CN113777577B - 基于mimo雷达的目标检测方法、装置及电子设备 - Google Patents

基于mimo雷达的目标检测方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于MIMO雷达的目标检测方法、装置及电子设备，所述方法包括：针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号；对所发射的脉冲信号的回波信号进行采样以得到采样信号，并对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号；针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离‑多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号；将在所有通道对应的距离‑多普勒成像中均位于同一距离‑多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号。本发明能够降低多发射通道间信号干扰对目标检测的影响，并且增加了目标检测的便利性。

Description

基于MIMO雷达的目标检测方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种基于MIMO雷达的目标检测方法、装置及电子设备。
背景技术
目前车载、交通雷达多采用多芯片级联MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）技术，可在方位角和俯仰角维度上实现高分辨率，并提供高质量的三维点云图像，极大的扩展了车载、交通雷达的应用场景。其中，波形设计和目标检测是多芯片级联MIMO雷达系统设计的关键。为了增强雷达抗干扰能力，本发明提供了一种基于MIMO雷达的目标检测方法。
发明内容
本发明提供一种基于MIMO雷达的目标检测方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中雷达多发射通道间目标信号与干扰信号难以区分以及由此引起的目标难以有效且方便检测的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于MIMO雷达的目标检测方法，所述雷达具有第一预设数量的发射天线和第二预设数量的接收天线，所述方法包括：
针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号，其中，不同通道的脉冲信号的编码方式不同，并且M与N的乘积等于所述第一预设数量，M是大于0的自然数，N是大于1的自然数；
对所发射的脉冲信号的回波信号进行采样以得到采样信号，并对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号；
针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号；
将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号；
其中，采用M次分时2个通道的方式，根据所述2个通道的回波信号混合在一起得到的采样信号由下式表示：
Figure 148165DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 858632DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 133756DEST_PATH_IMAGE003
表示2个通道的回波信 号混合在一起得到的采样信号，
Figure 636281DEST_PATH_IMAGE004
表示第一通道发射的脉冲信号对应的回波采样信 号，
Figure 705868DEST_PATH_IMAGE005
第二通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 169211DEST_PATH_IMAGE006
表示距离 维的采样点数，
Figure 982446DEST_PATH_IMAGE007
表示距离维采样点的序号。
在本发明一实施例中，针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号包括：
针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时2个通道的方式依序从M×2个发射天线发射经编码的脉冲信号。
在本发明一实施例中，所述针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时2个通道的方式依序从M×2个发射天线发射经编码的脉冲信号包括：
针对每个脉冲序列周期，以如下方式对在2个通道发射的脉冲信号分别进行编码：
将第一通道在本次脉冲序列周期内分时发射的脉冲信号的初相调制为0；以及
将第二通道在本次脉冲序列周期内分时发射的脉冲信号的初相调制为：
Figure 480423DEST_PATH_IMAGE008
其中，n表示本次脉冲序列周期的序号，n=1，2，…,
Figure 845546DEST_PATH_IMAGE009
,
Figure 796184DEST_PATH_IMAGE009
表示一帧的脉冲周期 个数或表示多普勒采样点数。
在本发明一实施例中，所述2个通道发射的每个经编码的脉冲信号以下式表示：
Figure 413110DEST_PATH_IMAGE010
；
其中，
Figure 765594DEST_PATH_IMAGE011
表示第一通道发射的编码后的脉冲信号，其与未编码前相同，
Figure 442563DEST_PATH_IMAGE012
表 示第二通道未进行编码的脉冲信号，
Figure 739552DEST_PATH_IMAGE013
表示第二通道发射的编码 后的脉冲信号，t表示所述脉冲信号的快时间，j表示相位的复数标志。
在本发明一实施例中，所述对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号包括：
针对每个脉冲序列周期，对在每个分时内根据单个接收天线接收到的回波信号得到的采样信号乘以调制相位的共轭以对其进行解码，得到所述2个通道各自对应的解码信号。
在本发明一实施例中，针对每个脉冲序列周期，所述2个通道各自对应的解码信号由下式表示：
Figure 894590DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure 101581DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 949451DEST_PATH_IMAGE016
表示第一通道对应 的解码信号，
Figure 609102DEST_PATH_IMAGE017
表示第二通道对应的解码信号，
Figure 692465DEST_PATH_IMAGE018
表示第一通道发射的脉冲信 号对应的回波采样信号，
Figure 19541DEST_PATH_IMAGE019
表示第二通道发射的脉冲信号对应的 回波采样信号，
Figure 38313DEST_PATH_IMAGE020
表示2个通道的回波信号混合在一 起得到的采样信号。
在本发明一实施例中，所述针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号包括：
针对每个脉冲序列周期：
将所述2个通道对应的解码信号分别进行距离-多普勒成像处理，并对所述第一通道对应的所有解码信号和所述第二通道对应的所有解码信号分别进行非相干积累；
针对所述非相干积累后的距离-多普勒频谱数据实施恒虚警检测处理，得到所述2个通道各自对应的目标检测结果，所述目标检测结果包括目标信号和干扰信号。
在本发明一实施例中，所述第一通道对应的目标检测结果中的干扰信号分布在所 述目标信号的右侧
Figure 185260DEST_PATH_IMAGE021
/4的间隔位置处，所述第二通道对应的目标检测结果中的干扰信号 分布在所述目标信号的左侧
Figure 947680DEST_PATH_IMAGE022
/4的间隔位置处。
在本发明一实施例中，所述将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号包括：
将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为有效目标信号，并将其他目标信号视为干扰信号；
其中，在所述
Figure 863683DEST_PATH_IMAGE023
的表达式中，
Figure 180920DEST_PATH_IMAGE024
表示有效目标信号，而
Figure 815163DEST_PATH_IMAGE025
表示干扰信号；在所述
Figure 381274DEST_PATH_IMAGE026
的表达式中，
Figure 151784DEST_PATH_IMAGE027
表示有效目标 信号，而
Figure 512358DEST_PATH_IMAGE028
表示干扰信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于MIMO雷达的目标检测装置，所述雷达具有第一预设数量的发射天线和第二预设数量的接收天线，所述装置包括：
分时编码模块，用于针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号，其中，不同通道的脉冲信号的编码方式不同，并且M与N的乘积等于所述第一预设数量，M是大于0的自然数，N是大于1的自然数；
解码模块，用于对所发射的脉冲信号的回波信号进行采样以得到采样信号，并对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号；
目标检测模块，用于针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号，并且将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号；
其中，采用M次分时2个通道的方式，根据所述2个通道的回波信号混合在一起得到的采样信号由下式表示：
Figure 899477DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 862754DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 18928DEST_PATH_IMAGE003
表示2个通道的回波信 号混合在一起得到的采样信号，
Figure 550404DEST_PATH_IMAGE004
表示第一通道发射的脉冲信号对应的回波采样信 号，
Figure 893661DEST_PATH_IMAGE005
第二通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 67153DEST_PATH_IMAGE006
表示距离 维的采样点数，
Figure 812255DEST_PATH_IMAGE007
表示距离维采样点的序号。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于MIMO雷达的目标检测方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上述任一种所述的基于MIMO雷达的目标检测装置。
第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述雷达波形设计及目标检测的步骤。
在本发明提供的基于MIMO雷达的目标检测方法、装置及电子设备，通过采用分时对通道中的脉冲信号进行编码的波形设计方式，并通过对采样信号解码后进行距离-多普勒成像的目标检测，能够降低多发射通道间信号干扰对目标检测的影响，并且增加了目标检测的便利性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于MIMO雷达的目标检测方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例的6次分时2个通道的波形示意图；
图3是图2的发射天线发射次序的示意图；
图4是图3的各发射天线通道的示意图；
图5是图2的第一通道的目标信号与干扰信号的位置关系的示意图；
图6是图2的第二通道的目标信号与干扰信号的位置关系的示意图；
图7是本发明另一实施例的4次分时3个通道的波形示意图；
图8是本发明再一实施例的2次分时6个通道的波形示意图；
图9是本发明一实施例的脉冲信号编码的示意图；
图10是本发明提供的基于MIMO雷达的目标检测装置的结构示意图；
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明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。
以下对本发明涉及的技术术语进行描述：
MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，MIMO技术应用于雷达体制中显示出明显的优势，成为目前雷达技术的研究热点。
TDM（Time-Division Multiplexing, 时分复用）技术是将不同的信号相互交织在不同的时间段内，沿着同一个信道传输；在接收端再用某种方法，将各个时间段内的信号提取出来还原成原始信号的通信技术。这种技术可以在同一个信道上传输多路信号。
DDM（Doppler Division Multiple，多普勒分复用）波形又称为紧密交错型频分复用正交波形，它的频谱几乎重叠，拥有较好的多输入单输出对消比，可避免不同频率信号引起的目标或杂波RCS（Radar Cross Section，雷达截面积）去相关。DDM波形之间的频率偏移量△f很小，使用多普勒滤波器组可将不同发射单元的信号相互分离。因此，可将DDM波形作为MIMO雷达的发射波形。
现有技术中，如果完全采用TDM技术，对于具有12个发射天线和16个接收天线的MIMO雷达，需要发射天线一次单独发射波形，此时不存在发射天线之间的波形叠加问题（即TDM技术可以实现完全的波形正交），但是也存在一个问题，即单个脉冲序列周期（Burst）时间会很长，脉冲重复频率（PRF）太小从而导致雷达最大不模糊速度检测范围很小，同时雷达的能量利用率也很低（因为单位时间内只有单个天线工作），为了解决这个问题则需要多个发射天线同时发射，但会带来因多个发射天线同时发射波形之间的串扰或叠加问题。
因此，为了解决现有技术中雷达多发射通道间目标信号与干扰信号难以区分以及由此引起的目标难以有效且方便检测的问题，本发明提供了一种基于MIMO雷达的目标检测方法、装置及电子设备，通过采用分时对通道中的脉冲信号进行编码的波形设计方式，并通过对采样信号解码后进行距离-多普勒成像的目标检测，能够降低多发射通道间信号干扰对目标检测的影响，并且增加了目标检测的便利性。
本发明所述基于MIMO雷达的目标检测方法、装置及电子设备可应用于MIMO雷达，MIMO雷达是将无线通信系统中的多个输入和多个输出技术引入到雷达领域，并和数字阵列技术相结合而产生的一种新体制雷达。
下面结合图1-图11描述本发明的毫米波MIMO雷达校准方法、校准装置及电子设备。
请参阅图1，图1是本发明提供的基于MIMO雷达的目标检测方法的流程示意图，本发明实施例提供的一种基于MIMO雷达的目标检测方法，所述雷达具有第一预设数量的发射天线和第二预设数量的接收天线，所述方法包括：
步骤101，针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号，其中，不同通道的脉冲信号的编码方式不同，并且M与N的乘积等于所述第一预设数量，M是大于0的自然数，N是大于1的自然数。
示例性地，针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时2个通道的方式依序从M×2个发射天线发射经编码的脉冲信号。
需要说明的是，雷达信号是指雷达工作中发射能量的组织形式，一般雷达信号包括单脉冲信号、相参脉冲串信号以及连续波信号等。而雷达波形是指雷达信号具体的发射形式，包括线性调频、步进频以及多相编码等。为了保证发射功能最大，采用的波形可以是相位调制方式。
示例性地，本发明在波形设计时应用了TDM和DDM技术，可为MIMO雷达提供了一种目标检测方法，MIMO雷达具有第一预设数量的发射天线和第二预设数量的接收天线。
需要说明的是，MIMO雷达对发射天线和接收天线的数量不做限制，例如多发射天线，不管是多接收天线还是单接收天线，概念上都称为MIMO雷达。
示例性地，本发明在波形设计上采用分时通道的发射方式，在一个脉冲序列周期（Burst）采用M次分时N个通道的发射方式。所述M次分时N个通道可根据实际情况而设置。
例如，采用第一预设数量为12个发射天线的MIMO雷达，那么在一个脉冲序列周期（Burst）中所述采用M次分时N个通道的发射方式的包括以下任一种的发射方式：
采用12次分时1个通道的发射方式（即完全时分方式）；
采用6次分时2个通道的发射方式；
采用2次分时6个通道的发射方式；
采用4次分时3个通道的发射方式；
采用3次分时4个通道的发射方式；
采用1次分时12个通道的发射方式；
其中，第一预设数量等于M与N的乘积，例如12=6*2，即12个发射天线可采用6次分时2个通道的发射方式。
需要说明的是，在一个脉冲序列周期（Burst）中，可按照M次分时N个通道的发射方 式，而单帧信号周期则包括Na个所述脉冲序列周期（Burst），即所有的发射天线在单帧信号 周期内都能有效发射Na次，同时Na也表示下面步骤102中的多普勒采样点数，即
Figure 639266DEST_PATH_IMAGE029
表示一帧 的脉冲周期个数或表示多普勒采样点数。
示例性地，可通过DDM技术的编码方式对所述N个通道中的脉冲信号进行慢时间（脉间）编码，即对相应通道的线性调频信号调初相。线性调频信号是指频率随时间而线性改变（增加或减少）的信号，通常将线性调频信号称为Chirp信号。
示例性地，针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时2个通道的方式依序从M×2个发射天线发射经编码的脉冲信号包括：
针对每个脉冲序列周期，以如下方式对在2个通道发射的脉冲信号分别进行编码：
将第一通道在本次脉冲序列周期内分时发射的脉冲信号的初相调制为0；
将第二通道在本次脉冲序列周期内分时发射的脉冲信号的初相调制为：
Figure 735398DEST_PATH_IMAGE030
其中，n表示本次脉冲序列周期的序号，n=1，2，…,
Figure 915843DEST_PATH_IMAGE031
。
示例性地，所述2个通道发射的每个经编码的脉冲信号以下式表示：
Figure 46610DEST_PATH_IMAGE032
；
其中，
Figure 919888DEST_PATH_IMAGE033
表示第一通道发射的编码后的脉冲信号，其与未编码前相同，
Figure 237737DEST_PATH_IMAGE034
表示第二通道未进行编码的脉冲信号，
Figure 346508DEST_PATH_IMAGE035
表示第二通道发 射的编码后的脉冲信号，t表示所述脉冲信号的快时间，j表示相位的复数标志。
需要说明的是，由于雷达工作时周期性发送脉冲信号，在脉冲间隔时间内对回波信号进行采样。回波采样间隔与脉冲重复间隔（脉冲周期）虽然在一个时间轴上，但是在量级上差别非常大，所以将回波采样间隔与脉冲重复周期分成了两个维度，分别称为快时间和慢时间。将每个脉冲间隔内的回波分割出来作为一行，以二维数组的形式存储采样到的回波信号，那么时间轴上的横轴表示快时间，纵轴表示慢时间。
步骤102，对所发射的脉冲信号的回波信号进行采样以得到采样信号，并对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号。
经过编码的发射信号通过雷达发射天线辐射到空间，当电磁波遇到目标发生反射所产生的回波信号通过雷达接收天线到达雷达接收机，经过雷达接收机处理后再送到信号处理机进行处理，可获得目标相关参数，例如距离、方位、速度和形状等。
示例性地，雷达接收机收到的是射频信号，频率比较高，如果直接在射频信号上进行采样，根据奈奎斯特采样定理，采样频率需要大于信号频率的两倍，才能将采样后的信号无失真的还原回去。直接在射频上进行采样，成本就会很高，所以需要对射频信号进行混频处理，得到中频信号，这样对采样率的要求就降低了。
示例性地，由于信号处理机处理的是数字信号，所以需要对模拟信号进行采样，根据奈奎斯特采样定理，只要采样频率大于信号频率的两倍，就可以将采样得到的信号，无失真的还原回去。因此，本发明是将回波信号变频到中频信号之后，再进行ADC（模数转换器）采样而获得采样信号。
示例性地，针对每个脉冲序列周期，根据所述2个通道的回波信号混合在一起得到的采样信号由下式表示：
Figure 331781DEST_PATH_IMAGE036
其中，
Figure 375960DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 181105DEST_PATH_IMAGE038
表示2个 通道的回波信号混合在一起得到的采样信号，
Figure 234512DEST_PATH_IMAGE039
表示第一通道发射的脉冲信号对 应的回波采样信号，
Figure 808713DEST_PATH_IMAGE040
表示第二通道发射的脉冲信号对应的回波采 样信号，
Figure 148427DEST_PATH_IMAGE041
表示距离维的采样点数，
Figure 440868DEST_PATH_IMAGE007
表示距离维采样点的序号。
示例性地，本发明对上述采样的回波中频信号进行DDM解码，得到分别对应于所述N个通道的解码信号。
示例性地，所述对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号包括：
针对每个脉冲序列周期，对在每个分时内根据单个接收天线接收到的回波信号得到的采样信号乘以其调制相位的共轭以对其进行解码，得到所述2个通道各自对应的解码信号。
示例性地，针对每个脉冲序列周期，所述2个通道各自对应的解码信号由下式表示：
Figure 32387DEST_PATH_IMAGE042
其中，
Figure 461094DEST_PATH_IMAGE043
，
Figure 112655DEST_PATH_IMAGE044
表示第一通道对应的 解码信号，
Figure 892392DEST_PATH_IMAGE045
表示第二通道对应的解码信号，
Figure 146656DEST_PATH_IMAGE046
表示第一通道发射的脉冲信 号对应的回波采样信号，
Figure 695449DEST_PATH_IMAGE047
第二通道发射的脉冲信号对应的回波 采样信号，
Figure 517912DEST_PATH_IMAGE048
表示2个通道的回波信号混合在一起得到 的采样信号。
步骤103，针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号。
示例性地，所述针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号包括：
针对每个脉冲序列周期：
将所述2个通道对应的解码信号分别进行距离-多普勒成像处理，并对所述第一通道对应的所有解码信号和所述第二通道对应的所有解码信号分别进行非相干积累；
针对所述非相干积累后的距离-多普勒频谱数据实施恒虚警检测处理，得到所述2个通道各自对应的目标检测结果，所述目标检测结果包括目标信号和干扰信号。
示例性地，本发明将所述2个通道的解码信号分别进行距离-多普勒成像处理和恒虚警（Constant False-Alarm Rate，CFAR）检测处理，得到对应于该通道的所有目标信号。
其中，距离-多普勒（Range-Doppler，RD）成像算法是对目标进行距离、多普勒分析的常用方法，通过对距离维（快时间）回波数据进行FFT处理，然后对多普勒维（慢时间）回波数据进行FFT处理，最终获得的二维RD图中，目标在相应距离多普勒单元位置的幅度明显高于其他距离多普勒单元，其距离多普勒单元则对应了目标的距离、速度信息。
其中，恒虚警检测技术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。由于接收机输出端中肯定存有噪声（包括大气噪声、人为噪声、内部噪声和杂波等），而信号一般是叠加在噪声上的。这就需要在接收机输出的噪声或信号加噪声条件下，采用检测技术以判别是否有目标信号。
示例性地，恒虚警检测装置首先对输入的噪声进行处理后确定一个门限，将此门限与输入端信号相比，如输入端信号超过了此门限，则判为有目标，否则，判为无目标。
示例性地，所述第一通道对应的目标检测结果中的干扰信号分布在所述目标信号 的右侧
Figure 519366DEST_PATH_IMAGE049
/4的间隔位置处，所述第二通道对应的目标检测结果中的干扰信号分布在所述 目标信号的左侧
Figure 452687DEST_PATH_IMAGE050
/4的间隔位置处。
由于采用步骤101所述的分时通道编码的发射方式，使得所述N个通道中的目标信号在距离-多普勒（RD）成像图上表现为同一距离多普勒单元位置，而干扰信号在频谱中则分布在目标信号多普勒单元的左右侧。例如，干扰信号在频谱中则分布在目标信号多普勒单元的左右侧各Na/4间隔位置。
步骤104，将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号。
示例性地，所述将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号包括：
将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为有效目标信号，并将其他目标信号视为干扰信号即不识别为真实目标；
其中，在所述
Figure 855986DEST_PATH_IMAGE051
的表达式中，
Figure 973984DEST_PATH_IMAGE052
表示有效目标信号，而
Figure 462734DEST_PATH_IMAGE053
表示干扰信号；在所述
Figure 199746DEST_PATH_IMAGE054
的表达式中，
Figure 457552DEST_PATH_IMAGE055
表示有效目 标信号，而
Figure 621817DEST_PATH_IMAGE056
表示干扰信号。
需要说明的是，所述干扰信号经过相位调整或补偿后也可表示有效目标信号，而且所述干扰信号进行相位调整后可用于后续测角处理。
综上所述，本发明利用TDM技术和DDM技术进行波形设计，可降低多发射通道间信号干扰对目标检测的影响，并通过结合距离-多普勒成像处理与恒虚警检测处理的目标检测方法可增加对目标检测的便利性。因此，本发明所述雷达波形设计和目标检测方法具有步骤简单、复杂度较低以及硬件易于实现的特点。
以下对上述步骤101至步骤104通过列举实施例进行描述。
实施例一：
以具有12个发射天线和16个接收天线的MIMO雷达为例，如果12个发射天线是采用6次分时2个通道的发射方式，其发射的波形示意图和发射次序如图2、图3所示。
请参阅图2，图2是本发明一实施例的6次分时2个通道的波形示意图。图2示出了12个发射天线，列项分别表示Chip1-TX1、Chip1-TX2、Chip1-TX3、Chip2-TX1、Chip2-TX2、Chip2-TX3、Chip3-TX1、Chip3-TX2、Chip3-TX3、Chip4-TX1、Chip4-TX2、Chip4-TX3；行项表示一个脉冲序列周期（Burst），每一格表示一次分时，即一次分时表示一个Chirp周期，6格表示6次分时。Ts表示ADC 采样的时间，Tr 表示整个Chirp 周期的时间。行项从左到右分别是第一Chirp周期、第二Chirp周期、第三Chirp周期、第四Chirp周期、第五Chirp周期以及第六Chirp周期。
从图2、图3可看出，在第一Chirp周期，发射天线Chip1-TX1和发射天线Chip2-TX1发射信号；在第二Chirp周期，发射天线Chip3-TX1和发射天线Chip4-TX1发射信号；在第三Chirp周期，发射天线Chip1-TX2和发射天线Chip2-TX2发射信号；在第四Chirp周期，发射天线Chip3-TX2和发射天线Chip4-TX2发射信号；在第五Chip周期，发射天线Chip1-TX3和发射天线Chip2-TX3发射信号；在第六Chip周期，发射天线Chip3-TX3和发射天线Chip4-TX3发射信号。
请参阅图4，图4是图3的各发射天线通道的示意图。图4示出了第一通道（即通道一，下同）和第二通道（即通道二，下同）。其中，发射天线Chip1-TX1、Chip3-TX1、Chip1-TX2、Chip3-TX2、Chip1-TX3以及Chip3-TX3属于第一通道，发射天线Chip2-TX1、Chip4-TX1、Chip2-TX2、Chip4-TX2、Chip2-TX3以及Chip4-TX3属于第二通道。
在一个脉冲序列周期（Burst），分时发射6次，6次分时分别是Chirp1（第一Chirp周期）、Chirp2（第二Chirp周期）、Chirp3（第三Chirp周期）、Chirp4（第四Chirp周期）、Chirp5（第五Chirp周期）以及Chirp6即第六Chirp周期）。
其中，一个脉冲序列周期（Burst）表示所有发射天线轮流发射一次的总时间，例如：对于12发16收的MIMO阵列，采用6次分时-双通道发射的方式，每一次分时周期内仅仅两个通道发射Chirp（包括Chirp1、Chirp2、Chirp3、Chirp4、Chirp5和Chirp6）信号，所有发射通道（第一通道和第二通道）轮流发射一次共需要6个Chirp周期，即该方式下一个Burst周期等于6个Chirp周期。
其中，一个单帧信号周期包括Na个所述脉冲序列周期（Burst）。为了获得目标的多普勒频率，进而计算目标速度，一帧的时间内需要循环发射Na个脉冲序列周期（Burst），Na也可表示多普勒维的采样点数，同时Na也可以由其他符号表示，本发明不限于此。
为了让12个发射天线轮流发射一轮（即一个脉冲序列周期Burst），每次单独两个发射天线进行发射，则一共需要发射6次（即分时次数*同时发射的天线数=12）。
例如，如图4所示，在一个脉冲序列周期（Burst）中，分时发射6次，即在Chirp1时间内芯片1、2（Chip1-TX1、Chip2-TX1）分别通过第一通道和第二通道同时发射，在Chirp2时间内芯片3、4（Chip3-TX1、Chip4-TX1）分别通过第一通道和第二通道同时发射，在Chirp3时间内芯片1、2（Chip1-TX2、Chip2-TX2）分别通过第一通道和第二通道同时发射，在Chirp4时间内芯片3、4（Chip3-TX2、Chip4-TX2）分别通过第一通道和第二通道同时发射，在Chirp5时间内芯片1、2（Chip1-TX3、Chip2-TX3）分别通过第一通道和第二通道同时发射，Chirp6时间内芯片3、4（Chip3-TX3、Chip4-TX3）分别通过第一通道和第二通道同时发射。
上述步骤101中，针对每个脉冲序列周期，以如下方式对在2个通道发射的脉冲信号分别进行编码的步骤包括：
步骤1011，将第一通道在本次脉冲序列周期（Burst）内分时发射的脉冲信号（Chrip信号）的初相调制为0。
例如，对所有发射通道进行慢时间编码（脉间编码），即相应的脉冲信号（Chirp信号）由相位编码序列调制初相，其中第一通道的不编码，即第一通道的初相调制为0，第二通道采用顺序编码[0,π/2,π,3π/2,0,...]）。
步骤1012，将第二通道在本次脉冲序列周期（Burst）内分时发射的脉冲信号（Chirp信号）的初相调制为：
Figure 597863DEST_PATH_IMAGE057
其中，n表示本次脉冲序列周期的序号，n=1，2，…,
Figure 997621DEST_PATH_IMAGE058
,
Figure 375512DEST_PATH_IMAGE029
表示一帧的脉冲周期 个数或表示多普勒采样点数。
假设第n个脉冲序列周期（Burst），第一通道和第二通道未进行DDM编码的某个脉 冲信号（即某个Chirp信号）分别表示为
Figure 710679DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 908442DEST_PATH_IMAGE060
，那么经过DDM编码后的信号可表示 为：
Figure 252836DEST_PATH_IMAGE061
；
其中，
Figure 485234DEST_PATH_IMAGE062
表示第一通道发射的编码后的脉冲信号，其与未编码前相同，
Figure 991301DEST_PATH_IMAGE063
表示第二通道未进行编码的脉冲信号，
Figure 69503DEST_PATH_IMAGE064
表示第二通道发射的编码 后的脉冲信号，t表示所述脉冲信号的快时间，j表示相位的复数标志。
由于雷达需要发射Na个Burst周期信号，从而构成一帧的数据，在第一个Burst周期内，在第一Chirp周期内芯片1、2分别通过第一通道和第二通道同时发射，16个接收天线共获得16路回波信号，通过DDM解码后分为32路，六次分时则对应于192路信号（与12个发射天线16个接收天线12x16=192通道相一致），192路通道根据DDM编码的方式可以分为两组，两组数据分别进行二维FFT可以获得两个对应的距离-多普勒图像，根据距离-多普勒图像中目标与干扰间位置关系可以完成目标的检测。具体如下：
上述步骤102中，所述对所发射的脉冲信号的回波信号进行采样以得到采样信号，并对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号的步骤包括：
步骤1021，在上述某分时（Chirp）内的回波信号经下变频得到中频信号，并经过模数转换器（ADC）采样获得中频信号的采样信号。
假设在第n个脉冲序列周期（Burst），某分时（Chirp）时间内的第一通道、第二通道未进行DDM编码时，所述采样信号表示为：
Figure 686430DEST_PATH_IMAGE065
；
其中，
Figure 773334DEST_PATH_IMAGE066
表示第一通道的某分时（Chirp）发射的脉冲信号对应的回波采样 信号，即表示第一通道的某分时（Chirp）发射的脉冲信号对应的回波采样信号的第
Figure 450303DEST_PATH_IMAGE007
个 采样数据，且
Figure 622659DEST_PATH_IMAGE007
∈[1,
Figure 308855DEST_PATH_IMAGE067
]；
Figure 374900DEST_PATH_IMAGE068
表示第二通道的某分时（Chirp）发射的脉冲信号 对应的回波采样信号，即表示第二通道的某分时（Chirp）发射的脉冲信号对应的回波采样 信号第
Figure 222770DEST_PATH_IMAGE007
个采样数据，且
Figure 882422DEST_PATH_IMAGE007
∈[1,
Figure 106730DEST_PATH_IMAGE069
]，
Figure 168226DEST_PATH_IMAGE067
表示距离维的采样点数，
Figure 311632DEST_PATH_IMAGE007
表示距离 维采样点的序号。
那么经过DDM编码后，上述分时（Chirp）时间内的回波信号经下变频得到中频信号，并经过ADC采样获得中频信号的采样信号，针对每个脉冲序列周期，根据所述2个通道的回波信号混合在一起得到的采样信号由下式表示：
Figure 458579DEST_PATH_IMAGE070
其中，
Figure 220999DEST_PATH_IMAGE071
，
Figure 137002DEST_PATH_IMAGE072
表示2个通道的回波信 号混合在一起得到的采样信号，
Figure 592255DEST_PATH_IMAGE073
表示第一通道发射的脉冲信号对应的回波采样信 号，
Figure 226498DEST_PATH_IMAGE074
第二通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 651663DEST_PATH_IMAGE075
表示距 离维的采样点数，
Figure 422173DEST_PATH_IMAGE007
表示距离维采样点的序号。
在实际应用中，在第n个脉冲序列周期（Burst），某分时内单个接收天线接收的回 波信号为第一通道和第二通道发射信号的和信号，即只能得到和信号
Figure 48327DEST_PATH_IMAGE076
的信息，而无 法分别获得
Figure 904287DEST_PATH_IMAGE077
与
Figure 8509DEST_PATH_IMAGE078
的信息。
步骤1022，针对每个脉冲序列周期，对在每个分时内根据单个接收天线接收到的回波信号得到的采样信号乘以调制相位的共轭以对其进行解码，得到所述2个通道各自对应的解码信号。
示例性地，针对每个脉冲序列周期，所述2个通道各自对应的解码信号由下式表示：
Figure 164684DEST_PATH_IMAGE079
其中，
Figure 820794DEST_PATH_IMAGE043
，
Figure 164050DEST_PATH_IMAGE080
表示第一通道对应的 解码信号，
Figure 71963DEST_PATH_IMAGE045
表示第二通道对应的解码信号，
Figure 817065DEST_PATH_IMAGE081
表示第一通道发射的脉冲信 号对应的回波采样信号，
Figure 519442DEST_PATH_IMAGE082
第二通道发射的脉冲信号对应的回 波采样信号，
Figure 615574DEST_PATH_IMAGE083
表示2个通道的回波信号混合在一起得 到的采样信号。
示例性地，在第n个脉冲序列周期（Burst）内，每次分时（Chirp）的时间内16个接收天线可得到16路的回波信号，由于一路信号分别乘以两个通道编码相位的共轭后得到两路信号，所以16路的回波信号经过解码后得到32路回波信号，则对应1个脉冲序列周期（Burst）的6次分时共得到32*6=192路信号。
上述步骤103中，所述针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号的步骤包括：
针对每个脉冲序列周期：
步骤1031，将所述2个通道对应的解码信号分别进行距离-多普勒成像处理，并对所述第一通道对应的所有解码信号和所述第二通道对应的所有解码信号分别进行非相干积累。
示例性地，由上述可知，在第n个脉冲序列周期（Burst），对某次分时的时间内单个 接收天线接收的和信号
Figure 186233DEST_PATH_IMAGE084
进行解码，得到第一通道的解码信号和第二通道的解码信 号，如下：
Figure 317000DEST_PATH_IMAGE014
对上述两通道的解码信号
Figure 190278DEST_PATH_IMAGE085
和
Figure 242548DEST_PATH_IMAGE086
分别做距离-多普勒成像处理，并 将上述192路的解码信号分为两个通道分别进行非相干积累处理。具体如下：
首先，对第n个脉冲序列周期（Burst），某次分时的采样信号解码后得到的第一通道的解码信号，进行距离维FFT处理，如下：
Figure 492263DEST_PATH_IMAGE087
其中，
Figure 477537DEST_PATH_IMAGE088
表示上述进行距离维FFT的结果。
然后，针对不同的脉冲序列周期（Burst），对相同分时的第一通道对应的距离维FFT的结果进行多普勒维FFT，如下：
Figure 646350DEST_PATH_IMAGE089
其中，由上述推导得到的多普勒维FFT结果，可以得到干扰对应多普勒单元位置在 目标多普勒单元右侧
Figure 451495DEST_PATH_IMAGE090
单元间隔位置处。同理对第二通道的
Figure 239322DEST_PATH_IMAGE091
进行二维FFT 处理可以得到干扰对应多普勒单元位置在目标多普勒单元左侧
Figure 813523DEST_PATH_IMAGE092
单元间隔位置处， 与图5中所示相一致。
需要说明的是，在对一帧数据进行处理时，12个发射天线和16个接收天线共得到 192路数据，每一路数据量为
Figure 294183DEST_PATH_IMAGE093
*
Figure 586624DEST_PATH_IMAGE021
，对每一路数据进行距离维FFT和多普勒维FFT获得距 离-多普勒图像，由于DDM编码解码的特殊性，目标与干扰在距离多普勒图像中处于相同的 距离单元，同时两者多普勒单元间距为Na/4。
步骤1032，针对所述非相干积累后的距离-多普勒频谱数据实施恒虚警检测处理，得到所述2个通道各自对应的目标检测结果，所述目标检测结果包括目标信号和干扰信号。
因此，所述目标检测结果包括分布在同一距离的目标信号和分布在所述目标信号 的左右侧
Figure 90725DEST_PATH_IMAGE094
单元间隔位置处的干扰信号。
请参阅图5、图6，图5是图2的第一通道的目标信号与干扰信号的位置关系的示意图，图6是图2的第二通道的目标信号与干扰信号的位置关系的示意图。由此可见，本发明的目标与干扰在距离-多普勒频谱中的位置具有以下特点：
距离单元相同（即通过多普勒图像中的纵坐标可以看出目标所在的距离单元是一 致的），目标和干扰的多普勒间距为
Figure 785011DEST_PATH_IMAGE095
，不同通道中干扰分别位于目标左右侧，因此采 用本发明所述的距离-多普勒成像和恒虚警检测相结合的目标检测方法进行目标检测更加 简单方便。
需要说明的是，目标具有距离和速度，而距离单元用于计算目标的距离，多普勒单元用于计算目标的速度。
上述步骤104中，所述将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号包括：
将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为有效目标信号，并将其他目标信号视为干扰信号。
其中，在所述
Figure 170993DEST_PATH_IMAGE096
的表达式中，
Figure 950731DEST_PATH_IMAGE097
表示有效目标信号，而
Figure 736153DEST_PATH_IMAGE098
表示干扰信号；在所述
Figure 284946DEST_PATH_IMAGE099
的表达式中，
Figure 841829DEST_PATH_IMAGE100
表示 有效目标信号，而
Figure 30234DEST_PATH_IMAGE101
表示干扰信号。
综上所述，本发明相比于现有技术，通过TDM技术进行多次分时多通道的发射方式，并且多个发射天线同时发射波形，对不同发射天线的发射波形进行DDM编码（即对发射波形进行调初相），并对接收的回波信号进行DDM解码，从而可以在多普勒域中实现通道的分离，并结合多张距离-多普勒图像完成目标检测。本发明可以提高雷达系统的不模糊速度范围，并能提高能量利用率，同时可以将不同通道在多普勒维上实现分离，使得后续目标检测简单方便。
以下就采用不同分时不同通道的发射方式进行说明。
实施例一是采用6次分时2个通道的发射方式，实施例二是采用4次分时3个通道的发射方式，实施例三是采用2次分时6个通道的发射方式，实施例四是采用1次分时12个通道的发射方式。
实施例二：
请参阅图7，图7是本发明另一实施例的4次分时3个通道的波形示意图。图7示出了第一通道（即通道一，下同）、第二通道（即通道二，下同）以及第三通道（即通道三，下同）。
其中，发射天线Chip1-TX1、Chip2-TX1、Chip3-TX1、Chip4-TX1属于第一通道；发射天线Chip1-TX2、Chip2-TX2、Chip3-TX2、Chip4-TX2属于第二通道；发射天线Chip1-TX3、Chip2-TX3、Chip3-TX3、Chip4-TX3属于第三通道。
在一个脉冲序列周期（Burst）中，分时发射4次，即在Chirp1时间内芯片1（Chip1-TX1、Chip1-TX2、Chip1-TX3）分别在第一通道、第二通道、第三通道同时发射；在Chirp2时间内芯片2（Chip2-TX1、Chip2-TX2、Chip2-TX3）分别在第一通道、第二通道、第三通道同时发射；在Chirp3时间内芯片3（Chip3-TX1、Chip3-TX2、Chip3-TX3）分别在第一通道、第二通道、第三通道同时发射；在Chirp4时间内芯片4（Chip4-TX1、Chip4-TX2、Chip4-TX3）分别在第一通道、第二通道、第三通道同时发射。
示例性地，对所有发射通道进行慢时间编码（脉间编码），即相应脉冲信号（Chirp信号）由相位编码序列调制初相。
其中，第一通道的编码序列为code1~[0,0,0,...]；第二通道的编码序列为code2~[0,π/2,π,3π/2,0,...]；第三通道的编码序列为code3~[0,π,0,π,...]。
具体地，编码序列长度为Na，在第一个脉冲序列周期期间（即Burst-1），第一通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为0，第二通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为0，第三通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为0。在第二个脉冲序列周期期间（即Burst-2），第一通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为0，第二通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为π/2，第三通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为π。
因此，得到一般性表述为：在第N个脉冲序列周期期间（即Burst-N，其中N=1~Na），第一通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为code1(N)；第二通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为code2(N)；第三通道的多次分时发射的脉冲信号（即Chirp信号）的编码相位均为code3(N)。
实施例三：
请参阅图8，图8是本发明再一实施例的2次分时6个通道的波形示意图。图8示出了第一通道（即通道一，下同）、第二通道（即通道二，下同）、第三通道（即通道三，下同）、第四通道（即通道三，下同）、第五通道（即通道五，下同）以及第六通道（即通道六，下同）。
其中，发射天线Chip1-TX1、Chip3-TX1属于第一通道；发射天线Chip1-TX2、Chip3-TX2属于第二通道；发射天线Chip1-TX3、Chip3-TX3属于第三通道；发射天线Chip2-TX1、Chip4-TX1属于第四通道；发射天线Chip2-TX2、Chip4-TX2属于第五通道；发射天线Chip2-TX3、Chip4-TX3属于第六通道。
在一个脉冲序列周期（Burst）中，分时发射2次，即在Chirp1时间内芯片1（Chip1-TX1、Chip1-TX2、Chip1-TX3）、芯片2（Chip2-TX1、Chip2-TX2、Chip2-TX3）分别在第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第五通道以及第六通道同时发射；在Chirp2时间内芯片3（Chip3-TX1、Chip3-TX2、Chip3-TX3）、芯片4（Chip4-TX1、Chip4-TX2、Chip4-TX3）分别在第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第五通道以及第六通道同时发射。
示例性地，图8示出了两个脉冲序列周期，分别是第一脉冲序列周期（Burst-1）和第二脉冲序列周期（Burst-2），但本发明并不限于这两个脉冲序列周期。
需要说明的是，本发明的发射通道（例如第一通道~第六通道）可以根据实际功能需求及硬件条件自定义设计。
示例性地，对所有发射通道进行慢时间编码（脉间编码），即相应Chirp信号由相位编码序列调制初相。
其中，第一通道的编码序列为code1~[0,0,0,...]；第二通道的编码序列为code2~[0,π/4,π/2,3π/4,π,5π/4,...]；第三通道的编码序列为code3~[0,π/2,π,3π/2,0,...]；第四通道的编码序列为 [0,3π/4, 3π/2, 9π/4,...]；第五通道的编码序列为 [0,π,0,π,...]；第六通道的编码序列为 [0,5π/4, 5π/2, 5π,...]。
实施例四：
在一个脉冲序列周期（Burst）中，12个发射通道同时发射，即在Chirp1时间内，芯片1（Chip1-TX1、Chip1-TX2、Chip1-TX3）、芯片2（Chip2-TX1、Chip2-TX2、Chip2-TX3）、芯片3（Chip3-TX1、Chip3-TX2、Chip3-TX3）、芯片4（Chip4-TX1、Chip4-TX2、Chip4-TX3）分别在第一~第十二通道同时发射。
示例性地，对所有发射通道进行慢时间编码（脉间编码），即相应Chirp信号由相位编码序列调制初相，则12个发射天线（即12个发射通道）的脉冲信号的编码为：
code1~[0,0,0,...]；
code2~[0,π/8,π/4,3π/8,π/2,...]；
code3~[0,π/4,π/2,3π/4,π,5π/4,...]；
code4~[0,3π/8, 6π/8,9π/8,...]；
code5~[0,π/2,π,3π/2,0,...]；
code6~[0,5π/8,10π/8,...]；
code7~[0,3π/4, 3π/2, 9π/4,...]；
code8~[0,7π/8,14π/8,...]；
code9~[0,π,0,π,...]
code10~[0,9π/8,18π/8,...]；
code11~[0,10π/8,20π/8,...]；
code12~[0,11π/8,22π/8,...]。
请参阅图9，图9是是本发明另一实施例的脉冲信号编码的示意图。图9的横坐标表示第一Chirp周期（Chirp 1）、第二Chirp周期（Chirp 2）以及第三Chirp周期（Chirp 3），纵坐标表示频率（Frequency）。发射天线（TX1~TX12)对应的脉冲信号编码如图所示。例如，上述code1~[0,0,0,...]对应的TX1为0°,0°,0°,...。code2~[0,π/8,π/4,3π/8,π/2,...]对应的TX2为0°,22.5°,45°,...。code3~[0,π/4,π/2,3π/4,π,5π/4,...]对应的TX3为0°,45°,90°,...。
需要注意的是，能够编码的通道数以及相位的最小间距取决于硬件，例如采用三位的移相器，最小的相位偏移为2π/(2.^3)= π/4，即45°，则最多只有8个通道可以同时发射。
上述实施例二~实施例四只是列举了不同分时不同通道的发射方式，而所述基于MIMO雷达的目标检测方法的技术实现可参考实施例一，实施例二~实施例四不做赘述。
下面对本发明提供的基于MIMO雷达的目标检测装置进行描述，下文描述的基于MIMO雷达的目标检测装置与上文描述的基于MIMO雷达的目标检测方法可相互对应参照。
请参阅图10，图10是本发明提供的基于MIMO雷达的目标检测装置的结构示意图。本发明提供的一种基于MIMO雷达的目标检测装置，所述雷达具有第一预设数量的发射天线和第二预设数量的接收天线，所述装置900包括分时编码模块910、解码模块920以及目标检测模块930。其中，
分时编码模块910，用于针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号，其中，不同通道的脉冲信号的编码方式不同，并且M与N的乘积等于所述第一预设数量，M是大于0的自然数，N是大于1的自然数；
解码模块920，用于对所发射的脉冲信号的回波信号进行采样以得到采样信号，并对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号；
目标检测模块930，用于针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号，并且将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号。
示例性地，所述分时编码模块910还用于：
针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时2个通道的方式依序从M×2个发射天线发射经编码的脉冲信号。
示例性地，所述分时编码模块910还用于：
针对每个脉冲序列周期，以如下方式对在2个通道发射的脉冲信号分别进行编码：
将第一通道在本次脉冲序列周期内分时发射的脉冲信号的初相调制为0；以及
将第二通道在本次脉冲序列周期内分时发射的脉冲信号的初相调制为：
Figure 963555DEST_PATH_IMAGE102
其中，n表示本次脉冲序列周期的序号，n=1，2，…,
Figure 632434DEST_PATH_IMAGE022
,
Figure 360218DEST_PATH_IMAGE049
表示一帧的脉冲周期 个数或表示多普勒采样点数。
示例性地，所述2个通道发射的每个经编码的脉冲信号以下式表示：
Figure 848968DEST_PATH_IMAGE103
；
其中，
Figure 710614DEST_PATH_IMAGE104
表示第一通道发射的编码后的脉冲信号，其与未编码前相同，
Figure 968420DEST_PATH_IMAGE105
表示第二通道未进行编码的脉冲信号，
Figure 867106DEST_PATH_IMAGE106
表示第二通道发射的编 码后的脉冲信号，t表示所述脉冲信号的快时间，j表示相位的复数标志。
示例性地，针对每个脉冲序列周期，根据所述2个通道的回波信号混合在一起得到的采样信号由下式表示：
Figure 843152DEST_PATH_IMAGE107
其中，
Figure 383855DEST_PATH_IMAGE108
，
Figure 620801DEST_PATH_IMAGE109
表示2个通道的回波信号混合 在一起得到的采样信号，
Figure 955968DEST_PATH_IMAGE110
表示第一通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 419310DEST_PATH_IMAGE111
第二通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 498124DEST_PATH_IMAGE075
表示距离 维的采样点数，
Figure 464943DEST_PATH_IMAGE007
表示距离维采样点的序号。
示例性地，所述解码模块920还用于：
针对每个脉冲序列周期，对在每个分时内根据单个接收天线接收到的回波信号得到的采样信号乘以调制相位的共轭以对其进行解码，得到所述2个通道各自对应的解码信号。
示例性地，针对每个脉冲序列周期，所述2个通道各自对应的解码信号由下式表示：
Figure 236590DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure 46283DEST_PATH_IMAGE112
，
Figure 663209DEST_PATH_IMAGE113
表示第一通道对应的解 码信号，
Figure 750114DEST_PATH_IMAGE114
表示第二通道对应的解码信号，
Figure 692662DEST_PATH_IMAGE115
表示第一通道发射的脉冲信号 对应的回波采样信号，
Figure 865018DEST_PATH_IMAGE019
第二通道发射的脉冲信号对应的回波采 样信号，
Figure 413198DEST_PATH_IMAGE083
表示2个通道的回波信号混合在一起得到的 采样信号。
示例性地，所述目标检测模块930还用于：
针对每个脉冲序列周期：
将所述2个通道对应的解码信号分别进行距离-多普勒成像处理，并对所述第一通道对应的所有解码信号和所述第二通道对应的所有解码信号分别进行非相干积累；
针对所述非相干积累后的距离-多普勒频谱数据实施恒虚警检测处理，得到所述2个通道各自对应的目标检测结果，所述目标检测结果包括目标信号和干扰信号。
示例性地，所述第一通道对应的目标检测结果中的干扰信号分布在所述目标信号 的右侧
Figure 354609DEST_PATH_IMAGE022
/4的间隔位置处，所述第二通道对应的目标检测结果中的干扰信号分布在所述 目标信号的左侧
Figure 468059DEST_PATH_IMAGE022
/4的间隔位置处，其中
Figure 127710DEST_PATH_IMAGE116
是多普勒维的采样点数。
示例性地，所述目标检测模块930还用于：
将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为有效目标信号，并将其他目标信号视为干扰信号；
其中，在所述
Figure 86439DEST_PATH_IMAGE117
的表达式中，
Figure 413515DEST_PATH_IMAGE118
表示有效目标信号，而
Figure 291341DEST_PATH_IMAGE119
表示干扰信号；在所述
Figure 703868DEST_PATH_IMAGE120
的表达式中，
Figure 466288DEST_PATH_IMAGE121
表示有 效目标信号，而
Figure 382291DEST_PATH_IMAGE122
表示干扰信号。
本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括前面所述的基于MIMO雷达的目标检测装置。
请参阅图11，图11示例了一种电子设备的实体结构示意图，该电子设备可以包括：处理器(processor)1010、通信接口(Communications Interface)1020、存储器(memory)830和通信总线1040，其中，处理器1010，通信接口1020，存储器1030通过通信总线1040完成相互间的通信。处理器1010可以调用存储器1030中的逻辑指令，以执行前面所述的任一种基于MIMO雷达的目标检测方法。
此外，上述的存储器1030中的逻辑指令可以通过软件功能单元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，本发明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）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种基于MIMO雷达的目标检测方法，所述雷达具有第一预设数量的发射天线和第二预设数量的接收天线，其特征在于，所述方法包括：
针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号，其中，不同通道的脉冲信号的编码方式不同，并且M与N的乘积等于所述第一预设数量，M是大于0的自然数，N是大于1的自然数；
对所发射的脉冲信号的回波信号进行采样以得到采样信号，并对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号；
针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号；
将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号；
其中，采用M次分时2个通道的方式，根据所述2个通道的回波信号混合在一起得到的采样信号由下式表示：
Figure 79676DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 670057DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 305438DEST_PATH_IMAGE003
表示2个通道的回波信号混 合在一起得到的采样信号，
Figure 196033DEST_PATH_IMAGE004
表示第一通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 320984DEST_PATH_IMAGE005
第二通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 195399DEST_PATH_IMAGE006
表示距离维的 采样点数，
Figure 368892DEST_PATH_IMAGE007
表示距离维采样点的序号。
2.根据权利要求1所述的基于MIMO雷达的目标检测方法，其特征在于，针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号包括：
针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时2个通道的方式依序从M×2个发射天线发射经编码的脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的基于MIMO雷达的目标检测方法，其特征在于，所述针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时2个通道的方式依序从M×2个发射天线发射经编码的脉冲信号包括：
针对每个脉冲序列周期，以如下方式对在2个通道发射的脉冲信号分别进行编码：
将第一通道在本次脉冲序列周期内分时发射的脉冲信号的初相调制为0；以及
将第二通道在本次脉冲序列周期内分时发射的脉冲信号的初相调制为：
Figure 582835DEST_PATH_IMAGE008
其中，n表示本次脉冲序列周期的序号，n=1，2，…,
Figure 816371DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 912503DEST_PATH_IMAGE010
表示一帧的脉冲周期个数 或表示多普勒采样点数。
4.根据权利要求3所述的基于MIMO雷达的目标检测方法，其特征在于，所述2个通道发射的每个经编码的脉冲信号以下式表示：
Figure 952003DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，
Figure 82770DEST_PATH_IMAGE012
表示第一通道发射的编码后的脉冲信号，其与未编码前相同，
Figure 221627DEST_PATH_IMAGE013
表示 第二通道未进行编码的脉冲信号，
Figure 8318DEST_PATH_IMAGE014
表示第二通道发射的编码后的 脉冲信号，t表示所述脉冲信号的快时间，j表示相位的复数标志。
5.根据权利要求1所述的基于MIMO雷达的目标检测方法，其特征在于，所述对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号包括：
针对每个脉冲序列周期，对在每个分时内根据单个接收天线接收到的回波信号得到的采样信号乘以调制相位的共轭以对其进行解码，得到所述2个通道各自对应的解码信号。
6.根据权利要求5所述的基于MIMO雷达的目标检测方法，其特征在于，针对每个脉冲序列周期，所述2个通道各自对应的解码信号由下式表示：
Figure 523612DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 508886DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 149470DEST_PATH_IMAGE017
表示第一通道对应的解码 信号，
Figure 485774DEST_PATH_IMAGE018
表示第二通道对应的解码信号，
Figure 742443DEST_PATH_IMAGE019
表示第一通道发射的脉冲信号对 应的回波采样信号，
Figure 582223DEST_PATH_IMAGE020
表示第二通道发射的脉冲信号对应的回波 采样信号，
Figure 328462DEST_PATH_IMAGE021
表示2个通道的回波信号混合在一起得到的 采样信号。
7.根据权利要求6所述的基于MIMO雷达的目标检测方法，其特征在于，所述针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号包括：
针对每个脉冲序列周期：
将所述2个通道对应的解码信号分别进行距离-多普勒成像处理，并对所述第一通道对应的所有解码信号和所述第二通道对应的所有解码信号分别进行非相干积累；
针对所述非相干积累后的距离-多普勒频谱数据实施恒虚警检测处理，得到所述2个通道各自对应的目标检测结果，所述目标检测结果包括目标信号和干扰信号。
8.根据权利要求7所述的基于MIMO雷达的目标检测方法，其特征在于，所述第一通道对 应的目标检测结果中的干扰信号分布在所述目标信号的右侧
Figure 948799DEST_PATH_IMAGE022
/4的间隔位置处，所述第 二通道对应的目标检测结果中的干扰信号分布在所述目标信号的左侧
Figure 805897DEST_PATH_IMAGE022
/4的间隔位置 处。
9.根据权利要求8所述的基于MIMO雷达的目标检测方法，其特征在于，所述将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号包括：
将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为有效目标信号，并将其他目标信号视为干扰信号；
其中，在所述
Figure 765763DEST_PATH_IMAGE023
的表达式中，
Figure 620586DEST_PATH_IMAGE024
表示有效目标信号，而
Figure 665902DEST_PATH_IMAGE025
表示干扰信号；在所述
Figure 326691DEST_PATH_IMAGE026
的表达式中，
Figure 203380DEST_PATH_IMAGE027
表示有 效目标信号，而
Figure 291422DEST_PATH_IMAGE028
表示干扰信号。
10.一种基于MIMO雷达的目标检测装置，所述雷达具有第一预设数量的发射天线和第二预设数量的接收天线，其特征在于，所述装置包括：
分时编码模块，用于针对所述雷达的每个脉冲序列周期，以M次分时N个通道的方式依序从所述第一预设数量的发射天线发射经编码的脉冲信号，其中，不同通道的脉冲信号的编码方式不同，并且M与N的乘积等于所述第一预设数量，M是大于0的自然数，N是大于1的自然数；
解码模块，用于对所发射的脉冲信号的回波信号进行采样以得到采样信号，并对所述采样信号进行解码以得到分别对应于所述N个通道的解码信号；
目标检测模块，用于针对每个通道，将对应于该通道的解码信号进行距离-多普勒成像处理，得到对应于该通道的所有目标信号，并且将在所有通道对应的距离-多普勒成像中均位于同一距离-多普勒单元位置处的目标信号确认为对应于目标的有效目标信号；
其中，采用M次分时2个通道的方式，根据所述2个通道的回波信号混合在一起得到的采样信号由下式表示：
Figure 824034DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 226197DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 629496DEST_PATH_IMAGE030
表示2个通道的回波信号混 合在一起得到的采样信号，
Figure 154019DEST_PATH_IMAGE004
表示第一通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 236244DEST_PATH_IMAGE031
第二通道发射的脉冲信号对应的回波采样信号，
Figure 238835DEST_PATH_IMAGE006
表示距离维的 采样点数，
Figure 762220DEST_PATH_IMAGE007
表示距离维采样点的序号。
11.一种电子设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至9任一项所述的基于MIMO雷达的目标检测方法。
12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求10所述的基于MIMO雷达的目标检测装置。
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