获取最大DBF能量值对应的角度以及该角度对应导向矢量后，可以根据第一接收向量或导向矢量集合中导向矢量的数量判断是否满足迭代停止条件，如果不满足，则执行S205，更新接收能量向量，继续执行S201。如果满足迭代停止条件，则执行S206。
其中，迭代停止条件可以为以下任意一种或多种组合：
一种是，第一接收向量对应的能量小于或等于预设能量阈值。即，当进行一次迭代计算后，判断当前所确定的第一接收能量是否小于或等于预设能量阈值，如果此时第一接收向量对应的能量小于或等于预设能量阈值，则确定满足迭代停止条件，无需再次迭代。其中，预设能量阈值可以为回波信号的噪声估计值，或者为该噪声估计值的若干倍。其中，计算第一接收向量对应的能量可以利用公式：
P＝||ri||2 (2)
其中，ri表示第i次迭代时的第一接收向量。需要说明的是，在i＝0时，待确认目标对应的接收能量向量为CFAR处理后对应的能量向量，即在第一次迭代时，第一接收向量为CFAR处理后对应的能量向量。
另一种是，导向矢量集合中的导向矢量数量大于或等于预设数量阈值。即，当进行一次迭代计算后，确定此时导向矢量集合中的导向矢量数量是否大于或等于预设数量阈值，如果导向矢量集合中的导向矢量数量大于或等于预设数量阈值，则确定满足迭代停止条件，无需再次迭代。其中，预设数量阈值可以为第一接收向量的维数减1或者为根据经验确定的阈值。
可以理解的是，在实际应用时，可以仅判断第一接收向量对应的能量是否小于或等于预设能量阈值，如果是，则确定满足迭代停止条件；或者，仅判断导向矢量集合中的导向矢量数量是否大于或等于预设数量阈值，如果是，则确定满足迭代停止条件；或者，同时判断上述两个条件，当第一接收向量对应的能量小于或等于预设能量阈值且导向矢量集合中的导向矢量数量大于或等于预设数量阈值时，确定满足迭代停止条件。
S205：将第一接收向量乘以预设系数所得到的值作为接收能量向量，返回S201。
当确定此次迭代未满足迭代停止条件时，则更新接收能量向量，并返回S201，将接收能量向量作为第一接收向量，基于该第一接收向量对待确认目标执行S202-S204的处理操作，从而重新确定出一个最大DBF能量值以及该最大DBF能量值对应的角度，直至满足迭代停止条件。
具体地，本实施提供了两种更新接收能量向量的实现方式：
一种是，获取当前导向矢量集合所形成矩阵的伪逆值，基于伪逆值得到预设系数。例如，Pv为伪逆值，预设系数为1-Pv。也就是，将导向矢量集合的导向矢量组成的矩阵求逆，获得逆矩阵；将接收能量向量与逆矩阵相乘获得第一向量；接收能量减去第一向量。具体地，可以参见下述公式：
W＝V+ ri+1＝ri-W*ri
其中，W表示第一向量，V+表示导向矢量集合的导向矢量组成的矩阵V的逆矩阵，其中，V＝{v1，v2，……，vn}；ri表示第i次迭代的接收能量向量，ri+1表示更新后的接收能量向量。Pv为向量W对应的向量值。
需要说明的是，当导向矢量集合中的导向矢量组成的矩阵列满秩时，在获得逆矩阵时，可以根据以下公式获得：
V+＝(VH*V)-1*VH
其中，V+表示矩阵V的共轭转置，VH表示矩阵V的共轭转置，(VH*V)-1表示求逆。
另一种更新接收能量向量的方式可以参见以下公式：
ri+1＝ri-P
Figure BDA0002951997670000131
Figure BDA0002951997670000132
Figure BDA0002951997670000133
其中，ri+1表示第i+1次迭代时的接收能量向量，ri表示第i次迭代时的接收能量向量，P表示第一向量，
Figure BDA0002951997670000134
表示第i次迭代时加入导向矢量集合V中的导向矢量v(θ)的变换矢量，即v(θ)表示第i次迭代加入到导向矢量集合中的导向矢量。
Figure BDA0002951997670000135
表示
Figure BDA0002951997670000136
的共轭转置，a表示导向矢量集合V中任一导向矢量，aH表示a的共轭转置。W表示伪逆值，即等于第一向量的向量值。
即将接收能量向量减去第一向量后作为更新后的接收能量向量，利用更新后的接收能量向量执行S201。其中，第一向量根据导向矢量集合中的导向矢量以及接收能量向量获得，由于导向矢量集合中的导向矢量均为最大DBF能量值对应导向矢量，因此，将接收能量向量减去第一向量，即从当前接收能量向量中减去最大DBF能量值对应的向量，消除最大DBF能量值对于其它能量的影响。参见图3，第一次迭代时，存在两个能量，将其中最大DBF能量值a去除，在第二迭代时，仅存在一个峰值，使得较小反射物形成的信号不被淹没在最大峰值a的旁瓣中。
S206：确定待确认目标实际对应的目标数量。
当确定某次迭代满足迭代停止条件时，则此时波达方向集合中波达方向角的数量即为待确认目标实际存在的目标数量，波达方向集合中每个方向角即为每个目标物体的方向角。
另外，为便于获取每个目标物体反射回波信号时对应的反射能量，在确定出最大DBF能量值时，还可以将该能量值添加至能量集合中，以根据该能量集合确定每个目标物体的反射能量。
可见，本申请实施例通过多次迭代计算，每次迭代去除一个最大能量峰值，从而消除最大你能峰值对于较小能量峰值的影响，以及区分能量峰值相近的多个目标物体，从而可以检测出回波信号中存在的多个目标物体以及每个目标物体对应的到达方向角。
基于上述方法实施例，本申请实施例还提供了一种确定波达方向的装置，参见图4，该图为本申请实施例提供的一种确定波达方向的装置结构图，针对CFAR处理得到的任一待确认目标，该装置可以包括：
第一确定单元401，用于将所述待确认目标所对应的接收能量向量作为第一接收向量；
第一获取单元402，用于基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各角度上的DBF能量值；
第二获取单元403，用于将最大DBF能量值所对应角度作为第i角度，i为自然数；
判断单元404，用于根据预设停止条件判断是否继续运行；以及
第二确定单元405，用于若继续运行，则将所述第一接收向量乘以预设系数所得到的值作为所述接收能量向量，继续进行迭代处理，以得到第i+1角度。
在一种具体的实施方式中，所述装置还包括：
处理单元，用于在每次迭代处理时，将所述最大DBF能量值所对应角度的导向矢量计入导向矢量集合；
所述第二确定单元405，具体用于获取当前基于所述导向矢量集合所形成矩阵的伪逆值；基于所述伪逆值得到所述预设系数。
在一种具体的实施方式中，所述预设系数为1-Pv，Pv为所述伪逆值。
在一种具体的实施方式中，所述伪逆值确定过程包括：
Figure BDA0002951997670000151
Figure BDA0002951997670000152
其中，W表示伪逆值，
Figure BDA0002951997670000153
表示第i次迭代时加入导向矢量集合V中的导向矢量v(θ)的变换矢量，
Figure BDA0002951997670000154
表示
Figure BDA0002951997670000155
的共轭转置，a表示导向矢量集合V中任一导向矢量，aH表示a的共轭转置。
在一种具体的实施方式中，所述预设停止条件包括以下一种或多种组合：
所述第一接收向量对应的能量小于或等于预设能量阈值；
导向矢量集合中的导向矢量数量大于或等于预设数量阈值。
在一种具体的实施方式中，所述第一获取单元，具体用于按照预设间隔从预设方向角集合中提取至少一个第一目标角度；基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个所述第一目标角度上的DBF能量值。
在一种具体的实施方式中，所述第一获取单元，具体用于从各个所述第一目标角度上的DBF能量值中确定第一最大DBF能量值对应的第二目标角度；获取所述第二目标角度预设范围内的其它角度，所述其它角度为所述方向角集合中除所述第一目标角度外的角度；基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个其它角度上的DBF能量值；从所述第一最大DBF能量值以及所述各个其它角度上的DBF能量值中确定第二最大DBF能量值。
在一种具体的实施方式中，所述第一获取单元，具体用于针对任一角度，根据所述第一接收向量以及该角度对应的导向矢量获得所述角度对应的DBF能量值。
在一种具体的实施方式中，所述装置还包括：
处理单元，用于在每次迭代时，将所述第i角度添加至波达方向角集合，所述波达方向角集合中的角度数量反映所述待确认目标对应的真实目标数量。
在一种具体的实施方式中，i＝0时，所述待确认目标对应的接收能量向量为CFAR处理后对应的能量向量。
在一种具体的实施方式中，所述针对CFAR处理所得到的任一待确认目标，包括：
获取回波信号；以及
对所述回波信号进行数模转换及快速傅里叶变换得到所述原始目标数据；
其中，所述原始目标数据中包括至少一个所述待确认目标，以及各所述待确认目标的距离维数据和各所述待确认目标的速度维数据。
在一种具体的实施方式中，所述装置还包括：
处理单元，用于在所述快速傅里叶变换后继续恒虚警处理(CFAR)得到所述原始目标数据。
需要说明的是，本实施例中各个单元的具体实现可以参见图2所示实施例中的相关描述，本实施例在此不再赘述。
另外，本申请实施例还提供了一种集成电路，包括：
接收端，用于接收回波信号；以及
数字信号处理模块，用于对所述回波信号进行数字信号处理以实现目标检测；
其中，所述数字信号处理模块还用于在实现所述目标检测时，采用所述的确定波达方向的方法确定各目标的角度信息。
可选的，所述集成电路为毫米波雷达芯片。
本申请实施例还提供了一种无线电器件，包括：
承载体；
如上述所述的集成电路，设置在所处承载体上；
天线，设置在所述承载体上，或者与所述集成电路集成为一体器件构成AiP结构设置在所述承载体上；
其中，所述集成电路与所述天线连接，用于发收无线电信号。
本申请实施例还提供了一种设备，包括：
设备本体；以及
设置于所述设备本体上的如上述所述的无线电器件；
其中，所述无线电器件用于目标检测和/或通信。
具体地，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，无线电器件可以设置在设备本体的外部，在本申请的另一个实施例中，无线电器件还可以设置在设备本体的内部，在本申请的其他实施例中，无线电器件还可以一部分设置在设备本体的内部，一部分设置在设备本体的外部。本申请对此不作限定，具体视情况而定。
需要说明的是，无线电器件可通过发射及接收信号实现诸如目标检测及通信等功能。
在一个可选的实施例中，上述设备本体可为应用于诸如智能住宅、交通、智能家居、消费电子、监控、工业自动化、舱内检测及卫生保健等领域的部件及产品；例如，该设备本体可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电脑等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械手(或机器人)等，也可为用于检测生命特征参数的各种仪器以及搭载该仪器的各种设备。传感器则可为本申请任一实施例中所阐述的传感器，传感器的结构和工作原理在上述实施例中已经进行了详细说明，此处不在一一赘述。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的确定波达方向的方法。
本申请实施提供了一种计算机设备，包括：存储器，处理器，及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现所述的确定波达方向的方法。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指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“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (19)

1.一种确定波达方向的方法，其特征在于，针对CFAR处理所得到的任一待确认目标，所述方法包括：
将所述待确认目标所对应的接收能量向量作为第一接收向量；
基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各角度上的DBF能量值；
将最大DBF能量值所对应角度作为第i角度，i为自然数；
根据预设停止条件判断是否继续运行；以及
若继续运行，则将所述第一接收向量乘以预设系数所得到的值作为所述接收能量向量进行迭代处理，以得到第i+1角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在每次迭代处理时，将所述最大DBF能量值所对应角度的导向矢量计入导向矢量集合；
获取当前基于所述导向矢量集合所形成矩阵的伪逆值；以及
基于所述伪逆值得到所述预设系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设系数为1-Pv，Pv为所述伪逆值。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述伪逆值确定过程包括：
Figure FDA0002951997660000011
Figure FDA0002951997660000012
其中，W表示伪逆值，
Figure FDA0002951997660000013
表示第i次迭代时加入导向矢量集合V中的导向矢量v(θ)的变换矢量，
Figure FDA0002951997660000014
表示
Figure FDA0002951997660000015
的共轭转置，a表示导向矢量集合V中任一导向矢量，aH表示a的共轭转置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述预设停止条件包括以下一种或多种组合：
所述第一接收向量对应的能量小于或等于预设能量阈值；
导向矢量集合中的导向矢量数量大于或等于预设数量阈值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个角度上的DBF能量值，包括：
按照预设间隔从预设方向角集合中提取至少一个第一目标角度；
基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个所述第一目标角度上的DBF能量值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述最大DBF能量值的过程包括：
从各个所述第一目标角度上的DBF能量值中确定第一最大DBF能量值对应的第二目标角度；
获取所述第二目标角度预设范围内的其它角度，所述其它角度为所述方向角集合中除所述第一目标角度外的角度；
基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个其它角度上的DBF能量值；
从所述第一最大DBF能量值以及所述各个其它角度上的DBF能量值中确定第二最大DBF能量值。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各个角度上的DBF能量值，包括：
针对任一角度，根据所述第一接收向量以及该角度对应的导向矢量获得所述角度对应的DBF能量值。
9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在每次迭代时，将所述第i角度添加至波达方向角集合，所述波达方向角集合中的角度数量反映所述待确认目标对应的真实目标数量。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，i＝0时，所述待确认目标对应的接收能量向量为CFAR处理后对应的能量向量。
11.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，所述针对CFAR处理所得到的任一待确认目标，包括：
获取回波信号；以及
对所述回波信号进行数模转换及快速傅里叶变换得到所述原始目标数据；
其中，所述原始目标数据中包括至少一个所述待确认目标，以及各所述待确认目标的距离维数据和各所述待确认目标的速度维数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述快速傅里叶变换后继续恒虚警处理(CFAR)得到所述原始目标数据。
13.一种确定波达方向的装置，其特征在于，针对CFAR处理得到的任一待确认目标，该装置包括：
第一确定单元，用于将所述待确认目标所对应的接收能量向量作为第一接收向量；
第一获取单元，用于基于所述第一接收向量获取所述待确认目标在各角度上的DBF能量值；
第二获取单元，用于将最大DBF能量值所对应角度作为第i角度，i为自然数；
判断单元，用于根据预设停止条件判断是否继续运行；以及
第二确定单元，用于若继续运行，则将所述第一接收向量乘以预设系数所得到的值作为所述接收能量向量，继续进行迭代处理，以得到第i+1角度。
14.一种集成电路，其特征在于，包括：
接收端，用于接收回波信号；以及
数字信号处理模块，用于对所述回波信号进行数字信号处理以实现目标检测；
其中，所述数字信号处理模块还用于在实现所述目标检测时，采用权利要求1-12中任意一项所述的方法确定各目标的角度信息。
15.根据权利要求14所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路为毫米波雷达芯片。
16.一种无线电器件，其特征在于，包括：
承载体；
如权利要求14或15中任一项所述的集成电路，设置在所处承载体上；
天线，设置在所述承载体上，或者与所述集成电路集成为一体器件构成AiP结构设置在所述承载体上；
其中，所述集成电路与所述天线连接，用于发收无线电信号。
17.一种设备，其特征在于，包括：
设备本体；以及
设置于所述设备本体上的如权利要求16所述的无线电器件；
其中，所述无线电器件用于目标检测和/或通信。
18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-12中任一项所述的确定波达方向的方法。
19.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器，处理器，及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1-12中任一项所述的确定波达方向的方法。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009216470A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Fujitsu Ten Ltd レーダ装置、及び、車両制御システム
US20090322592A1 (en) * 2008-01-10 2009-12-31 Mitsubishi Electric Corporation Radar apparatus
CN102707272A (zh) * 2012-06-13 2012-10-03 西安电子科技大学 基于gpu的外辐射源雷达信号实时处理系统及处理方法
CN103018730A (zh) * 2012-11-27 2013-04-03 西安电子科技大学 分布式子阵波达方向估计方法
US20130278457A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-24 Honda Elesys Co., Ltd. Direction detection apparatus, direction detection method, and direction detection program
JP2015135314A (ja) * 2014-05-22 2015-07-27 日本電気株式会社 レーダ装置、及びその制御方法
WO2017084661A1 (de) * 2015-11-19 2017-05-26 Conti Temic Microelectronic Gmbh Radarsystem mit verschachtelt seriellem senden und parallelem empfangen
CN107064861A (zh) * 2015-05-13 2017-08-18 株式会社万都 用于估计到达角的设备以及用于波束成形的设备
CN108449123A (zh) * 2018-03-05 2018-08-24 南京理工大学 对地扩频通信系统多目标检测、识别与二维角度估计方法
CN108710103A (zh) * 2018-06-12 2018-10-26 西安电子科技大学 基于稀疏阵列的强弱多目标超分辨测向与信源数估计方法
CN109444819A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 加特兰微电子科技(上海)有限公司 雷达系统及其控制方法
CN109946665A (zh) * 2019-03-07 2019-06-28 西安电子科技大学 基于阵列雷达的获取真实目标的方法
CN110161489A (zh) * 2019-05-21 2019-08-23 西安电子科技大学 一种基于伪框架的强弱信号测向方法
CN110231617A (zh) * 2019-05-30 2019-09-13 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 目标障碍物方位探测方法、装置、车载雷达及存储介质

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090322592A1 (en) * 2008-01-10 2009-12-31 Mitsubishi Electric Corporation Radar apparatus
JP2009216470A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Fujitsu Ten Ltd レーダ装置、及び、車両制御システム
US20130278457A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-24 Honda Elesys Co., Ltd. Direction detection apparatus, direction detection method, and direction detection program
CN102707272A (zh) * 2012-06-13 2012-10-03 西安电子科技大学 基于gpu的外辐射源雷达信号实时处理系统及处理方法
CN103018730A (zh) * 2012-11-27 2013-04-03 西安电子科技大学 分布式子阵波达方向估计方法
JP2015135314A (ja) * 2014-05-22 2015-07-27 日本電気株式会社 レーダ装置、及びその制御方法
CN107064861A (zh) * 2015-05-13 2017-08-18 株式会社万都 用于估计到达角的设备以及用于波束成形的设备
WO2017084661A1 (de) * 2015-11-19 2017-05-26 Conti Temic Microelectronic Gmbh Radarsystem mit verschachtelt seriellem senden und parallelem empfangen
CN108449123A (zh) * 2018-03-05 2018-08-24 南京理工大学 对地扩频通信系统多目标检测、识别与二维角度估计方法
CN108710103A (zh) * 2018-06-12 2018-10-26 西安电子科技大学 基于稀疏阵列的强弱多目标超分辨测向与信源数估计方法
CN109444819A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 加特兰微电子科技(上海)有限公司 雷达系统及其控制方法
CN109946665A (zh) * 2019-03-07 2019-06-28 西安电子科技大学 基于阵列雷达的获取真实目标的方法
CN110161489A (zh) * 2019-05-21 2019-08-23 西安电子科技大学 一种基于伪框架的强弱信号测向方法
CN110231617A (zh) * 2019-05-30 2019-09-13 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 目标障碍物方位探测方法、装置、车载雷达及存储介质

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FRANCESCO BELFIORI 等: ""Digital beam forming and compressive sensing based DOA estimation in MIMO arrays"", 《2009 IEEE RADAR CONFERENCE》, pages 285 - 288 *
李存勖: ""米波雷达低仰角测高相关问题研究"", 《中国博士论文电子数据库》 *
郑轶松: ""米波阵列雷达低仰角测高若干问题研究"", 《中国博士论文电子数据库》 *

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