CN113795770B - 一种信号处理方法、装置及系统 - Google Patents
一种信号处理方法、装置及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113795770B CN113795770B CN202080020037.4A CN202080020037A CN113795770B CN 113795770 B CN113795770 B CN 113795770B CN 202080020037 A CN202080020037 A CN 202080020037A CN 113795770 B CN113795770 B CN 113795770B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- target device
- echo signal
- detection
- doppler frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
- G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
- G01S13/751—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal
- G01S13/756—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal using a signal generator for modifying the reflectivity of the reflector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
- G01S7/414—Discriminating targets with respect to background clutter
Abstract
本申请涉及一种信号处理方法、装置及系统,可以应用于雷达等传感器,适用于自动驾驶、智能驾驶或者智能传输等领域。目标装置接收来自检测装置的第一发射信号。目标装置生成第一回波信号,第一回波信号是基于对第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的,且第一回波信号与第一发射信号存在第一多普勒频偏。第一回波信号用于确定检测装置和目标装置之间的距离。由于第一回波信号的多普勒频率与来自环境的回波信号的多普勒频率有所不同,因此检测装置能够根据多普勒频率区分出来自目标装置的第一回波信号,从而可以根据第一回波信号对该目标装置进行测距。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及短距离通信领域。本申请提供一种信号处理方法、装置及系统。本申请实施例可应用于车联网,例如车到一切(vehicle toeverything,V2X)、车与车(vehicle-to-vehicle,V2V)等,或可用于自动驾驶,智能驾驶,智能网联车,智能机器人,或无人运输车等领域。
背景技术
目前,雷达可以对物体进行测距。雷达是一种使用无线电波来确定物体的距离、角度或速度的检测系统。它可以用于飞机,轮船,航天器,制导导弹,机器人或机动车辆等设备,还可以用于检测天气形成或地形等。雷达在对目标物体进行测距时,可以发射无线电波,无线电波到达目标物体后会被反射回来,雷达根据反射波可以确定雷达与目标物体之间的距离。
其中,雷达可以依赖反射波的电磁能量获得目标物体的信息。但是,当目标物体处于大的反射背景时,此时目标物体反射的电磁能量将远远小于环境反射的电磁能量。如果目标物体处于静止状态,那么雷达可能无法区分来自目标物体的反射波和来自环境的反射波,导致目标物体无法被识别。例如,目标物体是挂在墙上的挂钟,那么墙面就是较大的反射背景。雷达所发射的无线电波到达挂钟后被反射,该无线电波到达墙面后也被反射,挂钟的面积相对于墙面的面积来说很小,因此挂钟反射的电磁能量远小于墙面反射的电磁能量。那么,挂钟的反射波和墙面的反射波到达雷达后,雷达无法区分这两个反射波,可能认为这两个反射波是同一个反射波,从而导致挂钟无法被探测到,自然也无法完成对挂钟的测距。
发明内容
本申请实施例提供一种信号处理方法、装置及系统,用于对目标物体进行测距,即使目标物体处于静止状态或低速移动状态或者环境反射的电磁能量较大,通过本申请实施例提供的方法也能准确、高效地完成测距。
第一方面,提供第一种信号处理方法,该方法包括:接收来自检测装置的第一发射信号;生成第一回波信号,所述第一回波信号是基于对所述第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的,且所述第一回波信号与所述第一发射信号存在第一多普勒频偏;其中,所述第一回波信号用于确定所述检测装置和目标装置之间的距离。
该方法可以由目标装置执行,目标装置例如为能够对所反射的信号进行调制的目标物体,或者,目标装置也可以是设置在目标物体上的标签等。
在本申请实施例中,目标装置可以调制基于上述第一发射信号的部分反射信号,得到第一回波信号,第一回波信号和第一发射信号之间存在第一多普勒频偏。这样,检测装置在接收第一回波信号后,即使检测装置还接收了来自环境的回波信号,但由于第一回波信号对应的第二多普勒频率与来自环境的回波信号的多普勒频率有所不同,因此检测装置能够区分出来自目标装置的第一回波信号,从而可以对目标装置进行识别,以及,也可以根据第一回波信号对该目标装置进行测距。可以看到,采用本申请实施例提供的技术方案,即使对于处于大的反射背景下的静止的目标装置或低速移动的目标装置,也能够完成识别及测距等任务。
在一种可选的实施方式中,所述第一回波信号所对应的第二多普勒频率与所述第一多普勒频偏的差值小于或者等于第一阈值,所述第一阈值是根据第一信息确定的,所述第一信息包括预先设置的速度信息,所述第二多普勒频率对应所述检测装置和目标装置之间的距离。
如果目标装置处于静止状态,则第一回波信号只对应第一多普勒频偏,而不再对应其他的多普勒频率,那么检测装置根据第一多普勒频偏就可以确定检测装置和目标装置之间的距离。但目标装置有可能并不处于静止状态,例如可能处于低速移动状态,那么第一回波信号除了对应由于调制所产生的多普勒频率之外,还可能对应由于目标装置的移动所产生的多普勒频率。也就是说,对于目标装置来说,第一回波信号的多普勒频率是第一多普勒频率,但对于检测装置来说,第一回波信号的多普勒频率为第二多普勒频率,第二多普勒频率体现了第一多普勒频率以及由于目标装置的移动所产生的多普勒频率。如果是这种情况,则检测装置只是根据第一多普勒频偏检测第一回波信号,可能会导致漏检。因此,可选的,为了减小检测装置漏检的概率,可以设置第一阈值,令第一回波信号对应的第二多普勒频率与第一多普勒频偏之间的差值小于或等于第一阈值,这样,检测装置根据第一多普勒频偏和第一阈值就可以确定目标装置和检测装置之间的距离。而检测装置确定目标装置和检测装置之间的距离时,实际上是根据第一多普勒频偏、第一阈值以及检测装置接收的第一回波信号对应的第二多普勒频率来确定,因此认为第二多普勒频率对应检测装置和目标装置之间的距离。通过设置第一阈值,可以扩大检测装置对于第一回波信号的检测范围,尽量避免漏检的情况出现,提高检测成功率。
具体的,预先设置的速度信息,例如为第一速度范围。例如第一阈值根据第一速度范围确定,那么第一阈值可以大于或等于第一速度范围所对应的多普勒频率的最大值,或者说,第一阈值可以大于或等于第二速度所对应的多普勒频率,第二速度是第一速度范围所包括的最大值。或者,预先设置的目标装置的速度信息,也可以是第二速度,如果是这种情况,可以不考虑速度范围。第一速度范围,例如由检测装置和目标装置事先协商确定,或者由网络设备设置并告知检测装置,或者由检测装置预先设置等。另外,预先设置的目标装置的速度信息,可以是预先设置的目标装置的实际速度信息,也可以是预先设置的目标装置相对于检测装置的相对速度信息。
在一种可选的实施方式中,所述目标装置的速度位于第一速度范围内。可选的,所述第一速度范围为预先设置的。
在本申请实施例中由于设置了第一多普勒频偏,那么可选的,目标装置的运动速度(这里是指目标装置的实际运动速度,或者是指目标装置相对于检测装置的相对速度,而不是前述的模拟运动速度)也需要满足一定条件,才能使得检测装置能够检测到目标装置。鉴于此,例如在本申请实施例中,目标装置的运动速度可以位于所述的第一速度范围内,第一速度范围例如由检测装置来确定。所述的目标装置的运动速度可以是指目标装置的实际运动速度,或者是指目标装置相对于检测装置的相对速度。而第一速度范围也可以用于确定第一阈值,相当于,本申请实施例可以规定目标装置的运动速度,也可以根据所规定的运动速度来设置第一阈值,从而使得检测装置能够检测到目标装置的回波信号,减小漏检的概率。所规定的目标装置的运动速度,可以是目标装置的实际运动速度,或者是目标装置相对于检测装置的相对速度。例如,检测装置要对与检测装置的相对速度小于或等于F的目标装置进行测距,那么第一速度范围可以根据速度F确定,例如第一速度范围为[0,速度F]。也就是说,第一速度范围可以根据检测装置的检测目的来确定。或者第一速度范围也可以通过其他因素确定,具体的不做限制。
在一种可选的实施方式中,生成第一回波信号,包括:
改变所述目标装置的天线的阻抗,以实现对所述第一发射信号的部分反射信号的幅度的调制;
得到所述第一回波信号。
目标装置的天线的阻抗例如有多个取值,对此可以理解为有多个档位,以及有一个开关。当开关与不同的档位连通时,目标装置的天线的阻抗就不同。而目标装置可以控制该开关,从而实现对目标装置的天线的阻抗的调整。当目标装置的天线的阻抗不同时,回波信号的幅度也就不同。因此,目标装置可以将目标装置的天线的阻抗在至少两个取值之间切换,通过这种切换可以实现改变目标装置的天线的阻抗的目的,从而可以对第一部分反射信号的幅度进行调制,得到第一回波信号。本申请实施例所述的目标装置对于第一部分反射信号的进行调制,该调制方式例如为这里所述的改变目标装置的天线阻抗的方式。当然这只是目标装置得到第一回波信号的一种方式,除了切换目标装置的天线的阻抗外,目标装置还可以采用其他调制方式得到第一回波信号。
在一种可选的实施方式中,所述第一多普勒频偏是基于第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
目标装置所在的环境例如为第一区域,即,第一速度是第一区域内的运动速度最高的物体的速度。第一区域可以位于检测装置的检测范围(或者说覆盖范围)内,例如第一区域可包括检测装置的全部检测范围或部分检测范围。例如,如果要提高检测装置的检测准确度,减小漏检的概率,或者检测装置的全部检测范围内都包括处于运动状态的物体,则第一区域可以包括检测装置的全部检测范围,例如检测装置可以根据检测装置的全部检测范围内运动速度最高的物体的运动速度设置第一速度,这样设置的第一速度较为准确。或者,如果检测装置的第一部分检测范围内包含的物体多数处于静止状态,那么在确定第一速度时,可以只考虑检测装置除了第一部分检测范围之外的剩余的检测范围,例如检测装置可以根据检测装置的全部检测范围中除第一部分检测范围之外的剩余的检测范围内的运动速度最高的物体的运动速度设置第一速度,这样设置的第一速度相对来说也较为准确,对于检测装置的检测准确度的影响较小,而且在设置第一速度时考虑的区域有所减小,有助于简化确定第一速度的过程。
其中,检测装置的检测范围可以这样理解:检测装置发出发射信号,该发射信号到达物体后被反射,物体所反射的信号如果能够被该检测装置所接收,则该物体就位于该检测装置的检测范围内,而如果该物体所反射的信号不能被该检测装置所接收,则该物体就位于该检测装置的检测范围外。
一般来说,速度越快的物体所产生的信号(或者,反射的信号)对应的多普勒频率越大,速度越慢的物体所产生的信号(或者,反射的信号)对应的多普勒频率越小。例如本申请实施例中的第一多普勒频偏可以大于具有第一速度的物体产生的信号(或,反射的信号)对应的多普勒频率。例如第一多普勒频偏为fm,以第一多普勒频偏等于第一回波信号对应的第二多普勒频率为例,检测装置在接收第一回波信号后,可以将第一回波信号对应的差频信号输入距离-多普勒谱,在距离-多普勒谱中检测+fm和-fm处是否有对应的信号,如果在+fm和-fm处有对应的信号,则在距离-多普勒谱中+fm和-fm对应的距离就是检测装置和目标装置之间的距离。如果使得第一多普勒频偏大于具有第一速度的物体产生的信号(或,反射的信号)对应的多普勒频率,那么在距离-多普勒谱中,目标装置所在的环境中的所有的物体由于运动所对应的多普勒频率,就都不会达到-fm或+fm这两个频率,减小了检测装置误将其他物体对应的多普勒频率错认为是第一回波信号对应的第二多普勒频率的几率,也就是说可以减小误检的概率,提高检测装置的检测成功率。
第二方面,提供第二种信号处理方法,该方法包括:发送第一发射信号;接收来自目标装置的第一回波信号,所述第一回波信号是所述第一发射信号的部分反射信号经调制后产生的,相对所述第一发射信号,所述第一回波信号对应第二多普勒频率;根据所述第一回波信号确定检测装置和所述目标装置的距离。
该方法可以由检测装置执行,检测装置例如为通信设备,或者,检测装置也可以是安装在通信设备中的芯片,通信设备例如为雷达(或,雷达装置),或者通信设备也可以是其他的设备。或者,检测装置也可以是读写器等。
在一种可选的实施方式中,所述第二多普勒频率与所述第一回波信号对应的第一多普勒频偏的差值小于或者等于第一阈值,所述第一阈值对应于第一信息,所述第一信息包括预先设置的速度信息。
在一种可选的实施方式中,根据所述第一回波信号确定检测装置和所述目标装置的距离,包括:
确定所述第一回波信号对应的差频信号;
根据所述差频信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离。
第一回波信号对应的差频信号包含了目标装置的多普勒信息(例如多普勒频率),以及包含了目标装置和检测装置之间的距离信息。因此,通过对该差频信号进行进一步处理,就可以确定目标装置和检测装置之间的距离。例如检测装置在确定该差频信号后,可以确定该差频信号的频率,该差频信号的频率,也就是第一回波信号对应的第二多普勒频率,因此根据该差频信号的频率就能确定目标装置和检测装置之间的距离。其中,如果检测装置还接收了来自目标装置所在的环境的第二回波信号,则检测装置也可以确定第二回波信号对应的差频信号,例如称为第一差频信号,另外,如果检测装置还接收了来自目标装置的未被调制的反射信号,检测装置也可以确定所述的未被调制的反射信号对应的差频信号,例如称为第二差频信号。第一差频信号的频率和第二差频信号的频率一般来说是相同的,但第一回波信号对应的差频信号的频率,与第一差频信号或第二差频信号的频率是不同的,因此检测装置就可以识别出第一回波信号。
在一种可选的实施方式中,根据所述差频信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离,包括:
将所述差频信号输入距离-多普勒谱,所述距离-多普勒谱用于表征距离、多普勒频率和信号能量之间的关系;
确定所述距离-多普勒谱中第一频率范围内的信号对应的距离为所述检测装置和所述目标装置的距离,所述第一频率范围是根据所述第一多普勒频偏和所述第一阈值确定的。
在距离-多普勒谱中,距离和多普勒频率具有对应关系,检测装置可以确定距离-多普勒谱中的第一频率范围内是否有满足能量要求的信号,如果有,则该信号在该距离-多普勒谱中对应的距离就是检测装置和目标装置之间的距离。第一频率范围可以是根据第一多普勒频偏确定的,或者是根据第一多普勒频偏和第一阈值确定的。
在一种可选的实施方式中,所述第一多普勒频偏是根据第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
关于第二方面或各种的实施方式所带来的技术效果,可参考对于第一方面或相应的实施方式的技术效果的介绍。
第三方面,提供一种目标装置,例如该目标装置为如前所述的目标装置。所述目标装置用于执行上述第一方面或任一可能的实施方式中的方法。具体地,所述目标装置可以包括用于执行第一方面或任一可能的实施方式中的方法的模块,例如包括处理模块和收发模块。示例性地,目标装置例如为能够对所反射的信号进行调制的目标物体,或者是设置在该目标物体上的功能模块,例如芯片系统,或者标签等。其中,
所述收发模块,用于接收来自检测装置的第一发射信号;
所述处理模块,用于生成第一回波信号,所述第一回波信号是基于对所述第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的,且所述第一回波信号与所述第一发射信号存在第一多普勒频偏;
其中,所述第一回波信号用于确定所述检测装置和目标装置之间的距离。
在一种可选的实施方式中,所述第一回波信号所对应的第二多普勒频率与所述第一多普勒频偏的差值小于或等于第一阈值,所述第一阈值是根据第一信息确定的,所述第一信息包括预先设置的所述目标装置的速度信息,所述第二多普勒频率对应所述检测装置和目标装置之间的距离。在一种可选的实施方式中,所述目标装置的速度位于第一速度范围内,其中,所述第一速度范围为预先设置的。
在一种可选的实施方式中,所述处理模块用于通过如下方式生成第一回波信号:改变所述目标装置的天线的阻抗,以实现对所述第一发射信号的部分反射信号的幅度的调制;得到所述第一回波信号。
在一种可选的实施方式中,所述第一多普勒频偏是基于第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
关于第三方面或各种的实施方式所带来的技术效果,可参考对于第一方面或相应的实施方式的技术效果的介绍。
第四方面,提供一种检测装置,例如该检测装置为如前所述的检测装置。所述检测装置用于执行上述第二方面或任一可能的实施方式中的方法。具体地,所述检测装置可以包括用于执行第二方面或任一可能的实施方式中的方法的模块,例如包括处理模块和收发模块。示例性地,检测装置例如为通信设备,或者,检测装置也可以是安装在通信设备中的芯片,通信设备例如为雷达(或,雷达装置),或者通信设备也可以是其他的设备。或者,检测装置也可以是读写器等。其中,
所述收发模块,用于发送第一发射信号;
所述收发模块,还用于接收来自目标装置的第一回波信号,所述第一回波信号是所述第一发射信号的部分反射信号经调制后产生的;相对所述第一发射信号,所述第一回波信号对应第二多普勒频率;
所述处理模块,用于根据所述第一回波信号确定检测装置和所述目标装置的距离。
在一种可选的实施方式中,所述第二多普勒频率与所述第一回波信号所对应的第一多普勒频偏的差值小于或者等于第一阈值,所述第一阈值对应于第一信息,所述第一信息包括预先设置的速度信息。
在一种可选的实施方式中,所述处理模块用于通过如下方式根据所述第一回波信号确定检测装置和所述目标装置的距离:
确定所述第一回波信号对应的差频信号;
根据所述差频信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离。
在一种可选的实施方式中,所述处理模块用于通过如下方式根据所述差频信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离:
将所述差频信号输入距离-多普勒谱,所述距离-多普勒谱用于表征距离、多普勒频率和信号能量之间的关系;
确定所述距离-多普勒谱中第一频率范围内的信号对应的距离为所述检测装置和所述目标装置的距离,所述第一频率范围是根据所述第一多普勒频偏和所述第一阈值确定的。
在一种可选的实施方式中,所述第一多普勒频偏是根据第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
关于第四方面或各种的实施方式所带来的技术效果,可参考对于第二方面或相应的实施方式的技术效果的介绍。
第五方面,提供一种目标装置,该目标装置例如为如前所述的目标装置。该目标装置包括至少一个处理器和通信电路(或者,称为接口电路),例如至少一个处理器可实现如第一方面所述的处理模块的功能,通信电路可实现如第一方面所述的收发模块的功能。该通信电路例如包括处理电路和天线等。至少一个处理器和通信电路相互耦合,用于实现上述第一方面或各种可能的实施方式所描述的方法。示例性地,所述目标装置例如为能够对所反射的信号进行调制的目标物体,或者是设置在该目标物体上的功能模块,例如芯片系统,或者标签等。
其中,如果目标装置为目标物体,通信电路例如通过所述目标物体中的收发器(或者,发送器和接收器)实现,例如所述收发器通过所述目标物体中的天线、馈线和编解码器等实现。或者,如果目标装置为设置在目标物体中的芯片,那么通信电路例如为芯片的输入/输出接口,例如输入/输出管脚等,该通信电路与探测设备中的射频收发组件连接,以通过射频收发组件实现信息的收发。或者,如果目标装置为设置在目标物体上的标签,那么通信电路例如包括标签的天线,该天线可以反射来自其他装置的信号。
第六方面,提供一种检测装置,该检测装置例如为如前所述的检测装置。该检测装置包括至少一个处理器和通信电路(或者,称为接口电路),例如至少一个处理器可实现如第二方面所述的处理模块的功能,通信电路可实现如第二方面所述的收发模块的功能。该通信电路例如包括处理电路和天线等。至少一个处理器和通信电路相互耦合,用于实现上述第二方面或各种可能的实施方式所描述的方法。示例性地,所述检测装置例如为能够根据接收的回波信号对目标装置进行测距的通信设备,或者是设置在该通信设备上的功能模块,例如芯片系统,或者标签等。示例性地,所述通信设备例如为雷达(或,雷达装置),或者所述通信设备也可以是其他的设备。或者,检测装置也可以是读写器等。
其中,如果检测装置为通信设备,通信电路例如通过所述通信设备中的收发器(或者,发送器和接收器)实现,例如所述收发器通过所述通信设备中的天线、馈线和编解码器等实现。或者,如果检测装置为设置在通信设备中的芯片,那么通信电路例如为芯片的输入/输出接口,例如输入/输出管脚等,该通信接口与通信设备中的射频收发组件连接,以通过射频收发组件实现信息的收发。
第七方面,提供一种检测系统,该检测系统包括如第三方面所述的目标装置或第五方面所述的目标装置,以及包括如第四方面所述的检测装置或第六方面所述的检测装置。
第八方面,提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序,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上述第一方面或任意一种可能的实施方式中所述的方法。
第九方面,提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序,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上述第二方面或任意一种可能的实施方式中所述的方法。
第十方面,提供一种包含指令的计算机程序产品,所述计算机程序产品用于存储计算机程序,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上述第一方面或的任意一种可能的实施方式中所述的方法。
第十一方面,提供一种包含指令的计算机程序产品,所述计算机程序产品用于存储计算机程序,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上述第二方面或的任意一种可能的实施方式中所述的方法。
在本申请实施例中,检测装置在接收第一回波信号后,即使检测装置还接收了来自环境的回波信号,但由于第一回波信号的多普勒频率与来自环境的回波信号的多普勒频率有所不同,因此检测装置能够根据多普勒频率区分出来自目标装置的第一回波信号,从而可以根据第一回波信号对该目标装置进行测距。
附图说明
图1为读写器对标签进行测距的示意图;
图2为利用环境的射频信号获得能量以进行通信的示意图;
图3为雷达对目标物体进行测距的示意图;
图4为毫米波雷达的工作原理示意图;
图5为本申请实施例的一种应用场景示意图;
图6为本申请实施例提供的信号处理方法的流程图;
图7A为本申请实施例中目标装置的天线的阻抗的一种示意图;
图7B为本申请实施例中目标装置的天线的阻抗与回波信号之间的关系的一种示意图;
图8为本申请实施例中的第一发射信号和第一回波信号的一种示意图;
图9为本申请实施例中第一回波信号对应新的频率分量的示意图;
图10为本申请实施例中距离-多普勒谱的一种示意图;
图11为本申请实施例提供的目标装置的一种结构示意图;
图12为本申请实施例提供的检测装置的一种结构示意图;
图13为本申请实施例提供的检测装置的一种结构示意图;
图14为本申请实施例提供的检测装置的一种结构示意图;
图15为本申请实施例提供的检测装置的一种结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施例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)检测装置,例如为雷达(radar),或者可以是设置在雷达中的芯片,或者也可以是其他的用于进行探测(例如,测距)的装置。
2)雷达,或称为雷达装置,也可以称为探测器、雷达探测装置或者雷达信号发送装置等。其工作原理是通过发射信号(或者称为探测信号),并接收经过目标物体反射的反射信号,来探测相应的目标物体。雷达所发射的信号可以是雷达信号,相应的,所接收的经过目标物体反射的反射信号也可以是雷达信号。
3)距离多普勒(range-doppler,RD)谱,表征距离和多普勒频率之间的关系。
4)网络设备,例如包括接入网(access network,AN)设备,例如基站(例如,接入点),可以是指接入网中在空口通过一个或多个小区与无线终端设备通信的设备,或者例如,一种车到一切(vehicle-to-everything,V2X)技术中的网络设备为路侧单元(roadside unit,RSU)。基站可用于将收到的空中帧与IP分组进行相互转换,作为终端设备与接入网的其余部分之间的路由器,其中接入网的其余部分可包括IP网络。RSU可以是支持V2X应用的固定基础设施实体,可以与支持V2X应用的其他实体交换消息。网络设备还可协调对空口的属性管理。例如,网络设备可以包括长期演进(long term evolution,LTE)系统或高级长期演进(long term evolution-advanced,LTE-A)中的演进型基站(NodeB或eNB或e-NodeB,evolutional Node B),或者也可以包括第五代移动通信技术(the 5thgeneration,5G)新空口(new radio,NR)系统(也简称为NR系统)中的下一代节点B(nextgeneration node B,gNB)或者也可以包括云接入网(cloud radio access network,CloudRAN)系统中的集中式单元(centralized unit,CU)和分布式单元(distributed unit,DU),本申请实施例并不限定。
网络设备还可以包括核心网设备,核心网设备例如包括访问和移动管理功能(access and mobility management function,AMF)或用户面功能(user planefunction,UPF)等。
因为本申请实施例主要涉及接入网设备,因此在下文中,如无特殊说明,则所述的网络设备均是指接入网设备。
5)“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,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: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“/”一般表示前后关联对象是一种“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-b,a-c,b-c,或a-b-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对象进行区分,不用于限定多个对象的顺序、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内容、优先级、发送顺序或者重要程度等的不同。
如上介绍了本申请实施例涉及的一些概念,下面介绍本申请实施例的技术特征。
目前,要对物体进行测距,可以利用射频识别(radio frequencyidentification,RFID)技术。
通过RFID技术进行测距,可以在目标物体上设置标签(tag),进行测距的设备为读写器(或称为阅读器等),读写器与标签通过电磁波与标签进行耦合与通信,可参考图1。另外图1中还包括读写器的天线,该天线实际上是设置在读写器内部的,为了示意清楚才将天线画在读写器外部。另外标签内部也设置有天线,在图1中未画出。读写器可以通过其他设备来控制,例如通过计算机等设备来控制,如图1所示。因为在无源的标签内没有电池,因此标签工作时所需的能量需要从读写器的电磁场中获得。无源的标签在读写器的响应范围以外是无法进入工作模式的,只有当该标签接收到来自读写器的电磁波,然后将接收的部分电磁能量转换为直流电后,该标签才能工作。读写器发出无线信号(即,电磁波),标签接收来自读写器的无线信号,再将该无线信号反射回去,读写器接收来自标签的反射信号,则读写器根据该反射信号可以完成对标签的测距等工作。
目前也提出了反向散射通信系统,如图2所示。该系统利用周边环境中广泛存在的射频信号,如电视信号、蜂窝信号或无线保真(wireless fidelity,Wi-Fi)信号等作为激励源,实现标签与读写器之间的信息传输,标签可以借助于外部信号所提供的能量进行工作,无需读写器为标签提供能量,能够大幅度降低能量消耗。图2以读写器也利用周边环境中的射频信号获得能量为例。
基于RFID的测距技术从基本原理上分类有2种方法。
1、读写器发出无线信号,标签接收来自读写器的无线信号,再将该无线信号反射回去,读写器接收来自标签的反射信号。读写器通过该反射信号的功率,估算读写器和标签之间的距离。
该反射信号的功率与环境是密切相关的,不同的环境下该反射信号的功率可能不同,由此也导致根据该反射信号的功率所估算的距离不够准确。
2、读写器发出无线信号,标签接收该无线信号后,延时固定时长T1后向读写器发送应答信号。读卡器接收该应答信号后,计算该无线信号和该应答信号之间的时延T2。(T2-T1)/2即为信号的传播时间,读写器可以根据电磁波的速度和该传播时间计算读写器和标签之间的距离。
在不同的温度条件下,模拟器件所控制的T1可能是不同的,而数字器件则由于数字时钟的频率不可能无限大,导致T1也受到采样精度的影响。也就是说,读写器认为标签延时了T1,但标签实际的延时可能并不是T1,可能小于T1或大于T1,这导致读写器所计算的距离的准确性较低。
可见,基于RFID的测距技术会导致测距结果不够准确。因此,现在又引入了雷达测距方式。
雷达在对目标物体进行测距时,可以发射无线电波,无线电波到达目标物体后会被反射回来,雷达根据反射波可以确定雷达与目标物体之间的距离。可参考图3所示,图3以目标物体是机动车为例。且为了区分发射的无线电波和反射波,图3中将反射波用虚线表示。
其中,雷达可以依赖反射波的电磁能量获得目标物体的信息。以毫米波雷达为例。毫米波雷达一般包括振荡器、发射天线、接收天线、混频器、处理器和控制器等装置。如图4所示,为毫米波雷达的工作原理图。振荡器会产生一个频率随时间线性增加的无线信号,该无线信号一般是调频连续波。该无线信号的一部分经过定向耦合器输出至混频器作为本振信号,一部分通过发射天线发射出去。发出的无线信号遇到目标物体后会反射回来,毫米波雷达的接收天线接收反射回来的发射信号,混频器将接收的发射信号与本振信号进行混频,得到中频信号。中频信号包含了目标物体与该毫米波雷达的相对距离、目标物体的速度、以及目标物体的角度等信息。中频信号经过低通滤波器并经过放大处理后输送到处理器,处理器对接收的信号进行处理,一般是对接收的信号进行快速傅里叶变换,以及频谱分析等,以得到目标物体相对于该毫米波雷达的距离、速度和角度等信息。
但是,当目标物体处于大的反射背景时,目标物体反射的电磁能量将远远小于环境反射的电磁能量。如果目标物体处于静止状态,那么雷达可能无法区分来自目标物体的反射波和来自环境的反射波,导致目标物体无法被识别。例如,目标物体是挂在墙上的挂钟,那么墙面就是较大的反射背景。雷达所发射的无线信号到达挂钟后被反射,该无线信号到达墙面后也被反射,挂钟的面积相对于墙面的面积来说很小,因此挂钟反射的电磁能量远小于墙面反射的电磁能量。那么,挂钟的反射信号和墙面的反射信号到达雷达后,雷达无法区分这两个反射信号,可能认为这两个反射信号是同一个反射信号,从而导致挂钟无法被探测到,自然也无法完成对挂钟的测距。
鉴于此,提供本申请实施例的技术方案。在本申请实施例中,目标装置可以调制基于上述第一发射信号的部分反射信号,得到第一回波信号,第一回波信号和第一发射信号之间存在第一多普勒频偏。这样,检测装置在接收第一回波信号后,即使检测装置还接收了来自环境的回波信号,但由于第一回波信号的多普勒频率与来自环境的回波信号的多普勒频率有所不同,因此检测装置能够根据多普勒频率区分出来自目标装置的第一回波信号,从而可以对目标装置进行识别,以及,也可以根据第一回波信号对该目标装置进行测距。可以看到,采用本申请实施例提供的技术方案,即使对于处于大的反射背景下的静止的目标装置或低速移动的目标装置,也能够完成识别及测距等任务。
本申请实施例可以应用在需要低功耗、高精度的定位场景,当然对于其他的定位场景也可以适用。另外,本申请实施例中的目标装置可以处于静止状态,也可以处于低速移动状态。请参考图5,介绍本申请实施例的一种应用场景。图5为简单的工厂场景,该工厂位于图5所示的网络设备的覆盖范围内。例如该工厂中设置有工作台、测试设备以及夹具等设备,夹具可以设置在工作台上,图5以工作台上设置了3个夹具为例。夹具比较小,而工作台比较大,夹具在工作台上是静止的。例如网络设备需要测量与网络设备与某个夹具之间的距离,那么显然的,夹具处于工作台这个比较大的反射背景下,根据前文的介绍可知,如果采用现有的测距方式,网络设备发送的无线信号到达夹具和工作台后,夹具和工作台均会反射该无线信号。而网络设备可能会将这两个反射信号识别为一个反射信号,从而网络设备无法识别夹具,也就无法完成对夹具的测距等工作。而采用本申请实施例提供的技术方案后,网络设备就可以完成对夹具的测距。图6以目标装置处于静止状态为例,而本申请实施例提供的技术方案对于处于低速运动状态的装置也能实现测距。且本申请实施例的应用场景也不限于图5所示的工厂场景。
图5中的网络设备例如为基站。其中,基站在不同的系统对应不同的设备,例如在4G系统中可以对应4G中的基站,例如eNB,在5G系统中对应5G中的基站,例如gNB。又如在其它可能的通信系统中,具有通信管理功能的控制设备或者控制装置。当然本申请实施例所提供的技术方案也可以应用于未来的移动通信系统中,因此图5中的网络设备也可以对应未来的移动通信系统中的接入网设备。图5以网络设备是基站为例,实际上参考前文的介绍,网络设备还可以是RSU等设备,本申请实施例不具体限定网络设备的具体类型。
下面结合附图介绍本申请实施例提供的技术方案。
需要说明的是,第一多普勒频偏表示频域上的偏移。本申请实施例还引用了“信号对应的多普勒频率”以及类似的表述,这种表述是为了阐述对应于目标装置或检测装置的该信号的多普勒频率。例如,“信号对应的第一多普勒频率”是指对应于目标装置侧的该信号的多普勒频率,“信号对应的第一多普勒频率”与该信号的“第一多普勒频偏”的值可以相等。但是,由于目标装置的移动等情况,可能会为该信号带来一定的频率误差,导致对应于检测装置侧的该信号的多普勒频率(在本申请实施例中称为“信号对应的第二多普勒频率”)与该信号的“第一多普勒频偏”可能会存在一定的偏差。但是本领域技术人员可知,两者的物理意义是相同的,只是在具体的实现中,“信号对应的第二多普勒频率”与该信号的“第一多普勒频偏”会存在一定的误差。其中,“该信号对应的发射信号”是指,该信号是目标装置对所述的发射信号进行反射得到的。例如检测装置发送了该发射信号,该发射信号到达目标装置后被反射,得到反射信号,目标装置采用本申请实施例提供的调制方式对该反射信号的一部分进行调制,调制后的信号就是所述的该信号。
本申请实施例提供一种信号处理方法,请参见图6,为该方法的流程图。在下文的介绍过程中,以该方法应用于图5所示的网络架构为例。图6所示的实施例提供的方法,可以由检测装置和目标装置执行。检测装置例如为雷达(或,称为雷达装置),或者,检测装置也可以是安装在通信设备中的芯片,通信设备例如为雷达(或,雷达装置),或者是其他的设备。或者,检测装置也可以是读写器等。检测装置可以作为单独的设备,或者也可以设置在其他设备上,例如设置在图5所示的网络架构中的基站上。目标装置例如为任意的目标物体,例如图5所示的网络架构中的夹具可以是目标物体;或者,目标装置也可以是设置在目标物体上的标签,例如可以在图5所示的网络架构中的一个夹具上设置标签,检测装置通过测量与目标装置之间的距离,就可以完成对目标物体的测距。
S61、检测装置向目标装置发送第一发射信号。对应的,目标装置接收来自检测装置的第一发射信号,或者说,目标装置反射和/或处理来自所述检测装置的第一发射信号,以生成回波信号。
第一发射信号例如为无线信号,或者说是电磁波信号。如果检测装置是雷达探测装置,第一发射信号也可以称为雷达信号。第一发射信号的波形例如为恒包络的单音波形,即第一发射信号为单一波形的正弦信号,或者第一发射信号也可以是调频连续波信号,或者也可以是其他波形的信号。本申请实施例不对信号类型进行具体限定,具体可以取决于信号的发送装置的类型。
S62、目标装置根据第一发射信号生成第一回波信号。第一回波信号是基于对第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的,且第一回波信号与第一发射信号存在第一多普勒频偏。之所以第一回波信号是基于对第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的,是因为一般来说在实际技术中无法实现对第一发射信号的全部反射信号进行调制,有一部分反射信号可能会无法被调制而直接返回检测装置。其中,“第一回波信号与第一发射信号存在第一多普勒频偏”,也可以描述为,“第一回波信号对应第一多普勒频偏”,或者描述为,“相对第一发射信号,第一回波信号对应第一多普勒频偏”。第一回波信号可以用于确定检测装置和目标装置之间的距离。需要说明的是,为了清楚阐述方案,这里称第一回波信号是“基于对第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的”,可替换的,第一回波信号也可以称为“基于对第一发射信号的部分信号进行调制并反射产生的”。可以看出,本申请实施例并不限定是先反射再调制还是先调制再反射,技术上并不区分反射和调制的先后,反射和调制可以认为是独立或者统一的处理,最终产生的第一回波信号由检测装置接收。在后文的介绍过程中,多是以先反射再调制为例进行阐述。
在本申请实施例中,目标装置可以内置有电源模块,例如内置有电池,通过内置的电池可以进行工作,无需外部提供能量,例如无需通过接收来自检测装置的信号来获得能量。或者,目标装置也可以没有内置的电源模块,需要通过外部提供能量。例如目标装置可以通过接收来自检测装置的信号获得能量,例如目标装置接收了第一发射信号,则可以将第一发射信号的部分电磁能量转换为供目标装置工作的电能,如果是这种情况,则目标装置在S62中所反射的,就是第一发射信号的一部分,可以认为,目标装置对第一发射信号的一部分进行反射,并对反射得到的第一部分反射信号进行调制,产生第一回波信号。关于目标装置对于第一部分反射信号的调制方式,将在后文介绍。或者,目标装置也可以不通过检测装置获得能量,例如目标装置可以通过环境中广泛存在的射频信号,如电视信号、蜂窝信号或Wi-Fi信号等作为激励源来获得能量,如果是这种情况,则目标装置在S62中所反射的,可以是第一发射信号的全部,当然如果考虑到实际与理论的误差,则目标装置在S62中所反射的,也可以是第一发射信号的一部分。
第一发射信号到达目标装置后,被目标装置反射,得到反射信号。目标装置可以对该反射信号中的一部分进行调制,例如将进行调制的这一部分称为第一部分反射信号,调制后的信号就称为第一回波信号。该反射信号中除了第一部分反射信号外剩余的部分未被调制,例如将未被调制的这一部分称为第二部分反射信号,第二部分反射信号会直接返回检测装置。目标装置会将第一回波信号发送给检测装置,或者认为,即使进行了调制,第一回波信号本质上也是反射信号,因此目标装置通过反射和调制得到第一回波信号,实际上就是将第一回波信号发送给检测装置,本申请实施例的方案中,“反射”和“发送”,可以认为是同一个操作,或者,“生成第一回波信号”和“发送第一回波信号”,可以认为是同一个操作,因此S62还可以包括,检测装置接收来自目标装置的第一回波信号,在图6中也画出了目标装置向检测装置发送第一回波信号的箭头示意。而目标装置对第一发射信号进行反射所得到的反射信号中除了第一部分反射信号之外还包括第二部分反射信号,第二部分反射信号就会直接反射回检测装置,不会进行调制,则检测装置也会接收来自目标装置的第二部分反射信号。
这里需要说明的是,本申请实施例涉及的调制是对反射信号的一部分(本文称为第一部分反射信号)进行调制,这部分发射信号可以是根据一定规则确定的部分反射信号,也可以是由于技术实现等原因,仅能对部分反射信号进行调制。但是本领域技术人员可知,本申请实施例的方案并不排除对反射信号的全部进行调制的场景,在目标装置可以实现对全部发射信号进行调制的前提下,S62可以被替代为:目标装置根据第一发射信号生成第一回波信号。第一回波信号是基于对第一发射信号的反射信号进行调制产生的,且第一回波信号与第一发射信号存在第一多普勒频偏。其中,所述反射信号可以为对第一发射信号进行反射所得到的部分或者全部反射信号。
目标装置对第一部分反射信号进行调制,例如是对第一部分反射信号的幅度进行调制。例如,目标装置可以采用改变目标装置的天线的阻抗的方式来对第一部分反射信号的幅度进行调制,得到第一回波信号。
在一种可选的实现中,目标装置的天线的阻抗例如有多个取值,对此可以理解为有多个档位,以及设置至少一个开关。当所述至少一个开关与不同的档位连通时,目标装置的天线的阻抗就不同。而目标装置可以控制至少一个开关,从而实现对目标装置的天线的阻抗的调整。其中,这里所述的目标装置的天线,不是用于目标装置生成信号并向外发送的天线,而是用于目标装置反射来自其他装置的信号的天线。第一回波信号是目标装置对第一部分反射信号进行反射和调制得到的,目标装置反射的信号的幅度,与目标装置的天线的阻抗有关。例如,当目标装置的天线的阻抗与目标装置的阻抗相匹配时,目标装置反射的信号的幅度较大,而当目标装置的天线的阻抗与目标装置的阻抗不匹配时,目标装置反射的信号的幅度较小。可见,当目标装置的天线的阻抗不同时,回波信号的幅度也就不同。因此,目标装置可以通过控制至少一个开关,将目标装置的天线的阻抗在至少两个取值之间切换,通过这种切换就可以对第一部分反射信号的幅度进行调制,得到第一回波信号。所述的至少两个取值,可以包括目标装置的天线的阻抗的全部取值,或者包括目标装置的天线的阻抗的部分取值。例如,目标装置的天线的阻抗的全部取值的个数为2,则目标装置可以通过控制至少一个开关,将目标装置的天线的阻抗在这两个取值之间切换;或者,目标装置的天线的阻抗的全部取值的个数为3,则目标装置可以通过控制至少一个开关,将目标装置的天线的阻抗在这三个取值之间切换,或者,目标装置也可以通过控制至少一个开关,将目标装置的天线的阻抗在这三个取值中的两个取值之间切换,以此类推。
目标装置将目标装置的天线的阻抗在至少两个取值之间切换,可以采用不同的切换方式。进一步可选的,在不同的切换方式下,目标装置的天线的阻抗取至少两个取值的时长有所区别。而目标装置的天线的阻抗取至少两个取值的时长,或者说目标装置的天线的阻抗的切换方式,可以由目标装置自行设置,或者由检测装置配置,或者也可以预配置在目标装置中。
例如,目标装置切换天线的阻抗的一种方式为,目标装置的天线的阻抗取至少两个取值的时长相同。以至少两个阻抗的个数是2、开关的个数是1为例,例如请参考图7A,这2个阻抗分别为阻抗1(图7A中以Z1表示)和阻抗2(图7A中以Z2表示),可通过开关控制。例如目标装置首先将开关连接到阻抗1的档位,此时目标装置的天线的阻抗为阻抗1。在阻抗1停留第一时长后,目标装置将开关连接到阻抗2的档位,此时目标装置的天线的阻抗为阻抗2。在阻抗2停留第一时长后,目标装置再将开关连接到阻抗1的档位,以此类推。在这种方式下,目标装置的天线的阻抗取阻抗1的时长为第一时长,取阻抗2的时长也为第一时长。通过这种方式所得到的第一回波信号为方波信号,例如在目标装置的天线的阻抗为阻抗1时,第一回波信号的幅度处于波峰,在目标装置的天线的阻抗为阻抗2时,第一回波信号的幅度处于波谷,对此可参考图7B。在图7B中,Z表示目标装置的天线的阻抗,Z1表示阻抗1,Z2表示阻抗2。为了更形象地理解,可再参考图8。图8左侧表示检测装置,检测装置发出第一发射信号,第一发射信号的波形例如为恒包络单音波形。图8的右侧表示目标装置,目标装置对第一发射信号进行反射,得到反射信号,目标装置通过切换目标装置的天线的阻抗的方式,对该反射信号中的第一部分反射信号进行调制,得到第一回波信号。图8还包括矩形波信号,该矩形波信号是用于表示目标装置对目标装置的天线的阻抗进行切换的方式,或者说是切换规律。另外可再参考图9,图9的横轴表示频率,纵轴表示幅度。图9中包括的三条竖线表示三个频率,例如中间的竖线表示第一发射信号的频率,其中,该反射信号中的第二部分反射信号的频率也与第一发射信号的频率相同,该频率表示为fc。图9中频率fc两边的两条竖线均表示第一回波信号的频率,分别为(fc+fm)和(fc-fm)。可见,由于第一部分反射信号的幅度经过了调制,因此第一回波信号的频率相对于第一发射信号来说发生了变化,产生了新的频率分量+fm和-fm,其中,+fm和-fm可以视为第一回波信号对应的第一多普勒频率,或者说,fm可以视为第一回波信号对应的第一多普勒频率。图9是以第一回波信号对应两个新的频率为例,实际第一回波信号可能对应一个或多个频率。
其中,在对第一部分反射信号采用一种调制方式的情况下,可能得到一个频率分量或两个频率分量。如果对第一部分发射信号采用更多的调制方式,就可以使得第一回波信号对应更多的频率分量,根据多个频率分量来确定第一回波信号对应的第一多普勒频率,可以使得所确定的第一部分反射信号的第一多普勒频率更为准确。本申请实施例在介绍时主要以得到两个频率分量为例。
或者,目标装置切换天线阻抗的另一种方式为,目标装置的天线的阻抗取至少两个取值的时长不同。如果至少两个取值的个数大于2,则目标装置的天线的阻抗取至少两个取值的时长可以均不同,或者,目标装置的天线的阻抗取至少两个取值中的部分取值的时长相同,而取剩余的取值的时长不同。以至少两个阻抗的个数是3、开关的个数是1为例,这3个阻抗分别为阻抗1、阻抗2和阻抗3。例如,目标装置首先将开关连接到阻抗1的档位,此时目标装置的天线的阻抗为阻抗1。在阻抗1停留第一时长后,目标装置将开关连接到阻抗2的档位,此时目标装置的天线的阻抗为阻抗2。在阻抗2停留第二时长后,目标装置再将开关连接到阻抗3的档位,此时目标装置的天线的阻抗为阻抗3。在阻抗3停留第三时长后,目标装置再将开关连接到阻抗1的档位,以此类推。在这种方式下,目标装置的天线的阻抗取阻抗1的时长为第一时长,取阻抗2的时长为第二时长,取阻抗3的时长为第三时长。其中,第一时长、第二时长和第三时长均不同;或者,第一时长、第二时长和第三时长中有两个时长相同,这两个时长与另一个时长不同。
目标装置通过切换天线阻抗的方式调制了第一部分反射信号的幅度,生成了第一回波信号,可以认为,目标装置在调制过程中也就将调制得到的第一回波信号发送给了检测装置。
在本申请实施例中,第一回波信号可以对应第一多普勒频率,以及可以对应第二多普勒频率。所谓的第一多普勒频率,是在目标装置侧,第一回波信号对应的多普勒频率,即,第一多普勒频率是对应于目标装置侧的第一回波信号的频率与第一发射信号的频率之间的差值,因此可以理解为,在目标装置侧,相对于第一发射信号,第一回波信号对应第一多普勒频率。如果目标装置要确定第一回波信号的多普勒频率,那么所确定的第一回波信号的多普勒频率就是第一多普勒频率,当然目标装置并不一定会执行确定第一多普勒频率的操作。所谓的第二多普勒频率是指,目标装置会将第一回波信号发送给检测装置,对于检测装置来说,接收的第一回波信号也会对应多普勒频率,那么对应于检测装置侧的第一回波信号的多普勒频率就是第二多普勒频率,即,第二多普勒频率是对应于检测装置侧的第一回波信号的频率与第一发射信号的频率之间的差值,因此可以理解为,在检测装置侧,相对于第一发射信号,第一回波信号对应第二多普勒频率。如果检测装置要确定第一回波信号的多普勒频率,那么所确定的第一回波信号的多普勒频率就是第二多普勒频率,当然检测装置并不一定会执行确定第二多普勒频率的操作。第一多普勒频率和第二多普勒频率可以相等,或者也可以不相等。例如,目标装置处于移动状态,那么由于目标装置的移动会带来一定的多普勒频率,则第二多普勒频率就是第一多普勒频率与目标装置的移动所带来的多普勒频率之和,在这种情况下第一多普勒频率和第二多普勒频率不相等。又例如,目标装置处于静止状态,目标装置在发送第一回波信号的过程中不会产生额外的多普勒频率,那么第二多普勒频率就可以等于第一多普勒频率。
另外,第一回波信号除了对应第一多普勒频率之外,也对应第一多普勒频偏,或者说,第一回波信号与第一发射信号存在第一多普勒频偏。这里所述的第一多普勒频偏,可以认为是对应于目标装置侧的第一回波信号的频率与第一发射信号的频率的差值。例如第一多普勒频偏是预先设置的,也就是说,第一多普勒频偏可以视为预设值,或者理解为理论值,即,第一多普勒频偏是对应于目标装置侧的第一回波信号与第一发射信号的理论频率差。而第一多普勒频率可以认为是实际值,即,第一多普勒频率是对应于目标装置侧的第一回波信号与第一发射信号的实际频率差。本申请实施例用“频偏”一词来表征信号的理论多普勒频率,用“频率”一词来表征信号的实际多普勒频率,例如本文所述的第二多普勒频率,也是指对应于检测装置侧的第一回波信号与第一发射信号的实际频率差。本申请实施例中,认为第一多普勒频率和第一多普勒频偏相等,或者说,认为第一回波信号对应的第一多普勒频率就应该等于第一多普勒频偏,这样检测装置才能正确检测出第一回波信号。
在本申请实施例中,目标装置对天线的阻抗进行切换,以对第一部分反射信号进行调制,可以理解为,目标装置是模拟了运动状态,或者说,目标装置是通过调制得到了模拟运动速度,通过该模拟运动速度产生了第一回波信号对应的第一多普勒频率,即,使得第一回波信号与第一发射信号具有第一多普勒频偏。其中,目标装置的模拟运动速度是指,目标装置是通过调制信号的幅度的方式模拟了运动状态,即,通过调制信号的幅度的方式使得目标装置产生了运动速度,也就是说,目标装置实际没有运动,但第一回波信号反映出目标装置处于运动状态,因此将该通过调制信号的幅度的方式使得目标装置产生的运动速度称为模拟运动速度。是该模拟运动速度为第一回波信号带来了第一多普勒频偏。那么,第一多普勒频偏可以是目标装置通过调制得到的模拟运动速度所对应的多普勒频率,或者说,是目标装置进行调制所产生的理论多普勒频率。例如,第一回波信号与第一发射信号的多普勒频偏是靠目标装置切换天线的阻抗实现的,目标装置通过切换天线阻抗带来的模拟运动速度所产生的多普勒频率为100KHz,那么第一多普勒频偏就可以等于100KHz。
或者,第一回波信号也可能具有模糊度,对此可以理解为,由于目标装置的器件的非理想性等因素,导致目标装置在产生模拟运动速度时不够准确,也就导致模拟运动速度对应的多普勒频率和目标装置实际调制所产生的多普勒频率之间具有偏差。如果考虑到这种情况,那么第一多普勒频偏除了包括模拟运动速度对应的多普勒频率之外,还可以包括由于第一回波信号的模糊度所产生的多普勒频率,例如第一多普勒频偏是模拟运动速度对应的多普勒频率与第一回波信号的模糊度对应的多普勒频率之和,或者说,第一多普勒频偏是目标装置进行调制所产生的实际多普勒频率。
第一回波信号的模糊度信息,例如可以体现为第一差值,第一差值可以表示目标装置在调制第一部分反射信号时的频率偏差,或者说,第一差值表示目标装置实际调制第一部分反射信号所产生的多普勒频率与理论的模拟运动速度对应的多普勒频率之间的差值。第一差值可以取绝对值,或者也可以不取绝对值。第一差值例如由检测装置和目标装置可以事先协商确定,或者由网络设备设置并告知检测装置,或者由检测装置预先设置等。例如对于一个目标装置来说,如果确定了调制方式(调制方式例如为切换目标装置的天线阻抗的方式,在这种情况下调制方式也可以称为切换方式),那么该调制方式所对应的模糊度信息,或者说所对应的第一差值,就是已知的。例如目标装置在切换目标装置的天线阻抗时有3种切换方式,其中的每种切换方式可以对应一个模糊度信息,或者说对应一个第一差值。那么,如果确定了调制方式就可以确定对应的第一差值,或者确定了第一差值也可以确定对应的调制方式。其中,模糊度信息与调制方式之间的对应关系,例如可由目标装置事先告知检测装置。而如何设置目标装置所采用的调制方式,可参考前文的介绍,总之,对于检测装置来说,第一回波信号的模糊度信息可以是已知的。例如,模拟运动速度对应的多普勒频率为99.5KHz,第一多普勒频偏是靠目标装置切换天线的阻抗实现的,在切换时可能会不够精确,由于这种模糊度所产生的多普勒频率为0.5KHz,即第一差值为0.5KHz,那么第一多普勒频偏可以为100KHz。
某些可选的实现中,无需独立设置第一差值。由于第一差值会体现在第一多普勒频偏中,因此设置第一多普勒频偏即可。
在本申请实施例中,第一多普勒频偏与目标装置的调制方式(或者说,调制规律)是相对应的,对此可以理解为,只要知道了其中一种信息,就可以确定其中另外一种信息。例如,确定了第一多普勒频偏,就可以确定目标装置的调制方式;或者,确定了目标装置的调制方式,也就可以确定第一多普勒频偏。因此,对于第一多普勒频偏和目标装置的调制方式,只需预先设置其中任意一种即可,只要确定了其中任意一种,就可以确定其中另外一种,减少设置过程。或者,第一多普勒频偏和目标装置的调制方式,也可以均为预先设置(但两者是对应的)。其中,如果目标装置通过切换目标装置的天线阻抗来实现调制,那么所述的目标装置的调制方式可以是指天线阻抗的切换方式,例如该调制方式可以包括在待切换的每个阻抗上停留的时间等。
如果预先设置第一多普勒频偏,那么,例如检测装置和目标装置可以事先协商确定第一多普勒频偏;或者第一多普勒频偏可以由检测装置设置;或者第一多普勒频偏可以由目标装置设置,并告知检测装置;或者第一多普勒频偏也可以由网络设备设置并告知检测装置和目标装置,等等。
或者,如果预先设置目标装置的调制方式,那么,例如检测装置和目标装置可以事先协商确定目标装置的调制方式(或者说,调制规律);或者调制方式可以由检测装置设置;或者调制方式可以由目标装置设置,并告知检测装置;或者调制方式也可以由网络设备设置并告知检测装置和目标装置,等等。
无论是由检测装置还是由目标装置设置第一多普勒频偏,作为设置第一多普勒频偏的一种可选的方式,第一多普勒频偏可以根据第一速度确定,第一速度例如为目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度,第一速度可以由检测装置根据目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度设置;或者,第一速度也可以是预先设置的,例如由检测装置或目标装置设置,或者通过协议规定,或者由网络设备设置等。当然,如果不考虑第一回波信号的模糊度信息,在设置第一多普勒频偏时可以不考虑第一差值;而如果考虑到第一回波信号的模糊度信息,那么在设置第一多普勒频偏时除了考虑第一速度之外还可以考虑第一差值。其中,目标装置所在的环境可以为第一区域,即,第一速度是第一区域内的运动速度最高的物体的速度。第一区域可以位于检测装置的检测范围(或者说覆盖范围)内,例如第一区域可包括检测装置的全部检测范围或部分检测范围。例如,如果要提高检测装置的检测准确度,减小漏检的概率,或者检测装置的全部检测范围内都包括处于运动状态的物体,则第一区域可以包括检测装置的全部检测范围,例如检测装置可以根据检测装置的全部检测范围内运动速度最高的物体的运动速度设置第一速度,这样设置的第一速度较为准确。或者,如果检测装置的第一部分检测范围内包含的物体多数处于静止状态,例如图5所示的场景中,可能只有工作台上设置的流水线有一定的运动速度,而工作台、夹具以及测试设备等可能都处于静止状态,那么在确定第一速度时,可以只考虑检测装置除了第一部分检测范围之外的剩余的检测范围,例如检测装置可以根据检测装置的全部检测范围中除第一部分检测范围之外的剩余的检测范围内的运动速度最高的物体的运动速度设置第一速度,这样设置的第一速度相对来说也较为准确,对于检测装置的检测准确度的影响较小,而且在设置第一速度时考虑的区域有所减小,有助于简化确定第一速度的过程。
对于检测装置的检测范围可以这样理解:检测装置发出发射信号,该发射信号到达物体后被反射,物体所反射的信号如果能够被该检测装置所接收,则该物体就位于该检测装置的检测范围内,而如果该物体所反射的信号不能被该检测装置所接收,则该物体就位于该检测装置的检测范围外。
一般来说,速度越快的物体所产生的信号(或者,反射的信号)对应的多普勒频率越大,速度越慢的物体所产生的信号(或者,反射的信号)对应的多普勒频率越小。例如本申请实施例中的第一多普勒频偏可以大于具有第一速度的物体产生的信号(或,反射的信号)对应的多普勒频率,例如第一多普勒频偏为fm。检测装置在接收第一回波信号后,可以将第一回波信号对应的差频信号输入RD谱。检测装置可以在RD谱中检测+fm和-fm处是否有对应的信号,如果在+fm和-fm处有对应的信号,则该信号在RD谱中对应的距离就是检测装置和目标装置之间的距离,另外,该信号的频率是第一回波信号对应的第二多普勒频率,也就是第一回波信号对应的差频信号的频率。如果使得第一多普勒频偏大于具有第一速度的物体产生的信号(或,反射的信号)对应的多普勒频率,那么在RD谱中,目标装置所在的环境中的所有的物体由于运动所对应的多普勒频率,就都不会达到-fm或+fm这两个频率,减小了检测装置误将其他物体对应的多普勒频率错认为是第一回波信号对应的第二多普勒频率的几率,提高检测装置的检测成功率。
无论是由检测装置还是由目标装置设置目标装置的调制方式,作为设置目标装置的调制方式的一种可选的方式,目标装置的调制方式也可以根据第一速度确定。目标装置对天线的阻抗进行调制,可以理解为,目标装置是模拟了运动状态,或者说,目标装置是通过调制得到了模拟运动速度,因此,目标装置的调制方式也就可以根据第一速度来确定。例如,可以使得通过目标装置的调制方式所得到的模拟运动速度大于第一速度,那么在距离-多普勒谱中,目标装置所在的环境中的所有的物体由于运动所对应的多普勒频率,就都不会达到第一回波信号所对应的第二多普勒频率,减小了检测装置误将其他物体对应的多普勒频率错认为是第一回波信号对应的第二多普勒频率的几率,提高检测装置的检测成功率。
如果目标装置处于静止状态,而且目标装置对第一部分反射信号进行调制的过程也较为理想,即,第一回波信号只对应第一多普勒频偏,而不再对应其他的多普勒频率,或者说,第一回波信号对应的第一多普勒频率、第一多普勒频偏以及第二多普勒频率,这三者相等,那么检测装置根据第一多普勒频偏就可以确定检测装置和目标装置之间的距离。但目标装置有可能并不处于静止状态,例如可能处于低速移动状态,那么第一回波信号除了对应第一多普勒频偏之外,还可能对应由于目标装置的移动所产生的多普勒频率,也就是说,对于目标装置来说,第一回波信号的多普勒频率为第一多普勒频率(或者说是第一多普勒频偏),而对于检测装置来说,由于目标装置在发送第一回波信号的过程中处于移动状态,那么检测装置所确定的第一回波信号的多普勒频率为第二多普勒频率,第一多普勒频率与第二多普勒频率不相等。如果将第一多普勒频偏视为通过目标装置对第一部分反射信号进行调制所产生的多普勒频率,或者说是由于目标装置的模拟运动速度所产生的多普勒频率,那么由于目标装置的实际运动速度,或者由于目标装置与检测装置之间的相对速度,导致第一部分发射信号除了对应第一多普勒频偏之外还会对应由于实际运动所产生的多普勒频率,例如第一多普勒频偏与该多普勒频率之和才是第一反射信号实际对应的多普勒频率,即,第二多普勒频率等于第一多普勒频偏与目标装置的实际运动所产生的多普勒频率之和。
如果考虑到上述情况,则检测装置如果只是根据第一多普勒频偏检测第一回波信号,可能会导致漏检。因此,可选的,为了减小检测装置漏检的概率,本申请实施例可以设置第一阈值,令第一回波信号对应的第二多普勒频率与第一多普勒频偏之间的差值小于或等于第一阈值,这样,检测装置根据第一多普勒频偏和第一阈值就可以确定目标装置和检测装置之间的距离。
例如检测装置和目标装置可以事先协商确定第一阈值;或者第一阈值可以由检测装置设置;或者第一阈值也可以由网络设备设置并告知检测装置,等等。无论是由检测装置还是由目标装置设置第一阈值,作为设置第一阈值的一种可选的方式,第一阈值可以根据第一信息确定,或者说,第一阈值对应于第一信息。根据如上的分析可知,第一信息可以包括预先设置的速度信息。其中,预先设置的速度信息,可以是预先设置的实际速度信息,或者可以是预先设置的相对速度信息。
预先设置的速度信息,例如为第一速度范围。例如第一阈值根据第一速度范围确定,例如一种确定方式为,第一阈值可以大于或等于第一速度范围所对应的多普勒频率的最大值,或者说,第一阈值可以大于或等于第二速度所对应的多普勒频率,第二速度是第一速度范围所包括的最大值。或者,预先设置的目标装置的速度信息,也可以是第二速度,如果是这种情况,可以不考虑速度范围。第一速度范围,例如由检测装置和目标装置事先协商确定,或者由网络设备设置并告知检测装置,或者由检测装置预先设置等。例如,检测装置要对运动速度小于或等于F的目标装置进行测距,那么第二速度例如为速度F,预先设置的速度信息可以是速度F,第一阈值可以根据速度F确定,在这种情况下,预先设置的目标装置的速度是指目标装置的实际运动速度。又例如,检测装置要对与检测装置之间的相对运动速度小于或等于F的目标装置进行测距,则第一速度范围可以根据速度F确定,例如第一速度范围为[0,速度F],在这种情况下,预先设置的目标装置的速度是指目标装置与检测装置的相对速度。如果第一阈值根据第一速度范围确定,则第一阈值可以大于或等于速度F对应的多普勒频率。
除此之外,第一信息还可以包括其他的信息,只要能够影响第一回波信号对应的多普勒频率的信息均可以包括在第一信息之内。
例如,如果目标装置处于较大的反射背景下,来自目标装置的第一回波信号的电磁能量将远远小于环境对第一发射信号进行反射所得到的回波信号(例如称为第二回波信号)电磁能量。其中,第二回波信号的频率与第一发射信号的频率相同,也与第二部分反射信号的频率相同。如果目标装置处于静止状态,那么检测装置可能无法区分来自目标装置的第一回波信号和来自环境的第二回波信号,导致目标物体无法被识别。例如,目标装置是设置在图6所示的夹具上的标签,那么夹具所在的工作台就是较大的反射背景。检测装置所发射的第一发射信号到达该标签后被反射,该第一发射信号到达工作台后也被反射。标签的面积相对于工作台的面积来说很小,因此标签反射得到的回波信号电磁能量远小于工作台反射的第二回波信号的电磁能量。那么,如果标签不对反射得到的回波信号做任何处理,则标签所反射的回波信号和工作台发射的第二回波信号到达检测装置后,检测装置无法将标签反射的回波信号区分出来,可能认为只接收到了来自工作台的第二回波信号,从而导致标签无法被探测到,自然也无法完成对标签的测距。
因此在本申请实施例中,目标装置可以对目标装置所发射的第一部分反射信号的幅度进行调制,得到第一回波信号。这样,第一回波信号的幅度相对于第一发射信号的幅度来说有所改变,由于幅度的改变,导致第一回波信号的频率相对于第一发射信号的频率来说就有所变化,例如产生了新的频率分量+fm和-fm,或者说,产生了第一多普勒频率fm。如果检测装置和目标装置都处于静止状态,或者检测装置和目标装置之间是相对静止的,则第二回波信号以及第二部分反射信号的幅度都与第一发射信号的幅度相同,因此第二回波信号以及第二部分反射信号的频率都与第一发射信号的频率相同,那么第一回波信号的频率相对于第二回波信号或第二部分反射信号的频率来说也就是不同的。第一回波信号的频率和第一反射信号的频率之间的差值会不等于0,而该差值就是第一回波信号与第一反射信号的多普勒频偏,例如称为第一多普勒频率。这样,检测装置在接收第一回波信号后,即使该检测装置还接收了来自环境的第二回波信号以及接收了来自目标装置的第二部分反射信号,但由于第一回波信号对应的第一多普勒频率(此时,第一回波信号对应的第二多普勒频率与第一回波信号对应的第一多普勒频率相等)与来自环境的第二回波信号以及来自目标装置的第二部分反射信号的多普勒频率都不同,因此检测装置能够根据第一多普勒频偏区分出第一回波信号,从而可以对该目标装置进行识别,以及,也可以根据第一回波信号对该目标装置进行测距。可以看到,采用本申请实施例提供的技术方案,即使对于处于大的反射背景下的静止的目标装置,也能够完成识别及测距等任务。
当然,如果检测装置和/或目标装置不处于静止状态,或者检测装置和目标装置之间不是相对静止的,则第二回波信号的幅度可能与第一发射信号的幅度不同,第二回波信号的频率与第一发射信号的频率也就可能不同,即,第二回波信号对应的多普勒频率不等于0。以及,第二部分反射信号的幅度可能也与第一发射信号的幅度不同,第二部分反射信号的频率与第一发射信号的频率可能也不同,第二部分反射信号对应的多普勒频率可能也不等于0。第二回波信号对应的多普勒频率与第二部分反射信号对应的多普勒频率可能相同,也可能不同。但第一回波信号由于是对第一部分反射信号进行调制产生的,第一回波信号的频率与第二回波信号的频率和第二部分反射信号的频率显然都是不同的,而且可能由于调制导致频率差异较大,因此第一回波信号对应的第一多普勒频率与第二回波信号对应的多普勒频率不同,第一回波信号对应的第一多普勒频率与第二部分反射信号对应的多普勒频率也不同。这样,检测装置在接收第一回波信号后,即使该检测装置还接收了来自环境的第二回波信号以及接收了来自目标装置的第二部分反射信号,但由于第一回波信号对应的第一多普勒频率与来自环境的第二回波信号的多普勒频率以及来自目标装置的第二部分反射信号的多普勒频率都不同,那么第一回波信号对应的第二多普勒频率,与检测装置确定的来自环境的第二回波信号的多普勒频率以及来自目标装置的第二部分反射信号的多普勒频率也不同,因此检测装置能够根据第一多普勒频偏和第一阈值区分出第一回波信号。
另外,在本申请实施例中由于设置了第一多普勒频偏,那么可选的,目标装置的运动速度(这里是指目标装置的实际运动速度,或者是指目标装置相对于检测装置的相对速度,而不是前述的模拟运动速度)也需要满足一定条件,才能使得检测装置能够检测到目标装置。鉴于此,本申请实施例可以预先设置目标装置的速度,例如设置第一速度范围,那么本申请实施例可以检测运动速度位于第一速度范围内的目标装置,第一速度范围例如由检测装置确定,或者由网络设备确定等。例如第一速度范围可以根据检测装置的检测目的来确定。例如,检测装置要对与检测装置的相对速度小于或等于F的目标装置进行测距,那么第一速度范围可以根据速度F确定,例如第一速度范围为[0,速度F]。或者第一速度范围也可以通过其他因素确定,具体的不做限制。
另外根据前文可知,第一速度范围也可以用于确定第一阈值,相当于,本申请实施例可以规定目标装置的运动速度,还可以根据所规定的运动速度来设置第一阈值,从而使得检测装置能够检测到目标装置的回波信号,减小漏检的概率。所述的第一速度范围,可以是目标装置的实际运动速度对应的速度范围,或者是目标装置相对于检测装置的相对速度对应的速度范围。
之所以设置第一速度范围,是为了使得使用该检测装置和目标装置的用户明确,应该将目标装置的速度如何设置,或者,应该将目标装置设置在具有何种运动速度的物体上,从而使得检测装置能够根据来自目标装置的第一回波信号完成对于目标装置或目标装置所在的物体的测距。
S63、检测装置根据第一回波信号确定目标装置和检测装置之间的距离。
例如,检测装置可以确定第一回波信号的差频信号,根据该差频信号可以确定目标装置和检测装置之间的距离。例如检测装置在确定该差频信号后,可以确定该差频信号的频率,该差频信号的频率,也就是第一回波信号对应的第二多普勒频率,即,检测装置所确定的第一回波信号和第一发射信号的实际频率差,因此根据该差频信号就能确定目标装置和检测装置之间的距离。其中,如果检测装置还接收了来自目标装置所在的环境的第二回波信号,则检测装置也可以确定第二回波信号对应的差频信号,例如称为第一差频信号,另外,如果检测装置还接收了来自目标装置的未被调制的反射信号,检测装置也可以确定所述的未被调制的反射信号对应的差频信号,例如称为第二差频信号。第一差频信号的频率和第二差频信号的频率一般来说是相同的,但第一回波信号对应的差频信号的频率,与第一差频信号或第二差频信号的频率是不同的,因此检测装置就可以识别出第一回波信号。
下面介绍检测装置获得第一回波信号对应的差频信号的一种方式。
假设检测装置发送的第一发射信号为:
公式1中,k表示调频斜率,表示第一发射信号的初始相位,n=0,1,2,L。T表示第一发射信号的波形的周期。L表示一次共发送L个周期的波形。N表示L个周期的波形中的第n个周期。f0表示载波的频率。第一发射信号的瞬时相位可表示为:
第一回波信号的瞬时相位相对于第一发射信号存在时延tr,其中,tr=2r/c,r表示检测装置和目标装置之间的距离,c表示信号的传播速度。f0表示第一发射信号的初始频率,T表示第一发射信号的调频周期。对此可表示为:
公式3中,PR(t)表示第一回波信号的瞬时相位,PT(t)表示第一发射信号的瞬时相位。
检测装置将第一回波信号和第一发射信号混频,混频后输出的信号就是第一回波信号对应的差频信号。其中,因为混频后输出的信号的频率就是对应于检测装置侧的第一回波信号和第一发射信号的频率之差,因此也将该信号称为差频信号。该差频信号的相位可表示为:
如果目标装置处于静止状态,则tr可能是常数。此时该差频信号可以是正弦信号,该差频信号的频率与tr成正比。而如果目标装置处于运动状态,例如目标装置相对于检测装置具有径向运动速度v,则该差频信号的频率会处于变化状态,此时在该差频信号中,会包含目标装置的距离信息和速度信息。此时的第一发射信号和该差频信号之间的传输延迟为:
tr=2(r0+vt)/c (公式5)
在公式5中,r0表示t=0时目标装置到检测装置之间的距离。在处理数据时,常以一个重复周期的数据作为处理单元。将公式5代入公式4中,整理后可得到一个重复周期所获得的该差频信号的频率,为:
公式6中,rn=r0+Tvn,表示第n个重复周期时,目标装置与检测装置之间的距离,n=0,1,2,……。fdv表示f0对目标装置的运动速度v所产生的多普勒频率。fR(n)表示当目标装置与检测装置之间的距离为rn时的差频频率,此时的该差频频率也称为距离差频。在实际情况下,由于v远大于c,因此fR(n)和fdv的数量级远小于rn的数量级,一般可忽略。fdRv(n)和kn(t-nT)表示两个代数项目,是两个高次项。
由以上分析可知,第一回波信号对应的差频信号确实包含了目标装置的多普勒信息(例如多普勒频率),以及包含了目标装置和检测装置之间的距离信息。因此,通过对该差频信号进行进一步处理,就可以确定目标装置和检测装置之间的距离。
要对该差频信号进行处理,例如一种处理方式为,将该差频信号进行RD谱计算。RD谱为距离-多普勒谱,将该差频信号输入RD谱,在RD谱中,距离和多普勒频率具有对应关系,检测装置可以确定RD谱中的第一频率范围内是否有满足能量要求的信号,如果有,则该信号对应的距离就是检测装置和目标装置之间的距离。第一频率范围可以是根据第一多普勒频偏确定的,或者是根据第一多普勒频偏和第一阈值确定的。
例如第一多普勒频偏为fm,则检测装置可以确定在RD谱中的+fm和-fm处是否有满足能量要求的信号,此时第一频率范围是指两个频点,即+fm和-fm。如果+fm和-fm处有满足能量要求的信号,则检测装置可以确定该信号所对应的距离就是目标装置和检测装置之间的距离;而如果+fm和-fm处没有满足能量要求的信号,则检测装置可以确定检测失败。或者,如果考虑第一阈值,那么检测装置可以确定在RD谱中的[-fm-fk,-fm+fk]以及[fm-fk,fm+fk]这两个频率范围内是否有满足能量要求的信号,此时的第一频率范围包括[-fm-fk,-fm+fk]以及[fm-fk,fm+fk]这两个频率范围。如果[-fm-fk,-fm+fk]和/或[fm-fk,fm+fk]这两个频率范围内有满足能量要求的信号,则检测装置可以确定该信号所对应的距离就是目标装置和检测装置之间的距离,该信号在RD谱中对应的多普勒频率就应该是第一回波信号对应的第二多普勒频率,也就是第一回波信号对应的差频信号的频率。其中,fk表示第一阈值。当信号的能量大于或等于第三阈值时,认为该信号的能量满足能量条件,本申请实施例对于第三阈值不做限制,可以根据信号的检测需求或环境等因素确定。在本申请实施例中,认为第一回波信号对应的第二多普勒频率与第一多普勒频偏的差值小于或等于第一阈值,也就是说,认为第一回波信号是能够被检测出来的。那么,如果检测装置确定在RD谱中的第一频率范围内没有满足能量要求的信号,则可能表明检测装置接收的并不是第一回波信号,例如为干扰信号,则检测装置无需确定对应的距离,可以丢弃该信号。
可以看到,由于第一回波信号可能除了对应第一多普勒频偏之外还对应其他的多普勒频率,因此通过考虑第一阈值可以将这些多普勒频率考虑进去,从而检测装置通过RD谱进行检测时可以扩大检测范围,减少漏检的可能性。
例如请参考图10,为RD谱的一种示例。需注意的是,图10只是RD谱的示意图,只是为了示例检测装置如何识别第一回波信号,并不代表真实的RD的图谱。其中的X轴表示距离,Y轴表示多普勒频率,Z轴表示信号的能量。其中,Z轴的单位是dB,这是指第一回波信号的实际接收功率(或者说是所述的差频信号的功率)与参考功率之间的比值。通过这种比值来表示信号的能量,可以减小数值,有助于简化RD谱。其中,例如参考功率可以是第一发射信号的功率,或者参考功率也可以是预先设置的其他值。在图10中,Fc即为前文所述的fc,也就是第一发射信号的频率,图10中是在处理过程中将Fc对应的信号分成了两部分,即图10中的两个Fc所表示的信号。Fm为前文所述的fm,Fc-Fm和Fc+Fm是第一回波信号的频率。图10中是以在处理过程中将Fc-Fm和Fc+Fm进行合并为例,也就是说,实际上在RD谱中,第一回波信号会对应两个第二多普勒频率,一个是-Fm,另一个是+Fm,但在处理过程中,将这两个第二多普勒频率对应的信号进行了合并,就是图10中的Fc-Fm和Fc+Fm合并所表示的信号。如果Fc-Fm和Fc+Fm合并所表示的信号满足能量要求,则检测装置可以确定该信号所对应的距离就是目标装置和检测装置之间的距离。其中,第一发射信号的频率,第二回波信号的频率和第二部分反射信号的频率,这三者均相同,那么,第二回波信号与第一发射信号的多普勒频偏可能等于0,第二部分反射信号与第一发射信号的多普勒频偏可能也等于0。而第一发射信号的频率与第一回波信号的频率不同,第一多普勒频偏不等于0,第二多普勒频率也不等于0。可见,检测装置并不会将第二回波信号对应的多普勒频率或第二部分反射信号对应的多普勒频率误认为是第一回波信号对应的第二多普勒频率。因此,目标装置通过对反射信号进行调制的方式,能够使得第一回波信号相对于第一发射信号产生第一多普勒频偏,从而检测装置就能识别第一回波信号,从而可以对目标装置进行测距。
其中,将差频信号输入RD谱的处理方式,可以理解为,是对该差频信号进行傅里叶变换,例如,可以对该差频信号进行二维离散傅里叶变换(discrete fourier tranform,DFT)。下面从数学角度推导使用DFT进行RD谱处理的原理。
例如第一回波信号对应的差频信号对应的连续时间信号x(t)的傅里叶变换为:
对连续时间信号x(t)进行采样,得到x(m,l),表示第m个重复周期的第l个采样点。如果对x(t)采样了Nr个重复周期,每个重复周期采样Ns个点,那么就有m=0,1,2,……,Ns。NTr表示对N个重复周期的波形进行连续时间的傅里叶变换,其中N是自然数。因此,公
式7又可以表示为:
其中,fΔ表示该差频信号对应的距离差频信号。fd表示该差频信号的频率。Tr表示第一发射信号的重复周期。Ts表示采样频率的倒数,其中,Tr=TsNs。公式8为二维的DFT。
将公式9代入公式8中,化简后可得到:
根据公式10可以看到,如果离散信号x(m,l)是该差频信号的采样信号,那么对离散信号x(m,l)进行DFT,可以将离散信号x(m,l)所带有的距离信息和多普勒频率信息分离,并将距离信息提取出来,这样就得到了检测装置和目标装置之间的距离。其中,在如上的计算过程中,为了加快运算速度,是采用了快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT),实际上采用普通傅里叶变换也是可以的。
S64、检测装置获得目标装置和检测装置之间的至少两个距离。其中,所述的至少两个距离包括S63中所确定的目标装置和检测装置之间的距离。
例如有多个检测装置对同一个目标装置进行测距,所述的检测装置是这多个检测装置中的一个。其他的检测装置在完成对目标装置的测距后,可以将确定的距离的信息发送给所述的检测装置,则所述的检测装置除了可以确定该检测装置和目标装置之间的距离外,还可以获得来自其他检测装置的距离信息,即,所述的检测装置可以获得至少两个距离的信息,从而可以确定至少两个距离。
S65、检测装置根据至少两个距离,对目标装置进行定位。
在获得至少两个距离的信息后,检测装置就可以对目标装置进行定位。具体的,目标装置位于分别以所述至少两个距离为半径、以相应的检测装置为圆心的至少两个圆的一个交点处。
例如,在两维的平面内,以获得的至少两个距离为半径,以检测装置的坐标为圆心画圆,两个圆的交点即为目标装置可能所在的位置。平面上两圆相交,可能出现两个交点,这时可以利用环境信息确定最后位置。例如室内定位场景中,两个圆有两个交点,其中一个交点出现在墙壁以外,则可以不用考虑;或者,如果已知目标装置的大概位置,则可以排除掉两个圆的其中一个交点。如果没有环境信息等信息可以利用,则可以再借助于另外的检测装置对目标装置进行定位。
或者,对目标装置进行定位的操作也可以由其他设备完成,例如网络设备。例如,可能有多个检测装置,这多个检测装置可以均设置在网络设备上,例如图5所示的网络设备;或者,这多个检测装置有部分检测装置设置在网络设备上,剩余的部分检测装置单独设置或设置在其他设备上,但剩余的部分检测装置能够与网络设备通信;或者,这多个检测装置均单独设置或设置在除网络设备外的其他设备上,但这多个检测装置能够与网络设备通信。即,多个检测装置分别对该目标装置进行测距,并可以将获得的距离的信息发送给网络设备,从而网络设备可以获得至少两个距离的信息,确定至少两个距离,并根据至少两个距离对目标装置进行定位。
或者,如果只需要测距,不需要定位,则无需执行对目标装置进行定位的操作。
由此可见,S64和S65只是可选的步骤,不是必须执行的。
另外,在确定第一回波信号对应的差频信号后,除了可以根据该差频信号对目标装置进行测距外,还可以根据该差频信号获得其他的相应信息,例如还可以确定目标装置的速度,或者还可以确定目标装置相对于检测装置的角度等。对该差频信号究竟有哪些应用,本申请实施例不作限制。
在本申请实施例中,可以调制基于第一发射信号的部分反射信号,得到第一回波信号,第一回波信号和第一发射信号之间存在第一多普勒频偏。这样,检测装置在接收第一回波信号后,即使检测装置还接收了来自环境的回波信号,但由于第一回波信号对应的第二多普勒频率与来自环境的回波信号的多普勒频率有所不同,因此检测装置能够区分出来自目标装置的第一回波信号,从而可以对目标装置进行识别,以及,检测装置也可以根据第一回波信号对该目标装置进行测距。可以看到,采用本申请实施例提供的技术方案,即使对于处于大的反射背景下的静止的目标装置或低速移动的目标装置,也能够完成识别及测距等任务。而且,本申请实施例相对于采用RFID测距的技术来说,由于考虑了环境的影响,而且也不依赖于模拟器件的精度等,因此也能够提高测距精度。
下面结合附图介绍本申请实施例中用来实现上述方法的装置。因此,上文中的内容均可以用于后续实施例中,重复的内容不再赘述。
本申请实施例可以对目标装置或检测装置进行功能模块的划分,例如,可对应各个功能划分各个功能模块,也可将两个或两个以上的功能集成在一个功能模块中。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。需要说明的是,本申请实施例中对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。
例如,以采用集成的方式划分目标装置各个功能模块的情况下,图11示出了本申请上述实施例中所涉及的目标装置的一种可能的结构示意图。该目标装置11例如为图6所示的实施例所涉及的目标装置,目标装置11例如为能够对所反射的信号进行调制的目标物体,或者也可以是设置在该目标物体上的功能模块,例如芯片系统,或者标签等。该目标装置11可以包括处理模块1101和收发模块1102。当目标装置11是目标物体时,处理模块1101可以是处理器,例如基带处理器,基带处理器中可以包括一个或多个中央处理单元(central processing unit,CPU),收发模块1102可以是收发器,可以包括天线和射频电路等。当目标装置11是标签时,处理模块1101可以是处理器,收发模块1102可以是天线。当目标装置11是芯片系统时,处理模块1101可以是芯片系统的处理器,可以包括一个或多个中央处理单元,收发模块1102可以是芯片系统(例如基带芯片)的天线。可选的,所述处理器的数量可以为多个。
其中,处理模块1101可以用于执行图6所示的实施例中由目标装置所执行的除了收发操作之外的全部操作,例如S62,和/或用于支持本文所描述的技术的其它过程。收发模块1102可以用于执行图6所示的实施例中由目标装置所执行的全部收发操作,例如S61和S62,和/或用于支持本文所描述的技术的其它过程。
另外,收发模块1102可以是一个功能模块,该功能模块既能完成发送操作也能完成接收操作,例如收发模块1102可以用于执行由目标装置11所执行的全部发送操作和接收操作,例如,在执行发送操作时,可以认为收发模块1102是发送模块,而在执行接收操作时,可以认为收发模块1102是接收模块;或者,收发模块1102也可以是两个功能模块的统称,这两个功能模块分别为发送模块和接收模块,发送模块用于完成发送操作,例如发送模块可以用于执行由目标装置11所执行的全部发送操作,接收模块用于完成接收操作,例如接收模块可以用于执行由目标装置11所执行的全部接收操作。
其中,收发模块1102,用于接收来自检测装置的第一发射信号;
处理模块1101,用于生成第一回波信号,所述第一回波信号是基于对所述第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的,且所述第一回波信号与所述第一发射信号存在第一多普勒频偏;
其中,所述第一回波信号用于确定所述检测装置和目标装置11之间的距离。
作为一种可选的实施方式,所述第一回波信号所对应的第二多普勒频率与所述第一多普勒频偏的差值小于或等于第一阈值,所述第一阈值是根据第一信息确定的,所述第一信息包括预先设置的目标装置11的速度信息。具体的,所述第二多普勒频率对应所述检测装置和目标装置之间的距离。
作为一种可选的实施方式,目标装置11的速度位于第一速度范围内,其中,所述第一速度范围为预先设置的。
作为一种可选的实施方式,处理模块1101用于通过如下方式生成第一回波信号:
改变目标装置11的天线的阻抗,以实现对所述第一发射信号的部分反射信号的幅度的调制,得到所述第一回波信号。
作为一种可选的实施方式,所述第一多普勒频偏是基于第一速度确定的,所述第一速度是目标装置11所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
例如,以采用集成的方式划分检测装置各个功能模块的情况下,图12示出了本申请上述实施例中所涉及的检测装置的一种可能的结构示意图。检测装置12例如为图6所示的实施例所涉及的检测装置,检测装置12例如为通信设备,或者,检测装置12也可以是安装在通信设备中的芯片,通信设备例如为雷达(或,雷达装置),或者通信设备也可以是其他的设备。或者,检测装置12也可以是读写器等。检测装置12可以包括处理模块1201和收发模块1202。当检测装置12是雷达或读写器时,处理模块1201可以是处理器,例如基带处理器,基带处理器中可以包括一个或多个CPU,收发模块1202可以是收发器,可以包括天线和射频电路等。当检测装置12是具有上述雷达功能的部件时,处理模块1201可以是处理器,例如基带处理器,收发模块1202可以是射频单元。当检测装置12是芯片系统时,处理模块1201可以是芯片系统的处理器,可以包括一个或多个中央处理单元,收发模块1202可以是芯片系统(例如基带芯片)的输入输出接口。
其中,处理模块1201可以用于执行图6所示的实施例中由检测装置所执行的除了收发操作之外的全部操作,例如S63~S64,和/或用于支持本文所描述的技术的其它过程。收发模块1202可以用于执行图6所示的实施例中由检测装置所执行的全部收发操作,例如S61和S62,和/或用于支持本文所描述的技术的其它过程。
另外,收发模块1202可以是一个功能模块,该功能模块既能完成发送操作也能完成接收操作,例如收发模块1202可以用于执行由检测装置12所执行的全部发送操作和接收操作,例如,在执行发送操作时,可以认为收发模块1202是发送模块,而在执行接收操作时,可以认为收发模块1202是接收模块;或者,收发模块1202也可以是两个功能模块的统称,这两个功能模块分别为发送模块和接收模块,发送模块用于完成发送操作,例如发送模块可以用于执行由检测装置12所执行的全部发送操作,接收模块用于完成接收操作,例如接收模块可以用于执行由检测装置12所执行的全部接收操作。
例如,收发模块1202,用于发送第一发射信号;
收发模块1202,还用于接收来自目标装置的第一回波信号,所述第一回波信号是所述第一发射信号的部分反射信号经调制后产生的;相对所述第一发射信号,所述第一回波信号对应第二多普勒频率;
处理模块1201,用于根据所述第一回波信号确定检测装置12和所述目标装置的距离。
作为一种可选的实施方式,所述第二多普勒频率与所述第一回波信号所对应的第一多普勒频偏的差值小于或者等于第一阈值,所述第一阈值对应于第一信息,所述第一信息包括预先设置的速度信息。
作为一种可选的实施方式,处理模块1201用于通过如下方式根据所述第一回波信号确定检测装置12和所述目标装置的距离:
确定所述第一回波信号对应的差频信号;
根据所述差频信号确定检测装置12和所述目标装置的距离。
作为一种可选的实施方式,处理模块1201用于通过如下方式根据所述差频信号确定检测装置12和所述目标装置的距离:
将所述差频信号输入距离-多普勒谱,所述距离-多普勒谱用于表征距离、多普勒频率和信号能量之间的关系;
确定所述距离-多普勒谱中第一频率范围内的信号对应的距离为检测装置12和所述目标装置的距离,所述第一频率范围是根据所述第一多普勒频偏和所述第一阈值确定的。
作为一种可选的实施方式,所述第一多普勒频偏是根据第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
图13为本申请实施例提供的检测装置的另一种可能的结构示意图。该检测装置13可以包括处理器1301和收发器1302,其功能可分别与图12所展示的处理模块1201和收发模块1202的具体功能相对应,此处不再赘述。可选的,检测装置13还可以包含存储器1303,用于存储程序指令和/或数据,以供处理器1301读取。当然,检测装置13也可以不包括存储器1303,存储器1303可以位于检测装置13外部。
图14提供了检测装置的再一种可能的结构示意图。图12~图14所提供的检测装置可以实现上述的图6所示的实施例中的检测装置的功能。图12~图14所提供的检测装置可以为实际通信场景中雷达装置的部分或者全部,或者可以是集成在雷达装置中或者位于雷达装置外部的功能模块,例如可以是芯片系统,具体以实现相应的功能为准,不对检测装置的结构和组成进行具体限定。
该可选的方式中,检测装置14包括发射天线1401、接收天线1402以及至少一个处理器1403。进一步可选的,检测装置14还包括混频器1404和/或振荡器1405。进一步可选的,检测装置14还可以包括低通滤波器和/或定向耦合器等。其中,发射天线1401和接收天线1402用于支持检测装置14进行无线电通信,发射天线1401支持雷达信号的发射,接收天线1402支持雷达信号的接收和/或反射信号的接收,以最终实现探测功能。处理器1403执行一些可能的确定和/或处理功能。进一步,处理器1403还控制发射天线1401和/或接收天线1402的操作。具体的,需要发射的信号通过处理器1403控制发射天线1401进行发射,通过接收天线1402接收到的信号可以传输给处理器1403进行相应的处理。检测装置14所包含的各个部件可用于配合执行图6所示的实施例所提供的方法。可选的,检测装置14还可以包含存储器,用于存储程序指令和/或数据。其中,发射天线1401和接收天线1402可以是独立设置的,也可以集成设置为收发天线,执行相应的收发功能。
图15为本申请实施例提供的一种装置15的结构示意图。图15所示的装置15可以是检测装置本身,或者可以是能够完成检测装置的功能的芯片或电路,例如该芯片或电路可以设置在雷达装置中。图15所示的装置15可以包括至少一个处理器1501(例如处理模块1201可以通过处理器1501实现,处理器1301与处理器1501例如可以是同一部件)和接口电路1502(例如收发模块1202可以通过接口电路1502实现,收发器1302与接口电路1502例如为同一部件)。该处理器1501可以使得装置15实现图6所示的实施例所提供的方法中检测装置所执行的步骤。可选的,装置15还可以包括存储器1503,存储器1503可用于存储指令。处理器1501通过执行存储器1503所存储的指令,使得装置15实现图6所示的实施例所提供的方法中检测装置所执行的步骤。
进一步的,处理器1501、接口电路1502和存储器1503之间可以通过内部连接通路互相通信,传递控制和/或数据信号。存储器1503用于存储计算机程序,处理器1501可以从存储器1503中调用并运行计算机程序,以控制接口电路1302接收信号或发送信号,完成图6所示的实施例所提供的方法中检测装置所执行的步骤。存储器1503可以集成在处理器1501中,也可以与处理器1501分开设置。
可选地,若装置15为设备,接口电路1502可以包括接收器和发送器。其中,接收器和发送器可以为相同的部件,或者为不同的部件。接收器和发送器为相同的部件时,可以将该部件称为收发器。
可选地,若装置15为芯片或电路,则接口电路1502可以包括输入接口和输出接口,输入接口和输出接口可以是相同的接口,或者可以分别是不同的接口。
可选地,若装置15为芯片或电路,装置15也可以不包括存储器1503,处理器1501可以读取该芯片或电路外部的存储器中的指令(程序或代码)以实现图6所示的实施例所提供的方法中检测装置执行的步骤。
可选地,若装置15为芯片或电路,则装置15可以包括电阻、电容或其他相应的功能部件,处理器1501或接口电路1502可以通过相应的功能部件实现。
作为一种实现方式,接口电路1502的功能可以考虑通过收发电路或收发的专用芯片实现。处理器1501可以考虑通过专用处理芯片、处理电路、处理器或通用芯片实现。
作为另一种实现方式,可以考虑使用通用计算机的方式来实现本申请实施例提供的检测装置。即,将实现处理器1501、接口电路1502的功能的程序代码存储在存储器1503中,处理器1501通过执行存储器1503存储的程序代码来实现处理器1501、接口电路1502的功能。
其中,以上列举的装置15中各模块或单元的功能和动作仅为示例性说明,装置15中各功能单元可用于执行图6所示的实施例中检测装置所执行的各动作或处理过程。这里为了避免赘述,省略其详细说明。
再一种可选的方式,当使用软件实现目标装置或检测装置时,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,全部或部分地实现本申请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(digital subscriber line,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。
需要说明的是,用于执行本申请实施例提供的方法的上述目标装置或检测装置中所包含的处理器可以是中央处理器(central processing unit,CPU)、通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、专用集成电路(application-specificintegrated circuit,ASIC),现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件,硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合,例如包含一个或多个微处理器组合,DSP和微处理器的组合等等。
结合本申请实施例所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现,也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成,软件模块可以被存放于随机存取存储器(random access memory,RAM)、闪存、只读存储器(read-only memory,ROM)存储器、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-onlymemory,EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmableread-only memory,EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘(compact disc read-onlymemory,CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该存储介质读取信息,且可向该存储介质写入信息。当然,存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外,该ASIC可以位于目标装置或检测装置中。当然,处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于目标装置或检测装置中。
可以理解的是,图11仅仅示出了目标装置的简化设计。在实际应用中,目标装置可以包含任意数量的收发器,处理器,控制器,存储器或者其他可能存在的元件。
同理,图12~图15仅仅示出了检测装置的简化设计。在实际应用中,检测装置可以包含任意数量的收发器,处理器,控制器,存储器或者其他可能存在的元件。
本申请实施例还提供一种分布式系统,其包含至少一个上述检测装置或者承载上述检测装置的至少一个检测设备。
本申请实施例还提供一种终端装置,其包含至少一个上述检测装置和/或至少一个上述目标装置。可选的,所述终端装置可以为运输工具(含无人运输车等慢速运输工具)、无人机、路侧单元RSU、机器人等。
通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块或单元的划分,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,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
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一个物理单元或多个物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以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个设备(可以是单片机,芯片等)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。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请实施例的具体实施方式,但本申请实施例的保护范围并不局限于此,任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换,都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此,本申请实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (24)
1.一种信号处理方法,其特征在于,包括:
目标装置接收来自检测装置的第一发射信号;
所述目标装置发送第一回波信号,所述第一回波信号是基于对所述第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的,且所述第一回波信号与所述第一发射信号存在第一多普勒频偏;
其中,所述第一回波信号用于确定所述检测装置和目标装置之间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一回波信号所对应的第二多普勒频率与所述第一多普勒频偏的差值小于或者等于第一阈值,所述第一阈值对应于第一信息,所述第一信息包括预先设置的速度信息,所述第二多普勒频率对应所述检测装置和目标装置之间的距离。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述目标装置的速度位于第一速度范围内,其中,所述第一速度范围为预先设置的。
4.根据权利要求1~2任一项所述的方法,其特征在于,所述目标装置发送第一回波信号,包括:
改变所述目标装置的天线的阻抗,以实现对所述第一发射信号的部分反射信号的幅度的调制;
发送所述第一回波信号。
5.根据权利要求1~2任一项所述的方法,其特征在于,所述第一多普勒频偏是基于第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
6.一种信号处理方法,其特征在于,包括:
检测装置发送第一发射信号;
所述检测装置接收来自目标装置的第一回波信号,所述第一回波信号是所述第一发射信号的部分反射信号经调制后产生的;相对所述第一发射信号,所述第一回波信号对应第二多普勒频率;
所述检测装置根据所述第一回波信号确定检测装置和所述目标装置的距离。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第二多普勒频率与所述第一回波信号对应的第一多普勒频偏的差值小于或者等于第一阈值,所述第一阈值对应于第一信息,所述第一信息包括预先设置的速度信息。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述检测装置根据所述第一回波信号确定检测装置和所述目标装置的距离,包括:
所述检测装置确定所述第一回波信号对应的差频信号;
所述检测装置根据所述差频信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述检测装置根据所述差频信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离,包括:
所述检测装置将所述差频信号输入距离-多普勒谱,所述距离-多普勒谱用于表征距离、多普勒频率和信号能量之间的关系;
所述检测装置确定所述距离-多普勒谱中第一频率范围内的信号对应的距离为所述检测装置和所述目标装置的距离,所述第一频率范围是根据所述第一多普勒频偏和所述第一阈值确定的。
10.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述第一多普勒频偏是根据第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
11.一种目标装置,其特征在于,包括:
收发模块,用于接收来自检测装置的第一发射信号;
处理模块,用于发送第一回波信号,所述第一回波信号是基于对所述第一发射信号的部分反射信号进行调制产生的,且所述第一回波信号与所述第一发射信号存在第一多普勒频偏;
其中,所述第一回波信号用于确定所述检测装置和所述目标装置之间的距离。
12.根据权利要求11所述的目标装置,其特征在于,所述第一回波信号所对应的第二多普勒频率与所述第一多普勒频偏的差值小于或者等于第一阈值,所述第一阈值是根据第一信息确定的,所述第一信息包括预先设置的速度信息,所述第二多普勒频率对应所述检测装置和目标装置之间的距离。
13.根据权利要求11或12所述的目标装置,其特征在于,所述目标装置的速度位于第一速度范围内,其中,所述第一速度范围为预先设置的。
14.根据权利要求11或12所述的目标装置,其特征在于,所述处理模块用于通过如下方式发送第一回波信号:
改变所述目标装置的天线的阻抗,以实现对所述第一发射信号的部分反射信号的幅度的调制;
发送所述第一回波信号。
15.根据权利要求11或12所述的目标装置,其特征在于,所述第一多普勒频偏是根据第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
16.一种检测装置,其特征在于,包括:
收发模块,用于发送第一发射信号;
所述收发模块,还用于接收来自目标装置的第一回波信号,所述第一回波信号是所述第一发射信号的部分反射信号经调制后产生的;相对所述第一发射信号,所述第一回波信号对应第二多普勒频率;
处理模块,用于根据所述第一回波信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离。
17.根据权利要求16所述的检测装置,其特征在于,所述第二多普勒频率与所述第一回波信号对应的第一多普勒频偏的差值小于或者等于第一阈值,所述第一阈值对应于第一信息,所述第一信息包括预先设置的速度信息。
18.根据权利要求16或17所述的检测装置,其特征在于,所述处理模块用于通过如下方式根据所述第一回波信号确定检测装置和所述目标装置的距离:
确定所述第一回波信号对应的差频信号;
根据所述差频信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离。
19.根据权利要求18所述的检测装置,其特征在于,所述处理模块用于通过如下方式根据所述差频信号确定所述检测装置和所述目标装置的距离:
将所述差频信号输入距离-多普勒谱,所述距离-多普勒谱用于表征距离、多普勒频率和信号能量之间的关系;
确定所述距离-多普勒谱中第一频率范围内的信号对应的距离为所述检测装置和所述目标装置的距离,所述第一频率范围是根据所述第一多普勒频偏和所述第一阈值确定的。
20.根据权利要求16或17所述的检测装置,其特征在于,所述第一多普勒频偏是根据第一速度确定的,所述第一速度是所述目标装置所在的环境中运动速度最高的物体的运动速度。
21.一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1~5中任意一项所述的方法,或使得所述计算机执行如权利要求6~10中任意一项所述的方法。
22.一种检测系统,其特征在于,包括如权利要求11~15中任意一项所述的目标装置,以及包括如权利要求16~20中任一项所述的检测装置。
23.一种芯片,其特征在于,包括至少一个处理器和接口电路,所述接口电路用于为所述至少一个处理器提供信号发送或者接收,以用于实现如权利要求1~5任一项所述的方法。
24.一种芯片,其特征在于,包括至少一个处理器和接口电路,所述接口电路用于为所述至少一个处理器提供信号发送或者接收,以用于实现如权利要求6~10任一项所述的方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2020/086873 WO2021212521A1 (zh) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 一种信号处理方法、装置及系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113795770A CN113795770A (zh) | 2021-12-14 |
CN113795770B true CN113795770B (zh) | 2022-08-19 |
Family
ID=78271003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080020037.4A Active CN113795770B (zh) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 一种信号处理方法、装置及系统 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230044018A1 (zh) |
EP (1) | EP4130788A4 (zh) |
CN (1) | CN113795770B (zh) |
WO (1) | WO2021212521A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113013583B (zh) * | 2021-01-29 | 2023-08-18 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 毫米波雷达封装模组 |
CN116337121A (zh) * | 2021-12-22 | 2023-06-27 | 华为技术有限公司 | 远距离感知的方法和装置 |
CN115963467B (zh) * | 2023-03-16 | 2023-06-06 | 福思(杭州)智能科技有限公司 | 调频波形参数的处理方法、装置和计算机设备 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05346463A (ja) * | 1992-04-15 | 1993-12-27 | Fujitsu Ltd | ドップラーレーダ装置 |
CN102866398A (zh) * | 2012-09-21 | 2013-01-09 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法及系统 |
CN104076349A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-10-01 | 西北大学 | 一种基于多普勒频移的被动式移动目标定位方法 |
CN108828535A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-11-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于相位调制表面的雷达目标特征变换方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6084530A (en) * | 1996-12-30 | 2000-07-04 | Lucent Technologies Inc. | Modulated backscatter sensor system |
US6650276B2 (en) * | 2001-07-13 | 2003-11-18 | James C. Lawless | Radar apparatus and method for detecting small slow moving targets |
US8242888B2 (en) * | 2008-06-05 | 2012-08-14 | Keystone Technology Solutions, Llc | Systems and methods to determine motion parameters using RFID tags |
US8830062B2 (en) * | 2008-06-05 | 2014-09-09 | Micron Technology, Inc. | Systems and methods to use radar in RFID systems |
US8638255B2 (en) * | 2008-07-30 | 2014-01-28 | Nxp B.V. | System for reading information transmitted from a transponder |
US20190080612A1 (en) * | 2017-09-14 | 2019-03-14 | Qualcomm Incorporated | Navigation techniques for autonomous and semi-autonomous vehicles |
CN107894585B (zh) * | 2017-10-31 | 2019-09-20 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于相位调制表面的多假目标生成方法 |
CN109507661B (zh) * | 2018-09-28 | 2023-04-07 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 雷达和通信一体化信号处理方法 |
-
2020
- 2020-04-24 CN CN202080020037.4A patent/CN113795770B/zh active Active
- 2020-04-24 EP EP20932472.2A patent/EP4130788A4/en active Pending
- 2020-04-24 WO PCT/CN2020/086873 patent/WO2021212521A1/zh unknown
-
2022
- 2022-10-21 US US17/970,880 patent/US20230044018A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05346463A (ja) * | 1992-04-15 | 1993-12-27 | Fujitsu Ltd | ドップラーレーダ装置 |
CN102866398A (zh) * | 2012-09-21 | 2013-01-09 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法及系统 |
CN104076349A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-10-01 | 西北大学 | 一种基于多普勒频移的被动式移动目标定位方法 |
CN108828535A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-11-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于相位调制表面的雷达目标特征变换方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021212521A1 (zh) | 2021-10-28 |
EP4130788A4 (en) | 2023-05-03 |
US20230044018A1 (en) | 2023-02-09 |
EP4130788A1 (en) | 2023-02-08 |
CN113795770A (zh) | 2021-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Elsanhoury et al. | Precision positioning for smart logistics using ultra-wideband technology-based indoor navigation: A review | |
CN113795770B (zh) | 一种信号处理方法、装置及系统 | |
Nikitin et al. | Phase based spatial identification of UHF RFID tags | |
US20170123039A1 (en) | Ultra wideband (uwb)-based high precision positioning method and system | |
US10935625B2 (en) | Methods and systems for selecting the shortest path in a multi-path environment | |
WO2019158187A1 (en) | Techniques for cooperatively assisted location estimation | |
JP6573710B2 (ja) | デバイスの位置を位置合わせする方法及びデバイス | |
US11614532B2 (en) | Multistatic radar utilizing 5G | |
Kempke et al. | Harmonium: Asymmetric, bandstitched UWB for fast, accurate, and robust indoor localization | |
Wang et al. | Prototyping and experimental comparison of IR-UWB based high precision localization technologies | |
Sun et al. | A novel passive road side unit detection scheme in vehicular networks | |
CN108519593A (zh) | 一种基于单站双频连续波雷达的异步定位方法 | |
CN114577171A (zh) | 一种三维角度测量方法、装置、设备及计算机存储介质 | |
Paulino et al. | Evaluating a novel Bluetooth 5.1 AoA approach for low-cost indoor vehicle tracking via simulation | |
US20230232183A1 (en) | Determining communication nodes for radio frequency (rf) sensing | |
Hussein et al. | Proposed localization scenario for autonomous vehicles in GPS denied environment | |
Pimenta | Indoor location based on aoa and bluetooth low energy | |
EP4204852A2 (en) | Static target detection for rf sensing in full-duplex communication systems | |
WO2021032793A1 (en) | Angle information estimation of ultra-wideband wireless signals | |
WO2020141415A1 (en) | Improved positioning system based on distributed transmission and reception of wi-fi signals | |
KR101547825B1 (ko) | RTT(round trip time)를 이용한 위치측위 방법 및 장치 | |
Böller et al. | FMCW Based Positioning Using Multiple SHF RFID Transponders | |
US20210116557A1 (en) | Radio-Based Object Detection | |
Helfenbein et al. | Extension of RFID based indoor localization systems with smart tags | |
Han et al. | Exploiting Asynchronous V2V Transmission for Sensing Hidden Vehicles: A Multi-Path-Geometry Approach |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |