CN113631946A - 雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的各方面提供了一种雷达系统，该雷达系统包括雷达IC(300)，该雷达IC(300)包括定时引擎(342)、本地振荡器(330)和调制器(350)。定时引擎被配置为生成一个或多个线性调频脉冲控制信号。本地振荡器被配置为接收一个或多个线性调频脉冲控制信号并根据一个或多个线性调频脉冲控制信号生成包括第一线性调频脉冲序列的帧。调制器被配置为调制第一线性调频脉冲序列以生成第二线性调频脉冲序列，使得帧包括第一线性调频脉冲序列和偏移第一频率值的第二线性调频脉冲序列。

Description

雷达系统
背景技术
调频连续波(FMCW)雷达系统的各种示例可以嵌入到多种用途的应用中，诸如工业应用、汽车应用等。例如，嵌入式FMCW雷达系统可包含在车辆中以提供用于自适应巡航控制、碰撞警告、盲点辅助/警告、变道辅助、停车辅助等的数据。在其他示例中，在工业应用中的嵌入式FMCW雷达系统可以提供数据以帮助导航工厂中的自主设备、跟踪运动等。
发明内容
本公开的各方面提供了一种雷达系统。在一个示例中，雷达系统包括雷达收发器集成电路(IC)。雷达收发器IC包括定时引擎、耦合到定时引擎的本地振荡器和耦合到本地振荡器的调制器。定时引擎被配置为生成一个或多个线性调频脉冲控制信号。本地振荡器被配置为接收一个或多个线性调频脉冲控制信号并根据一个或多个线性调频脉冲控制信号生成包括第一线性调频脉冲序列的帧。调制器被配置为调制第一线性调频脉冲序列以生成第二线性调频脉冲序列，使得帧包括第一线性调频脉冲序列和偏移第一频率值的第二线性调频脉冲序列。
本公开的其他方面提供了一种用于确定雷达系统中的近似速度的方法。在一个示例中，该方法包括经由发射信道发起具有第一线性调频脉冲序列和与第一线性调频脉冲序列偏移频率(Δf)的第二线性调频脉冲序列的线性调频脉冲帧的发射。该方法进一步包括经由接收信道接收反射的线性调频脉冲帧，反射的线性调频脉冲包括由雷达系统的视场内的对象反射的第一线性调频脉冲序列和第二线性调频脉冲序列。该方法进一步包括经由接收信道生成对应于反射的线性调频脉冲帧的数字中频(IF)信号。该方法进一步包括经由处理器对数字IF信号进行解调，以形成对应于第一线性调频脉冲序列的第一解调IF信号和对应于第二线性调频脉冲序列的第二解调IF信号，并经由处理器至少部分地根据第一解调IF信号和第二解调IF信号确定近似速度。
本公开的其他方面提供了一种用于确定雷达系统中的速度的方法。在一个示例中，该方法包括经由处理元件基于至少一个距离多普勒阵列计算第一速度估计，该至少一个距离多普勒阵列是基于发射具有第一线性调频脉冲序列和与第一线性调频脉冲序列偏移Δf的第二线性调频脉冲序列的线性调频脉冲帧而获得的。该方法进一步包括经由处理元件基于至少一个距离多普勒阵列和至少第二距离多普勒阵列中的第一峰的相位差计算第二速度估计，其中至少第二距离多普勒阵列是基于发射具有第一线性调频脉冲序列和与第一线性调频脉冲序列偏移Δf的第二线性调频脉冲序列的线性调频脉冲帧获得的。该方法进一步包括经由处理元件基于第一速度估计和第二速度估计计算速度。
附图说明
对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：
图1是说明性线性调频脉冲发射的波形图；
图2示出了说明性调频连续波(FMCW)雷达系统的框图；
图3示出了说明性雷达收发器集成电路(IC)的框图；
图4示出了用于FMCW雷达的一种说明性方法的流程图；
图5示出了说明性距离多普勒阵列的示意图；
图6示出了用于发起线性调频脉冲帧发射的一种说明性方法的流程图；
图7示出了用于确定由FMCW雷达系统检测到的对象的速度的一种说明性方法的流程图；
图8示出了用于校准FMCW雷达系统的一种说明性方法的流程图；以及
图9示出了用于校准FMCW雷达系统的一种说明性方法的流程图。
具体实施方式
调频连续波(FMCW)雷达系统的至少一些示例发射包含一系列被称为线性调频脉冲的频率斜坡的帧。这些线性调频脉冲可能会被主体对象反射回FMCW雷达系统。在接收到包含反射的线性调频脉冲的信号后，FMCW雷达系统可以对接收到的信号进行下变频、数字化和处理，以确定主体对象的特征。当主体对象在FMCW雷达系统的视野中时，这些特征可以包括主体对象的范围、速度、到达角等。FMCW雷达系统的至少一些示例能够准确地估计主体对象的速度，直至最大明确速度。对于具有大于最大明确速度的速度的主体对象，由FMCW雷达系统测量的主体对象的速度可能在速度幅度和/或符号中的一者或两者中不准确。
在至少一些FMCW雷达系统中，发射多个线性调频脉冲序列(例如，诸如连续的等间隔线性调频脉冲序列)并接收这些线性调频脉冲的反射以生成雷达信号。在每个线性调频脉冲序列之后，可能有一些空闲时间(例如，帧间空闲时间)以允许处理由反射的线性调频脉冲产生的雷达信号。线性调频脉冲序列的获取时间和随后的帧间空闲时间一起可以形成雷达帧。在至少一个示例中，由FMCW雷达系统的每个天线接收到的反射信号与发射信号混频以生成被过滤和数字化的中频(IF)信号。然后可以对所得数字IF信号(例如，FMCW雷达系统中的每个接收天线一个)执行信号处理，以提取雷达视野中潜在对象的范围、速度和/或角度中的任何一项或多项。
在至少一个示例中，对于每个接收信道(例如，FMCW雷达系统中的接收天线和/或相关处理硬件)，对每个反射的线性调频脉冲的数字化样本执行距离快速傅立叶变换(FFT)以将数据从时域转换到频域。所得频域阵列中的至少一些峰值对应于潜在对象的范围(距离)。在一些示例中，距离FFT的结果被保存在存储器中，例如，用于进一步处理。在一些示例中，FMCW雷达系统可为FMCW雷达系统中的每个接收天线生成一组距离FFT结果(例如，一个距离阵列(或距离矩阵))。在至少一个示例中，如果在线性调频脉冲中有N个时间样本，则为线性调频脉冲存储每个对应于特定距离区间(range bin)的N个距离结果。类似地，如果线性调频脉冲序列中有M个线性调频脉冲，则由距离FFT生成MxN个距离值的阵列，其中N列是跨M个线性调频脉冲的相应距离区间的信号值。
在至少一个示例中，对于每个距离阵列，对线性调频脉冲序列中的线性调频脉冲的对应距离值中的每一个执行多普勒FFT。例如，对MxN阵列的N列中的每一列执行多普勒FFT。所得的MxN距离多普勒平面(也可称为距离多普勒阵列或距离多普勒切片)中的至少一些峰值对应于雷达视野中潜在对象的范围和相对速度(例如，速度)。在至少一个示例中，FMCW雷达系统为FMCW雷达系统的每个接收天线生成一个距离多普勒阵列。
在至少一些示例中，FMCW雷达系统随后处理距离多普勒阵列以确定雷达视野中的至少一些潜在对象的信息。当使用每个都连接到接收天线的多个接收器时，每个反射信号都可能具有不同的延迟，这取决于对象反射信号的角度。在至少一个示例中，通过考虑距离多普勒阵列中的峰来检测雷达视野中的潜在对象。然后，关于潜在对象的信息可用于应用特定处理，诸如对象跟踪、对象移动速率、移动方向等。在汽车环境中，对象数据可用于例如变道辅助、停车辅助、盲点检测、后方碰撞警报、紧急制动和/或巡航控制中的任何一者或多者。
在至少一个示例中，FMCW雷达系统通过测量连续接收的线性调频脉冲之间的相位差来估计雷达视野中潜在对象的速度。在一些示例中，大的线性调频脉冲周期(Tc)(例如，从线性调频脉冲序列中的一个线性调频脉冲起点到下一个线性调频脉冲起点所经过的时间)会导致相位翻转，从而引起估计速度的误差。在至少一个示例中，FMCW雷达系统可实现的最大明确速度(vmax)与Tc成反比。在至少一个示例中，
Figure BDA0003279422510000041
其中λ是对应于线性调频脉冲的起始频率的波长。然而，各种因素可能会限制最小可实现的Tc，从而限制可实现的vmax。例如，此类因素可包括线性调频脉冲所跨越的带宽、线性调频脉冲的斜率，以及在一些FMCW雷达系统中，多个发射器按序列发射。
在一些示例中，线性调频脉冲的带宽影响距离分辨率(例如，线性调频脉冲的带宽越大，距离分辨率越好)。然而，增加线性调频脉冲带宽以提高距离分辨率同样会增加Tc并减少vmax。此外，线性调频脉冲的最大斜率可能受到线性调频脉冲生成电路系统的带宽、接收信道的IF带宽以及雷达支持的最大距离的限制。对于线性调频脉冲所跨越的给定带宽，随着线性调频脉冲斜率减小，Tc增加并减小vmax。在提供时分多路复用多输入多输出(TDM-MIMO)操作模式(例如，可以提高角度分辨率)的FMCW雷达系统的示例中，多个发射器按序列发射，这可以增加有效Tc并减少vmax。在TDM-MIMO的上下文中，Tc定义为从同一发射器发出一个线性调频脉冲起点到下一个线性调频脉冲起点所经过的时间。因此，在FMCW雷达系统中存在的和由最小可实现的Tc强加的限制内，增加vmax并出现困难。
本公开的至少一些方面提供了增加诸如FMCW雷达系统的雷达系统的vmax。在至少一些示例中，FMCW雷达系统实施雷达收发器集成电路(IC)，该雷达收发器IC被配置为耦合到一个或多个天线(例如，发射天线和/或接收天线)以发射线性调频脉冲和接收反射的线性调频脉冲。例如，雷达收发器IC生成等间隔的线性调频脉冲帧，并将该线性调频脉冲帧提供给至少一个发射天线进行发射。在至少一些示例中，在向发射天线提供线性调频脉冲帧之前，雷达收发器IC调制帧中的线性调频脉冲，以将单个线性调频脉冲序列转换为间隔频率Δf分离的两个线性调频脉冲序列。在至少一些示例中，雷达收发器IC的带宽的视野中的Δf相对较小。例如，Δf在一些实施方式中约为0.01吉赫兹(Ghz)，诸如在其中第一线性调频脉冲跨越79.1Ghz至80.1Ghz的频率范围并且与第一线性调频脉冲间隔Δf的第二线性调频脉冲跨越79.11GHz至80.11GHz的频率范围的系统中。在其他示例中，Δf取任何合适的值。如图1所示，第一序列中的第一线性调频脉冲可以在时间t和频率α处开始，其中水平轴代表时间，竖直轴代表频率。第二序列中的第一线性调频脉冲可以在同一时间t和频率α+Δf处开始。类似地，第一序列中的第二线性调频脉冲可以在时间t+Tc和频率α处开始。第二序列中的第二线性调频脉冲可以在同一时间t+Tc和频率α+Δf处开始。以此方式，在至少一些示例中，对应的线性调频脉冲(例如，第一序列和第二序列的相同线性调频脉冲)在任何给定时间t在频率上间隔频率Δf并且在任何给定频率f在时间上间隔时间ΔT在时间上分离，其中
Figure BDA0003279422510000051
以及并且S是线性调频脉冲的斜率。
尽管图示为具有仅包括偏移Δf的两个线性调频脉冲的两个序列的帧，但本公开的FMCW雷达系统可以适用于具有包括两个以上的线性调频脉冲序列和/或每个序列包括两个以上的线性调频脉冲的序列的帧，其中每个线性调频脉冲序列都被某个频率偏移，并且这样的示例包括在本公开的范围内。在一个示例中，为了至少部分地补偿由最小可实现的Tc所强加的限制，调制帧中的线性调频脉冲以促进所公开的FMCW雷达系统的约
Figure BDA0003279422510000052
的vmax。在至少一个示例中，减少帧中线性调频脉冲序列与其对应的调制线性调频脉冲序列的时间间隔增加了FMCW雷达系统的vmax同时利用单个雷达收发器IC。在ΔT远小于Tc的一个示例中，FMCW雷达系统的vmax增加了由约
Figure BDA0003279422510000053
的数量级给出的因子。在一个示例中，可以选择Δf的幅度值，使得对应的ΔT大于从FMCW雷达系统到最远对象并返回到FMCW雷达系统的最大往返延迟。在一个示例中，这提供对应于第一线性调频脉冲序列的反射在频域中不与对应于第二线性调频脉冲序列的反射重叠。在一个示例中，这种交错的反射进一步使反射能够被间隔并且能够对反射执行数字处理。在还存在第三线性调频脉冲序列的示例中，任何一对线性调频脉冲序列之间的时间差大于上述往返延迟。在一个示例中，最远的对象是指能够产生在FMCW雷达系统处接收到的具有显著强度的反射信号的对象(如果存在)，该具有显著强度的反射信号能够破坏FMCW雷达系统对对应于其他线性调频脉冲序列的信号的检测或能够被存在的来自多个线性调频脉冲序列的此类其他反射信号破坏。如果最远的对象对应于Tfarthest的往返延迟，则Ffarthest＝S*Tfarthest可以是FMCW雷达系统的估计最大IF频率。
现在参考图2，图2示出了说明性FMCW雷达系统200的框图。在至少一个示例中，FMCW雷达系统200包括雷达收发器IC 205和处理单元210。在一些示例中，FMCW雷达系统200进一步包括发射天线215和接收天线220，而在其他示例中，FMCW雷达系统200不包括发射天线215和接收天线220但被配置为耦合到发射天线215和接收天线220。雷达收发器IC 205的说明性架构在图3中图示并且在下面描述。
在至少一个示例中，雷达收发器IC 205可以被称为FMCW雷达系统200的前端并且处理单元210可以被称为FMCW雷达系统200的后端。在至少一个示例中，雷达收发器IC 205和处理单元210被分开实现并且可以被配置为耦合在一起，而在其他示例中，雷达收发器IC205和处理单元210被一起实现，例如，一起实现在单芯片封装或片上系统(SoC)(例如，单个集成电路)中。在雷达收发器IC 205和处理单元210被实现在SoC上的示例中，雷达收发器IC205可以对应于形成SoC的IC的子电路。在至少一个示例中，处理单元210经由接口225耦合到雷达收发器IC 205，该接口225可以促进任何合适的通信方法(例如，串行接口或并行接口)并且被配置为从雷达收发器IC 205接收数据和/或将数据发射到雷达收发器IC 205。
在至少一个示例中，接口225可以是诸如低压差分信号(LVDS)接口的高速串行接口。在另一示例中，接口225可以是诸如串行外围接口(SPI)的低速接口。在至少一个示例中，雷达收发器IC 205包括用于从经由接收天线220接收到的反射的线性调频脉冲生成一个或多个数字IF信号(可替代地称为去线性调频脉冲信号、差拍信号或原始雷达信号)的功能。此外，在至少一个示例中，雷达收发器IC 205包括用于对在雷达收发器IC 205中接收到的雷达信号(例如，反射的线性调频脉冲和/或数字IF信号)执行至少一部分信号处理并且经由接口225将该信号处理的结果提供给处理单元210的功能。在至少一个示例中，雷达收发器IC 205对雷达收发器IC 205的每个接收到的帧(例如，帧的每个线性调频脉冲序列)执行距离FFT。在至少一些示例中，雷达收发器IC 205还对雷达收发器IC 205的每个接收到的帧执行多普勒FFT(例如，在执行距离FFT之后并且基于距离FFT的结果)。
在至少一个示例中，处理单元210包括用于处理从雷达收发器IC 205接收到的数据以例如确定由FMCW雷达系统200检测到的任何对象的距离、速度和/或角度中的任何一项或多项的功能。在一些示例中，处理单元210还可以或可替代地包括用于执行关于检测到的对象的信息的后处理的功能，诸如跟踪对象、确定运动的速率和方向等。在至少一个示例中，处理单元210例如，根据本公开的提供FMCW雷达系统200的增加vmax的方面，确定检测到的对象的速度。在各种示例中，处理单元210包括用于处理从雷达收发器IC 205接收到的数据和/或向雷达收发器IC 205提供数据所需的任何一个或多个合适的处理器或处理器的组合。例如，处理单元210可以包括数字信号处理器(DSP)、微控制器、结合DSP和微控制器处理的片上系统(SOC)、现场可编程门阵列(FPGA)中的一者或多者，或上述的任意组合。
现在参考图3，图3示出了说明性雷达收发器IC 300的框图。在至少一些示例中，雷达收发器IC 300适合实现为图2的FMCW雷达系统200的雷达收发器IC 205。在其他示例中，雷达收发器IC 300适用于在其他雷达系统中实现。在至少一个示例中，雷达收发器IC包括一个或多个发射信道304和一个或多个接收信道302A-302N(其中N是任何正整数)。发射信道304和接收信道302A-302N中的每一者可以分别单独地耦合到发射天线或接收天线，诸如发射天线215或接收天线220，如上面关于图2所讨论的，而不是如图3所示。尽管为了简单起见被图示为包括两个接收信道302A和302N以及一个发射信道304，但是在各种示例中，雷达收发器IC 300可以包括任何合适数量的接收信道302N和/或任何合适数量的发射信道304。此外，接收信道302N的数量和发射信道304的数量可以是不同的数量。
在至少一个示例中，发射信道304包括功率放大器(PA)307，功率放大器(PA)307耦合在发射天线(未示出)和I/Q调制器350之间以放大I/Q调制器350的输出以用于经由第一发射天线发射。在至少一些示例中，每个附加发射信道304可以基本相似并且可以耦合到其自己的各自发射天线(未示出)或相同的发射天线。
在至少一个示例中，第一接收信道302A包括低噪声放大器(LNA)303A，低噪声放大器(LNA)303A耦合在接收天线(未示出)和混频器306A之间以在将放大的信号提供给混频器306A之前放大经由接收天线接收到的射频(RF)信号(例如，反射的线性调频脉冲)。在至少一个示例中，混频器306A耦合到时钟乘法器340并且被配置为从时钟乘法器340接收时钟信号，例如，以与接收到的RF信号混频以生成IF信号。在至少一个示例中，基带带通滤波器310A耦合到混频器306A并被配置为对IF信号进行滤波，可变增益放大器(VGA)314A耦合到基带带通滤波器310A并被配置为放大滤波后的IF信号，以及模数转换器(ADC)318A耦合到VGA 314A并被配置为将模拟IF信号转换为数字IF信号。各个接收信道302A的基带带通滤波器310A、VGA 314A和ADC 318A可统称为模拟基带、基带链、复基带或基带滤波器链。此外，基带带通滤波器310A和VGA 314A可以统称为IF放大器(IFA)。在至少一些示例中，每个附加接收信道302N可以基本上类似于第一接收信道302A并且可以耦合到其自己的各自接收天线(未示出)或相同的接收天线。例如，每个接收信道302N可以包括LNA 303N、混频器206N、基带带通滤波器310N、VGA 314N和ADC 318N。在至少一个示例中，ADC 318A耦合到数字前端(DFE)322，例如，以向DFE 322提供数字IF信号。DFE 322(也可称为数字基带)在至少一个示例中包括对数字IF信号执行抽取滤波或其他处理操作例如以降低数字IF信号的数据传送速率的功能。在各种示例中，DFE 322还可以对数字IF信号执行其他操作，诸如直流(DC)偏移去除和/或补偿(例如，数字补偿)接收信道302A-302N中的非理想性(诸如接收器间增益不平衡非理想、接收器间相位不平衡非理想等)。在至少一个示例中，DFE 322耦合到信号处理器344并且被配置为将DFE 322的输出提供给信号处理器344。
在至少一个示例中，信号处理器344被配置为对由接收到的雷达帧产生的数字IF信号执行至少一部分信号处理，并且经由终端352和/或终端354发射该信号处理的结果。在至少一个示例中，信号处理器344将信号处理的结果发射到处理单元(未示出)，诸如上文关于图2描述的处理单元210。在各种示例中，结果分别经由高速接口324和/或SPI 328从信号处理器344提供给终端352和/或终端354。在至少一个示例中，信号处理器344对接收到的雷达帧中的每个线性调频脉冲序列执行距离FFT。在至少一个示例中，信号处理器344另外对距离FFT的结果执行多普勒FFT。
信号处理器344可以包括任何合适的处理器或处理器的组合。例如，信号处理器344可以是DSP、微控制器、FFT引擎、DSP加微控制器处理器、FPGA或专用集成电路(ASIC)。在至少一个示例中，信号处理器344耦合到存储器348，例如以在存储器348中存储对数字IF信号执行的部分信号处理的中间结果和/或从存储器348读取指令以用于由信号处理器344执行。
在至少一个示例中，存储器348提供可用于例如在雷达收发器IC 300的各个部件之间传送数据的片上存储(例如，非暂时性计算机可读存储介质)，以存储由雷达收发器IC300等上的处理器执行的软件程序。存储器348可以包括只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)(例如，诸如静态RAM)的任何合适的组合。在至少一个示例中，直接存储器访问(DMA)部件346耦合到存储器348以执行从存储器348到高速接口324和/或SPI 328的数据传输。
在至少一个示例中，SPI 328提供用于经由终端354在雷达收发器IC 300和另一器件(例如，诸如图2的处理单元210的处理单元)之间进行通信的接口。例如，雷达收发器IC300可以经由SPI 328接收控制信息，例如线性调频脉冲的定时和频率、输出功率电平、监控功能的触发等。在至少一个示例中，雷达收发器IC 300可以经由SPI 328将测试数据传送到例如处理单元210。
在至少一个示例中，控制模块326包括用于控制雷达收发器IC 300的操作的至少一部分的功能。控制模块326可以包括例如执行固件以控制雷达收发器IC 300的操作的微控制器。例如，控制可以是向雷达收发器IC 300的其他部件提供数据参数和/或向雷达收发器IC 300的其他部件提供控制信号。
在至少一个示例中，可编程定时引擎342包括用于从控制模块326接收用于雷达帧中的线性调频脉冲序列的线性调频脉冲参数值并基于该参数值生成控制帧中的线性调频脉冲的发射和接收的线性调频脉冲控制信号的功能。在一些示例中，线性调频脉冲参数由雷达系统架构定义并且可以包括例如用于指示启用哪些发射信道的发射器启用参数、线性调频脉冲频率起始值、线性调频脉冲频率斜率、ADC采样时间、斜坡结束时间、发射器起始时间等。
在至少一个示例中，射频合成器(RFSYNTH)330包括基于从可编程定时引擎342接收到的线性调频脉冲控制信号生成用于发射的信号(例如线性调频脉冲和/或线性调频脉冲序列)的功能。在一些示例中，RFSYNTH 330包括带有压控振荡器(VCO)的锁相环(PLL)。在至少一个示例中，RFSYNTH 330可以被称为本地振荡器(LO)。
在至少一个示例中，多路复用器332耦合到RFSYNTH 330和输入缓冲器336并且可配置为在从外部部件(未示出)从输入缓冲器336接收到的信号和由RFSYNTH 330生成的信号之间进行选择。在至少一个示例中，输出缓冲器338耦合到多路复用器332并且可以例如将多路复用器332选择的信号提供给另一雷达收发器IC(未示出)的输入缓冲器。在至少一个示例中，多路复用器由控制模块326经由选择信号控制。
在至少一个示例中，时钟乘法器340将多路复用器332的输出(例如，诸如RFSYNTH330的输出)的频率增加到混频器306A的操作频率。在至少一个示例中，清除PLL 334被配置为将由雷达收发器IC 300接收到的外部低频参考时钟(未示出)的信号的频率增加到RFSYNTH 330的频率并且过滤掉参考时钟信号中的参考时钟相位噪声。
在至少一个示例中，I/Q调制器350接收时钟乘法器340的输出(例如，线性调频脉冲和/或线性调频脉冲序列)并基于从控制模块326接收到的数据调制时钟乘法器340的输出以生成时钟乘法器340输出的频移副本。在至少一个示例中，I/Q调制器进一步耦合到数模转换器(DAC)356和DAC 358，它们中的每一个都可以耦合到控制模块326。在至少一个示例中，DAC 356从控制模块326接收1+ej2πΔft的实分量，并且DAC 358从控制模块326接收1+ej2πΔft的虚分量，其中t代表模拟信号中的连续(例如，实)时间和数字信号中的给定数字样本的连续(例如，实)时间。DAC 356和DAC 358中的每一个将它们各自接收到的信号转换为模拟值并将该模拟值提供给I/Q调制器350。例如，DAC 356可以将其模拟值输出提供给I/Q调制器350的实分量输入，并且DAC 358可以将其模拟值输出提供给I/Q调制器350的同相分量输入。
在至少一个示例中，I/Q调制器350生成从时钟乘法器340接收到的时钟信号的同相(I)分量和正交(Q)分量，并将I时钟分量和Q时钟分量乘以分别从DAC 356和DAC 358接收到的模拟值，并且在向PA 307提供信号之前对所得的乘积值求和。在至少一些示例中，该乘法调制时钟乘法器340的输出以生成所得信号，该所得信号包括时钟乘法器340的输出的频移副本，例如，如以上参考图1所示和讨论的，其中实线表示时钟乘法器340的输出，而虚线表示时钟乘法器340的输出的频移(例如，调制)副本。如上所述，I/Q调制器350可以生成包括第一线性调频脉冲序列和第二线性调频脉冲序列的复值调制信号，第二线性调频脉冲序列相对于第一线性调频脉冲序列频移了Δf。复值调制信号可以包括对应于复值信号的实部的同相分量和对应于复值信号的虚部的正交相位分量。
接收信道302A在图3中被图示为实际接收信道。在至少一个示例中，实际接收信道具有0至2Δf的带宽(例如，基带带通滤波器310A、VGA 314A和ADC 318A的带宽可以至少是0至2Δf)。在其他未示出的示例中，接收信道302A可以实现为复合接收信道。在至少一个示例中，复合接收信道包括LNA 303A、混频器306A、基带带通滤波器310A、VGA 314A和/或ADC318A中的至少一些的副本(未示出)。在至少一个示例中，复合接收信道具有-Δf至Δf的带宽。当接收信道302A被实现为复合接收信道时，混频器306A可以接收由时钟乘法器340生成的时钟信号的I分量，并且混频器306A的副本可以接收由时钟乘法器340生成的时钟信号的Q分量，使得混频器306A和混频器306A的副本以90度相位差操作。在各种示例中，时钟信号的I分量和Q分量可以由接收由时钟乘法器340生成的时钟信号的I/Q分路器(未示出)生成。例如，I/Q分路器生成的信号之间具有90度相位差。在一些示例中，I/Q分路器被实现为雷达收发器IC 300的分立部件，而在其他示例中被实现为I/Q调制器350的一部分。
现在参考图4，图4示出了可以增加vmax的说明性FMCW雷达方法400的流程图。在至少一些示例中，方法400由FMCW雷达系统(诸如图2的FMCW雷达系统200)实施，例如至少部分地由雷达收发器IC(诸如图2的雷达收发器IC 205和/或图3的雷达收发器IC 300)实施。
在操作405处，FMCW雷达系统发起具有第一线性调频脉冲序列和与第一线性调频脉冲序列偏移Δf的第二线性调频脉冲序列的线性调频脉冲帧的发射。下面结合图6进一步描述发起线性调频脉冲帧的发射的过程。
在操作410处，FMCW雷达系统接收反射的线性调频脉冲帧并为FMCW雷达系统的每个接收天线生成数字IF信号。在至少一个示例中，FMCW雷达系统通过将接收到的线性调频脉冲帧与时钟乘法器340输出的线性调频脉冲相组合(例如，混频或相乘)来生成数字IF信号，例如使用混频器对组合的信号进行滤波、放大滤波后的信号，并将滤波后的信号从模拟格式转换为数字格式以形成数字IF信号。在一些示例中，雷达系统可以包括I/Q解调器，I/Q解调器用时钟乘法器340输出的线性调频脉冲对接收到的线性调频脉冲帧进行解调以生成数字IF信号的同相分量，并且进一步用时钟乘法器340输出的线性调频脉冲的90度相移版本来解调接收到的线性调频脉冲帧以生成数字IF信号的正交分量。数字IF信号的同相分量和正交相位分量可以一起形成复值数字IF信号。
在操作415处，FMCW雷达系统解调数字IF信号。例如，当由FMCW雷达系统发射(例如，在操作405处)并随后作为反射的线性调频脉冲帧接收(例如，在操作410处)的线性调频脉冲帧包括偏移Δf的两个线性调频脉冲序列时，数字IF信号可以类似地包含对应于两个序列并在数字IF信号中间隔Δf分离的反射的线性调频脉冲数据。为了访问来自两个线性调频脉冲序列的数据，在至少一个示例中，FMCW雷达系统解调数字IF信号和/或对数字IF信号执行第一FFT以从最初属于第一线性调频脉冲序列的线性调频脉冲中获得数据。在至少一些示例中，FMCW雷达系统可以进一步通过Δf(或执行等效的FFT处理)对数字IF信号进行解调以补偿Δf的频率偏移，以从最初属于与第一线性调频脉冲序列偏移Δf的第二线性调频脉冲序列的线性调频脉冲中获得数据。在至少一个示例中，在FMCW雷达系统的雷达收发器IC的信号处理器中执行FFT和/或解调。在另一个示例中，数字IF信号被传送到执行FFT和/或解调的FMCW雷达系统的处理单元。在一个示例中，解调和FFT被实现为操作415的单独子集，而在其他示例中，解调包括一个或多个FFT的执行和/或一个或多个FFT区间的处理。
在一个示例中，数字IF信号包含对应于来自对象的反射的信号的总和，该信号对应于第一线性调频脉冲序列和第二线性调频脉冲序列两者。在数字IF信号中，对应于第一线性调频脉冲序列和第二线性调频脉冲序列的信号偏移频率为Δf。可选地，可以通过数字处理(例如，时域数字数据乘以e-j2πΔft(有时称为频移))产生对应于第二线性调频脉冲序列的数字IF信号的新版本。在该新版本的数字IF信号中，对应于第二线性调频脉冲信序列的信号与对应于原始版本数字IF信号中的第一线性调频脉冲序列的信号占据相同的频率范围。为了实现进一步的数字处理(例如，诸如执行距离维度FFT)，新版本的数字IF信号可以通过数字滤波器以抑制超出感兴趣频率(例如0至Ffarthest)的频率分量。在数字滤波器的输出端产生的新版本数字IF信号可称为对应于第二线性调频脉冲序列的解调数字IF信号。原始数字IF信号本身可以(例如，没有任何频移)通过类似的数字滤波器以抑制超出实际感兴趣频率的频率分量，并称为第一线性调频脉冲序列的解调版本(或称为对应于第一线性调频脉冲序列的解调数字IF信号)。任何第三线性调频脉冲序列，如果存在的话，可以经历类似于第二线性调频脉冲序列的处理，不同之处在于Δf被第一线性调频脉冲序列和第三线性调频脉冲序列之间的对应频率差代替。在一些示例中，与对应于第一线性调频脉冲序列的解调数字IF信号的采样相比，第二(和/或后续)线性调频脉冲序列的解调数字IF信号用ΔT的延迟(或ΔT的整数倍)进行采样。在一些示例中，这种采样延迟使第一、第二和任何后续线性调频脉冲序列的解调数字IF信号对应于基本相同的起始RF频率。本文讨论的解调数字RF信号根据该延迟被采样。
在操作420处，FMCW雷达系统对每个解调数字IF信号执行距离FFT以生成每个解调数字IF信号的距离阵列。例如，雷达系统可以对第一解调数字IF信号执行第一距离FFT并且对第二解调数字IF信号执行第二距离FFT，其中第二解调数字信号是第一数字解调信号的频移版本。每个距离FFT运算可以生成MxN距离阵列(或距离矩阵)，其中M是线性调频脉冲序列中的线性调频脉冲的数量，N是接收线性调频脉冲的时间样本的数量。N也可以对应于距离阵列中的距离区间的数量。在一些示例中，可以对由FMCW雷达系统的每个接收天线接收到的每个线性调频脉冲序列执行距离FFT运算。在至少一个示例中，在FMCW雷达系统的雷达收发器IC的信号处理器中执行相应的距离FFT，并且将得到的距离阵列传送到FMCW雷达系统的处理单元。在另一个示例中，解调的数字IF信号被传送到执行距离FFT的FMCW雷达系统的处理单元。
在另一示例中，数字IF信号可用于直接执行距离FFT，而不执行如上所述的解调。在这样的示例中，FFT的长度可以加倍(例如，以保存对应于第一线性调频脉冲序列和第二线性调频脉冲序列两者的信息)。在这种情况下，对应于例如从0至Ffarthest的频率的距离FFT区间将包含对应于第一线性调频脉冲序列的距离FFT值。在相同的情况下，对应于例如从Δf至Δf+Ffarthest的频率的距离FFT区间将包含对应于第二线性调频脉冲序列的距离FFT值。任何第三序列将类似地对应于2Δf至2Δf+Ffarthest(例如，所得距离FFT必须长三倍以保存对应于第一、第二和第三线性调频脉冲序列的信息)。
在操作425处，FMCW雷达系统对在操作420处生成的每个距离阵列执行多普勒FFT以生成对应的距离多普勒阵列(或距离多普勒矩阵)。例如，对在操作420处生成的每个距离阵列的N列中的每一列执行多普勒FFT。在一些示例中，操作425可以生成对应于第一线性调频脉冲序列的第一距离多普勒阵列和对应于第二线性调频脉冲序列的第二距离多普勒阵列。
在操作430处，FMCW雷达系统根据每个距离多普勒阵列确定FMCW雷达系统的视野中的潜在对象的速度。在至少一个示例中，距离多普勒阵列中的峰指示潜在对象，并且这些潜在对象的速度由距离多普勒阵列中各个峰的位置确定。距离多普勒阵列的示例如图5所示。在该示例中，MxN阵列500表示对应于来自接收到的雷达帧的第一线性调频脉冲序列的距离多普勒阵列，并且MxN阵列502表示对应于来自接收到的雷达帧的第二线性调频脉冲序列的距离多普勒阵列。在至少一些示例中，阵列500和阵列502的阴影框指示对应于FMCW雷达系统的视野中的潜在对象的相应阵列中的峰。在至少一个示例中，距离多普勒阵列中峰的行数和列数分别对应于FMCW雷达系统的视野中的潜在目标的速度和范围。在至少一个示例中，通过寻找距离多普勒阵列中峰的相位之间的差异来进一步细化潜在对象的速度，例如，如下面参考图7所描述的。在执行较长的FFT(例如，2N点FFT)代替执行解调的示例中，可以通过提取对应于较长的FFT的前半部分(例如，0至N-1)的区间来产生阵列500，并且阵列502可以通过提取对应于较长的FFT的后半部分(例如，N至2N-1)的区间来产生。在一个示例中，为了将对应于第二线性调频脉冲序列(和后续的线性调频脉冲序列)的解调数字IF信号延迟采样ΔT(或ΔT的整数倍)，通过添加2*π*IF*ΔT修改阵列502的每个距离区间中的值的相位，其中IF是与由
Figure BDA0003279422510000141
给出的距离区间相对应的频率值，Fs是采样率，N是每个线性调频脉冲的样本数，以及n是从0至N-1的距离区间指数。
在一个示例中，当仅根据一个或多个距离多普勒阵列的行数确定时，FMCW雷达系统的视野中的潜在对象的最大明确速度可能是V1，并且FMCW雷达系统将估计
Figure BDA0003279422510000142
和
Figure BDA0003279422510000143
之间的速度。如果在FMCW雷达系统的视野中存在速度为p*V1+v的对象，其中p是整数(正的或负的)，并且V从
Figure BDA0003279422510000144
至
Figure BDA0003279422510000145
FMCW雷达系统可以基于当p为非零时的一个或多个距离多普勒阵列的行数将对象的速度无误差地确定为V。FMCW雷达系统随后确定对象的实际速度的近似值(例如通过下面讨论的公式3)。FMCW雷达系统根据距离多普勒阵列中峰相位之间的差异，通过将对象的速度确定为最接近对象的实际速度的近似值的p值，进一步细化对象的速度的计算。
现在参考图6，图6示出了用于发起线性调频脉冲帧的发射的说明性方法600的流程图。在至少一些示例中，方法600由FMCW雷达系统(诸如图2的FMCW雷达系统200)实施，例如至少部分地由雷达收发器IC(诸如图2的雷达收发器IC 205和/或图3的雷达收发器IC300)实施。
在操作605处，FMCW雷达系统的控制模块(或可替代地，雷达收发器IC和/或FMCW雷达系统外部的部件)将用于生成由FMCW雷达系统发射的线性调频脉冲的参数值发射到定时引擎。在一些示例中，定时引擎生成线性调频脉冲控制信号，该线性调频脉冲控制信号基于参数值控制帧中FMCW雷达系统对线性调频脉冲的发射和/或接收。在一些示例中，线性调频脉冲参数由雷达系统架构定义并且可以包括例如用于指示启用哪些发射信道的发射器启用参数、线性调频脉冲频率起始值、线性调频脉冲频率斜率、ADC采样时间、斜坡结束时间、发射器起始时间等。
在操作610处，定时引擎将线性调频脉冲控制信号发射到RFSYNTH以生成一个或多个线性调频脉冲。在至少一些示例中，RFSYNTH可以是FMCW雷达系统的本地振荡器。在操作615处，将一个或多个线性调频脉冲相乘以增加一个或多个线性调频脉冲的频率以生成放大的线性调频脉冲(或相乘的线性调频脉冲或修改的线性调频脉冲)，例如以匹配FMCW雷达系统的接收部件的操作频率。
在操作620处，放大的线性调频脉冲被调制。在至少一个示例中，调制放大的线性调频脉冲生成偏移了频率Δf的放大的线性调频脉冲的频移副本。在至少一个示例中，调制由I/Q调制器执行。在至少一个实施例中，I/Q调制器接收信号1+ej2πΔft的实分量以及信号1+ej2πΔft的虚分量以用于调制放大的线性调频脉冲。在操作625处，经调制的线性调频脉冲被放大并经由一个或多个天线发射。
现在参考图7，图7示出了用于确定由FMCW雷达系统检测到的对象的速度的说明性方法700的流程图。在至少一些示例中，方法700由FMCW雷达系统(诸如图2的FMCW雷达系统200)实施，例如至少部分地由雷达收发器IC(诸如图2的雷达收发器IC 205和/或图3的雷达收发器IC 300)实施。
在操作705处，FMCW雷达系统基于距离多普勒阵列计算FMCW雷达系统的视野中的潜在对象的第一速度估计(vest1)。在一个示例中，距离多普勒阵列是对应于接收到的雷达帧的第一线性调频脉冲序列的第一距离多普勒阵列或对应于接收到的雷达帧的第二线性调频脉冲序列的第二距离多普勒阵列中的一者。在另一示例中，距离多普勒阵列是对应于接收到的雷达帧的第一线性调频脉冲序列的第一距离多普勒阵列和对应于接收到的雷达帧的第二线性调频脉冲序列的第二距离多普勒阵列之间的或组合的平均值或其他关系。例如，FMCW雷达系统根据方法400计算vest1，如上所述，这可以基于对应于潜在对象的距离多普勒阵列中的峰的位置来确定。如上所述，距离多普勒阵列中峰的行数对应于潜在对象的速度。在至少一个示例中，vest1可以是混叠的(例如，可能存在相位翻转，使得vest1的误差是最大可测量速度(vmax)的整数倍)。
在至少一个示例中，对象相对于FMCW雷达系统的相对运动横跨接收到的反射的线性调频脉冲帧中的后续线性调频脉冲引入了相变φd，其中该相变定义为：
Figure BDA0003279422510000161
其中v是对象的速度，Tc是线性调频脉冲周期，以及λ是对应于线性调频脉冲的起始频率的波长。由于帧中线性调频脉冲之间的相位存在线性级数，因此可以使用FFT来估计相变φd。在一个示例中，一旦估计了相变φd，可以通过将公式1求逆来估计速度估计vest1，以获得如下给出的vest1：
Figure BDA0003279422510000162
在另一示例中，通过执行如上所述的多普勒FFT并在所得距离多普勒阵列中找到对应于感兴趣对象的峰的位置来估计vest1。当
Figure BDA0003279422510000163
时，并且如果对象的速度超过+/-0.5*vmaxorig，则vest1可能具有约为vmaxorig的整数倍的误差。vmaxorig是当仅使用第一线性调频脉冲序列(或仅使用第二线性调频脉冲序列)而无需使用vest2的明确可检测的速度，如下面更详细讨论的。
在操作710处，FMCW雷达系统基于对应距离多普勒阵列(例如，对应于第一线性调频脉冲序列的距离多普勒阵列和对应于与第一线性调频脉冲序列偏移Δf的第二线性调频脉冲序列的距离多普勒阵列)中的相位差计算对象的第二速度估计(vest2)。如上所述，在至少一个示例中，至少部分地根据方法400生成距离多普勒阵列。一旦确定了相位差(例如，通过从第二距离多普勒阵列的峰的相位中减去一个距离多普勒阵列的峰的相位)，可以根据以下公式估计速度估计vest2：
Figure BDA0003279422510000164
其中Δφ是距离多普勒阵列(例如，为了说明具有多个发射天线和/或接收天线的FMCW雷达系统)中峰的相位差(或多个相位差的平均值)，
Figure BDA0003279422510000171
Figure BDA0003279422510000172
以及λ是发起发射时FMCW雷达系统的发射波长(例如，在方法400的操作405处，上面参考图4讨论的)。
在操作715处，FMCW雷达系统至少部分地根据vest1和vest2计算由FMCW雷达系统检测到的对象的(vtrue)实际或真实速度。例如，FMCW雷达系统可以根据以下公式确定vtrue：
vtrue＝vest1+2nvmaxorig， (4)
其中n是估计速度计算中的模糊度并定义为n＝(vest2-vest1)/2vmaxorig的整数。在至少一些示例中，在用于公式4以确定对象的实际速度之前，可以将n的计算的值四舍五入到最接近的整数。在另一个示例中，可以将vmaxorig的各种负和正(包括0)的整数倍加到vest1以形成各种总和，其中在数字上最接近vest2的总和被选为vtrue。
现在参考图8，图8示出了用于校准FMCW雷达系统的说明性方法800的流程图。在至少一些示例中，方法800在FMCW雷达系统的校准操作模式期间由FMCW雷达系统实施。在至少一个示例中，FMCW雷达系统可以是图2的FMCW雷达系统200，例如至少部分地由雷达收发器IC(诸如图2的雷达收发器IC 205和/或图3的雷达收发器IC 300)实施。
在操作805处，FMCW雷达系统通过发起具有第一线性调频脉冲序列和与第一线性调频脉冲序列偏移Δf的第二线性调频脉冲序列的线性调频脉冲帧的发射来开始校准过程。FMCW雷达系统可以以与上面讨论的方法400的操作405基本类似的方式来执行发起线性调频脉冲帧的发射，本文不再重复其细节。
在操作810处，FMCW雷达系统接收反射的线性调频脉冲帧并为FMCW雷达系统的每个接收天线生成数字IF信号。FMCW雷达系统可以以与上面讨论的方法400的操作410基本类似的方式来执行反射的线性调频脉冲帧的接收和数字IF信号的生成，本文不再重复其细节。
在操作815处，FMCW雷达系统解调数字IF信号。FMCW雷达系统可以以与上面讨论的方法400的操作415基本类似的方式来执行数字IF信号的解调，本文不再重复其细节。
在操作820处，FMCW雷达系统对操作815的每个结果执行距离FFT以生成用于操作815的每个结果的距离阵列。FMCW雷达系统可以以与上面讨论的方法400的操作420基本类似的方式来执行距离阵列的生成，本文不再重复其细节。
在操作825处，FMCW雷达系统对每个距离阵列执行多普勒FFT以生成距离多普勒阵列。FMCW雷达系统可以以与上面讨论的方法400的操作425基本类似的方式来执行距离多普勒阵列的生成，本文不再重复其细节。
在操作830处，FMCW雷达系统计算对应距离多普勒阵列中对象峰的相位差。FMCW雷达系统计算相位差，例如，通过从另一个距离多普勒阵列(例如，对应于与第一线性调频脉冲序列偏移Δf的第二线性调频脉冲序列)中的对象峰的相位减去一个距离多普勒阵列(例如，对应于第一线性调频脉冲序列的线性调频脉冲的距离多普勒阵列)中的对象峰的相位。在至少一个示例中，可以在每个距离多普勒阵列中执行搜索以定位对象峰。因为静止对象是已知的，所以可以知道与对象相对应的一个或多个峰的大致位置。因此，可以在每个距离多普勒阵列的近似区域中执行搜索以定位峰。此外，如果对象较大，则与该对象对应的峰可能有很多。如果有多个峰，可以使用任何一个峰。
在操作835处，计算出的相位差可由FMCW雷达系统存储。在至少一个示例中，计算出的相位差可以称为特定接收信道的系统相位偏移，在操作810处通过该特定接收信号接收反射的线性调频脉冲帧。在至少一个示例中，FMCW雷达系统可以在FMCW雷达系统的正常操作期间(例如，诸如当FMCW雷达系统实施方法700时)执行速度计算时使用在方法800的校准期间确定的系统相位偏移。
例如，作为对象的速度计算的一部分，系统相位偏移可以用于如参考图7的方法所描述的vest2的计算中。在至少一个示例中，当FMCW雷达系统包括多个接收信道时，在计算相位差的平均值之前，从为接收信道计算的相位差中减去接收信道的系统相位偏移。系统相位偏移也可用作对象的速度计算的一部分，如参考图4的方法所述。例如，系统相位偏移可以应用于在交织距离阵列之前生成的对应距离阵列。
现在参考图9，图9示出了用于校准FMCW雷达系统的说明性方法900的流程图。在至少一些示例中，方法900在FMCW雷达系统的正常操作模式期间由FMCW雷达系统实施。在各种示例中，方法900可以周期性地、根据命令和/或在雷达系统被初始化时执行。在至少一个示例中，FMCW雷达系统可以是图2的FMCW雷达系统200，例如至少部分地由雷达收发器IC(诸如图2的雷达收发器IC 205和/或图3的雷达收发器IC 300)实施。
在至少一个示例中，校准过程通过在操作905处由雷达收发器IC发射线性调频脉冲帧开始。线性调频脉冲帧可以包括第一线性调频脉冲序列和与第一线性调频脉冲序列偏移Δf1的第二线性调频脉冲序列。Δf1可以使用任何合适的值。在操作910处，随着接收到反射的线性调频脉冲，为FMCW雷达系统的每个接收信道生成数字IF信号。
在操作915处，数字IF信号被解调，并且在操作920处，为每个接收信道计算距离多普勒阵列。当距离多普勒阵列可用时，在操作925处，计算距离多普勒阵列中的对象峰的相位差。例如，对于每个对应的接收信道对，计算由线性调频脉冲帧中的第一线性调频脉冲序列产生的距离多普勒阵列中的对象峰的相位与由线性调频脉冲帧中的第二线性调频脉冲序列产生的距离多普勒阵列中的对象峰的相位之间的差值(例如，从另一个相位值中减去一个相位值)。
在操作930处，另一线性调频脉冲帧的发射由雷达收发器IC发起。线性调频脉冲帧可以包括第一线性调频脉冲序列和与第一线性调频脉冲序列偏移Δf2的第二线性调频脉冲序列。Δf2可以使用任何合适的值。在操作935处，随着接收到反射的线性调频脉冲，为FMCW雷达系统的每个接收信道生成数字IF信号。
在操作940处，数字IF信号被解调，并且在操作945处，为每个接收信道计算距离多普勒阵列。当距离多普勒阵列可用时，在操作950处，计算距离多普勒阵列中的对象峰的相位差。例如，对于每个对应的接收信道对，计算由线性调频脉冲帧中的第一线性调频脉冲序列产生的距离多普勒阵列中的对象峰的相位与由线性调频脉冲帧中的第二线性调频脉冲序列产生的距离多普勒阵列中的对象峰的相位之间的差值(例如，从另一个相位值中减去一个相位值)。
在操作955处，然后基于两个对象峰相位差确定场景中是否存在静止对象。例如，对于出现在两个距离多普勒阵列中的对象峰，使用频偏Δf1为峰确定的相位差的每个相位差与使用频偏Δf2为峰确定的相位差的各自相位差之间的差值与由信噪比确定的阈值进行比较。如果每个差异都小于阈值，则峰对应于静止对象。可以搜索对象峰，直到找到对应于静止对象的峰或已考虑所有对象峰。如果不存在静止对象，则在操作960处，方法900终止。
如果找到对应于静止对象的峰，则在操作965处，基于使用频偏Δf1为峰确定的相位差和使用频偏Δf2为峰确定的相位差计算系统相位偏移。例如，对应的相位差被平均以确定系统相位偏移，每个对应的一对接收信道一个。例如，如上所述，系统相位偏移被存储以用于在FMCW雷达系统的正常操作期间执行的速度计算中。
在一些示例中，如果多个对象峰对应于静止对象，则还为这些峰确定系统相位偏移。在这样的实施例中，通过对所有峰的对应系统相位偏移求平均来确定最终系统相位偏移。
在实际接收器的情况下，第一线性调频脉冲序列和第二线性调频脉冲序列可以具有Δf的频率偏移，使得数字IF信号在0至Ffarthest处具有第一序列信息并且在Δf至Δf+Ffarthest处具有第二序列。在复合接收器的情况下，可以遵循相同的方法，或者可以使第一序列对应于0至Ffarthest，而第二序列对应于-Δf至-Δf+Ffarthest。在一些示例中，后一种方法通过依赖于复合接收器提供自然图像抑制(例如，+X赫兹(Hz)分量不影响-X Hz频率分量或在复合接收器提供的明显镜像抑制后产生影响)的事实来节省复合接收器的带宽(例如，减少实现面积和功耗)。
虽然已经讨论了本公开的各种方法的操作并用附图标记进行标记，但是各种方法中的每一种可以包括本文没有列举的附加操作，本文列举的任何一个或多个操作可以包括一个或多个子操作，可以省略本文列举的任何一个或多个操作，和/或可以以不同于本文呈现的顺序的顺序(例如，以相反的顺序、基本上同时、重叠等)执行本文中列举的任何一个或多个操作，所有这些都旨在落入本公开的范围内。
在前面的讨论中，术语“包括”和“包含”以开放式方式使用，因此应解释为表示“包括但不限于…”。此外，术语“耦合”旨在表示间接或直接有线或无线连接。因此，如果第一器件、元件或部件耦合到第二器件、元件或部件，则该耦合可以通过直接耦合或通过经由其他器件、元件或部件和连接的间接耦合进行。类似地，器件、元件或部件在第一部件或位置与第二部件或位置之间的耦合可以通过直接连接或通过经由其他器件、元件或部件和/或耦合的间接连接来进行。“被配置为”执行任务或功能的器件可以在制造时由制造商配置(例如，编程和/或硬连线)以执行该功能和/或可以在制造后由使用者配置(或重新配置)以执行该功能和/或其他附加或替代功能。可以通过器件的固件和/或软件编程、通过硬件部件的构造和/或布局以及器件的互连或其组合来进行配置。此外，据说包括某些部件的电路或器件可以替代地被配置为耦合至那些部件以形成所描述的电路或器件。例如，被描述为包括一个或多个半导体元件(诸如晶体管)、一个或多个无源元件(诸如电阻器，电容器和/或电感器)和/或一个或多个源(诸如电压源和/或电流源)的结构可以替代地仅包括单个物理器件内的半导体元件(例如，半导体管芯和/或IC封装)，并且可以被配置为耦合至至少一些无源元件和/或源以在制造时或制造后例如由最终用户和/或第三方形成所描述的结构。
尽管本文将某些部件描述为具有特定的处理技术(例如，MOSFET、NMOS、PMOS等)，但可以将这些部件替换为其他处理技术的部件(例如，用双极结型晶体管(BJT)替换MOSFET、用PMOS替换NMOS等，反之亦然)，并重新配置包括被替换部件的电路，以提供至少部分类似于在部件替换之前可用的功能的期望功能。另外，在上述讨论中，短语“接地电压电位”的使用旨在包括机架接地、大地接地、浮动接地、虚拟接地、数字接地、公共接地和/或任何其他形式的适用于或适合于本公开的教导的接地连接。除非另有说明，否则在值之前的“约”、“大约”或“基本上”是指所述值的+/-10％。
以上讨论意在说明本公开的原理和各种示例。一旦完全理解上述公开，许多变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。旨在将本公开解释为涵盖所有这样的变化和修改。

Claims (20)

1.一种雷达系统，包括：
雷达收发器集成电路即雷达收发器IC，包括：
可配置为生成一个或多个线性调频脉冲控制信号的定时引擎；
耦合到所述定时引擎的本地振荡器，所述本地振荡器被配置为：
接收所述一个或多个线性调频脉冲控制信号；以及
根据所述一个或多个线性调频脉冲控制信号生成包括第一线性调频脉冲序列的帧；以及
耦合到所述本地振荡器的调制器，所述调制器被配置为调制所述第一线性调频脉冲序列以生成第二线性调频脉冲序列，使得所述帧包括所述第一线性调频脉冲序列和偏移第一频率值的所述第二线性调频脉冲序列。
2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述雷达收发器IC进一步包括耦合到所述定时引擎和所述调制器的控制模块，并且其中，所述控制模块被配置为：
将一个或多个参数值发射到所述定时引擎以至少部分地控制所述线性调频脉冲控制信号的生成；以及
向所述调制器发射一个或多个信号以至少部分地控制所述第一线性调频脉冲序列的调制。
3.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述雷达收发器IC被配置为：
接收反射的线性调频脉冲帧，所述反射的线性调频脉冲包括由所述雷达系统的视场内的对象反射的所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列；
生成对应于所述反射的线性调频脉冲帧的数字中频信号即数字IF信号；以及
对所述数字IF信号进行解调以获得对应于所述第一线性调频脉冲序列的第一解调数字IF信号和对应于所述第二线性调频脉冲序列的第二解调数字IF信号，其中，在解调前，所述第一线性调频脉冲信号序列在所述数字IF信号中与所述第二线性调频脉冲序列偏移所述第一频率值。
4.根据权利要求3所述的雷达系统，进一步包括处理元件，所述处理元件被配置为：
对所述第一解调数字IF信号和所述第二解调数字IF信号执行距离快速傅立叶变换即距离FFT，以生成所述第一解调数字IF信号的第一距离阵列和所述第二解调数字IF信号的第二距离阵列；以及
对所述第一距离阵列和所述第二距离阵列执行多普勒FFT，以生成对应于所述第一距离阵列的第一距离多普勒阵列和对应于所述第二距离阵列的第二距离多普勒阵列。
5.根据权利要求4所述的雷达系统，其中，为了确定所述雷达系统的所述视场内的所述对象的速度，所述处理元件进一步被配置为：
基于所述第一距离多普勒阵列或所述第二距离多普勒阵列中的至少一者计算所述雷达系统的所述视场内的所述对象的第一速度估计；
基于与所述第一距离多普勒阵列和所述第二距离多普勒阵列中的所述雷达系统的所述视场内所述对象对应的峰的相位差，计算所述雷达系统的所述视场内的所述对象的第二速度估计；以及
基于所述第一速度估计和所述第二速度估计计算所述对象的所述速度。
6.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，包含所述第一线性调频脉冲序列的所述帧与第一最大可测量速度相关联，并且其中，包含所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列的所述帧与大于所述第一最大可测量速度的第二最大可测量速度相关联。
7.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述雷达系统被配置为在校准模式下操作以确定所述雷达收发器IC的接收信道之间的系统相位偏移，并且其中，所述系统相位偏移用于确定所述雷达系统的视场内的对象的速度。
8.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列由1+ej2πΔft描述，其中Δf是所述第一频率值，并且其中，t代表时间。
9.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，使用所述雷达系统的同一天线发射所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列。
10.一种用于确定雷达系统中近似速度的方法，所述方法包括：
经由发射信道发起具有第一线性调频脉冲序列和与所述第一线性调频脉冲序列偏移频率(Δf)的第二线性调频脉冲序列的线性调频脉冲帧的发射；
经由接收信道接收反射的线性调频脉冲帧，所述反射的线性调频脉冲包括由所述雷达系统的视场内的对象反射的所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列；
经由所述接收信道生成对应于所述反射的线性调频脉冲帧的数字中频信号即数字IF信号；经由处理器对所述数字IF信号进行解调，以形成对应于所述第一线性调频脉冲序列的第一解调IF信号和对应于所述第二线性调频脉冲序列的第二解调IF信号；以及
经由所述处理器至少部分地根据所述第一解调IF信号和所述第二解调IF信号确定所述近似速度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，至少部分地根据所述第一解调IF信号和所述第二解调IF信号确定所述雷达系统的视场内的对象的所述近似速度包括：
对所述第一解调IF信号和所述第二解调IF信号执行距离快速傅里叶变换即距离FFT，以生成对应于所述第一解调IF信号的第一距离阵列和对应于所述第二解调IF信号的第二距离阵列；以及
对所述第一距离阵列和所述第二距离阵列执行多普勒FFT，以生成第一距离多普勒阵列和第二距离多普勒阵列。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括通过以下步骤使用所述第一距离多普勒阵列或所述第二距离多普勒阵列中的至少一者来确定所述雷达系统的所述视场内的所述对象的所述近似速度：
基于所述第一距离多普勒阵列或所述第二距离多普勒阵列中的至少一者计算所述雷达系统的所述视场内的所述对象的第一速度估计；
基于与所述第一距离多普勒阵列和所述第二距离多普勒阵列中的所述雷达系统的所述视场内所述对象对应的峰的相位差，计算所述雷达系统的所述视场内的所述对象的第二速度估计；以及
基于所述第一速度估计和所述第二速度估计计算所述对象的所述近似速度。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在校准模式下操作以确定雷达收发器集成电路即雷达收发器IC的接收信道之间的系统相位偏移，其中，所述系统相位偏移用于确定所述雷达系统的所述视场内的所述对象的所述近似速度。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，发起具有所述第一线性调频脉冲序列和与所述第一线性调频脉冲序列偏移Δf的所述第二线性调频脉冲序列的所述线性调频脉冲帧的发射包括：
根据线性调频脉冲参数值生成一个或多个线性调频脉冲控制信号；
根据所述一个或多个线性调频脉冲控制信号生成包括所述第一线性调频脉冲序列的帧，所述帧包括所述第一线性调频脉冲序列并且与第一最大可测量速度相关联；以及
调制所述第一线性调频脉冲序列以生成第二线性调频脉冲序列，使得所述帧包含所述第一线性调频脉冲序列和偏移所述Δf的所述第二线性调频脉冲序列，所述帧包括所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列并且与大于所述第一最大可测量速度的第二最大可测量速度相关联。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列由1+ej2πΔft描述，并且其中，t代表时间。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，在解调之前，所述第二线性调频脉冲序列在所述数字IF信号中与所述第一线性调频脉冲序列偏移所述Δf。
17.一种用于确定雷达系统中的速度的方法，所述方法包括：
经由处理元件，基于至少一个距离多普勒阵列计算第一速度估计，所述距离多普勒阵列基于具有第一线性调频脉冲序列和与所述第一线性调频脉冲序列偏移频率(Δf)的第二线性调频脉冲序列的帧的发射而获得；
经由所述处理元件，基于所述至少一个距离多普勒阵列中的第一峰和至少第二距离多普勒阵列中的对应于所述第一峰的第二峰的相位差计算第二速度估计，其中，所述至少第二距离多普勒阵列是基于发射具有所述第一线性调频脉冲序列和与所述第一线性调频脉冲序列偏移所述Δf的所述第二线性调频脉冲序列的所述线性调频脉冲帧而获得的；以及
经由所述处理元件基于所述第一速度估计和所述第二速度估计计算所述速度。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，通过使用I/Q调制器根据1+ej2πΔft调制所述第一线性调频脉冲序列来将所述第二线性调频脉冲序列与所述第一线性调频脉冲序列进行偏移，并且其中，t代表时间。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，调制所述第一线性调频脉冲序列，使得根据1+ej2πΔft描述所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列将所述雷达系统的最大可测量速度增加约为
Figure FDA0003279422500000051
的因子，其中，TC是所述第一线性调频脉冲序列和所述第二线性调频脉冲序列的周期，其中
Figure FDA0003279422500000052
并且其中，s是所述第一线性调频脉冲序列的斜率。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，基于所述第一速度估计和所述第二速度估计计算所述速度包括：
确定与所述第一速度估计和所述第二速度估计相关联的模糊度；以及
基于所述第一速度估计、所述第二速度估计和确定的模糊度计算所述雷达系统的视场中的对象的所述速度。
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